光谱分析检测有价证券的传感装置及与之相关的方法

专利名称：光谱分析检测有价证券的传感装置及与之相关的方法
光谱分析检测有价证券的传感装置及与之相关的方法本发明涉及一种传感装置，用于光谱分析地检测由一个沿规定输送方向通过传感 装置检测区输送的有价证券发出的光探测射线，以及一种检验和/或调准传感装置的探测 装置的方法，传感装置用于在至少一个规定的光谱探测范围内光谱分析地探测光探测射线 和输出探测信号，这些探测信号体现被探测的探测射线至少一种特性，尤其是光谱特性，和 /或用于制备用于评估探测信号的数据。在本发明的框架内，有价证券是指片状物品，它们例如体现钱币的价值或权利，因 此不应随意地可由未经许可者制造。因此它们有不能轻易制造，尤其不能随意复制的特征， 存在这些特征是真实性的标志，也就是说它们是由经许可的部门制造的。这种有价证券的 重要例子是息票、凭单、支票以及尤其是钞票。有价证券由于其价值引起强烈的伪造诱惑，也就是在未授权的情况下制造有类似 物理特征的文书的诱惑。为了增大这种伪造的难度，有价证券通常包含难以获得和/或只 有少数人了解的颜料和/或发光物质，它们有一种表示特性的漫反射或发光光谱。为了检 验有价证券的真实性或存在造假，可以借助传感装置，检测由有价证券发出的光射线是否 有在颜料或发光物质的光谱特性部分，并与规定的光谱比较。有价证券的这种检验可尤其用机器进行，此时有价证券输送通过传感装置的检测 区。检测区在这里和在下面定义为，来自该区域的射线由传感装置进行检测和探测或测量。然而存在的问题是，传感装置的探测特性随时间的推移或经长期工作可能改变。 尤其例如可发生光谱向较长或更短的波长移动，也就是在一种规定物质的光谱内的光谱线 可以在一种波长时探测到，而这一波长已相对于真实的与光谱线相应的波长移动。这种状 况会影响辨别真假有价证券。这一缺点由于没有或未能及早识别相应的移动而尖锐化。因此本发明的目的是，创造一种传感装置，用于光谱分析地检测由一个沿规定输 送方向通过传感装置检测区输送的有价证券发出的光探测射线，其中能轻易地识别传感装 置的探测特性的改变，以及优选地能简单地至少部分补偿这种变化。此外，应提供一种相应 的方法。此目的通过一种传感装置达到，它用于光谱分析地检测由一个沿规定输送方向通 过传感装置检测区输送的有价证券发出的光探测射线，传感装置包括一个探测装置，用于 在至少一个规定的光谱探测范围内光谱分析地探测探测射线和输出探测信号，这些探测信 号体现被探测的探测射线的至少一种特性，尤其是光谱特性；至少一个基准射线装置，它发 射光基准射线，光基准射线至少部分按照或根据有价证券相对于检测区的位置耦合在探测 装置的探测射线通道内，以及光基准射线有一个具有至少一个处于规定的光谱探测范围内 的窄波段的光谱，和/或有一个具有至少一个处于规定的光谱探测范围内的边缘的光谱； 以及，一个控制和评估装置，它设计为，为了检验和/或为了调准探测装置和/或在评估体 现或表述有价证券发出的探测射线的至少一种特性的探测信号时，使用体现基准射线特性 的探测信号。因此将传感装置设置为，检测沿一个输送路径按规定输送方向输送的有价证券的 光谱分析的光特性。在这里实际上的检测借助探测装置完成，它设计用于在例如根据要检
6查的有价证券的特性规定的光谱探测范围内，光谱分析探测由有价证券发出的意味着是 探测射线的光射线。在这里，规定的光谱探测范围处于光谱内部，光谱包括可见光谱区和 IR (红外)及UV (紫外)光谱区。在这里光谱分析检测尤其指一种在一个连续的波长范围内 实施的检测，或一种在多个，优选地八个以上波长区间内实施的检测。为了产生探测射线， 有价证券可例如用照明射线照明，照明射线例如波长不变地或多或少漫射式地作为探测射 线反射。当有价证券相应地设计有至少一种发光的特征时，它也可以用这种照明射线照明， 它激励有价证券发出发光射线或荧光射线，发光射线或荧光射线此时构成探测射线。探测射线沿探测射线通道从检测区到达探测装置，探测装置光谱分析检测此射线 并发出相应的探测信号，该探测信号体现，亦即描绘或表述，被检测射线的至少一种特性。 尤其是，探测装置沿探测射线通道可以有探测装置的一个促使光谱分解的装置，它根据探 测射线形成光谱分量，以及有至少一个检测这些光谱分量的接收或探测元件。检测区的位置至少通过探测装置的位置和结构决定。输送路径和输送方向主要通 过检测区的位置得到，通过有价证券应当在直接在检测区前的区域内没有侧向偏移地进入 检测区内的这种要求得到，而如果传感装置有多个通道，则通过其位置得到。若有价证券沿输送路径向传感装置输送，则探测装置检测有价证券至少一个处于 检测区内的部分的探测射线。基准射线装置用于发射基准射线，它耦合在探测装置的探测射线通道内并因而可 以由探测装置光谱分析地检测。在这里，耦合可以在探测射线通道的任何仍允许光谱探测 的位置实施，然而优选地耦合来自检测区的基准射线。基准射线的射线通道基本上由基准 射线装置决定以及优选地延伸为，使基准射线根据有价证券相对于检测区的位置耦合在探 测射线通道内。按基准射线装置并因而基准射线通道的实施形式，耦合或可以在没有有价 证券处于检测区内时进行，或可以在有价证券处于检测区内时进行。在第一种情况下，基准 射线至少部分直接进入探测射线通道内；尤其是基准射线通道可以直接导入探测射线通道 内。在第二种情况下，基准射线的漫反射可以通过有价证券处于检测区内的部分进行，所以 退回的基准射线进入探测射线通道内。因为基准射线的光谱至少部分处于探测装置并因而 传感装置的光谱探射范围内，而且是预先规定或已知的，所以基准射线可以利用于检验传 感装置或探测装置的至少一种光学的特性，尤其是光谱特性，利用于调准传感装置或探测 装置，和/或用于提供数据，尤其是修正数据，它们在检查有价证券评估探测信号时使用。为此目的，设通过至少一个信号连接与探测装置连接的控制和评估装置。控制和 评估装置原则上可以设计为任何形式的结构，以及尤其包括一个处理器、一个其中储存有 计算程序的存储器，在执行计算程序时由处理器实施控制和评估装置的功能，以及包括一 个专用的集成电路或一个“现场可编程门阵列”(FPGA)，或也可以组合这些部件。如还要详细说明的那样，基准射线的光谱通过基准射线装置的设计决定。控制和 评估装置可以直接使用表述探测射线特征的探测信号，或将其转换成数据后使用。因此所述目的还通过一种检验和/或调准传感装置的探测装置的方法达到，传感 装置用于在至少一个规定的光谱探测范围内光谱分析地探测光探测射线和输出探测信号， 这些探测信号体现被探测的探测射线至少一种特性，尤其是光谱特性，和/或用于制备用 于评估探测信号的数据，在此方法中，有价证券沿规定的输送方向通过传感装置的检测区 输送；产生光基准射线，它按照或根据有价证券相对于检测区的位置至少部分耦合在探测
7装置的探测射线通道内，其中，基准射线有一个具有一个处于规定的光谱探测范围内的窄 波段的光谱，和/或有至少一个具有一个处于规定的光谱探测范围内的边缘的光谱；产生 探测信号，它体现耦合的基准射线的特性；以及，探测信号使用于检验和/或使用于调准探 测装置和/或使用于为评估体现从有价证券发出的探测射线的至少一种特性的探测信号 制备数据。在本发明的框架内，基准射线以及一般而言探测射线的特性，是指一种可以通过 至少一个数值表述的特性。术语“检验”在这里一方面理解为，确定一个与基准射线被检测的特性相应的值是 否处于规定的误差区间内。然后可以按照确定的结果产生一个相应的信号。在本发明的框 架内，术语“检验”另一方面的意思也理解为校验。校验的意思是，确定在规定的条件下，在 一个与基准射线被检测的特性相应的值与基准射线特性的一个规定的优选地已知的值之 间的关系或偏差，并储存体现偏差或关系的数据。术语“调准”，也称调整，指的是改变传感装置，通过所述改变尽可能减小在一个与 基准射线被检测的特性相应的值与基准射线特性的一个规定的优选地已知的值之间的偏差。但探测射线被检测的特性，也可以按调准传感装置的意思被用于在评估探测信号 时实施修正。为此可以在本方法中根据基准射线的探测信号确定数据，下面也称修正数据， 将数据储存在存储器内，例如控制和评估装置内，以后当检验有价证券时在评估探测信号 时使用。根据基准射线的探测信号确定数据，可以借助控制和评估装置实现，它为此相应地 设计。通过使用尤其窄波段的基准射线或有一个在光谱内的边缘的基准射线，可以轻易 识别传感装置探测特性的改变。为了能够特别准确地检验或校验探测装置或准确评估探测信号，在传感装置中将 基准射线装置设计为，使基准射线光谱在光谱探测范围内的波段有小于5nm的宽度。与之 相应地，在方法中优选地使用基准射线，在其光谱内，在光谱探测范围内的波段有小于5nm 的宽度。在这里，波段的宽度是半最大值全宽(“full width at half maximum", FWHM)。 作为基准射线装置原则上可以采用输出具有所要求光谱的光射线的任何装置。尤其是，基 准射线装置可以有一个发出基准射线的基准射线源，基准射线必要时在过滤后有一个具有 一个处于规定的光谱探测范围内部的窄波段的光谱，和/或有一个具有一个处于规定的光 谱探测范围内部的边缘的光谱。通过在基准射线源内直接产生基准射线，可以得到一种寿 命很长稳定产生的特性已知的基准射线，在使用发光物质的发光射线或荧光射线作为基准 射线时便不一定是这种情况。例如基准射线装置可以有一个基准射线源，优选地有一个光 敏二极管或一个激光二极管，以及一个设置在它下游的窄波段滤波器用于产生窄波段基准 射线。在该方法中可相应地产生其光谱至少部分处于光谱探测范围内的光射线，以及产生 的射线为构成基准射线而被窄波段地过滤。此外，在传感装置中基准射线装置作为基准射线源，可包括一个温度稳定的边缘 发射式激光二极管。因此在方法中，基准射线可借助至少一个温度稳定的边缘发射式激光 二极管产生。一些相应的装置基本上是已知的。在专利申请DE102005040821A1中介绍了 一种相应的装置。
作为另一种选择，基准射线装置作为基准射线源，可以有一个具有波长选择性光 谐振器，尤其优质谐振器的边缘发射式激光二极管。在这里，谐振器有一个与期望的波长相 应的自然频率。为了减小温度的影响，也可以与之不同，采用具有“分布反馈 (distributedfeedback) ”的激光二极管，所谓DFR激光二极管，或具有“分布布拉格反射器 (distributed Bragg reflector) ”的激光二极管，所谓DBR激光二极管，为了达到在这里寻 求的目的，无需配备温度稳定装置。不过另一种更简单的方案在于，在传感装置中基准射线装置作为基准射线源，包 括一个表面发射式激光二极管。因此在方法中，基准射线优选地借助至少一个表面发射式 激光二极管产生。采用这种激光二极管提供多个优点。例如这种激光二极管有一个波段很 窄的发射光谱，所以优选地在基准射线装置与探测装置之间不需要为了限制基准射线的光 谱带宽设滤波器或无需参考物质。此外，与另一种类型的激光二极管相比，波段的位置对于 温度影响比较不敏感，所以不需要温度稳定装置。除此之外，由表面发射式激光二极管发出 的射线不是很发散的。其优点是，在传感装置中，优选地在射线通道内，在表面发射式激光 二极管后直至探测装置，为了产生基准射线，不需要设置和不设置聚光元件或发光物质。更 一般地说，采用表面发射式激光二极管或DFR或DBR激光二极管之一作为基准射线装置的 基准射线源也是合理的。因此本发明的技术主题也是一种传感装置，用于光谱分析地检测 由一个沿规定输送方向通过传感装置检测区输送的有价证券发出的光探测射线，传感装置 包括一个探测装置，用于在至少一个规定的光谱探测范围光谱分析地检测探测射线和输 出探测信号，这些探测信号体现被探测的探测射线至少一种特性，尤其是光谱特性；至少一 个基准射线装置，它作为基准射线源有一个表面发射式激光二极管，或一个DFR或DBR激光 二极管，以及它发射光基准射线，光基准射线至少部分独立于或根据有价证券相对于检测 区的位置耦合在探测装置的探测射线通道内，以及光基准射线有一个具有至少一个处于规 定的光谱探测范围内的窄波段的光谱；以及，一个控制和评估装置，它设计为，为了检验和 /或为了调准探测装置和/或在评估体现有价证券发出的探测射线至少一种特性的探测信 号时，使用体现基准射线特性的探测信号。此外，本发明的技术主题是一种检验和/或调准 传感装置的探测装置的方法，传感装置用于在至少一个规定的光谱探测范围内光谱分析地 探测光探测射线和输出探测信号，这些探测信号体现被探测的探测射线至少一种特性，尤 其是光谱特性，和/或用于制备用于评估探测信号的数据，在此方法中，借助表面发射式激 光二极管或DFR或DBR激光二极管，产生光基准射线，光基准射线独立于或根据有价证券相 对于检测区的位置，至少部分耦合在探测装置的探测射线通道内，其中，基准射线有一个具 有一个处于规定的光谱探测范围内的窄波段的光谱，产生探测信号，它体现耦合的基准射 线的特性，以及，探测信号使用于检验和/或使用于调准探测装置和/或使用于为评估体现 有价证券发出的探测射线至少一种特性的探测信号制备数据。因此，基准射线可以在探测 射线通道的任何位置耦合。下面说明的进一步发展和实施形式也相应地适用于此技术主 题。原则上可以使用被检测的基准射线的任何通过探测信号体现的特征。但尤其为了 检测光谱优选的是，在检验或调准或评估时使用基准射线通过探测信号体现的光谱特性。 为此将探测装置设计为，使探测信号作为特性体现一个光谱特性，以及控制和评估装置进一步设计为，在检验或调准或确定评估数据时，使用基准射线通过探测信号体现的光谱特 性。尤其是，它可以确定，体现基准射线光谱特性的探测信号是否在规定的误差范围内与基 准射线已知或规定的相应的特性一致，这些特性由基准射线装置规定和必要时独立确定。 作为光谱特性尤其可以采用光谱最大值的位置，或围绕波段或边缘在规定的波长范围内确 定的重心。但也可以选择不同方案或加以组合，在检验或调准或确定评估数据时，使用基准 射线通过探测信号体现的强度。为此在传感装置中可将探测装置设计为，使探测信号作为 特性体现强度，以及其中，控制和评估装置进一步设计为，在检验或调准或评估时，使用基 准射线通过探测信号体现的强度。以此方式也可以例如确定探测装置的灵敏度，因为在评 估光谱特性时，不一定需要使用在光谱探测范围内的绝对强度值。尤其在希望调准时，在传感装置中的探测装置可以有一个摄谱装置，它具有探测 元件阵列和空间分散装置，后者将探测射线在空间分解为一些降落在探测元件阵列上的光 谱分量，以及传感装置进一步可以有至少一个可由控制和评估装置控制的致动器，它与探 测元件阵列机械接合，探测元件阵列此时安装成可以运动，或与摄谱装置的至少一个安装 成可以运动的元件机械接合，该元件至少部分决定光谱分量在探测元件阵列上的位置，尤 其一个空间分散装置或一个进口间隙。因此控制和评估装置设计为，根据耦合的基准射线 的探测信号，将致动器控制为，使基准射线光谱分量在探测元件阵列上的位置与规定位置 的偏差减小。探测装置的特性可与一系列因素有关。例如在方法中可以检测至少部分探测装置 和/或部分使用于产生基准射线的基准射线装置和/或与探测装置和/或基准射线装置连 接的温度补偿元件的温度，以及在检验或调准或确定用于评估的数据时使用。为此，传感装 置可以有至少一个通过信号连接与控制和评估装置连接的温度传感器，用于检测至少部分 探测装置和/或部分基准射线装置和/或与探测装置和/或基准射线装置连接的温度补偿 元件的温度，以及，控制和评估装置可以进一步设计为，在检验或调准或评估时也使用检测 到的温度。以此方式可以将对于传感装置的不同影响进行区别对待。但不需要只在探测装置中出现温度影响。例如可以检测至少部分用于照明检测区 的照明装置和/或与之连接的温度补偿元件的温度，以及，在检验或调准或确定用于评估 的数据时使用此温度。因此传感装置可以有一个用于照明至少部分检测区的照明装置和至 少一个通过信号连接与控制和评估装置连接的温度传感器，用于检测至少部分照明射线装 置和/或与之连接的温度补偿元件的温度，以及，控制和评估装置可以进一步设计为，在检 验或调准或评估时使用检测到的温度。以此方式也可以考虑照明装置的影响，但是在这里 这种影响可以在使用基准射线和探测装置的情况下不通过测量确定。本发明原则上可应用于任何前言所述类型的传感装置。但优选地作为探测装置使 用一种其光谱探测范围有小于400nm宽度的探测装置。与之相应，在传感装置中可以将探 测装置设计为，使光谱探测范围有小于400nm的宽度。探测装置为了分解成光谱分量可以有任意尤其也已知的装置或元件。尤其是，探 测装置可例如有一个在规定的光谱探测范围内分散的衍射元件。这种元件的例子是光栅， 尤其还有成像光栅。与之不同或附加地，探测装置可例如有一个在规定的光谱探测范围内分散的折射
1元件。这种元件的一个例子是一种适用的棱镜。探测装置原则上可以有任意的接收或检测元件，用于检测被分散元件光谱分离的 分量，只要它们在必要的光谱区内是敏感的。优选地，为了探测探测射线的光谱分量和耦合 在探测射线通道内的基准射线或相应的光谱分量，使用带有空间分辨率的CMOS(互补金属 氧化物半导体)、NMOS(N型金属氧化物半导体)或CCD(电荷耦合器件)阵列。与之相应， 传感装置可以有带有空间分辨率的CMOS、NMOS或CCD阵列，用于探测探测射线和耦合在探 测射线通道内的基准射线的光谱分量。这些阵列可容易和廉价地买到。因为在CCD阵列中各探测元件先后被读出，所以可以证明有利的是，尤其为了快 速探测，探测装置有一种各探测元件的配置，使探测元件的信号能互相独立优选地平行读 出。在方法中与之相应的是，为了探测探测射线和基准射线或它们的光谱分量，采用一种各 探测元件的配置，使探测元件的信号互相独立优选地平行读出。这种实施形式不仅允许快 速读出，而且还允许按照期望的光谱灵敏度协调各探测元件的尺寸和特性。例如在专利申 请W02006/010537A1中申请人介绍了与此有关的可能性，它在这方面的内容通过援引已吸 收在本说明书内。基准射线装置设计和配置为，使基准射线根据有价证券相对于检测区的位置耦合 在探测射线通道内。对此尤其可以考虑两种可能性。其一，可以通过相应地设计和配置基 准射线装置，将可能转向后的基准射线，从检测区耦合在探测射线通道内，亦即如在检查有 价证券时正常的探测射线那样。若有价证券处于检测区内，它屏蔽基准射线以及使基准射 线不能耦合在探测射线通道内。为此，就处于检测区内的有价证券而言，可例如在探测装置 对面设置一个基准射线源。然而也可以将基准射线源就处于检测区内的有价证券而言与 探测装置布置在同一侧，以及有一个设在对置侧使基准射线朝探测装置方向转向的光学元 件。这种方案的优点是，基准射线可以直接使用。另一方面，基准射线装置可以设计和配置为，使基准射线照明处于检测区内的有 价证券，以及，使从照明区发出的射线，亦即由有价证券退回或反射的基准射线，耦合在探 测射线通道内。当出于空间原因传感装置只应配置在输送路径的一侧时，可建议采用这种 方案。列举的这些方案的优点是，基准射线实际上具有与探测射线相同的路径，并因而 覆盖大部分可能的探测装置干扰源。尤其是，基准射线可以至少部分对准有价证券的输送路径，所以基准射线适用于 探测有价证券相对于检测区的运动和/或位置，以及，在基准射线特性检测前和/或为了接 着检测有价证券的光谱特性，探测由基准射线构成的射线，以及将其用于探测有价证券相 对于检测区的运动和/或位置和/或有价证券是否至少部分处于检测区内，或用于确定，是 否和/或何时有价证券进入检测区内。为此可为传感装置配设一个输送路径，它规定用于 沿输送方向将有价证券输送到检测区内，以及基准射线装置可以设计为和相对于检测区配 置为，使基准射线至少部分对准有价证券的输送路径，以及适用于探测有价证券相对于检 测区的运动和/或位置。基准射线这种射线通道的设计，使基准射线能够使用于确定一个在传感装置附近 的有价证券位置或运动。尤其是，基准射线源可用作光栅或测光器的发送器。光栅可以设 计为反射式光栅或单向光栅。
对于光栅或测光器的接收器可考虑至少两种方案，它们可以单独或互相组合使用。其一，为了探测有价证券相对于检测区的运动和/或位置，可以根据探测装置体 现基准射线特性的探测信号，确定是否和/或何时有价证券进入检测区内和/或有价证券 是否至少部分处于检测区内。此外，在传感装置中至少一部分探测装置用作光栅或测光器 的接收器，光栅或测光器的发送器通过基准射线装置构成，以及其中，控制和评估装置可以 进一步设计为，它根据探测装置的探测信号作为接收信号确定，有价证券是否和/或何时 进入检测区和/或有价证券是否至少部分处于检测区内。在这种实施形式中，基准射线源 履行双重功能，亦即基准射线源功能和光栅或测光器的发送器功能。在这里，光栅是指一种 装置，它包括一个沿光栅射线通道发出光射线的发送器、一个接收发送器沿光栅射线通道 传播的射线并输出相应接收信号的接收器、以及一个至少与接收器连接的评估装置，因此 评估装置评估接收器的接收信号由发送器发出的光射线是否被目标物沿光栅射线通道屏 蔽而并未抵达接收器。因此，光栅检验其射线通道是否被目标物间断。反之，测光器有一个 沿发送射线通道发出光射线的发送器、接收发送器从目标物发送射线通道区发出的光射线 并输出相应接收信号的接收器、以及一个至少与接收器连接的评估装置，评估装置基于接 收信号确定，目标物是否处于发送射线通道内并输出相应的信号。这可以显著简化传感装 置的结构，尤其因为光栅或测光器不需要单独的接收器以及也不需要在发送器与接收器之 间作附加调整。另一方面，为了探测有价证券相对于检测区的运动和/或位置，可以使用一个不 属于探测装置的探测元件，它不接收探测射线，用于将基准射线转换为电接收信号，根据电 接收信号可以确定有价证券的位置或运动；于是根据接收信号可以确定，有价证券是否和 /或何时进入检测区和/或有价证券是否至少部分处于检测区内。传感装置因而作为光栅 或测光器的接收器(光栅或测光器的发送器通过基准射线装置构成)可进一步有一个不属 于探测装置的探测元件，用于将基准射线转换为电接收信号，它不接收探测射线。尤其是，在这两种情况下传感装置中的控制和评估装置可以进一步设计用于，根 据接收信号确定，有价证券是否和/或何时进入检测区和/或有价证券是否至少部分处于 检测区内，以及优选地输出一个体现确定结果的信号。这种实施形式的优点在于，接收器可 以独立于探测装置设计、配置和尤其与其唯一的功能相适应。此外，传感装置的控制和评估装置可以以这样的方式评估探测信号，即，在确定基 准射线至少一种特性前和/或后，实施探测有价证券相对于检测区的运动和/或位置。因此 光栅或测光器可使用于控制传感装置的检验或调准或用于确定用于评估的数据。尤其是， 用于检验和/或调准和/或确定用于评估的数据的方法，可以在每次识别有价证券在检测 区附近或有价证券进入检测区后实施。因此每个有价证券可以高质量检验，与前后紧接检 验的有价证券的数量无关。但所述光栅或测光器尤其也可以使用于控制光谱特性的检测。因此，根据获知的有价证券位置或运动，基准射线的强度在至少一个规定的时间 段内和/或根据探测信号关闭或减小，然后重新接通或提高。为此在传感装置中可将控制 和评估装置进一步设计用于，根据获知的有价证券位置或运动，基准射线装置为对至少一 个规定的时间和/或根据探测装置的探测信号，转换为静止状态，然后重新转换为工作状
12态。在这里，静止状态是指照明装置的一种状态，在此状态下不发出或发出低强度的光照明 射线。尤其是，向静止状态的转换可以优选地根据输送速度在规定的时间间隔后进行；所述 时间间隔可以选择为，使有价证券光谱特性以后的探测不受干扰。此外，在识别有价证券进入检测区后，经过规定的时间间隔，优选地为了照明在检 测区内的有价证券，产生在规定的光谱照明范围内有规定的最小强度的光照明射线，并射 入检测区内，以及优选地，在有价证券从检测区排出时，切断光照明射线或减小其强度。为 此在传感装置中可以将控制和评估装置设计为，控制和评估装置在识别有价证券进入检测 区后经过一个规定的时间间隔，将用于用在规定光谱照明范围内的光照明射线照明在检测 区内有价证券的照明装置转换为工作状态，以及优选地，在有价证券从检测区排出时转换 为静止状态。所述预定的时间间隔尤其可以选择为，在此时间间隔期间可以进行基准射线 特性的检测，和/或经过此时间间隔后可以借助传感装置检测有价证券一个规定的区域。 至少在第二种情况下，所述时间间隔的持续时间可以根据输送速度选择。下面借助附图作为范例更详细地说明本发明。其中

图1表示钞票分选设备示意图；图2示意表示图1中钞票分选设备传感装置和部分输送装置；图3示意表示图2中传感装置的探测装置；图4示意表示按第二种实施形式的钞票分选设备传感装置和部分输送装置；图5示意表示按第三种实施形式的钞票分选设备传感装置和部分输送装置；图6示意表示按第四种实施形式的钞票分选设备传感装置的探测装置；图7示意表示按第五种实施形式的钞票分选设备传感装置的探测装置；图8示意表示按第六种实施形式的钞票分选设备的传感装置；图9示意表示按第七种实施形式的钞票分选设备传感装置和部分输送装置；以及图10示意表示按第八种实施形式的钞票分选设备传感装置的探测装置和部分输 送装置。图1中的有价证券处理设备10包括一种用于光学检查有价证券12(本例中为钞 票)的设备，该有价证券处理设备有一个输入柜14用于输入要处理的有价证券12、一个分 拣器或拆分器16，它可以抓取在输入柜14内的有价证券12、一个有预选器或道岔20的输 送装置18、以及沿一个由输送装置18提供的输送路径22有一个设在道岔20前用于检查有 价证券的设备24、以及在道岔20后有第一输出柜沈用于识别为真实的有价证券和第二输 出柜观用于识别为非真实的有价证券。中央控制和评估装置30通过信号连接至少与检查 设备M和道岔20连接，以及用于控制检查设备M、评估检查设备M的检验信号、以及用于 根据对检验信号的评估结论控制至少道岔20。与控制和评估装置30连接的检查设备对，用于检测有价证券12的光学特性并构 成体现这些特性的检验信号。在有价证券12以规定的输送速度沿一个通过输送路径22规定的输送方向T送过 期间，检查设备M检测有价证券12的光学特性值，借此形成相应的检验信号。根据检查设备M的检验信号，中央控制和评估装置30在评估检验信号时，按照针 对检验信号规定的真实性准则确定有价证券12被识别为真实的或不真实的。为此，中央控制和评估装置30除相应的传感器接口外，尤其还有处理器32和与处理器32连接的存储器34，在该存储器中至少储存一个有程序编码的计算机程序，在此实施 形式中处理器32控制设备或评估检验信号，以及按照评估来控制输送装置18。尤其是，中央控制和评估装置30，更准确地说其中的处理器32，可以检验真实性 准则，其中例如输入认为是真实的有价证券的基准数据，这些基准数据被预先设定并储存 在存储器34内。中央控制和评估装置30，尤其是其中的处理器32，根据确定的真实性或非 真实性，这样来控制输送装置18，更准确地说控制道岔20，S卩，按照其确定的真实性来输送 有价证券12，将其存放在用于识别为真实的有价证券的第一输出柜沈内，或存放在用于识 别为非真实的有价证券的第二输出柜观内。检查设备M包括一个用于光谱分析检测光探测射线的传感装置，探测射线由沿 规定的输送方向T输送的有价证券12发出。在本例中，探测射线涉及在光谱不可见区域内 的发光射线或荧光。图2更详细地表示以下用附图标记M表示的传感装置24。它包括照明装置36和 探测装置40，前者用于照明输送路径22中至少部分平的检测区38，要检查的有价证券12 经由输送路径22进入检测区38内。一个主要用于控制照明装置36的控制装置和一个主 要用于处理及评估探测装置40探测信号的评估装置，组合在一个控制和评估装置42内， 例如一个可编制程序的数据处理装置内，它在本例中包括未表示的处理器和未表示的存储 器，在存储器中储存可由处理器实施的、控制照明装置36和评估探测装置40探测信号的程 序。控制和评估装置42通过信号连接与中央控制和评估装置30连接。此外设测光器44，它有发送器46和接收器48，为了控制发送器46或为了评估接 收器48的信号，它们与控制和评估装置42连接。按另一些实施例，对接收器信号的评估也 可以通过单独的测光控制器进行，它的出口因而与控制和评估装置42连接。照明装置36用于用在规定波长范围内，在本例中为在红外区内的光射线来照明 检测区，以及，为此作为照明射线源有一个由设计相同的表面发光激光二极管(垂直腔面 发射激光二极管“vertical cavity surface emitting laserdiode”，VCSEL)组成的阵列， 这些表面发光激光二极管例如同样由控制和评估装置42通过相应的信号连接控制。从这 些激光二极管发出的射线，下面称为照明射线，被照明装置36的一个图中没有表示的射线 成束镜片聚集成平行射束。为了照明检测区38，照明射线通过探测装置40的转向元件50，例如一个二向色的 反射照明射线的射线分配器，朝聚焦镜52偏转，它将照明射线聚焦在检测区38上。若有价 证券12处于其中，则处于检测区内的部分用相应的照明模式照明。通过照明激发的光射线，在真实的有价证券12中形式上为发光射线或荧光射线， 它处于由有价证券的类型或其中存在的荧光物规定的光谱探测范围内，在这里由所述部分 发出并作为探测射线进入探测装置40的探测射线通道内。图3中更详细地表示的本实施例的探测装置40，用于光谱分析检测在至少规定的 光谱探测范围内的探测射线并发出探测信号，该探测信号体现被探测的探测射线的至少一 种特性，尤其是光谱特性。在本申请人的官方案号为102006017256的德国专利申请中更详 细地说明了这种探测装置，它有关的内容通过援引已吸收在本说明书内。为此在本实施例中，探测装置40包括探测镜片54、摄谱装置56，该摄谱装置有一 个检测装置58用于光谱分析检测由摄谱装置产生的光谱分量。
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探测镜片M沿探测射线通道首先有聚焦镜52，该聚焦镜将检测区成像在无穷远， 亦即将来自检测区38的探测射线转变为平行射束，以及有可选择性透光的转向元件50，它 对于在规定光谱探测范围内的射线是透明的。此外探测镜片M还包括一个聚光镜60，用 于将平行的探测射线聚焦在摄谱装置56的进口孔或入射缝隙上。在聚光镜60与摄谱装置 56之间可按选择设一个滤波器62，用于从尤其在照明射线波长范围内的探测射线通道，滤 出不希望的光谱成分，以及设一个转向元件64，例如反射镜，用于将探测射线偏转规定的角 度，例如90°。摄谱装置56有一个入射光阑66，该入射光阑有一个在本实施例中呈缝隙状的光 阑孔，该光阑孔成为一个入射缝隙，以及其纵向长度至少近似与通过探测射线通道定义的 平面正交地延伸。通过光阑孔进入的探测射线，由摄谱装置56的一个在本例中为消色差的视准和 聚焦镜68聚集为平行射束。视准和聚焦镜68在图中仅象征性地表示为透镜，其他镜片也 是如此。然而事实上往往设计为组合透镜。消色差镜片的含意是，它们在摄谱装置56在其 中工作的波长范围内校正色差。在其他的波长范围内不需要相应的修正。入射光阑66和 视准和聚焦镜68配置为，使光阑孔至少良好近似地处于视准和聚焦镜68在入射光阑一侧 的焦面内。此外，摄谱装置56还有一个空间分散装置70，在本例中为反射光栅，它将射入的 探测射线，亦即来自检测区的光射线，至少部分分解为光谱分离的、按照波长沿不同方向传 播的光谱分量。摄谱装置56的检测装置58有一个探测装置72，它用于沿至少一个空间方向带有 空间分辨率地探测光谱分量。由探测装置在探测时生成的探测信号供给控制和评估装置 42，它检测此探测信号，并以此探测信号为基础，实施获知的光谱与规定光谱的比较。控制 和评估装置42与控制器10连接，以便通过相应的信号向它传输比较的结果。空间分散装置70在本例中是一个有直线结构的反射光栅，它的直线平行于一个 通过光阑孔纵向的平面和视准和聚焦镜68的一个光轴延伸。直线间距选择为，使在规定的 光谱探测区内，在本例中在红外区内的探测射线可以被光谱分解。为此将空间分散装置70 定向为，将分离的光谱分量，在本例中为第一衍射级，通过视准和聚焦镜68聚焦在检测装 置58上，更准确地说聚焦在探测装置72上。探测装置72有光谱分量探测元件74的行式配置，它至少近似平行于光谱分量空 间分解的方向定向，亦即在这里平行于通过光谱分量展开的面(在本例中更准确地说是平 面)定向。光谱分量通过视准和聚焦镜68在探测装置72上成像。行式配置的探测元件74设计为，使它们的信号可彼此独立，优选地平行读出。为达到尽可能紧凑的结构，一方面，分散装置70沿两个方向相对于探测装置72和 在视准和聚焦镜68与分散装置70之间射入的探测射线方向倾斜。因为在本实施例中在视 准和聚焦镜68与分散装置70之间探测射线的方向平行于视准和聚焦镜68的光轴延伸，所 以首先，平面的反射光栅70并因而还有其直线结构相对于视准和聚焦镜68在探测射线通 道平面内的光轴0倾斜。因此至少在分散装置70视准和聚焦镜68与之间的区域内，由光 谱分量造成的面，在本例中是平面，相对于探测射线或视准和聚焦镜68光轴0的方向倾斜 角度a。尤其是，在探测射线通道平面内平面反射光栅70上的法线，相对于视准和聚焦镜68的光轴0倾斜(参见图幻。第二，分散装置70，更准确地说光谱反射的入射法线，亦即在 这里在反射光栅70直线结构平面上的法线，相对于探测射线或视准和聚焦镜68与分散装 置70之间光轴0的方向倾斜一个角度，所以第一衍射级降落在探测装置72上。另一方面，探测装置的探测元件74行，至少近似布置在一个具有入射光阑66光阑 孔的平面内，以及沿垂直于通过光谱分量传播方向定义的平面的方向与光阑孔相隔一定距 离，在图3中处于光阑孔上方。为了能一目了然，在图3中入射光阑66和探测元件74的接 收面表示为平行于视准和聚焦镜68焦面地彼此间隔，但实际上它们基本上处于一个公共 平面内。沿平行于探测元件74行的方向看，光阑孔大体位于行的中心。因此在探测时从在检测区38内的有价证券12上的一点发出的探测射线，沿探测 射线通道通过聚焦镜52聚集为一个平行射束，它通过二向色的射线分配器进入，以及由聚 光镜60在入射光阑66上成像。入射光阑66沿探测射线通道通过视准和聚焦镜68按无穷 远在空间分散装置70上成像，空间分散装置70将命中它的射线分解为光谱分量。第一衍 射级的光谱分量又通过视准和聚焦镜68在探测装置72上成像，此时一种波长或一个波长 区相应于每个探测元件74。一个与探测元件对应的探测信号具体表述所接收光谱分量的 强度或功率。探测装置40将与探测射线光谱特性相应的探测信号传输给控制和评估装置 42。此探测信号由控制和评估装置42接收并评估。测光器44作为发送器46有一个表面发射式激光二极管，它发出在半最大值全宽 (FffHM)为Inm的窄波长范围内的基准射线，这一波长范围处于规定的光谱探测区内。例如 最大值可以在760nm、808nm、948nm、或还有980nm的范围内。在本实施例中，发送器46用作 基准射线装置和基准射线源。激光二极管46对准检测区38，使由在检测区38内的有价证 券12被该激光二极管照明的部分出发发射的基准射线进入，亦即耦合在探测射线通道内。 基准射线反射的部分到达接收器48，亦即一个有前置光阑的光测元件，它在基准射线的范 围内是敏感的，以及在被基准射线命中时输出相应的信号。如由图2可清楚看出的那样，当有价证券12的一部分处于检测区34内时，基准射 线只能耦合在探测射线通道内和到达接收器。也就是说，所述耦合与有价证券12相对于检 测区38的位置有关。传感装置M工作如下首先关闭测光器44、照明装置36和探测装置40。当控制和评估装置42检测到图中未表示的在输送路径上的输送传感器的一个信 号，信号指示所输送有价证券12的到达，则控制和评估装置42将发送器46，亦即基准射线 装置，置于工作状态，此时发送器将基准射线输入检测区38内。若接收器48在一个根据有价证券输送速度选择的时间段后没有探测到基准射 线，则控制和评估装置42重新将发送器46置于关闭状态。然而若有价证券12如所述的那样输送到检测区内，则部分降落在有价证券12上 的基准射线朝接收器48的方向反射。当接收器48探测到基准射线并向控制和评估装置42 输出一个相应的信号，则控制和评估装置42接通探测装置40，并检测探测装置的至少那些 在正确调整时基准射线的光谱分量应当降落在它们上面的探测元件的以及与之相邻的探 测元件的探测信号。因为有价证券12在检测区38内的部分被基准射线照明，所以从所述部分送出的，例如反向散射的基准射线进入探测射线通道内，并分解为光谱分量，它们聚焦在探测装置 72上。探测装置72产生相应的体现或表述基准射线光谱特性的探测信号，并将它们输送给 控制和评估装置42。控制和评估装置42接收一个规定时间段的探测信号，例如一个根据有价证券输 送速度选择的为检测Imm有价证券所必要的时间段，并确定，通过探测信号表述的光谱特 性是否满足至少一个规定的准则。在本例中它检验，基于探测信号确定的探测射线光谱最 大值，是否与通过表面发射式激光二极管46提供的探测射线光谱最大值，处于规定的误差 范围内。如果不是这种情况，则发出故障信号。在另一种情况下关闭发送器46。在一个预定的、同样根据有价证券输送速度选择 的时间段后(在此时间段内检测用于确定偏移值的探测信号并确定偏移值)，接通照明装 置36并检测有价证券的光谱特性。在这里赋予探测装置的每个探测元件一种波长或一个 波长范围。在经过另一个与有价证券输送速度有关和与预期最长的有价证券沿输送方向的 长度相应的时间段后，重新切断照明装置36和探测装置40。图4示意表示的传感装置的第二种实施例与第一种实施例的区别在于，测光 器及控制和评估装置42的设计。其他所有部分没有改变，所以对它们总是使用与第一种实 施例中相同的附图标记，以及针对它们的说明在这里也相应地适用。在该实施例中，探测装置40起测光器的接收器的作用。现在取代测光器44仅设 一个用于从检测区38内有价证券12反射的基准射线的射线捕集器76，它吸收相应的基准 射线。控制和评估装置42'与第一种实施例中控制和评估装置42的区别仅在于，它以 这样的方式控制探测装置40或评估其探测信号，亦即使探测装置40作为测光器的接收器工作。更准确地说，它设计用于实施下述方法。当控制和评估装置42'检测到图中未表示的在输送路径上的输送传感器的一个 信号，信号指示所输送有价证券12的到达，控制和评估装置42'将发送器46，亦即基准射 线装置，置于工作状态，此时发送器将基准射线输入检测区38内，以及，如果探测装置尚 未处于持续工作之中，则将探测装置40置于其工作状态。从这一时刻起，控制和评估装置 42'检测从探测装置40发出的探测信号。若探测装置40在一个根据有价证券输送速度选择的时间段后没有探测到基准射 线，以及与之相应，控制和评估装置42'没有检测到由基准射线引起的探测信号，则控制和 评估装置42'重新将发送器46置于关闭状态并关闭探测装置。然而若有价证券12如所述的那样输送到检测区38内，则有价证券12处于检测区 内的部分被基准射线照明。从照明的部分朝探测射线通道方向散射的基准射线，朝作为接 收器的探测装置40的方向耦合在探测射线通道内，以及分解为一些光谱分量，这些光谱分 量聚焦在探测装置72上。探测装置40产生相应的体现或表述基准射线光谱特性的探测信 号，并将它们发送给控制和评估装置42'。控制和评估装置42'检测这些探测信号，以及 首先仅在这一方面对它们加以评估，即是否肯定检测到的是基准射线，并在必要时确认，被 测光器检测到一个目标物。
控制和评估装置42'接收一个规定时间段的探测信号，例如一个根据有价证券输 送速度选择的、为检测Imm有价证券所必需的时间段，并进一步确定，通过探测信号表述的 光谱特性是否满足至少一个规定的准则。在本例中它检验，基于探测信号确定的探测射线 光谱最大值，是否与通过表面发射式激光二极管46提供的探测射线光谱最大值，处于规定 的误差范围内。如果不是这种情况，则向中央控制和评估装置30发出故障信号，它控制在 图中未表示的显示器上相应的故障报警信号的显示。在另一种情况下关闭发送器46。以后的步骤与第一种实施例的步骤一致。图5示意表示的传感装置的第三种实施例与第二种实施例的区别仅在于，取 代测光器采用一个光栅。这意味着，改变了基准射线装置和控制和评估装置。其他所有部 分没有改变，所以对它们总是使用与第一种实施例中相同的附图标记，以及针对它们的说 明在这里也相应地适用。如在前两种实施例中那样，基准射线装置46"作为基准射线源78有同样的表面 发射式激光二极管和有转向元件80，例如反射镜，当没有有价证券处于检测区38内时，该 反射镜使从基准射线源发出的基准射线偏转并耦合在探测射线通道内。为此将转向元件配 置在输送路径与探测装置40对置的那一侧。除下面提及的修改外，控制和评估装置42"与控制和评估装置42'同样设计。它 具体设计用于实施下列步骤。当控制和评估装置42"检测到图中未表示的在输送路径上的输送传感器的一个 信号，信号指示所输送有价证券12的到达，控制和评估装置42"将发送器46，亦即基准射 线装置，置于工作状态，此时发送器将基准射线输入检测区38内，以及，如果探测装置尚 未处于持续工作之中，则将探测装置40置于其工作状态。从这一时刻起，控制和评估装置 42〃检测从探测装置40发出的探测信号。只要没有有价证券12处于检测区38内，从激光二极管78发出并被转向元件80 偏转的基准射线便耦合在探测射线通道内以及分解为一些光谱分量，这些光谱分量被聚焦 在探测装置72上。探测装置40产生相应的体现或表述基准射线光谱特性的探测信号，并 将它们发送给控制和评估装置42"。控制和评估装置42"检测这些探测信号并确定，通过 探测信号表述的光谱特性是否满足至少一个规定的准则。在本例中它检验，基于探测信号 确定的探测射线光谱最大值，是否与通过表面发射式激光二极管78提供的探测射线光谱 最大值，处于规定的误差范围内。如果不是这种情况，则发出故障信号。在另一种情况下继续检测探测信号。仅当有价证券进入检测区38中时，才切断从 转向元件80通向探测装置40的光径。现在控制和评估装置42"不再能接收到表述基准射 线光谱特性的探测信号。因此它持续地检验，是否还存在这种信号和它们何时不再存在，它 将基准射线装置，例如基准射线源78关闭，因为它识别到有价证券已进入检测区38内。在一个预定的、根据有价证券输送速度选择的时间段后(在此时间段内检测用于 确定偏移值的探测信号并确定偏移值)，接通照明装置36并检测有价证券的光谱特性，如 在第一种实施例中已说明的那样。在经过另一个与有价证券输送速度有关和与预期最长的有价证券沿输送方向的 长度相应的时间段后，重新切断照明装置36和接通基准射线装置78。第四种实施例与第二种实施例的区别在于图6中表示的探测装置及控制和评估装置的设计。其他所有部分的设计与第二种实施例相比基本上不变或与之类似，所以对这 些部分总是使用与第二种实施例中相同的附图标记。探测装置82与探测装置40的区别主要在于，取代与反射光栅70连接的视 准和聚焦镜68使用一个成像光栅。有关探测装置的详情可以参见申请人的专利申请 W02006/010537A1，它的全部内容通过援引已吸收在本说明书内。与探测装置40 —样，探测装置82有聚焦镜52、转向元件50、聚光镜60、滤波器62 和转向元件64，当然与在第一种实施例中的位置相比略有转动，它们的设计全都与第一种 实施例中相同，所以对于它们使用与第一种实施例中相同的附图标记。探测装置82的摄谱装置84仍有一个与第一种实施例中设计相同的入射光阑66， 它使用与第一种实施例中相同的附图标记。作为空间分散装置可使用成像光栅86，它对降 落在它上面的探测射线通过衍射实施光谱分解，以及与此同时，因为它设计为凹镜，因此对 于至少一些借助它形成的在检测装置58上的探测射线光谱分量，通过入射光阑66形成的 入射缝隙实施成像。检测装置58有摄谱装置84或探测装置82的一个与探测装置72同样 设计的行式探测装置88。此外，探测装置82有一个调准装置，它允许改变光谱分量的位置，或改变入射光 阑的入射缝隙对于光谱分量在探测装置88上的图像的位置。为此，一方面摄谱装置的至少一个适用的构件安装为优选无间隙地可以运动。另一方面探测装置82有一个致动器(或调节装置)90，它与摄谱装置84的至少一 个构件，例如空间分散装置86机械接合，以改变规定的、通过摄谱装置产生的光谱分量在 探测装置上的位置。为此，致动器90通过信号连接与控制和评估装置连接，以及遵循控制 和评估装置的调节信号，运动摄谱装置的至少一个构件，例如空间分散装置86。在本例中致动器90有一个压电元件，它遵循相应的调节信号允许非常准确地运 动所述构件。虽然原则上为了移动光谱分量在探测装置88上的位置而转动成像光栅86在 理论上是有利的，但在本例中所述构件安装为以及致动器90与此构件机械接合为，使构件 能沿一个方向直线运动，这一方向与成像光栅的光轴正交和平行于光谱分量的分解方向延 伸。如此安装比起允许摆动的安装要简单得多。控制和评估装置92与控制和评估装置42'的区别在于，它不仅实施探测装置82 的检验，而且还进行其调准。它具体设计用于实施下述方法。当控制和评估装置92检测到图中未表示的在输送路径上的输送传感器的一个信 号，信号指示所输送有价证券12的到达，控制和评估装置92将发送器46，亦即基准射线装 置，置于工作状态，此时发送器将基准射线输入检测区38内，以及，如果探测装置尚未处于 持续工作之中，则将探测装置82置于其工作状态。从这一时刻起，控制和评估装置92检测 从探测装置82发出的探测信号。若探测装置82在一个根据有价证券输送速度选择的时间段后没有探测到基准射 线，以及与之相应，控制和评估装置92没有检测到由基准射线引起的探测信号，则控制和 评估装置92重新将发送器46置于关闭状态并关闭探测装置。然而若有价证券12如所述的那样输送到检测区内，则有价证券12处于检测区内 的部分被基准射线照明。从照明的部分朝探测射线通道方向散射的基准射线，朝作为测光 器接收器的探测装置82的方向耦合在探测射线通道内，以及分解为一些光谱分量，这些光谱分量聚焦在探测装置72上。探测装置82产生相应的体现或表述基准射线光谱特性的探 测信号，并将它们发送给控制和评估装置92。控制和评估装置92检测这些探测信号，以及 首先在这一方面对它们加以评估，即是否肯定检测到的是基准射线，并识别，何时发生被测 光器检测到一个目标物的情况。若由测光器检测到一个目标物，亦即有价证券，则控制和评估装置92检测随后一 个规定时间段的探测信号，例如一个根据输送速度选择的、为检测Imm有价证券所必需的 时间段，并进一步确定，通过探测信号表述的光谱特性与针对基准射线规定的光谱特性的 差别，后者在本例中由表面发射式激光二极管46决定。在本例中它更准确地确定探测射线 光谱基于探测信号确定的波长最大值与基准射线光谱通过表面发射式激光二极管46提供 的最大值之间的差额。在这方面它并不一定需要显式地确定波长，确切地说，也可以仅形成 在探测装置88上检测的最大值位置与探测装置88上规定的最大值位置之间的差值。现在它根据确定的差值控制致动器90，致动器使在这里为分散元件86的构件运 动，以减小所述的差值。移动的量例如可以选择为与差值成比例或从一个表格读出，在此表 格内储存对于规定的差值所需要的移动或调节信号。这种表格可以通过试验或计算制定。由此实现探测装置的调准。虽然因而只针对单个有价证券给予控制，但在检查多个彼此快速相继的有价证券 时可以获得一种与探测装置的控制相应的结果，因为导致不希望的失调的影响变化得非常 缓慢。后续的步骤，亦即确定偏移和检测表述发光射线或荧光射线光谱特性的探测信 号，与第一种实施例的那些步骤一致。按另一种方案，取代调整分散元件可以实施调整入射光阑66，更准确地说是入射缝隙。按再另一种方案，不是运动摄谱装置的至少一个构件，而是将探测装置88安装为 可沿其纵向直线运动，以及与用于运动探测装置的相应的致动器接合。摄谱装置适当的可调性也可以在其他实施例中采用。图7中的第五种实施例与第四种实施例的区别，一方面在于成像光栅被保持固定 和取消致动器90，以及另一方面在于检测装置58，亦即探测装置72或探测装置88的设计。 此外，与第四种实施例相比，修改了控制和评估装置。对于与第四种实施例相比未改变的构 件使用与第四种实施例中相同的附图标记，以及针对它们的说明在这里也相应地适用。探测装置88'包括一个行式CCD阵列，它沿其纵向平行于光谱分量空间分解的方 向延伸。CCD阵列提供高的空间分辨率，在本例中行式CCD阵列包括256个排列成行的探测 元件。现在将控制和评估装置设计用于确定修正数据，它们可用于修正获知的探测结 果。这类似于传感装置的调准。所述控制和评估装置92'尤其设计用于实施下述方法。当控制和评估装置92'检测到图中未表示的在输送路径上的输送传感器的一个 信号，信号指示所输送有价证券12的到达，控制和评估装置92'将发送器46，亦即基准射 线装置，置于工作状态，此时发送器将基准射线输入检测区38内，以及，如果探测装置尚未 处于持续工作之中，则将探测装置82'置于其工作状态。从这一时刻起，控制和评估装置
2092'检测从探测装置82'发出的探测信号。若探测装置82'在一个根据有价证券输送速度选择的时间段后没有探测到基准 射线，以及与之相应，控制和评估装置92'没有检测到由基准射线引起的探测信号，则控制 和评估装置92'重新将发送器46置于关闭状态并关闭探测装置。然而若有价证券12如所述的那样输送到检测区38内，则有价证券12处于检测区 38内的部分被基准射线照明。从照明的部分朝探测射线通道方向散射的基准射线，朝作为 接收器的探测装置82'的方向耦合在探测射线通道内，以及分解为一些光谱分量，这些光 谱分量聚焦在检测装置58或探测装置88'上。探测装置82'产生相应的体现或表述基准 射线光谱特性的探测信号，并将它们发送给控制和评估装置92。控制和评估装置92检测这 些探测信号，以及首先仅在这一方面对它们加以评估，即是否肯定检测到的是基准射线，并 在必要时确认，被测光器检测到一个目标物。若由测光器检测到一个目标物，亦即有价证券，则控制和评估装置92'检测随后 一个规定时间段的探测信号，例如一个根据输送速度选择的、为检测Imm有价证券所必需 的时间段，并进一步确定，通过探测信号表述的光谱特性与针对基准射线规定的光谱特性 的差别，后者在本例中由表面发射式激光二极管46决定。在本例中它更准确地基于基准射 线确定检测到最大强度，亦即光谱最大值的那个探测元件。这是隐式地确定在波长刻度盘 上最大值的实际位置。因此波长刻度盘储存体现最大值位置或体现最大值位置与理想调整 探测装置82'时的最大值额定位置偏离的修正数据。与之不同，它也可以确定最大值波长和与规定的最大值波长的偏离以及储存相应 的修正数据。后续的确定偏移的步骤与第一种实施例中同样实施。此时接通照明装置36并检测有价证券的光谱特性。在这里赋予探测装置每个探 测元件一种波长或一个波长范围。当探测信号转换为波长时，现在，按一种方案，在使用修 正数据的情况下按照取决于波长的移动实施修正检测的光谱。这例如可以这样进行，即按 照确定的偏离或按照修正数据，赋予探测装置的每个探测元件一种经修正的波长或一个经 修正的波长范围。然后可以将得出的数据与真实有价证券规定的光谱比较。与之不同，在探测信号转换为作为波长或波长范围函数的强度后，规定的光谱也 可以在使用修正数据的情况下移动。在经过另一个与有价证券输送速度有关和与预期最长的有价证券沿输送方向的 长度相应的时间段后，控制和评估装置92'重新切断照明装置36和探测装置40。图8中的第六种实施例与第一种实施例的区别在于，在照明装置36和探测装置40 的温度补偿元件94 (它应能散出光学构件和探测装置的热量)上设温度传感器96或98，它 们检测照明装置36和温度补偿元件94并因而探测装置40的温度，以及向与温度传感器通 过信号线连接的控制和评估装置100发出相应的温度信号。控制和评估装置100是第一与第五种实施例的控制和评估装置的一种组合。就测 光器的功能而言，它设计为与第一种实施例的控制和评估装置40相同，而就修正数据的确 定和储存及其使用而言，它设计为与第五种实施例的控制和评估装置相同。此外，控制和评 估装置100还设计用于，检测温度传感器96或98的温度信号，并在确定修正数据和确定来 自借助照明装置36照明的有价证券的探测射线探测信号的光谱特性时使用。为此，温度改变的效果可以以温度修正数据的形式储存在控制和评估装置100内，所述温度修正数据可 以通过试验或通过使用照明装置和探测装置模型获得。图9中的第七种实施例与第一种实施例的区别仅在于，在传感装置‘中照明 射线倾斜地照射有价证券，以及相应地倾斜检测探测射线。图10中的第八种实施例与第一种实施例的区别在于，为了检验在传感装置内部 设一个表面发射式激光二极管102，它的基准射线借助相应设计的转向元件64耦合在探测 装置82的探测射线通道内。用作测光器发送器的表面发射式激光二极管，由传统的边缘发 射式激光二极管代替。与控制和评估装置42相比，控制和评估装置104的改变之一为，为了识别有价证 券进入检测区38，采用边缘发射式激光二极管。另一方面，为了在实际上检验，控制和评估装置104在识别到有价证券进入检测 区38后，控制表面发射式激光二极管102，在此期间它切断测光器的激光二极管。其他工作步骤与在第一种实施例中一样实施。在另一些实施例中，控制和评估装置作如下改变它除了基准射线的光谱特性外 还确定其总强度，并在检验、调准或确定修正数据时使用。在另一些实施例中也可以使用如在W001/88846A1中介绍的探测装置，以及它尤 其利用二维CCD阵列作为探测装置。虽然在图示的实施例中基准射线通道和探测射线通道至少部分平行于同一个平 面或在同一个平面内延伸，但可以不需要这种情况。例如，在第一种实施例中也可以考虑， 通过测光器44及其射线通道确定的平面，与图1中表示的照明装置和传感装置探测射线通 道的平面成直角延伸。此外，在这些实施例中表面发射式激光二极管用温度稳定的边缘发射式激光二极 管代替，然而这种结构比较复杂。
2权利要求
1.一种传感装置，用于光谱分析地检测由一个沿规定输送方向通过传感装置检测区输 送的有价证券发出的光探测射线，该传感装置包括一个探测装置，用于在至少一个规定的光谱探测范围内光谱分析地探测探测射线和输 出探测信号，这些探测信号体现被探测的探测射线的至少一种特性，尤其是光谱特性；至少一个基准射线装置，它发射光基准射线，光基准射线至少部分根据有价证券相对 于检测区的位置耦合在探测装置的探测射线通道内，以及光基准射线有一个具有至少一个 处于规定的光谱探测范围内的窄波段的光谱，和/或有一个具有至少一个处于规定的光谱 探测范围内的边缘的光谱；以及，一个控制和评估装置，它设计为，为了检验和/或为了调准探测装置和/或在评估体现 有价证券发出的探测射线的至少一种特性的探测信号时，使用体现基准射线特性的探测信 号。
2.按照权利要求1所述的传感装置，其中，基准射线装置设计为，使基准射线光谱在光 谱探测范围内的波段有小于5nm的宽度。
3.按照权利要求1或2所述的传感装置，其中，基准射线装置作为基准射线源包括表面 发射式激光二极管。
4.按照权利要求3所述的传感装置，其中，在表面发射式激光二极管后直至探测装置 的射线通道内，不设聚焦的光学元件。
5.按照权利要求1或2所述的传感装置，其中，基准射线装置作为基准射线源包括温度 稳定的边缘发射式激光二极管，或具有波长选择性光谐振器的边缘发射式激光二极管。
6.一种传感装置，用于光谱分析地检测由一个沿规定输送方向通过传感装置检测区输 送的有价证券发出的光探测射线，该传感装置包括一个探测装置，用于在至少一个规定的光谱探测范围内光谱分析地检测探测射线和输 出探测信号，这些探测信号体现被探测的探测射线至少一种特性，尤其是光谱特性；至少一个基准射线装置，它作为基准射线源有表面发射式激光二极管，或DFR或DBR激 光二极管，以及它发射光基准射线，光基准射线至少部分独立于或根据有价证券相对于检 测区的位置耦合在探测装置的探测射线通道内，以及光基准射线有一个具有至少一个处于 规定的光谱探测范围内的窄波段的光谱；以及一个控制和评估装置，它设计为，为了检验和/或为了调准探测装置和/或在评估体现 有价证券发出的探测射线的至少一种特性的探测信号时，使用体现基准射线特性的探测信 号。
7.按照权利要求6所述的传感装置，其中，基准射线装置的基准射线至少部分根据有 价证券相对于检测区的位置耦合在探测装置的探测射线通道内。
8.按照前列诸权利要求之一所述的传感装置，其中，探测装置设计为，使探测信号作为 特性体现一个光谱特性，以及其中，控制和评估装置进一步设计为，在检验或调准或评估时 使用通过探测信号体现的基准射线光谱特性。
9.按照前列诸权利要求之一所述的传感装置，其中，探测装置设计为，使探测信号作为 特性体现强度，以及其中，控制和评估装置进一步设计为，在检验或调准或评估时使用通过 探测信号体现的基准射线强度。
10.按照前列诸权利要求之一所述的传感装置，它有至少一个通过信号连接与控制和评估装置连接的温度传感器，用于检测至少部分探测装置和/或部分基准射线装置和/或 与探测装置和/或基准射线装置连接的温度补偿元件的温度，以及其中，控制和评估装置 进一步设计为，在检验或调准或评估时也使用检测到的温度。
11.按照前列诸权利要求之一所述的传感装置，它有一个用于照明至少部分检测区的 照明装置和至少一个通过信号连接与控制和评估装置连接的温度传感器，用于检测至少部 分照明射线装置和/或与之连接的温度补偿元件的温度，以及其中，控制和评估装置进一 步设计为，在检验或调准或评估时使用检测到的温度。
12.按照前列诸权利要求之一所述的传感装置，其中，探测装置设计为，使光谱探测范 围有小于400nm的宽度。
13.按照前列诸权利要求之一所述的传感装置，其中，探测装置有带有空间分辨率的 CMOS、NMOS 或 CCD 阵列。
14.按照前列诸权利要求之一所述的传感装置，其中，探测装置有一种各探测元件的配 置，使探测元件的信号可互相独立优选地平行读出。
15.按照前列诸权利要求之一所述的传感装置，其中，为传感装置配设一个输送路径， 它规定用于将有价证券沿输送方向输送到检测区内，以及其中，基准射线装置设计为和相 对于检测区配置为，使其基准射线至少部分对准有价证券的输送路径，以及适用于探测有 价证券相对于检测区的运动和/或位置。
16.按照权利要求15所述的传感装置，其中，至少一部分探测装置用作光栅或测光器 的接收器，光栅或测光器的发送器通过基准射线装置构成，以及其中，控制和评估装置进一 步设计为，它根据探测装置的探测信号作为接收信号确定，有价证券是否和/或何时进入 检测区和/或有价证券是否至少部分处于检测区内。
17.按照权利要求15所述的传感装置，它作为光栅或测光器的接收器，光栅或测光器 的发送器通过基准射线装置构成，还有一个不属于探测装置的探测元件，用于将基准射线 转换为电接收信号而不接收探测射线。
18.按照权利要求17所述的传感装置，其中，控制和评估装置进一步设计用于，根据接 收信号确定，有价证券是否和/或何时进入检测区和/或有价证券是否至少部分处于检测 区内。
19.按照权利要求18所述的传感装置，其中，控制和评估装置设计用于以这样的方式 评估探测信号，即，在确定基准射线至少一种特性前和/或后，探测有价证券相对于检测区 的运动和/或位置。
20.按照权利要求15至19之一所述的传感装置，其中，控制和评估装置进一步设计用 于，根据获知的有价证券的位置或运动，基准射线装置为至少一个规定的时间段和/或根 据探测装置的探测信号，转换为静止状态，然后重新转换为工作状态。
21.按照权利要求15至20之一所述的传感装置，其中，控制和评估装置在识别有价证 券进入检测区后经过一个规定的时间间隔，将用于用在规定光谱照明范围内的光照明射线 照明在检测区内的有价证券的照明装置转换为工作状态，以及优选地，在有价证券从检测 区排出时转换为静止状态。
22.一种检验和/或调准传感装置的探测装置的方法，传感装置用于在至少一个规定 的光谱探测范围内光谱分析地探测光探测射线和输出探测信号，这些探测信号体现被探测的探测射线至少一种特性，尤其是光谱特性，和/或用于制备用于评估探测信号的数据，在 此方法中，有价证券沿规定的输送方向通过传感装置的检测区输送，产生光基准射线，该光基准射线根据有价证券相对于检测区的位置至少部分耦合在探 测装置的探测射线通道内，其中，基准射线有一个具有一个处于规定的光谱探测范围内的 窄波段的光谱，和/或有至少一个具有一个处于规定的光谱探测范围内的边缘的光谱，产生探测信号，该探测信号体现耦合的基准射线的特性，以及利用探测信号来检验和/或调准探测装置和/或制备用于评估体现从有价证券发出的 探测射线至少一种特性的探测信号的数据。
23.按照权利要求22所述的方法，其中，使用基准射线，在其光谱内，在光谱探测范围 内的波段有小于5nm的宽度。
24.按照权利要求22或23所述的方法，其中，基准射线借助至少一个表面发射式激光 二极管产生。
25.按照权利要求22或23所述的方法，其中，基准射线借助至少一个温度稳定的边缘 发射式激光二极管产生。
26.一种检验和/或调准传感装置的探测装置的方法，传感装置用于在至少一个规定 的光谱探测范围内光谱分析地探测光探测射线和输出探测信号，这些探测信号体现被探测 的探测射线至少一种特性，尤其是光谱特性，和/或用于制备用于评估探测信号的数据，在 此方法中，借助表面发射式激光二极管或DFR或DBR激光二极管，产生光基准射线，该光基准射 线独立于或根据有价证券相对于检测区的位置，至少部分耦合在探测装置的探测射线通道 内，其中，基准射线有一个具有一个处于规定光谱探测范围内的窄波段的光谱，产生探测信 号，该探测信号体现耦合的基准射线的特性，以及，采用所述探测信号来检验和/或调准探 测装置和/或制备用于评估体现有价证券发出的探测射线至少一种特性的探测信号的数 据。
27.按照权利要求26所述的方法，其中，基准射线根据有价证券相对于检测区的位置， 至少部分耦合在探测装置的探测射线通道内。
28.按照权利要求22至27之一所述的方法，其中，在检验或调准或确定用于评估的数 据时，使用基准射线的一种通过探测信号体现的光谱特性。
29.按照权利要求22至28之一所述的方法，其中，在检验或调准或确定用于评估的数 据时，使用通过探测信号体现的基准射线强度。
30.按照权利要求22至29之一所述的方法，其中，检测至少部分探测装置和/或用于 产生基准射线的至少部分基准射线装置和/或与探测装置和/或基准射线装置连接的温度 补偿元件的温度，以及在检验或调准或确定用于评估的数据时使用。
31.按照权利要求22至30之一所述的方法，其中，检测至少部分用于照明检测区的照 明装置和/或与之连接的温度补偿元件的温度，以及在检验或调准或确定用于评估的数据 时使用。
32.按照权利要求22至31之一所述的方法，其中，作为探测装置使用一种光谱探测范 围有小于400nm的宽度的探测装置。
33.按照权利要求22至32之一所述的方法，其中，为了探测探测射线和耦合在探测射 线通道内的基准射线的光谱分量，使用带有空间分辨率的CMOS、NMOS或CCD阵列。
34.按照权利要求22至33之一所述的方法，其中，为了探测探测射线和基准射线这样 布置各探测元件，使得各探测元件的信号互相独立地优选平行地读出。
35.按照权利要求22至34之一所述的方法，其中，基准射线至少部分对准有价证券的 输送路径，使之适用于探测有价证券相对于检测区的运动和/或位置，以及其中，在检测基 准射线的特性前和/或为了随后检测有价证券的光谱特性，探测由基准射线构成的射线， 以及为了探测有价证券相对于检测区的运动和/或位置或为了确定有价证券是否和/或何 时进入检测区和/或有价证券是否至少部分处于检测区内，使用所述由基准射线构成的射 线。
36.按照权利要求35所述的方法，其中，为了探测有价证券相对于检测区的运动和/或 位置，根据探测装置体现基准射线特性的探测信号确定，有价证券是否和/或何时进入检 测区和/或有价证券是否至少部分处于检测区内。
37.按照权利要求35所述的方法，其中，为了探测有价证券相对于检测区的运动和/或 位置，使用一个不属于探测装置的探测元件，该探测元件不接收探测射线，而是用于将基准 射线转换为电接收信号，根据电接收信号可以确定有价证券的位置或运动，以及其中，根据 接收信号确定，有价证券是否和/或何时进入检测区和/或有价证券是否至少部分处于检 测区内。
38.按照权利要求35至37之一所述的方法，其中，根据获知的有价证券的位置和/或 运动，基准射线的强度为至少一个规定的时间段和/或根据探测信号关闭或减小，然后重 新接通或提高。
39.按照权利要求35至37之一所述的方法，其中，在识别有价证券进入检测区后，经 过一个规定的时间间隔，为了照明在检测区内的有价证券，产生在规定的光谱照明范围内 有规定的最小强度的光照明射线，并射入检测区内，以及优选地，在有价证券从检测区排出 时，切断光照明射线或减小其强度。
全文摘要
本发明涉及一种传感装置，用于光谱分析地检测由一个沿规定输送方向通过传感装置检测区输送的有价证券发出的光探测射线，传感装置包括一个探测装置，用于在至少一个规定的光谱探测范围内光谱分析地探测探测射线和输出探测信号，这些探测信号体现被探测的探测射线至少一种尤其光谱特性；至少一个基准射线装置，它发射光基准射线，光基准射线根据有价证券相对于检测区的位置至少部分耦合在探测装置的探测射线通道内，以及光基准射线有一个具有一个处于规定的光谱探测范围内的窄波段的光谱，和/或至少有一个具有一个处于规定的光谱探测范围内的边缘的光谱；以及，一个控制和评估装置，它设计为，为了检验和/或为了调准探测装置和/或在评估体现有价证券发出的探测射线至少一种特性的探测信号时，使用体现基准射线特性的探测信号。
文档编号G07D7/12GK102124498SQ200980131724
公开日2011年7月13日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年6月17日
发明者沃尔夫冈·德肯巴赫, 迈克尔·布洛斯, 马丁·克拉拉 申请人:德国捷德有限公司