EP3210195B1

EP3210195B1 - Vorrichtung und verfahren zur prüfung von wertdokumenten, insbesondere banknoten, sowie wertdokumentbearbeitungssystem

Info

Publication number: EP3210195B1
Application number: EP15791248.6A
Authority: EP
Inventors: Jörg Frankenberger; Thomas Giering; Wolfgang Rauscher
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: US10109133B2; US20170309106A1; WO2016062409A1; EP3210195A1; DE102014015746A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, sowie ein Wertdokumentbearbeitungssystem.
In Banknotenbearbeitungssystemen werden Eigenschaften von Banknoten, wie z.B. Druckbild, Stückelung, Echtheit und Zustand, ermittelt, indem physikalische Eigenschaften der Banknoten mittels Sensoren erfasst und die hierbei erzeugten Sensordaten ausgewertet werden.
Bei der Prüfung der Banknoten werden häufig deren Remissions- und/ oder Transmissionseigenschaften herangezogen. Dazu wird jeweils eine Banknote mit dem Licht einer oder mehrerer Lichtquellen bestrahlt und das von der Banknote remittierte, d.h. diffus reflektierte, bzw. transmittierte Licht mittels eines oder mehrerer Sensoren erfasst. In Abhängigkeit von der Art der verwendeten Lichtquellen können die auf diese Weise ermittelten Remissions- bzw. Transmissionskurven vom tatsächlichen Remissions- bzw. Transmissionsverhalten der Banknote abweichen. So können beispielsweise bei der Verwendung von Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen in bestimmten Bereichen der Remissions- bzw. Transmissionskurven Artefakte auftreten, die nicht den tatsächlichen Eigenschaften der Banknote entsprechen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung, ein Verfahren sowie ein Wertdokumentbearbeitungssystem anzugeben, welche bzw. welches eine möglichst genaue Ermittlung der Reflexions- und/ oder Transmissionseigenschaften von Wertdokumenten erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung, das Verfahren sowie das Wertdokumentbearbeitungssystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, nach Anspruch 1 weist auf: mindestens zwei Strahlungsquellen zur Abgabe von elektromagnetischer Strahlung, mit welchen ein Wertdokument bestrahlt wird; mindestens einen Sensor zur Erfassung der vom Wertdokument gerichtet oder diffus reflektierten und/ oder transmittierten elektromagnetischen Strahlung und Erzeugung von entsprechenden Sensorsignalen, mit den Strahlungsquellen zugeordneten Komponenten, wobei die Sensorsignale entsprechende Reflexions- und/ oder Transmissionssignale sind; eine Auswertungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, aus den von dem mindestens einen Sensor erzeugten Sensorsignalen unter Berücksichtigung mindestens einer spektralen Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen korrigierte Sensorsignale abzuleiten, wobei bei der Ableitung der korrigierten Sensorsignale mindestens eine Linearkombination aus den unterschiedlichen Strahlungsquellen zugeordneten Komponenten der Sensorsignale gebildet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, nach Anspruch 16 weist folgende Schritte auf: Bestrahlung eines Wertdo-kuments mit elektromagnetischer Strahlung mindestens zweier Strahlungsquellen; Erfassung der vom Wertdokument gerichtet oder diffus reflektierten und/oder transmittierten elektromagnetischen Strahlung und Erzeugung von entsprechenden Sensorsignalen, mit den Strahlungsquellen zugeordneten Komponenten, wobei die Sensorsignale entsprechende Reflexions- und/oder Transmissionssignale sind; Ableitung von korrigierten Sensorsignalen aus den von dem mindestens einen Sensor erzeugten Sensorsignalen unter Berücksichtigung mindestens einer spektralen Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen, wobei bei der Ableitung der korrigierten Sensorsignale mindestens eine Linearkombination aus den unterschiedlichen Strahlungsquellen zugeordneten Komponenten der Sensorsignale gebildet wird.
Das erfindungsgemäße Wertdokumentbearbeitungssystem weist mindestens eine Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere zum Befördern und/oder Zählen und/ oder Sortieren, von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, auf und zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten aus.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, die bei der Erfassung des vom Wertdokument reflektierten und/oder transmittierten Lichts mittels Sensoren erzeugten Reflexions- bzw. Transmissionssignale, welche vorzugsweise zusammen einen spektralen Reflexions- und/ oder Transmissionssignalverlauf darstellen, einer Korrektur zu unterziehen, bei welcher korrigierte Reflexions- bzw. Transmissionssignale, welche vorzugsweise zusammen einen korrigierten spektralen Reflexions- bzw. Transmissionssignalverlauf darstellen, erhalten werden. Bei der Korrektur der Reflexions- bzw. Transmissionssignale wird mindestens eine spektrale Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung, die von den mindestens zwei Strahlungsquellen abgegeben wird, herangezogen.
Die berücksichtigte spektrale Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung kann sich hierbei auf jede Eigenschaft, insbesondere auf die Intensität, der von der Strahlungsquelle abgegebenen elektromagnetischen Strahlung bei einer oder mehreren Wellenlängen oder in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen beziehen. Beispielsweise bezieht sich die berücksichtigte spektrale Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung auf einen Wert für die Strahlungsintensität einer Strahlungsquelle im Bereich einer ersten Wellenlänge einer Hauptemission sowie auf einen entsprechenden Wert im Bereich einer zweiten Wellenlänge einer weiteren Emission, welche auch als Nebenemission bezeichnet wird. In einem anderen Beispiel bezieht sich die berücksichtigte spektrale Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung auf einen Wert für die Strahlungsintensität im Bereich einer ersten Wellenlänge einer Hauptemission sowie auf mehrere entsprechende Werte in Bereichen weiterer Wellenlängen von weiteren Emissionen, welche auch als Nebenemissionen bezeichnet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann sich die spektrale Eigenschaft aber auch auf einen wellenlängenabhängigen Intensitätsverlauf der von den Strahlungsquellen jeweils abgebebenen elektromagnetischen Strahlung in einem breiteren Wellenlängenbereich, in welchem insbesondere die Hauptemission und die Nebenemission oder die Nebenemissionen eingeschlossen sind, beziehen.
Die spektrale Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung kann bei der erfindungsgemäßen Korrektur der Sensorsignale aber auch in Form von Parametern berücksichtigt werden, die von den o.g. Eigenschaften, insbesondere den Intensitätswerten bei bestimmten Wellenlängen oder in bestimmten Wellenlängenbereichen, abgeleitet werden, wie z.B. Quotienten, Differenzen oder Summen aus den genannten Intensitätswerten.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann bei sequentieller Beleuchtung des zu prüfenden Wertdokuments durch die mindestens zwei Lichtquellen mit Hauptemissionen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen die spektrale Eigenschaft von mindestens einer Lichtquelle bei der Auswertung der Sensorsignale berücksichtigt werden.
Hierdurch wird auf einfache und zuverlässige Weise erreicht, dass die korrigierten Reflexions- bzw. Transmissionssignale wesentlich besser mit dem tatsächlichen Remissions- bzw. Transmissionsverhalten des Wertdokuments übereinstimmen als ohne Korrektur. Insbesondere wird hierdurch ein möglicher Einfluss aufgrund der Art der jeweils verwendeten Lichtquellen, wie z.B. LEDs, eliminiert oder zumindest vermindert. Insgesamt erlaubt die Erfindung dadurch eine wesentlich genauere Ermittlung der Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften von Wertdokumenten.
Vorzugsweise ist die mindestens eine spektrale Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen durch mindestens eine spektrale Verteilung der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen gegeben. Die spektrale Verteilung einer k-ten (k = 1 ... n) Strahlungsquelle kann hierbei vorzugsweise in Form eines von der Wellenlänge λ abhängigen kontinuierlichen Intensitätsverlaufs S_k (λ) angegeben werden. Alternativ kann die spektrale Verteilung der k-ten Strahlungsquelle aber auch durch eine Vielzahl von Intensitätswerten S_ki bei diskreten Wellenlängen λ _i (i = 1 ... m) gegeben sein. In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die spektralen Verteilungen der n Strahlungsquellen voneinander. Weiterhin ist die Variante m=n besonders bevorzugt, da dann die Korrektur der Reflexions- bzw. Transmissionssignale besonders einfach bestimmt werden kann. Durch die Berücksichtigung der spektralen Verteilung der Strahlungsquellen stimmen die korrigierten Sensorsignale mit noch höherer Genauigkeit mit dem tatsächlichen Reflexions-bzw. Transmissionsverlauf des Wertdokuments überein.
Es ist ferner bevorzugt, dass mindestens eine spektrale Verteilung der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquellen durch eine erste spektrale Verteilung der von den Strahlungsquellen abgegebenen elektromagnetischen Strahlung und eine zweite spektrale Verteilung, welche von der ersten spektralen Verteilung verschieden ist, gegeben ist. Vorzugsweise entspricht eine erste spektrale Verteilung der von der Strahlungsquelle abgegebenen elektromagnetischen Strahlung einer spektralen Verteilung mit einer Hauptemission und mindestens einer Nebenemission. Eine zweite spektrale Verteilung entspricht vorzugsweise der ersten spektralen Verteilung, ohne jedoch die mindestens eine Nebenemission aufzuweisen. Vorzugsweise wird die erste spektrale Verteilung durch eine Vermessung, z.B. mittels Spektrometer, der Strahlungsquelle oder anhand zugehöriger Datenblätter ermittelt. Die zweite spektrale Verteilung kann dann aus der ersten spektralen Verteilung abgeleitet werden, indem die Nebenemission eliminiert wird. Anhand der ersten und/ oder zweiten spektralen Verteilung lässt sich eine besonders zuverlässige und genaue Korrektur der Sensorsignale insbesondere hinsichtlich störender Einflüsse aufgrund von Nebenemissionen erreichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die korrigierten Sensorsignale durch eine Multiplikation der erzeugten Sensorsignale R mit einer Korrekturmatrix B berechnet. Dabei wird der Vektor R durch die an einem Ort jeweils mit den n Strahlungsquellen gemessenen Intensitätswerte gebildet. Jede Signalkomponente R_k des Vektors R entspricht folglich der Intensität bei Messung mit der jeweiligen Strahlungsquelle k=1...n.
Die Korrekturmatrix B wird aus der mindestens einen diskreten spektralen Verteilung S_ki, mit k = 1 ...n und i = 1 ... m, der elektromagnetischen Strahlung einer ersten Anzahl n von Strahlungsquellen bei einer zweiten Anzahl m von diskreten Wellenlängen λ _i und mindestens einem spektralen Verlauf D_i der Empfindlichkeit des mindestens einen Sensors für elektromagnetische Strahlung abgeleitet. Dabei weist die Korrekturmatrix B mindestens ein von 0 verschiedenes Nichtdiagonalelement auf. Damit wird bei der Berechnung der korrigierten Sensorsignale BR immer mindestens eine Linearkombination aus den unterschiedlichen Strahlungsquellen zugeordneten Komponenten der Sensorsignale Rk gebildet. Diese Linearkombination ist nichttrivial, d.h. insgesamt mindestens zwei Koeffizienten sind ungleich 0, so dass eine Summe bzw. Differenz aus mindestens zwei unterschiedlichen Komponenten der Sensorsignale Rk (mit k=1..n) gebildet wird.
Vorzugsweise entspricht die Korrekturmatrix B hierbei dem Produkt B = A₀A ⁺ aus einer zweiten Matrix A₀ und einer Pseudoinversen A ⁺ einer ersten das Sensorsystem beschreibenden Matrix A, deren Matrixelemente A_ki durch das Produkt aus der ersten spektralen Verteilung S_ki der von den n Strahlungsquellen bei m diskreten Wellenlängen λ _i abgegebenen elektromagnetischen Strahlung mit dem spektralen Verlauf D_i der Empfindlichkeit des mindestens einen Sensors und einem Wellenlängenabstandswert Δλ zwischen jeweils zwei diskreten Wellenlängen λ_i gegeben sind: A_ki = S_ki D _i Δλ. Vorzugsweise entsprechen die Matrixelemente A_0ki der zweiten Matrix A₀ dem Produkt aus der zweiten spektralen Verteilung S' _ki der elektromagnetischen Strahlung, aus welcher die mindestens eine Nebenemission eliminiert wurde, mit dem spektralen Verlauf D_i der Empfindlichkeit des mindestens einen Sensors und dem Wellenlängenabstandswert Δλ zwischen jeweils zwei diskreten Wellenlängen λ_i : A_0ki = S' _ki D_iΔλ. Durch die Multiplikation der Sensorsignale R mit der Korrekturmatrix B kann der Einfluss des spektralen Verhaltens der Strahlungsquellen, insbesondere von Nebenemissionen, auf die Sensorsignale mit besonders hoher Genauigkeit korrigiert werden.
Alternativ oder zusätzlich zu den oben beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen ist die mindestens eine spektrale Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquellen durch mindestens einen Parameter gegeben, welcher einen oder mehrere spektrale Anteile, insbesondere die Intensität, der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle, insbesondere bei einer oder mehreren Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen, charakterisiert. Vorzugsweise kann in dem Parameter zusätzlich die Empfindlichkeit des jeweiligen Sensors, insbesondere bei den genannten Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereichen, berücksichtigt sein. Der Parameter entspricht dann vorzugsweise einem Produkt aus der Intensität der von einer Strahlungsquelle bei einer bestimmten Wellenlänge emittierten Strahlung und der Empfindlichkeit des jeweiligen Sensors bei dieser Wellenlänge. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Parameter aber auch aus zwei oder mehreren Intensitätswerten und ggf. Sensorempfindlichkeitswerten bei jeweils unterschiedlichen Wellenlängen abgeleitet werden, beispielsweise durch Quotientenbildung. Durch die Verwendung eines oder mehrerer solcher Parameter können die relevanten spektralen Eigenschaften der Strahlungsquellen auf einfache Weise bei der Korrektur der Sensorsignale berücksichtigt werden, sodass selbst bei spektralen Reflexions- bzw. Transmissionskurven in einem breiten Spektralbereich, z.B. zwischen 400 und 1100 nm relativ niedrige Rechenkapazitäten ausreichen, um eine Korrektur der Sensorsignale in Echtzeit zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß charakterisiert mindestens ein erster Parameter a₁ den spektralen Anteil einer Hauptemission der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle und mindestens ein zweiter Parameter a ₂ den spektralen Anteil einer zusätzlich zur Hauptemission auftretenden Emission, einer sog. Nebenemission, der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle. Die Auswertungseinrichtung ist so ausgestaltet, dass die korrigierten Sensorsignale aus den Sensorsignalen unter Berücksichtigung des ersten und zweiten Parameters a₁ bzw. a₂ oder eines aus dem ersten und zweiten Parameter a₁ bzw. a₂ abgeleiteten Parameters a, welcher insbesondere dem Quotienten a₁ /a₂ aus dem ersten und zweiten Parameter a₁ bzw. a₂ entspricht, abgeleitet werden. Vorzugsweise errechnen sich hierbei die korrigierten (r₁) und vorzugsweise auf eine Weißreferenz (w₁) normierten Sensorsignale r₁ /w₁ aus den gemessenen Sensorsignalen R, dem vorzugsweise normierten Wert r₂ /w₂ der vom Wertdokument im Bereich der Nebenemission tatsächlich remittierten bzw. transmittierten Strahlung und dem Korrekturparameter a = a₁ /a₂ anhand der Gleichung $\frac{r_{1}}{w_{1}} = (1 + a) R - {ar}_{2} = (1 + a) R - a \frac{r_{2}}{w_{2}},$
wobei der Korrekturparameter a direkt durch Messung der spektralen Verteilung des von den Strahlungsquellen abgegebenen Lichts und der Detektorempfindlichkeit erhalten werden kann. Alternativ kann dieser auch aus dem gemessenen Sensorsignal R und den mittels Spektrometermessung an einem Kalibrierdokument erhaltenen Werten r₁ und r₂ gemäß $a = - \frac{r_{1} - R}{r_{2} - R}$
berechnet werden.
Bei einer bereits erwähnten, besonders bevorzugten Ausführung werden die korrigierten Sensorsignale anhand von korrigierten Referenzsignalen normiert, wobei die korrigierten Referenzsignale aus Referenzsignalen, die von dem mindestens einen Sensor bei der Erfassung der von einem Referenzdokument, einer sog. Weißreferenz, ausgehenden elektromagnetischen Strahlung erzeugt werden, unter Berücksichtigung der mindestens einen spektralen Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen abgeleitet werden. Vorzugsweise wird bei der Ableitung der korrigierten Referenzsignale aus den Referenzsignalen die Empfindlichkeit des mindestens einen Sensors für elektromagnetische Strahlung, insbesondere in Form mindestens eines spektralen Verlaufs der Empfindlichkeit, berücksichtigt. Die bei der Normierung der korrigierten Sensorsignale verwendeten korrigierten Referenzsignale werden vorzugsweise also analog zu den Sensorsignalen korrigiert. Die vorstehenden Ausführungen und angegebenen Vorteile im Zusammenhang mit der Korrektur der Sensorsignale gelten für eine entsprechende Korrektur der Referenzsignale entsprechend.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:

Fig. 1: ein Beispiel eines schematischen Aufbaus eines Wertdokumentbearbeitungssystems;
Fig. 2: Beispiele einer nicht korrigierten Remissionskurve und einer mit einem Spektrometer gemessenen Remissionskurve;
Fig. 3: Beispiele einer korrigierten Remissionskurve und einer mit einem Spektrometer gemessenen Remissionskurve; und
Fig. 4: Beispiele für die Emission unterschiedlicher Lichtquellen.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines schematischen Aufbaus eines Wertdokumentbearbeitungssystems 1 mit einem Eingabefach 2, in welchem ein Stapel von zu bearbeitenden Wertdokumenten, insbesondere Banknoten 3, bereitgestellt wird, und einem Vereinzeler 8, von welchem die jeweils unterste Banknote des eingegebenen Stapels erfasst und an eine - in der gewählten Darstellung nur schematisch wiedergegebene - Transporteinrichtung 10 übergeben wird, welche die Banknote in Transportrichtung T zu einer Sensoreinrichtung 20 befördert.
Die Sensoreinrichtung 20 umfasst im dargestellten Beispiel - nur stark schematisiert dargestellte - Lichtquellen 24 und 25 zur Bestrahlung der Banknote mit Licht, insbesondere im sichtbaren und/oder infraroten und/ oder ultravioletten Spektralbereich, sowie einen ersten, zweiten und dritten Sensor 21, 22 bzw. 23, welcher jeweils vorzugsweise als sog. Zeilenkamera ausgebildet ist und von der Banknote ausgehendes Licht, insbesondere im sichtbaren und/oder infraroten und/oder ultravioletten Spektralbereich, mittels entlang einer Zeile angeordneter Sensorelemente erfasst und in entsprechende Sensorsignale umwandelt.
Als Lichtquellen 24 und 25 werden vorzugweise Leuchtdioden (LEDs) verwendet. Auch wenn im dargestellten Beispiel zwei Lichtquellen 24 und 25 angedeutet sind, kann es bevorzugt sein, mehr als zwei Lichtquellen vorzusehen. Ebenso können für das erfinderische Verfahren statt LEDs beliebige andere Lichtquellen wie z.B. Fluoreszenzlampen, Blitzlampen, (gefilterte) Glühlampen o.ä. verwendet werden.
Prinzipiell können die mindestens zwei Lichtquellen auch durch eine Lichtquelle in Verbindung mit mindestens einem zuschaltbaren Filter realisiert werden, sofern dadurch mindestens zwei einzeln adressierbare, sich unterscheidende Spektren zur Verfügung gestellt werden. In der weiteren Beschreibung wird diese Konstellation weiterhin als zwei Lichtquellen oder mehrere Lichtquellen beschrieben.
Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung 20 mehrere Lichtquellen auf, welche Licht in unterschiedlichen Spektralbereichen emittieren. Insbesondere können die jeweiligen Spektralbereiche der Lichtquellen so gewählt werden, dass diese zusammen Licht in dem Spektralbereich abgeben, in welchem das Remissions- bzw. Transmissionsverhalten der Banknote geprüft werden soll. Vorzugsweise liegt dieser Spektralbereich zwischen etwa 350 und 1100 nm. Beispielsweise können drei LEDs kombiniert werden, welche jeweils Licht im ultravioletten, sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich emittieren.
Im dargestellten Beispiel erfassen der erste und zweite Sensor 21 bzw. 22 von der Vorderseite bzw. Rückseite der Banknote remittiertes, d.h. diffus reflektiertes, und/oder gerichtet reflektiertes Licht und wandeln dieses in entsprechende Sensorsignale um. Der im Bereich der Vorderseite der Banknote befindliche dritte Sensor 23 dagegen erfasst das von einer Lichtquelle 24 abgegebene und vorzugsweise schräg auf die Banknote treffende und durch diese hindurchtretende, d.h. transmittierte, Licht und wandelt dieses in entsprechende Sensorsignale um.
Vorzugsweise verläuft die Zeile mit den Sensorelementen des jeweiligen Sensors 21, 22 bzw. 23 im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung T der Banknoten, so dass bei jedem Auslesevorgang der Sensorzeile des jeweiligen Sensors 21, 22 bzw. 23 ein Sensorsignalverlauf entlang der Sensorzeile erhalten wird, welcher einem Intensitätsverlauf des Lichts entspricht, das in einer senkrecht zur Transportrichtung T verlaufenden Richtung von der Banknote transmittiert bzw. remittiert wird.
Die gezeigte Sensoreinrichtung 20 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, Remissions- und/oder Transmissionskurven an unterschiedlichen Stellen einer Banknote zu überprüfen. Dazu wird jeweils eine Stelle der Banknote mit Licht aus einer der Lichtquellen 24, 25 bei einer bestimmten Wellenlänge λ beleuchtet und das von der Banknote remittierte bzw. transmittierte Licht mit einem der Sensoren 21, 22 bzw. 23 detektiert und in entsprechende Sensorsignale umgewandelt. Vorzugsweise werden diese Sensorsignale dann jeweils durch ein anhand einer Weißreferenz ermitteltes Referenzsignal dividiert, wodurch ein normierter Remissions- bzw. Transmissionswert an der Stelle der Banknote bei der Wellenlänge λ erhalten wird.
Vorzugsweise wird die Banknote nacheinander mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen beleuchtet und das jeweils remittierte bzw. transmittierte Licht erfasst. In einer anderen Ausführungsform können aber auch mehrere, bis zu (n-1) Lichtquellen gleichzeitig aktiv sein.
Die Lichtquellen 24 und 25 werden dabei so schnell getaktet, dass sich die Banknote während eines Zyklus, in dem alle verschiedenen Wellenlängen durchgeschaltet werden, trotz des Transports kaum bewegt hat, so dass für alle verschiedenen Wellenlängen im Wesentlichen an derselben Stelle der Banknote gemessen wird. Auf diese Weise wird für diese Stelle nicht nur ein, ggf. normierter, Remissions- bzw. Transmissionswert sondern eine, ggf. normierte, Remissions- bzw. Transmissionskurve erhalten.
Die von den Sensoren 21 bis 23 der Sensoreinrichtung 20 erzeugten Sensorsignale, insbesondere die entsprechenden Remissions- bzw. Transmissionskurven, werden an eine Steuerungseinrichtung 50 sowie eine Auswertungseinrichtung 51 weitergeleitet. Die Auswertungseinrichtung 51 kann in der Steuerungseinrichtung 50 enthalten sein oder aber auch eine von der Steuerungseinrichtung 50 separate Einheit bilden. Insbesondere weist die Auswerteeinrichtung (51) eine Speicherfunktion zur Vorhaltung vorab berechneter Korrekturparameter auf, die für die Berechnung korrigierter Sensorsignale verwendet werden.
In der Auswertungseinrichtung 51 werden die Sensorsignale, insbesondere die Remissions- bzw. Transmissionskurven, zur Prüfung der Banknote herangezogen, wobei aus den jeweiligen Sensorsignalen Aussagen über verschiedene Eigenschaften der jeweiligen Banknote abgeleitet werden, wie z.B. Echtheit, Verschmutzungsgrad, Abnutzung, Defekte und das Vorhandensein von Fremdobjekten, wie z.B. Klebestreifen. Abhängig von den in der Auswertungseinrichtung 51 ermittelten Eigenschaften der jeweiligen Banknote werden die Transporteinrichtung 10 sowie die Weichen 11 und 12 entlang der Transportstrecke durch die Steuerungseinrichtung 50 derart gesteuert, dass die Banknote einem von mehreren Ausgabefächern 30 und 31 zugeführt und dort abgelegt wird. Beispielsweise werden in einem ersten Ausgabefach 30 Banknoten abgelegt, die als echt erkannt wurden, während als unecht oder fälschungsverdächtig eingestufte Banknoten in einem zweiten Ausgabefach 31 abgelegt werden. Durch die Bezugsziffer 13 am Ende der dargestellten Transportstrecke soll angedeutet werden, dass weitere Ausgabefächer und/oder andere Einrichtungen, beispielsweise zur Aufbewahrung oder Zerstörung von Banknoten, vorgesehen sein können. Falls beispielsweise die Prüfung einer Banknote ergibt, dass diese echt ist, aber bestimmte Fitnesskriterien hinsichtlich Verschmutzung, Abnutzung, Defekten oder vorhandenen Fremdobjekten nicht erfüllt, so kann diese direkt einem Schredder zur Vernichtung zugeführt werden.
Das Wertdokumentbearbeitungssystem 1 umfasst im dargestellten Beispiel ferner eine Ein-/ Ausgabeeinrichtung 40 zur Eingabe von Daten und/ oder Steuerungsbefehlen durch eine Bedienperson, beispielsweise mittels einer Tastatur oder eines Touchscreens, und Ausgabe oder Anzeige von Daten und/ oder Informationen zum Bearbeitungsprozess, insbesondere zu den jeweils bearbeiteten Banknoten.
In der Auswertungseinrichtung 51 werden zur Prüfung der Banknote vorzugsweise korrigierte Sensorsignale, insbesondere entsprechende korrigierte Remissions- bzw. Transmissionskurven, herangezogen, welche das tatsächliche Remissions- bzw. Transmissionsverhalten der Banknote wesentlich genauer wiedergeben als die nicht korrigierten Remissions- bzw. Transmissionskurven. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
Figur 2 zeigt eine mit der Sensoreinrichtung 20 erhaltene, nicht korrigierte Remissionskurve 15 im Spektralbereich zwischen etwa 400 und 1050 nm im Vergleich mit einer mit einem kalibrierten Spektrometer gemessenen Remissionskurve 16, welche das tatsächliche Remissionsverhalten der betrachteten Stelle der Banknote widerspiegelt. Wie dem Vergleich zu entnehmen ist, zeigt die nicht korrigierte Remissionskurve 15 auffällige Artefakte, die sich in diesem Beispiel als zackenförmige Remissionsspitzen bei etwa 590 nm und etwa 650 nm zeigen. Wie Versuche überraschenderweise ergeben haben, treten diese Remissionsspitzen trotz einer Normierung der Remissionskurve 16 mittels Referenzsignalen, die an einer Weißreferenz ermittelt wurden, auf.
Durch die Erfindung wird unter anderem erreicht, dass solche Remissionsspitzen aus der Remissionskurve 15 eliminiert oder zumindest signifikant reduziert werden, so dass die hierbei erhaltene korrigierte Remissionskurve der tatsächlichen Remissionskurve 16 wesentlich näher kommt.
Figur 3 zeigt eine in erfindungsgemäßer Weise korrigierte Remissionskurve 17 im Spektralbereich zwischen etwa 400 und 1050 nm im Vergleich mit der mit einem Spektrometer gemessenen Remissionskurve 16. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, stimmt der Verlauf der korrigierten Remissionskurve 17 erheblich besser mit dem Verlauf der mit dem Spektrometer gemessenen Remissionskurve 16 überein, als dies bei der nicht korrigierten Remissionskurve 15 (vgl. Fig. 2) der Fall ist.
Idealerweise entsprechen die spektralen Beleuchtungsverteilungen von LEDs laserähnlichen Dirac-Funktionen bei den entsprechenden Wellenlängen, d.h. sie weisen eine "nadelförmige" spektrale Intensitätsverteilung des emittierten Lichts um eine nominelle Wellenlänge auf. Weil dies in der Praxis jedoch oft nicht der Fall ist, werden die mittels LED-Beleuchtung von Banknoten erhaltenen Remissionskurven etwas verfälscht. So haben die spektralen Beleuchtungsverteilungen von realen LEDs in der Regel eine gewisse Ausdehnung um die nominelle Wellenlänge, so dass das Remissionsspektrum etwas geglättet wird. Diese Emission von Licht wird im Zusammenhang mit der Erfindung auch als Hauptemission bezeichnet. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass manche LEDs neben der Hauptemission auch Nebenemissionen in ganz anderen Wellenlängenbereichen zeigen, welche die Form der Remissionskurve überraschend auffällig und besonders störend verändern.
Dem erfindungsgemäßen Ansatz zur Korrektur der Remissions- bzw. Transmissionskurven liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass störende Artefakte, insbesondere Remissions- bzw. Transmissionsspitzen durch Nebenemissionen der jeweiligen Lichtquellen, insbesondere LEDs, verursacht werden können. Die erfindungsgemäßen Korrekturverfahren zur rechnerischen Elimination oder zumindest Reduktion dieser Effekte werden nachfolgend näher erläutert.
Bei einer einfachen numerischen Korrekturmethode könnten die ursprünglichen Remissions- bzw. Transmissionskurven im Bereich der Wellenlängen von LEDs mit Nebenemissionen einfach geglättet werden, z.B. mit einem gleitenden Mittelwert über drei Stützstellen. Hierdurch wird zwar die Darstellung der Kurven auf einfache und schnelle Weise geglättet, aber insbesondere im Fall von stark strukturierten Remissions- bzw. Transmisisonsspektren mit steilen Flanken aber auch möglicherweise neue Artefakte erzeugt.
Um eine bessere Annäherung der Remissions- bzw. Transmissionskurven an die tatsächlichen Remissionskurven 16 (siehe Fig. 2 und 3) bzw. Transmissionskurven zu erreichen, wird vorzugsweise eine Korrekturmethode angewendet, die physikalische Eigenschaften bei den Emissions-, Remissions- bzw. Transmissions- und Detektionsprozesse berücksichtigt.
Dieses Modell wird im Folgenden exemplarisch für Remissionsmessung erläutert, kann aber selbstverständlich auch in völlig analoger Weise auf Transmissionsmessungen angewendet werden.
Mit Hilfe dieses Modells werden die erzeugten Sensorsignale für eine Remissionskurve mit Kenntnis der Beleuchtungsverteilungen und der Detektorempfindlichkeitsverteilung für alle LEDs simuliert. Wie zuvor erläutert, erfasst die Sensoreinrichtung 20 sowohl die Haupt- als auch die Nebenemissionen der Lichtquellen 24, 25 bzw. die dadurch hervorgerufene Remission bzw. Transmission.
Für das Sensorsignal I_k , das bei einer Beleuchtung einer Banknote mit der k-ten LED (k = 1 ... n) erzeugt wird, gilt die Formel $I_{k} = \int S_{k} (λ) D (λ) r (λ) dλ,$
wobei S_k (λ) die Beleuchtungsverteilung von Kanal k, d.h. der k-ten LED, D(λ) die Detektorempfindlichkeit, d.h. die Empfindlichkeit des Sensors, und r(λ) die tatsächliche Remissionskurve der Banknote ist.
Falls S_k (λ) eine Dirac-Funktion an der Stelle λ_k wäre, würde gelten $I_{k} = D (λ_{k}) r (λ_{k}),$
d.h. das erhaltene Sensorsignal I_k würde bis auf den Kalibrierfaktor D(λ_k ) der tatsächlichen Remission r(λ_k ) entsprechen. Da sich bei einem Weißabgleich dieser Kalibrierfaktor wegkürzen würde, würde man also bei einer Beleuchtungsverteilung in Form von Dirac-Funktionen die exakten Remissionswerte erhalten.
Bei konkreten Anwendungen kann r(λ) häufig bei diskreten, äquidistanten Wellenlängen λ_i (i = 1 ... m) liegen. Dementsprechend sind auch S_k (λ) und D(λ) für diese Wellenlängenwerte λ_i zu bestimmen, gegebenenfalls durch Interpolation.
Mit den Definitionen S_ki = S_k (λ_i ), D_i = D(λ_i ) und r _i =r(λ_i ) gilt $I_{k} = \sum_{i = 1}^{m} S_{ki} D_{i} r_{i} Δλ .$
Mit A_ki = S_ki D_i Δλ gilt $I_{k} = \sum_{i = 1}^{m} A_{ki} r_{i} .$
Mit den Schreibweisen $I = (I_{k}), A = (A_{ki}), r = (r_{i})$
erhält man I als Matrixmultiplikation von r mit A $I = Ar .$
Der Vektor I wird vorzugsweise noch durch einen Weißabgleich normiert. Hierzu wird $\frac{Ar}{Aw}$
berechnet, wobei $w = (w_{i}) = (w (λ_{i}))$
der tatsächlichen Remissionskurve einer sog. Weißreferenz, also einer Referenz mit im jeweils betrachteten Spektralbereich gleich hohen Remissionswerten nahe bei 1, entspricht.
Unter Berücksichtigung dieses Modells kann dann eine Korrektur der erzeugten Sensorsignale, d.h. der gemessenen Remissionskurven, wie folgt vorgenommen werden.
Es sei A₀ die zu A analoge Matrix, die erhalten wird, wenn in der Empfindlichkeitskurve S_ki = S_k (λ_i ) etwaige Nebenemissionen im Datensatz entfernt werden. Bei einem Sensor mit entsprechenden LEDs würde dann die tatsächliche Remissionskurve $\frac{A_{0} r}{A_{0} w}$
erhalten.
Für das vorliegende Modell und die daraus abzuleitende Korrekturmethode gilt das folgende kommutative Diagramm von Abbildungen:
Dabei wird der Remissionsvektor r mit der Diskretisierung bei m Wellenlängen entweder ohne Nebenemissionen mit A₀ auf die (korrekten) Sensorsignale BR in den n Strahlungskanälen abgebildet, oder alternativ über die Messung mit Nebenemissionen (R) sowie deren nachfolgender Korrektur über die Korrekturmatrix B. Dabei ist B definiert als B = A ₀ A ⁺, wobei A ⁺ die Pseudoinverse von A ist. Für den Fall n = m ist A ⁺ = A ^-1 die Inverse der Matrix A.
Um eine Pseudoinverse A⁺, welche auch als verallgemeinerte Inverse bezeichnet werden kann, zu A handelt es sich einer mathematischen Definition zufolge im vorliegenden Fall genau dann, wenn gilt: ${AA}^{+} A = A und A^{+} {AA}^{+} = A^{+} .$
Mit den Sensoren 21, 22 werden die Sensorsignale R = Ar und W = Aω erhalten. Ohne erfindungsgemäße Korrektur würde man R/W berechnen. Mit Korrektur jedoch wird BR/BW berechnet. Im Fall m = n ergibt dies $\frac{B R}{B W} = \frac{A_{0} A^{- 1} A r}{A_{0} A^{- 1} A w} = \frac{A_{0} r}{A_{0} w},$
also die richtigen, d.h. tatsächlichen Remissionswerte. Im Fall m ≠ n erhält man mit Hilfe der Pseudoinversen eine Näherung von $\frac{A_{0} r}{A_{0} w} durch \frac{B R}{B W} .$
In einer Weiterbildung dieser Methode kann vorgesehen sein, bei der Erstellung von A₀ nicht nur die Nebenemissionen der LEDs zu entfernen, sondern zusätzlich deren gaußähnliche oder gar unsymmetrische Verteilungen durch diskrete Dirac-Funktionen bei den Einträgen für den jeweiligen Wellenlängenbereich zu ersetzen. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Kanten der Remissionskurven steiler und damit genauer werden.
Insgesamt erlaubt die beschriebene Korrekturmethode eine zuverlässige Elimination oder zumindest Reduktion von Remissions- bzw. Transmissionsspitzen aufgrund von Nebenemissionen der Lichtquellen, so dass diese - gerade in Sensor- und/oder Auswertungseinrichtungen mit ausreichend hoher Rechenleistung - in vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann. Dabei erfolgt eine spektrale Korrektur unter einer Veränderung der Form des Remissionsspektrums. Diese Korrektur ist dynamisch, d.h. der Korrekturparameter hängt nicht nur von den systematischen (statischen) wechselweisen Störungen der Strahlungsquellenkanäle untereinander, sondern auch von den aktuellen Messwerten der beteiligten Strahlungsquellenkanäle ab.
Bei einer bevorzugten Variante dieser Methode kann eine zuverlässige Korrektur der Sensorsignale auch bei geringeren Rechenkapazitäten in Echtzeit vorgenommen werden. Hierbei werden zur Bestrahlung der Banknote solche LEDs verwendet, die jeweils höchstens eine Nebenemission aufweisen, welche vorzugsweise nahe bei einer Wellenlänge liegt, bei der eine oder mehrere der jeweils anderen LEDs zur Verfügung steht bzw. stehen, die ihrerseits vorzungsweise keine Nebenemission hat bzw. haben.
In einem bevorzugten Fall ist die Wellenlänge der Hauptemission der anderen LED um weniger als 120nm von der Wellenlänge der Nebenemission der ersten LED verschoben, stärker bevorzugt um weniger als 50nm, noch stärker bevorzugt um weniger als 10nm, abhängig von der angestrebten spektralen Auflösung der Transmissions- oder Remissionskurven und der Anzahl der Lichtquellen.
Betrachtet man zunächst den Idealfall, dass die Beleuchtungsverteilung näherungsweise eine schmale Gaußkurve um die Wellenlänge λ_k ohne Nebenemissionen ist. Dann erhält man näherungsweise $I_{k} = a_{k} r (λ_{k}),$
mit einem Gewichtungsfaktor a_k . Wird die Remission relativ zu einer Weißreferenz gemessen, also mittels anhand der Weißreferenz erhaltener Referenzsignale normiert, so kürzt sich der Gewichtungsfaktor a_k weg: $\frac{a_{k} r (λ_{k})}{a_{k} w (λ_{k})} = \frac{r (λ_{k})}{w (λ_{k})} = \frac{r_{k}}{w_{k}}$
In Figur 4 ist exemplarisch die Intensität I der Emission zweier Lichtquellen 24, 24'dargestellt. Zur Korrektur der ersten Lichtquelle 24 mit einer ersten Hauptemission mit einer Wellenlänge λ₁ und einer ersten Nebenemission mit einer Wellenlänge λ₂ ist die zweite Lichtquelle 24' erforderlich, die eine Hauptemission mit einer Wellenlänge aufweist, die gleich oder ähnlich zur Wellenlänge λ₂ der zu korrigierenden Nebenemission der ersten Lichtquelle 24 ist. Für LEDs mit einer Hauptemission bei 570 nm hat es sich beispielsweise gezeigt, dass oft eine Nebenemission bei 850 - 870 nm vorhanden ist. Zur Korrektur wird deshalb eine zweite LED verwendet, die eine Hauptemission bei ca. 850 nm aufweist.
Für diesen einfachsten Fall, dass eine Lichtquelle 24 eine Hauptemission bei einer Wellenlänge λ ₁ und nur eine Nebenemission bei einer zweiten Wellenlänge λ ₂ hat, erhält man statt des tatsächlichen normierten Remissionswertes r₁ /ω₁ den Quotienten $R = \frac{a_{1} r_{1} + a_{2} r_{2}}{a_{1} w_{1} + a_{2} w_{2}} = \frac{r_{1} + \frac{a_{2}}{a_{1}} r_{2}}{w_{1} + \frac{a_{2}}{a_{1}} w_{2}} .$
Mit a₂ /a₁ = a und den Annahmen ω₁ = ω₂ = 1 erhält man $R = \frac{r_{1} + {ar}_{2}}{1 + a} .$
Hieraus ergibt sich als Korrektur $r_{1} = (1 + a) R - {ar}_{2} = (1 + a) R - a \frac{r_{2}}{w_{2}} .$
Aus der mittels Sensoren erhaltenen Remission R, dem unverfälschten, d.h. tatsächlichen, Wert r _2/ w₂ und dem Korrekturparameter a kann man also den korrigierten, d.h. tatsächlichen, Wert r₁ /ω₁ der normierten Remission berechnen.
Der Korrekturparameter a=a₂ /a₁ wird dabei vorzugsweise anhand von zwei Methoden bestimmt.
Bei der ersten Methode werden die a_i direkt über das Produkt aus der gemessenen spektralen Verteilungen der Lichtemission der Lichtquelle 24 mit der gemessenen Empfindlichkeit des Detektors bzw. der Detektoren bei der Wellenlänge λ_i bestimmt. In diesem Fall müssen die Intensitäten der Haupt- und Nebenemission der ersten Lichtquelle 24 mit der Nebenemission sowie die Detektorempfindlichkeiten bei den Wellenlängen λ₁ und λ₂ gemessen werden. Die Intensität der weiteren Lichtquelle 24' die mit ihrer Hauptemission im Bereich von λ₂ emittiert muss dabei nicht zwingend vermessen werden.
Bei der zweiten, messtechnisch einfacheren und genaueren Methode sind keine direkten Messungen der Intensitäten der Lichtquellen oder Detektorempfindlichkeiten nötig. Hierbei wird der Korrekturparameter a aus den bekannten Größen R (Sensorsignale, ggf. normiert) und der tatsächlichen Remission r ₁, r ₂ einer vorab charakterisierten Testprobe berechnet: $a = - \frac{r_{1} - R}{r_{2} - R} .$
Die tatsächliche Remission der Testprobe kann durch Verwendung von Standard-Farbtafeln bekannt sein, oder durch direkte Messung mit einem Spektrometer an der Testprobe bestimmt werden. Dabei weist die Testprobe bevorzugt hinreichend hohe Remissionswerte >0,2, besonders bevorzugt >0,5 auf, so dass ausreichend hohe Signalintensitäten und damit eine hinreichende Genauigkeit bei der Bestimmung von a erreicht wird.
Im allgemeinen Fall mehrerer Lichtquellen mit mehreren Nebenemissionen kann ebenfalls die erste Methode zur Bestimmung der Korrekturmatrix B angewendet werden: Dabei werden über Messungen der Lichtemissionen der k-ten Lichtquelle der Reihe nach die S_ki für jede Wellenlänge λ₁ bestimmt und mit der zugehörigen Detektorempfindlichkeit Di die Matrixeinträge A-_ki=S_ki D_i Δλ berechnet. Anschließend wird die zugehörige bereinigte Matrix A₀ definiert und die Korrekturmatrix B=A₀A⁺ berechnet.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Methoden umfasst die Erfindung auch die nachfolgend dargelegten Varianten und Ausführungen.
So können die spektralen Beleuchtungsbeiträge nicht nur von den Haupt- und Nebenemissionen individueller Lichtquellen stammen, sondern auch durch gleichzeitige Beleuchtung des Wertdokuments mit mindestens zwei Lichtquellen mit unterschiedlicher spektraler Verteilung herrühren. Auch in diesem Fall wird durch die erfindungsgemäße Korrektur der Sensorsignale über den erfindungsgemäßen Algorithmus eine korrekte Extraktion der Remissions- bzw. Transmissionskurven ermöglicht.
Bei einer Variante wird eine Banknote zunächst mit zwei verschiedenen LEDs (LED A und LED B) gleichzeitig und anschließend nur mit einer der beiden LEDs, z.B. LED B, beleuchtet, so dass durch anschließende Differenzbildung A = (A + B) - B auf das Signal geschlossen werden kann, das bei einer Beleuchtung mit LED A alleine erhalten worden wäre.
In einen bevorzugten Spezialfall dieser Variante emittiert LED A Licht im UV-Bereich, LED B im sichtbaren (VIS-) oder IR-Bereich. Dann kann das UV-Signal ermittelt werden, ohne dass eine alleinige Bestrahlung der Banknote durch die UV-LED erforderlich ist.
Bei einer weiteren Variante wird die Sensoreinrichtung 20 so gestaltet, dass die Banknote immer gleichzeitig mit LEDs verschiedener Wellenlängenbereiche bestrahlt wird. Beispielsweise kann man die Banknote gleichzeitig mit den verschiedenen Überlagerungen aus LEDs A + B + C, aus LEDs A + B, und aus LEDs A + C nacheinander beleuchten.
Zur Korrektur der Sensorsignale kann dann der erfindungsgemäße Algorithmus wie oben beschrieben angewendet werden, wenn die Spektren der einzelnen LED-Lichtemissionen durch die Spektren der k-ten kombinierten LED-Überlagerungen verwendet werden. Dabei werden wiederum der Reihe nach die S_ki für jede Wellenlänge λ_i bestimmt und mit der zugehörigen Detektorempfindlichkeit D_i die Matrixeinträge A_ki=S_ki D_i Δλ zu berechnet. Anschließend wird die zugehörige bereinigte Matrix A₀ definiert und die Korrekturmatrix B=A₀A⁺ berechnet.

Claims

Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten (3), insbesondere Banknoten, mit
- mindestens zwei Strahlungsquellen (24, 25) zur Abgabe von elektromagnetischer Strahlung, mit welcher ein Wertdokument (3) bestrahlt wird,

- mindestens einem Sensor (21 - 23) zur Erfassung der vom Wertdokument (3) reflektierten und/oder transmittierten elektromagnetischen Strahlung und Erzeugung von entsprechenden Sensorsignalen (R), mit den Strahlungsquellen (24, 25) zugeordneten Komponenten (R_k ), wobei die Sensorsignale entsprechende Reflexions- und/oder Transmissionssignale sind, und

- einer Auswertungseinrichtung (51), welche dazu ausgebildet ist, die Wertdokumente basierend auf korrigierten Sensorsignalen zu prüfen und diese korrigierten Sensorsignale (BR; r ₁) aus den Sensorsignalen unter Berücksichtigung mindestens einer spektralen Eigenschaft (S _k(λ), S_ki ; a_k , a) der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen (24, 25) abzuleiten, wobei bei der Ableitung der korrigierten Sensorsignale (BR; r₁) mindestens eine Linearkombination aus den unterschiedlichen Strahlungsquellen (24, 25) zugeordneten Komponenten (R_k ) der Sensorsignale (BR; r₁ ) gebildet wird,
wobei die mindestens eine spektrale Eigenschaft (a_k, a) der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle (24, 25) durch mindestens einen Parameter (a_k , a) gegeben ist, welcher einen oder mehrere spektrale Anteile der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle (24, 25) charakterisiert., und

wobei mindestens ein erster Parameter (a₁) den spektralen Anteil einer Hauptemission der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquellen (24, 25) und mindestens ein zweiter Parameter (a₂) den spektralen Anteil einer Nebenemission der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquellen (24, 25) charakterisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine spektrale Eigenschaft (S_k (λ), S_ki ) der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen (24, 25) durch mindestens eine spektrale Verteilung (S_k (λ), S_ki ) der elektromagnetischen Strahlung von mindestens einer Strahlungsquelle (24, 25) gegeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine spektrale Verteilung (S_k (λ), S_ki ) der elektromagnetischen Strahlung von mindestens einer der mindestens zwei Strahlungsquellen (24, 25) durch eine erste spektrale Verteilung (S_k (λ), S_ki ) der von mindestens einer der mindestens zwei Strahlungsquellen (24, 25) abgegebenen elektromagnetischen Strahlung und eine von der ersten spektralen Verteilung (S_k (λ), S_ki ) verschiedene zweite spektrale Verteilung der elektromagnetischen Strahlung gegeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste spektrale Verteilung (S_k (λ), S_ki ) einer spektralen Verteilung der von mindestens einer der der mindestens zwei Strahlungsquellen (24, 25) abgegebenen elektromagnetischen Strahlung mit einer Hauptemission und mindestens einer Nebenemission entspricht und die zweite spektrale Verteilung der ersten spektralen Verteilung (S'_k (λ), S'_ki ) ohne die mindestens eine Nebenemission entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Wellenlänge der Hauptemission einer zweiten Strahlungsquelle (24, 25) um weniger als 120nm, bevorzugt von weniger als 50nm, noch bevorzugter von weniger als 10nm von der Wellenlänge der Nebenemission einer ersten Strahlungsquelle verschoben ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Auswertungseinrichtung (51) dazu ausgebildet ist, die korrigierten Sensorsignale (BR) durch eine Multiplikation der Sensorsignale (R) mit einer Korrekturmatrix (B) zu ermitteln, welche aus der mindestens einen spektralen Verteilung (S_ki , k = 1 ... n, i = 1 ... m) der elektromagnetischen Strahlung einer ersten Anzahl (n) von Strahlungsquellen (24, 25) bei einer zweiten Anzahl (m) von diskreten Wellenlängen (λ_i ) und mindestens einem spektralen Verlauf (D_i ) der Empfindlichkeit des mindestens einen Sensors (21-23) für elektromagnetische Strahlung abgeleitet wird, und wobei die Korrekturmatrix (B) mindestens ein von 0 verschiedenes Nichtdiagonalelement aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die spektralen Verteilungen (S_ki , i = 1 ... m) der elektromagnetischen Strahlung der individuellen Strahlungsquellen (k = 1...n) nicht alle identisch sind oder alle verschieden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Korrekturmatrix (B) dem Produkt aus einer zweiten Matrix (A ₀) und einer Pseudoinversen (A ⁺) einer ersten Matrix (A) entspricht (B = A ₀ A⁺), wobei die Matrixelemente (A_ki, k = 1 ... n, i = 1 ... m) der ersten Matrix (A) dem Produkt aus der ersten spektralen Verteilung (S_ki , k = 1 ... n, i = 1 ... m) der von der ersten Anzahl (n) von Strahlungsquellen (24, 25) bei einer zweiten Anzahl (m) von diskreten Wellenlängen (λ _i) abgegebenen elektromagnetischen Strahlung mit dem spektralen Verlauf (D_i) der Empfindlichkeit des mindestens einen Sensors (21 - 23) und einem Wellenlängenabstandswert (Δλ) zwischen jeweils zwei diskreten Wellenlängen (λ_i ) entsprechen (A_ki = S_ki D_i Δλ).
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Matrixelemente der zweiten Matrix (A₀ ) dem Produkt aus der zweiten spektralen Verteilung (S' _ki ) der elektromagnetischen Strahlung mit dem spektralen Verlauf (D_i ) der Empfindlichkeit des mindestens einen Sensors (21 - 23) und einem Wellenlängenabstandswert (Δλ) zwischen jeweils zwei diskreten Wellenlängen (λ_i , i = 1 ... m) entsprechen (A_ki = S' _ki D_i Δλ).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswertungseinrichtung (51) dazu ausgebildet ist, die korrigierten Sensorsignale (r₁) aus den Sensorsignalen (R) unter Berücksichtigung des ersten und eines zweiten Parameters (a₁, a₂ ) oder eines aus dem ersten und zweiten Parameter (a₁ , a₂ ) abgeleiteten Parameters (a), welcher insbesondere dem Quotienten (a₁ /a₂ ) aus dem ersten und zweiten Parameter (a₁, a₂) entspricht, abzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Auswertungseinrichtung (51) dazu ausgebildet ist, bei der Ableitung der korrigierten Sensorsignale (r ₁) aus den Sensorsignalen (R) ferner einen Wert (R ₂) zu berücksichtigen, welcher ein Maß für die vom Wertdokument (3) ausgehende, insbesondere vom Wertdokument (3) reflektierte und/oder transmittierte, elektromagnetischen Strahlung im Bereich der Nebenemission der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle (24, 25) darstellt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswertungseinrichtung (51) dazu ausgebildet ist, die korrigierten Sensorsignale (BR; r ₁) anhand von korrigierten Referenzsignalen (BW; ω ₁) zu normieren (BR/BW; r₁ /ω₁ ), wobei die korrigierten Referenzsignale (BW; ω₁ ) aus Referenzsignalen (W), die von dem mindestens einen Sensor (21 - 23) bei der Erfassung der von einem Referenzdokument ausgehenden elektromagnetischen Strahlung erzeugt werden, unter Berücksichtigung der mindestens einen spektralen Eigenschaft (S_k (λ), S_ki ; a₁ , a₂ ) der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen (24, 25) abgeleitet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Auswertungseinrichtung (51) dazu ausgebildet ist, bei der Ableitung der korrigierten Referenzsignale (BW) aus den Referenzsignalen (W) die Empfindlichkeit des mindestens einen Sensors (21 - 23) für elektromagnetische Strahlung, insbesondere in Form eines spektralen Verlaufs (D(λ), D_i ) der Empfindlichkeit des mindestens eines Sensors (21 - 23), zu berücksichtigen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (51) eine Speicherfunktion zur Vorhaltung vorab berechneter Korrekturparameter (B, a _k, a) beinhaltet.
Wertdokumentbearbeitungssystem (1) mit mindestens einer Vorrichtung (2, 8, 10 - 13, 30, 31, 50) zum Bearbeiten, insbesondere zum Befördern und/oder Zählen und/oder Sortieren, von Wertdokumenten (3), insbesondere Banknoten, und einer Vorrichtung (21 - 23, 51) zur Prüfung von Wertdokumenten (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten (3), insbesondere Banknoten mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit folgenden Schritten:
- Bestrahlung eines Wertdokuments (3) mit elektromagnetischer Strahlung mindestens zweier Strahlungsquellen (24, 25),

- Erfassung der vom Wertdokument (3) reflektierten und/oder transmittierten elektromagnetischen Strahlung und Erzeugung von entsprechenden Sensorsignalen, mit den Strahlungsquellen zugeordneten Komponenten, wobei die Sensorsignale entsprechende Reflexions- und/ oder Transmissionssignale sind, und

- Ableitung von korrigierten Sensorsignalen aus den Sensorsignalen unter Berücksichtigung mindestens einer spektralen Eigenschaft (S_k (λ), S_ki ; a_k , a) der elektromagnetischen Strahlung der mindestens zwei Strahlungsquellen (24, 25), wobei bei der Ableitung der korrigierten Sensorsignale mindestens eine Linearkombination aus den unterschiedlichen Strahlungsquellen zugeordneten Komponenten der Sensorsignale gebildet wird,
wobei die mindestens eine spektrale Eigenschaft (a_k , a) der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle (24, 25) durch mindestens einen Parameter (a_k , a) gegeben ist, welcher einen oder mehrere spektrale Anteile der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle (24, 25) charakterisiert., und

wobei mindestens ein erster Parameter (a₁) den spektralen Anteil einer Hauptemission der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquellen (24, 25) und mindestens ein zweiter Parameter (a ₂) den spektralen Anteil einer Nebenemission der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquellen (24, 25) charakterisiert und

- prüfen der Wertdokumente basierend auf den korrigierten Sensorsignalen.