DE3418055C2 - Vorrichtung zum Erzeugen und Erfassen eines parallelen Bündels von Lichtstrahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und Erfassen eines parallelen Bündels von Lichtstrahlen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei vielen in der Praxis bekannten Meß- oder Erfassungsvorrichtungen werden eines oder mehrere spaltförmige Bündel von Lichtstrahlen verwendet, wobei jedes Strahlen­ bündel ein Objekt mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit beleuchtet. Durch Erfassung des Lichts, das durch das Objekt hindurchgetreten ist, ist es beispielsweise möglich, ein Muster der Durchlässigkeit des Objekts zu erhalten. Ein Beispiel hierfür ist die Erfassung von Wasserzeichen beim Prüfen von Banknoten.

Dabei ergibt sich das Problem, ein wohldefiniertes schmales und spaltförmiges Bündel von Lichtstrahlen zu erzeugen, um ein gute Auflösung zu erzielen. Es sollen sowohl gut definierte Spalte erzeugt als auch die Auswirkungen von Streulicht beseitigt werden. Zum Erzielen der dichtestmöglichen Abtastung sind die Detektorelemente, beispielsweise Fotodioden, in einer Zickzack-Gestaltung derart angeordnet, daß zwei Strahlenbündel eng benachbart zueinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich ein erhebliches Risiko der Lichtstreuung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermög­ licht, ein wohldefiniertes Strahlenbündel in sehr einfacher Weise zu erhalten. Außerdem soll die Auswirkung der Wärmestrahlung aus der Lichtquelle wesentlich vermindert werden.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des An­ spruchs 1 durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung, und zwar senkrecht zur Längsrichtung des spalt­ förmigen Strahlbündels;

Fig. 2 eine Ansicht gemäß der Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht gemäß der Linie B-B der Fig. 1;

Fig. 4 ein erstes Abschirmelement gemäß der Er­ findung mit zwei Kerben in der Spiegel­ schicht des Abschirmelements; und

Fig. 5 eine Zickzack-Gestaltung mit einer ersten und einer zweiten Reihe von Photodetektoren zur Erfassung von zwei Strahlenbündeln.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Licht­ quelle, wie eine Reihe von Lampen, die sich senkrecht zur Ebene der Zeichnung erstreckt; von diesen Lampen fällt Licht auf ein erstes Abschirmelement 2, das im einzelnen in der Fig. 4 gezeigt ist und aus einem Spiegel in Form einer vorzugsweise planparallelen Scheibe aus Glas oder entsprechendem Material besteht, an deren einer Seite 3, die der Lichtquelle 1 abgewandt ist, eine Spiegelschicht 4 vorgesehen ist, welche zur Lichtquelle zurückspiegelt, wobei auf dieser Schicht eine weitere Schicht (nicht gezeigt) aus vorzugsweise schwar­ zer wärmefester Farbe vorgesehen ist. In der Spiegel-Far­ be-Schicht sind zwei zueinander parallele Kerben 5, 6, nämlich eine erste Kerbe 5 und eine zweite Kerbe 6 vorge­ sehen, an denen die Schichten entfernt sind. Diese Kerben 5, 6 bilden zwei Spalte, durch welche Licht hindurchtreten kann. Gemäß einer bevorzugten Aus­ führung ist die beschichtete Seite 3 mit einer schützen­ den, antireflex-beschichteten Lage 7 in Form eines Schutz­ glases bedeckt, dessen zwei Seiten, die parallel zu dem Abschirmelement 2 angeordnet sind, antireflex-beschichtet sind.

Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein zweites Abschirmelement, das vorzugsweise parallel zu dem ersten Abschirmelement 2 und zwischen diesem und Detektorelementen 9 angeordnet ist, die im einzelnen später beschrieben werden. Gemäß einer Ausführungsform umfaßt das zweite Abschirmelement 8 eine erste Spiegelschicht 10, die nächst der Lichtquelle 1 gelegen und mit Kerben versehen ist; diese Schicht 10 spiegelt an der in bezug zu Lichtquelle entfernten Seite. Das zweite Abschirmelement umfaßt ferner eine zweite Spiegelschicht 11, die zwischen der ersten Schicht und den Detektorelementen 9 gelegen ist; diese Schicht 11 ist mit Kerben versehen und spiegelt zur Lichtquelle 1 hin. Die Schichten 10, 11 sind vorzugsweise parallel zueinander und umfassen benachbarte Kerben, nämlich eine erste Kerbe 12, 13 bzw. 14, 15. Die Kerben 5, 12 und 14 sind zueinander und mit einer ersten Reihe oder entsprechenden Anordnung von Detektorelementen 9 ausgerichtet, und die Kerben 6, 13 und 15 sind miteinander und mit einer zweiten Reihe oder entsprechenden Anordnung von Detektorelementen 9 ausgerichtet.

Die Schichten 10, 11 sind vorzugsweise mit schwarzer wärmefester Farbe in entsprechender Weise wie die Schicht 4 beschichtet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im wesentlichen die gesamte Schicht 10 mit einer schützen­ den, Antireflex-Schicht 16 in Form eines Schutzglases bedeckt, dessen beide Seiten, die parallel zum Abschirmelement 8 liegen, antireflex-beschichtet sind.

Die Abschirmelemente 2, 8 der gezeigten Ausführung sind im Abstand zueinander angeordnet, so daß ein Schlitz 17 zwischen ihnen geformt ist, in den ein zu messendes Objekt 18, beispielsweise eine Banknote, einführbar ist.

Die Detektorelemente 9 zum Erfassen des Schlitzes 17 und der Kerben 5, 6, 12, 13, 14, 15 und des durch das zu messende Objekt hindurchgetretenen Lichts bestehen beispielsweise aus Phototransistoren 9, die mit einer Erfassungs- bzw. Aufzeichnungseinheit 19 verbunden sind. Zur Erzielung einer kompakten Anordnung mit kleiner Tei­ lung, Fig. 5, sind die Phototransistoren 9 in einer Zickzack-Anordnung angeordnet, so daß zwei Reihen gebil­ det sind.

Aus der vorstehenden Beschreibung sollte bereits die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung im we­ sentlichen deutlich geworden sein. Das Licht von der Lichtquelle 1 fällt auf das erste Abschirmelement 2, wobei nur das auf die Kerben 5, 6 auftref­ fende Licht durch die Spiegelschicht 4 hindurchtritt. Die übrige Strahlung wird reflektiert, was wesentlich ist, da auf diese Weise die Aufheizung der Vorrichtung vermindert wird. Das durch die Kerben 5, 6 hindurchge­ tretene Licht verläuft dann durch den Schlitz 17 zwischen den Abschirmelementen 2, 8 und durch ein zu messendes Objekt 18. Mittels der Kerben 12, 14 bzw. 13, 15 wird gestreu­ tes Licht, das durch die Kerben 5, 6 hindurchgetreten ist, wirksam abgeschirmt, und durch die gegenüberliegenden Spiegelschichten 10, 11 wird gestreutes Licht gemäß Fig. 1 nach rechts und links heraus reflektiert. Durch jede der Kerben 14, 15 tritt ein besonders gut definiertes spaltförmiges Bündel von Lichtstrahlen aus, wobei die­ se Bündel von den Detektorelementen 9 erfaßt werden können.

Beispielsweise bei der Prüfung der Wasserzeichen von Banknoten läßt man die Banknoten 18 durch den Schlitz 17 hindurchtreten, wobei die Veränderungen der Intensität des durch die Banknote hindurchgetretenen Lichts, die durch die Detektorelemente 9 erfaßt werden, ein sehr gutes Bild des Wasserzeichens ergeben. Die Vorrichtung kann auch beispielsweise dazu verwendet werden, den Sicherheitsfaden von Banknoten zu überprüfen. Bei der Prüfung von Banknoten weist der Schlitz 17 eine Dicke von etwa 1,5 mm auf, so daß die hindurchtretenden Banknoten das Schutzglas usw. von Staub und ähnlichem säubern.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß durch die Erfindung eine Detektorvorrichtung mit sehr guter Auflösung ge­ schaffen wird, welche spaltförmige Bündel von Licht­ strahlen mit hoher Präzision erzeugt und dennoch einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Eine geeignete Breite bzw. Weite der Kerben zum Prüfen von Bank­ noten beträgt etwa 0,1 mm. Die Spiegelschichten 4, 10, 11 und die Farbschichten werden hierfür mit einem einfachen Werkzeug entfernt, so daß ein wohldefinierter Spalt mit gleich­ förmiger Breite erzielt wird. Die Spiegelschichten haben auch die Funktion, Wärmestrahlung und gestreutes Licht wegzureflektieren.

Die Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf im wesent­ lichen ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Für den Fach­ mann sind natürlich mehrere Ausführungsformen und gering­ fügige Abänderungen denkbar, ohne den Rahmen der Erfin­ dung zu verlassen.

In bestimmten Fällen kann es beispielsweise ausreichend sein, zum Erzielen einer befriedigenden Auflösung nur eine Reihe von Kerben 5, 12, 14 oder 6, 13, 15 und eine Reihe von Detektorelementen 9 vorzusehen. In entspre­ chender Weise können auch mehr als zwei Reihen vorgese­ hen werden. Überdies kann in bestimmten Fällen auch nur eine Schicht mit Kerben ausreichend sein, beispielsweise die Schicht 10, um die erforderliche Genauigkeit zu er­ zielen. In bestimmten Fällen können die Schutzschichten 7, 16 weggelassen werden. Die Kerbenbreite wird natür­ lich dem Bedarf angepaßt und kann daher erheblich gegen­ über dem vorstehenden Ausführungsbeispiel mit einer Breite von 0,1 mm variieren.

Die Schichten 10, 11 des zweiten Abschirmelements 8 müssen nicht spiegeln. Jede Schicht 10, 11 kann beispiels­ weise aus einer Spiegelschicht bestehen, die durch Oxi­ dation nichtspiegelnd gemacht wurde. Die Schichten 10, 11 können auch aus einem anderen Material bestehen als dem zur Erzeugung von Spiegelschichten verwendeten. Das Material soll jedoch bezüglich seiner Zusammen­ setzung und Struktur eine derartige Beschaffenheit auf­ weisen, daß eine gut definierte Kerbenbildung möglich ist, d. h. daß keine gezackten Kerbenkanten erzeugt werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Erzeugen und Erfassen eines spaltförmig parallelen Bündels von Lichtstrahlen, mit einer Lichtquelle, von der Licht auf wenigstens einen in einem Abschirmelement geformten Spalt fällt, durch den das Licht hindurchtritt, wobei Detektorelemente, wie Phototransistoren, vorgesehen sind, um den Spalt und das durch ein zu messendes Objekt hindurchgetretene Licht zu erfassen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens ein Abschirmelement (2) vorgesehen ist, das einen Spiegel aufweist, dessen Spiegelschicht (4) auf einer Scheibe aus transparentem Material angeordnet ist und zur Lichtquelle (1) hin spiegelt, daß jeder Spalt aus ei­ ner Kerbe (5, 6) besteht, an welcher die Spiegelschicht (4) entfernt ist, und daß zwischen dem Abschirmelement (2) und den Detektorelementen (9) ein Schlitz (17) geformt ist, in den ein zu messendes Objekt (18) einführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Abschirmelement (2) und den Detektorelementen (9) ein zweites Abschirmelement (8) angeordnet ist, das aus einer Scheibe aus transparentem Material besteht und wenigstens eine Abschirmschicht (10, 11) mit einer Kerbe (12, 13, 14, 15) auf­ weist, die im wesentlichen mit einer Kerbe (5, 6) der Spiegelschicht (4) des ersten Abschirmelements (2) und den Detektorelementen (9) ausgerichtet ist, und daß der Schlitz (17) zum Einführen des zu messenden Objekts (18) zwischen den beiden Abschirmelementen (2, 8) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ab­ schirmelement (8) eine erste Spiegelschicht (10) umfaßt, die nächst der Lichtquelle (1) liegt und mit Kerben (12, 13) versehen ist und auf der bezüglich der Lichtquelle (1) entfernten Seite spiegelt, sowie eine zweite Spiegelschicht (11), die zwischen der ersten Spiegelschicht (10) und den Detektorelementen (9) liegt und mit Kerben (14, 15) versehen ist und zur Lichtquelle (1) hin spiegelt, und daß die erste (10) und die zweite Spiegelschicht (11) vorzugsweise parallel zueinander liegen und Kerben (12, 13, 14, 15) aufweisen, die mit den Detektorelementen (9) und einer Kerbe (5, 6) des ersten Abschirmelements (2) ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes Abschirmelement (2, 8) an seiner zum Schlitz (17) hin gerichteten Fläche mit einer schützenden Antireflex-Schicht (7, 16) bedeckt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antireflex- Schicht ein Schutzglas (7, 16) ist, das an seinen beiden zu den Abschirmelementen (2, 8) parallelen Seiten antireflex-beschichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Spiegelschicht (4, 10, 11) wenigstens zwei benachbarte, parallele Kerben (5, 6; 12, 13; 14, 15) umfaßt, und zwar eine erste Kerbe (5, 12, 14) und ei­ ne zweite Kerbe (6, 13, 15), daß die ersten Kerben miteinander und mit einer ersten Anordnung von Detektorelementen (9) ausgerichtet sind, und daß die zweiten Ker­ ben in entsprechender Weise miteinander und mit einer zweiten Anordnung von Detektorelementen (9) ausgerichtet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweiten Abschirmelemente (8) wenigstens eine Abschirmschicht (10) auf der dem Schlitz (17) zwischen den beiden Abschirmelementen (2, 8) zuge­ wandten Oberfläche aufweisen, und daß wenigstens die Schicht (4) des ersten Ab­ schirmelementes (2) und die Schicht (10) des zweiten Abschirmelements (8), die dem Schlitz (17) zwischen den Abschirmelementen (2, 8) zugewandt sind, auf ihrer dem Schlitz (17) zugewandten Fläche mit einer wärmefesten, vorzugsweise schwar­ zen Farbe bedeckt sind.