Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten und eine Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten, die den Sensor enthält.

Zur Prüfung von Wertdokumenten werden üblicherweise Sensoren verwen- det, mit denen die Art der Wertdokumente bestimmt wird und/ oder mit denen die Wertdokumente auf Echtheit und/ oder auf ihren Zustand geprüft werden. Derartige Sensoren werden zur Prüfung von Wertdokumenten wie z.B. Banknoten, Schecks, Ausweisen, Kreditkarten, Scheckkarten, Tickets, Gutscheinen und dergleichen verwendet. Die Prüfung der Wertdokumente erfolgt in einer Vorrichtung zur Wertdokumentbearbeitung, in der, je nach den zu prüfenden Wertdokumenteigenschaften, einer oder mehrere unterschiedliche Sensoren enthalten sind. Üblicherweise werden die Wertdokumente bei der Prüfung in einer oder mehreren Spuren abgetastet, wobei der Sensor und das Wertdokument relativ zueinander bewegt werden.

Die Wertdokumente werden häufig mit Hilfe optischer Sensoren geprüft, die das von den Wertdokumenten ausgehende Licht erfassen. Zur Beleuchtung eines Wertdokuments werden verschiedenfarbige Lichtquellen verwendet. Üblicherweise wird das von den Lichtquellen emittierte Licht direkt oder mit Hilfe von Linsen auf das zu prüfende Wertdokument gerichtet. Dabei besteht jedoch das Problem, dass mehrere verschiedene Lichtquellen, die sich an unterschiedlichen Positionen befinden, denselben Bereich auf dem Wertdokument beleuchten sollen. Mit Hilfe von Strahlteilern ließe sich zwar ein gemeinsamer Strahlengang für das Emissionslicht der Lichtquellen errei- chen, durch die Teildurchlässigkeit der Strahlteiler bleibt jedoch ein großer Anteil des Emissionslichts ungenutzt.

Es ist auch bekannt, zur Beleuchtung des Wertdokuments mehrere verschiedenfarbige Lichtquellen zu verwenden, deren Licht über einen gemeinsamen Lichtleiter auf das Wertdokument gerichtet wird. Aufgrund der Relativbewegung zwischen dem Sensor und dem daran vorbei transportierten Wertdokument ist jedoch ein Mindestabstand zwischen dem Lichtleiter und dem Sensor erforderlich. Da das Licht nach dem Austreten aus dem Lichtleiter divergiert, führt dieser Mindestabstand dazu, dass der beleuchtete Bereich auf dem Wertdokument relativ groß und die Beleuchtungsintensität entsprechend gering ist. Eine derartige Beleuchtung ist daher ungünstig, wenn die optischen Eigenschaften eines Wertdokuments in einem räumlich begrenzten Bereich erfasst werden sollen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten bereit zu stellen, der weitgehend denselben räumlich begrenzten Bereich des Wertdokuments mit dem Emissionslicht verschiedener Lichtquellen beleuchten kann.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Der Sensor weist eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des durch den Sensor zu prüfenden Wertdokuments, eine Abbildungsoptik und eine Detektionseinrichtung auf. Zu Prüfung eines Wertdokuments wird das Wertdokument in eine Messebene gebracht, insbesondere in einen in der Messebene gelegenen Erfassungsbereich des Sensors. Die Beleuchtungseinrichtung des Sensors weist eine Vielzahl verschiedener Lichtquellen auf, die nebeneinander angeordnet sind und deren Emissionsspektren voneinander verschieden sind. Durch die Abbildungsoptik wird das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesendete Licht auf einen Bereich der Messebene abgebildet, der durch das Licht der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird. Die Detektionseinrichtung ist zum Detektieren von Licht ausgebildet, das, beim Betreiben des Sensors, wenn das Wertdokument durch die Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird, von dem beleuchteten Bereich ausgeht. Die Lichtquellen können z.B. in einem eindimensionalen oder zweidimensionalen Raster angeordnet sein. Das von den Lichtquellen emittierte Licht wird durch ein Mikrolinsenarray gesammelt, das ein Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung ist und das zwischen den Lichtquellen und der Abbildungsoptik angeordnet ist. Das Mikrolinsenarray der Beleuchrungsein- richtung enthält eine Vielzahl von Mikrolinsen, die das gesammelte Licht auf die Abbildungsoptik richten. Das Mikrolinsenarray und die Lichtquellen sind derart zueinander angeordnet, dass jeder der Lichtquellen genau eine der Mikrolinsen zugeordnet ist. Beim Betreiben des Sensors wird so das Emissionslicht jeder der Lichtquellen durch genau eine Mikrolinse des Mik- rolinsenarrays gesammelt. Jede dieser Mikrolinsen sammelt dabei nur das Emissionslicht genau einer der Lichtquellen. Durch die der jeweiligen Lichtquelle zugeordnete Mikrolinse wird das Emissionslicht jeder der Lichtquellen mit hoher Effizienz gesammelt. Die Abbildungsoptik ist auf der dem Wertdokument zugewandten Seite des Mikrolinsenarrays angeordnet. Die Abbildungsoptik ist dazu ausgebildet, das Emissionslicht jeder der Lichtquellen, nach Durchtritt durch die jeweilige Mikrolinse, zu sammeln und auf ein durch den Sensor zu prüfendes Wertdokument abzubilden. Das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesendete Licht wird durch die Abbildungsoptik über einen definierten Strahlengang auf den beleuchteten Bereich der Messebene bzw. des Wertdokuments abgebildet. Die Abbildungsoptik weist bevorzugt eines oder mehrere refraktive optische Elemente und/ oder diffraktive und/ oder spiegelnde optische Elemente auf, die das von den Lichtquellen emittierte Licht auf das Wertdoku- ment abbilden. Vorzugsweise wird die Abbildungsoptik durch eine oder mehrere Abbildungslinsen gebildet. Dadurch dass eine Abbildung des Beleuchtungslichts auf das Wertdokument erfolgt, ist der beleuchtete Bereich des Wertdokuments klar definiert und räumlich begrenzt. Dies stellt einen Vorteil gegenüber einer direkten Beleuchtung des Wertdokuments durch die Lichtquellen (ohne dazwischen liegende Optik) dar und gegenüber einer einfachen Lichtleiteroptik (ohne Abbildungsoptik), durch die das Licht nicht abgebildet wird, sondern ohne definierten Strahlengang vom Lichtleiter auf das Wertdokument gebracht wird.

Die Lichtquellen, das Mikrolinsenarray und die Abbildungsoptik sind so zueinander angeordnet, dass das Emissionslicht jeder der Lichtquellen durch das Mikrolinsenarray und die Abbildungsoptik auf die Messebene abgebildet werden kann bzw. auf ein Wertdokument abgebildet werden kann, das in der Messebene vorhanden ist, um durch den Sensor geprüft zu werden. Jede der Lichtquellen wird durch die ihr zugeordnete Mikrolinse und die Abbildungsoptik vorzugsweise so abgebildet wird, dass der durch die Lichtquelle beleuchtete Bereich der Messebene im Vergleich zur Lichtquelle vergrößert ist. Die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays und die Abbildungsoptik sind bevorzugt derart angeordnet und ausgebildet, dass die Lichtquellen, unscharf auf den beleuchteten Bereich der Messebene abgebildet werden. Dadurch lässt sich erreichen, dass auch solche Lichtquellen, über deren Lichtaustrittsfläche das Emissionslicht sehr inhomogen emittiert wird, zumindest einen Abschnitt des beleuchteten Bereichs homogen ausleuchten.

Die Messebene liegt derart nah am Brennpunkt der Abbildungsoptik, dass das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesendete Licht der verschiedenen Lichtquellen weitgehend auf denselben beleuchteten Bereich der Messebene abgebildet wird. Dadurch kann erreicht werden, dass trotz der Beleuchtung des Wertdokuments mit verschiedenen, nebeneinander angeordneten Lichtquellen, stets im Wesentlichen derselbe Bereich des zu prüfenden Wertdokuments beleuchtet und durch die Detektionseinrichtung detektiert werden kann. Bevorzugt ist die Abbildungsoptik so angeordnet, dass jeweils der be- leuchtete Bereich der Messebene, auf den das Licht einer der verschiedenen Lichtquellen der Beleuchrungseinrichtung durch die Abbildungsoptik abgebildet wird, zu mindestens 50% mit dem durch die übrigen Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereich überlappt. Beispielsweise sind die verschiedenen Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung auf einer den Lichtquellen gemeinsamen Lichtquellen- Aufnahme nebeneinander angeordnet. Die Lichtquellen- Aufnahme weist z.B. eine Vielzahl von Lichtquellen-Positionen auf, die jeweils zur Aufnahme einer chip- förmigen Lichtquelle ausgebildet sind, insbesondere zur Aufnahme einer lichtemittierenden Diode. Die Lichtquellen sind auf der Lichtquellenaufnahme so angeordnet, dass ihre Anordnung der Anordnung der Mikrolinsen innerhalb des Mikrolinsenarrays entspricht. Das Mikrolinsenarray enthält vorzugsweise Befestigungsmittel, die zum Befestigen des Mikrolinsearrays an der Lichtquellen-Aufnahme ausgebildet sind. Die Lichtquellen- Aufnahme weist ein zu den Befestigungsmitteln des Mikrolinsenarrays passendes Gegenstück auf.

Bevorzugt sind die Lichtquellen und das Mikrolinsenarray so zueinander angeordnet, dass jede Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung von der ihr zugeordneten Mikrolinse weniger als die Brennweite dieser Mikrolinse entfernt ist. Dadurch dass der Abstand der Lichtquelle von der ihr zugeordneten Mikrolinse geringer ist als die Brennweite der Mikrolinse, kann ein besonders großer Anteil des von der Lichtquelle emittierten Lichts gesammelt werden. Alternativ kann der Abstand zwischen der Lichtquelle und der ihr zugeordneten Mikrolinse auch mehr als die einfache Brennweite betragen, dann aber vorzugsweise weniger als die doppelte Brennweite der Mikrolinse. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mikrolinsen des Mikrolin- senarrays als asphärische Mikrolinsen ausgebildet und/ oder die Abbildungsoptik weist zumindest eine asphärische Abbildungslinse auf. Insbesondere ist die asphärische Form der Abbildungslinse derart auf die asphärische Form der Mikrolinsen abgestimmt, dass ein Abschnitt innerhalb des beleuchteten Bereichs der Messebene durch das Emissionslicht jeder der verschiedenen Lichtquellen homogen beleuchtet wird. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, dass die Form der asphärischen Mikrolinsen und die Form der asphärischen Abbildungslinse qualitativ in gleicher Weise von einer sphärischen Linsenform der jeweiligen Linse abweichen. Das heißt, die Form der asphärischen Mikrolinsen und die Form der asphärischen Abbildungslinse weichen derart von einer sphärischen Form ab, dass alle diese asphärischen Linsen am Rand entweder stärker gekrümmt sind als in der Mitte der jeweiligen asphärischen Linse oder dass alle diese asphärischen Linsen am Rand weniger gekrümmt sind als in der Mitte der jeweiligen asphärischen Linse. Bezogen auf eine sphärische Form der jeweiligen Linse, bei der die Linse von ihrer Mitte bis zu ihrem Rand durchgehend die Form einer Kugelschale (also eine konstante Krümmung) aufweist, sind also die Oberflächen der asphärischen Mikrolinsen und die Oberflächen der asphärischen Abbildungslinse, am Rand der jeweiligen asphärischen Linse, entweder beide stärker ge- krümmt oder beide weniger gekrümmt sind als in der Mitte der jeweiligen asphärischen Linse. In einer bevorzugten Variante weichen die Form der Mikrolinsen und/ oder die Form der Abbildungslinse so von einer sphärischen Linsenform ab, dass die Oberfläche der jeweiligen Linse an den Rändern weniger gekrümmt ist als in der Mitte der jeweiligen Linse. Um das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesendete Licht zu homogenisieren, kann zwischen dem Mikrolinsenarray und der Abbildungsoptik ein Streukörper angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Streukörper als Streufolie ausgebildet, insbesondere als Streufolie, die eine definierte, lichtstreuende Struktur aufweist, um das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesendete Licht gezielt über einen bestimmten Winkelbereich zu verteilen. Der Streukörper, insbesondere die Streufolie, kann zusätzlich zu den asphärischen Mikrolinsen und/ oder zu der asphärischen Abbildungslinse zur Homogeni- sierung des von der Beleuchtungseinrichtung ausgesendeten Lichts eingesetzt werden. Der Streukörper, insbesondere die Streufolie, kann aber auch an Stelle der asphärischen Mikroinsen und/ oder der asphärischen Abbildungslinse zur Homogenisierung eingesetzt werden, d.h. in Verbindung mit sphärischen Mikrolinsen und/ oder mit einer sphärischen Abbildungslinse.

Die Beleuchtungseinrichtung weist eine Vielzahl von Lichtquellen mit einer Vielzahl verschiedener Emissionsspektren auf. Das heißt, die Vielzahl der Lichtquellen stellt eine Vielzahl verschiedener Emissionsspektren bereit, deren Intensitätsmaxima bei verschiedenen Wellenlängen liegen. Beispielswei- se ist jede der Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung zur Emission einer Emissionslinie bei einer bestimmten Wellenlänge ausgebildet, deren spektrale Lage sich von den Emissionslinien aller anderen Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung unterscheidet. Alternativ kann die Beleuchtungseinrichtung aber auch mehrere gleiche Lichtquellen aufweisen, zum Beispiel um auch in einem Spektralbereich mit lichtschwachen Lichtquellen eine ausreichende Beleuchtungsintensität zu erhalten. Insbesondere kann die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtquellen aufweisen, deren Emissionsspektren im visuell sichtbaren Spektralbereich liegen und/ oder eine oder mehrere Lichtquellen, deren Emissionsspektren im infraroten Spektralbe- reich liegen und/ oder eine oder mehrere Lichtquellen, deren Emissionsspektren im ultravioletten Spektralbereich liegen. Als Lichtquellen werden bevorzugt lichtemittierende Dioden eingesetzt, beispielsweise Leuchtdioden (LED), insbesondere Halbleiter-Leuchtdioden oder organische Leuchtdioden (OLED), und/ oder Laserdioden, insbesondere vertikal-cavity surface emit- ting laser (VCSEL).

Zur Prüfung des Wertdokuments werden die Lichtquellen nacheinander ein- und ausgeschaltet, um einen Bereich des Wertdokuments mit einer Beleuch- tungssequenz aus Lichtpulsen mit verschiedenen Emissionsspektren zu beleuchten. Die Detektionseinrichtung ist zum Detektieren von Licht ausgebildet, das, beim Prüfen des Wertdokuments, von dem mit der Beleuchtungssequenz beleuchteten Bereich des Wertdokuments ausgeht. Für jeden der Lichtpulse der Beleuchtungssequenz wird dabei ein Messwert detektiert, um eine spektrale Intensitätsverteilung des detektierten Lichts aufzunehmen. Die detektierten Messwerte entsprechen jeweils der Lichtintensität, die bei der Beleuchtung mit einem der Lichtpulse der Beleuchtungssequenz detektiert wird. Die spektrale Intensitätsverteilung des detektierten Lichts wird aus den detektieren Messwerten abgeleitet.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten, die einen oder mehrere der erfindungsgemäßen Sensoren enthält. Die Vorrichtung kann ein Transportsystem aufweisen, das dazu ausgebildet ist, Wertdokumente an dem Sensor vorbei zu transportieren, damit nachein- ander mehrere Bereiche des Wertdokuments durch den Sensor detektiert werden können. In der Variante, bei der das Wertdokument zu seiner Prüfung mit einer Transportgeschwindigkeit an dem Sensor vorbeitransportiert wird, wird die Dauer der Beleuchtungssequenz vorzugsweise so auf die Transportgeschwindigkeit des Wertdokuments abgestimmt, dass alle Licht- pulse, die während der Beleuchtungssequenz von den Lichtquellen emittiert werden, trotz der Bewegung des Wertdokuments nahezu denselben Bereich des vorbei transportierten Wertdokuments beleuchten. Der Sensor ist nicht zur vollflächigen Prüfung des Wertdokuments, sondern zur Prüfung des Wertdokuments in einer oder in mehreren Spuren auf dem Wertdokument ausgebildet. Im Fall der Prüfung in mehreren Spuren sind zwischen den Spuren jeweils Wertdokumentbereiche angeordnet, die durch den Sensor nicht geprüft werden. Die zur Prüfung des Wertdokuments be- leuchteten Bereiche bilden Spuren, die parallel zueinander und entlang der Transportrichtung des Wertdokuments verlaufen. Die Spuren sind auf dem Wertdokument diskret verteilt. Für jede der Spuren ist zumindest eine Beleuchtungseinrichtung, eine Abbildungsoptik und eine Detektionseinrich- tung gemäß der obigen Beschreibung vorgesehen. Die Beleuchtungssequen- zen folgen vorzugweise so schnell aufeinander, dass das Wertdokument entlang jeder der Spuren quasi kontinuierlich geprüft wird. Alternativ kann zur Prüfung des Wertdokuments dieses aber auch statisch in der Messebene des Sensors positioniert werden. Um eine eineindeutige Zuordnung zwischen den Mikrolinsen und den

Lichtquellen zu erhalten, sind die Mikrolinsen in dem Mikrolinsenarray vorzugsweise in dem gleichen zweidimensionalen Raster angeordnet wie die Lichtquellen-Positionen auf der Lichtquellenaufnahme angeordnet sind. Insbesondere ist das Mikrolinsenarray als einstückiger Körper ausgebildet. Das Mikrolinsenarray weist vorzugsweise Befestigungsmittel auf, die integraler Bestandteil des Mikrolinsenarrays, insbesondere des einstückigen Körpers, sein können. Die Befestigungsmittel des Mikrolinsenarrays sind z.B. als Befestigungsstifte ausgebildet oder als Löcher zur Aufnahme von Befestigungsstiften, die auf der Lichtquellen- Aufnahme vorgesehen sind. Die Mik- rolinsen sind z.B. als plankovexe Mikrolinsen ausgebildet, wobei die plane Seite der Mikrolinsen der Lichtquelle zugewandt ist, die der jeweiligen Mik- rolinse zugeordnet ist. Vorzugsweise sind alle Mikrolinsen des Mikrolinsen- arrays gleich ausgebildet, um eine größtmögliche Variabilität in der Anord- nung der Lichtquellen auf der Lichtquellen- Aufnahme zu gewährleisten. Insbesondere weisen dazu alle Mikrolinsen die gleiche Form und/ oder die gleiche Brennweite auf. Insbesondere sind alle Mikrolinsen des Mikrolinsen- arrays zueinander koplanar angeordnet. Alternativ können auch einige Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays eine von den übrigen Mikrolinsen abwei- chende Form und/ oder Brennweite aufweisen. Dadurch könnte z.B. eine individuelle Anpassung der Mikrolinsen an die optischen Eigenschaften der Lichtquellen erreicht werden, denen sie zugeordnet sind und zu deren Lichtsammlung sie vorgesehen sind. Durch Verwendung des Mikrolinsenarrays ergeben sich große Vorteile im Vergleich zu einer Beleuchtungseinrichtung, bei der für jede Lichtquelle eine Einzellinse verwendet wird. Denn in diesem Fall müsste für jede der Einzel- linsen eine individuelle Halterung vorgesehen werden und bei der Befestigung der Einzellinsen die genaue Positionierung relativ zu der jeweiligen Lichtquelle sicher gestellt werden. Dabei kann es erforderlich sein, dass die genaue Position und/ oder Orientierung der Einzellinsen nachträglich justiert werden muss. Demgegenüber reicht bei Verwendung eines Mikrolinsenarrays, das für jede Lichtquelle genau eine Mikrolinse aufweist, eine einzige genaue Positionierung aus. Diese Positionierung kann durch die Befes- tigungsmittel des Mikrolinsenarrays erfolgen, die mit den entsprechenden Gegenstücken der Lichtquellen- Aufnahme verbunden werden. Die Herstellung des Sensors kann daher viel einfacher und ohne Justage erfolgen. Im Gegensatz zur Realisierung einer entsprechenden Beleuchtung mit Einzellin- sen, die einzeln gehaltert werden müssen und bei deren Anordnung immer Zwischenräume verbleiben, besteht bei dem Mikrolinsenarray außerdem zwischen den einzelnen Mikrolinsen kein oder nur ein minimaler Zwischenraum. Da das Mikrolinsenarray als einstückiger Körper ausgebildet ist, können die Mikrolinsen direkt ineinander übergehen. Durch das Mikrolinsenar- ray kann daher quasi eine flächendeckende Lichtsammlung erreicht werden. Durch das Mikrolinsenarray kann daher eine Beleuchtungseinrichtung gebildet werden, die eine hohe Lichtsammeieffizienz aufweist und sehr kompakt ist. Die Detektionseinrichtung des Sensors weist vorzugsweise eine spektrale Empfindlichkeit auf, die spektral so breitbandig ist, dass durch die Detektionseinrichtung das Emissionslicht jeder der Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung detektierbar ist. Insbesondere ist die Detektionseinrichtung zur Detektion von Licht des visuell sichtbaren Spektralbereichs und/ oder zur Detektion von Licht des daran angrenzenden Nahinfrarot-Spektralbereichs ausgebildet. Die von der Detektionseinrichtung aufgenommenen Messwerte werden anschließend durch eine Auswerteeinrichtung ausgewertet, die Bestandteil des Sensors sein kann oder auch durch eine externe Auswerteeinrichtung gebildet wird. Vorzugsweise erfolgt bereits durch den Sensor, ins- besondere durch eine interne Auswerteeinrichtung des Sensors, zumindest eine Vorverarbeitung der Mess werte. Die weitere Auswertung kann ebenfalls durch die interne Auswerteeinrichtung oder alternativ durch eine zentrale Auswerteeinrichtung der Vorrichtung erfolgen, in die der Sensor eingebaut ist.

Vor der Detektionseinrichtung ist vorzugsweise eine Detektionsoptik angeordnet, durch die von dem Wertdokument ausgehendes Licht gesammelt und auf einen lichtempfindlichen Bereich der Detektionseinrichtung gerichtet wird. Die Detektionsoptik kann z.B. durch refraktive oder diffraktive op- tische Elemente oder durch Spiegel realisiert sein. Die Detektionsoptik und die Detektionseinrichtung sind derart ausgebildet und angeordnet, dass, beim Betreiben des Sensors, von dem Licht, das von dem beleuchteten Bereich des Wertdokuments ausgeht, nur Licht aus einem Detektionsbereich des Wertdokuments detektiert wird, der vollständig innerhalb des beleuchteten Bereichs angeordnet ist. Dadurch dass der Detektionsbereich vollständig innerhalb des beleuchteten Bereichs angeordnet ist, wird erreicht, dass die detektierte Lichtintensität unempfindlich ist gegenüber Flatterbewegungen des Wertdokuments, die beim Transportieren des Wertdokuments auf- treten können. Der Sensor wird dadurch außerdem auch tolerant gegenüber eventuellen Positionsschwankungen der Beleuchtungseinrichtung, der Abbildungsoptik oder der Detektionsoptik, die sich bei der Herstellung oder beim Zusammenbauen des Sensors ergeben können. Vorzugsweise ist der Detektionsbereich vollständig innerhalb eines homogen beleuchteten Ab- Schnitts des beleuchteten Bereichs angeordnet. In dem homogen beleuchteten Abschnitt ist die Intensität der Beleuchtung vorzugsweise für alle Lichtpulse der Beleuchtungssequenz homogen verteilt.

Vorzugsweise ist für den Sensor eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, die Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung nacheinander ein- und wieder auszuschalten, um das Wertdokument nacheinander mit verschiedenen Emissionsspektren zu beleuchten. Das Wertdokument kann nacheinander mit derart verschiedenen Emissionsspektren der Lichtquellen beleuchtet werden, dass eine spektrale Intensitätsverteilung des von dem Wertdokument ausgehenden Lichts erfasst werden kann. Die Steuerungseinrichtung kann als Bestandteil des Sensors ausgebildet sein, sie kann aber auch als externe Steuerungseinrichtung, z.B. als Bestandteil einer Vorrichtung zur Wertdokumentbearbeitung, ausgebildet sein, in die der Sensor eingebaut wird. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Beleuch- tungseinrichtung des Sensors, insbesondere die Lichtquellen, und die Detek- tionseinrichtung des Sensors anzusteuern. Beim Betreiben des Sensors schaltet die Steuerungseinrichtung die Lichtquellen nacheinander ein und wieder aus, beispielsweise so, dass zu jedem Zeitpunkt genau eine der Lichtquellen eingeschaltet ist. Zu einem oder mehreren der Zeitpunkte können aber auch gleichzeitig mehrere der Lichtquellen eingeschaltet sein, z.B. mehrere Lichtquellen mit gleichem Emissionsspektrum. Außerdem veranlasst die Steuereinrichtung, dass die Detektionseinrichtung während der eingeschalteten Phase der Lichtquellen jeweils einen Messwert erfasst, der der von dem Wertdokument ausgehenden Lichtintensität entspricht. Da die Detektionseinrichtung synchron zur Beleuchtung durch die Lichtquellen jeweils einen Messwert aufnimmt, wird so für diejenigen Wellenlängen, die durch das Emissionsspektrum der jeweiligen Lichtquelle vorgeben sind, die von dem Wertdokument ausgehende Lichtintensität detektiert.

Bei einer Konfiguration des Sensors werden die Beleuchtungssequenzen festgelegt, die zur Prüfung des Wertdokuments verwendet werden, insbesondere welche Lichtquellen zur Beleuchtung des Wertdokuments ein- und ausgeschaltet werden. Die Steuereinrichtung wird dabei so konfiguriert, dass die Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung, beim Betreiben des Sensors, nacheinander ein- und ausgeschaltet werden, so dass das Wertdokument nacheinander mit verschiedenen Emissionsspektren beleuchtet werden kann. Die für den Sensor vorgesehene Steuerungseinrichtung kann bereits bei der Herstellung des Sensors konfiguriert werden. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass die Konfiguration der Steuereinrichtung erst nach der Fertigstellung des Sensors durchgeführt wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Konfiguration der Steuereinrichtung auch nach Inbetriebnahme des Sensors veränderbar ist. Ein derartiges Umkonfigurieren nach der Inbetriebnahme kann z.B. durch den Hersteller des Sensors oder durch eine Bedienperson der Vorrichtung, in der der Sensor eingebaut ist, durchgeführt werden. Beim Umkonfigurieren kann es auch notwendig sein, die Ansteuerung der Detektionseinrichtung an die Ansteuerung der Beleuchtung anzupassen, z.B. wenn die Anzahl der zur Messung ein- und ausgeschalteten Lichtquellen verän- dert wird. Beim Umkonfigurieren ist auch die Auswerteeinrichtung, die zur Auswertung der aufgenommenen Messwerte verwendet wird, an die veränderte Konfiguration der Steuereinrichtung anzupassen, z.B. wenn andere Lichtquellen zur Messung verwendet werden.

Vorzugsweise weist der Sensor außerdem ein Gehäuse auf, in dem die Beleuchtungseinrichtung, die Abbildungsoptik und die Detektionseinrichtung, optional auch die Steuereinrichtung und Detektionsoptik, angeordnet sind.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der folgenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. la Ein Beispiel einer Beleuchtungseinrichtung und einer Abbildungsoptik des Sensors zur Beleuchtung eines Bereichs der Messebene,

Fig. lb eine Intensitätsverteilung des auf den beleuchteten Bereich der

Messebene abgebildeten Lichts,

Fig. 2a eine Lichtquellen- Aufnahme mit einer Vielzahl von Lichtquellen und ein zu der Lichtquellen- Aufnahme zugehöriges Mikrolinsen- array,

Fig. 2b die Lichtquellen- Aufnahme aus Figur 2a mit darauf angeordneten Lichtquellen und das zugehörige Mikrolinsenarray,

Fig. 2c einen Schnitt durch eine aus der Lichtquellen- Aufnahme, den

Lichtquellen und dem zugehörigen Mikrolinsenarray der Figur 2b gebildete Beleuchtungsemrichtung, Fig. 3a einen Sensor, der ein an dem Sensor vorbeitransportiertes Wertdokument prüft,

Fig. 3b einen Ausschnitt eines Wertdokuments, auf dem der beleuchtete

Bereich, der homogen beleuchtete Bereich und der Detektionsbe- reich dargestellt sind.

In Figur la ist ein Beispiel für eine Beleuchtungseinrichtung 50 und eine Abbildungslinse 25 eines erfindungsgemäßen Sensors dargestellt. Um das von der Beleuchtungseinrichtung 50 emittierte Licht in die Messebene E abzubil- den, können als Abbildungsoptik, alternativ zu der Abbildungslinse 25, aber auch andere optische Komponenten verwendet werden, z.B. Linsensysteme, diffraktive optische Komponenten, z.B. eine Fresnellinse, oder abbildende Spiegel. Die Beleuchtungseinrichtung 50 umfasst eine Vielzahl von Lichtquellen 15, die in diesem Beispiel auf einer gemeinsamen Lichtquellenauf- nähme 10 angeordnet sind, sowie ein Mikrolinsenarray mit einer Vielzahl von Mikrolinsen 21. Der Abstand a zwischen den Mikrolinsen 21 und den Lichtquellen 15 ist geringer als die Brennweite der Mikrolinsen 21 gewählt, damit die Mikrolinsen 21 einen möglichst großen Anteil des von den Lichtquellen 15 ausgehenden Emissionslichts sammeln. Das von den Mikrolinsen 21 gesammelte Licht wird durch eine Abbildungslinse 25 auf die Messebene E abgebildet, so dass in der Messebene E ein Bereich 2 beleuchtet wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Figur la nur der Verlauf einiger Lichtstrahlen für zwei der Lichtquellen 15 eingezeichnet. Zur Prüfung eines Wertdokuments wird ein Wertdokument in die Messebene E des Sensors gebracht. Um nacheinander mehrere Bereiche des Wertdokuments mit dem Sensor zu erfassen, kann das Wertdokument an dem Sensor vorbeitransportiert werden. Das Wertdokument kann zur Prüfung aber auch statisch in der Messebene E positioniert werden. Die Abbildungslinse 25 ist so angeordnet und ausgebildet, dass das Emissionslicht der verschiedenen Lichtquellen 15 weitgehend auf denselben Bereich 2 der Messebene E abgebildet wird. Der Abstand b zwischen der optischen Hauptebene H der Abbildungslinse 25 und der Messebene E wird bevorzugt so gewählt, dass der Brennpunkt der Abbildungslinse 25 genau oder zumindest näherungsweise in der Messebene E liegt. Damit wird erreicht, dass das Emissionslicht aller Lichtquellen 15 weitgehend auf denselben beleuchteten Bereich 2 der Messebene E abgebildet wird. Das Mikrolin- senarray 20 und die Abbildungslinse 25 sind bevorzugt derart angeordnet und ausgebildet, dass die Lichtquellen 15 unscharf auf den beleuchteten Bereich 2 der Messebene E abgebildet werden. Dadurch können auch solche Lichtquellen, deren Oberfläche sehr inhomogen leuchtet, den Abschnitt 4 homogen ausleuchten. Die Abbildungslinse 25 und die Mikrolinsen 21 sind als asphärische Linsen ausgebildet und dabei bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass durch jede der Lichtquellen 15 weitgehend derselbe Abschnitt 4 in der Messebene E homogen beleuchtet werden kann. Damit lässt sich in der Messebene E eine Beleuchtung erreichen, deren Beleuchtungsintensität I als Funktion des Orts x in der Messebene E in Figur lb skizziert ist. Vom Rand des beleuchteten Bereichs 2 bis zur Mitte nimmt die Beleuchtungsintensität I zu und der mittlere Abschnitt 4 des beleuchteten Bereichs 2 wird homogen beleuchtet. Die Beleuchtungsintensität I ist in diesem homogen beleuchteten Abschnitt 4 etwa konstant.

In den Figur 2a-2c ist ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung 50 dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung 50 umfasst eine Lichtquellen- Aufnahme 10, auf der eine Vielzahl von Lichtquellen- Positionen 11 vorgesehen sind, von denen jede zur Aufnahme einer Licht- quelle 15 ausgebildet ist. Die Lichtquellen-Aufnahme 10 ist z.B. als Leiterplatte ausgebildet und weist eine zum Betreiben der Lichtquellen 15 benötigte elektrische Verdrahtungsstruktur auf (nicht gezeigt), die eine selektive Ansteuerung jeder einzelnen Lichtquelle erlaubt. Die Lichtquellen- Positionen 11 sind in diesem Beispiel durch Vertiefungen in der Lichtquellen-Aufnahme gebildet, in denen jeweils eine Lichtquelle 15 befestigt werden kann. Außerdem zeigt Figur 2a ein zu der Lichtquellen- Aufnahme 10 gehöriges Mikrolinsenarray 20, das eine Vielzahl von Mikrolinsen 21 aufweist. Die Lichtquellen- Aufnahme 10 und das Mikrolinsenarray 20 sind so aufein- ander abgestimmt, dass jeder der Lichtquellen-Positionen 11 genau eine der Mikrolinsen 21 zugeordnet ist. Zu diesem Zweck sind die Mikrolinsen 21 innerhalb des Mikrolinsenarrays 20 in demselben Raster angeordnet wie die Lichtquellen-Positionen auf der Lichtquellen- Auf nähme 10 angeordnet sind. Das Mikrolinsenarray 20 ist als einstückiger Körper ausgebildet und wird beispielsweise durch einen Glaskörper oder durch einen transparenten

Kunststoffkörper gebildet. Der Durchmesser der einzelnen Mikrolinsen liegt z.B. im μιη-Bereich oder im mm-Bereich.

Zur Bildung einer Beleuchtungseinrichtung 50 werden einige oder alle Licht- quellen-Positionen 11 mit jeweils einer Lichtquelle 15 versehen, vgl. Figur 2b. Als Lichtquellen 15 werden z.B. LEDs und/ oder OLEDs und/ oder VCSELs eingesetzt. Die Lichtquellen 15 weisen eine Vielzahl verschiedener Emissionsspektren auf. Beispielsweise weist jede der Lichtquellen 15 ein anderes Emissionsspektrum auf als die übrigen Lichtquellen 15. Alternativ dazu kön- nen aber auch mehrere gleiche Lichtquellen 15 verwendet werden, z.B. um auch in einem Spektralbereich mit lichtschwachen Lichtquellen eine ausreichende Beleuchtungsintensität zu erhalten. Zur Befestigung des Mikrolinsenarrays 20 ist der Körper des Mikrolinsenarrays 20 mit Befestigungsstiften 22 ausgestattet, die in dazu passenden Löchern 12 in der Lichtquellen-Aufnahme 10 eingesteckt werden. Nach dem Einstecken der Befestigungsstifte 22 werden das Mikrolinsenarray 20 und die Lichtquellen- Aufnahme 10 aneinander fixiert, z.B. durch eine Formschlussverbindung oder durch Klebung. Die Lichtquellen- Aufnahme 11 mit den darauf angeordneten Lichtquellen 15 und das auf der Lichtquellen- Aufnahme 11 befestigte Mikrolinsenarray 20 bilden eine Beleuchtungseinrichtung 50, vgl. Figur 2c. Das von den einzelnen Lichtquellen 15 emittierte Licht wird durch die über der jeweiligen Lichtquelle 15 angeordnete Mikro- linse 21 gesammelt. Da die Befestigungsstifte 22 als integrale Bestandteile des Körpers des Mikrolinsenarrays 20 ausgebildet sind, ist deren Position relativ zu den Mikrolinsen 21 sehr genau definiert. Auf diese Weise wird durch die Befestigung des Mikrolinsenarrays 20 mittels der Befestigungsstifte 22 auto- matisch die optimale Position des Mikrolinsenarray 20 relativ zu den Lichtquellen 15 erreicht. Bei der Herstellung des Sensors 100 ist daher keine Jus- tage der Beleuchtungseinrichtung 50 erforderlich.

Der Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten wird im Folgenden am Bei- spiel eines Remissionssensors erläutert. Der erfindungsgemäße Sensor kann jedoch auch als Transmissionssensor ausgebildet sein. Dazu wird die Detek- tionseinrichtung gegenüber liegend zur Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden, so dass das durch das Wertdokument transmittierte Beleuchtungslicht detektiert wird.

Die Beleuchtungseinrichtung 50 wird in einen Sensor 100 eingebaut, der zur Prüfung von Wertdokumenten ausgebildet ist, vgl. Figur 3a. Das von der Beleuchtungseinrichtung 50 emittierte Licht wird durch eine Abbildungslinse 25 auf das Wertdokument 1 abgebildet. Von dem Wertdokument 1 wer- den, in Abhängigkeit der optischen Eigenschaften des Wertdokuments 1, Anteile des Beleuchtungslichts remittiert. Das von dem Wertdokument 1 remittierte Licht wird mit Hilfe einer Detektionseinrichtung 30 detektiert, die einen lichtempfindlichen Bereich 31 aufweist. Die Detektionseinrichtung 30 kann z.B. durch eine Photodiode oder einen Phototransistor gebildet sein. Optional kann vor der Detektionseinrichtung 30 eine Detektionsoptik 35 angeordnet sein, durch die das von dem Wertdokument 1 remittierte Licht gesammelt und auf den lichtempfindlichen Bereich 31 gerichtet wird. Im gezeigten Beispiel wird das Beleuchtungslicht senkrecht auf das Wertdoku- ment 1 abgebildet und die Detektionseinrichtung 30 erfasst das unter schrägem Winkel remittierte Licht. Alternativ kann auch die Beleuchtung unter schrägem Winkel erfolgen und die Detektionseinrichtung das in senkrechter Richtung oder in schräger Richtung remittierte Licht erfassen. Zur Detektion des Remissionslichts können auch mehrere gleiche Detektionseinrichtungen vorgesehen sein, z.B. um das Remissionslicht über einen größeren Winkelbereich zu erfassen, oder mehrere verschiedene Detektionseinrichtungen, z.B. um den erfassbaren Spektralbereich zu erweitern.

Der Sensor 100 weist ein Gehäuse 90 auf, an dessen Unterseite ein transpa- rentes Fenster 101 angeordnet ist. Das von der Beleuchtungseinrichtung 50 emittierte Licht wird durch das Fenster 101 auf ein zu prüfendes Wertdokument 1 abgebildet, welches an dem Sensor 100 entlang einer Transportrichtung T vorbeitransportiert wird. Die Beleuchtungseinrichtung 50, insbesondere die Lichtquellen 15, und die Detektionseinrichtung 30 werden von einer Steuereinrichtung 60 angesteuert, die in diesem Beispiel innerhalb des Gehäuses 90 angeordnet ist. Die Steuerungseinrichtung 60 schaltet die Lichtquellen 15 nacheinander ein und wieder aus, beispielsweise so, dass zu jedem Zeitpunkt jeweils genau eine Lichtquelle 15 eingeschaltet ist. Während der eingeschalteten Phase der Lichtquellen erfasst die Detektionseinrichtung 30 jeweils einen Messwert, der der von dem Wertdokument 1 remittierten Lichtintensität entspricht. Das Wertdokument 1 wird nacheinander mit den verschiedenen Emissionsspektren der verschiedenen Lichtquellen 15 beleuchtet. Da die Detektionseinrichtung 30 synchron zur Beleuchtung durch die Lichtquellen 15 jeweils einen Messwert aufnimmt, wird so in jedem Spektralbereich, den die Lichtquellen 15 vorgeben, die von dem Wertdokument 1 remittierte Lichtintensität gemessen.

Die Steuereinrichtung 60 steuert die Lichtquellen 15 so an, so dass sich die Beleuchtungssequenz, mit der die Lichtquellen 15 ein- und ausgeschaltet werden, periodisch wiederholt wird. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 60 so programmiert sein, dass während jeder Beleuchtungssequenz jede Lichtquelle 15 der Beleuchtungseinrichtung genau einmal ein- und ausgeschaltet wird. Alternativ kann eine Lichtquelle 15 auch mehrmals pro Be- leuchtungssequenz angesteuert werden, z.B. um die geringe Intensität einer intensitätsschwachen Lichtquelle 15 durch mehrfache Messung zu kompensieren. Eine Beleuchtungssequenz kann entweder die Ansteuerung aller in der Beleuchtungseinrichtung 50 vorhandenen Lichtquellen 15 beinhalten oder nur einer Teilmenge der vorhandenen Lichtquellen 15. Nach einer Be- leuchtungssequenz, d.h. nachdem unter Beleuchtung mit jedem Emissionsspektrum, das für die Messung vorgesehen ist, ein Messwert aufgenommen wurde, startet die nächste Beleuchtungssequenz, in der erneut unter Beleuchtung mit jedem Emissionsspektrum, das für die Messung vorgesehen ist, ein Messwert aufgenommen wird, usw.

Figur 3b zeigt einen Teilbereich des Wertdokuments 1, auf dem der durch die Beleuchtungseinrichtung 50 beleuchtete Bereich 2 gezeigt ist. Durch die Lichtpulse der verschiedenen Lichtquellen 15 wird ein Abschnitt 4 des Beleuchtungsbereichs 2 jeweils mit homogener Lichtintensität beleuchtet. Für alle Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung 50 wird weitgehend derselbe Abschnitt 4 des beleuchteten Bereichs 2 homogen beleuchtet. Ferner ist der Detektionsbereich 3 gezeigt, der vollständig innerhalb des homogen beleuchteten Abschnitts 4 des Beleuchtungsbereichs 2 angeordnet ist.

Die Dauer der Beleuchtungssequenz ist derart auf die Transportgeschwindigkeit des Wertdokuments 1 abgestimmt, dass die verschiedenen Messwerte einer Beleuchtungssequenz zumindest näherungsweise von demselben Detektionsbereich 3 auf dem vorbeitransportierten Wertdokument 1 stam- men. Die Strecke, die das Wertdokument 1 vom Beginn bis zum Ende derselben Beleuchtungssequenz zurücklegt, ist also viel kleiner als die Länge des Detektionsbereichs 3. Die während einer Beleuchtungssequenz erhaltenen Messwerte liefern die spektrale Abhängigkeit der Remission des Wertdokuments 1 im jeweiligen Detektionsbereich 3.