Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor zur Prüfung von Wertdoku menten.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Wertdokumente zu beleuchten und die optische Remission des jeweiligen Wertdokuments zu prüfen. Alter nativ können die Wertdokumente mit dem Beleuchtungslicht auch optisch angeregt und deren Lumineszenzmesswerte geprüft werden. Der Begriff Lu mineszenz wird als Oberbegriff über die nach optischer Anregung von dem Wertdokument zurück emittierte Strahlung verstanden, z.B. Lluoreszenz o- der Phosphoreszenz. Das von dem Wertdokument als Lolge der Beleuchtung ausgehende Licht wird durch einen Photodetektor detektiert und die detek- tierten Messwerte werden anschließend ausgewertet. Zur Unterscheidung echter Wertdokumente von Lälschungen wird z.B. geprüft, ob die Remissi onsmesswerte bzw. die Lumineszenzmesswerte eines bestimmten Abschnitts eines untersuchten Wertdokuments bestimmte Schwellenwerte über- oder unterschreiten.

Außerdem ist es bekannt, dass die von einer Lichtquelle emittierte Lichtin tensität im Lauf der Betriebsdauer der Lichtquelle üblicherweise abnimmt. Daher wird die emittierte Lichtintensität mit Hilfe einer Monitordiode über wacht, die in der Nähe der Lichtquelle angeordnet ist. Um die abnehmende Intensität der Lichtquelle zu kompensieren, wird dann häufig der Lichtquel lenstrom nachgeregelt. Alternativ ist es möglich, die abnehmende Intensität der Lichtquelle bei der Auswertung der erfassten Messwerte des Wertdoku ments zu berücksichtigen und nachträglich herauszurechnen. Dabei wird an genommen, dass die erfassten Messwerte proportional zur abnehmenden Lichtintensität der Lichtquelle abnehmen. Das nachträgliche Herausrechnen ist jedoch schwierig, wenn mehrere zueinander benachbarte Lichtquellen verwendet werden, die zur Beleuchtung des Wertdokuments gleichzeitig eingeschaltet werden und deren emittiertes Licht sich auf dem Wertdoku ment möglicherweise sogar räumlich überlagert. Denn die Messwerte, die der jeweilige Photodetektor von einem Wertdokument detektiert, hängen dann von der Lichtintensität mehrerer Lichtquellen ab, deren emittierte Lichtintensität sich im Lauf der Betriebsdauer unterschiedlich entwickeln kann.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung für das nachträgliche Korrigieren der von den Photodetektoren erfassten Wertdokument-Mess- werte für den Fall anzugeben, dass sich die emittierte Lichtintensität mehre rer Lichtquellen im Lauf der Betriebsdauer der Lichtquellen unterschiedlich entwickelt.

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

Zur Prüfung eines Wertdokuments wird dieses in einen Erfassungsbereich eines optischen Sensors eingebrachten, der zur Prüfung von Wertdokumen ten eingerichtet ist. Der optische Sensor umfasst eine Photodetektorzeile, die eine Anzahl K mehrerer nebeneinander angeordneter Detektorelemente auf weist, die dazu ausgebildet sind, jeweils die Intensität des Lichts zu detektie- ren, das von einem Detektionsbereich des Wertdokuments ausgeht. Darüber hinaus umfasst der optische Sensor eine Lichtquellenzeile, die eine Anzahl N von mehreren nebeneinander angeordneten Lichtquellen aufweist, die die dazu ausgebildet sind, das Wertdokument zu beleuchten. Außerdem weist der optische Sensor eine Monitordetektorzeile auf, die mehrere nebeneinan der angeordnete, photoempfindliche (z.B. als Photodetektoren ausgebildete) Monitorelemente aufweist, z.B. eine Anzahl von N Monitorelementen. Es könnten aber auch mehr als N Monitorelemente verwendet werden. Jedes der Monitorelemente ist einer der Lichtquellen zugeordnet, vorzugsweise ge nau einer der Lichtquellen, und ist dazu ausgebildet, die Intensität des von dieser Lichtquelle emittierten und auf das jeweilige Monitorelement treffen den Lichts zu detektieren. Beispielsweise besteht in dem optischen Sensor eine l:l-Zuordnung zwischen den Lichtquellen und den Monitorelementen, so dass auch für jede Lichtquelle genau ein Monitorelement vorhanden ist.

Zu einem Zeitpunkt vor der Prüfung der Wertdokumente wird ein Selbsttest des optischen Sensors durchgeführt, den z.B. eine Steuereinrichtung des opti schen Sensors durchführt. Bei dem Selbsttest werden die N Lichtquellen ein geschaltet und mit Hilfe der N Monitorelemente die jeweilige Lichtintensität MS _j (j=l...N) der dem jeweiligen Monitorelement zugeordneten Lichtquelle detektiert, die zum Zeitpunkt des Selbsttests auf das jeweilige Monitorele ment trifft. Im Rahmen des Selbsttest können die zum Zeitpunkt des Selbst tests von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) überprüft werden. Bei der Überprüfung wird z.B. festgestellt, ob die von dem jeweiligen Monitorelement detektierte Lichtintensität MS _j (j=l...N) zur Prüfung des Wertdokuments ausreicht, z.B. durch Vergleichen mit einer Schwelle, und eine Lehlermeldung ausgegeben, falls ein Monitorelement bei dem Selbsttest eine zu geringe Intensität detektiert hat.

Zur optischen Prüfung eines Wertdokuments wird das zu prüfende Wertdo kument in den Erfassungsbereich des optischen Sensors eingebracht, so dass das Wertdokument durch das Licht der Lichtquellen beleuchtet werden kann und das von dem Wertdokument ausgehende Licht von den Detektorele menten detektiert werden kann. Bei dem von dem Wertdokument ausgehen- den Licht kann es sich um remittiertes oder durch das Wertdokument trans- mittiertes Beleuchtungslicht handeln, es kann sich aber auch um Lumines zenzlicht handeln, welches das Wertdokument als Folge einer zur optischen Anregung geeigneten Beleuchtung emittiert, welche die Lichtquellen ggf. emittieren.

Insbesondere wird das Wertdokument entlang einer Transportrichtung an dem optischen Sensor vorbeitransportiert und dabei jeweils ein Detektions bereich des Wertdokuments in den Erfassungsbereich eingebracht. Die Pho todetektorzeile ist quer, z.B. senkrecht oder schräg, zur Transportrichtung des Wertdokuments angeordnet, in der das jeweilige Wertdokument zu des sen Prüfung an dem optischen Sensor vorbeitransportiert wird. Entlang der Transportrichtung benachbart angeordnete Detektionsbereiche des Wertdo kuments werden dabei zeitlich nacheinander erfasst. Die nacheinander er fassten Detektionsbereiche des Wertdokuments können jeweils einem Bild punkt eines von der Photodetektorzeile aufgenommenen Bilds entsprechen.

Um das jeweilige in den Erfassungsbereich eingebrachte Wertdokument mit dem Licht der Lichtquellen zu beleuchten, werden die N Lichtquellen des optischen Sensors gleichzeitig eingeschaltet. Bei den N Lichtquellen kann es sich um alle oder um nur eine Teilmenge der in der Lichtquellenzeile enthal tenen Lichtquellen handeln (ggf. werden Lichtquellen am Rand der Zeile nicht benutzt). Mittels der Detektorelemente werden Messwerte des jeweili gen Wertdokuments aufgenommen, die der von dem jeweiligen Wertdoku ment als Folge der Beleuchtung ausgehenden Lichtintensität entsprechen.

Die K Detektorelemente der Photodetektorzeile nehmen dabei jeweils zumin dest einen Messwert Di (i=l...K) des Wertdokuments auf. Bei den K Detekto relementen kann es sich um alle oder um nur eine Teilmenge in der Photode tektorzeile enthaltenen Detektorelemente handeln (ggf. werden Elemente am Rand der Zeile nicht benutzt). Beispielsweise detektiert das jeweilige Detek torelement nur einen Messwert Di eines bestimmten Wertdokumentbereichs oder aber mehrere Messwerte Di, etwa im Rahmen eines Abscannens des Wertdokuments entlang der Transportrichtung. Das Einschalten der Licht quellen und das Aufnehmen der Messwerte des Wertdokuments wird z.B. durch die Steuereinrichtung des optischen Sensors veranlasst, die die Licht quellen bzw. die Detektorelemente entsprechend ansteuert. Der jeweilige Messwert kann gleichzeitig zur Beleuchtung detektiert werden (im Lall einer Remissionsmessung oder Transmissionsmessung) oder nach Ende eines Be leuchtungspulses der Lichtquellen (im Lall einer Lumineszenzmessung).

Die aufgenommenen Messwerte Di (i=l...K) werden mit Hilfe der zum Zeit punkt des Selbsttests von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitä ten MS _j (j=l...N) korrigiert, um eine im Laufe der Betriebsdauer der Licht quellen auftretende Veränderung der von den Lichtquellen emittierten Lichtintensität zu berücksichtigen, insbesondere nachträglich herauszurech nen. Die Messwerte Di des jeweiligen Detektorelements werden bei dem Kor rigieren jeweils mit einem Korrekturfaktor LKi korrigiert, insbesondere mul tipliziert, der individuell für das jeweilige Detektorelement berechnet wird, und zwar anhand der zum Zeitpunkt des Selbsttests von mehreren der Mo nitorelemente detektierten Lichtintensitäten MS _j , z.B. anhand der zum Zeit punkt des Selbsttests von mindestens zwei der Monitorelemente detektierten Lichtintensitäten MS _j . Anhand der mit Hilfe des jeweiligen Korrekturfaktors LKi korrigierten Messwerte DL wird das jeweilige Wertdokument geprüft.

Das Berechnen der korrigierten Messwerte DL (i=l...K) und das Prüfen des Wertdokuments kann durch eine Aus Werteeinrichtung durchgeführt wer den. Die Auswerteeinrichtung ist mit der Photodetektorzeile bzw. den De tektorelementen verbunden, um die detektierten Messwerte Di (und ggf. Messwerte DAi eines Abgleichmediums, siehe unten) des Wertdokuments zu empfangen. Die Aus Werteeinrichtung kann das Ergebnis der Wertdokument prüfung an einen Bediener und/ oder an eine Wertdokumentbearbeitungs vorrichtung ausgeben, in die der optische Sensor eingebaut ist.

Das Korrigieren der Messwerte Di des Wertdokuments mit Hilfe der zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monitorelementen detektierten Lichtinten sitäten MS _j (j=l...N) wird durchgeführt, um eine im Laufe der Betriebsdauer der Lichtquellen auf tretende Veränderung der von den Lichtquellen emittier ten Lichtintensität zu korrigieren bzw. nachträglich aus den detektierten Messwerten herauszurechnen. Dadurch dass mehrere Monitorelemente ver wendet werden, die verschiedenen Lichtquellen zugeordnet sind, wird er reicht, dass bei dem Selbsttest jeweils die emittierte Lichtintensität der einzel nen Lichtquellen individuell erfasst wird. Durch die Korrektur der Mess werte des Wertdokuments mit Hilfe der zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) lässt sich daher auch berücksichtigen, wenn sich die emittierte Lichtintensität der ver schiedenen Lichtquellen unterschiedlich entwickelt.

Beispielsweise wird bei dem Selbsttest eine Korrekturtabelle erstellt, in wel che die für die Detektorelemente der Photodetektorzeile individuell berech neten Korrekturfaktoren LKi eingetragen sind. Der Korrekturfaktor LKi kann für jedes Detektorelement der Photodetektorzeile berechnet werden oder nur für diejenigen Detektorelemente, die tatsächlich das von dem geprüften Wertdokuments ausgehende Licht erfassen. Im letzteren Lall wird z.B. für diejenigen Detektorelemente, die am Rand der Photodetektorzeile liegen, auf eine Berechnung der Korrekturfaktoren verzichtet. Insbesondere wird der Korrekturfaktor FKi individuell für das jeweilige i-te Detektorelement anhand der zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monito relementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l _ N) berechnet, jeweils un ter Berücksichtigung eines Anteilsfaktors Ai _j , der angibt, welcher Anteil der von der jeweiligen j-ten Lichtquelle (j=l...N) emittierten Lichtintensität auf grund des optischen Strahlengangs zwischen den Lichtquellen und den De tektorelementen auf das jeweilige i-te Detektorelement (i=l...K) trifft. Die je weilige zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monitorelementen detektier ten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) werden jeweils limitiert durch den An teilsfaktor Ai _j (j=l...N) in den jeweiligen i-ten Korrekturfaktor FKi (i=l...K) eingerechnet. Zur Berechnung des jeweiligen Korrekturfaktors FKi für meh rere oder alle der N Lichtquellen werden die jeweiligen Anteilsfaktoren Ai _j mit den jeweiligen zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) multipliziert.

Beispielsweise können die Anteilsfaktoren Ai _j vor der Wertdokumentprü fung empirisch bestimmt werden. Insbesondere wird dazu eine Referenzflä che (z.B. ein Abgleichmedium mit homogenen optische Eigenschaften) an Stelle des Wertdokuments in den Erfassungsbereich der Detektorelemente platziert, die Lichtquellen einzeln nacheinander eingeschaltet werden, um die Referenzfläche zu beleuchten und jeweils die von der Referenzfläche aus gehende und auf die Detektorelemente treffende Lichtintensität detektiert.

Alternativ können die Anteilsfaktoren Ai _j vor der Wertdokumentprüfung mittels einer numerischen Simulation anhand eines Modells des optischen Strahlengangs von den N Lichtquellen zu den K Detektorelementen berech net werden. Die numerische Simulation wird vor der Wertdokumentprü fung, z.B. vom Hersteller des Sensors durchgeführt. Das Ergebnis dieser nu merischen Simulation wird dann zur Berechnung der Korrekturfaktoren FKi für die Messwerte Di verwendet, die die Detektorelemente von dem jeweili gen Wertdokument aufgenommen haben. Bei der numerischen Simulation des optische Strahlengangs von den N Lichtquellen zu den K Detektorele menten wird z.B. eine Übertragungsmatrix A berechnet, deren Matrixele mente den Anteilsfaktoren Ai _j , (i=l...K, j=l...N) entsprechen. Die Übertra gungsmatrix A, insbesondere die den Anteilsfaktoren Ai _j (i=l...K, j=l...N) entsprechenden Matrixelemente der Übertragungsmatrix A, werden dann zum Korrigieren der Messwerte Di verwendet.

Bei der Berechnung des jeweiligen Korrekturfaktors FKi des jeweiligen i-ten Detektorelements (i=l...K), werden für mehrere oder alle der N Lichtquellen die Anteilsfaktoren Ai _j mit den zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Moni torelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) multipliziert, um für jedes der K (i=l...K) Detektorelemente jeweils den Korrekturfaktor FKi zu berechnen, der zum Korrigieren des Messwerts Di des jeweiligen i-ten De tektorelements verwendet wird.

Bevorzugt wird vor dem Selbsttest des optischen Sensors eine Abgleichpro zedur des optischen Sensors durchgeführt, um die einzelnen Detektorele mente des optischen Sensors auf ihre ggf. unterschiedliche Empfindlichkeit zu prüfen. Die Abgleichprozedur wird zu einem früheren, vor dem Selbsttest liegenden Zeitpunkt durchgeführt, z.B. vor der Auslieferung des optischen Sensors durch den Hersteller des optischen Sensors. Zusätzlich oder alterna tiv kann sie aber auch nach der Auslieferung des optischen Sensors zu einem Kunden, z.B. durch Servicepersonal des Herstellers durchgeführt werden.

Bei der Abgleichprozedur wird ein Abgleichmedium mit homogenen opti sche Eigenschaften in den Erfassungsbereich des optischen Sensors gebracht und die Lichtquellen werden gleichzeitig eingeschaltet, um das Abgleichme- dium zu beleuchten. Bei der Abgleichprozedur detektieren die Monitorele mente des optischen Sensors jeweils eine Lichtintensität MA _j (j=l...N), die der von der jeweiligen Lichtquelle bei der Abgleichprozedur emittierten Lichtintensität entspricht. Die Detektorelemente des optischen Sensors detek tieren bei der Abgleichprozedur jeweils eine von dem Abgleichmedium aus gehende Lichtintensität DAi (i=l...K). Insbesondere kann die Steuereinrich tung des optischen Sensors dazu eingerichtet sein, die bei der Abgleichproze dur benötigten Detektionen zu veranlassen, z.B. die Detektion der Lichtin tensitäten MA _j (j=l...N) durch die Monitorelemente und/ oder die Detektion der Lichtintensität DAi (i=l...K) durch die Detektorelemente.

Zur Berechnung des jeweiligen Korrekturfaktors FKi des jeweiligen i-ten De tektorelements (i=l...K), werden dann vorzugsweise auch die Lichtintensitä ten MA _j (j=l _ N) der Lichtquellen herangezogen, welche die Monitorele mente im Rahmen der Abgleichprozedur detektiert haben. Zu diesen Lichtintensitäten MA _j (j=l...N) werden die zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) in Be zug gesetzt, um die Veränderung der Lichtintensität der Lichtquellen seit der Abgleichprozedur quantitativ zu ermitteln.

Zum Korrigieren der Messwerte Di des Wertdokuments wird der jeweilige Messwert Di mit dem jeweiligen Korrekturfaktor FKi (i=l...K) multipliziert. In einem ersten Ausführungsbeispiel werden zur Berechnung des jeweiligen Korrekturfaktors FKi für mehrere oder alle der N Lichtquellen die jeweiligen Anteilsfaktoren Ai _j mit den jeweiligen zum Zeitpunkt des Selbsttests von den

Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l _ N) multipliziert und die Ergebnisse dieser Multiplikationen aufsummiert, um den jeweiligen Korrekturfaktor FKi zu berechnen. In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden zur Berechnung des jeweili gen Korrekturfaktors FKi des jeweiligen i-ten Detektorelements (i=l...K), für mehrere oder alle der N Lichtquellen jeweils das Verhältnis zwischen der von den Monitorelementen zum Zeitpunkt des Selbsttests detektierten Lichtintensität MS _j (j=l...N) und den zu einem früheren Zeitpunkt, insbeson dere zum Zeitpunkt der Abgleichprozedur, von den Monitorelementen de tektierten Lichtintensität MA _j (j=l...N) gebildet. Das jeweilige Verhältnis MS _j /MA _j wird mit dem jeweiligen Anteilsfaktor Ai _j (j=l...N) multipliziert und die Ergebnisse dieser Multiplikationen werden aufsummiert, um den je weiligen Korrekturfaktor FKi zu berechnen.

Auch die von den Detektorelementen im Rahmen der Abgleichprozedur von dem Abgleichmedium detektierten Lichtintensitäten DAi können, falls nötig, zum Korrigieren der von dem Wertdokument detektierten Messwerte Di (i=l...K) verwendet werden, wobei die von dem Wertdokument aufgenom- menen Messwerte Di des jeweiligen Detektorelements mit einem weiteren Korrekturfaktor Fi multipliziert werden, der dem Kehrwert der bei der Ab gleichprozedur des optischen Sensors von dem Abgleichmedium mittels des jeweiligen Detektorelements detektierten Lichtintensität DAi entspricht.

Abgesehen von der Alterung der Lichtquellen im Lauf der Betriebsdauer kann bei dem Korrigieren der Messwerte des Wertdokuments auch eine Temperaturabhängigkeit der Monitorelemente korrigiert werden (z.B. eine temperaturabhängige Empfindlichkeit). Zum Beispiel kann mit Hilfe eines in den optischen Sensor eingebauten Temperatursensors eine Temperatur der Monitorelemente zum Zeitpunkt des Selbsttests und ggf. auch eine Tempera tur der Monitorelemente zum Zeitpunkt des Abgleichprozedur gemessen werden. Zur Korrektur der Temperaturabhängigkeit der der Monitorele mente können die zum Zeitpunkt des Selbsttest von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MS mit einem temperaturabhängigen Faktor multipliziert werden, der anhand der Temperatur der Monitorelemente zum Zeitpunkt des Selbsttests bestimmt wird. Analog können die zum Zeitpunkt der Abgleichprozedur von den Monitorelementen detektierten Lichtintensi- täten MA mit einem temperaturabhängigen Faktor multipliziert werden, der anhand der Temperatur der Monitorelemente zum Zeitpunkt der Abgleich prozedur ermittelt wird.

Die Wertdokumente, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geprüft werden, sind beispielsweise Banknoten, Tickets, Gutscheine, etc..

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen bei spielhaft beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Aufbau eines optischen Sensors zur Prüfung der Wertdokumente, Fig. 2 Schematische Skizze zur Verteilung des von den Lichtquellen emit tierten Beleuchtungslichts in der Wertdokumentebene,

Fig. 3 Graustufendarstellung der mit der Übertragungsmatrix bestimmten Anteilsfaktoren A _y

Fig. 4 von den Monitorelementen detektierte Lichtintensitäten zum Zeit punkt der Abgleichprozedur (MA _j ) und zum Zeitpunkt des Selbst tests (MS _j ),

Fig. 5 für die i=l...K Detektorelemente berechnete Korrekturfaktoren FKi, Fig. 6 von den i=l...K Detektorelementen auf genommene Messwerte Di eines Wertdokuments und korrigierte Messwerte DF= FKi -Di.

In Figur 1 ist der Aufbau eines zur Wertdokumentprüfung eingerichteten op tischen Sensors 100 gezeigt, der z.B. in einer Wertdokumentbearbeitungsvor- richtung eingebaut sein kann. Zur Beleuchtung eines in den Erfassungsbe- reich des optischen Sensors 100 eingebrachten Wertdokuments 10 wird eine Lichtquellenzeile verwendet, die mehrere, entlang der y-Richtung nebenei nander auf einer Lichtquellen- Aufnahme 11 angeordnete Lichtquellen 1 auf weist, beispielsweise N=12 Lichtquellen. Die Lichtquellen 1 sind z.B. UV- LEDs, die zur Lumineszenzanregung des Wertdokuments geeignet sind. Das von den Lichtquellen 1 emittierte Licht wird über einen Spiegel 2 auf photo empfindliche Monitorelemente 3 (z.B. Photodioden) gerichtet, mittels derer die von den Lichtquellen 1 emittierte Lichtintensität überprüft werden kann, die im Lauf der Betriebsdauer der Lichtquellen üblicherweise abnimmt. Für jede der N Lichtquellen 1 ist genau ein Monitorelement 3 vorhanden (z.B. N=12 Monitorelemente). Durch Blenden 15 wird erreicht, dass jeweils ein Monitorelement 3 nur das Licht genau einer der Lichtquellen 1 erfasst: das Monitorelement 3i erfasst das Licht der Lichtquelle li, das Monitorelement 3 ₂ erfasst das Licht der Lichtquelle I2, usw.. Die Monitorelemente 3 sind auf ei ner Monitoraufnahme 13 befestigt.

Alternativ zur Reflexion an einem Spiegel 2 könnten die Monitorelemente 3 auch so im Abstrahlbereich der jeweiligen Lichtquelle 1 angeordnet sein, dass sie einen Teil des von den Lichtquellen emittierten Lichts direkt erfas sen. Oder zwischen den Lichtquellen und dem Wertdokument könnte ein teildurchlässiger Spiegel angeordnet werden, der den größten Teil des Be leuchtungslichts durchlässt und einen Teil des Beleuchtungslichts auf die Monitorelemente reflektiert. Alternativ könnten die Monitorelemente auch das an einer Referenzfläche zurückgestreute Beleuchtungslicht der Lichtquel len detektieren.

Das von den Lichtquellen 1 emittierte Licht wird teils direkt, teils über einen elliptischen Spiegel 6 auf das zu prüfende Wertdokument 10 gerichtet und wird dabei durch das Messfenster 8 des optischen Sensors 100 und durch ei- nen spektralen Filter 7 transmittiert, der den visuell sichtbaren Anteil des Be leuchtungslichts blockiert. Zusätzlich könnte auch ein weiterer solcher spekt raler Filter im Strahlengang vor den Monitorelementen 3 vorgesehen sein, um auch hier den visuell sichtbaren Anteil des Beleuchtungslichts zu blockie ren. Der spektrale Filter 7 könnte alternativ auch unmittelbar nach den Licht quellen angeordnet werden, um sowohl das auf das Wertdokument als auch das auf die Monitorelemente 3 treffende Licht spektral zu filtern.

Das von dem Wertdokument 10 ausgehende Lumineszenzlicht wird durch ein Zeile aus mit einem UV-blockierenden Filter versehenen Selfoc-Linsen 5 auf mehrere Detektorelemente 4 einer Photodetektorzeile abgebildet, die ent lang der y-Richtung nebeneinander auf einer Detektorelement- Aufnahme 14 angeordnet sind und z.B. K=112 Detektorelemente aufweist. Es kann nur eine einzige Photodetektorzeile verwendet werden, auf die das Lumines zenzlicht abgebildet wird. Das Lumineszenzlicht kann mit Hilfe weiterer Linsen auch auf mehrere, entlang der x-Richtung zueinander versetzte Pho todetektorzeilen abgebildet werden, die verschiedene Spektralbereiche des Lumineszenzlichts erfassen und entsprechende Spektralfilter aufweisen. Al ternativ können auch mehrere Phototdetektorzeilen eines zweidimensiona len Bildsensors verwendet werden, auf den das von dem Wertdokument ausgehende Licht abgebildet werden kann.

Zu seiner Prüfung kann das Wertdokument 10 statisch in den Erfassungsbe reich des optischen Sensors 100 eingebracht sein. Bevorzugt wird das Wert dokument jedoch entlang der x-Richtung an dem optischen Sensor vorbei transportiert, um die verschiedenen Wertdokumentabschnitte nacheinander mit dem optischen Sensor abzutasten. Das Vorbeitransportieren wird z.B. mittels entsprechender Transportmittel, z.B. Transportriemen und/ oder Transportrollen erreicht, die in einer Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung zum Transportieren der Wertdokumente verwendet werden.

Eine Steuereinrichtung 30 des optischen Sensors 100 ist mit den Lichtquellen 1, den Monitorelementen 3 und den Detektorelementen 4 verbunden und weist eine entsprechende Hardware und Software auf, die dafür sorgt, dass die Lichtquellen 1 gleichzeitig eingeschaltet werden und die Detektorele mente 4, gleichzeitig und/ oder nach der Beleuchtung, zum Erfassen von Lu mineszenz-Messwerten Di des Wertdokuments 10 veranlasst werden. Die von den Detektorelementen 4 erfassten Messwerte Di (i=l...K) des Wertdo kuments werden zu einer mit den Detektorelementen verbundenen Auswer teeinrichtung 20 übertragen.

Die Steuereinrichtung 30 ist zur Durchführung eines Selbsttests des opti schen Sensors eingerichtet. Der Selbsttest kann zu einem Zeitpunkt unmittel bar vor der Prüfung der Wertdokumente durchgeführt werden, z.B. beim Starten der Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung oder in der Lücke zwi schen zwei an dem Sensor vorbeitransportierten, zu prüfenden Wertdoku menten. Bei dem Selbsttest veranlasst die Steuereinrichtung, dass die N Lichtquellen 1 gleichzeitig eingeschaltet werden und mit Hilfe der N Monito relemente 3 die jeweilige Lichtintensität MS _j (j=l...N) der dem jeweiligen Monitorelement zugeordneten Lichtquelle 1 detektiert wird. Beispielsweise werden bei dem Selbsttest die zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Moni torelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) dahingehend über prüft, ob sie einen bestimmten Schwellenwert übersteigen, der zur Beleuch tung des Wertdokuments, z.B. zur optischen Anregung einer messbaren Lu mineszenz, notwendig ist. Die Steuereinrichtung 30 ist außerdem mit der Auswerteeinrichtung 20 verbunden, um die zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) an die Auswerteeinrichtung 20 zu übermitteln, sowie ggf. auch die bei der Ab gleichprozedur von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MA _j (j=l...N) eines Abgleichmediums.

Die Auswerteeinrichtung 20 korrigiert die Messwerte Di des jeweiligen Wert dokuments mit Hilfe von Korrekturfaktoren FKi, in welche die zum Zeit punkt des Selbsttests von den Monitorelementen 3 detektierten Lichtintensi täten MS _j (j=l...N) eingehen, um korrigierte Messwerte

DF = FKi -Di (i=l...K) (1) zu berechnen. Anschließend prüft die Auswerteeinrichtung 20 das Wertdo kument mittels der korrigierten Messwerte DF, z.B. dessen Echtheit, Zustand oder die Art des Wertdokuments. Zur Prüfung des Wertdokuments werden die korrigierten Messwerte DF z.B. mit mindestens einem Referenzwert ver glichen, der für das jeweilige Wertdokument bzw. den jeweiligen Abschnitt des Wertdokuments erwartet wird. Die korrigierten Messwerte können dabei auch über einen Abschnitt (Region of Interest, ROI) des Wertdokuments zu sammengefasst, z.B. gemittelt werden, bevor der Vergleich mit dem jeweili gen Referenzwert durchgeführt wird.

Bei der Herstellung des optischen Sensors werden bevorzugt N möglichst gleiche Lichtquellen ausgewählt, die sich in ihrer emittierten Lichtintensität kaum unterscheiden, und die Photodetektorzeile wird bevorzugt so ausge wählt, dass sich die Empfindlichkeiten der einzelnen Detektorelemente kaum unterscheiden. In diesem Fall ist eine Korrektur der Messwerte Di al lein mit Hilfe der Faktoren FKi gemäß Formel (1) bevorzugt.

Andernfalls, wenn es bei der Herstellung des optischen Sensors unvermeid lich ist, dass die einzelnen Lichtquellen bzw. die einzelnen Detektorelemente unterschiedlich sind, wird vor der Auslieferung des optischen Sensors, vom Hersteller des Sensors bevorzugt eine Abgleichprozedur des optischen Sen sors durchgeführt, bei der die ggf. unterschiedlichen Emissionsintensitäten der Lichtquellen und die ggf. unterschiedlichen Empfindlichkeiten der De tektorelemente geprüft und quantitativ bestimmt werden. Bei der Abgleich prozedur wird ein Abgleichmedium mit homogenen optischen Eigenschaf ten, z.B. einer homogen weißen Fläche, in den Erfassungsbereich des opti schen Sensors 100 gebracht. Dann werden die N Lichtquellen 1 gleichzeitig eingeschaltet, um das Abgleichmedium zu beleuchten und mittels der Detek torelemente 4 des optischen Sensors wird die von dem Abgleichmedium aus gehende, reflektierte Lichtintensität DAi (i=l...K) detektiert.

Falls sich bei der Abgleichprozedur herausstellt, dass die einzelnen Licht quellen 1 bzw. die einzelnen Detektorelemente 4 tatsächlich deutlich unter schiedlich sind, werden die Messwerte Di der Wertdokumente einer weiteren Korrektur mittels eines weiteren Korrekturfaktors Fi unterzogen, der eben falls mit den Messwerten Di multipliziert wird:

DE = Fi -FKi -Di (2)

Der weitere Korrekturfaktor Fi ergibt sich aus den bei der Abgleichprozedur von dem Abgleichmedium erfassten Messwerten der Detektorelemente DAi gemäß der Formel

Fi = c/DAi (3) wobei für c ein fester Zahlenwert angenommen wird.

Bei der Abgleichprozedur werden außerdem mit Hilfe der Monitorelemente 3 die von den N Lichtquellen 1 emittierte und auf die N Monitorelemente 3 treffenden Lichtintensitäten MA _j (j=l...N) detektiert. Diese werden bei der Bestimmung des Korrekturfaktors FKi als Bezugswerte für die beim Selbst test von den N Lichtquellen 1 emittierte und auf die N Monitorelemente 3 treffenden Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) verwendet. Die Abgleichprozedur kann bei Bedarf auch nach Auslieferung des optischen Sensors von Zeit zu Zeit wiederholt werden (z.B. monatlich oder halbjährig), um die Veränderung der Lichtintensität der Lichtquellen im Lauf der Be- triebsdauer zu erfassen. Da die Abgleichprozedur jedoch aufwändig ist (Ein satz von Servicepersonal), ist es vorteilhaft, an Stelle einer häufigen Wieder holung der Abgleichprozedur, als alternative Möglichkeit einen Selbsttest des optischen Sensors zu nutzen, um die Veränderung der Lichtintensität der Lichtquellen im Lauf der Betriebsdauer zu erfassen. Bei den Selbsttests des optischen Sensors werden regelmäßig (z.B. vor jedem Starten der Wertdoku mentbearbeitungsvorrichtung) die auf die Monitorelemente 3 treffenden Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) der Lichtquellen 1 detektiert. Da der Selbsttest zeitnah zur Wertdokumentprüfung durchgeführt wird, entspricht die bei dem jeweiligen Selbsttest festgestellte Lichtintensität der jeweiligen Licht- quelle ziemlich genau der bei der Wertdokumentprüfung vorliegenden Lichtintensität der jeweiligen Lichtquelle 1.

Im Folgenden wird die Bestimmung der Korrekturfaktoren FKi für die K De tektorelemente (i=l...K) mit Hilfe der zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monitorelementen 3 detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) beschrieben. Die Korrekturfaktoren können im Rahmen des Selbsttests, z.B. unmittelbar vor der Prüfung der Wertdokumente bestimmt werden.

Zur Bestimmung der Korrekturfaktoren FKi für die K Detektorelemente (i=l...K) wird individuell für jedes Detektorelement 4 bestimmt, welcher An teil der von der jeweiligen j-ten Lichtquelle (j=l...N) emittierten Lichtintensi tät - in Anbetracht des optischen Strahlengangs zwischen den Lichtquellen und den Detektorelementen - auf das jeweilige i-te Detektorelement (i=l...K) trifft. Jeder dieser Anteile wird durch einen Anteilsfaktor Ai _j repräsentiert. In den Anteilsfaktor Ai _j , j=l...N geht z.B. die Lage der jeweilige j-ten Licht quelle entlang der Lichtquellenzeile und die Lage des jeweiligen i-ten Detek torelements entlang der Photodetektorzeile bzw. deren relative Lage bzw. deren Abstand entlang der Zeilenrichtung (y-Richtung) ein, sowie die Ab strahlwinkel der Lichtquellen (für alle Lichtquellen etwa gleich), die Emp fangswinkel der Detektorelemente (für alle Detektorelemente etwa gleich) und der Abstand der Lichtquellen 1 und der Detektorelemente 4 von der Wertdokumentebene eines in den Erfassungsbereich des optischen Sensors eingebr achten Wertdokuments.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Verteilung des von den Lichtquellen li, I2, ..., IN emittierten Beleuchtungslichts. In der Wertdokumentebene sind schema tisch die Erfassungsbereiche Ei, E2, ..., EK der einzelnen Detektorelemente (i=l...K) eingezeichnet, die sich durch die optische Abbildung mittels der Zeile aus Selfoc-Linsen 5 ergeben. Man erkennt, dass der Lichtbeitrag, den eine am linken Rand der Lichtquellenzeile angeordnete Lichtquelle (z.B. die Lichtquelle li) auf die Erfassungsbereiche (z.B. Ei, E2, E3) der am linken Rand der Photodetektorzeile liegenden Detektorelemente 4 strahlt, sehr viel größer ist als deren Lichtbeitrag auf den Erfassungsbereich (z.B. EK) eines am rech ten Rand der Photodetektorzeile liegenden Detektorelements 4. Entspre chend groß sind die Anteilsfaktoren An, A21, A31 der Lichtquelle li auf die am linken Rand der Photodetektorzeile liegenden Detektorelemente im Ver gleich zu deren Anteilsfaktor AKI auf das am rechten Rand der Photodetek torzeile liegende Detektorelement.

Die Anteilsfaktoren Ai _j können quantitativ mittels einer numerischen Simula tion anhand eines Modells des optischen Strahlengangs berechnet werden, in welchem der optische Strahlengang von den N Lichtquellen des optischen Sensors zu den K Detektorelementen des optischen Sensors modelliert wird. Für die optische Simulation wird im Fall des optischen Sensors 100 z.B. ange nommen, dass die Lichtquellen eine Lambertsche Abstrahlung haben, der Abstand h der Lichtquellen 1 von der Wertdokumentebene 30 mm beträgt, die Lichtquellen 1 voneinander einen Abstand von 10,5 mm haben und die Detektorelemente 4 voneinander einen Abstand von 1 mm (in y-Richtung). Bei der numerischen Simulation wird z.B. eine Übertragungsmatrix A be rechnet, deren Matrixelemente die Anteilsfaktoren Ai _j , (i=l...K, j=l...N) sind.

In Fig. 3 sind die Anteilsfaktoren Ai _j , die durch die numerische Simulation des optischen Strahlengangs des optischen Sensors 100 berechnet wurden, in Form von Graustufenwerten dargestellt. Dabei sind die Anteilsfaktoren Ai _j , für die N=12 (j=l...12) Lichtquellen von links nach rechts und für die K=112 Detektorelemente (i=l...112) von oben nach unten dargestellt. Wie nach der obigen Beschreibung zu Fig. 2 zu erwarten, ergeben sich die größten Anteils- faktoren Ai _j in der „Diagonale" der Fig. 3. Alternativ zur numerischen Simu lation des optischen Strahlengangs können die Anteilsfaktoren Ai _j auch durch Messung der einzelnen von den Lichtquellen emittierten und auf das jeweilige Detektorelement treffenden Lichtintensität bestimmt werden. Die Beleuchtungsintensität Bi, die für das jeweilige i-te Detektorelement (i=l...K) maßgeblich ist, ergibt sich im Allgemeinen durch Auf summieren der von den Lichtquellen emittierten Lichtintensitäten Lj (j=l...N), jeweils ge wichtet durch den Anteilsfaktor Ai _j , zu und in Matrixschreibweise Unter der Annahme, dass die Monitorelemente jeweils nur einen bestimm ten, festen Anteil 1/ ß der von den Lichtquellen emittierten Lichtintensität de- tektieren, kann die von den Lichtquellen emittierte Lichtintensität L _j (j=l...N) aus den im Selbsttest von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitä- ten MS _j berechnet werden durch L _j =/5 MS _j . Zum Zeitpunkt der Abgleichpro zedur wird entsprechend L _j =/5 MA _j angenommen.

Für den Zeitpunkt des Selbsttests ergibt sich die für das jeweilige i-te Detek torelement (i=l...K) maßgebliche Beleuchtungsintensität BSi durch Aufsum- mieren der von den Monitorelementen beim Selbsttest detektierten Lichtin tensitäten MS _j (j=l...N), jeweils gewichtet durch den Anteilsfaktor A, _j , zu

BS ^y ₌₁ ^A i _j ß MS _j (6) und für den Zeitpunkt der Abgleichprozedur ergibt sich entsprechend

BA ^ ^A ij - ß - MAj · (7)

In einem ersten Ausführungsbeispiel werden die Korrekturfaktoren FKi der einzelnen Detektorelemente (i=l...K) aus den beiden Beleuchtungsintensitä ten BSi und BAi nach der folgenden Formel berechnet: wobei i=l...K, j=l...N. (8) Der jeweilige Korrekturfaktor FKi ergibt sich demzufolge aus dem Quotien ten der bei der Abgleichprozedur vorliegenden Beleuchtungsintensität A _L J MA _j und der beim Selbsttest vorliegenden Beleuchtungsinten sität MS _j . Die Berechnung der Korrekturfaktoren FKi gemäß Formel (8) ist eine Näherung, bei der vereinfachend angenommen wird, dass alle Monitorelemente dieselbe Empfindlichkeit haben und die optische Ab bildung auf jedes der Monitorelemente gleich ist. In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Korrekturfaktoren FKi der einzelnen Detektorelemente (i=l...K) nach der folgenden Formel berech net: wobei i=l...K, J i=l...N. (9)

Die Berechnung der Korrekturfaktoren FKi gemäß Formel (9) ist ebenfalls eine Näherung, wobei angenommen wird, dass die Lichtquellen 1 zum Zeit punkt der Abgleichprozedur etwa dieselbe Lichtintensität emittieren.

Die Korrekturfaktoren FKi können entweder durch die Steuereinrichtung im Rahmen des Selbsttests berechnet und von dieser an die Auswerteeinrich tung 20 weitergeleitet werden. Die Korrekturfaktoren FKi können aber auch erst durch die Auswerteeinrichtung berechnet werden, die die jeweiligen beim Selbsttest detektierten Lichtintensitäten MS _j (j=l...N) von der Steuer einrichtung empfängt. Nachdem die Korrekturfaktoren FKi gemäß Formel (8) bzw. (9) aus den bei der Abgleichprozedur und den beim Selbsttest detek- tieren Beleuchtungsintensitäten MS _j und MA _j (j=l _ N) unter Verwendung der in Fig. 3 gezeigten Anteilsfaktoren Ai _j bestimmt wurden, kann die Aus werteeinrichtung 20 eine Korrektur der Messwerte Di (i=l...K) eines Wertdo kuments gemäß Formel (1) durchführen.

Als Beispiel sind in Fig. 4 die von den N=12 Monitorelementen 3 bei der Ab gleichprozedur und den bei einem Selbsttest des optischen Sensors detektie- ren Beleuchtungsintensitäten MS _j und MA _j (j=l...N) für alle N=12 Lichtquel len 1 dargestellt. Bei dem Selbsttest wurde eine stark reduzierte Lichtintensi tät der zweiten Lichtquelle (j=2) festgestellt, die im Vergleich zu der früher bei der Abgleichprozedur gemessenen Lichtintensität um etwa die Hälfte re duziert ist. Aus diesen Werten für MS _j und MA _j (j=l...N) ergeben sich (unter Verwendung der in Fig. 3 gezeigten Anteilsfaktoren Ai _j ) aus Formel (8) bzw. (9) die in Fig. 5 dargestellten Korrekturfaktoren FKi für alle K=112 Detekto relemente 4.

Mit den Korrekturfaktoren FKi aus Fig. 5 werden die von den einzelnen De tektorelementen 4 erfassten Messwerte Di des Wertdokument (vgl. Fig. 6) ge mäß Formel (1) korrigiert, z.B. multipliziert, um die im Lauf der Betriebs dauer veränderte Lichtintensität, insbesondere die seit der Abgleichprozedur stark reduzierte Lichtintensität der zweiten Lichtquelle, aus den detektierten Messwerten herauszurechnen. Fig. 6 zeigt die im betrachteten Beispiel korri gierten Messwerte DF = FKi -Di. Bei den Detektorelementen i=l bis etwa i=45 ergibt sich dadurch eine deutliche Korrektur der Messwerte Di nach oben.

Neben der Alterung der Lichtquellen 1 im Lauf der Betriebsdauer kann bei Bedarf auch die Temper aturabhängigkeit der Monitorelemente 3 korrigiert werden. Dazu wird mit Hilfe eines in der Nähe der Monitorelemente 3 (z.B. auf der Monitoraufnahme 13) eingebauten Temperatursensors 16 die Tempe ratur der Monitorelemente zum Zeitpunkt des Selbsttests Ts gemessen und bei der Korrektur der Messwerte Di berücksichtigt. Falls die Temperatur der Monitorelemente zum Zeitpunkt einer beim Hersteller des Sensors durchge führten Abgleichprozedur immer etwa gleich ist, ist eine Berücksichtigung der zum Zeitpunkt der Abgleichprozedur gemessenen Temperatur nicht not wendig. Andernfalls, wenn eine Abgleichprozedur unter stark veränderter Temperatur der Monitorelemente erfolgt, wird bevorzugt auch die bei der Abgleichprozedur gemessene Temperatur der Monitorelemente TA im opti schen Sensor hinterlegt und bei der Korrektur der Messwerte Di berücksich tigt.

Beispielsweise kann in der Auswerteeinrichtung 20 des optischen Sensors eine Tabelle abgespeichert sein, in der verschiedenen Temperaturen T der Monitorelemente jeweils ein Korrekturfaktor t als Funktion der Temperatur T zugeordnet ist. Zur Korrektur der Temperaturabhängigkeit der Monitorel emente 3 werden in den Gleichungen (8) oder (9) dann die zum Zeitpunkt des Selbsttests von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MS _j ersetzt durch MS _j' = t(Ts) -MS _j , wobei sich t(Ts) aus der beim Selbsttest gemes senen Temperatur Ts gemäß der oben genannten Tabelle ergibt. Es wird an genommen, dass die Korrekturfaktoren t(Ts) für alle Monitorelemente 3 etwa gleich sind. Analog können auch die zum Zeitpunkt der Abgleichprozedur von den Monitorelementen detektierten Lichtintensitäten MA _j ersetzt wer- den durch MA _j' = Ϊ(T _A ) -MA _j , wobei sich Ϊ(T _A ) aus der bei der Abgleichproze dur gemessenen Temperatur T _A gemäß der oben genannten Tabelle ergibt. Alternativ könnten die von den einzelnen Detektorelementen 4 erfassten Messwerte Di des Wertdokuments einfach mit einen zusätzlichen Faktor Ϊ(TA)/ t(Ts) multipliziert werden.

Darüber hinaus kann beim Selbsttest optional auch noch die Temperaturab hängigkeit der Detektorelemente mit entsprechenden weiteren Temperatur sensoren gemessen werden und - sofern die Detektorelemente eine entspre chend große Temper aturabhängigkeit haben - etwaige Temperaturänderun- gen seit der Abgleichprozedur bei der Korrektur der Messwerte Di berück sichtigt werden.