WO2021013707A1 - Photo luminescence sensor device for verifying a security feature of an object and method for calibrating a photoluminescence sensor device - Google Patents

Photo luminescence sensor device for verifying a security feature of an object and method for calibrating a photoluminescence sensor device Download PDF

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WO2021013707A1
WO2021013707A1 PCT/EP2020/070205 EP2020070205W WO2021013707A1 WO 2021013707 A1 WO2021013707 A1 WO 2021013707A1 EP 2020070205 W EP2020070205 W EP 2020070205W WO 2021013707 A1 WO2021013707 A1 WO 2021013707A1
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WO
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radiation
electromagnetic radiation
generated
calibration
sensor device
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Application number
PCT/EP2020/070205
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Inventor
Florian Peters
Piotr Szegvari
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Bundesdruckerei Gmbh
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    • G07DHANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
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    • G07D7/12Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205Testing spectral properties

Definitions

  • Photoluminescence sensor device for verifying a security feature of an object and method for calibrating a photoluminescence sensor device
  • the invention relates to a photoluminescence sensor device for verifying a security feature of an object in a measuring range of the sensor device.
  • the invention also relates to a method for calibrating such a photoluminescence sensor device.
  • the object can be a security object, in particular a security document, for example an officially issued certificate, a chip card or
  • the object can be an object of value, in particular a document of value, such as a bank note or a share.
  • the object can be made of paper, for example.
  • At least one photoluminescent substance can, for. B. be integrated into the material of the object and / or applied to the material, for example, be printed. Pigments composed of at least one such substance or with at least one such substance can be used in particular.
  • the substance or substances are irradiated with electromagnetic radiation of suitable wavelengths matched to the excitation energy, so that atoms or molecules of the respective substance are excited to a higher energy level.
  • electromagnetic radiation characteristic of the substance is emitted, with the aid of which the authenticity of the object can be determined and thus the object can be verified.
  • EP 1 241 242 A2 discloses anti-Stokes phosphors for use in
  • Anti-Stokes fluorescent substances of this type belong to the group of photoluminescent substances, which can be excited to emit electromagnetic luminescent radiation via excitation with electromagnetic radiation.
  • Anti-Stokes phosphors absorb electromagnetic radiation of a wavelength, which is referred to as the excitation wavelength, and emit at least part of the luminescence radiation at at least one anti-Stokes wavelength which is shorter than the excitation wavelength.
  • EP 1 241 242 A2 indicates that the rise times and / or fall times of the time profile of the anti-Stokes luminescence radiation can be evaluated for automatic detection of the anti-Stokes luminescent substance.
  • the invention is not based on that
  • the photoluminescent substance or one of the photoluminescent substances of the security feature can be a Stokes fluorescent substance, which causes the emitted electromagnetic radiation to be shifted to greater wavelengths compared to the exciting electromagnetic radiation. Overall, it can be stimulating
  • electromagnetic radiation therefore lie in a first wavelength range and the emitted electromagnetic radiation, which can also be referred to as luminescence radiation, lie in a second wavelength range that differs from the first wavelength range.
  • the wavelength ranges are also different when they overlap and / or the maxima of the spectral
  • Radiation intensities are at different wavelengths. Different wavelength ranges do not necessarily require that the wavelength ranges adjoin one another or even have a wavelength spacing from one another. Such a wavelength spacing can, however, be achieved in particular when the exciting electromagnetic radiation is generated by a laser, for example a laser diode.
  • Luminescent substances are included.
  • Measurement signals from photoluminescence sensor devices can also from the
  • electromagnetic radiation that the object emits can also be generated by radiation from the environment of the sensor device. Furthermore, the object can reflect back radiation that was radiated onto the object by the sensor device in order to achieve the excited energy state. It therefore makes sense to measure the radiation originating from the environment separately, without measuring an object at the same time, and to correct the actual measurement signals from the measurement of an object later.
  • a measurement of a comparison object with the same reflection properties can be carried out in the wavelength range of the stimulating radiation as in the case of the object to be verified, so that an expected signal is available below the consideration of which objects can be verified later.
  • the stimulating radiation is in a different wavelength range than the luminescence radiation of the expected object, to filter out or suppress the stimulating radiation as completely as possible before the radiation hits the receiving device of the sensor device from which the
  • Measurement signal is generated.
  • this suppression of the stimulating radiation is associated with a corresponding effort, since the wavelengths of the stimulating radiation and the luminescent radiation are often close to one another and corresponding filters
  • a receiving device of the sensor device receives part of the electromagnetic radiation generated in at least a sub-range of the (first) wavelength range of the electromagnetic radiation generated.
  • the electromagnetic radiation received in this way is evaluated and a corresponding calibration result is generated.
  • the calibration result is taken into account when evaluating the luminescence radiation during measurement operation for the purpose of verifying an object.
  • Receiving device of the photoluminescence sensor device can radiate. However, the state should be reached as closely as possible, i.e. that of the
  • Radiation emanating from the measuring range and / or reflected radiation in the first wavelength range should be as small as possible compared to the radiation in the first wavelength range not emanating from the measuring range but received by the receiving device.
  • the radiation emanating from and / or reflected from the measurement area can be measured, for example by temporarily preventing this radiation from being detected by the sensor during the separate measurement.
  • an absorbent material can be introduced between the measurement area and the receiving device. This can be implemented, for example, by covering a window of the sensor device.
  • this part of the electromagnetic radiation generated by the receiving device can be radiation that remains within the sensor device without leaving it, and / or radiation that is reflected and / or deflected on its way to the measurement area, so that it does not reach the measuring range.
  • it is located between the sensor device and the
  • the wavelength range reaches the measuring range without significant weakening
  • Reflection or scattering Air in particular only leads to very little reflection or scattering.
  • the radiation deliberately partially reaching the receiving device in the first wavelength range thus consists in particular of radiation that remains within the sensor device without leaving it. If the sensor device has a window through which the generated radiation is radiated into the measurement area, then radiation that remains within the sensor device also includes radiation that is reflected back from the window and therefore not from the
  • the calibration operation can take place once or repeatedly, especially if it has been recognized that there is no photoluminescent substance in the measuring area.
  • the recognition can take place by a user and / or automatically.
  • the calibration operation can take place once or several times between two phases of the measuring operation, i.e. in each phase of the measuring operation there is an object to be verified in the measuring area.
  • the calibration mode can therefore only differ from the measurement mode in that that generated by the receiving device
  • Received signal which corresponds to the received radiation leads to a calibration result in the calibration mode and to a verification or non-verification of an object in the measurement area in the measurement mode, taking into account the
  • Calibration result or one of several calibration results can be obtained in each case in different phases of the calibration operation and, for example, the most recent calibration result or a calibration result derived from several phases of the calibration operation can be taken into account in the measurement operation in the evaluation.
  • objects to be verified repeatedly can be moved through the measuring range of the sensor device. If there is no object to be verified in the measurement area in a time interval, the calibration operation can be carried out. This makes it possible, in particular, to have a
  • the reception and evaluation of radiation in the first wavelength range of the exciting radiation both in calibration mode and in measurement mode have the advantage that the influence of radiation in the first wavelength range is recorded and taken into account in the evaluation in measurement mode. If means (for example a filter) for reducing the radiation intensity of the radiation in the first wavelength range are present, which influence the radiation received by the receiving device, and / or if the receiving device is for other reasons (e.g. the
  • Radiation sensitivity of the receiving sensors is designed to be less sensitive
  • the properties of the means and / or the receiving device can turn out differently depending on the specimen, for example due to production.
  • the radiation in the first wavelength range can therefore have a different influence on the received signal of the receiving device, depending on the specimen of the sensor device.
  • the calibration result can be determined for each specifically present sensor device and thus the influence of the radiation in the first wavelength range on the received signal of the
  • Receiving device are taken into account.
  • the sensor device is preferably designed such that the radiation in the first
  • Wavelength range that does not emanate from the measurement range or is not reflected has a smaller influence on the received signal generated by the receiving device than luminescence radiation in the second wavelength range if a security feature with expected photoluminescence properties is located in the measurement range of the sensor device. If, for example, a sensor element of the receiving device, such as a photocell, generates a signal that is not spectrally resolved, but which can be caused by radiation in an extended wavelength range, then the spectral
  • Sensitivity of the receiving device including any means such as filters that influence the radiation incident on the receiving device, preferably at least a factor of 10 and in particular at least a factor of 100 smaller in the first wavelength range than in the second wavelength range. This relates in particular to the respective maximum sensitivity in the first and the second
  • Wavelength range because the sensitivity can also be in the individual
  • Wavelength ranges depend on the wavelength.
  • the invention is not limited to receiving devices whose sensor element or sensor elements do not deliver wavelength-resolved signals. Rather, the receiving device can, for example, generate a wavelength-resolved signal by means of a plurality of spectrally differently sensitive sensor elements when radiation is incident on the receiving device.
  • the invention makes it possible to verify security features with photoluminescent substances in a precise manner and with little effort, even if the received signals of the receiving device are not spectrally resolved.
  • the electromagnetic incident on the receiving device can be any electromagnetic incident on the receiving device.
  • a filter device which filters the electromagnetic radiation incident on the filter device.
  • Radiation flux density distribution of the incident on the receiving device electromagnetic radiation have a lower proportion in the first wavelength range than the spectral radiation flux density distribution of the electromagnetic radiation incident on the filter device.
  • Wavelength ranges are determined, in particular over the first wavelength range and outside the first wavelength range, for example in the second
  • the sensor device can be a correspondingly arranged
  • Another advantage is that, as already indicated, one is repeated
  • Calibration result can be obtained in one phase of the calibration operation and thus a current calibration result can be obtained. This is based on the idea that the influence of the radiation in the first wavelength range can depend on at least one influencing factor, such as the temperature of the
  • Information about the stimulating electromagnetic radiation is taken into account in measuring operation. This is particularly possible when the received signal is the
  • Receiving device is a time-dependent variable and thus reproduces the time course of the radiation incident on the receiving device.
  • luminescence it is often the case that the luminescence radiation is generated with considerable intensity only a considerable time after the stimulating radiation has hit the photoluminescent substance.
  • the received signal will therefore initially correspond predominantly or even almost exclusively to the stimulating radiation. Only when the intensity of the luminescence radiation has risen in the further course of the measurement does the luminescence radiation predominantly determine the received signal.
  • this mainly means that the level of the sensor value or measured value is mainly caused by the respective radiation.
  • Received signal can be viewed over a time interval and evaluated, taking into account a time curve expected for the security feature, whether the object to be verified is genuine or forged.
  • the radiation flux density can repeatedly be zero, rise and fall back to zero.
  • the time course between the increase in the radiation flux density from the value zero and the decrease again to the value zero can be designed differently.
  • this time profile is repeatedly the same profile during the operation of a specific sensor device. The latter makes it possible, in particular during the calibration operation and during the measurement operation, with the same temporal progressions of the radiation flux density of the radiation generated over a time interval, corresponding reception signals
  • the time profile can be such that the radiation flux density, starting from the value zero, increases steadily to a maximum and then steadily decreases again to zero.
  • more complex time courses e.g. with two or more than two maxima of the radiation flux density between the first increase in the radiation flux density and the last decrease within the time interval, are also possible.
  • the electromagnetic radiation can therefore be generated by the radiation generating device in the measurement mode and in the calibration mode in such a way that the radiation flux density of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device has the same, non-constant time profile at least in one time interval.
  • the electromagnetic radiation can therefore be generated by the radiation generating device in the measurement mode and in the calibration mode in such a way that the radiation flux density of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device has the same, non-constant time profile at least in one time interval.
  • the control device can be designed to control the radiation generating device in such a way that the radiation flux density has the course described in one of the two preceding sentences.
  • radiation flux density has the advantage that the Calibration result can be reliably obtained.
  • the beginning of a time interval in which an evaluation of the received signal is to take place can be recognized from a rise in the received signal over time and / or when a signal value of a predetermined level is reached.
  • the signal value is not only in this embodiment, for example, an electrical voltage of a photocell or a voltage derived therefrom, e.g.
  • Calibration result is generated by evaluating the received signal or that a measuring operation takes place.
  • the change in the radiation flux density of the generated radiation during the evaluation of the received signal makes it possible to determine whether the received signal was generated exclusively from the generated radiation and possibly from undesired interference radiation, e.g. from the vicinity of the sensor device, or whether the received signal was generated in a time interval was also generated in a recognizable manner by luminescence radiation in the observed time interval.
  • the sensor device comprising:
  • a radiation generating device which is designed to be electromagnetic
  • electromagnetic radiation is suitable for bringing a photoluminescent substance into an excited energy state as a security feature or as part of a security feature of the object
  • a receiving device which is designed in a measuring mode of the
  • photoluminescent substance to receive electromagnetic radiation emitted in a second wavelength range that differs from the first wavelength range and to generate a corresponding received signal
  • control device which is designed to control the radiation generating device in the measuring mode and in a calibration mode in such a way that the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device is at least a time interval has a time profile of the radiation flux density which is not constant in the time interval
  • the receiving device being configured to receive part of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device in the calibration mode in which there is no security feature in the measuring range of the sensor device and to generate a corresponding calibration signal
  • the evaluation device is configured to evaluate the calibration signal generated in the calibration mode, to generate a corresponding calibration result and the calibration result from the evaluation of the received signal
  • a method for calibrating a photoluminescence sensor device which is suitable for verifying a security feature of an object, comprising:
  • photoluminescent substance as a security feature or as part of a
  • Radiation generating device is generated that the generated electromagnetic
  • ok Radiation has a time profile of the radiation flux density in at least one time interval which is not constant in the time interval, and
  • the radiation generating device can be any suitable device for generating electromagnetic radiation in a wavelength range that is suitable for exciting photoluminescence.
  • a laser e.g. a laser diode or an arrangement of laser diodes, or a light emitting diode or
  • the radiation generating device can have at least one filter which generates radiation in at least one
  • Wavelength range weakens. As a result, the spectrum of the generated radiation can be changed before the radiation emerges from the radiation generating device.
  • the radiation that is generated and exiting from the radiation generating device can be irradiated to one part of the measurement area of the sensor device in any way and another part of it to be irradiated onto the receiving device without having previously reached the measurement area.
  • the two parts mentioned can be used immediately after generation and / or at any other point in the
  • the radiation path to the measuring area run in different directions.
  • the generated radiation can propagate in different directions within a solid angle.
  • the portion of the generated radiation that reaches the measurement area can spread within a first sub-area of the solid angle, and within another sub-area of the solid angle the portion of the generated radiation that reaches the receiving device without having previously reached the measuring area can spread.
  • the division means a division of the intensity or radiation flux density of the radiation into the two components, which spread from the location of the division on different radiation paths and / or in different solid angle areas.
  • a division can also take place several times so that the intensity of the radiation generated running on the radiation path to the measuring area is weakened several times.
  • an optical device of the sensor device such as a mirror or a lens, can be used for the division.
  • the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device can be transmitted in this way by at least one optical radiation both in the measurement mode and in the calibration mode
  • Calibration mode receives and according to which the receiving device generates the calibration signal.
  • the optical device or one of the optical devices can be a partially permeable reflector which, with respect to the radiation flux density, has a greater proportion of that generated by the radiation generating device
  • electromagnetic radiation is reflected or allowed to pass in a different, second direction, in which electromagnetic radiation reaches the receiving device without exiting the sensor device.
  • the portion that is allowed to pass or is reflected by the reflector in the first direction can be more than 70%, for example more than 80 percent and preferably more than 85 percent of the radiation flux density impinging on the reflector.
  • the optical device or one of the optical devices may be any of the optical devices.
  • electromagnetic radiation is radiated into the measurement area of the sensor device, with a portion of the generated electromagnetic radiation being reflected by the exit window in the measurement mode and in the calibration mode and at least partially reaching the receiving device.
  • the receiving device can be any device that is used to receive electromagnetic radiation in both the first and the second
  • Wavelength range is suitable, d. H. the received signal can also be generated by radiation in the first wavelength range. If the first wavelength range and the second wavelength range do not overlap, the receiving device is also sensitive to radiation in the separate first wavelength range. If the first wavelength range and the second wavelength range overlap one another, the receiving device is in a partial area of the overlap area, in the entire overlap area and / or at least in a partial area of the first
  • Wavelength range that is not in the overlap range is sensitive to
  • the receiving device can have a photocell or an arrangement of photocells.
  • the receiving device can have one or more sensor elements, each sensor element being designed to generate a sensor signal corresponding in particular to the intensity or the spectral intensity of the incident radiation when electromagnetic radiation strikes in a spectral sensitivity range of the sensor element. In the case of a plurality of sensor elements, they can all generate a spatially resolved sensor signal.
  • the sensor element and in particular each of the sensor elements is coupled to a signal amplifier so that the
  • the sensor signal or in the case of at least one signal amplifier, the amplified one
  • Sensor signal form the received signal of the receiving device, which can also be referred to as a measurement signal.
  • the received signal can also be a spatially resolved received signal.
  • a spatially resolved received signal makes it possible in particular to display the object to be verified below
  • a spatially resolved received signal it is preferred to generate a spatially resolved received signal not only in measurement mode but also in calibration mode, with the sensor signals of all sensor elements in calibration mode preferably corresponding completely or predominantly to the radiation generated by the radiation generating device in the first wavelength range that to reach the measuring range on which the receiving device was radiated.
  • Calibration mode provides a calibration result which, as with a non-spatially resolved received signal, corresponds to the generated radiation incident on the receiving device in the first wavelength range.
  • the calibration result can therefore be used for correction in the spatially resolved case and also in the non-spatially resolved case
  • Measurement mode are used and / or contains information about the measurement signal to be expected in measurement mode in the presence of an expected security feature.
  • the evaluation device is a device that is in
  • Evaluation device designed to use the calibration result when evaluating the received signal from the measuring operation.
  • Evaluation device have separate units, for example one unit the Evaluates the calibration signal and generates the calibration result and another unit, to which the calibration result is made available, evaluates the received signal using the calibration result in the measuring mode.
  • the two units are connected to one another, for example, directly via a signal connection and / or indirectly, for example via a memory for storing the calibration result, so that the other unit can receive the calibration result.
  • the same unit of the evaluation device generates the calibration result both in the calibration mode and in the measurement mode when evaluating the
  • Received signal uses the calibration result.
  • the evaluation device can be configured to form a corrected received signal from the received signal in the measurement mode, taking into account the calibration result
  • the matched filter also known as optimal filter in German
  • the matched filter can be used to check whether the received signal or the corrected received signal shows that the object is expected to be verified.
  • a luminescent reference object can in particular be measured with the sensor device or another sensor device, i. H. a measurement signal is recorded that corresponds to the at least one
  • Reference object can be caused by radiation in the first wavelength range of the exciting radiation. It is preferred that a calibration operation is also carried out in connection with the measurement of this reference object, a corresponding calibration signal is generated and this calibration signal is used in the evaluation of the measurement signal of the reference object.
  • This calibration operation can be a different calibration operation than the verification of an object to be verified.
  • the different conditions and optionally different properties of different sensor devices can be taken into account. For example, a first sensor device is used for measuring the reference object and a second sensor device is used for verifying an object to be verified. These two sensor devices are generally different Properties relating to the influence of the radiation generated by it in the first wavelength range, which affects the measurement signal without the
  • Sensor device generated radiation is generated in different first wavelength ranges.
  • a reference object it is not absolutely necessary for a reference object to be measured. Rather, it can alternatively or additionally, for example, be calculated which measurement signal is expected for an object to be verified.
  • the evaluation device can carry out the evaluation in an analogue and / or digital manner.
  • the received signal is an analog signal
  • Evaluation device receive the analog signal, convert it into a digital signal and then evaluate the digital signal.
  • the digital received signal can be a data stream if the
  • Received signal information is received continuously, or it is a data record if the time-resolved received signal is present as a digital data volume for at least a period or a time interval.
  • the calibration signal i.e. the received signal in
  • Calibration mode as a time-resolved analog signal, is digitized and forms a data set that describes the temporal course of the calibration signal over a time interval and in particular describes the temporal course of the intensity or the radiation flux density of the received radiation received by the receiving device.
  • the time interval can in particular be a time interval in which an increase in the measured value or sensor value (e.g. an electrical voltage) from zero or from an offset and / or background radiation value takes place in accordance with the time profile of the generated electromagnetic radiation and the profile returns to the Value zero or decreases to the offset value and / or background radiation value.
  • the background radiation is that radiation which is received by the receiving device or the sensor element even when the photoluminescence sensor device does not generate any radiation.
  • the background or ambient radiation can fluctuate over time.
  • the offset value corresponds to any value of the receiving device or of the respective sensor element, which is in particular not equal to zero and is generated when no radiation is incident on the receiving device. Therefore, the above-mentioned increase in Received signal also assume a value that is a sum of the value of the background radiation and the offset.
  • the generation of electromagnetic radiation in the first wavelength range is controlled by the radiation generating device in such a way that the generated radiation has a time profile in at least one time interval
  • the photoluminescence sensor device has a correspondingly designed one
  • Control device on.
  • the control device can be designed to control the time profile of the electrical power which the radiation generating device at least partially converts into radiant energy.
  • the control device can be designed to control the time profile of the electrical power which the radiation generating device at least partially converts into radiant energy.
  • Photoluminescence sensor device or the method can be designed such that the radiation received in calibration mode by the receiving device in the first wavelength range runs partially on the same radiation path as in the
  • the radiation in the first wavelength range can partially or completely run on a different path than the luminescence radiation in the measuring mode from its entry into the sensor device to its impact on the receiving device.
  • Receiving device involved are also taken into account.
  • the sensor device has an exit window (for example the optical device mentioned above as the exit window) through which the generated radiation in the first wavelength range is emitted in the direction of the measurement range.
  • an exit window for example the optical device mentioned above as the exit window
  • part of the generated radiation is reflected in such a way that it reaches the receiving device on the same radiation path on which the luminescent radiation runs in the measurement mode and also reaches the receiving device and is detected by it. Therefore, the radiation generating device, the exit window, the receiving device and optionally further devices of the sensor device influencing the radiation path of the radiation in the first wavelength range and the luminescence radiation are arranged in such a way that the said radiation paths from the exit window to the receiving device are at least partially the same.
  • the reflector can be larger Reflect portion of the generated electromagnetic radiation, in particular in a first direction in which the reflected radiation reaches the measuring range.
  • a smaller proportion of the generated radiation can be let through by the reflector and optionally, after at least one further reflection at a device of the sensor device, reach the receiving device and be detected by it, ie by the
  • Received signal can be detected.
  • Radiation generating device, the reflector, optionally the at least one further reflecting device and the receiving device are arranged accordingly.
  • the portion of the generated electromagnetic radiation that does not reach the measurement area and impinges on the receiving device and is detected by it can partially run on the same radiation path as that in the
  • Luminescence radiation entering the sensor device in the measurement mode and partially on a different radiation path reach the receiving device. If one radiation path is referred to here, this can be understood to mean several radiation paths for which this applies.
  • the luminescence radiation will generally propagate on different radiation paths, e.g. within a certain solid angle range, starting from an entry window and reach the receiving device.
  • the generated radiation reflected from the exit window can also run along at least part of these radiation paths. In particular, that part of the generated radiation in the first wavelength range that is on the same radiation path as
  • Luminescence radiation runs with regard to its contribution to the calibration signal and in particular with regard to its radiation power, are in the same order of magnitude as the part of the generated radiation in the first wavelength range, which runs on at least partially a different radiation path than the luminescence radiation from the entry into the sensor device to the receiving device. To put it more concretely, this part does not run completely on a radiation path that the luminescence radiation in the
  • Measurement operation takes from entry into the sensor device to the receiving device.
  • the two mentioned parts of the generated radiation in the first wavelength range in particular contribute in the same order of magnitude to the calibration signal and therefore also to the received signal during measurement operation.
  • “The same order of magnitude” is understood to mean that neither of the two parts is larger than the other part by more than a factor of 10.
  • the two parts can be of the same size. However, this depends on what properties are involved in the transmission of the radiation generated by the
  • Radiation generating device for receiving device participating devices of the sensor device in a specific example of the sensor device. Manufacturing tolerances of the devices involved can lead to concrete specimens causing parts of the radiation of different sizes in the first wavelength range. In all these cases, assuming the same conditions in calibration mode as in measurement mode, the calibration result makes it possible to take into account the influence of the generated radiation on the sensor signal in measurement mode. Even with different conditions in the calibration mode and in the measuring mode, the calibration result from the calibration mode can be taken into account in the measuring mode. In particular, the conditions, such as the temperatures and pressures mentioned above, as well as age and / or degree of wear, can also be taken into account. For example, the calibration result can be determined repeatedly under different conditions and the conditions can also be recorded if measurable quantities such as temperature and pressure are involved. From this, a valid one for the respective conditions of the measuring operation can be obtained
  • Calibration result can be determined, e.g. from a large number of stored
  • the optical properties of the participating devices of the sensor device are taken into account by the calibration result.
  • FIG. 1 schematically shows an arrangement with an optics module of a sensor device and a transport device by which an object to be verified can be transported past the optics module
  • FIG. 2 schematically shows a view of the optical module shown in FIG. 1, specifically based on FIG. 1 from above,
  • FIG. 3 schematically shows a view of the optics module shown in FIG. 1, specifically from the left in relation to FIG.
  • FIG. 4 schematically shows an arrangement as in FIG. 1, with an additional
  • Radiation generating device and a receiving device are shown and where the radiation paths of radiation are shown schematically when a measurement signal is generated,
  • FIG. 5 shows the arrangement from FIG. 4, but with radiation paths of radiation
  • FIG. 6 shows a flow chart to explain an exemplary embodiment of a method for calibrating a photoluminescence sensor device
  • FIG. 1 The arrangement shown in FIG. 1 has an optics module 18 which is part of a photoluminescence sensor device, which is not completely shown in FIG. 1. Furthermore, FIG. 1 shows an object 22 to be verified with a security feature 23
  • the security feature 23 is arranged on a surface of the object 22.
  • the security feature can, however, alternatively or additionally be integrated into the object 22.
  • the security feature 23 has at least one substance which emits luminescence radiation when excited by suitable radiation.
  • Luminescence radiation has a different wavelength than the stimulating radiation. It is often the case that the luminescence radiation is essentially monochromatic radiation, while the exciting radiation can lie in a wavelength range and has the minimum excitation energy per photon that is necessary for exciting the
  • the object 22 is located on a slide 21.
  • a slide 21 can be in another
  • a transport device 24 is shown schematically in FIG. 1, which transports the object 22 past an exit window 11 of the optics module 18, while the object 22 is measured by the sensor device.
  • a transport device can also be omitted.
  • the object can be examined while it is not moving relative to the sensor device. Before and / or after a calibration operation can take place in which there is no luminescent substance in the
  • Measuring range of the sensor device is located. In the one shown in FIG.
  • the measuring range of the sensor device is where the Object 22 and also the security feature 23 are located.
  • the measurement area can be understood as a spatial area which, as seen from the exit window 11, is located at a solid angle below the exit window 11. If below, above, right and left are mentioned here, this relates to the illustration in FIG. 1.
  • the object and sensor device can be arranged differently relative to one another.
  • the optics module 18 has a housing 7 with a housing interior 10 that allows electromagnetic radiation to pass through the housing interior 10.
  • the optics module 18 has a plurality of entry openings 12.
  • the optics module 18 in this special exemplary embodiment has a total of ten entry openings 12 arranged in a row next to one another.
  • each of these entry openings 12 can be assigned a radiation source 13, as shown as a component in FIGS. 4 and 5 a radiation generating device 17 is shown.
  • the radiation source 13 which is, for example, a light-emitting diode or has a plurality of light-emitting diodes, occurs, as is shown schematically by an arrow in FIG.
  • Radiation source 13 generated radiation through the inlet opening 12 into the
  • Housing interior 10 a Housing interior 10 a.
  • an optics module 18 shown in FIG. 1 has an entry optics 5 at the entry opening 12, which can be, for example, an optical lens or an arrangement of lenses in order to focus the entering electromagnetic radiation and / or to disperse.
  • a filter (not shown) can be located at the entrance opening 12, which filters the radiation entering the housing interior 10. E.g. this way a
  • Part of the radiation that is close to the wavelength of the luminescence radiation is weakened and thus filtered out.
  • a partially transparent reflector 3 which can also be referred to as a partially transparent mirror. He is in that
  • Embodiment arranged at an angle of 45 ° to the main axis of the inlet opening 12.
  • the radiation entering through the inlet opening 12 into the housing interior 10 with a proportion of the total intensity of the radiation, is passed down through the exit window 11, which is located at the bottom of the housing 7, deflected into the measuring range.
  • the proportion of this radiation that is not reflected downward by the reflector 3 will be discussed with reference to FIG.
  • the housing interior 10 has a recess 2, which is shown in the illustration of FIG.
  • FIG. 5 shows schematically, the radiation running through the recess 2 exits the optics module 18 upwards and strikes at least one sensor element 15 of the receiving device 19, which is located above the optics module 18.
  • the filter arrangement 4 can reduce, i.e. weaken, the spectral component of the radiation generated by the radiation generating device 17 in the first wavelength range.
  • the filter arrangement can be designed as a bandpass filter, which predominantly allows radiation in the second wavelength range of the luminescent radiation to pass. As described above, however, it is advantageous to also use a proportion of the
  • An arrow with the letter B indicates the direction of movement in which the object carrier 21 moved by the transport device 24 can move with the object 22 when, as shown in FIG. 3, the optics module 18 has a row of entry openings 12 arranged next to one another.
  • the row of inlet openings 12 lies one behind the other in a direction which extends perpendicular to the plane of the figure in FIG. 1.
  • the exit window 11 is designed so large in the direction perpendicular to the plane of the figure in FIG. 1 that the majority of those entering through the plurality of entry openings 12
  • the length of the exit window 11 in the transport direction (the horizontal direction in FIG. 1) is considerably shorter in the exemplary embodiment. In relation to FIG. 1, the measuring area therefore has a small length in the transport direction with a very much greater width in the direction perpendicular to the plane of the figure.
  • the receiving device 19 has a plurality of sensor elements 15, each sensor element 15 being assigned to a sensor opening 16, i.e. receiving and detecting the measuring radiation emerging from the housing 7 through the sensor opening 16.
  • the plurality of sensor openings 16 lie in a row one behind the other along the perpendicular to the plane of the figure in FIG. 1.
  • Inlet openings 12 from the number of sensor openings 16. However, the length of the row of inlet openings 12 is approximately equal to the length of the row of sensor openings 16, "Length" in this case is to be measured in the direction perpendicular to the plane of the figure in FIG. 1. Due to the different number of inlet openings 12 and
  • each sensor element 15 detects radiation that was generated by a plurality of radiation sources 13 or was generated by excitation by means of the radiation of a plurality of radiation sources 13 on the basis of luminescence.
  • the inlet openings 12 and the sensor openings 16 in Figures 2 and 3 are shown circular.
  • the housing interior 10 can therefore be cylindrical in the area of these openings.
  • the invention is not limited to this form. Rather, the area of the inlet opening and / or the area of the sensor opening can be shaped in any way.
  • Sensor elements is wholly or partially continuous opening area.
  • separate openings have the advantage that the radiation bundles generated by the individual radiation sources can in any case be distinguished from at least some of the other radiation bundles.
  • a single sensor element only detects radiation beams from three radiation sources or the resulting radiation sources
  • Luminescent radiation There is thus a local resolution when the radiation is detected by the sensor elements.
  • Sensor elements is present, but a plurality of rows, so that a two-dimensional spatial resolution takes place.
  • Receiving device 19 can use the sensor device, for example, as one in a single
  • Housing integrated device can be realized. It is also possible for either the radiation generating device or the receiving device to be designed as a separate module. In addition, it is possible that the radiation generating device and / or the receiving device are not permanently connected to the optics module, but rather are, for example, arranged at a distance from one another and there is no material bridge directly between the various modules. However, this has the disadvantage that the radiation path from the radiation generating device to the optics module and the radiation path from the optics module to the receiving device can change, for example due to mechanical vibrations, impacts caused by a user or due to thermal expansion or contraction. It is therefore preferred that, in the case of separate modules, the radiation generating device, the receiving device and the optics module are permanently connected to one another. In the in Fig.
  • first alignment pins 8 and second alignment pins 9 are provided for the purpose of a stable connection of the modules.
  • the first alignment pins 8 extend upward from the housing 7 of the optics module 18 in the illustration of FIG. 1. This can also be seen from FIGS. 2 and 3. For example, in the view of Figure 3, two of the first alignment pins 8 extend upward. From Fig. 1 only a first alignment pin 8 and a second alignment pin 9 can be seen.
  • the radiation generating device 17 accordingly (not shown)
  • Receiving device 19 corresponding recordings for receiving the first
  • FIGS. 4 and 5 schematically show an assembled state in which the alignment pins 8, 9 (not shown in FIGS. 4 and 5) are received in the corresponding receptacles. The small distance between the alignment pins 8, 9 (not shown in FIGS. 4 and 5) are received in the corresponding receptacles. The small distance between the alignment pins 8, 9 (not shown in FIGS. 4 and 5) are received in the corresponding receptacles. The small distance between the alignment pins 8, 9 (not shown in FIGS. 4 and 5) are received in the corresponding receptacles. The small distance between the alignment pins 8, 9 (not shown in FIGS. 4 and 5) are received in the corresponding receptacles. The small distance between the alignment pins 8, 9 (not shown in FIGS. 4 and 5) are received in the corresponding receptacles. The small distance between the alignment pins 8, 9 (not shown in FIGS. 4 and 5) are received in the corresponding receptacles. The small distance between the alignment
  • the radiation generating device 17 and the optics module 18 and the small distance between the receiving device 19 and the optics module 18 in FIGS. 4 and 5 are only shown in order to make the various modules recognizable as separate modules.
  • the surfaces of the various modules are preferably in contact with one another in pairs. This also applies to the area shown at the top left in FIGS. 4 and 5, in which the radiation generating device 17 and the receiving device 19 are adjacent to one another.
  • the complete sensor device 1 is formed by the three modules.
  • the three modules can be accommodated in a common housing of the device.
  • the radiation generating device 17, as shown in FIG. 4, has a
  • Control device 25 for controlling the radiation generating device.
  • control device 25 is connected to the radiation source 13.
  • control device 25 adjusts the time profile of the electric current through the radiation source 13, which is designed as a light-emitting diode, in the desired manner, so that the radiation source 13 effects a corresponding time profile of the intensity of the emitted electromagnetic radiation.
  • the receiving device 19 has an evaluation device 26 which receives, records and evaluates the measurement signals generated by the individual sensor elements 15.
  • the radiation generating device 17 and the receiving device 19 are designed as separate modules or devices from the optics module 18, the heat generated during the operation of the control device 25 and the evaluation device 26 can be used are largely discharged to the outside without significantly heating the optics module 18.
  • the optical properties of the optics module can thus be kept largely independent of the operating temperature of the radiation generating device 17 and the receiving device 19.
  • Wavelength range enters the optics module 18 and strikes the reflector 3.
  • the radiation source 13 radiates a diverging beam of radiation into the optics module 18, which can optionally be focused by the entry optics 5.
  • the focal point is preferably not on the surface of the reflector, but in front of or behind it, so that a locally distributed radiation beam hits the reflector 3.
  • the area on the surface of the reflector 3 that is irradiated by the radiation source 13 can be an elliptical area that results from an oblique cut through the radiation cone, which is made from the combination of radiation source 13 and entrance optics 5 results.
  • Luminescence radiation is shown schematically in FIG. 4 by a long arrow pointing from bottom to top.
  • the radiation enters the optics module 18 through the exit window 11, passes through the recess 2 and, after leaving the optics module 18, reaches the at least one sensor element 15 of the receiving device 19. There the radiation is detected and a corresponding one is generated Measurement signal generated.
  • FIG. 1 shows, there is in particular a filter arrangement in the recess 2 so that the
  • Radiation spectrum which passes through the reflector 3 is changed by the filter arrangement or by the filter.
  • the at least one sensor element 15 therefore receives both
  • the intensity of the total radiation impinging on the sensor element 15 in the presence of a luminescent substance in the measurement area is significantly greater than in the situation when only radiation is reflected back to the optics module in the measurement area, e.g. at least a factor of 10.
  • the optical properties can be specific examples of the entrance optics 5, the reflector 3, the filter arrangement, for example with the first filter 4a and the second filter 4b as well as the
  • Receiving optics 6 differ significantly from other copies.
  • the evaluation of luminescent radiation of a security feature can be improved. It is conceivable that, for this improvement, a calibration operation also takes place in such a way that a radiation-reflecting material is located in the measurement area.
  • a calibration mode is therefore preferred if there is no material that is significantly reflective in the measurement area.
  • the measurement signal that results from a luminescence excitation with a temporal course of non-constant radiation intensity can be normalized with regard to its amplitude and / or in particular the effect of a delay in the emission of the luminescence radiation after the excitation of the luminescence can also be taken into account. It is therefore advantageous if the signal curve over time of the measurement signal also occurs over the time interval of the impingement of luminescence-stimulating radiation on the
  • Security feature is considered. It is therefore generally preferred that, after luminescence-stimulating radiation has impinged on the security feature
  • Time interval begins in which no luminescence-stimulating radiation from the
  • Sensor device is radiated into the measuring area and thus onto the security feature.
  • An exemplary embodiment will also be discussed with reference to FIGS. 7 and 8.
  • Fig. 5 it is shown schematically that radiation generated by the radiation generating device 17 in the first wavelength range is not only radiated into the measurement range, but is also reflected and deflected inside the device and thus strikes the at least one sensor element 15. Even if in FIG. 5 as well as in FIG Object 22 and an object carrier 21 are shown (which can be moved relative to the sensor device 1 as indicated by two arrows pointing to the right while the object is being measured), the process now described with reference to FIG. 5 also occurs when in the measuring range no specimen or slide is located.
  • the radiation generated by the radiation source 13 in the first wavelength range hits the reflector 3, as has already been described with reference to FIG. 4, and is for the most part reflected in the direction of the exit window 11.
  • a portion of the radiation impinging on the exit window 11 is reflected by the exit window 11 back in the direction of the reflector 3 and, in turn, passes through the reflector 3, passes through the recess 2 and strikes the receiving device 19, so that it is detected by the sensor element 15 is detected.
  • Another portion of the radiation radiated from the radiation source 13 onto the reflector 3 passes through it and is, for example, both at
  • Reception device 19 impinge and are detected by the at least one sensor element 15, so that a corresponding measurement signal arises or a corresponding portion of the measurement signal is caused.
  • a calibration operation without an object is carried out in the measuring range of the sensor device 1 immediately before or after a measuring operation, it can be assumed that the
  • the measurement signal recorded in the calibration mode in particular the measured radiation intensity as a function of time or a result thereof
  • Signal derived from evaluation can be used as a calibration result for evaluating the measurement signal during measurement operation.
  • FIGS. 1 to 5 An exemplary embodiment of a sensor device has been described with reference to FIGS. 1 to 5, in which an exit window is present, through which the radiation generated by the sensor device exits into the measurement area of the sensor device. Radiation again enters the sensor device through the same exit window and causes the measurement signal.
  • the invention is not restricted to such an exit window. In principle, there could also be no exit window, even if in this case the interior of the sensor device and in particular the optics module were not protected from the ingress of dirt. However, there does not have to be an exit window through which the radiation exits into the measurement area and through which the measurement radiation re-enters the sensor device. E.g. there can be an exit window and a separate entry window.
  • the measurement radiation enters the device. Nevertheless, there can be the effect that radiation is reflected at the exit window and also causes the measurement signal. Furthermore, a reflection or deflection of the measurement radiation generated by the sensor device can take place at other devices of the sensor device, which also contributes to the measurement signal.
  • a calibration operation of the sensor device e.g., the sensor device shown in Figs. 1 to 5 or another sensor device, is carried out.
  • this step e.g. the recording of the time course of the
  • Measurement signal of the receiving device or, in the case of several sensor elements, of their measurement signals started. This can optionally be triggered e.g. by the fact that an imminent entry of an object to be verified into the measuring range of the
  • Sensor device generates and emits electromagnetic radiation in the first wavelength range, this radiation being suitable for exciting a luminescent substance in the measuring range of the sensor device, so that it emits luminescence radiation.
  • the calibration mode is preferably only then carried out and / or continued if there is no object in the measurement area.
  • steps S1 and S2 can be performed simultaneously, for example. It is also possible that step S1 is dispensed with and permanently without terminating the
  • step S3 which follows step S2, radiation is received and detected by the receiving device, so that a measurement signal or, in the case of a plurality of sensor elements, a plurality of
  • Measurement signals is generated.
  • the at least one measurement signal is as
  • Sensitivity range of the receiving device recorded.
  • the measurement and recording preferably take place at a sampling frequency which is at least a factor of 10 and preferably, according to the known sampling theorem, greater than the frequency of the generation of the excitation signal by the radiation generating device. It is particularly preferred that the sampling is carried out at such a high frequency that the measurement signal can be reliably evaluated with an expected signal in accordance with matched filter technology. Steps S2 and S3 relate to the beginning of the
  • Wavelength range and the measurement signal is continuously generated and recorded as a function of time.
  • a calibration signal KS is generated in the following step S4, e.g. by identifying a partial progression of the measurement signal over time.
  • the calibration signal KS is, for example, a signal in a time segment of the time period shown in FIG. In this exemplary embodiment, it includes a
  • step S5 the calibration signal KS from step S4 is stored.
  • the calibration mode is ended in the subsequent step S6.
  • a plurality of the calibration signals KS can be selected
  • Calibration result KER can be generated, e.g. by averaging the Calibration signals.
  • a time profile of the measured radiation intensity is generated during the calibration operation, which corresponds to the repeated rise and fall of the measured radiation intensity on average.
  • Averaging can reduce the influence of random interference signals.
  • the calibration result KER can be generated on the basis of a minimum number of calibration signals KS.
  • the calibration result KER which can also correspond to a single calibration signal, even if this is not preferred, is made available to steps S12 and / or S13 of the method to be carried out later.
  • the Sensor device is introduced and / or it is detected that an object has entered the measurement area.
  • the measuring operation is started, in particular by recording corresponding measuring signals.
  • the described time curve of the stimulating electromagnetic radiation can occur continuously, for example, without interruption between the calibration operation and the measurement operation, so that the intensity of the radiation in the first wavelength range increases and decreases again and afterwards no radiation is generated in a rest time interval. If it is detected that an object is entering or has entered the measurement area, the recording of the time profile of the measurement signal of the sensor device can be continued without interruption. B. the latest end of the
  • the detection can also take place solely by determining from the continuously recorded measurement signal when it has changed significantly in such a way that an object has presumably entered the measurement area.
  • a first matched filter can be used for this purpose. If the application of the first matched filter shows that the
  • Calibration result KER can be used.
  • a second matched filter can be used from this point in time to check whether a signal expected for the security feature to be verified is contained in the measurement signal.
  • step S9 following step S8 (in particular continued) electromagnetic radiation is carried out in the first
  • Wavelength range generated and irradiated onto the measuring range are:
  • Step S10 is the corresponding radiation from the measurement area, which is can act reflected radiation and can in particular also act to luminescence radiation, receive and contribute to the in particular continuously recorded measurement signal.
  • a received signal ES is generated.
  • electromagnetic radiation can be generated continuously in the first wavelength range, in particular periodically in the same way, the measurement signal continuously recorded and e.g.
  • a time course of the measurement signal in a time interval can be interpreted as a received signal ES, with the intensity of the received and measured radiation rising to a local maximum and falling again in this time interval.
  • the time interval of the measurement signal can e.g. end when the intensity increases again.
  • the repeated course of the intensity of the measurement signal with several increases to a local maximum and a subsequent decrease to a local minimum can also be interpreted as the measurement signal.
  • a time profile that repeats itself is well suited as a measurement signal, with the level of the local maxima and local minima being the same or only deviating from one another by a predetermined amount. This means that the local maxima all lie within the corresponding predetermined intensity range and the local minima also lie within the predetermined intensity range.
  • the received signal ES obtained in this way can now be evaluated, for example, by using the above-mentioned second matched filter.
  • the second matched filter can thus compare a measurement signal expected for the security feature with the actual measurement signal, taking into account the calibration result KER. It is basically possible to form the expected measurement signal in such a way that it contains or does not contain the contribution of the electromagnetic radiation generated by the sensor device that does not reach the measurement range. Accordingly, either the calibration signal is calculated from the generated measurement signal, e.g. subtracted, or the measurement signal is compared with the expected signal, which was also generated using the
  • Calibration result KER was generated. For example, it can be used to form the expected signal a signal to that expected only on the basis of luminescence radiation
  • Calibration result KER can be added.
  • the signal expected only for luminescence radiation can be calculated and / or obtained through a corresponding measurement of a reference object through measurement and evaluation.
  • a calibration result can in turn be taken into account, which can be obtained in a corresponding manner as already described. In this way, it can be taken into account in particular that different conditions prevail when measuring the reference object and, for example, a different sensor device is used than when measuring the object to be verified.
  • step S12 for example, the corrected received signal ESK can be formed and output.
  • step S13 which can already be carried out beforehand and / or simultaneously with step S12 and / or thereafter, the expected received signal ESE can be formed and output.
  • the flowchart of FIG. 6 also shows that the calibration result KER is available to both step S12 and step S13, this need not be the case.
  • the expected received signal ESE can only be based on the expected luminescence radiation.
  • step S12 can ignore the calibration result KER and only output the received signal or, for example, an average received signal formed therefrom as a signal for verifying the object to be verified.
  • the verification takes place in a step S14.
  • the received signal ESE coincides with the received signal ES or the corrected received signal ESK, it is decided that the object or its security feature corresponds to the expectations and therefore not, for example, the result of a forgery or
  • FIG. 7 shows the time profile of the intensity I, ie the radiation flux density, over time t.
  • the excitation signal AS is repeated, generated periodically so that there is a time interval between the decay of the intensity I to the initial value before an increase in the intensity and the renewed increase in the intensity I in which the sensor device does not emit any electromagnetic radiation in the first Wavelength range generated.
  • each of the radiation sources can be activated repeatedly in this way
  • Generate excitation signal AS and the phase position of the periodic signals of the various radiation sources can be the same, partially the same or, as is preferred, at least partially offset. Signals with an offset phase position have the advantage that their effects on the measurement signal or the measurement signals can be distinguished from one another.
  • the repeated generation of an excitation signal AS as shown in FIG. 7 enables, in particular, the response of a security feature with at least one
  • FIG. 8 schematically shows such a response.
  • the course of the excitation signals AS from FIG. 7 is shown in FIG. 8 by dashed lines. 8 is also an illustration of the
  • Radiation intensity I over time t is, for example, the one integrated over the detection range of the respective sensor element
  • the received signals ES which are shown in FIG. 8, each show an increasing profile of the intensity I from an initial value or a local minimum of the intensity I to a local maximum and a decrease in the intensity I to a subsequent local minimum.
  • the level of intensity I increases in the
  • the scalings of the intensity axes in FIGS. 7 and 8 do not match one another.
  • the signal in FIG. 7 is the signal of the exciting radiation, only a portion of which contributes to the received signal.
  • the intensity in FIG. 7 is the
  • the received signals ES in FIG. 8 It can be seen from the received signals ES in FIG. 8 that the stimulating radiation leads to luminescence only with a time delay.
  • the received signals ES also contain, in particular, reflected stimulating radiation. With the increase in the intensity of a
  • the excitation signal (as shown in dashed lines in FIG. 8) therefore also increases the intensity of the received signal ES. However, due to the reflection alone, the received signal would drop again in accordance with the signal curves shown in dashed lines. Due to the luminescence, there is also an increasing sequence of the received signals ES Emission of luminescence radiation takes place until a steady state is reached, provided that the excitation signal is generated periodically in the same way and is radiated into the measurement area. It is preferred that a matched filter as above
  • the intensity I of the received signals ES does not drop to the value zero between two excitation signals. This is preferred in order to be able to evaluate the signal profile between two excitation signals well, because the effect on the received signal ES between two excitation signals is not based on reflected signals
  • Step 2 generating electromagnetic radiation in a first wavelength range
  • Step 13 Forming an Expected Received Signal
  • Step 14 comparing the expected received signal and the corrected received signal

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Abstract

The invention relates to a photoluminescence sensor device (1) for verifying a security feature of an object (22) in a measuring region of the sensor device (1), wherein the sensor device (1) comprises: a radiation generation device (17) which is designed to generate electromagnetic radiation in a first wavelength range, wherein the electromagnetic radiation is suitable for bringing a photoluminescent material into an excited energy state as a security feature or as part of a security feature (23) of the object (22); a receiving device (19) which is designed to receive electromagnetic radiation in a second wavelength range emitted from the photoluminescent material in a measuring operation, said second wavelength range differing from the first wavelength range, and to generate a corresponding receive signal (ES); an evaluation device (26) which is designed the evaluate the receive signal (ES); and a control device (25) which is designed to control the radiation generation device (17) in the measuring operation and in a calibration operation in such a way that the electromagnetic radiation generated by the radiation generation device (17) has a temporal progression of the radiation flow density in at least one time interval, which is not constant in the time interval.

Description

Photolumineszenz-Sensorvorrichtung zum Verifizieren eines Sicherheitsmerkmals eines Objekts und Verfahren zum Kalibrieren einer Photolumineszenz-Sensorvorrichtung Photoluminescence sensor device for verifying a security feature of an object and method for calibrating a photoluminescence sensor device
Die Erfindung betrifft eine Photolumineszenz-Sensorvorrichtung zum Verifizieren eines Sicherheitsmerkmals eines Objekts in einem Messbereich der Sensorvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kalibrieren einer derartigen Photolumineszenz- Sensorvorrichtung. The invention relates to a photoluminescence sensor device for verifying a security feature of an object in a measuring range of the sensor device. The invention also relates to a method for calibrating such a photoluminescence sensor device.
Bei dem Objekt kann es sich um ein Sicherheitsobjekt, insbesondere Sicherheitsdokument handeln, zum Beispiel eine behördlich ausgestellte Urkunde, eine Chipkarte oder The object can be a security object, in particular a security document, for example an officially issued certificate, a chip card or
Transponderkarte, ein Personalausweis, eine andere Identitätskarte oder ein Reisepass, um nur einige Beispiele zu nennen. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Objekt um ein Wertobjekt, insbesondere ein Wertdokument handeln, wie zum Beispiel eine Banknote oder eine Aktie. Das Objekt kann zum Beispiel aus Papier gefertigt sein. Zumindest ein Photolumineszenz-Stoff kann z. B. in das Material des Objekts integriert sein und/oder auf das Material aufgebracht, zum Beispiel aufgedruckt, sein. Dabei können insbesondere Pigmente aus zumindest einem solchen Stoff oder mit zumindest einem solchen Stoff verwendet werden. Transponder card, an identity card, another identity card or a passport, to name just a few examples. Alternatively or additionally, the object can be an object of value, in particular a document of value, such as a bank note or a share. The object can be made of paper, for example. At least one photoluminescent substance can, for. B. be integrated into the material of the object and / or applied to the material, for example, be printed. Pigments composed of at least one such substance or with at least one such substance can be used in particular.
Der Stoff oder die Stoffe werden mit elektromagnetischer Strahlung geeigneter, auf die Anregungsenergie abgestimmter Wellenlänge bestrahlt, so dass Atome oder Moleküle des jeweiligen Stoffs auf ein höheres Energieniveau angeregt werden. Beim Zurückfallen auf ein niedrigeres Energieniveau wird für den Stoff charakteristische elektromagnetische Strahlung abgestrahlt, anhand der die Echtheit des Objekts feststellbar ist und somit das Objekt verifiziert werden kann. The substance or substances are irradiated with electromagnetic radiation of suitable wavelengths matched to the excitation energy, so that atoms or molecules of the respective substance are excited to a higher energy level. When falling back to a lower energy level, electromagnetic radiation characteristic of the substance is emitted, with the aid of which the authenticity of the object can be determined and thus the object can be verified.
Aus der EP 1 241 242 A2 sind Anti-Stokes-Leuchtstoffe für die Anwendung in EP 1 241 242 A2 discloses anti-Stokes phosphors for use in
Sicherheitsdokumenten bekannt. Solche Anti-Stokes-Leuchtstoffe gehören zu der Gruppe der Photolumineszenzstoffe, welche über eine Anregung mit elektromagnetischer Strahlung zum Aussenden von elektromagnetischer Lumineszenzstrahlung angeregt werden können. Anti-Stokes-Leuchtstoffe absorbieren elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge, welche als Anregungswellenlänge bezeichnet wird, und emittieren zumindest einen Teil der Lumineszenzstrahlung bei zumindest einer Anti-Stokes-Wellenlänge, die kürzer als die Anregungswellenlänge ist. Security documents known. Anti-Stokes fluorescent substances of this type belong to the group of photoluminescent substances, which can be excited to emit electromagnetic luminescent radiation via excitation with electromagnetic radiation. Anti-Stokes phosphors absorb electromagnetic radiation of a wavelength, which is referred to as the excitation wavelength, and emit at least part of the luminescence radiation at at least one anti-Stokes wavelength which is shorter than the excitation wavelength.
Die EP 1 241 242 A2 gibt an, dass für eine automatische Detektion des Anti-Stokes- Leuchtstoffs die Anklingzeiten und/oder Abklingzeiten des zeitlichen Verlaufs der Anti- Stokes-Lumineszenzstrahlung ausgewertet werden können. Die Anklingzeiten und/oder EP 1 241 242 A2 indicates that the rise times and / or fall times of the time profile of the anti-Stokes luminescence radiation can be evaluated for automatic detection of the anti-Stokes luminescent substance. The rise times and / or
l Abklingzeiten sind charakteristisch für die verschiedenen Anti-Stokes-Leuchtstoffe. Ferner ist bekannt, dass die Anklingzeiten von Anti-Stokes-Leuchtstoffen im Vergleich zu vielen anderen Lumineszenzstoffen relativ lang sind und bis zu einige 100 ps betragen können. l Decay times are characteristic of the various Anti-Stokes phosphors. It is also known that the attack times of anti-Stokes phosphors are relatively long compared to many other luminescent substances and can be up to a few 100 ps.
Es ist somit möglich, insbesondere Anti-Stokes-Leuchtstoffe in Sicherheitsmerkmale zu integrieren und eine Anti-Stokes-Lumineszenz und gegebenenfalls deren spezielle It is thus possible, in particular, to integrate anti-Stokes luminescent substances into security features and an anti-Stokes luminescence and, if appropriate, their special ones
Charakteristik als Sicherheitsmerkmal zu nutzen. Die Erfindung ist aber nicht auf die To use the characteristic as a security feature. The invention is not based on that
Verwendung von Anti-Stokes-Leuchtstoffen in Sicherheitsmerkmalen beschränkt. Vielmehr kann es sich bei dem Photolumineszenz-Stoff oder bei einem der Photolumineszenz-Stoffe des Sicherheitsmerkmals um einen Stokes-Leuchtstoff handeln, der eine Verschiebung der emittierten elektromagnetischen Strahlung gegenüber der anregenden elektromagnetischen Strahlung zu größeren Wellenlängen bewirkt. Insgesamt kann die anregende Use of anti-Stokes phosphors in security features is limited. Rather, the photoluminescent substance or one of the photoluminescent substances of the security feature can be a Stokes fluorescent substance, which causes the emitted electromagnetic radiation to be shifted to greater wavelengths compared to the exciting electromagnetic radiation. Overall, it can be stimulating
elektromagnetische Strahlung daher in einem ersten Wellenlängenbereich liegen und die emittierte elektromagnetische Strahlung, die auch als Lumineszenzstrahlung bezeichnet werden kann, in einem zweiten Wellenlängenbereich liegen, der sich von dem ersten Wellenlängenbereich unterscheidet. Ein solcher Unterschied macht es insbesondere möglich, die Lumineszenzstrahlung von reflektierten Strahlungsanteilen der anregenden elektromagnetischen Strahlung zu unterscheiden. Die Wellenlängenbereiche sind auch dann unterschiedlich, wenn sie einander überlappen und/oder die Maxima der spektralen electromagnetic radiation therefore lie in a first wavelength range and the emitted electromagnetic radiation, which can also be referred to as luminescence radiation, lie in a second wavelength range that differs from the first wavelength range. Such a difference makes it possible, in particular, to distinguish the luminescence radiation from reflected radiation components of the exciting electromagnetic radiation. The wavelength ranges are also different when they overlap and / or the maxima of the spectral
Intensitäten der Strahlung bei unterschiedlichen Wellenlängen liegen. Unterschiedliche Wellenlängenbereichen setzen nicht zwingend voraus, dass die Wellenlängenbereiche aneinander angrenzen oder gar einen Wellenlängenabstand zueinander aufweisen. Ein solcher Wellenlängenabstand kann aber insbesondere dann erzielt werden, wenn die anregende elektromagnetische Strahlung von einem Laser, zum Beispiel einer Laserdiode erzeugt wird. Radiation intensities are at different wavelengths. Different wavelength ranges do not necessarily require that the wavelength ranges adjoin one another or even have a wavelength spacing from one another. Such a wavelength spacing can, however, be achieved in particular when the exciting electromagnetic radiation is generated by a laser, for example a laser diode.
Bei einer einfachen Form der Verifikation wird lediglich geprüft, ob eine Anti-Stokes- Lumineszenz und/oder eine Stokes-Lumineszenz erfassbar ist/sind. In einer weiter entwickelten Ausführungsform werden beispielsweise die Anklingzeit und/oder Abklingzeit ermittelt und/oder berücksichtigt und wird anhand einer Auswertung geprüft, ob in dem geprüften Sicherheitsdokument die für ein echtes Sicherheitsdokument korrekten In a simple form of verification, it is only checked whether anti-Stokes luminescence and / or Stokes luminescence can be detected. In a further developed embodiment, for example, the rise time and / or fall time are determined and / or taken into account, and an evaluation is used to check whether the security document that is checked is correct for a real security document
Lumineszenzstoffe enthalten sind. Luminescent substances are included.
Messsignale von Photolumineszenz-Sensorvorrichtungen können außer von der Measurement signals from photoluminescence sensor devices can also from the
elektromagnetischen Strahlung, die das Objekt abstrahlt, auch von Strahlung aus der Umgebung der Sensorvorrichtung erzeugt werden. Ferner kann das Objekt Strahlung zurück reflektieren, die von der Sensorvorrichtung auf das Objekt eingestrahlt wurde, um den angeregten Energiezustand zu erzielen. Es ist daher sinnvoll, die von der Umgebung stammende Strahlung separat, ohne gleichzeitige Messung eines Objekts zu messen und später die eigentlichen Messsignale aus der Vermessung eines Objekts zu korrigieren. electromagnetic radiation that the object emits, can also be generated by radiation from the environment of the sensor device. Furthermore, the object can reflect back radiation that was radiated onto the object by the sensor device in order to achieve the excited energy state. It therefore makes sense to measure the radiation originating from the environment separately, without measuring an object at the same time, and to correct the actual measurement signals from the measurement of an object later.
Bezüglich der Reflexion der anregenden Strahlung der Sensorvorrichtung zurück zu oder in Richtung der Sensorvorrichtung kann eine Messung eines Vergleichs-Objekts mit denselben Reflexionseigenschaften in dem Wellenlängenbereich der anregenden Strahlung wie bei dem zu verifizierenden Objekt durchgeführt werden, so dass ein erwartetes Signal zur Verfügung steht, unter dessen Berücksichtigung später Objekte verifiziert werden können. With regard to the reflection of the stimulating radiation from the sensor device back to or in the direction of the sensor device, a measurement of a comparison object with the same reflection properties can be carried out in the wavelength range of the stimulating radiation as in the case of the object to be verified, so that an expected signal is available below the consideration of which objects can be verified later.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, da die anregende Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich liegt als die Lumineszenz-Strahlung des erwarteten Objekts, die anregende Strahlung möglichst vollständig auszufiltern bzw. zu unterdrücken, bevor die Strahlung auf die Empfangseinrichtung der Sensorvorrichtung auftrifft, von der das Alternatively or additionally it is possible, since the stimulating radiation is in a different wavelength range than the luminescence radiation of the expected object, to filter out or suppress the stimulating radiation as completely as possible before the radiation hits the receiving device of the sensor device from which the
Messsignal erzeugt wird. Mit dieser Unterdrückung der anregenden Strahlung ist jedoch entsprechender Aufwand verbunden, da Wellenlängen der anregenden Strahlung und der Lumineszenz-Strahlung oft nahe beieinander liegen und entsprechende Filter Measurement signal is generated. However, this suppression of the stimulating radiation is associated with a corresponding effort, since the wavelengths of the stimulating radiation and the luminescent radiation are often close to one another and corresponding filters
Schwankungen bei ihrer Fertigung unterliegen, die zu teilweise sehr unterschiedlichen Filtereigenschaften führen. Die Unterdrückung ist insbesondere dann besonders wichtig, wenn verschiedene photolumineszierende Stoffe mit Lumineszenzstrahlung in Subject to fluctuations in their production, which sometimes lead to very different filter properties. The suppression is particularly important when various photoluminescent substances with luminescent radiation in
verschiedenen aber ähnlichen Wellenlängenbereichen unterschieden werden sollen. different but similar wavelength ranges should be distinguished.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Photolumineszenz-Sensorvorrichtung zum Verifizieren eines Sicherheitsmerkmals eines Objekts und/oder ein Verfahren zum Kalibrieren einer derartigen Photolumineszenz-Sensorvorrichtung anzugeben, die/das es bei geringem Aufwand ermöglicht/ermöglichen, Objekte zuverlässig zu verifizieren. It is an object of the present invention to specify a photoluminescence sensor device for verifying a security feature of an object and / or a method for calibrating such a photoluminescence sensor device which makes it possible to reliably verify objects with little effort.
Es wird vorgeschlagen, die zur Anregung der Photolumineszenz dienende It is proposed that the one used to excite photoluminescence
elektromagnetische Strahlung sowohl dann zu erzeugen, wenn sich ein zu verifizierendes Objekt in einem Messbereich der Photolumineszenz-Sensorvorrichtung befindet, als auch dann, wenn sich kein zu verifizierendes Objekt in dem Messbereich der Sensorvorrichtung befindet. In beiden Betriebsarten, die als Kalibrierungsbetrieb und als Messbetrieb bezeichnet werden können, wird von einer Empfangseinrichtung der Sensorvorrichtung ein Teil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung in zumindest einem Teilbereich des (ersten) Wellenlängenbereichs der erzeugten elektromagnetischen Strahlung empfangen. In dem Kalibrierbetrieb wird die so empfangene elektromagnetische Strahlung ausgewertet und es wird ein entsprechendes Kalibrierungsergebnis erzeugt. In dem Messbetrieb wird außerdem elektromagnetische Strahlung in dem (zweiten) Wellenlängenbereich der to generate electromagnetic radiation both when an object to be verified is located in a measuring range of the photoluminescence sensor device and when there is no object to be verified in the measuring range of the sensor device. In both operating modes, which can be referred to as calibration mode and measurement mode, a receiving device of the sensor device receives part of the electromagnetic radiation generated in at least a sub-range of the (first) wavelength range of the electromagnetic radiation generated. In the calibration mode, the electromagnetic radiation received in this way is evaluated and a corresponding calibration result is generated. In the measuring mode, electromagnetic radiation in the (second) wavelength range of the
Lumineszenzstrahlung empfangen, wenn sich in dem Messbereich ein photolumineszierender Stoff befindet. Bei der Auswertung der Lumineszenzstrahlung im Messbetrieb zum Zwecke der Verifizierung eines Objekts wird das Kalibrierungsergebnis berücksichtigt. Receive luminescent radiation when in the measurement area photoluminescent fabric is located. The calibration result is taken into account when evaluating the luminescence radiation during measurement operation for the purpose of verifying an object.
Während des Kalibrierungsbetriebes kann sich im (örtlichen) Messbereich kein Objekt befinden oder es kann sich im Messbereich ein Objekt (wie z.B. ein Objektträger zum Tragen eines zu verifizierenden Objekts) befinden. In beiden Fällen, die auch miteinander kombiniert werden können, d.h. in einem Teil des Messbereichs befindet sich ein Objekt, wird es bevorzugt, dass von dem Objekt keine Strahlung ausgeht (insbesondere reflektiert wird), die in dem ersten Wellenlängenbereich der anregenden Strahlung liegt. Vollständig kann dieser Zustand nicht erreicht werden, da jedes Objekt und jede Umgebung in dem ersten During calibration operation, there can be no object in the (local) measuring area or an object (such as a slide for carrying an object to be verified) can be in the measuring area. In both cases, which can also be combined with one another, i.e. there is an object in a part of the measuring range, it is preferred that no radiation emanates from the object (in particular is reflected) which lies in the first wavelength range of the exciting radiation. This state cannot be fully achieved, since every object and every environment in the first
Wellenlängenbereich Strahlung mit geringer Strahlungsintensität in Richtung der Wavelength range radiation with low radiation intensity in the direction of the
Empfangseinrichtung der Photolumineszenz-Sensorvorrichtung strahlen können. Der Zustand sollte aber in möglichst guter Annäherung erreicht werden, d.h. die von dem Receiving device of the photoluminescence sensor device can radiate. However, the state should be reached as closely as possible, i.e. that of the
Messbereich ausgehende und/oder reflektierte Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich sollte möglichst klein gegenüber der nicht von dem Messbereich ausgehenden, aber von der Empfangseinrichtung empfangenen Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich sein. Optional kann die von dem Messbereich ausgehende und/oder reflektierte Strahlung gemessen werden, zum Beispiel indem bei der separaten Messung zeitweise verhindert wird, dass diese Strahlung vom Sensor detektiert wird. Zum Beispiel kann zwischen dem Messbereich und der Empfangseinrichtung ein absorbierendes Material eingebracht werden. Realisiert werden kann dies zum Beispiel, indem ein Fenster der Sensorvorrichtung abgedeckt wird. Radiation emanating from the measuring range and / or reflected radiation in the first wavelength range should be as small as possible compared to the radiation in the first wavelength range not emanating from the measuring range but received by the receiving device. Optionally, the radiation emanating from and / or reflected from the measurement area can be measured, for example by temporarily preventing this radiation from being detected by the sensor during the separate measurement. For example, an absorbent material can be introduced between the measurement area and the receiving device. This can be implemented, for example, by covering a window of the sensor device.
Es ist anzumerken, dass die von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugte It should be noted that the generated by the radiation generating device
elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich, die bei Vorhandensein eines photolumineszierenden Stoffes diesen anregen kann, absichtlich teilweise die electromagnetic radiation in the first wavelength range which, in the presence of a photoluminescent substance, can excite the latter, deliberately in part
Empfangseinrichtung erreicht, ohne zuvor den Messbereich erreicht zu haben. Im Receiving device reached without having previously reached the measuring range. in the
Allgemeinen kann es sich bei diesem Teil der von der Empfangseinrichtung erzeugten elektromagnetischen Strahlung um Strahlung handeln, die innerhalb der Sensorvorrichtung verbleibt, ohne diese zu verlassen, und/oder um Strahlung, die auf ihrem Weg zu dem Messbereich reflektiert und/oder abgelenkt wird, sodass sie den Messbereich nicht erreicht.In general, this part of the electromagnetic radiation generated by the receiving device can be radiation that remains within the sensor device without leaving it, and / or radiation that is reflected and / or deflected on its way to the measurement area, so that it does not reach the measuring range.
In konkreter Ausgestaltung befindet sich zwischen der Sensorvorrichtung und dem In a specific embodiment, it is located between the sensor device and the
Messbereich kein festes oder flüssiges Material, d.h. die zum Beispiel durch ein Measuring range no solid or liquid material, i.e. that for example through a
Austrittsfenster aus der Sensorvorrichtung austretende Strahlung in dem ersten Exit window from the sensor device emerging radiation in the first
Wellenlängenbereich erreicht den Messbereich ohne erhebliche Schwächung durch The wavelength range reaches the measuring range without significant weakening
Reflexion oder Streuung. Insbesondere Luft führt lediglich zu einer sehr geringen Reflexion oder Streuung. Die absichtlich teilweise die Empfangseinrichtung erreichende Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich besteht somit insbesondere aus Strahlung, die innerhalb der Sensorvorrichtung verbleibt, ohne diese zu verlassen. Wenn die Sensorvorrichtung ein Fenster aufweist, durch das hindurch die erzeugte Strahlung in den Messbereich eingestrahlt wird, dann gehört zu der innerhalb der Sensorvorrichtung verbleibenden Strahlung auch Strahlung, die an dem Fenster zurück reflektiert wird und daher nicht aus der Reflection or scattering. Air in particular only leads to very little reflection or scattering. The radiation deliberately partially reaching the receiving device in the first wavelength range thus consists in particular of radiation that remains within the sensor device without leaving it. If the sensor device has a window through which the generated radiation is radiated into the measurement area, then radiation that remains within the sensor device also includes radiation that is reflected back from the window and therefore not from the
Sensorvorrichtung austritt. Sensor device exits.
Der Kalibrierungsbetrieb kann einmal oder wiederholt stattfinden, insbesondere wenn erkannt wurde, dass sich im Messbereich kein photolumineszierender Stoff befindet. Die Erkennung kann durch einen Nutzer und/oder automatisch erfolgen. Insbesondere kann der Kalibrierungsbetrieb jeweils einmal oder mehrfach zwischen zwei Phasen des Messbetriebes stattfinden, d.h. in den Phasen des Messbetriebes befindet sich jeweils ein zu verifizierendes Objekt in dem Messbereich. Insbesondere kann sich der Kalibrierbetrieb daher nur darin vom Messbetrieb unterscheiden, dass das von der Empfangseinrichtung erzeugte The calibration operation can take place once or repeatedly, especially if it has been recognized that there is no photoluminescent substance in the measuring area. The recognition can take place by a user and / or automatically. In particular, the calibration operation can take place once or several times between two phases of the measuring operation, i.e. in each phase of the measuring operation there is an object to be verified in the measuring area. In particular, the calibration mode can therefore only differ from the measurement mode in that that generated by the receiving device
Empfangssignal, welches der empfangenen Strahlung entspricht, im Kalibrierungsbetrieb zu einem Kalibrierungsergebnis führt und im Messbetrieb zu einer Verifizierung oder Nicht- Verifizierung eines Objekts im Messbereich, unter Berücksichtigung des Received signal which corresponds to the received radiation leads to a calibration result in the calibration mode and to a verification or non-verification of an object in the measurement area in the measurement mode, taking into account the
Kalibrierungsergebnisses oder eines von mehreren Kalibrierungsergebnissen. Insbesondere kann in verschiedenen Phasen des Kalibrierungsbetriebes jeweils ein Kalibrierungsergebnis erhalten werden und kann z.B. das jüngste Kalibrierungsergebnis oder ein aus mehreren Phasen des Kalibrierungsbetriebes abgeleitetes Kalibrierungsergebnis im Messbetrieb bei der Auswertung berücksichtigt werden. Calibration result or one of several calibration results. In particular, a calibration result can be obtained in each case in different phases of the calibration operation and, for example, the most recent calibration result or a calibration result derived from several phases of the calibration operation can be taken into account in the measurement operation in the evaluation.
Insbesondere können wiederholt zu verifizierende Objekte durch den Messbereich der Sensorvorrichtung hindurch bewegt werden. Wenn sich in einem Zeitintervall kein zu verifizierendes Objekt in dem Messbereich befindet, kann der Kalibrierungsbetrieb durchgeführt werden. Dies ermöglicht es insbesondere, in jedem Messbetrieb ein In particular, objects to be verified repeatedly can be moved through the measuring range of the sensor device. If there is no object to be verified in the measurement area in a time interval, the calibration operation can be carried out. This makes it possible, in particular, to have a
Kalibrierungsergebnis zu berücksichtigen, das zumindest auch aus dem unmittelbar vorangegangenen Kalibrierungsbetrieb erhalten wurde. To take into account the calibration result that was at least also obtained from the immediately preceding calibration operation.
Der Empfang und die Auswertung von Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich der anregenden Strahlung sowohl im Kalibrierungsbetrieb als auch im Messbetrieb haben den Vorteil, dass der Einfluss der Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich erfasst wird und bei der Auswertung im Messbetrieb berücksichtigt wird. Wenn Mittel (zum Beispiel ein Filter) zur Reduzierung der Strahlungsintensität der Strahlung im ersten Wellenlängenbereich vorhanden sind, die die von der Empfangseinrichtung empfangene Strahlung beeinflussen, und/oder wenn die Empfangseinrichtung aus anderen Gründen (z.B. der The reception and evaluation of radiation in the first wavelength range of the exciting radiation both in calibration mode and in measurement mode have the advantage that the influence of radiation in the first wavelength range is recorded and taken into account in the evaluation in measurement mode. If means (for example a filter) for reducing the radiation intensity of the radiation in the first wavelength range are present, which influence the radiation received by the receiving device, and / or if the receiving device is for other reasons (e.g. the
Strahlungsempfindlichkeit der Empfangssensorik) ausgestaltet ist, weniger empfindlich aufRadiation sensitivity of the receiving sensors) is designed to be less sensitive
Strahlung im ersten Wellenlängenbereich anzusprechen als auf Strahlung im zweiten Wellenlängenbereich, dann kann bzw. können die Eigenschaften der Mittel und/oder der Empfangseinrichtung z.B. fertigungsbedingt je nach Exemplar unterschiedlich ausfallen.To address radiation in the first wavelength range than to radiation in the second Wavelength range, then the properties of the means and / or the receiving device can turn out differently depending on the specimen, for example due to production.
Ohne hohen Aufwand für die Überprüfung der Eigenschaften der Mittel und/oder der Without great effort for checking the properties of the means and / or the
Empfangseinrichtung kann die Strahlung im ersten Wellenlängenbereich daher je nach Exemplar der Sensorvorrichtung unterschiedlichen Einfluss auf das Empfangssignal der Empfangseinrichtung haben. Bei der zuvor beschriebenen Lösung kann aber für jede konkret vorliegende Sensorvorrichtung das Kalibrierungsergebnis ermittelt werden und so der Einfluss der Strahlung im ersten Wellenlängenbereich auf das Empfangssignal der Receiving device, the radiation in the first wavelength range can therefore have a different influence on the received signal of the receiving device, depending on the specimen of the sensor device. With the solution described above, however, the calibration result can be determined for each specifically present sensor device and thus the influence of the radiation in the first wavelength range on the received signal of the
Empfangseinrichtung berücksichtigt werden. Receiving device are taken into account.
Bevorzugt ist die Sensorvorrichtung so ausgestaltet, dass die Strahlung im ersten The sensor device is preferably designed such that the radiation in the first
Wellenlängenbereich, die nicht vom Messbereich ausgeht oder reflektiert wird, einen geringeren Einfluss auf das von der Empfangseinrichtung erzeugte Empfangssignal hat als Lumineszenzstrahlung im zweiten Wellenlängenbereich, wenn sich ein Sicherheitsmerkmal mit erwarteten Photolumineszenz-Eigenschaften im Messbereich der Sensorvorrichtung befindet. Wenn z.B. ein Sensorelement der Empfangseinrichtung, wie beispielsweise eine Photozelle, ein nicht spektral aufgelöstes Signal erzeugt, das aber von Strahlung in einem ausgedehnten Wellenlängenbereich verursacht werden kann, dann ist die spektrale Wavelength range that does not emanate from the measurement range or is not reflected has a smaller influence on the received signal generated by the receiving device than luminescence radiation in the second wavelength range if a security feature with expected photoluminescence properties is located in the measurement range of the sensor device. If, for example, a sensor element of the receiving device, such as a photocell, generates a signal that is not spectrally resolved, but which can be caused by radiation in an extended wavelength range, then the spectral
Empfindlichkeit der Empfangseinrichtung einschließlich etwaiger Mittel wie Filter, die die auf die Empfangseinrichtung einfallende Strahlung beeinflussen, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 10 und insbesondere mindestens um einen Faktor 100 kleiner im ersten Wellenlängenbereich als im zweiten Wellenlängenbereich. Dies bezieht sich insbesondere auf die jeweils maximale Empfindlichkeit in dem ersten und dem zweiten Sensitivity of the receiving device including any means such as filters that influence the radiation incident on the receiving device, preferably at least a factor of 10 and in particular at least a factor of 100 smaller in the first wavelength range than in the second wavelength range. This relates in particular to the respective maximum sensitivity in the first and the second
Wellenlängenbereich, denn die Empfindlichkeit kann auch in den einzelnen Wavelength range, because the sensitivity can also be in the individual
Wellenlängenbereichen von der Wellenlänge abhängen. Wavelength ranges depend on the wavelength.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf Empfangseinrichtungen beschränkt, deren Sensorelement oder Sensorelemente nicht wellenlängenaufgelöste Signale liefern. Vielmehr kann die Empfangseinrichtung z.B. mittels einer Mehrzahl spektral unterschiedlich empfindlicher Sensorelemente ein wellenlängenaufgelöstes Signal erzeugen, wenn Strahlung auf die Empfangseinrichtung einfällt. Allerdings ermöglicht es die Erfindung, auch dann in präziser Weise und bei geringem Aufwand Sicherheitsmerkmale mit photolumineszierenden Stoffen zu verifizieren, wenn die Empfangssignale der Empfangseinrichtung nicht spektral aufgelöst sind. However, the invention is not limited to receiving devices whose sensor element or sensor elements do not deliver wavelength-resolved signals. Rather, the receiving device can, for example, generate a wavelength-resolved signal by means of a plurality of spectrally differently sensitive sensor elements when radiation is incident on the receiving device. However, the invention makes it possible to verify security features with photoluminescent substances in a precise manner and with little effort, even if the received signals of the receiving device are not spectrally resolved.
Insbesondere kann die auf die Empfangseinrichtung einfallende elektromagnetische In particular, the electromagnetic incident on the receiving device can
Strahlung vorher eine Filtereinrichtung passieren, welche die elektromagnetische Strahlung, die auf die Filtereinrichtung einfällt, filtert. Durch die Filterung kann die spektrale Radiation beforehand pass through a filter device, which filters the electromagnetic radiation incident on the filter device. By filtering the spectral
Strahlungsflussdichte-Verteilung der auf die Empfangseinrichtung einfallenden elektromagnetischen Strahlung einen geringeren Anteil in dem ersten Wellenlängenbereich haben als die spektrale Strahlungsflussdichte-Verteilung der auf die Filtereinrichtung einfallenden elektromagnetischen Strahlung. Die Anteile können insbesondere durch Radiation flux density distribution of the incident on the receiving device electromagnetic radiation have a lower proportion in the first wavelength range than the spectral radiation flux density distribution of the electromagnetic radiation incident on the filter device. The shares can in particular by
Integration der spektralen Strahlungsflussdichte-Verteilung über die verschiedenen Integration of the spectral radiation flux density distribution over the various
Wellenlängenbereiche ermittelt werden, insbesondere über den ersten Wellenlängenbereich und außerhalb des ersten Wellenlängenbereichs zum Beispiel im zweiten Wavelength ranges are determined, in particular over the first wavelength range and outside the first wavelength range, for example in the second
Wellenlängenbereich. Die Sensorvorrichtung kann eine entsprechend angeordnete Wavelength range. The sensor device can be a correspondingly arranged
Filtereinrichtung aufweisen. Auf diese Weise kann der Einfluss der Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich reduziert werden, was insbesondere zu einem höheren Signal- Störverhältnis führt. Have filter device. In this way, the influence of the radiation in the first wavelength range can be reduced, which in particular leads to a higher signal-to-noise ratio.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass wie bereits angedeutet wiederholt ein Another advantage is that, as already indicated, one is repeated
Kalibrierungsergebnis in jeweils einer Phase des Kalibrierungsbetriebes erhalten werden kann und somit ein aktuelles Kalibrierungsergebnis erhalten werden kann. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass der Einfluss der Strahlung im ersten Wellenlängenbereich von zumindest einem Einflussfaktor abhängen kann, wie z.B. der Temperatur der Calibration result can be obtained in one phase of the calibration operation and thus a current calibration result can be obtained. This is based on the idea that the influence of the radiation in the first wavelength range can depend on at least one influencing factor, such as the temperature of the
Sensorvorrichtung und/oder Umgebung der Sensorvorrichtung, dem Luftdruck innerhalb oder außerhalb der Sensorvorrichtung und/oder dem Alter oder Abnutzungsgrad der Sensor device and / or the environment of the sensor device, the air pressure inside or outside the sensor device and / or the age or degree of wear of the
Sensorvorrichtung. Sensor device.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es jedenfalls möglich ist, zumindest ein Empfangssignal der Empfangseinrichtung so auszuwerten, dass daraus erhaltene Another advantage of the invention is that it is in any case possible to evaluate at least one received signal of the receiving device in such a way that it is obtained therefrom
Information über die anregende elektromagnetische Strahlung im Messbetrieb berücksichtigt wird. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn das Empfangssignal der Information about the stimulating electromagnetic radiation is taken into account in measuring operation. This is particularly possible when the received signal is the
Empfangseinrichtung eine zeitabhängige Größe ist und somit den zeitlichen Verlauf der auf die Empfangseinrichtung einfallenden Strahlung wiedergibt. Bei einer Lumineszenz ist es nämlich häufig so, dass die Lumineszenzstrahlung erst erhebliche Zeit nach dem Auftreffen der anregenden Strahlung auf den photolumineszierenden Stoff mit erheblicher Intensität erzeugt wird. Im Messbetrieb wird das Empfangssignal daher zunächst überwiegend oder sogar fast ausschließlich der anregenden Strahlung entsprechen. Erst wenn die Intensität der Lumineszenzstrahlung im weiteren Verlauf der Messung angestiegen ist, bestimmt die Lumineszenzstrahlung das Empfangssignal überwiegend. Z.B. bei einem nicht spektral auflösenden Sensorelement bedeutet dies überwiegend, dass die Höhe des Sensorwertes bzw. Messwertes überwiegend von der jeweiligen Strahlung verursacht wird. Receiving device is a time-dependent variable and thus reproduces the time course of the radiation incident on the receiving device. In the case of luminescence, it is often the case that the luminescence radiation is generated with considerable intensity only a considerable time after the stimulating radiation has hit the photoluminescent substance. In measurement mode, the received signal will therefore initially correspond predominantly or even almost exclusively to the stimulating radiation. Only when the intensity of the luminescence radiation has risen in the further course of the measurement does the luminescence radiation predominantly determine the received signal. For example, with a non-spectrally resolving sensor element, this mainly means that the level of the sensor value or measured value is mainly caused by the respective radiation.
Wenn wie erwähnt ein zeitlicher Verlauf des Empfangssignals bei der Auswertung If, as mentioned, a time profile of the received signal during the evaluation
berücksichtigt wird, kann dies z.B. dadurch geschehen, dass aus dem Verlauf auf das Vorhandensein von anregender Strahlung geschlossen wird. Anhand des zeitlichen Verlaufs, der überwiegend von der anregenden Strahlung beeinflusst wird, kann auch auf einen Beginn eines Zeitintervalls oder auf ein Zeitintervall eines späteren zeitlichen Verlaufs geschlossen werden, zu dem oder in dem das Empfangssignal überwiegend von der Lumineszenzstrahlung beeinflusst wird. Ferner kann der zeitliche Verlauf des is taken into account, this can be done, for example, by inferring the presence of stimulating radiation from the course. On the basis of the course over time, which is mainly influenced by the stimulating radiation, one can also The beginning of a time interval or a time interval of a later time course can be concluded at which or in which the received signal is predominantly influenced by the luminescence radiation. Furthermore, the time course of the
Empfangssignals über ein Zeitintervall hinweg betrachtet werden und unter Berücksichtigung eines für das Sicherheitsmerkmal erwarteten zeitlichen Verlaufs ausgewertet werden, ob das zu verifizierende Objekt echt oder gefälscht ist. Diese Möglichkeiten der Berücksichtigung des auf die anregende Strahlung zurückgehenden Beitrags zu dem Empfangssignal bestehen insbesondere dann, wenn die von der Strahlungserzeugungseinrichtung der Sensorvorrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung, die während des Messbetriebes die anregende Strahlung ist, einen hinsichtlich der Strahlungsflussdichte nicht konstanten zeitlichen Verlauf hat. Insbesondere kann die Strahlungsflussdichte wiederholt null sein, ansteigen und wieder auf null abfallen. Dabei kann der zeitliche Verlauf zwischen dem Ansteigen der Strahlungsflussdichte von dem Wert null und dem Wiederabfallen auf den Wert null unterschiedlich ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist dieser zeitliche Verlauf jedoch während des Betriebes einer bestimmten Sensorvorrichtung wiederholt der gleiche Verlauf. Letzteres ermöglicht es, insbesondere während des Kalibrierungsbetriebes und während des Messbetriebes bei gleichen zeitlichen Verläufen der Strahlungsflussdichte der erzeugten Strahlung über jeweils ein Zeitintervall hinweg entsprechende Empfangssignale Received signal can be viewed over a time interval and evaluated, taking into account a time curve expected for the security feature, whether the object to be verified is genuine or forged. These possibilities of taking into account the contribution to the received signal due to the stimulating radiation exist in particular when the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device of the sensor device, which is the stimulating radiation during the measuring operation, does not have a constant temporal profile with regard to the radiation flux density. In particular, the radiation flux density can repeatedly be zero, rise and fall back to zero. The time course between the increase in the radiation flux density from the value zero and the decrease again to the value zero can be designed differently. Preferably, however, this time profile is repeatedly the same profile during the operation of a specific sensor device. The latter makes it possible, in particular during the calibration operation and during the measurement operation, with the same temporal progressions of the radiation flux density of the radiation generated over a time interval, corresponding reception signals
aufzunehmen. Gemäß einer Ausführungsform kann der zeitliche Verlauf derart sein, dass die Strahlungsflussdichte ausgehend von dem Wert null stetig bis auf ein Maximum ansteigt und dann stetig wieder auf null abfällt. Es sind jedoch auch komplexere zeitliche Verläufe z.B. mit zwei oder mehr als zwei Maxima der Strahlungsflussdichte zwischen dem ersten Anstieg der Strahlungsflussdichte und dem letzten Abfall innerhalb des Zeitintervalls möglich. record. According to one embodiment, the time profile can be such that the radiation flux density, starting from the value zero, increases steadily to a maximum and then steadily decreases again to zero. However, more complex time courses, e.g. with two or more than two maxima of the radiation flux density between the first increase in the radiation flux density and the last decrease within the time interval, are also possible.
Insbesondere kann die elektromagnetische Strahlung daher jeweils in dem Messbetrieb und in dem Kalibrierungsbetrieb derart von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugt werden, dass die Strahlungsflussdichte der von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten elektromagnetischen Strahlung zumindest jeweils in einem Zeitintervall den gleichen nicht konstanten zeitlichen Verlauf aufweist. Insbesondere kann die In particular, the electromagnetic radiation can therefore be generated by the radiation generating device in the measurement mode and in the calibration mode in such a way that the radiation flux density of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device has the same, non-constant time profile at least in one time interval. In particular, the
Strahlungsflussdichte der von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten Radiation flux density generated by the radiation generating device
elektromagnetischen Strahlung sowohl in dem Messbetrieb als auch in dem electromagnetic radiation both in the measuring operation and in the
Kalibrierungsbetrieb wiederholt den gleichen nicht konstanten zeitlichen Verlauf aufweisen. Die Steuereinrichtung kann ausgestaltet sein, die Strahlungserzeugungseinrichtung derart zu steuern, dass die Strahlungsflussdichte den in einem der beiden vorangegangenen Sätze beschriebenen Verlauf aufweist. Calibration operation repeatedly show the same non-constant time course. The control device can be designed to control the radiation generating device in such a way that the radiation flux density has the course described in one of the two preceding sentences.
Eine insbesondere in gleicher Weise wiederholte zeitliche Veränderung der In particular, a temporal change in the repeated in the same way
Strahlungsflussdichte hat gemäß einer konkreten Ausgestaltung den Vorteil, dass das Kalibrierungsergebnis zuverlässig gewonnen werden kann. Z.B. kann ein Beginn eines Zeitintervalls, in dem eine Auswertung des Empfangssignals stattfinden soll, an einem zeitlichen Anstieg des Empfangssignals und/oder dem Erreichen eines Signalwertes vorgegebener Höhe erkannt werden. Der Signalwert ist nicht nur bei dieser Ausgestaltung z.B. eine elektrische Spannung einer Photozelle oder eines daraus abgeleiteten, z.B. According to a specific embodiment, radiation flux density has the advantage that the Calibration result can be reliably obtained. For example, the beginning of a time interval in which an evaluation of the received signal is to take place can be recognized from a rise in the received signal over time and / or when a signal value of a predetermined level is reached. The signal value is not only in this embodiment, for example, an electrical voltage of a photocell or a voltage derived therefrom, e.g.
verstärkten Signals. Sollte sich nach dem Ansteigen oder auch dem Abfallen eines amplified signal. Should be after the rise or fall of a
Signalwertes des Empfangssignals heraussteilen, dass das Empfangssignal auch aufgrund einer Lumineszenzstrahlung erzeugt wurde, kann entschieden werden, dass kein To emphasize the signal value of the received signal that the received signal was also generated due to luminescence radiation, it can be decided that no
Kalibrierungsergebnis durch Auswertung des Empfangssignals erzeugt wird bzw. dass ein Messbetrieb stattfindet. Allgemeiner ausgedrückt ermöglicht es die zeitliche Veränderung der Strahlungsflussdichte der erzeugten Strahlung bei der Auswertung des Empfangssignals zu ermitteln, ob das Empfangssignal in einem Zeitintervall ausschließlich von der erzeugten Strahlung und möglicherweise von nicht erwünschter Störstrahlung z.B. aus der Umgebung der Sensorvorrichtung erzeugt wurde, oder ob das Empfangssignal in dem betrachteten Zeitintervall in erkennbarer Weise auch von Lumineszenzstrahlung erzeugt wurde. Anhand von zumindest einem zeitlich ansteigenden Verlauf und/oder einem zeitlich abfallenden Verlauf eines Signalwertes des Empfangssignals kann auch der Beginn bzw. das Ende eines Zeitintervalls ermittelt werden, über das hinweg eine Auswertung im Kalibrierungsbetrieb zum Zweck der Bestimmung eines Kalibrierungsergebnisses und/oder im Messbetrieb zur Verifizierung eines Sicherheitsmerkmals stattfinden soll. Calibration result is generated by evaluating the received signal or that a measuring operation takes place. In more general terms, the change in the radiation flux density of the generated radiation during the evaluation of the received signal makes it possible to determine whether the received signal was generated exclusively from the generated radiation and possibly from undesired interference radiation, e.g. from the vicinity of the sensor device, or whether the received signal was generated in a time interval was also generated in a recognizable manner by luminescence radiation in the observed time interval. Using at least one progression that rises over time and / or a progression of a signal value of the received signal that falls over time, it is also possible to determine the beginning or end of a time interval over which an evaluation in the calibration mode for the purpose of determining a calibration result and / or in the measurement mode is used Verification of a security feature should take place.
Insbesondere wird vorgeschlagen: Eine Photolumineszenz-Sensorvorrichtung zum In particular, the following is proposed: A photoluminescence sensor device for
Verifizieren eines Sicherheitsmerkmals eines Objekts in einem Messbereich der Verifying a security feature of an object in a measurement area of the
Sensorvorrichtung, wobei die Sensorvorrichtung aufweist: Sensor device, the sensor device comprising:
- eine Strahlungserzeugungseinrichtung, die ausgestaltet ist, elektromagnetische - A radiation generating device which is designed to be electromagnetic
Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich zu erzeugen, wobei die Generate radiation in a first wavelength range, wherein the
elektromagnetische Strahlung geeignet ist, einen photolumineszierenden Stoff als Sicherheitsmerkmal oder als Teil eines Sicherheitsmerkmals des Objekts in einen angeregten Energiezustand zu bringen, electromagnetic radiation is suitable for bringing a photoluminescent substance into an excited energy state as a security feature or as part of a security feature of the object,
- eine Empfangseinrichtung, die ausgestaltet ist, in einem Messbetrieb von dem - A receiving device which is designed in a measuring mode of the
photolumineszierenden Stoff emittierte elektromagnetische Strahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich, der sich von dem ersten Wellenlängenbereich unterscheidet, zu empfangen und ein entsprechendes Empfangssignal zu erzeugen, photoluminescent substance to receive electromagnetic radiation emitted in a second wavelength range that differs from the first wavelength range and to generate a corresponding received signal,
- eine Auswertungseinrichtung, die ausgestaltet ist, das Empfangssignal auszuwerten, - an evaluation device which is designed to evaluate the received signal,
- eine Steuereinrichtung, die ausgestaltet ist, die Strahlungserzeugungseinrichtung in dem Messbetrieb und in einem Kalibrierungsbetrieb derart zu steuern, dass die von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung in zumindest einem Zeitintervall einen zeitlichen Verlauf der Strahlungsflussdichte aufweist, welcher in dem Zeitintervall nicht konstant ist, wobei die Empfangseinrichtung ausgestaltet ist, in dem Kalibrierungsbetrieb, in dem sich kein Sicherheitsmerkmal in dem Messbereich der Sensorvorrichtung befindet, einen Teil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu empfangen und ein entsprechendes Kalibrierungssignal zu erzeugen, und wobei die Auswertungseinrichtung ausgestaltet ist, das in dem Kalibrierungsbetrieb erzeugte Kalibrierungssignal auszuwerten, ein entsprechendes Kalibrierungsergebnis zu erzeugen und das Kalibrierungsergebnis bei der Auswertung des Empfangssignals aus dem a control device which is designed to control the radiation generating device in the measuring mode and in a calibration mode in such a way that the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device is at least a time interval has a time profile of the radiation flux density which is not constant in the time interval, the receiving device being configured to receive part of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device in the calibration mode in which there is no security feature in the measuring range of the sensor device and to generate a corresponding calibration signal, and wherein the evaluation device is configured to evaluate the calibration signal generated in the calibration mode, to generate a corresponding calibration result and the calibration result from the evaluation of the received signal
Messbetrieb zu verwenden. To use measurement mode.
Ferner wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Kalibrieren einer Photolumineszenz- Sensorvorrichtung, die geeignet ist ein Sicherheitsmerkmals eines Objekts zu verifizieren, aufweisend: It is also proposed: A method for calibrating a photoluminescence sensor device which is suitable for verifying a security feature of an object, comprising:
- Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich mittels einer Strahlungserzeugungseinrichtung in einem Kalibrierungsbetrieb, wobei die elektromagnetische Strahlung in einem Messbetrieb dazu dient, einen - Generating electromagnetic radiation in a first wavelength range by means of a radiation generating device in a calibration operation, the electromagnetic radiation being used in a measuring operation to produce a
photolumineszierenden Stoff als Sicherheitsmerkmal oder als Teil eines photoluminescent substance as a security feature or as part of a
Sicherheitsmerkmals des Objekts in einen angeregten Energiezustand zu bringen, To bring security features of the object into an excited energy state,
- Empfangen von elektromagnetischer Strahlung und Erzeugen eines entsprechenden Kalibrierungssignals in dem Kalibrierungsbetrieb mittels einer Empfangseinrichtung, die ausgestaltet ist, in dem Messbetrieb von dem photolumineszierenden Stoff emittierte elektromagnetische Strahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich, der sich von dem ersten Wellenlängenbereich unterscheidet, zu empfangen, wobei in einem in dem Messbetrieb verwendeten Messbereich während des Kalibrierungsbetriebes kein Sicherheitsmerkmal vorhanden ist, - Receiving electromagnetic radiation and generating a corresponding calibration signal in the calibration mode by means of a receiving device which is designed to receive electromagnetic radiation emitted by the photoluminescent substance in a second wavelength range, which differs from the first wavelength range, in one The measuring range used in the measuring operation does not have a safety feature during the calibration operation,
- Auswerten des erzeugten Kalibrierungssignals und Erzeugen eines entsprechenden Kalibrierungsergebnisses, - Evaluation of the generated calibration signal and generation of a corresponding calibration result,
- Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich mittels einer Strahlungserzeugungseinrichtung in dem Messbetrieb, während in dem Messbereich ein zu verifizierendes Objekt vorhanden ist, - Generating electromagnetic radiation in a first wavelength range by means of a radiation generating device in the measuring mode, while an object to be verified is present in the measuring range,
- Empfangen von elektromagnetischer Strahlung und Erzeugen eines entsprechenden Empfangssignals in dem Messbetrieb mittels der Empfangseinrichtung, wobei die elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich in dem - Receiving electromagnetic radiation and generating a corresponding received signal in the measuring mode by means of the receiving device, the electromagnetic radiation in the first wavelength range in the
Messbetrieb und in dem Kalibrierungsbetrieb jeweils derart von der Measuring operation and in the calibration operation in each case in such a way from the
Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugt wird, dass die erzeugte elektromagnetische Radiation generating device is generated that the generated electromagnetic
io Strahlung in zumindest einem Zeitintervall einen zeitlichen Verlauf der Strahlungsflussdichte aufweist, welcher in dem Zeitintervall nicht konstant ist, und ok Radiation has a time profile of the radiation flux density in at least one time interval which is not constant in the time interval, and
wobei das Kalibrierungsergebnis bei der Auswertung des Empfangssignals aus dem wherein the calibration result in the evaluation of the received signal from the
Messbetrieb verwendet wird. Measurement mode is used.
Bei der Strahlungserzeugungseinrichtung kann es sich um jede geeignete Einrichtung zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich handeln, der zur Anregung der Photolumineszenz geeignet ist. Z.B. handelt es sich um einen Laser, z.B. eine Laserdiode oder eine Anordnung von Laserdioden, oder um eine Leuchtdiode oder The radiation generating device can be any suitable device for generating electromagnetic radiation in a wavelength range that is suitable for exciting photoluminescence. E.g. it is a laser, e.g. a laser diode or an arrangement of laser diodes, or a light emitting diode or
Anordnung von Leuchtdioden. Insbesondere kann die Strahlungserzeugungseinrichtung zumindest ein Filter aufweisen, welches erzeugte Strahlung in zumindest einem Arrangement of light emitting diodes. In particular, the radiation generating device can have at least one filter which generates radiation in at least one
Wellenlängenbereich schwächt. Dadurch kann das Spektrum der erzeugten Strahlung verändert werden, bevor die Strahlung aus der Strahlungserzeugungseinrichtung austritt. Wavelength range weakens. As a result, the spectrum of the generated radiation can be changed before the radiation emerges from the radiation generating device.
Die erzeugte und aus der Strahlungserzeugungseinrichtung austretende Strahlung kann auf beliebige Weise zu einem Anteil auf den Messbereich der Sensorvorrichtung eingestrahlt werden und zu einem anderen Anteil auf die Empfangseinrichtung eingestrahlt werden, ohne zuvor den Messbereich erreicht zu haben. Dabei können die beiden genannten Anteile unmittelbar nach der Erzeugung und/oder an einer beliebigen anderen Stelle des The radiation that is generated and exiting from the radiation generating device can be irradiated to one part of the measurement area of the sensor device in any way and another part of it to be irradiated onto the receiving device without having previously reached the measurement area. The two parts mentioned can be used immediately after generation and / or at any other point in the
Strahlungsweges bis zum Messbereich in unterschiedliche Richtungen verlaufen. Z.B. kann sich die erzeugte Strahlung innerhalb eines Raumwinkels in unterschiedlichen Richtungen ausbreiten. Innerhalb eines ersten Teilbereichs des Raumwinkels kann sich der Anteil der erzeugten Strahlung ausbreiten, der den Messbereich erreicht, und innerhalb eines anderen Teilbereichs des Raumwinkels kann sich der Anteil der erzeugten Strahlung ausbreiten, der die Empfangseinrichtung erreicht, ohne zuvor den Messbereich erreicht zu haben. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die erzeugte elektromagnetische Strahlung in zwei Anteile aufzuteilen, die bis zu dem Ort der Teilung auf demselben Strahlungsweg verlaufen sind und/oder sich in denselben Raumwinkelbereich ausgebreitet haben. Die Teilung bedeutet eine Aufteilung der Intensität bzw. Strahlungsflussdichte der Strahlung auf die beiden Anteile, die sich ab dem Ort der Teilung auf verschiedenen Strahlungswegen und/oder in verschiedenen Raumwinkelbereichen ausbreiten. Eine Teilung kann auch mehrfach erfolgen, sodass die auf dem Strahlungsweg zum Messbereich verlaufende erzeugte Strahlung mehrfach in ihrer Intensität geschwächt wird. Insbesondere kann zur Teilung eine optische Einrichtung der Sensorvorrichtung, wie z.B. ein Spiegel oder eine Linse, genutzt werden. The radiation path to the measuring area run in different directions. For example, the generated radiation can propagate in different directions within a solid angle. The portion of the generated radiation that reaches the measurement area can spread within a first sub-area of the solid angle, and within another sub-area of the solid angle the portion of the generated radiation that reaches the receiving device without having previously reached the measuring area can spread. As an alternative or in addition, it is possible to divide the electromagnetic radiation generated into two parts, which run on the same radiation path up to the point of division and / or have spread into the same solid angle range. The division means a division of the intensity or radiation flux density of the radiation into the two components, which spread from the location of the division on different radiation paths and / or in different solid angle areas. A division can also take place several times so that the intensity of the radiation generated running on the radiation path to the measuring area is weakened several times. In particular, an optical device of the sensor device, such as a mirror or a lens, can be used for the division.
Gemäß einer Ausgestaltung der Sensorvorrichtung oder des Verfahrens kann die von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung sowohl in dem Messbetrieb als auch in den Kalibrierungsbetrieb derart von zumindest einer optischenAccording to one embodiment of the sensor device or the method, the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device can be transmitted in this way by at least one optical radiation both in the measurement mode and in the calibration mode
Einrichtung der Sensorvorrichtung von der Strahlungsquelle kommend teilweise umgelenkt werden, dass der Teil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten elektromagnetischen Strahlung entsteht, den die Empfangseinrichtung in dem Device of the sensor device coming from the radiation source partially deflected that the part of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device arises which the receiving device in the
Kalibrierungsbetrieb empfängt und entsprechend dem die Empfangseinrichtung das Kalibrierungssignal erzeugt. Calibration mode receives and according to which the receiving device generates the calibration signal.
Insbesondere kann die optische Einrichtung oder eine der optischen Einrichtungen ein teilweise durchlässiger Reflektor sein, der einen bezüglich der Strahlungsflussdichte größeren Anteil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten In particular, the optical device or one of the optical devices can be a partially permeable reflector which, with respect to the radiation flux density, has a greater proportion of that generated by the radiation generating device
elektromagnetischen Strahlung in eine erste Richtung passieren lässt oder reflektiert, in der elektromagnetische Strahlung verläuft, die den Messbereich der Sensorvorrichtung erreicht, und einen bezüglich der Strahlungsflussdichte kleineren Anteil der erzeugten Lets or reflects electromagnetic radiation in a first direction in which the electromagnetic radiation runs which reaches the measuring range of the sensor device, and a smaller proportion of the generated with respect to the radiation flux density
elektromagnetischen Strahlung in eine andere, zweite Richtung reflektiert oder passieren lässt, in der elektromagnetische Strahlung die Empfangseinrichtung erreicht, ohne aus der Sensorvorrichtung auszutreten. Insbesondere kann der Anteil, der von dem Reflektor in die erste Richtung passieren gelassen wird oder reflektiert wird, mehr als 70 %, zum Beispiel mehr als 80 Prozent und vorzugsweise mehr als 85 Prozent der auf den Reflektor auftreffenden Strahlungsflussdichte betragen. electromagnetic radiation is reflected or allowed to pass in a different, second direction, in which electromagnetic radiation reaches the receiving device without exiting the sensor device. In particular, the portion that is allowed to pass or is reflected by the reflector in the first direction can be more than 70%, for example more than 80 percent and preferably more than 85 percent of the radiation flux density impinging on the reflector.
Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass der größere Anteil der erzeugten Strahlung den Messbereich erreicht. As a result, it can be achieved in particular that the greater proportion of the radiation generated reaches the measuring range.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die optische Einrichtung oder eine der optischen According to one embodiment, the optical device or one of the optical
Einrichtungen ein Austrittsfenster, durch das hindurch ein Anteil der erzeugten Facilities an exit window through which a portion of the generated
elektromagnetischen Strahlung in den Messbereich der Sensorvorrichtung eingestrahlt wird, wobei im Messbetrieb und im Kalibrierungsbetrieb jeweils ein Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung von dem Austrittsfenster reflektiert wird und zumindest teilweise die Empfangseinrichtung erreicht. electromagnetic radiation is radiated into the measurement area of the sensor device, with a portion of the generated electromagnetic radiation being reflected by the exit window in the measurement mode and in the calibration mode and at least partially reaching the receiving device.
Bei der Empfangseinrichtung kann es sich um jede Einrichtung handeln, die zum Empfang von elektromagnetischer Strahlung in sowohl dem ersten als auch dem zweiten The receiving device can be any device that is used to receive electromagnetic radiation in both the first and the second
Wellenlängenbereich geeignet ist, d. h. das Empfangssignal kann auch durch Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich erzeugt werden. Wenn der erste Wellenlängenbereich und der zweite Wellenlängenbereich einander nicht überlappen, ist die Empfangseinrichtung auch in dem separaten ersten Wellenlängenbereich empfindlich für Strahlung. Wenn der erste Wellenlängenbereich und der zweite Wellenlängenbereich einander überlappen, ist die Empfangseinrichtung in einem Teilbereich des Überlappungsbereich, in dem gesamten Überlappungsbereich und/oder zumindest in einem Teilbereich des ersten Wavelength range is suitable, d. H. the received signal can also be generated by radiation in the first wavelength range. If the first wavelength range and the second wavelength range do not overlap, the receiving device is also sensitive to radiation in the separate first wavelength range. If the first wavelength range and the second wavelength range overlap one another, the receiving device is in a partial area of the overlap area, in the entire overlap area and / or at least in a partial area of the first
Wellenlängenbereichs, der nicht in dem Überlappungsbereich liegt, empfindlich für Wavelength range that is not in the overlap range is sensitive to
Strahlung. Insbesondere kann die Empfangseinrichtung eine Photozelle oder eine Anordnung von Photozellen aufweisen. Allgemeiner formuliert kann die Empfangseinrichtung ein oder mehrere Sensorelemente aufweisen, wobei jedes Sensorelement ausgestaltet ist, beim Auftreffen von elektromagnetischer Strahlung in einem spektralen Empfindlichkeitsbereich des Sensorelements ein insbesondere der Intensität oder der spektralen Intensität der auftreffenden Strahlung entsprechendes Sensorsignal zu erzeugen. Im Fall einer Mehrzahl von Sensorelementen können diese insgesamt ein ortsaufgelöstes Sensorsignal erzeugen. Radiation. In particular, the receiving device can have a photocell or an arrangement of photocells. In more general terms, the receiving device can have one or more sensor elements, each sensor element being designed to generate a sensor signal corresponding in particular to the intensity or the spectral intensity of the incident radiation when electromagnetic radiation strikes in a spectral sensitivity range of the sensor element. In the case of a plurality of sensor elements, they can all generate a spatially resolved sensor signal.
Insbesondere ist es möglich und wird bevorzugt, dass das Sensorelement und insbesondere jedes der Sensorelemente mit einem Signalverstärker gekoppelt ist, sodass das In particular, it is possible and is preferred that the sensor element and in particular each of the sensor elements is coupled to a signal amplifier so that the
Sensorsignal von dem Signalverstärker verstärkt wird. Sensor signal is amplified by the signal amplifier.
Das Sensorsignal, oder im Fall zumindest eines Signalverstärkers das verstärkte The sensor signal, or in the case of at least one signal amplifier, the amplified one
Sensorsignal, bilden das Empfangssignal der Empfangseinrichtung, welches auch als Messsignal bezeichnet werden kann. Im Fall mehrerer Empfangssignale, die auf den Sensorsignalen einer ortsauflösend messenden Anordnung von Sensorelementen beruht, kann auch das Empfangssignal ein ortsaufgelöstes Empfangssignal sein. Ein ortsaufgelöstes Empfangssignal ermöglicht es insbesondere, das zu verifizierende Objekt unter Sensor signal, form the received signal of the receiving device, which can also be referred to as a measurement signal. In the case of a plurality of received signals based on the sensor signals of a spatially resolved measuring arrangement of sensor elements, the received signal can also be a spatially resolved received signal. A spatially resolved received signal makes it possible in particular to display the object to be verified below
Berücksichtigung der ortsabhängigen Information auszuwerten. To evaluate the consideration of the location-dependent information.
Im Fall eines ortsaufgelösten Empfangssignals wird es bevorzugt, nicht nur im Messbetrieb, sondern auch im Kalibrierungsbetrieb ein ortsaufgelöstes Empfangssignal zu erzeugen, wobei vorzugsweise die Sensorsignale aller Sensorelemente im Kalibrierungsbetrieb vollständig oder überwiegend der von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich entsprechen, die, ohne den Messbereich zu erreichen, auf die Empfangseinrichtung eingestrahlt wurde. Somit steht aus dem In the case of a spatially resolved received signal, it is preferred to generate a spatially resolved received signal not only in measurement mode but also in calibration mode, with the sensor signals of all sensor elements in calibration mode preferably corresponding completely or predominantly to the radiation generated by the radiation generating device in the first wavelength range that to reach the measuring range on which the receiving device was radiated. Thus, from the
Kalibrierungsbetrieb ein Kalibrierungsergebnis zur Verfügung, das wie auch bei einem nicht ortsaufgelösten Empfangssignal der auf die Empfangseinrichtung einfallenden erzeugten Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich entspricht. Das Kalibrierungsergebnis kann daher im ortsaufgelösten Fall und auch im nicht ortsaufgelösten Fall zur Korrektur im Calibration mode provides a calibration result which, as with a non-spatially resolved received signal, corresponds to the generated radiation incident on the receiving device in the first wavelength range. The calibration result can therefore be used for correction in the spatially resolved case and also in the non-spatially resolved case
Messbetrieb verwendet werden und/oder enthält Informationen über das im Messbetrieb bei Vorhandensein eines erwarteten Sicherheitsmerkmals zu erwartende Messsignal. Measurement mode are used and / or contains information about the measurement signal to be expected in measurement mode in the presence of an expected security feature.
Bei der Auswertungseinrichtung handelt es sich um eine Einrichtung, die im The evaluation device is a device that is in
Kalibrierungsbetrieb aus dem Empfangssignal, welches oben als Kalibrierungssignal bezeichnet wurde, ein Kalibrierungsergebnis zu erzeugen. Ferner ist die Calibration operation to generate a calibration result from the received signal, which was referred to above as the calibration signal. Furthermore, the
Auswertungseinrichtung ausgestaltet, das Kalibrierungsergebnis bei der Auswertung des Empfangssignals aus dem Messbetrieb zu verwenden. Dabei kann die Evaluation device designed to use the calibration result when evaluating the received signal from the measuring operation. The
Auswertungseinrichtung separate Einheiten aufweisen, wobei zum Beispiel eine Einheit das Kalibrierungssignal auswertet und das Kalibrierungsergebnis erzeugt und eine andere Einheit, der das Kalibrierungsergebnis zur Verfügung gestellt wird, im Messbetrieb das Empfangssignal unter Verwendung des Kalibrierungsergebnisses auswertet. Die beiden Einheiten sind zum Beispiel direkt über eine Signalverbindung und/oder indirekt zum Beispiel über einen Speicher zur Speicherung des Kalibrierungsergebnisses miteinander verbunden, damit die andere Einheit das Kalibrierungsergebnis erhalten kann. Bevorzugt wird jedoch, dass dieselbe Einheit der Auswertungseinrichtung sowohl im Kalibrierungsbetrieb das Kalibrierungsergebnis erzeugt als auch im Messbetrieb bei der Auswertung des Evaluation device have separate units, for example one unit the Evaluates the calibration signal and generates the calibration result and another unit, to which the calibration result is made available, evaluates the received signal using the calibration result in the measuring mode. The two units are connected to one another, for example, directly via a signal connection and / or indirectly, for example via a memory for storing the calibration result, so that the other unit can receive the calibration result. However, it is preferred that the same unit of the evaluation device generates the calibration result both in the calibration mode and in the measurement mode when evaluating the
Empfangssignals das Kalibrierungsergebnis verwendet. Received signal uses the calibration result.
Insbesondere kann die Auswertungseinrichtung ausgestaltet sein, in dem Messbetrieb aus dem Empfangssignal unter Berücksichtigung des Kalibrierungsergebnisses ein korrigiertes Empfangssignal zu bilden oder In particular, the evaluation device can be configured to form a corrected received signal from the received signal in the measurement mode, taking into account the calibration result
unter Berücksichtigung des Kalibrierungsergebnisses ein erwartetes taking into account the calibration result an expected
Empfangssignal zu bilden und mit dem aus empfangener elektromagnetischer Strahlung erzeugten Empfangssignal oder einem daraus erzeugten Signal zu vergleichen. To form the received signal and to compare it with the received signal generated from received electromagnetic radiation or a signal generated therefrom.
In beiden Fällen kann zum Beispiel die Matched-Filter (im Deutschen auch als Optimalfilter bezeichnet) Technologie Anwendung finden, um zu prüfen, ob sich aus dem Empfangssignal oder dem korrigierten Empfangssignal ergibt, dass es sich um ein erwartetes zu verifizieren das Objekt handelt. In both cases, for example, the matched filter (also known as optimal filter in German) technology can be used to check whether the received signal or the corrected received signal shows that the object is expected to be verified.
Zur Bildung eines erwarteten Empfangssignals kann insbesondere ein lumineszierendes Referenzobjekt mit der Sensorvorrichtung oder einer anderen Sensorvorrichtung gemessen werden, d. h. es wird ein Messsignal aufgenommen, das zu dem zumindest einen To form an expected received signal, a luminescent reference object can in particular be measured with the sensor device or another sensor device, i. H. a measurement signal is recorded that corresponds to the at least one
lumineszierenden Stoff des Referenzobjekts beiträgt. Auch dieses Messsignal des contributes luminescent substance of the reference object. This measurement signal of the
Referenzobjekts kann von Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich der anregenden Strahlung mitverursacht sein. Bevorzugt wird, dass auch in Zusammenhang mit der Messung dieses Referenzobjekts ein Kalibrierungsbetrieb durchgeführt wird, ein entsprechendes Kalibrierungssignal erzeugt wird und dieses Kalibrierungssignal bei der Auswertung des Messsignals des Referenzobjekts verwendet wird. Bei diesem Kalibrierungsbetrieb kann es sich um einen anderen Kalibrierungsbetrieb handeln als bei der Verifizierung eines zu verifizierenden Objekts. Dadurch können die unterschiedlichen Bedingungen und optional unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Sensorvorrichtungen berücksichtigt werden. Zum Beispiel wird eine erste Sensorvorrichtung für die Messung des Referenzobjekts und eine zweite Sensorvorrichtung für die Verifizierung eines zu verifizierenden Objekts verwendet. Diese beiden Sensorverrichtungen weisen im Allgemeinen unterschiedliche Eigenschaften bezüglich des Einflusses der jeweils von ihr erzeugten Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich auf, die sich auf das Messsignal auswirkt, ohne den Reference object can be caused by radiation in the first wavelength range of the exciting radiation. It is preferred that a calibration operation is also carried out in connection with the measurement of this reference object, a corresponding calibration signal is generated and this calibration signal is used in the evaluation of the measurement signal of the reference object. This calibration operation can be a different calibration operation than the verification of an object to be verified. As a result, the different conditions and optionally different properties of different sensor devices can be taken into account. For example, a first sensor device is used for measuring the reference object and a second sensor device is used for verifying an object to be verified. These two sensor devices are generally different Properties relating to the influence of the radiation generated by it in the first wavelength range, which affects the measurement signal without the
Messbereich erreicht zu haben. Auch ist es möglich, dass die von der jeweiligen To have reached the measuring range. It is also possible that the respective
Sensorvorrichtung erzeugte Strahlung in verschiedenen ersten Wellenlängenbereichen erzeugt wird. Sensor device generated radiation is generated in different first wavelength ranges.
Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, dass ein Referenzobjekt vermessen wird. Vielmehr kann alternativ oder zusätzlich zum Beispiel berechnet werden, welches Messsignal für ein zu verifizierendes Objekt erwartet wird. However, it is not absolutely necessary for a reference object to be measured. Rather, it can alternatively or additionally, for example, be calculated which measurement signal is expected for an object to be verified.
Die Auswertungseinrichtung kann die Auswertung analog und/oder digital ausführen. The evaluation device can carry out the evaluation in an analogue and / or digital manner.
Insbesondere wenn das Empfangssignal als analoges Signal vorliegt, kann die In particular, if the received signal is an analog signal, the
Auswertungseinrichtung das analoge Signal empfangen, in ein digitales Signal umwandeln und dann das digitale Signal auswerten. Bei einem Eingangssignal, das Informationen über den zeitlichen Verlauf der von der Empfangseinrichtung empfangenen Strahlung enthält und das daher auch als zeitaufgelöstes Empfangssignal bezeichnet werden kann, kann es sich bei dem digitalen Empfangssignal um einen Datenstrom handeln, wenn die Evaluation device receive the analog signal, convert it into a digital signal and then evaluate the digital signal. In the case of an input signal which contains information about the temporal course of the radiation received by the receiving device and which can therefore also be referred to as a time-resolved received signal, the digital received signal can be a data stream if the
Empfangssignalinformationen fortlaufend eingehen, oder um einen Datensatz handeln, wenn das zeitaufgelöste Empfangssignal für zumindest einen Zeitraum oder ein Zeitintervall als digitale Datenmenge vorliegt. Received signal information is received continuously, or it is a data record if the time-resolved received signal is present as a digital data volume for at least a period or a time interval.
Vorzugsweise liegt das Kalibrierungssignal (d.h. das Empfangssignal im Preferably the calibration signal (i.e. the received signal in
Kalibrierungsbetrieb) als zeitaufgelöstes analoges Signal vor, wird digitalisiert und bildet einen Datensatz, der den zeitlichen Verlauf des Kalibrierungssignals über ein Zeitinterfall hinweg beschreibt und insbesondere den zeitlichen Verlauf der Intensität bzw. von der Empfangseinrichtung empfangenen Strahlungsflussdichte der empfangenen Strahlung beschreibt. Dabei kann das Zeitintervall insbesondere ein Zeitintervall sein, in dem entsprechend dem zeitlichen Verlauf der erzeugten elektromagnetischen Strahlung ein Anstieg des Messwertes bzw. Sensorwertes (z.B. eine elektrische Spannung) von null oder von einem Offset- und/oder Hintergrundstrahlungswert stattfindet und der Verlauf wieder auf den Wert null oder auf den Offsetwert und/oder Hintergrundstrahlungswert abnimmt. Die Hintergrundstrahlung ist diejenige Strahlung, die von der Empfangseinrichtung bzw. dem Sensorelement auch dann empfangen wird, wenn die Photolumineszenz-Sensorvorrichtung keine Strahlung erzeugt. Die Hintergrundstrahlung oder auch Umgebungsstrahlung kann zeitlich schwanken. Typisch ist, dass sie entsprechend weißem Rauschen schwankt. Der Offsetwert entspricht einem etwaigen Wert der Empfangseinrichtung oder des jeweiligen Sensorelements, der insbesondere ungleich null ist und erzeugt wird, wenn keinerlei Strahlung auf die Empfangseinrichtung einfällt. Daher kann der oben erwähnte Anstieg des Empfangssignals auch von einem Wert ausgehen, der eine Summe aus dem Wert der Hintergrundstrahlung und dem Offset ist. Calibration mode) as a time-resolved analog signal, is digitized and forms a data set that describes the temporal course of the calibration signal over a time interval and in particular describes the temporal course of the intensity or the radiation flux density of the received radiation received by the receiving device. The time interval can in particular be a time interval in which an increase in the measured value or sensor value (e.g. an electrical voltage) from zero or from an offset and / or background radiation value takes place in accordance with the time profile of the generated electromagnetic radiation and the profile returns to the Value zero or decreases to the offset value and / or background radiation value. The background radiation is that radiation which is received by the receiving device or the sensor element even when the photoluminescence sensor device does not generate any radiation. The background or ambient radiation can fluctuate over time. It is typical that it fluctuates according to white noise. The offset value corresponds to any value of the receiving device or of the respective sensor element, which is in particular not equal to zero and is generated when no radiation is incident on the receiving device. Therefore, the above-mentioned increase in Received signal also assume a value that is a sum of the value of the background radiation and the offset.
Wie oben erwähnt, wird die Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich durch die Strahlungserzeugungseinrichtung derart gesteuert, dass die erzeugte Strahlung in zumindest einem Zeitintervall einen zeitlichen Verlauf der As mentioned above, the generation of electromagnetic radiation in the first wavelength range is controlled by the radiation generating device in such a way that the generated radiation has a time profile in at least one time interval
Strahlungsflussdichte aufweist, welcher in dem Zeitintervall nicht konstant ist. Die Has radiation flux density which is not constant in the time interval. The
Photolumineszenz-Sensorvorrichtung weist hierzu eine entsprechend ausgestaltete For this purpose, the photoluminescence sensor device has a correspondingly designed one
Steuereinrichtung auf. Z.B. im Fall einer Leuchtdiode oder einer Mehrzahl von Leuchtdioden zur Erzeugung der Strahlung kann die Steuereinrichtung ausgestaltet sein, den zeitlichen Verlauf der elektrischen Leistung zu steuern, die die Strahlungserzeugungseinrichtung zumindest teilweise in Strahlungsenergie umwandelt. Insbesondere kann die Control device on. For example, in the case of a light-emitting diode or a plurality of light-emitting diodes for generating the radiation, the control device can be designed to control the time profile of the electrical power which the radiation generating device at least partially converts into radiant energy. In particular, the
Photolumineszenz-Sensorvorrichtung bzw. kann das Verfahren so ausgestaltet sein, dass die im Kalibrierungsbetrieb von der Empfangseinrichtung in dem ersten Wellenlängenbereich empfangene Strahlung teilweise auf demselben Strahlungsweg verläuft, auf dem im Photoluminescence sensor device or the method can be designed such that the radiation received in calibration mode by the receiving device in the first wavelength range runs partially on the same radiation path as in the
Messbetrieb Lumineszenzstrahlung innerhalb der Sensorvorrichtung verläuft. Außerdem kann die Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich teilweise oder vollständig auf einem anderen Weg verlaufen als die Lumineszenzstrahlung im Messbetrieb von ihrem Eintritt in die Sensorvorrichtung bis zum Auftreffen auf die Empfangseinrichtung. Insgesamt ist es somit möglich, den Einfluss der Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich auf das Empfangssignal im Messbetrieb zu berücksichtigen, wobei jegliche vorhandene Measuring operation luminescence radiation runs within the sensor device. In addition, the radiation in the first wavelength range can partially or completely run on a different path than the luminescence radiation in the measuring mode from its entry into the sensor device to its impact on the receiving device. Overall, it is thus possible to take into account the influence of the radiation in the first wavelength range on the received signal in the measurement mode, with any existing
Einrichtungen der Photolumineszenz-Sensorvorrichtung, die an der teilweisen Übertragung der erzeugten Strahlung von der Strahlungserzeugungseinrichtung zu der Devices of the photoluminescence sensor device, which are involved in the partial transmission of the generated radiation from the radiation generating device to the
Empfangseinrichtung beteiligt sind, mit berücksichtigt werden. Receiving device involved are also taken into account.
Gemäß einer Ausgestaltung der Sensorvorrichtung weist diese ein Austrittsfenster (zum Beispiel die oben als Austrittsfenster erwähnte optische Einrichtung) auf, durch das hindurch die erzeugte Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich in Richtung des Messbereichs abgestrahlt wird. An dem Austrittsfenster wird ein Teil der erzeugten Strahlung so reflektiert, dass sie auf demselben Strahlungsweg die Empfangseinrichtung erreicht, auf dem im Messbetrieb die Lumineszenzstrahlung verläuft und auch die Empfangseinrichtung erreicht und von dieser detektiert wird. Daher sind die Strahlungserzeugungseinrichtung, das Austrittsfenster, die Empfangseinrichtung und optional weitere den Strahlungsweg der Strahlung in den ersten Wellenlängenbereich und der Lumineszenzstrahlung beeinflussende Einrichtung der Sensorvorrichtung derart angeordnet, dass die genannten Strahlungswege vom Austrittsfenster zu der Empfangseinrichtung zumindest teilweise gleich sind. According to one embodiment of the sensor device, it has an exit window (for example the optical device mentioned above as the exit window) through which the generated radiation in the first wavelength range is emitted in the direction of the measurement range. At the exit window, part of the generated radiation is reflected in such a way that it reaches the receiving device on the same radiation path on which the luminescent radiation runs in the measurement mode and also reaches the receiving device and is detected by it. Therefore, the radiation generating device, the exit window, the receiving device and optionally further devices of the sensor device influencing the radiation path of the radiation in the first wavelength range and the luminescence radiation are arranged in such a way that the said radiation paths from the exit window to the receiving device are at least partially the same.
Oben erwähnt wurde auch bereits eine Ausgestaltung mit einem teilweise durchlässigenA design with a partially permeable structure was also mentioned above
Reflektor. Dabei kann der Reflektor, wie oben ebenfalls bereits erwähnt, einen größeren Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung reflektieren, und zwar insbesondere in eine erste Richtung, in der die reflektierte Strahlung den Messbereich erreicht. Ein kleinerer Anteil der erzeugten Strahlung kann von dem Reflektor durchgelassen werden und optional nach zumindest einer weiteren Reflexion an einer Einrichtung der Sensorvorrichtung die Empfangseinrichtung erreichen und von dieser detektiert werden, d.h. durch das Reflector. As already mentioned above, the reflector can be larger Reflect portion of the generated electromagnetic radiation, in particular in a first direction in which the reflected radiation reaches the measuring range. A smaller proportion of the generated radiation can be let through by the reflector and optionally, after at least one further reflection at a device of the sensor device, reach the receiving device and be detected by it, ie by the
Empfangssignal erfasst werden. Bei dieser Ausgestaltung sind die Received signal can be detected. In this embodiment, the
Strahlungserzeugungseinrichtung, der Reflektor, optional die zumindest eine weitere reflektierende Einrichtung und die Empfangseinrichtung entsprechend angeordnet. Radiation generating device, the reflector, optionally the at least one further reflecting device and the receiving device are arranged accordingly.
Insbesondere kann der Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung, die nicht den Messbereich erreicht und auf die Empfangseinrichtung auftrifft und von dieser detektiert wird, wie erwähnt teilweise auf demselben Strahlungsweg verlaufen wie die in die In particular, the portion of the generated electromagnetic radiation that does not reach the measurement area and impinges on the receiving device and is detected by it, as mentioned, can partially run on the same radiation path as that in the
Sensorvorrichtung eintretende Lumineszenzstrahlung im Messbetrieb und teilweise auf anderem Strahlungsweg die Empfangseinrichtung erreichen. Wenn hier von jeweils einem Strahlungsweg die Rede ist, können darunter jeweils mehrere Strahlungswege zu verstehen sein, für die dies zutrifft. Insbesondere wird sich die Lumineszenzstrahlung im Allgemeinen auf verschiedenen Strahlungswegen, z.B. innerhalb eines bestimmten Raumwinkelbereichs, ausgehend von einem Eintrittsfenster ausbreiten und die Empfangseinrichtung erreichen. Zumindest auf einem Teil dieser Strahlungswege kann sich auch die vom Austrittsfenster reflektierte erzeugte Strahlung verlaufen. Insbesondere kann derjenige Teil der erzeugten Strahlung im ersten Wellenlängenbereich, der auf demselben Strahlungsweg wie Luminescence radiation entering the sensor device in the measurement mode and partially on a different radiation path reach the receiving device. If one radiation path is referred to here, this can be understood to mean several radiation paths for which this applies. In particular, the luminescence radiation will generally propagate on different radiation paths, e.g. within a certain solid angle range, starting from an entry window and reach the receiving device. The generated radiation reflected from the exit window can also run along at least part of these radiation paths. In particular, that part of the generated radiation in the first wavelength range that is on the same radiation path as
Lumineszenzstrahlung verläuft, bezüglich seines Beitrags zum Kalibrierungssignal und insbesondere bezüglich seiner Strahlungsleistung in der gleichen Größenordnung liegen wie der Teil der erzeugten Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich, der auf zumindest teilweise einem anderen Strahlungsweg als die Lumineszenzstrahlung vom Eintritt in die Sensorvorrichtung zur Empfangseinrichtung verläuft. Konkreter ausgedrückt, verläuft dieser Teil nicht vollständig auf einem Strahlungsweg, den die Lumineszenzstrahlung im Luminescence radiation runs, with regard to its contribution to the calibration signal and in particular with regard to its radiation power, are in the same order of magnitude as the part of the generated radiation in the first wavelength range, which runs on at least partially a different radiation path than the luminescence radiation from the entry into the sensor device to the receiving device. To put it more concretely, this part does not run completely on a radiation path that the luminescence radiation in the
Messbetrieb vom Eintritt in die Sensorvorrichtung bis zur Empfangseinrichtung nimmt. Die beiden genannten Teile der erzeugten Strahlung im ersten Wellenlängenbereich tragen insbesondere in derselben Größenordnung zum Kalibrierungssignal und daher auch zum Empfangssignal im Messbetrieb bei. Unter„der gleichen Größenordnung“ wird verstanden, dass keiner der beiden Teile um mehr als einen Faktor 10 größer ist als der andere Teil. Insbesondere können die beiden Teile gleich groß sein. Dies hängt jedoch davon ab, welche Eigenschaften die an der Übertragung der erzeugten Strahlung von der Measurement operation takes from entry into the sensor device to the receiving device. The two mentioned parts of the generated radiation in the first wavelength range in particular contribute in the same order of magnitude to the calibration signal and therefore also to the received signal during measurement operation. “The same order of magnitude” is understood to mean that neither of the two parts is larger than the other part by more than a factor of 10. In particular, the two parts can be of the same size. However, this depends on what properties are involved in the transmission of the radiation generated by the
Strahlungserzeugungseinrichtung zur Empfangseinrichtung beteiligten Einrichtungen der Sensorvorrichtung bei einem konkreten Exemplar der Sensorvorrichtung haben. Fertigungstoleranzen der beteiligten Einrichtungen können dazu führen, dass konkrete Exemplare unterschiedlich große Teile der Strahlung im ersten Wellenlängenbereich bewirken. In all diesen Fällen ermöglicht es das Kalibrierungsergebnis unter der Annahme gleicher Verhältnisse im Kalibrierungsbetrieb wie im Messbetrieb, den Einfluss der erzeugten Strahlung auf das Sensorsignal im Messbetrieb zu berücksichtigen. Auch bei verschiedenen Verhältnissen im Kalibrierungsbetrieb und im Messbetrieb kann das Kalibrierungsergebnis aus dem Kalibrierungsbetrieb im Messbetrieb berücksichtigt werden. Insbesondere können die Verhältnisse, wie z.B. die oben genannten Temperaturen und Drücke, sowie Alter und/oder Abnutzungsgrad mitberücksichtigt werden. Z.B. kann das Kalibrierungsergebnis wiederholt bei unterschiedlichen Verhältnissen ermittelt werden und können die Verhältnisse ebenfalls erfasst werden, wenn es sich um messbare Größen wie Temperatur und Druck handelt. Daraus kann ein für die jeweiligen Verhältnisse des Messbetriebes gültiges Radiation generating device for receiving device participating devices of the sensor device in a specific example of the sensor device. Manufacturing tolerances of the devices involved can lead to concrete specimens causing parts of the radiation of different sizes in the first wavelength range. In all these cases, assuming the same conditions in calibration mode as in measurement mode, the calibration result makes it possible to take into account the influence of the generated radiation on the sensor signal in measurement mode. Even with different conditions in the calibration mode and in the measuring mode, the calibration result from the calibration mode can be taken into account in the measuring mode. In particular, the conditions, such as the temperatures and pressures mentioned above, as well as age and / or degree of wear, can also be taken into account. For example, the calibration result can be determined repeatedly under different conditions and the conditions can also be recorded if measurable quantities such as temperature and pressure are involved. From this, a valid one for the respective conditions of the measuring operation can be obtained
Kalibrierungsergebnis ermittelt werden, z.B. aus einer Vielzahl von gespeicherten Calibration result can be determined, e.g. from a large number of stored
Kalibrierungsergebnissen, zu denen ebenfalls die Werte der zugehörigen Verhältnisse gespeichert sind. Bezüglich des Alters oder Abnutzungsgrades kann der Kalibrierungsbetrieb wiederholt durchgeführt werden. Wenn sich insbesondere bei ansonsten gleichen Calibration results for which the values of the associated ratios are also stored. Regarding the age or the degree of wear, the calibration operation can be carried out repeatedly. Especially if they are otherwise the same
Verhältnissen wie Temperatur und/oder Druck das Kalibrierungsergebnis ändert, können auch andere Kalibrierungsergebnisse, die früher für dieselben messbaren Verhältnisse ermittelt wurden, entsprechend dem fortgeschrittenen Alter oder Abnutzungsgrad der Vorrichtung angepasst werden. Conditions such as temperature and / or pressure changes the calibration result, other calibration results which were previously determined for the same measurable conditions can also be adapted in accordance with the advanced age or degree of wear and tear of the device.
Bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Photolumineszenz-Sensorvorrichtung bzw. des Verfahrens werden die optischen Eigenschaften der beteiligten Einrichtungen der Sensorvorrichtung durch das Kalibrierungsergebnis berücksichtigt. In the configurations of the photoluminescence sensor device or of the method described above, the optical properties of the participating devices of the sensor device are taken into account by the calibration result.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen: Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. The individual figures in the drawing show:
Fig. 1 schematisch eine Anordnung mit einem Optik-Modul einer Sensorvorrichtung und einer Transporteinrichtung, von der ein zu verifizierendes Objekt an dem Optik- Modul vorbei transportiert werden kann, 1 schematically shows an arrangement with an optics module of a sensor device and a transport device by which an object to be verified can be transported past the optics module,
Fig. 2 schematisch eine Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Optik-Moduls und zwar bezogen auf Fig. 1 von oben, FIG. 2 schematically shows a view of the optical module shown in FIG. 1, specifically based on FIG. 1 from above,
Fig. 3 schematisch eine Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Optik-Moduls und zwar bezogen auf Fig. 1 von links, 3 schematically shows a view of the optics module shown in FIG. 1, specifically from the left in relation to FIG.
Fig. 4 schematisch eine Anordnung wie in Fig. 1 , wobei zusätzlich eine FIG. 4 schematically shows an arrangement as in FIG. 1, with an additional
Strahlungserzeugungseinrichtung und eine Empfangseinrichtung dargestellt sind und wobei schematisch Strahlungswege von Strahlung bei der Erzeugung eines Messsignals dargestellt sind, Radiation generating device and a receiving device are shown and where the radiation paths of radiation are shown schematically when a measurement signal is generated,
Fig. 5 die Anordnung aus Fig. 4, wobei jedoch Strahlungswege von Strahlung 5 shows the arrangement from FIG. 4, but with radiation paths of radiation
schematisch dargestellt sind, die von der Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugt wird und die die Sensorvorrichtung nicht verlässt, are shown schematically, which is generated by the radiation generating device and which does not leave the sensor device,
Fig. 6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Kalibrieren einer Photolumineszenz-Sensorvorrichtung, 6 shows a flow chart to explain an exemplary embodiment of a method for calibrating a photoluminescence sensor device,
Fig. 7 ein Intensitäts-Zeitdiagramm zur schematischen Darstellung einer zeitlichen 7 shows an intensity-time diagram for the schematic representation of a time
Folge von Anregungssignalen und Sequence of excitation signals and
Fig. 8 ein Intensitäts-Zeitdiagramm zur schematischen Darstellung einer zeitlichen 8 shows an intensity-time diagram for the schematic representation of a time
Folge von Empfangssignalen. Sequence of received signals.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist ein Optik-Modul 18 auf, das Teil einer in Fig. 1 nicht vollständig dargestellten Photolumineszenz-Sensorvorrichtung ist. Ferner zeigt Fig. 1 ein zu verifizierendes Objekt 22 mit einem Sicherheitsmerkmal 23. In dem The arrangement shown in FIG. 1 has an optics module 18 which is part of a photoluminescence sensor device, which is not completely shown in FIG. 1. Furthermore, FIG. 1 shows an object 22 to be verified with a security feature 23
Ausführungsbeispiel ist das Sicherheitsmerkmal 23 auf einer Oberfläche des Objekts 22 angeordnet. Das Sicherheitsmerkmal kann jedoch alternativ oder zusätzlich in das Objekt 22 integriert sein. Das Sicherheitsmerkmal 23 weist zumindest einen Stoff auf, der bei Anregung durch geeignete Strahlung Lumineszenzstrahlung abstrahlt. Dabei weist die In the exemplary embodiment, the security feature 23 is arranged on a surface of the object 22. The security feature can, however, alternatively or additionally be integrated into the object 22. The security feature 23 has at least one substance which emits luminescence radiation when excited by suitable radiation. The
Lumineszenzstrahlung eine andere Wellenlänge auf als die anregende Strahlung. Es ist häufig so, dass die Lumineszenzstrahlung im Wesentlichen monochromatische Strahlung ist, während die anregende Strahlung in einem Wellenlängenbereich liegen kann und pro Photon jeweils die Mindest-Anregungsenergie aufweist, die zur Anregung des Luminescence radiation has a different wavelength than the stimulating radiation. It is often the case that the luminescence radiation is essentially monochromatic radiation, while the exciting radiation can lie in a wavelength range and has the minimum excitation energy per photon that is necessary for exciting the
lumineszierenden Stoffs benötigt wird. luminescent material is needed.
In dem speziellen in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das Objekt 22 an einem Objektträger 21. Ein solcher Objektträger 21 kann jedoch in einem anderen In the special embodiment shown in FIG. 1, the object 22 is located on a slide 21. However, such a slide 21 can be in another
Ausführungsbeispiel entfallen. Ferner ist in Fig. 1 schematisch eine Transporteinrichtung 24 dargestellt, die das Objekt 22 an einem Austrittsfenster 11 des Optik-Moduls 18 vorbei transportiert, während das Objekt 22 von der Sensorvorrichtung gemessen wird. Auch eine derartige Transporteinrichtung kann entfallen. Z.B. kann das Objekt untersucht werden, während es sich relativ zu der Sensorvorrichtung nicht bewegt. Vorher und/oder nachher kann ein Kalibrierungsbetrieb stattfinden, in dem sich kein lumineszierender Stoff im Embodiment omitted. Furthermore, a transport device 24 is shown schematically in FIG. 1, which transports the object 22 past an exit window 11 of the optics module 18, while the object 22 is measured by the sensor device. Such a transport device can also be omitted. For example, the object can be examined while it is not moving relative to the sensor device. Before and / or after a calibration operation can take place in which there is no luminescent substance in the
Messbereich der Sensorvorrichtung befindet. In dem in Fig. 1 dargestellten Measuring range of the sensor device is located. In the one shown in FIG
Ausführungsbeispiel befindet sich der Messbereich der Sensorvorrichtung dort, wo sich das Objekt 22 und auch das Sicherheitsmerkmal 23 befinden. Der Messbereich kann als ein räumlicher Bereich aufgefasst werden, der sich von dem Austrittsfenster 11 aus gesehen in einem Raumwinkel unterhalb des Austrittsfensters 11 befindet. Wenn hier von unterhalb, oberhalb, rechts und links die Rede ist, bezieht sich dies auf die Darstellung in Fig. 1. In der Praxis können Objekt und Sensorvorrichtung anders relativ zueinander angeordnet sein. Embodiment, the measuring range of the sensor device is where the Object 22 and also the security feature 23 are located. The measurement area can be understood as a spatial area which, as seen from the exit window 11, is located at a solid angle below the exit window 11. If below, above, right and left are mentioned here, this relates to the illustration in FIG. 1. In practice, the object and sensor device can be arranged differently relative to one another.
Das Optik-Modul 18 weist ein Gehäuse 7 mit einem Gehäuseinnenraum 10 auf, der es elektromagnetischer Strahlung erlaubt, durch den Gehäuseinnenraum 10 hindurchzutreten. Das Optik-Modul 18 weist eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen 12 auf. Wie Fig. 3 zeigt, besitzt das Optik-Modul 18 in diesem speziellen Ausführungsbeispiel insgesamt zehn in einer Reihe nebeneinander angeordneter Eintrittsöffnungen 12. Insbesondere kann jeder dieser Eintrittsöffnungen 12 eine Strahlungsquelle 13 zugeordnet sein, wie sie in Fig. 4 und Fig. 5 als Bestandteil einer Strahlungserzeugungseinrichtung 17 dargestellt ist. Bei Betrieb der Strahlungsquelle 13, die z.B. eine Leuchtdiode ist oder eine Mehrzahl von Leuchtdioden aufweist, tritt wie schematisch durch einen Pfeil in Fig. 4 dargestellt ist, von der The optics module 18 has a housing 7 with a housing interior 10 that allows electromagnetic radiation to pass through the housing interior 10. The optics module 18 has a plurality of entry openings 12. As FIG. 3 shows, the optics module 18 in this special exemplary embodiment has a total of ten entry openings 12 arranged in a row next to one another. In particular, each of these entry openings 12 can be assigned a radiation source 13, as shown as a component in FIGS. 4 and 5 a radiation generating device 17 is shown. During operation of the radiation source 13, which is, for example, a light-emitting diode or has a plurality of light-emitting diodes, occurs, as is shown schematically by an arrow in FIG
Strahlungsquelle 13 erzeugte Strahlung durch die Eintrittsöffnung 12 in den Radiation source 13 generated radiation through the inlet opening 12 into the
Gehäuseinnenraum 10 ein. Housing interior 10 a.
Das besondere in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Optik-Moduls 18 weist an der Eintrittsöffnung 12 eine Eintritts-Optik 5 auf, bei der es sich z.B. um eine optische Linse oder Anordnung von Linsen handeln kann, um die eintretende elektromagnetische Strahlung zu fokussieren und/oder zu zerstreuen. Alternativ oder zusätzlich zu der Eintritts-Optik 5 kann sich an der Eintrittsöffnung 12 ein Filter (nicht dargestellt) befinden, der die in den Gehäuseinnenraum 10 eintretende Strahlung filtert. Z.B. kann auf diese Weise ein The particular embodiment of an optics module 18 shown in FIG. 1 has an entry optics 5 at the entry opening 12, which can be, for example, an optical lens or an arrangement of lenses in order to focus the entering electromagnetic radiation and / or to disperse. As an alternative or in addition to the entrance optics 5, a filter (not shown) can be located at the entrance opening 12, which filters the radiation entering the housing interior 10. E.g. this way a
Strahlungsanteil, der nahe bei der Wellenlänge der Lumineszenzstrahlung liegt, geschwächt und somit ausgefiltert werden. Part of the radiation that is close to the wavelength of the luminescence radiation is weakened and thus filtered out.
In dem Gehäuseinnenraum 10 befindet sich ein teilweise durchlässiger Reflektor 3, der auch als teilweise durchlässiger Spiegel bezeichnet werden kann. Er ist in dem In the housing interior 10 there is a partially transparent reflector 3, which can also be referred to as a partially transparent mirror. He is in that
Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 45° zu der Hauptachse der Eintrittsöffnung 12 angeordnet. An seiner in Fig. 1 nach unten weisenden Oberfläche wird daher beim Betrieb die durch die Eintrittsöffnung 12 in den Gehäuseinnenraum 10 eintretende Strahlung mit einem Anteil an der Gesamt-Intensität der Strahlung nach unten durch das Austrittsfenster 11 , welches sich im Gehäuse 7 unten befindet, in den Messbereich abgelenkt. Auf den Anteil dieser Strahlung, der vom Reflektor 3 nicht nach unten reflektiert wird, wird noch anhand von Fig. 5 eingegangen. Embodiment arranged at an angle of 45 ° to the main axis of the inlet opening 12. On its surface pointing downwards in FIG. 1, during operation the radiation entering through the inlet opening 12 into the housing interior 10, with a proportion of the total intensity of the radiation, is passed down through the exit window 11, which is located at the bottom of the housing 7, deflected into the measuring range. The proportion of this radiation that is not reflected downward by the reflector 3 will be discussed with reference to FIG.
Der Gehäuseinnenraum 10 weist eine Aussparung 2 auf, die sich in der Darstellung der Fig.The housing interior 10 has a recess 2, which is shown in the illustration of FIG.
1 von dem Reflektor 3 nach oben erstreckt und an einer Empfangs-Optik 6 endet. Dabei kann es sich wiederum um eine Linse oder Linsenanordnung handeln, die zu einer 1 extends upward from reflector 3 and ends at receiving optics 6. There it can in turn be a lens or lens arrangement that leads to a
Fokussierung und/oder Zerstreuung der auf die Empfangs-Optik 6 auftreffenden Strahlung führt. Wie Fig. 5 schematisch darstellt, tritt die durch die Aussparung 2 verlaufende Strahlung aus dem Optik-Modul 18 nach oben aus und trifft auf zumindest ein Sensorelement 15 der Empfangseinrichtung 19, die sich oberhalb des Optik-Moduls 18 befindet. Focusing and / or scattering of the radiation impinging on the receiving optics 6 leads. As FIG. 5 shows schematically, the radiation running through the recess 2 exits the optics module 18 upwards and strikes at least one sensor element 15 of the receiving device 19, which is located above the optics module 18.
In der Aussparung 2 befindet sich eine Filter-Anordnung mit einem ersten Filter 4a und einem zweiten Filter 4b. Dies erlaubt es, das Spektrum der durch die Aussparung 2 verlaufenden Strahlung zu verändern. Insbesondere kann durch die Filter-Anordnung 4 der spektrale Anteil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung 17 erzeugten Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich vermindert, d.h. geschwächt werden. Optional kann die Filter-Anordnung als Bandpass-Filter ausgestaltet sein, die überwiegend Strahlung in dem zweiten Wellenlängenbereich der Lumineszenzstrahlung passieren lässt. Wie oben beschrieben ist es jedoch von Vorteil, auch einen Anteil der von der In the recess 2 there is a filter arrangement with a first filter 4a and a second filter 4b. This makes it possible to change the spectrum of the radiation passing through the recess 2. In particular, the filter arrangement 4 can reduce, i.e. weaken, the spectral component of the radiation generated by the radiation generating device 17 in the first wavelength range. Optionally, the filter arrangement can be designed as a bandpass filter, which predominantly allows radiation in the second wavelength range of the luminescent radiation to pass. As described above, however, it is advantageous to also use a proportion of the
Strahlungserzeugungseinrichtung 17 erzeugten Strahlung passieren zu lassen. To let radiation generating device 17 generated radiation pass.
Durch einen Pfeil mit dem Buchstaben B ist angedeutet, in welche Bewegungsrichtung sich der von der Transporteinrichtung 24 bewegte Objektträger 21 mit dem Objekt 22 bewegen kann, wenn wie in Fig. 3 dargestellt das Optik-Modul 18 eine Reihe von nebeneinander angeordneten Eintrittsöffnungen 12 aufweist. In der Darstellung der Fig. 1 liegt die Reihe der Eintrittsöffnungen 12 hintereinander in einer Richtung, die sich senkrecht zur Figurenebene der Fig. 1 erstreckt. Dementsprechend ist in diesem Ausführungsbeispiel das Austrittsfenster 11 so groß in der zur Figurenebene der Fig. 1 senkrechten Richtung ausgeführt, dass der überwiegende Anteil der durch die Mehrzahl von Eintrittsöffnungen 12 eintretenden An arrow with the letter B indicates the direction of movement in which the object carrier 21 moved by the transport device 24 can move with the object 22 when, as shown in FIG. 3, the optics module 18 has a row of entry openings 12 arranged next to one another. In the illustration in FIG. 1, the row of inlet openings 12 lies one behind the other in a direction which extends perpendicular to the plane of the figure in FIG. 1. Accordingly, in this exemplary embodiment, the exit window 11 is designed so large in the direction perpendicular to the plane of the figure in FIG. 1 that the majority of those entering through the plurality of entry openings 12
Strahlung nach Reflexion an dem Reflektor 3 nach unten austreten kann. Die Länge des Austrittsfensters 11 in der Transportrichtung (der horizontalen Richtung in Fig. 1) ist in dem Ausführungsbeispiel erheblich kürzer. Der Messbereich weist daher bezogen auf Fig. 1 eine kleine Länge in Transportrichtung bei sehr viel größerer Breite in der Richtung senkrecht zur Figurenebene auf. Radiation after reflection on the reflector 3 can exit downwards. The length of the exit window 11 in the transport direction (the horizontal direction in FIG. 1) is considerably shorter in the exemplary embodiment. In relation to FIG. 1, the measuring area therefore has a small length in the transport direction with a very much greater width in the direction perpendicular to the plane of the figure.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Empfangseinrichtung 19 eine Mehrzahl von Sensorelementen 15 auf, wobei jedes Sensorelement 15 einer Sensoröffnung 16 zugeordnet ist, d.h. die durch die Sensoröffnung 16 aus dem Gehäuse 7 austretende Messstrahlung empfängt und detektiert. Dabei liegt die Mehrzahl von Sensoröffnungen 16 in einer Reihe hintereinander entlang der Senkrechten zur Figurenebene der Fig. 1. In this exemplary embodiment, the receiving device 19 has a plurality of sensor elements 15, each sensor element 15 being assigned to a sensor opening 16, i.e. receiving and detecting the measuring radiation emerging from the housing 7 through the sensor opening 16. The plurality of sensor openings 16 lie in a row one behind the other along the perpendicular to the plane of the figure in FIG. 1.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel dargestellt, unterscheidet sich die Anzahl der As shown in the embodiment, the number of
Eintrittsöffnungen 12 von der Anzahl der Sensoröffnungen 16. Jedoch ist die Länge der Reihe von Eintrittsöffnungen 12 etwa gleich der Länge der Reihe der Sensoröffnungen 16, wobei„Länge“ in diesem Fall in der Richtung senkrecht zur Figurenebene der Fig. 1 zu messen ist. Aufgrund der unterschiedlichen Anzahl von Eintrittsöffnungen 12 und Inlet openings 12 from the number of sensor openings 16. However, the length of the row of inlet openings 12 is approximately equal to the length of the row of sensor openings 16, "Length" in this case is to be measured in the direction perpendicular to the plane of the figure in FIG. 1. Due to the different number of inlet openings 12 and
Sensoröffnungen 16 erfasst jedes Sensorelement 15 Strahlung, die von einer Mehrzahl der Strahlungsquellen 13 erzeugt wurde bzw. durch Anregung mittels der Strahlung mehrerer Strahlungsquellen 13 aufgrund von Lumineszenz erzeugt wurde. Sensor openings 16, each sensor element 15 detects radiation that was generated by a plurality of radiation sources 13 or was generated by excitation by means of the radiation of a plurality of radiation sources 13 on the basis of luminescence.
Die Eintrittsöffnungen 12 und die Sensoröffnungen 16 in den Figuren 2 und 3 sind kreisförmig dargestellt. Insbesondere kann der Gehäuseinnenraum 10 daher im Bereich dieser Öffnungen zylindrisch sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt. Vielmehr kann der Bereich der Eintrittsöffnung und/oder der Bereich der Sensoröffnung in beliebiger Weise geformt sein. Insbesondere ist es auch denkbar, dass keine separaten Eintrittsöffnungen und/oder Sensoröffnungen vorhanden sind, sondern dass es sich um einen entlang der Reihe der Strahlungsquellen und/oder entlang der Reihe der The inlet openings 12 and the sensor openings 16 in Figures 2 and 3 are shown circular. In particular, the housing interior 10 can therefore be cylindrical in the area of these openings. However, the invention is not limited to this form. Rather, the area of the inlet opening and / or the area of the sensor opening can be shaped in any way. In particular, it is also conceivable that there are no separate inlet openings and / or sensor openings, but that it is one along the row of radiation sources and / or along the row of
Sensorelemente ganz oder teilweise durchgehenden Öffnungsbereich handelt. Separate Öffnungen haben aber den Vorteil, dass die von den einzelnen Strahlungsquellen erzeugten Strahlungsbündel jedenfalls zumindest von einem Teil der anderen Strahlungsbündel unterschieden werden können. Z.B. detektiert ein einzelnes Sensorelement lediglich Strahlungsbündel von drei Strahlungsquellen bzw. der daraus resultierenden Sensor elements is wholly or partially continuous opening area. However, separate openings have the advantage that the radiation bundles generated by the individual radiation sources can in any case be distinguished from at least some of the other radiation bundles. E.g. a single sensor element only detects radiation beams from three radiation sources or the resulting radiation sources
Lumineszenzstrahlung. Es findet somit eine örtliche Auflösung bei der Erfassung der Strahlung durch die Sensorelemente statt. Luminescent radiation. There is thus a local resolution when the radiation is detected by the sensor elements.
Ferner ist es möglich, dass nicht nur eine Reihe von Strahlungsquellen und/oder Furthermore, it is possible that not only a number of radiation sources and / or
Sensorelementen vorhanden ist, sondern eine Mehrzahl von Reihen, sodass eine zweidimensionale örtliche Auflösung stattfindet. Sensor elements is present, but a plurality of rows, so that a two-dimensional spatial resolution takes place.
Anders als bei der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform mit einem Optik- Modul 18 und separater Strahlungserzeugungseinrichtung 17 sowie separater In contrast to the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 with an optics module 18 and a separate radiation generating device 17 and a separate one
Empfangseinrichtung 19 kann die Sensorvorrichtung z.B. als eine in einem einzigen Receiving device 19 can use the sensor device, for example, as one in a single
Gehäuse integrierte Vorrichtung realisiert werden. Es ist auch möglich, dass entweder die Strahlungserzeugungseinrichtung oder die Empfangseinrichtung als separates Modul ausgestaltet sind. Außerdem ist es möglich, dass die Strahlungserzeugungseinrichtung und/oder die Empfangseinrichtung nicht fest mit dem Optik-Modul verbunden sind, sondern z.B. in einem Abstand zueinander angeordnet sind und keine Materialbrücke direkt zwischen den verschiedenen Modulen vorhanden ist. Dies hat allerdings den Nachteil, dass sich der Strahlungsweg von der Strahlungserzeugungseinrichtung zum Optik-Modul und der Strahlungsweg vom Optik-Modul zu der Empfangseinrichtung ändern kann, beispielsweise durch mechanische Schwingungen, durch von einem Nutzer verursachte Stöße oder aufgrund thermischer Ausdehnung oder Kontraktion. Bevorzugt wird daher, dass im Fall separater Module die Strahlungserzeugungseinrichtung, die Empfangseinrichtung und da Optik-Modul fest miteinander verbunden sind. In der in Fig.Housing integrated device can be realized. It is also possible for either the radiation generating device or the receiving device to be designed as a separate module. In addition, it is possible that the radiation generating device and / or the receiving device are not permanently connected to the optics module, but rather are, for example, arranged at a distance from one another and there is no material bridge directly between the various modules. However, this has the disadvantage that the radiation path from the radiation generating device to the optics module and the radiation path from the optics module to the receiving device can change, for example due to mechanical vibrations, impacts caused by a user or due to thermal expansion or contraction. It is therefore preferred that, in the case of separate modules, the radiation generating device, the receiving device and the optics module are permanently connected to one another. In the in Fig.
1 bis Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind zum Zwecke einer stabilen Verbindung der Module erste Ausrichtungsstifte 8 und zweite Ausrichtungsstifte 9 vorgesehen. Die ersten Ausrichtungsstifte 8 erstrecken sich von dem Gehäuse 7 des Optik-Moduls 18 in der Darstellung der Fig. 1 nach oben. Dies ist auch aus Fig. 2 und Fig. 3 erkennbar. Z.B. in der Ansicht der Fig. 3 erstrecken sich zwei der ersten Ausrichtungsstifte 8 nach oben. Aus Fig. 1 sind lediglich ein erster Ausrichtungsstift 8 und ein zweiter Ausrichtungsstift 9 erkennbar. Dementsprechend (nicht dargestellt) weist die Strahlungserzeugungseinrichtung 17 1 to 3, first alignment pins 8 and second alignment pins 9 are provided for the purpose of a stable connection of the modules. The first alignment pins 8 extend upward from the housing 7 of the optics module 18 in the illustration of FIG. 1. This can also be seen from FIGS. 2 and 3. For example, in the view of Figure 3, two of the first alignment pins 8 extend upward. From Fig. 1 only a first alignment pin 8 and a second alignment pin 9 can be seen. The radiation generating device 17 accordingly (not shown)
Aussparungen zur Aufnahme der zweiten Ausrichtungsstifte 9 auf und weist die Recesses for receiving the second alignment pins 9 and has the
Empfangseinrichtung 19 entsprechende Aufnahmen zur Aufnahme der ersten Receiving device 19 corresponding recordings for receiving the first
Ausrichtungsstifte 8 auf. Fig. 4 und Fig. 5 zeigen schematisch einen montierten Zustand, in dem die Ausrichtungsstifte 8, 9 (nicht in Fig.4 und Fig. 5 dargestellt) in den entsprechenden Aufnahmen aufgenommen sind. Der geringe Abstand zwischen der Alignment pins 8 on. FIGS. 4 and 5 schematically show an assembled state in which the alignment pins 8, 9 (not shown in FIGS. 4 and 5) are received in the corresponding receptacles. The small distance between the
Strahlungserzeugungseinrichtung 17 und dem Optik-Modul 18 und der geringe Abstand der Empfangseinrichtung 19 und dem Optik-Modul 18 in Fig. 4 und Fig. 5 sind lediglich dargestellt, um die verschiedenen Module als separate Module erkennbar zu machen. The radiation generating device 17 and the optics module 18 and the small distance between the receiving device 19 and the optics module 18 in FIGS. 4 and 5 are only shown in order to make the various modules recognizable as separate modules.
Vorzugsweise liegen die Oberflächen der verschiedenen Module paarweise aneinander an. Dies gilt auch für den links oben in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Bereich, in dem die Strahlungserzeugungseinrichtung 17 und die Empfangseinrichtung 19 einander benachbart sind. Im montierten Zustand der Fig. 4 und Fig. 5 ist durch die drei Module die vollständige Sensorvorrichtung 1 gebildet. Die drei Module können in einem gemeinsamen Gehäuse der Vorrichtung aufgenommen sein. The surfaces of the various modules are preferably in contact with one another in pairs. This also applies to the area shown at the top left in FIGS. 4 and 5, in which the radiation generating device 17 and the receiving device 19 are adjacent to one another. In the assembled state of FIGS. 4 and 5, the complete sensor device 1 is formed by the three modules. The three modules can be accommodated in a common housing of the device.
Die Strahlungserzeugungseinrichtung 17 weist, wie in Fig. 4 dargestellt ist, eine The radiation generating device 17, as shown in FIG. 4, has a
Steuereinrichtung 25 zum Steuern der Strahlungserzeugungseinrichtung auf. In dem Control device 25 for controlling the radiation generating device. By doing
Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 25 mit der Strahlungsquelle 13 verbunden.In the exemplary embodiment, the control device 25 is connected to the radiation source 13.
Z.B. stellt die Steuereinrichtung 25 den zeitlichen Verlauf des elektrischen Stromes durch die als Leuchtdiode ausgestaltete Strahlungsquelle 13 in der gewünschten Weise ein, sodass die Strahlungsquelle 13 einen entsprechenden zeitlichen Intensitätsverlauf der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung bewirkt. For example, the control device 25 adjusts the time profile of the electric current through the radiation source 13, which is designed as a light-emitting diode, in the desired manner, so that the radiation source 13 effects a corresponding time profile of the intensity of the emitted electromagnetic radiation.
Die Empfangseinrichtung 19 weist eine Auswertungseinrichtung 26 auf, die die von den einzelnen Sensorelementen 15 erzeugten Messsignale empfängt, aufzeichnet und auswertet. The receiving device 19 has an evaluation device 26 which receives, records and evaluates the measurement signals generated by the individual sensor elements 15.
Dadurch, dass die Strahlungserzeugungseinrichtung 17 und die Empfangseinrichtung 19 als von dem Optik-Modul 18 separate Module bzw. Einrichtungen ausgestaltet sind, kann die beim Betrieb der Steuereinrichtung 25 und der Auswertungseinrichtung 26 erzeugte Wärme größtenteils nach außen abgeführt werden, ohne das Optik-Modul 18 wesentlich zu erwärmen. Somit können die optischen Eigenschaften des Optik-Moduls weitestgehend unabhängig von der Betriebstemperatur der Strahlungserzeugungseinrichtung 17 und der Empfangseinrichtung 19 gehalten werden. Because the radiation generating device 17 and the receiving device 19 are designed as separate modules or devices from the optics module 18, the heat generated during the operation of the control device 25 and the evaluation device 26 can be used are largely discharged to the outside without significantly heating the optics module 18. The optical properties of the optics module can thus be kept largely independent of the operating temperature of the radiation generating device 17 and the receiving device 19.
Anhand von Fig. 4 und Fig. 5 werden nun Ausführungsbeispiele des Betriebes der With reference to Fig. 4 and Fig. 5, exemplary embodiments of the operation of the
Sensorvorrichtung 1 beschrieben. Sensor device 1 described.
Fig. 4 zeigt für eine der Strahlungsquellen 13 der Strahlungserzeugungseinrichtung 17, schematisch angedeutet durch einen einzigen nach rechts weisenden Pfeil, dass die von der Strahlungsquelle 13 erzeugte elektromagnetische Strahlung in dem ersten 4 shows for one of the radiation sources 13 of the radiation generating device 17, indicated schematically by a single arrow pointing to the right, that the electromagnetic radiation generated by the radiation source 13 in the first
Wellenlängenbereich in das Optik-Modul 18 eintritt und auf den Reflektor 3 auftrifft. In der Praxis strahlt die Strahlungsquelle 13 ein divergierendes Strahlungsbündel in das Optik- Modul 18 ein, welches optional durch die Eintritts-Optik 5 fokussiert werden kann. Allerdings liegt der Fokuspunkt vorzugsweise nicht auf der Oberfläche des Reflektors, sondern davor oder dahinter, sodass auf den Reflektor 3 ein örtlich verteiltes Strahlungsbündel auftrifft. Z.B. kann es sich bei der Fläche an der Oberfläche des Reflektors 3, die von der Strahlungsquelle 13 bestrahlt wird, um eine elliptische Fläche handeln, die aus einem schrägen Schnitt durch den Strahlungskegel resultiert, welcher aus der Kombination aus Strahlungsquelle 13 und Eintritts-Optik 5 resultiert. Wavelength range enters the optics module 18 and strikes the reflector 3. In practice, the radiation source 13 radiates a diverging beam of radiation into the optics module 18, which can optionally be focused by the entry optics 5. However, the focal point is preferably not on the surface of the reflector, but in front of or behind it, so that a locally distributed radiation beam hits the reflector 3. For example, the area on the surface of the reflector 3 that is irradiated by the radiation source 13 can be an elliptical area that results from an oblique cut through the radiation cone, which is made from the combination of radiation source 13 and entrance optics 5 results.
Der überwiegende Teil der von der Strahlungsquelle 13 erzeugten und auf den Reflektor 3 auftreffenden Strahlung wird, wie durch einen nach unten weisenden Pfeil in Fig. 4 dargestellt ist, durch das Austrittsfenster hindurch aus dem Optik-Modul 18 heraus in den Messbereich reflektiert. Wenn sich in dem Messbereich ein zu verifizierendes Objekt 22 befindet, wird entweder lediglich Strahlung zurückreflektiert oder es wird zusätzlich The majority of the radiation generated by the radiation source 13 and impinging on the reflector 3 is reflected through the exit window out of the optics module 18 into the measurement area, as shown by a downward pointing arrow in FIG. If there is an object 22 to be verified in the measurement area, either only radiation is reflected back or it is additionally
Lumineszenzstrahlung von dem Sicherheitsmerkmal 23 in Richtung des Optik-Moduls 18 abgestrahlt, d.h. emittiert. Der Verlauf der reflektierten Strahlung und optional der Luminescence radiation emitted from the security feature 23 in the direction of the optics module 18, i.e. emitted. The course of the reflected radiation and optionally the
Lumineszenzstrahlung ist durch einen langen von unten nach oben weisenden Pfeil in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Strahlung tritt durch das Austrittsfenster 11 in das Optik-Modul 18 ein, tritt durch die Aussparung 2 hindurch und erreicht nach dem Verlassen des Optik- Moduls 18 das zumindest eine Sensorelement 15 der Empfangseinrichtung 19. Dort wird die Strahlung detektiert und es wird ein entsprechendes Messsignal erzeugt. Wie Fig. 1 zeigt, ist insbesondere eine Filter-Anordnung in der Aussparung 2 vorhanden, sodass das Luminescence radiation is shown schematically in FIG. 4 by a long arrow pointing from bottom to top. The radiation enters the optics module 18 through the exit window 11, passes through the recess 2 and, after leaving the optics module 18, reaches the at least one sensor element 15 of the receiving device 19. There the radiation is detected and a corresponding one is generated Measurement signal generated. As FIG. 1 shows, there is in particular a filter arrangement in the recess 2 so that the
Strahlungsspektrum, welches durch den Reflektor 3 hindurchtritt, von der Filter-Anordnung oder von dem Filter verändert wird. Radiation spectrum which passes through the reflector 3 is changed by the filter arrangement or by the filter.
Im Ergebnis empfängt das zumindest eine Sensorelement 15 daher sowohl dann As a result, the at least one sensor element 15 therefore receives both
elektromagnetische Strahlung aus dem Messbereich, wenn sich dort kein lumineszierender Stoff als Teil eines Sicherheitsmerkmals 23 befindet, als auch dann, wenn sich dort ein solcher Stoff befindet und Lumineszenzstrahlung abgestrahlt wird. Vorzugsweise ist die Intensität der insgesamt auf das Sensorelement 15 auftreffenden Strahlung bei Anwesenheit eines lumineszierenden Stoffs im Messbereich deutlich größer als in der Situation, wenn im Messbereich lediglich Strahlung zum Optik-Modul zurückreflektiert wird, z.B. zumindest um einen Faktor 10 größer. Allerdings hängt dies von den konkreten optischen Eigenschaften des konkreten Exemplars der Sensorrichtung ab, die verwendet wird. Insbesondere können die optischen Eigenschaften konkrete Exemplare der Eintritts-Optik 5, des Reflektors 3, der Filter-Anordnung z.B. mit dem ersten Filter 4a und dem zweiten Filter 4b sowie der electromagnetic radiation from the measuring area if there is no luminescent Substance is located as part of a security feature 23, as well as when such a substance is located there and luminescent radiation is emitted. Preferably, the intensity of the total radiation impinging on the sensor element 15 in the presence of a luminescent substance in the measurement area is significantly greater than in the situation when only radiation is reflected back to the optics module in the measurement area, e.g. at least a factor of 10. However, this depends on the specific optical properties of the specific specimen of the sensor direction that is used. In particular, the optical properties can be specific examples of the entrance optics 5, the reflector 3, the filter arrangement, for example with the first filter 4a and the second filter 4b as well as the
Empfangs-Optik 6 sich deutlich von anderen Exemplaren unterscheiden. Receiving optics 6 differ significantly from other copies.
Da auch dann, wenn sich kein lumineszierender Stoff in dem Messbereich befindet, nicht nur bei der in Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten Sensorvorrichtung die auf die Empfangseinrichtung auftreffende Strahlung gemessen wird, kann die Auswertung von Lumineszenzstrahlung eines Sicherheitsmerkmals verbessert werden. Denkbar ist es, dass zu dieser Verbesserung ein Kalibrierungsbetrieb auch in der Weise stattfindet, dass sich in dem Messbereich ein Strahlung reflektierendes Material befindet. Allerdings können sich die Since the radiation impinging on the receiving device is measured not only in the sensor device shown in FIGS. 1 to 5, even when there is no luminescent substance in the measurement area, the evaluation of luminescent radiation of a security feature can be improved. It is conceivable that, for this improvement, a calibration operation also takes place in such a way that a radiation-reflecting material is located in the measurement area. However, the
Reflexionseigenschaften eines solchen Materials von den Reflexionseigenschaften des Sicherheitsmerkmals unterscheiden. Bevorzugt wird daher ein Kalibrierungsbetrieb, wenn sich in dem Messbereich kein in erheblicher Weise reflektierendes Material befindet. Bei der Auswertung der Lumineszenzstrahlung wird dann berücksichtigt, dass zusätzlich zu der Lumineszenzstrahlung auch noch reflektierte Strahlung aus dem Messbereich vorhanden sein kann. Z.B. kann das Messsignal, das aus einer Lumineszenz-Anregung mit einem zeitlichen Verlauf nicht konstanter Strahlungsintensität resultiert, bezüglich seiner Amplitude normiert werden und/oder kann insbesondere auch der Effekt einer Verzögerung der Emission der Lumineszenzstrahlung nach Anregung der Lumineszenz berücksichtigt werden. Daher ist es vorteilhaft, wenn der zeitliche Signalverlauf des Messsignals auch über das Zeitintervall des Auftreffens von Lumineszenz anregender Strahlung auf das Differentiate the reflective properties of such a material from the reflective properties of the security feature. A calibration mode is therefore preferred if there is no material that is significantly reflective in the measurement area. When evaluating the luminescence radiation, it is then taken into account that, in addition to the luminescence radiation, reflected radiation from the measurement area can also be present. For example, the measurement signal that results from a luminescence excitation with a temporal course of non-constant radiation intensity can be normalized with regard to its amplitude and / or in particular the effect of a delay in the emission of the luminescence radiation after the excitation of the luminescence can also be taken into account. It is therefore advantageous if the signal curve over time of the measurement signal also occurs over the time interval of the impingement of luminescence-stimulating radiation on the
Sicherheitsmerkmal betrachtet wird. Es wird daher generell bevorzugt, dass nach einem Auftreffen von Lumineszenz anregender Strahlung auf das Sicherheitsmerkmal ein Security feature is considered. It is therefore generally preferred that, after luminescence-stimulating radiation has impinged on the security feature
Zeitintervall beginnt, in dem keine Lumineszenz anregende Strahlung von der Time interval begins in which no luminescence-stimulating radiation from the
Sensorvorrichtung in den Messbereich und somit auf das Sicherheitsmerkmal eingestrahlt wird. Auf ein Ausführungsbeispiel wird noch anhand von Fig. 7 und Fig. 8 eingegangen. Sensor device is radiated into the measuring area and thus onto the security feature. An exemplary embodiment will also be discussed with reference to FIGS. 7 and 8.
In Fig. 5 ist schematisch dargestellt, dass von der Strahlungserzeugungseinrichtung 17 erzeugte Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich nicht nur in den Messbereich eingestrahlt wird, sondern auch vorrichtungsintern reflektiert und abgelenkt wird und so auf das zumindest eine Sensorelement 15 auftrifft. Auch wenn in Fig. 5 wie auch in Fig. 4 ein Objekt 22 und ein Objektträger 21 dargestellt sind (die wie durch zwei nach rechts weisende Pfeile relativ zur Sensorvorrichtung 1 bewegt werden können, während das Objekt gemessen wird), tritt der nun anhand von Fig. 5 beschriebene Vorgang auch dann auf, wenn sich im Messbereich kein Objekt oder Objektträger befindet. In Fig. 5 it is shown schematically that radiation generated by the radiation generating device 17 in the first wavelength range is not only radiated into the measurement range, but is also reflected and deflected inside the device and thus strikes the at least one sensor element 15. Even if in FIG. 5 as well as in FIG Object 22 and an object carrier 21 are shown (which can be moved relative to the sensor device 1 as indicated by two arrows pointing to the right while the object is being measured), the process now described with reference to FIG. 5 also occurs when in the measuring range no specimen or slide is located.
Die von der Strahlungsquelle 13 erzeugte Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich trifft wie auch anhand von Fig. 4 bereits beschrieben auf den Reflektor 3 und wird zum größten Teil in Richtung Austrittsfenster 11 reflektiert. Ein Anteil der auf das Austrittsfenster 11 auftreffenden Strahlung wird von dem Austrittsfenster 11 zurück in Richtung des Reflektors 3 reflektiert und tritt wiederum zu einem Anteil durch den Reflektor 3 hindurch, passiert die Aussparung 2 und trifft auf die Empfangseinrichtung 19, sodass sie von dem Sensorelement 15 detektiert wird. Ein anderer Anteil der von der Strahlungsquelle 13 auf den Reflektor 3 eingestrahlten Strahlung tritt durch diesen hindurch und wird dabei z.B. sowohl beim The radiation generated by the radiation source 13 in the first wavelength range hits the reflector 3, as has already been described with reference to FIG. 4, and is for the most part reflected in the direction of the exit window 11. A portion of the radiation impinging on the exit window 11 is reflected by the exit window 11 back in the direction of the reflector 3 and, in turn, passes through the reflector 3, passes through the recess 2 and strikes the receiving device 19, so that it is detected by the sensor element 15 is detected. Another portion of the radiation radiated from the radiation source 13 onto the reflector 3 passes through it and is, for example, both at
Eintreten in das Material des Reflektors 3 als auch beim Wiederaustreten aus dem Material des Reflektors 3 gebeugt, sodass im Ergebnis der Strahlungsweg geringfügig parallel versetzt wird. Diese Strahlung trifft auf die rechts in Fig. 5 dargestellte Oberfläche der Aussparung 2 und wird in Richtung Reflektor zurückreflektiert. Abhängig von der Größe und Divergenz des von der Strahlungsquelle 13 erzeugten Strahlungsbündels kann (nicht dargestellt) auch Strahlung derart von der Strahlungsquelle 13 ausgehend auf den Reflektor 3 auftreffen und durch diesen hindurchtreten, dass die hindurchgetretene Strahlung an dem Rand der Aussparung 2 reflektiert wird, jedoch nicht nochmals auf den Reflektor 3 auftrifft. Z.B. kann solche Strahlung mehrfach an gegenüberliegenden Oberflächen des Randes der Aussparung 2 reflektiert werden und kann ein Anteil dieser Strahlung auf die Entering the material of the reflector 3 as well as when exiting the material of the reflector 3 is bent, so that as a result the radiation path is offset slightly parallel. This radiation strikes the surface of the recess 2 shown on the right in FIG. 5 and is reflected back in the direction of the reflector. Depending on the size and divergence of the radiation beam generated by the radiation source 13, radiation (not shown) can also strike the reflector 3 starting from the radiation source 13 and pass through it such that the radiation that has passed through is reflected at the edge of the recess 2, however does not strike the reflector 3 again. For example, such radiation can be reflected multiple times on opposite surfaces of the edge of the recess 2 and a portion of this radiation can affect the
Empfangseinrichtung 19 und somit auf das Sensorelement 15 auftreffen. Die in Fig. 5 durch einen von rechts nach links verlaufenden Pfeil dargestellte, von dem Rand der Aussparung 2 reflektierte Strahlung trifft jedoch auf den Reflektor 3 auf und wird zu einem Anteil von diesem in Richtung des Sensorelements 15 reflektiert. Insgesamt können auf verschiedenen Strahlungswegen Anteile der von der Strahlungsquelle 13 erzeugten Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich die Sensorvorrichtung zwar nicht verlassen, jedoch auf die Receiving device 19 and thus impinge on sensor element 15. However, the radiation shown in FIG. 5 by an arrow running from right to left and reflected by the edge of the recess 2 impinges on the reflector 3 and is partly reflected by this in the direction of the sensor element 15. Overall, portions of the radiation generated by the radiation source 13 in the first wavelength range cannot leave the sensor device on different radiation paths, but can leave the sensor device
Empfangseinrichtung 19 auftreffen und von dem zumindest einen Sensorelement 15 detektiert werden, sodass ein entsprechendes Messsignal entsteht bzw. ein entsprechender Anteil des Messsignals verursacht wird. Insbesondere dann, wenn ein Kalibrierungsbetrieb ohne Objekt in dem Messbereich der Sensorvorrichtung 1 unmittelbar vor oder nach einem Messbetrieb durchgeführt wird, kann davon ausgegangen werden, dass die Reception device 19 impinge and are detected by the at least one sensor element 15, so that a corresponding measurement signal arises or a corresponding portion of the measurement signal is caused. In particular when a calibration operation without an object is carried out in the measuring range of the sensor device 1 immediately before or after a measuring operation, it can be assumed that the
Betriebsverhältnisse für den Betrieb der Sensorvorrichtung im Kalibrierungsbetrieb und im Messbetrieb gleich sind. Das im Kalibrierungsbetrieb aufgenommene Messsignal, insbesondere die gemessene Strahlungsintensität als Funktion der Zeit oder ein daraus durch Auswertung abgeleitetes Signal, kann als Kalibrierungsergebnis zur Auswertung des Messsignals während des Messbetriebes verwendet werden. Operating conditions for the operation of the sensor device in the calibration mode and in the measuring mode are the same. The measurement signal recorded in the calibration mode, in particular the measured radiation intensity as a function of time or a result thereof Signal derived from evaluation can be used as a calibration result for evaluating the measurement signal during measurement operation.
Anhand von Fig. 1 bis Fig. 5 wurde ein Ausführungsbeispiel einer Sensorvorrichtung beschrieben, bei der ein Austrittsfenster vorhanden ist, durch das hindurch die von der Sensorvorrichtung erzeugte Strahlung in den Messbereich der Sensorvorrichtung austritt. Durch dasselbe Austrittsfenster tritt wieder Strahlung in die Sensorvorrichtung ein und verursacht das Messsignal. Die Erfindung ist nicht auf ein solches Austrittsfenster beschränkt. Grundsätzlich könnte auch kein Austrittsfenster vorhanden sein, auch wenn in diesem Fall das Innere der Sensorvorrichtung und insbesondere des Optik-Moduls nicht vor dem Eindringen von Schmutz geschützt wäre. Nicht vorhanden sein muss jedoch ein Austrittsfenster, durch das hindurch die Strahlung in den Messbereich austritt und durch das in die Sensorvorrichtung die Messstrahlung wieder eintritt. Z.B. können ein Austrittsfenster und ein separates Eintrittsfenster vorhanden sein. Durch das Austrittsfenster tritt die An exemplary embodiment of a sensor device has been described with reference to FIGS. 1 to 5, in which an exit window is present, through which the radiation generated by the sensor device exits into the measurement area of the sensor device. Radiation again enters the sensor device through the same exit window and causes the measurement signal. The invention is not restricted to such an exit window. In principle, there could also be no exit window, even if in this case the interior of the sensor device and in particular the optics module were not protected from the ingress of dirt. However, there does not have to be an exit window through which the radiation exits into the measurement area and through which the measurement radiation re-enters the sensor device. E.g. there can be an exit window and a separate entry window. The
Strahlung aus der Sensorvorrichtung in den Messbereich aus. Durch das separate Radiation from the sensor device into the measurement area. The separate
Eintrittsfenster tritt die Messstrahlung in die Vorrichtung ein. Dennoch kann es den Effekt geben, dass Strahlung an dem Austrittsfenster reflektiert wird und das Messsignal mit verursacht. Ferner kann an anderen Einrichtungen der Sensorvorrichtung eine Reflexion oder Ablenkung der von der Sensorvorrichtung erzeugten Messstrahlung stattfinden, die ebenfalls zu dem Messsignal beiträgt. Entry window, the measurement radiation enters the device. Nevertheless, there can be the effect that radiation is reflected at the exit window and also causes the measurement signal. Furthermore, a reflection or deflection of the measurement radiation generated by the sensor device can take place at other devices of the sensor device, which also contributes to the measurement signal.
Anhand von Fig. 6 wird nun ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Verifizieren eines Sicherheitsmerkmals eines Objekts beschrieben. An exemplary embodiment of a method for verifying a security feature of an object will now be described with reference to FIG. 6.
In einem ersten Schritt S1 wird ein Kalibrierungsbetrieb der Sensorvorrichtung, z.B. der in Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten Sensorvorrichtung oder einer anderen Sensorvorrichtung, ausgeführt. In diesem Schritt wird z.B. die Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs des In a first step S1, a calibration operation of the sensor device, e.g., the sensor device shown in Figs. 1 to 5 or another sensor device, is carried out. In this step, e.g. the recording of the time course of the
Messsignals der Empfangseinrichtung bzw. im Fall mehrerer Sensorelemente von deren Messsignalen begonnen. Ausgelöst werden kann dies optional z.B. dadurch, dass ein bevorstehendes Eintreten eines zu verifizierenden Objekts in den Messbereich der Measurement signal of the receiving device or, in the case of several sensor elements, of their measurement signals started. This can optionally be triggered e.g. by the fact that an imminent entry of an object to be verified into the measuring range of the
Sensorvorrichtung detektiert wird. Sensor device is detected.
Im folgenden zweiten Schritt S2 wird von der Strahlungserzeugungseinrichtung der In the following second step S2 of the radiation generating device
Sensorvorrichtung elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich erzeugt und emittiert, wobei diese Strahlung dazu geeignet ist, einen lumineszierenden Stoff im Messbereich der Sensorvorrichtung anzuregen, sodass dieser Lumineszenzstrahlung emittiert. Sensor device generates and emits electromagnetic radiation in the first wavelength range, this radiation being suitable for exciting a luminescent substance in the measuring range of the sensor device, so that it emits luminescence radiation.
Optional kann detektiert werden, ob sich in dem Messbereich der Sensorvorrichtung einOptionally, it can be detected whether there is a in the measuring range of the sensor device
Objekt befindet oder nicht. Vorzugsweise wird der Kalibrierungsbetrieb nur dann durchgeführt und/oder fortgeführt, wenn sich in dem Messbereich kein Objekt befindet. Object is located or not. The calibration mode is preferably only then carried out and / or continued if there is no object in the measurement area.
Ferner können die Schritte S1 und S2 z.B. gleichzeitig durchgeführt werden. Es ist auch möglich, dass auf Schritt S1 verzichtet wird und permanent ohne Beendigung der Furthermore, steps S1 and S2 can be performed simultaneously, for example. It is also possible that step S1 is dispensed with and permanently without terminating the
Strahlungserzeugung zwischen aufeinanderfolgenden Messbetrieben ein Generation of radiation between successive measuring operations
Kalibrierungsbetrieb durchgeführt wird. Ferner ist es möglich, dass anders als in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben der Kalibrierungsbetrieb nach dem Messbetrieb Calibration operation is performed. Furthermore, it is possible that, unlike in this exemplary embodiment described, the calibration operation after the measurement operation
durchgeführt wird. is carried out.
Zurückkommend auf das konkrete Ausführungsbeispiel der Fig. 6 wird in dem auf Schritt S2 folgenden Schritt S3 Strahlung von der Empfangseinrichtung empfangen und detektiert, sodass ein Messsignal oder im Fall mehrerer Sensorelemente eine Mehrzahl von Returning to the specific exemplary embodiment in FIG. 6, in step S3, which follows step S2, radiation is received and detected by the receiving device, so that a measurement signal or, in the case of a plurality of sensor elements, a plurality of
Messsignalen erzeugt wird. Insbesondere wird das zumindest eine Messsignal als Measurement signals is generated. In particular, the at least one measurement signal is as
Messsignal des zeitlichen Verlaufs der gemessenen Strahlungsintensität in dem Measurement signal of the time course of the measured radiation intensity in the
Empfindlichkeitsbereich der Empfangseinrichtung aufgezeichnet. Vorzugsweise findet die Messung und Aufzeichnung mit einer Abtastfrequenz statt, die um zumindest einen Faktor 10 und vorzugsweise gemäß dem bekannten Abtasttheorem größer ist als die Frequenz der Erzeugung des Anregungssignals durch die Strahlungserzeugungseinrichtung. Bevorzugt wird insbesondere, dass die Abtastung mit einer so hohen Frequenz durchgeführt wird, dass das Messsignal mit einem erwarteten Signal gemäß der Matched-Filter-Technologie zuverlässig auswertbar ist. Die Schritte S2 und S3 betreffen den Beginn der Sensitivity range of the receiving device recorded. The measurement and recording preferably take place at a sampling frequency which is at least a factor of 10 and preferably, according to the known sampling theorem, greater than the frequency of the generation of the excitation signal by the radiation generating device. It is particularly preferred that the sampling is carried out at such a high frequency that the measurement signal can be reliably evaluated with an expected signal in accordance with matched filter technology. Steps S2 and S3 relate to the beginning of the
Strahlungserzeugung und den Beginn der Erzeugung der Messsignale und deren Erfassung. Während des Kalibrierungsbetriebes wird fortlaufend Strahlung in dem ersten Radiation generation and the beginning of the generation of the measurement signals and their acquisition. During the calibration operation, radiation is continuously in the first
Wellenlängenbereich erzeugt und wird das Messsignal als Funktion der Zeit fortlaufend erzeugt und aufgezeichnet. Wavelength range and the measurement signal is continuously generated and recorded as a function of time.
Insbesondere nach beendeter Aufzeichnung des Messsignals wird im folgenden Schritt S4 ein Kalibrierungssignal KS erzeugt, z.B. durch Identifizieren eines zeitlichen Teilverlaufs des Messsignals. Das Kalibrierungssignal KS ist z.B. ein Signal in einem zeitlichen Teilabschnitt des in Fig. 7 dargestellten Zeitraums. Es umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein In particular, after the recording of the measurement signal has ended, a calibration signal KS is generated in the following step S4, e.g. by identifying a partial progression of the measurement signal over time. The calibration signal KS is, for example, a signal in a time segment of the time period shown in FIG. In this exemplary embodiment, it includes a
Ansteigen der Intensität der Strahlung, ein Wiederabfallen der Intensität der Strahlung auf den Anfangswert und optional auch den Zeitraum ohne Erzeugung von anregender elektromagnetischer Strahlung. Increase in the intensity of the radiation, a drop in the intensity of the radiation to the initial value and optionally also the period without generating stimulating electromagnetic radiation.
In dem folgenden Schritt S5 wird das Kalibrierungssignal KS aus Schritt S4 abgespeichert. In dem darauf folgenden Schritt S6 wird der Kalibrierungsbetrieb beendet. Optional kann in Schritt S5 oder in Schritt S6 aus einer Mehrzahl der Kalibrierungssignale KS ein In the following step S5, the calibration signal KS from step S4 is stored. The calibration mode is ended in the subsequent step S6. Optionally, in step S5 or in step S6, a plurality of the calibration signals KS can be selected
Kalibrierungsergebnis KER erzeugt werden, z.B. durch Mittelwertbildung der Kalibrierungssignale. Insbesondere wird auf diese Weise ein zeitlicher Verlauf der gemessenen Strahlungsintensität während des Kalibrierungsbetriebes erzeugt, der dem wiederholten Anstieg und Abfall der gemessenen Strahlungsintensität im Durchschnitt entspricht. Durch die Mittelwertbildung kann der Einfluss von zufälligen Störsignalen reduziert werden. Z.B. kann das Kalibrierungsergebnis KER auf Basis einer Mindestanzahl von Kalibrierungssignalen KS erzeugt werden. Das Kalibrierungsergebnis KER, das auch einem einzigen Kalibrierungssignal entsprechen kann, auch wenn dies nicht bevorzugt wird, wird später auszuführenden Schritten S12 und/oder S13 des Verfahrens zur Verfügung gestellt. Calibration result KER can be generated, e.g. by averaging the Calibration signals. In particular, in this way a time profile of the measured radiation intensity is generated during the calibration operation, which corresponds to the repeated rise and fall of the measured radiation intensity on average. Averaging can reduce the influence of random interference signals. For example, the calibration result KER can be generated on the basis of a minimum number of calibration signals KS. The calibration result KER, which can also correspond to a single calibration signal, even if this is not preferred, is made available to steps S12 and / or S13 of the method to be carried out later.
In dem auf Schritt S6 folgenden Schritt S7 wird ein Objekt in den Messbereich der In step S7 following step S6, an object is placed in the measuring range of the
Sensorvorrichtung eingebracht und/oder wird detektiert, dass ein Objekt in den Messbereich eingetreten ist. In dem darauffolgenden Schritt S8 wird der Messbetrieb begonnen, insbesondere durch Aufzeichnung entsprechender Messsignale. Sensor device is introduced and / or it is detected that an object has entered the measurement area. In the subsequent step S8, the measuring operation is started, in particular by recording corresponding measuring signals.
Die Darstellung in Fig. 6 ist schematisch zu verstehen. Insbesondere kann z.B. fortlaufend ohne Unterbrechung zwischen dem Kalibrierungsbetrieb und dem Messbetrieb der beschriebene zeitliche Verlauf der anregenden elektromagnetischen Strahlung auftreten, sodass die Intensität der Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich ansteigt und wieder abfällt und danach in einem Ruhe-Zeitintervall keine Strahlung erzeugt wird. Wenn detektiert wird, dass ein Objekt in den Messbereich eintritt oder eingetreten ist, kann die Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs des Messsignals der Sensorvorrichtung ohne Unterbrechung fortgesetzt werden, wobei jedoch die Detektion z. B. das späteste Ende des The illustration in FIG. 6 is to be understood schematically. In particular, the described time curve of the stimulating electromagnetic radiation can occur continuously, for example, without interruption between the calibration operation and the measurement operation, so that the intensity of the radiation in the first wavelength range increases and decreases again and afterwards no radiation is generated in a rest time interval. If it is detected that an object is entering or has entered the measurement area, the recording of the time profile of the measurement signal of the sensor device can be continued without interruption. B. the latest end of the
Kalibrierungsbetriebes und/oder den Anfang des Messbetriebes bezeichnet. Die Detektion kann auch allein dadurch stattfinden, dass aus dem fortlaufend aufgezeichneten Messsignal ermittelt wird, wann sich dieses signifikant so verändert hat, dass vermutlich ein Objekt in den Messbereich eingetreten ist. Hierzu kann ein erstes Matched-Filter angewendet werden. Wenn sich aus der Anwendung des ersten Matched-Filter ergibt, dass in dem Calibration operation and / or the beginning of the measurement operation. The detection can also take place solely by determining from the continuously recorded measurement signal when it has changed significantly in such a way that an object has presumably entered the measurement area. A first matched filter can be used for this purpose. If the application of the first matched filter shows that the
Kalibrierungsbetrieb nicht auftretende Strahlung nun aus dem Messbereich in die Calibration mode, radiation that does not occur is now out of the measuring range into the
Sensorvorrichtung eingetreten sein muss, dann kann entschieden werden, dass nach diesem Zeitpunkt keine Kalibrierungssignale mehr für die Ermittlung des Sensor device must have occurred, then it can be decided that after this point in time no more calibration signals for the determination of the
Kalibrierungsergebnisses KER herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch Anwendung eines zweiten Matched-Filters ab diesem Zeitpunkt geprüft werden, ob ein für das zu verifizierende Sicherheitsmerkmal erwartetes Signal in dem Messsignal enthalten ist. Calibration result KER can be used. Alternatively or in addition, a second matched filter can be used from this point in time to check whether a signal expected for the security feature to be verified is contained in the measurement signal.
Zurückkommend auf das Flussdiagramm in Fig. 6 wird in dem auf Schritt S8 folgenden Schritt S9 (insbesondere fortgesetzt) elektromagnetische Strahlung in dem ersten Returning to the flowchart in FIG. 6, in step S9 following step S8 (in particular continued) electromagnetic radiation is carried out in the first
Wellenlängenbereich erzeugt und auf den Messbereich eingestrahlt. In dem folgendenWavelength range generated and irradiated onto the measuring range. In the following
Schritt S10 wird entsprechende Strahlung aus dem Messbereich, bei der es sich um reflektierte Strahlung handeln kann und insbesondere auch um Lumineszenzstrahlung handeln kann, empfangen und trägt zu dem insbesondere fortlaufend aufgezeichneten Messsignal bei. In dem folgenden Schritt S11 wird ein Empfangssignal ES erzeugt. Step S10 is the corresponding radiation from the measurement area, which is can act reflected radiation and can in particular also act to luminescence radiation, receive and contribute to the in particular continuously recorded measurement signal. In the following step S11, a received signal ES is generated.
Ähnlich wie zuvor in Bezug auf die Erzeugung und Auswertung des Kalibrierungssignals zur Ermittlung eines Kalibrierungsergebnisses beschrieben, kann fortlaufend elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich erzeugt werden, insbesondere periodisch in der gleichen Weise, fortlaufend das Messsignal aufgezeichnet werden und kann z.B. Similar to what has been described above in relation to the generation and evaluation of the calibration signal to determine a calibration result, electromagnetic radiation can be generated continuously in the first wavelength range, in particular periodically in the same way, the measurement signal continuously recorded and e.g.
anschließend, nach dem Ende des Kalibrierungsbetriebes und des Messbetriebes eine Auswertung der Messsignale stattfinden. Z.B. kann ein zeitlicher Verlauf des Messsignals in einem Zeitintervall als Empfangssignal ES aufgefasst werden, wobei in diesem Zeitintervall die Intensität der empfangenen und gemessenen Strahlung auf ein lokales Maximum ansteigt und wieder abfällt. Das Zeitintervall des Messsignals kann z.B. dann beendet sein, wenn die Intensität wieder ansteigt. Alternativ kann aber auch der wiederholte Verlauf der Intensität des Messsignals mit mehreren Anstiegen auf ein lokales Maximum und jeweils einem folgenden Abfall auf ein lokales Minimum als Messsignal aufgefasst werden. Gut geeignet als Messsignal ist ein zeitlicher Verlauf, der sich wiederholt, wobei die Höhe der lokalen Maxima und lokalen Minima gleich ist oder lediglich um einen vorgegebenen Betrag voneinander abweicht. Dies bedeutet, dass die lokalen Maxima alle innerhalb des entsprechenden vorgegebenen Intensitätsbereichs liegen und die lokalen Minima ebenfalls innerhalb des vorgegebenen Intensitätsbereichs liegen. Dabei können sich die then, after the end of the calibration operation and the measurement operation, the measurement signals are evaluated. For example, a time course of the measurement signal in a time interval can be interpreted as a received signal ES, with the intensity of the received and measured radiation rising to a local maximum and falling again in this time interval. The time interval of the measurement signal can e.g. end when the intensity increases again. Alternatively, however, the repeated course of the intensity of the measurement signal with several increases to a local maximum and a subsequent decrease to a local minimum can also be interpreted as the measurement signal. A time profile that repeats itself is well suited as a measurement signal, with the level of the local maxima and local minima being the same or only deviating from one another by a predetermined amount. This means that the local maxima all lie within the corresponding predetermined intensity range and the local minima also lie within the predetermined intensity range. The
Intensitätsbereiche für die Maxima und Minima auch unterscheiden, d.h. unterschiedlich vorgegeben sein. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann darauf geschlossen werden, dass ein stationärer Zustand erreicht ist, d.h. die anregende elektromagnetische Strahlung nicht mehr zu einer Steigerung der Intensität der Lumineszenzstrahlung gemittelt über die Periodendauer führt. Also differentiate between the intensity ranges for the maxima and minima, i.e. be given differently. If this condition is met, it can be concluded that a steady state has been reached, i.e. the stimulating electromagnetic radiation no longer leads to an increase in the intensity of the luminescence radiation averaged over the period.
Das so erhaltene Empfangssignal ES kann nun z.B. durch Anwendung des oben erwähnten zweiten Matched-Filters ausgewertet werden. Dies erfolgt in dem Schritt S12, dem auch das Kalibrierungsergebnis KER zur Verfügung steht. Das zweite Matched-Filter kann somit unter Berücksichtigung des Kalibrierungsergebnisses KER ein für das Sicherheitsmerkmal erwartetes Messsignal mit dem tatsächlichen Messsignal vergleichen. Dabei ist es grundsätzlich möglich, das erwartete Messsignal so zu bilden, dass es den Beitrag der von der Sensorvorrichtung erzeugten elektromagnetischen Strahlung, die den Messbereich nicht erreicht, enthält oder nicht enthält. Dementsprechend wird aus dem gebildeten Messsignal entweder das Kalibrierungssignal herausgerechnet, z.B. abgezogen, oder das Messsignal wird mit dem erwarteten Signal verglichen, das auch unter Verwendung des The received signal ES obtained in this way can now be evaluated, for example, by using the above-mentioned second matched filter. This takes place in step S12, to which the calibration result KER is also available. The second matched filter can thus compare a measurement signal expected for the security feature with the actual measurement signal, taking into account the calibration result KER. It is basically possible to form the expected measurement signal in such a way that it contains or does not contain the contribution of the electromagnetic radiation generated by the sensor device that does not reach the measurement range. Accordingly, either the calibration signal is calculated from the generated measurement signal, e.g. subtracted, or the measurement signal is compared with the expected signal, which was also generated using the
Kalibrierungsergebnisses KER erzeugt wurde. Z.B. kann zur Bildung des erwarteten Signals ein lediglich aufgrund von Lumineszenzstrahlung erwartetes Signal zu dem Calibration result KER was generated. For example, it can be used to form the expected signal a signal to that expected only on the basis of luminescence radiation
Kalibrierungsergebnis KER hinzuaddiert werden. Das lediglich für Lumineszenzstrahlung erwartete Signal kann berechnet werden und/oder durch eine entsprechende Messung eines Referenzobjekts durch Messung und Auswertung erhalten werden. Bei einer solchen Auswertung kann wiederum ein Kalibrierungsergebnis berücksichtigt werden, das in entsprechender Weise wie bereits beschrieben erhalten werden kann. Dadurch kann insbesondere berücksichtigt werden, dass bei der Messung des Referenzobjektes andere Verhältnisse herrschen und z.B. auch eine andere Sensorvorrichtung verwendet wird, als bei der Vermessung des zu verifizierenden Objekts. Calibration result KER can be added. The signal expected only for luminescence radiation can be calculated and / or obtained through a corresponding measurement of a reference object through measurement and evaluation. In such an evaluation, a calibration result can in turn be taken into account, which can be obtained in a corresponding manner as already described. In this way, it can be taken into account in particular that different conditions prevail when measuring the reference object and, for example, a different sensor device is used than when measuring the object to be verified.
In dem Schritt S12 kann z.B. das korrigierte Empfangssignal ESK gebildet werden und ausgegeben werden. In einem Schritt S13, der bereits zuvor ausgeführt werden kann und/oder gleichzeitig mit Schritt S12 und/oder danach, kann das erwartete Empfangssignal ESE gebildet werden und ausgegeben werden. Obwohl in dem Flussdiagramm von Fig. 6 auch dargestellt ist, dass das Kalibrierungsergebnis KER sowohl Schritt S12 als auch Schritt S13 zur Verfügung steht, muss dies nicht der Fall sein. Insbesondere kann das erwartete Empfangssignal ESE lediglich auf der erwarteten Lumineszenzstrahlung beruhen. Alternativ kann Schritt S12 das Kalibrierungsergebnis KER unberücksichtigt lassen und lediglich das Empfangssignal oder z.B. ein daraus gebildetes mittleres Empfangssignal als Signal zur Verifizierung des zu verifizierenden Objekts ausgeben. In step S12, for example, the corrected received signal ESK can be formed and output. In a step S13, which can already be carried out beforehand and / or simultaneously with step S12 and / or thereafter, the expected received signal ESE can be formed and output. Although the flowchart of FIG. 6 also shows that the calibration result KER is available to both step S12 and step S13, this need not be the case. In particular, the expected received signal ESE can only be based on the expected luminescence radiation. Alternatively, step S12 can ignore the calibration result KER and only output the received signal or, for example, an average received signal formed therefrom as a signal for verifying the object to be verified.
In einem Schritt S14 findet die Verifizierung statt. Z.B. wird dort z. B. durch Anwendung und vorzugsweise wiederholte Anwendung des zweiten Matched-Filters das Empfangssignal ES oder das korrigierte Empfangssignal ESK mit dem erwarteten Empfangssignal ESE verglichen. Es kann auch auf andere Weise verglichen werden, zum Beispiel durch The verification takes place in a step S14. E.g. there is e.g. B. by applying and preferably repeated application of the second matched filter, the received signal ES or the corrected received signal ESK is compared with the expected received signal ESE. It can also be compared in other ways, for example by
Differenzbildung des zeitlichen Verlaufs des erwarteten Signals mit dem Empfangssignal. Stimmt im Rahmen insbesondere einer vorgegebenen Toleranz das erwartete Difference between the time course of the expected signal and the received signal. If the expected is correct within the framework of a given tolerance in particular
Empfangssignal ESE mit dem Empfangssignal ES oder dem korrigierten Empfangssignal ESK überein, wird entschieden, dass das Objekt bzw. dessen Sicherheitsmerkmal den Erwartungen entspricht und daher z.B. nicht das Ergebnis einer Fälschung oder If the received signal ESE coincides with the received signal ES or the corrected received signal ESK, it is decided that the object or its security feature corresponds to the expectations and therefore not, for example, the result of a forgery or
Verfälschung ist. Falsification is.
Fig. 7 zeigt für ein Anregungssignal AS den zeitlichen Verlauf der Intensität I, d.h. der Strahlungsflussdichte, über die Zeit t. Das Anregungssignal AS wird wiederholt, und zwar periodisch so erzeugt, dass sich jeweils zwischen dem Abklingen der Intensität I auf den Ausgangswert vor einem Anstieg der Intensität und dem erneuten Anstieg der Intensität I ein Zeitintervall befindet, in dem die Sensorvorrichtung keine elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich erzeugt. Dabei kann bei Vorhandensein einer Mehrzahl von Strahlungsquellen jede der Strahlungsquellen auf diese Weise wiederholt ein Anregungssignal AS erzeugen und kann die Phasenlage der periodischen Signale der verschiedenen Strahlungsquellen gleich sein, teilweise gleich sein oder wie bevorzugt zumindest teilweise versetzt sein. Signale mit versetzter Phasenlage haben den Vorteil, dass ihre Auswirkungen auf das Messsignal oder die Messsignale voneinander unterschieden werden können. Auch kann so erreicht werden, dass eine Anregung von lumineszierenden Stoffen in dem Messbereich so früh wie möglich beginnt. Erzeugt z.B. eine der mehreren Strahlungsquellen beim Eintreten des Sicherheitsmerkmals in den Messbereich keine Strahlung, dann kann der lumineszierende Stoff von einer benachbarten Strahlungsquelle bereits in diesem Zeitraum angeregt werden. For an excitation signal AS, FIG. 7 shows the time profile of the intensity I, ie the radiation flux density, over time t. The excitation signal AS is repeated, generated periodically so that there is a time interval between the decay of the intensity I to the initial value before an increase in the intensity and the renewed increase in the intensity I in which the sensor device does not emit any electromagnetic radiation in the first Wavelength range generated. In this case, when a plurality of radiation sources are present, each of the radiation sources can be activated repeatedly in this way Generate excitation signal AS and the phase position of the periodic signals of the various radiation sources can be the same, partially the same or, as is preferred, at least partially offset. Signals with an offset phase position have the advantage that their effects on the measurement signal or the measurement signals can be distinguished from one another. It can also be achieved in this way that an excitation of luminescent substances in the measurement area begins as early as possible. If, for example, one of the multiple radiation sources does not generate any radiation when the security feature enters the measurement area, then the luminescent substance can be excited by an adjacent radiation source during this period.
Die wiederholte Erzeugung eines Anregungssignals AS wie in Fig. 7 gezeigt ermöglicht es, insbesondere auch die Antwort eines Sicherheitsmerkmals mit zumindest einem The repeated generation of an excitation signal AS as shown in FIG. 7 enables, in particular, the response of a security feature with at least one
lumineszierenden Stoff auf einfache Weise und zuverlässig auszuwerten. Fig. 8 zeigt schematisch eine solche Antwort. Dabei ist in Fig. 8 durch gestrichelte Linien der Verlauf der Anregungssignale AS aus Fig. 7 dargestellt. Auch Fig. 8 ist eine Darstellung der evaluate luminescent substance in a simple and reliable way. Fig. 8 schematically shows such a response. The course of the excitation signals AS from FIG. 7 is shown in FIG. 8 by dashed lines. 8 is also an illustration of the
Strahlungsintensität I über die Zeit t. Bei dieser Intensität I handelt es sich jedoch z.B. um die über den Erfassungsbereich des jeweiligen Sensorelements integrierte Radiation intensity I over time t. However, this intensity I is, for example, the one integrated over the detection range of the respective sensor element
Strahlungsflussdichte. Die Empfangssignale ES, die in Fig. 8 dargestellt sind, zeigen jeweils einen ansteigenden Verlauf der Intensität I von einem Anfangswert bzw. einem lokalen Minimum der Intensität I auf ein lokales Maximum und ein Wiederabfallen der Intensität I auf ein folgendes lokales Minimum. Dabei nimmt das Niveau der Intensität I bei den Radiation flux density. The received signals ES, which are shown in FIG. 8, each show an increasing profile of the intensity I from an initial value or a local minimum of the intensity I to a local maximum and a decrease in the intensity I to a subsequent local minimum. The level of intensity I increases in the
aufeinanderfolgenden Empfangssignalen ES zu. Der stationäre Zustand ist etwa bei dem vierten Empfangssignal ES erreicht, da die lokalen Maxima und Minima des dritten und des vierten Empfangssignals ES sich etwa auf demselben Intensitätsniveau befinden. successive received signals ES. The steady state is reached approximately with the fourth received signal ES, since the local maxima and minima of the third and fourth received signals ES are approximately at the same intensity level.
Anzumerken ist, dass die Skalierungen der Intensitätsachsen in Fig. 7 und Fig. 8 nicht miteinander übereinstimmen. Bei dem Signal in Fig. 7 handelt es sich um das Signal der anregenden Strahlung, von der lediglich ein Anteil zu dem Empfangssignal beiträgt. It should be noted that the scalings of the intensity axes in FIGS. 7 and 8 do not match one another. The signal in FIG. 7 is the signal of the exciting radiation, only a portion of which contributes to the received signal.
Außerdem handelt es sich wie erwähnt bei der Intensität in Fig. 7 um die In addition, as mentioned, the intensity in FIG. 7 is the
Strahlungsflussdichte und bei der Intensität in Fig. 8 um die über einen örtlichen Bereich integrierte Strahlungsflussdichte. Radiation flux density and, for the intensity in FIG. 8, the radiation flux density integrated over a local area.
Aus den Empfangssignalen ES in Fig. 8 ist erkennbar, dass die anregende Strahlung erst zeitverzögert zu einer Lumineszenz führt. Die Empfangssignale ES enthalten insbesondere auch reflektierte anregende Strahlung. Mit dem Anstieg der Intensität eines It can be seen from the received signals ES in FIG. 8 that the stimulating radiation leads to luminescence only with a time delay. The received signals ES also contain, in particular, reflected stimulating radiation. With the increase in the intensity of a
Anregungssignals (wie gestrichelt in Fig. 8 dargestellt) steigt daher auch die Intensität des Empfangssignals ES an. Allein aufgrund der Reflexion würde das Empfangssignal aber entsprechend den gestrichelt dargestellten Signalverläufen wieder abfallen. Aufgrund der Lumineszenz findet in der Folge der Empfangssignale ES ansteigend zusätzlich eine Emission von Lumineszenzstrahlung statt, bis ein stationärer Zustand erreicht ist, vorausgesetzt, dass das Anregungssignal periodisch in gleicher Weise erzeugt und in den Messbereich eingestrahlt wird. Bevorzugt wird, dass ein Matched-Filter wie oben The excitation signal (as shown in dashed lines in FIG. 8) therefore also increases the intensity of the received signal ES. However, due to the reflection alone, the received signal would drop again in accordance with the signal curves shown in dashed lines. Due to the luminescence, there is also an increasing sequence of the received signals ES Emission of luminescence radiation takes place until a steady state is reached, provided that the excitation signal is generated periodically in the same way and is radiated into the measurement area. It is preferred that a matched filter as above
beschrieben auf ein Empfangssignal ES im stationären Zustand angewendet wird. described is applied to a received signal ES in the steady state.
In dem in Fig. 8 dargestellten Fall fällt die Intensität I der Empfangssignale ES zwischen zwei Anregungssignalen nicht auf den Wert null ab. Dies wird bevorzugt, um den Signalverlauf zwischen zwei Anregungssignalen gut auswerten zu können, denn der Effekt auf das Empfangssignal ES zwischen zwei Anregungssignalen beruht nicht auf reflektierter In the case shown in FIG. 8, the intensity I of the received signals ES does not drop to the value zero between two excitation signals. This is preferred in order to be able to evaluate the signal profile between two excitation signals well, because the effect on the received signal ES between two excitation signals is not based on reflected signals
Strahlung. Radiation.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Sensorvorrichtung 1 sensor device
2 Aussparung 2 recess
3 teilweise durchlässiger Reflektor 3 partially transparent reflector
4a erster Filter 4a first filter
4b zweiter Filter 4b second filter
5 Eintritts-Optik 5 entrance optics
6 Empfangs-Optik 6 reception optics
7 Gehäuse 7 housing
8 erster Ausrichtungsstift 8 first alignment pin
9 zweiter Ausrichtungsstift 9 second alignment pin
10 Gehäuseinnenraum 10 Housing interior
11 Austrittsfenster 11 exit window
12 Eintrittsöffnung 12 inlet opening
13 Strahlungsquelle 13 Radiation source
15 Sensorelement 15 sensor element
16 Sensoröffnung 16 sensor opening
17 Strahlungserzeugungseinrichtung 17 radiation generating device
18 Optik-Modul 18 optics module
19 Empfangseinrichtung 19 receiving device
21 Objektträger 21 microscope slides
22 Objekt 23 Sicherheitsmerkmal 22 object 23 Security feature
24 Transporteinrichtung 24 Transport device
25 Steuereinrichtung 25 Control device
26 Auswertungseinrichtung 26 Evaluation facility
AS Anregungssignal AS excitation signal
B Bewegungsrichtung B direction of movement
ES Empfangssignal ES received signal
ESE erwartetes Empfangssignal ESE expected received signal
ESK korrigiertes Empfangssignal ESK corrected received signal
I Strahlungsintensität I radiation intensity
KER Kalibrierungsergebnis KER calibration result
KS Kalibrierungssignal KS calibration signal
51 Schritt 1 , Initiierung des Kalibrierungsbetriebs 51 Step 1, Initiate Calibration Operation
52 Schritt 2, Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich 52 Step 2, generating electromagnetic radiation in a first wavelength range
53 Schritt 3, Empfangen von elektromagnetischer Strahlung 53 Step 3, Receiving Electromagnetic Radiation
54 Schritt 4, Erzeugen eines Kalibrierungssignals 54 Step 4, Generate Calibration Signal
55 Schritt 5, Abspeichern des erzeugten Kalibrierungssignals 55 Step 5, saving the generated calibration signal
56 Schritt 6, Abschließen des Kalibrierungsbetriebes 56 Step 6, Completing the Calibration Operation
57 Schritt 7, Einbringen eines Objekts in den Messbereich 57 Step 7, bringing an object into the measurement area
58 Schritt 8, Initiierung des Messbetriebes 58 Step 8, initiation of measuring mode
59 Schritt 9, Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung in dem ersten 59 Step 9, generating electromagnetic radiation in the first
Wellenlängenbereich Wavelength range
510 Schritt 10, Empfangen von elektromagnetischer Strahlung 510 Step 10, Receiving Electromagnetic Radiation
511 Schritt 11 , Erzeugen eines Empfangssignals 511 Step 11, generating a received signal
512 Schritt 12, Bilden eines korrigierten Empfangssignals 512 Step 12, formation of a corrected received signal
513 Schritt 13, Bilden eines erwarteten Empfangssignals 513 Step 13, Forming an Expected Received Signal
514 Schritt 14, Vergleichen des erwarteten Empfangssignals und des korrigierten Empfangssignals 514 Step 14, comparing the expected received signal and the corrected received signal
t Zeit t time

Claims

Patentansprüche Claims
1. Photolumineszenz-Sensorvorrichtung (1) zum Verifizieren eines Sicherheitsmerkmals eines Objekts (22) in einem Messbereich der Sensorvorrichtung (1), wobei die Sensorvorrichtung (1) aufweist: 1. Photoluminescence sensor device (1) for verifying a security feature of an object (22) in a measuring range of the sensor device (1), the sensor device (1) having:
eine Strahlungserzeugungseinrichtung (17), die ausgestaltet ist, a radiation generating device (17) which is designed
elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich zu erzeugen, wobei die elektromagnetische Strahlung geeignet ist, einen to generate electromagnetic radiation in a first wavelength range, the electromagnetic radiation being suitable for a
photolumineszierenden Stoff als Sicherheitsmerkmal oder als Teil eines Sicherheitsmerkmals (23) des Objekts (22) in einen angeregten Energiezustand zu bringen, to bring photoluminescent substance as a security feature or as part of a security feature (23) of the object (22) into an excited energy state,
eine Empfangseinrichtung (19), die ausgestaltet ist, in einem Messbetrieb von dem photolumineszierenden Stoff emittierte elektromagnetische Strahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich, der sich von dem ersten a receiving device (19) which is designed, in a measuring mode, electromagnetic radiation emitted by the photoluminescent substance in a second wavelength range which differs from the first
Wellenlängenbereich unterscheidet, zu empfangen und ein entsprechendes Empfangssignal (ES) zu erzeugen, Differentiate wavelength range, to receive and to generate a corresponding received signal (ES),
eine Auswertungseinrichtung (26), die ausgestaltet ist, das Empfangssignal (ES) auszuwerten, an evaluation device (26) which is designed to evaluate the received signal (ES),
eine Steuereinrichtung (25), die ausgestaltet ist, die a control device (25) which is configured to
Strahlungserzeugungseinrichtung (17) in dem Messbetrieb und in einem Kalibrierungsbetrieb derart zu steuern, dass die von der To control radiation generating device (17) in the measuring mode and in a calibration mode in such a way that the from the
Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugte elektromagnetische Strahlung in zumindest einem Zeitintervall einen zeitlichen Verlauf der Strahlungsflussdichte aufweist, welcher in dem Zeitintervall nicht konstant ist, wobei die Empfangseinrichtung (19) ausgestaltet ist, in dem Kalibrierungsbetrieb, in dem sich kein Sicherheitsmerkmal in dem Messbereich der Sensorvorrichtung (1) befindet, einen Teil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu empfangen und ein entsprechendes Radiation generating device (17) electromagnetic radiation generated in at least one time interval has a time profile of the radiation flux density which is not constant in the time interval, the receiving device (19) being designed in the calibration mode in which there is no security feature in the measuring range of the sensor device ( 1) is to receive part of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) and a corresponding one
Kalibrierungssignal zu erzeugen, und wobei die Auswertungseinrichtung (26) ausgestaltet ist, das in dem To generate calibration signal, and wherein the evaluation device (26) is configured in the
Kalibrierungsbetrieb erzeugte Kalibrierungssignal auszuwerten, ein entsprechendes Kalibrierungsergebnis (KER) zu erzeugen und das Kalibrierungsergebnis (KER) bei der Auswertung des Empfangssignals (ES) aus dem Messbetrieb zu verwenden. To evaluate the calibration signal generated by the calibration operation, to generate a corresponding calibration result (KER) and to use the calibration result (KER) when evaluating the received signal (ES) from the measurement operation.
2. Photolumineszenz-Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Steuereinrichtung (25) ausgestaltet ist, die Strahlungserzeugungseinrichtung (17) jeweils in dem Messbetrieb und in dem Kalibrierungsbetrieb derart zu steuern, dass die 2. Photoluminescence sensor device according to claim 1, wherein the control device (25) is designed to control the radiation generating device (17) in each case in the measuring mode and in the calibration mode that the
Strahlungsflussdichte der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung zumindest jeweils in einem Zeitintervall den gleichen nicht konstanten zeitlichen Verlauf aufweist. Radiation flux density of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) has the same non-constant time profile at least in each case in a time interval.
3. Photolumineszenz-Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die 3. photoluminescence sensor device according to claim 1 or 2, wherein the
Steuereinrichtung (25) ausgestaltet ist, die Strahlungserzeugungseinrichtung (17) sowohl in dem Messbetrieb als auch in dem Kalibrierungsbetrieb derart zu steuern, dass die Strahlungsflussdichte der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung wiederholt den gleichen nicht konstanten zeitlichen Verlauf aufweist. Control device (25) is designed to control the radiation generating device (17) both in the measuring mode and in the calibration mode in such a way that the radiation flux density of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) repeatedly has the same non-constant time course.
4. Photolumineszenz-Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugte elektromagnetische 4. Photoluminescence sensor device according to one of claims 1 to 3, wherein the electromagnetic generated by the radiation generating device (17)
Strahlung sowohl in dem Messbetrieb als auch in den Kalibrierungsbetrieb derart von zumindest einer optischen Einrichtung der Sensorvorrichtung (1) von der Radiation both in the measuring mode and in the calibration mode from at least one optical device of the sensor device (1) from the
Strahlungsquelle kommend teilweise umgelenkt wird, dass der Teil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung entsteht, den die Empfangseinrichtung (19) in dem Kalibrierungsbetrieb empfängt und entsprechend dem die Empfangseinrichtung (19) das Kalibrierungssignal erzeugt. Coming radiation source is partially deflected so that the part of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) arises which the receiving device (19) receives in the calibration mode and corresponding to which the receiving device (19) generates the calibration signal.
5. Photolumineszenz-Sensorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die optische 5. photoluminescence sensor device according to claim 4, wherein the optical
Einrichtung oder eine der optischen Einrichtungen ein teilweise durchlässiger Reflektor ist, der einen bezüglich der Strahlungsflussdichte größeren Anteil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung in eine erste Richtung passieren lässt oder reflektiert, in der elektromagnetische Strahlung verläuft, die den Messbereich der Sensorvorrichtung (1) erreicht, und einen bezüglich der Strahlungsflussdichte kleineren Anteil der erzeugten The device or one of the optical devices is a partially permeable reflector which, with respect to the radiation flux density, allows or reflects a greater proportion of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) in a first direction in which the electromagnetic radiation runs, which covers the measuring range of the sensor device ( 1) achieved, and a smaller proportion of the generated in terms of the radiation flux density
elektromagnetischen Strahlung in eine andere, zweite Richtung reflektiert oder passieren lässt, in der elektromagnetische Strahlung die Empfangseinrichtung (19) erreicht, ohne aus der Sensorvorrichtung (1) auszutreten. electromagnetic radiation is reflected or allowed to pass in a different, second direction, in which electromagnetic radiation reaches the receiving device (19) without exiting the sensor device (1).
6. Photolumineszenz-Sensorvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die optische Einrichtung oder eine der optischen Einrichtungen ein Austrittsfenster ist, durch das hindurch ein Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung in den Messbereich der Sensorvorrichtung (1) eingestrahlt wird, und wobei im Messbetrieb und im Kalibrierungsbetrieb jeweils ein Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung von dem Austrittsfenster reflektiert wird und zumindest teilweise die 6. Photoluminescence sensor device according to claim 4 or 5, wherein the optical device or one of the optical devices is an exit window through which a portion of the generated electromagnetic radiation into the measurement area the sensor device (1) is irradiated, and wherein in the measuring mode and in the calibration mode, a portion of the generated electromagnetic radiation is reflected by the exit window and at least partially
Empfangseinrichtung (19) erreicht. Receiving device (19) reached.
7. Photolumineszenz-Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die auf die Empfangseinrichtung (19) einfallende elektromagnetische Strahlung vorher eine Filtereinrichtung (4a, 4b) passiert, welche die elektromagnetische Strahlung, die auf die Filtereinrichtung (4a, 4b) einfällt, derart filtert, dass die spektrale 7. Photoluminescence sensor device according to one of claims 1 to 6, wherein the electromagnetic radiation incident on the receiving device (19) previously passes a filter device (4a, 4b) which the electromagnetic radiation incident on the filter device (4a, 4b), filters in such a way that the spectral
Strahlungsflussdichte-Verteilung der auf die Empfangseinrichtung (19) einfallenden elektromagnetischen Strahlung einen geringeren Anteil in dem ersten Radiation flux density distribution of the electromagnetic radiation incident on the receiving device (19) has a smaller proportion in the first
Wellenlängenbereich hat als die spektrale Strahlungsflussdichte-Verteilung der auf die Filtereinrichtung (4a, 4b) einfallenden elektromagnetischen Strahlung. The wavelength range is the spectral radiation flux density distribution of the electromagnetic radiation incident on the filter device (4a, 4b).
8. Photolumineszenz-Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Auswertungseinrichtung (26) ausgestaltet ist, in dem Messbetrieb 8. Photoluminescence sensor device according to one of claims 1 to 7, wherein the evaluation device (26) is designed in the measuring mode
aus dem Empfangssignal (ES) unter Berücksichtigung des from the received signal (ES) taking into account the
Kalibrierungsergebnisses (KER) ein korrigiertes Empfangssignal (ES) zu bilden oder Calibration result (KER) to form a corrected received signal (ES) or
unter Berücksichtigung des Kalibrierungsergebnisses (KER) ein erwartetes Empfangssignal (ES) zu bilden und mit dem aus empfangener taking into account the calibration result (KER) to form an expected received signal (ES) and the received signal from
elektromagnetischer Strahlung erzeugten Empfangssignal (ES) oder einem daraus erzeugten Signal zu vergleichen. electromagnetic radiation generated received signal (ES) or a signal generated from it to compare.
9. Verfahren zum Kalibrieren einer Photolumineszenz-Sensorvorrichtung (1), die 9. A method for calibrating a photoluminescence sensor device (1), the
geeignet ist ein Sicherheitsmerkmals eines Objekts (22) zu verifizieren, aufweisend: a security feature of an object (22) is suitable for verifying, having:
Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung in einem ersten Generating electromagnetic radiation in a first
Wellenlängenbereich mittels einer Strahlungserzeugungseinrichtung (17) in einem Kalibrierungsbetrieb, wobei die elektromagnetische Strahlung in einem Wavelength range by means of a radiation generating device (17) in a calibration operation, the electromagnetic radiation in a
Messbetrieb dazu dient, einen photolumineszierenden Stoff als Measuring operation serves to use a photoluminescent substance as
Sicherheitsmerkmal oder als Teil eines Sicherheitsmerkmals (23) des Objekts (22) in einen angeregten Energiezustand zu bringen, Bringing the security feature or as part of a security feature (23) of the object (22) into an excited energy state,
Empfangen von elektromagnetischer Strahlung und Erzeugen eines Receiving and generating electromagnetic radiation
entsprechenden Kalibrierungssignals in dem Kalibrierungsbetrieb mittels einer Empfangseinrichtung (19), die ausgestaltet ist, in dem Messbetrieb von dem photolumineszierenden Stoff emittierte elektromagnetische Strahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich, der sich von dem ersten Wellenlängenbereich unterscheidet, zu empfangen, wobei in einem in dem Messbetrieb verwendeten Messbereich kein Sicherheitsmerkmal vorhanden ist, corresponding calibration signal in the calibration mode by means of a receiving device (19) which is configured to emit electromagnetic radiation in the measuring mode of the photoluminescent substance in a second wavelength range that differs from the first wavelength range distinguishes between receiving, whereby there is no security feature in a measuring range used in the measuring operation,
- Auswerten des erzeugten Kalibrierungssignals und Erzeugen eines - Evaluating the generated calibration signal and generating a
entsprechenden Kalibrierungsergebnisses (KER), corresponding calibration result (KER),
Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung in einem ersten Generating electromagnetic radiation in a first
Wellenlängenbereich mittels einer Strahlungserzeugungseinrichtung (17) in dem Messbetrieb, während in dem Messbereich ein zu verifizierendes Objekt vorhanden ist, Wavelength range by means of a radiation generating device (17) in the measurement mode, while an object to be verified is present in the measurement range,
Empfangen von elektromagnetischer Strahlung und Erzeugen eines Receiving and generating electromagnetic radiation
entsprechenden Empfangssignals (ES) in dem Messbetrieb mittels der corresponding received signal (ES) in the measuring mode by means of the
Empfangseinrichtung (19), wobei die elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich in dem Messbetrieb und in dem Kalibrierungsbetrieb jeweils derart von der Receiving device (19), the electromagnetic radiation in the first wavelength range in the measuring mode and in the calibration mode in each case from the
Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugt wird, dass die erzeugte Radiation generating device (17) is generated that the generated
elektromagnetische Strahlung in zumindest einem Zeitintervall einen zeitlichen Verlauf der Strahlungsflussdichte aufweist, welcher in dem Zeitintervall nicht konstant ist, und wobei das Kalibrierungsergebnis (KER) bei der Auswertung des Empfangssignals (ES) aus dem Messbetrieb verwendet wird. electromagnetic radiation has a time profile of the radiation flux density in at least one time interval, which is not constant in the time interval, and wherein the calibration result (KER) is used in the evaluation of the received signal (ES) from the measurement operation.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die elektromagnetische Strahlung jeweils in dem Messbetrieb und in dem Kalibrierungsbetrieb derart von der 10. The method according to claim 9, wherein the electromagnetic radiation in each case in the measuring mode and in the calibration mode of the
Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugt wird, dass die Strahlungsflussdichte der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung zumindest jeweils in einem Zeitintervall den gleichen nicht konstanten zeitlichen Verlauf aufweist. Radiation generating device (17) is generated so that the radiation flux density of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) has the same non-constant time course at least in a time interval.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die elektromagnetische Strahlung jeweils in dem Messbetrieb und in dem Kalibrierungsbetrieb derart von der 11. The method according to claim 9 or 10, wherein the electromagnetic radiation in each case in the measuring mode and in the calibration mode of the
Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugt wird, dass die Strahlungsflussdichte der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung zumindest jeweils in einem Zeitintervall wiederholt den gleichen nicht konstanten zeitlichen Verlauf aufweist. Radiation generating device (17) is generated so that the radiation flux density of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) repeatedly has the same non-constant time course at least in a time interval.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei die von der 12. The method according to any one of claims 9 to 11, wherein the of the
Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugte elektromagnetische Strahlung sowohl in dem Messbetrieb als auch in den Kalibrierungsbetrieb derart von zumindest einer optischen Einrichtung von der Strahlungsquelle kommend teilweise umgelenkt wird, dass ein Teil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung entsteht, den die Empfangseinrichtung (19) in dem Kalibrierungsbetrieb empfängt und entsprechend dem die Empfangseinrichtung (19) das Kalibrierungssignal erzeugt. Radiation generating device (17) generated electromagnetic radiation both in the measuring mode and in the calibration mode in such a way by at least an optical device coming from the radiation source is partially deflected so that part of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) is produced, which the receiving device (19) receives in the calibration mode and corresponding to which the receiving device (19) generates the calibration signal.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die optische Einrichtung oder eine der optischen Einrichtungen ein teilweise durchlässiger Reflektor ist, der einen bezüglich der Strahlungsflussdichte größeren Anteil der von der Strahlungserzeugungseinrichtung (17) erzeugten elektromagnetischen Strahlung in eine erste Richtung passieren lässt oder reflektiert, in der elektromagnetische Strahlung verläuft, die den Messbereich der Sensorvorrichtung (1) erreicht, und einen bezüglich der Strahlungsflussdichte kleineren Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung in eine andere, zweite Richtung reflektiert oder passieren lässt, in der elektromagnetische Strahlung die Empfangseinrichtung (19) erreicht, ohne aus der Sensorvorrichtung (1) auszutreten. 13. The method according to claim 12, wherein the optical device or one of the optical devices is a partially permeable reflector which, with respect to the radiation flux density, allows or reflects a greater proportion of the electromagnetic radiation generated by the radiation generating device (17) in a first direction, in which electromagnetic radiation that reaches the measuring range of the sensor device (1) and reflects a smaller proportion of the generated electromagnetic radiation in a different, second direction in relation to the radiation flux density, in which electromagnetic radiation reaches the receiving device (19) without leaving the Exit sensor device (1).
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die optische Einrichtung oder eine der optischen Einrichtungen ein Austrittsfenster ist, durch das hindurch ein Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung in den Messbereich eingestrahlt wird, und wobei im Messbetrieb und im Kalibrierungsbetrieb jeweils ein Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung von dem Austrittsfenster reflektiert wird und zumindest teilweise die Empfangseinrichtung (19) erreicht. 14. The method according to claim 12 or 13, wherein the optical device or one of the optical devices is an exit window through which a portion of the generated electromagnetic radiation is radiated into the measurement area, and wherein in the measurement mode and in the calibration mode, a portion of the generated electromagnetic radiation Radiation is reflected from the exit window and at least partially reaches the receiving device (19).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die auf die 15. The method according to any one of claims 9 to 14, wherein the
Empfangseinrichtung (19) einfallende elektromagnetische Strahlung vor einem Auftreffen auf die Empfangseinrichtung (19) derart gefiltert wird, dass die spektrale Strahlungsflussdichte-Verteilung der auf die Empfangseinrichtung (19) einfallenden elektromagnetischen Strahlung einen geringeren Anteil in dem ersten Receiving device (19) incident electromagnetic radiation is filtered before impinging on the receiving device (19) such that the spectral radiation flux density distribution of the electromagnetic radiation incident on the receiving device (19) has a smaller proportion in the first
Wellenlängenbereich hat als die spektrale Strahlungsflussdichte-Verteilung vor dem Filtern. Wavelength range as the spectral radiant flux density distribution before filtering.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei in dem Messbetrieb 16. The method according to any one of claims 9 to 15, wherein in the measuring mode
aus dem Empfangssignal (ES) unter Berücksichtigung des from the received signal (ES) taking into account the
Kalibrierungsergebnisses (KER) ein korrigiertes Empfangssignal (ES) gebildet wird oder Calibration result (KER) a corrected received signal (ES) is formed or
unter Berücksichtigung des Kalibrierungsergebnisses (KER) ein erwartetes Empfangssignal (ES) gebildet wird und mit dem aus empfangener elektromagnetischer Strahlung erzeugten Empfangssignal (ES) oder einem daraus erzeugten Signal verglichen wird. taking into account the calibration result (KER) an expected received signal (ES) is formed and with the received signal from electromagnetic radiation generated received signal (ES) or a signal generated therefrom is compared.
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