專利名稱：光學(xué)系統(tǒng)和具有這種光學(xué)系統(tǒng)檢驗(yàn)有價(jià)證券的傳感器的制作方法
光學(xué)系統(tǒng)和具有這種光學(xué)系統(tǒng)檢驗(yàn)有價(jià)證券的傳感器本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，尤其一種光學(xué)成像系統(tǒng)，一種具有這種光學(xué)系統(tǒng)檢驗(yàn)有價(jià)證券的傳感器，以及一種物點(diǎn)成像方法。在這里有價(jià)證券是指片狀物品，它們例如體現(xiàn)幣值或權(quán)利，并因而不應(yīng)隨意地可由未經(jīng)授權(quán)者制造。因此它們有不能方便地制造，尤其仿制的特征，是否存在這些特征成為真實(shí)性的標(biāo)志，亦即它們是由對(duì)此獲得授權(quán)的部門制造的一種證據(jù)。這種有價(jià)證券重要的例子是卡片、息票、憑單、支票和尤其鈔票。就本發(fā)明而言鈔票是片狀的。光學(xué)系統(tǒng)下面籠統(tǒng)地理解為那些影響光學(xué)射線，尤其其射線軌跡的系統(tǒng)。光學(xué)射線在這里認(rèn)為是已知的在UV和/或頂和/或尤其在可見的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁射線。為了檢驗(yàn)有價(jià)證券經(jīng)常使用光學(xué)傳感器，它們對(duì)要檢驗(yàn)的有價(jià)證券進(jìn)行位置分辨地檢測(cè)光學(xué)特性，并將有價(jià)證券上的條狀區(qū)至少部分成像在接收元件的一個(gè)基本上行列狀場(chǎng)區(qū)內(nèi)。接收元件根據(jù)命中在它上面的射線形成接收信號(hào)，這些信號(hào)共同成為有價(jià)證券在該區(qū)域的圖像。通過有價(jià)證券橫向于行或條的方向運(yùn)動(dòng)，可在經(jīng)過傳感器運(yùn)動(dòng)期間通過順序檢測(cè)這些圖像，檢測(cè)有價(jià)證券的二維圖。對(duì)于許多應(yīng)用在這方面值得追求的是，傳感器結(jié)構(gòu)非常緊湊和能夠價(jià)廉物美。但并不需要滿足越來越高的光學(xué)分辨率要求。具有僅使用透鏡或拋物面反射鏡的傳統(tǒng)成像系統(tǒng)的傳感器，在行狀成像時(shí)并非始終以期望的程度滿足這些要求。以往為此目的使用部分自動(dòng)聚焦的光導(dǎo)，所謂的SELFOCs，然而其利用率低。這種情況尤其涉及為達(dá)到需要的景深有所要求鏡頂焦距或后焦距的這種SELFOCs (自動(dòng)變焦裝置)。因此本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種有價(jià)證券區(qū)域成像的光學(xué)系統(tǒng)，一種相應(yīng)的成像方法和檢測(cè)有價(jià)證券光學(xué)特性的傳感器，它們能實(shí)現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)而且可以不使用SELFOCs。為達(dá)到此目的，本發(fā)明建議一種光學(xué)系統(tǒng)，它包括一個(gè)平的各向異性回射器和一個(gè)第一成像單元以及一個(gè)第二成像單元，其中，該各向異性回射器鏡面反射在第一入射平面內(nèi)的射線分量，但回射在第二入射平面內(nèi)的射線分量，該第一成像單元將一個(gè)在相對(duì)于該光學(xué)系統(tǒng)處于規(guī)定相對(duì)位置的物面內(nèi)的物點(diǎn)，在回射器上投影生成一個(gè)在第二入射平面內(nèi)沿一條線延伸的線形中間像、該線形中間像借助所述第二成像單元成像在一個(gè)像點(diǎn)內(nèi)。為達(dá)到所述目的，本發(fā)明還建議一種物點(diǎn)成像方法，其中，將物點(diǎn)在各向異性回射器上的線形中間像成像為，使得該中間像以其縱向在一個(gè)回射器于其中起回射作用的入射平面內(nèi)延伸，以及其中，將所述中間像成像在一個(gè)像點(diǎn)上。所述中間像的縱向在這里尤其是指由中間像構(gòu)成的直線方向。對(duì)于“回射器是平的”的理解是，從同一個(gè)方向射入回射器的射線，或是平行的但在不同地點(diǎn)命中回射器的射線，總是沿相同的方向反射。為此，回射器尤其可以有一些光學(xué)作用的、優(yōu)選地相同設(shè)計(jì)的、沿一個(gè)平面排列的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在第一入射平面內(nèi)鏡面反射理解為，在第一入射平面內(nèi)的射線與回射器平面的法線相交一個(gè)給定入射角，從回射器朝一個(gè)新的方向偏轉(zhuǎn)，這一方向由相對(duì)于回射器平面法線的反射角給定。入射角與反射角通常相等。若正交于回射器平面射入，亦即當(dāng)入射角為0°時(shí)，射線在第一入射平面內(nèi)回射。術(shù)語“回射的”或“回射”在本發(fā)明的范圍內(nèi)理解為，在第二入射平面內(nèi)入射的射線與由入射的射線回射后產(chǎn)生的回射的射線平行延伸，其中，入射射線與回射射線沿平行于回射器平面的方向彼此之間可能會(huì)形成一定錯(cuò)移。然而取決于回射器的類型，這種狀況只是在入射角的某個(gè)范圍內(nèi)出現(xiàn)。只要沒有另外說明，在本發(fā)明的范圍內(nèi)均認(rèn)為入射的射線處于一個(gè)能至少非常接近實(shí)現(xiàn)回射的角度范圍內(nèi)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，各向異性的回射器可例如有一個(gè)用透明材料制造的具有平的表面的基體，例如一塊板，在此平的表面上或內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)平行于第一入射平面內(nèi)一條直線延伸的棱鏡場(chǎng)區(qū)，優(yōu)選地有棱鏡角為90°的屋脊棱鏡場(chǎng)區(qū)。這些棱鏡保證在第二入射平面內(nèi)按已知的方式回射，在這種情況下可以通過在棱鏡表面的鏡面層上的反射全反射或反射，造成在棱鏡界面上的反射。因此與簡(jiǎn)單的反射鏡相比，在本發(fā)明的范圍內(nèi)各向異性的回射器表現(xiàn)出一種不同尋常的狀況當(dāng)射線從規(guī)定的方向射在各向異性的回射器上時(shí)，可以想象反射的射線這樣形成，亦即入射的射線或入射的射束可分解為第一和二方向分量，它們的矢量和正好體現(xiàn)入射射線或入射射束的方向，以及分別處于第一或第二入射平面內(nèi)。第一方向分量鏡面反射，但第二方向分量回射(或后向反射)，以及這兩個(gè)反射的方向分量重新矢量相加或疊力口。在第一平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)鏡面反射，與此同時(shí)在第二平面內(nèi)發(fā)生回射。在這里的出發(fā)點(diǎn)是，將入射射線的方向規(guī)定為，肯定會(huì)發(fā)生回射。為此，在上述屋脊棱鏡作為回射結(jié)構(gòu)的情況下， 入射射線的方向可規(guī)定為，使第二入射平面內(nèi)分量的入射角小于45°。為了成像借助第一成像單元，為此它相應(yīng)地設(shè)計(jì)為，在回射器上成像規(guī)定物面中的一個(gè)點(diǎn)或物點(diǎn)，此時(shí)在那里形成的中間像然而僅為線形，優(yōu)選地直線形。第一成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)并相對(duì)于各向異性的回射器布置為，使線形中間像處于第二入射平面內(nèi)，或在其中延伸。 在這里通過從物點(diǎn)出發(fā)分開的射線形成此直線，這些射線被第一成像單元僅這樣偏轉(zhuǎn)到回射器上，使它們?cè)诩磳⒆矒粼诨厣淦髑霸诘诙肷淦矫鎯?nèi)有平行或尤其分開的分量，但在第一入射平面內(nèi)合攏或聚焦。因?yàn)橹虚g像或線在第二入射平面內(nèi)延伸，所以處于此入射平面內(nèi)的射線或射束分量沿其入射方向回射，在這種情況下然而取決于回射器的類型、入射射線相對(duì)于回射器的位置，在使用屋脊棱鏡時(shí)相對(duì)于屋脊棱鏡之一頂棱的位置、以及入射角，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)移。然而在第一入射平面內(nèi)的射線分量鏡面反射，因此入射的射線不自身反射，而是偏轉(zhuǎn)。通過射線分量在第二入射平面內(nèi)形成的回射的射線分量，現(xiàn)在重新聚合，而在第一入射平面內(nèi)的另外射線分量必須重新聚束。為此使用第二成像單元，借助它將此線形的中間像成像在一個(gè)像點(diǎn)。因此像點(diǎn)的這一成像不僅在各向異性的回射器參與下，而且還在第二成像單元的參與下合作完成。通過在回射器上構(gòu)成中間像，以及在第一入射平面內(nèi)僅小量伸展，顯著減少幾何缺陷。幾何缺陷可尤其涉及那些在第一入射平面內(nèi)由于回射結(jié)構(gòu)終止伸展可能形成的缺陷，以及由于在第二入射平面內(nèi)傾斜地入射在回射結(jié)構(gòu)上并由此出現(xiàn)在物點(diǎn)與回射器之間光學(xué)路程長(zhǎng)度的差異會(huì)形成的缺陷。與此同時(shí)有可能構(gòu)建結(jié)構(gòu)緊湊的光學(xué)系統(tǒng)，其中不需要使用SELFOCs。此外，這種系統(tǒng)還可以有差異很大的鏡頂焦距，并因而能方便地適應(yīng)提出的尤其有更大景深的要求。此外它們?cè)谇‘?dāng)設(shè)計(jì)時(shí)能方便地生產(chǎn)。為了使像點(diǎn)盡可能清晰聚焦，將光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地設(shè)計(jì)為導(dǎo)致1 1成像。這一點(diǎn)按特別簡(jiǎn)單的方式可以這樣達(dá)到，亦即令兩個(gè)成像單元有相同的成像特性，例如相同的焦距和/或鏡頂焦距。生成中間像原則上可以以任何方式進(jìn)行。但優(yōu)選地在光學(xué)系統(tǒng)中至少成像單元之一有至少一個(gè)柱面鏡片，優(yōu)選地一個(gè)柱面透鏡和/或柱面或拋物面反射鏡，它優(yōu)選地生成中間像。在這里柱面鏡片是指一種鏡片，它有用于射線在通過柱面鏡片提供的平面內(nèi)成像， 亦即尤其聚束的特性，然而沒有用于在與之正交的平面內(nèi)成像的特性。在這里柱面透鏡是指一個(gè)透明體，或一段透明體，它有至少一個(gè)具有圓柱段形狀的表面段或構(gòu)成一個(gè)有相應(yīng)成像特性的非球形鏡片。相應(yīng)地，柱面反射鏡是指一段圓柱形的反射表面或反射層。這種實(shí)施形式的優(yōu)點(diǎn)是，圖像可以采取非常簡(jiǎn)單的措施生成圖像。優(yōu)選地，在此光學(xué)系統(tǒng)中，在至少其中一個(gè)成像單元與回射器之間的射線軌跡內(nèi)設(shè)置一個(gè)反射元件。這種實(shí)施形式允許光學(xué)系統(tǒng)總的射線軌跡，尤其在第一入射平面內(nèi)，至少彎折或折疊一次。在最簡(jiǎn)單的情況下，反射元件可以由透明體優(yōu)選地反射的，尤其全反射的表面提供。這種系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為，至少其中一個(gè)成像單元使射線軌跡彎折或折疊。這樣做允許系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特別緊湊。尤其是，在此光學(xué)系統(tǒng)中，至少其中一個(gè)成像單元可以包括一個(gè)柱面透鏡和一個(gè)成像的反射元件，優(yōu)選地拋物面或柱面反射鏡，它們優(yōu)選地用于中間像的生成或中間像的成像。因此這種成像系統(tǒng)同時(shí)滿足兩種功能，亦即中間像生成或中間像成像，以及射線軌跡的彎折或折疊。按一種特別有利的實(shí)施形式，優(yōu)選地在柱面透鏡與成像的反射元件之間的射線軌跡，可在一個(gè)與圓柱體軸線正交的，優(yōu)選地在第一入射平面內(nèi)的平面上，平行地或延伸投影。在此實(shí)施形式中特別優(yōu)選的是，成像的反射元件由構(gòu)成柱面透鏡基體的反射表面形成。從而有可能將各成像單元設(shè)計(jì)為整體，這不僅允許簡(jiǎn)單地生產(chǎn)，而且還保證柱面透鏡和成像的反射元件良好地尤其還能彼此定向。此外優(yōu)選的是，至少其中一個(gè)成像單元，優(yōu)選地兩個(gè)光學(xué)單元，與回射器共同設(shè)計(jì)為整體。這同樣允許特別方便地制造。因此所述成像單元可尤其如在上一個(gè)段落中說明的那樣設(shè)計(jì)。此外優(yōu)選的是，在第二入射平面內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)光闌，優(yōu)選地狹縫光闌，它的邊緣至少部分由回射器構(gòu)成。因此光闌與回射器對(duì)置的邊緣段，可以延伸到離回射器平面規(guī)定的距離處。這種設(shè)計(jì)同樣帶來兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，光闌可以減少散光，這種散光通過多次反射根據(jù)其設(shè)計(jì)在成像單元形成。此外，光闌構(gòu)成中間像的邊界并因而起視野光闌的作用，從而顯著簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地光闌安裝在回射器區(qū)域內(nèi)，射線軌跡的中央平面內(nèi)。為了得到特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，尤其在針對(duì)1 1成像設(shè)計(jì)時(shí)采取的措施是，將光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為鏡面對(duì)稱于一個(gè)與第二入射平面平行的平面或反射鏡平面。尤其是，所述平面可以與在回射器上的中間像至少近似相交。若光闌設(shè)在第二入射平面內(nèi)，則此平面優(yōu)選地處于所述的反射鏡平面內(nèi)。按另一項(xiàng)進(jìn)一步發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)有平行于回射器的另一個(gè)平的各向異性回射器。 此時(shí)將第一成像單元設(shè)計(jì)為，使它在此另一個(gè)回射器上生成物點(diǎn)的另一個(gè)線形中間像。然后優(yōu)選地將第二成像單元設(shè)計(jì)為，使它將另一個(gè)線形中間像成像在像點(diǎn)。優(yōu)選地，這兩個(gè)回射器互相平行排列。特別優(yōu)選地，本光學(xué)系統(tǒng)鏡面對(duì)稱于一個(gè)與這些回射器平行的平面。按本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)有利地可以在有價(jià)證券的傳感器中使用。因此，檢測(cè)有價(jià)證券光學(xué)特征的傳感器也是本發(fā)明的技術(shù)主題，傳感器具有一個(gè)按本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)，它尤其為被檢驗(yàn)有價(jià)證券的一個(gè)區(qū)域成像。業(yè)已證實(shí)這種光學(xué)系統(tǒng)在這些傳感器中是特別有利的，它們光譜分解從物點(diǎn)射出的光射線并檢測(cè)這些光譜分量。因此在上一個(gè)段落中所提及的傳感器，尤其可以有一個(gè)設(shè)置在所述光學(xué)系統(tǒng)下游的色散裝置，以及有一個(gè)接收元件場(chǎng)區(qū)，用于接收通過色散裝置產(chǎn)生的不同光譜分量。尤其針對(duì)物點(diǎn)的射線，接收元件場(chǎng)區(qū)可以有一行接收元件，它相對(duì)于色散裝置設(shè)置為，使這一行不同的接收元件接收或檢測(cè)不同的光譜分量。因此這種光學(xué)系統(tǒng)與色散裝置相結(jié)合帶來的結(jié)果是，分別將規(guī)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜分量或一些光譜分量成像在相應(yīng)的接收元件上。尤其是，色散裝置作為色散元件可以有衍射元件，例如光柵或優(yōu)選地棱鏡。此外傳感器優(yōu)選地可以有一個(gè)射線源，它將光學(xué)射線，優(yōu)選地在可見和/或頂波長(zhǎng)范圍內(nèi)的射線，發(fā)射在光學(xué)系統(tǒng)物面區(qū)域上傳感器的檢測(cè)區(qū)內(nèi)，亦即在物面的一個(gè)將在接收元件上成像的區(qū)域內(nèi)。優(yōu)選地，射線源產(chǎn)生條狀的照明模式或照明圖案。下面借助附圖更進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明。其中

圖1表示光學(xué)系統(tǒng)一種非常簡(jiǎn)單的實(shí)施形式示意圖；圖2示意表示部分圖1中所示的回射器；圖3示意表示有價(jià)證券處理設(shè)備；圖4表示圖3所示設(shè)備中設(shè)計(jì)用于檢測(cè)有價(jià)證券光學(xué)特性的傳感器局部示意圖；圖5表示圖4中形式上為一個(gè)用作第一和第二成像單元以及回射器基體的傳感器光學(xué)系統(tǒng)透視圖；圖6表示圖5所示基體中的射線軌跡的側(cè)視圖；以及圖7表示按另一種優(yōu)選實(shí)施形式的光學(xué)系統(tǒng)的用作第一和第二成像單元以及回射器的基體的射線軌跡圖。圖1中的光學(xué)系統(tǒng)10用于物點(diǎn)12在像點(diǎn)14上成像。為此它有一個(gè)平的各向異性回射器16、一個(gè)第一成像單元18，后者將一個(gè)在相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)10處于預(yù)定相對(duì)位置的物面20內(nèi)的物點(diǎn)12，在所述回射器16上成像生成為一個(gè)線形中間像22、光學(xué)系統(tǒng)10還包括一個(gè)第二成像單元對(duì)，線形中間像22借助該第二成像單元M成像在像點(diǎn)14內(nèi)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)術(shù)語“成像”還包括下列情況，即，圖像并非理想地清晰，而是有一個(gè)受光學(xué)系統(tǒng)部件限制的分辨率。平的各向異性回射器16鏡面反射在第一入射平面觀內(nèi)的射線分量沈；但回射在第二入射平面32內(nèi)的射線分量30，亦即沿與射線分量30射入方向相同的方向回射，或沿與它們射入方向平行的方向回射。若將射線在當(dāng)?shù)氐膫鞑シ较虮硎緸槭噶?，這意味著射線可表示為在第一和第二入射平面內(nèi)兩個(gè)矢量分量的疊加。因此從回射器16反射的射線，沿一個(gè)通過在兩個(gè)入射平面內(nèi)的分量決定的方向傳播。在第一入射平面內(nèi)的分量相應(yīng)地鏡面反射，在第二入射平面內(nèi)的分量相應(yīng)地回射。第一與第二入射平面的相互位置取決于回射器的設(shè)計(jì)。例如，第一與第二入射平面觀和32互相正交地定向?；厣淦?6是平的，也就是說，上述反射特性與來自成像單元的射線在什么位置命中回射器無關(guān)。
在本實(shí)施例中回射器16作為各向異性的反射結(jié)構(gòu)包括沿互相平行延伸的直線延伸、彼此以相同的間距排列的細(xì)長(zhǎng)對(duì)稱的棱鏡34，更準(zhǔn)確地說是棱鏡角為90°的屋脊棱鏡，它們成形在基體36的一個(gè)平的表面內(nèi)。因?yàn)榛厣淦?6設(shè)計(jì)為平的，所以棱鏡34相應(yīng)的棱邊分別至少近似處于一個(gè)平面內(nèi)。棱鏡34與其長(zhǎng)度方向正交的，亦即在第二入射平面內(nèi)的橫截面，在本實(shí)施例中有等邊三角形的形狀，其中頂角α為90°以及底寬B約為 300 μ m。棱鏡材料的折射率選擇為，使回射通過在棱鏡側(cè)面上的兩次全反射完成。在這里， 回射優(yōu)選地在回射器16(所在)平面或棱鏡布置平面上的入射角的整個(gè)范圍內(nèi)發(fā)生。在本實(shí)施例中第一和第二成像單元18或M為達(dá)到1 1成像，與回射器16相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及在這里有相同的成像特性。為此它們相同設(shè)計(jì)和分別包括焦距或鏡頂焦距相同的柱面透鏡38和40。第一成像單元18，在本實(shí)施例中柱面透鏡38，設(shè)置為，使它將物面20內(nèi)的物點(diǎn)12 在回射器16上，更準(zhǔn)確地說在棱鏡34的區(qū)域，成像為線形中間像22。第一成像單元18和尤其它的柱面透鏡38相對(duì)于回射器16布置為，使線形中間像22在第二入射平面內(nèi)至少非常近似地沿一條線延伸。物面20至少近似與柱面透鏡的光學(xué)平面42，亦即與一個(gè)通過柱面透鏡軸線的平面正交延伸，柱面透鏡的成像特性鏡面對(duì)稱于上述平面。在本實(shí)施例中該平面通過柱面透鏡的軸線和脊線延伸。從物點(diǎn)12發(fā)出通過第一成像單元18偏轉(zhuǎn)到回射器16上的射線，通常不僅相對(duì)于第一而且相對(duì)于第二入射平面觀或32，傾斜地命中回射器16。這種射線相應(yīng)于其分量或方向分量(亦即單位矢量沿入射的射線在入射平面上的投影)被反射在第一入射平面觀內(nèi)的分量(亦即單位矢量在第一入射平面觀上的投影)朝像點(diǎn)14的方向被鏡面反射，在第二入射平面32內(nèi)的分量(亦即單位矢量在第二入射平面32上的投影)被回射。從回射器 16反射的射線的由鏡面反射分量和回射分量確定的方向，通過矢量相加反射的各分量得出并對(duì)準(zhǔn)像點(diǎn)14。尤其是，所述回射保證，通過在第二入射平面上的投影，線形中間像可重新在一點(diǎn)，亦即成像點(diǎn)14成像。圖像的清晰度尤其受在棱鏡上回射時(shí)和在棱鏡上衍射時(shí)成像缺陷的影響。由于工作原理上的原因，在回射時(shí)，在第二入射平面內(nèi)，在入射的與回射的射線之間產(chǎn)生一個(gè)與棱鏡底部寬度B有關(guān)的錯(cuò)移。通過物點(diǎn)在回射器16的回射結(jié)構(gòu)上，在本實(shí)施例中在棱鏡34 上，成像為線形中間像，顯著減少因回射造成的所述成像缺陷。按上述光學(xué)系統(tǒng)的原理工作的光學(xué)系統(tǒng)，可尤其使用在光學(xué)檢驗(yàn)有價(jià)證券的傳感器中。圖3中的有價(jià)證券處理設(shè)備44，在本實(shí)施例中鈔票處理設(shè)備，在外殼46內(nèi)有一個(gè)用于輸入要處理的有價(jià)證券50，例如鈔票的輸入柜48、一個(gè)分揀器52，它抓取輸入柜48內(nèi)的有價(jià)證券50并可將它們分揀、一個(gè)有道岔56的輸送裝置18用于輸送已分揀的有價(jià)證券、以及在由輸送裝置M提供的輸送路徑58沿輸送方向在道岔56后的分路內(nèi)，分別有輸出柜60，用于接收借助有價(jià)證券處理設(shè)備44處理后的有價(jià)證券。在輸出柜60前設(shè)堆垛輪 62。此外，有價(jià)證券處理設(shè)備44沿著由輸送裝置M提供的輸送路徑58，還有一個(gè)設(shè)在道岔 56前用于檢測(cè)沿輸送路徑58傳送的有價(jià)證券特性的傳感器裝置64，和有一個(gè)控制和評(píng)估裝置66，它通過信號(hào)連接裝置至少與傳感器裝置64和道岔56連接，設(shè)計(jì)用于評(píng)估體現(xiàn)由傳感器裝置64檢測(cè)的有價(jià)證券50至少一種特性的傳感器裝置64的傳感器信號(hào)，以及用于根據(jù)傳感器信號(hào)的評(píng)估結(jié)果控制至少其中一個(gè)道岔56。傳感器裝置64在本實(shí)施例中包括一個(gè)傳感器68，用于檢測(cè)有價(jià)證券的光學(xué)特性， 在本實(shí)施例中有價(jià)證券的光譜分析圖，例如用于按照規(guī)定的準(zhǔn)則檢驗(yàn)有價(jià)證券污損和/或確定有價(jià)證券額定值和/或確定有價(jià)證券的真實(shí)性。此外，傳感器裝置還可例如包括一個(gè)圖3中沒有表示的超聲波傳感器用于檢測(cè)有價(jià)證券的狀態(tài)，例如檢測(cè)是否存在膠粘帶，超聲波傳感器檢測(cè)有價(jià)證券的超聲波透射特性。控制和評(píng)估裝置66檢測(cè)傳感器裝置64的信號(hào)并確定，由傳感器裝置64檢測(cè)的有價(jià)證券，按照污損的至少一個(gè)規(guī)定的準(zhǔn)則，是否處于能流通的狀態(tài)，亦即是否仍適合作為支付手段繼續(xù)使用，或它有何種額定值，或它是否是真實(shí)的。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，控制和評(píng)估裝置 66控制至少其中一個(gè)道岔56，將有價(jià)證券50由輸送裝置M輸送到一個(gè)與檢驗(yàn)結(jié)果相配或與有價(jià)證券規(guī)定的類型，尤其額定值對(duì)應(yīng)的輸出柜60內(nèi)并存放在那里。用于獲知有價(jià)證券光譜分析圖的傳感器68，在圖4中與部分輸送裝置M —起概略地示意表示。傳感器68設(shè)計(jì)用于在有價(jià)證券經(jīng)過傳感器68旁輸送期間逐行檢測(cè)其光譜分析圖。這些行橫向于輸送方向延伸。傳感器68有一個(gè)照明裝置70用于將光學(xué)射線，例如可見光，優(yōu)選地除此之下還有紅外射線，射在有價(jià)證券上、一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)72用于有價(jià)證券 50上的至少部分照明區(qū)在接收器74上成像，接收器有一個(gè)矩陣式排列的接收元件76的一個(gè)二維的場(chǎng)區(qū)、以及一個(gè)設(shè)在光學(xué)系統(tǒng)72與接收器74之間射線路徑內(nèi)的色散裝置78，它根據(jù)波長(zhǎng)在空間分解入射的射線，從而將入射射線的光譜分量按照分解的程度命中不同的接收元件76。一個(gè)通過信號(hào)連接裝置與接收器74和優(yōu)選地與照明裝置連接的傳感器評(píng)估裝置80，用于處理和評(píng)估接收器74或接收元件76的信號(hào)，以及優(yōu)選地還用于控制照明裝置。 傳感器評(píng)估裝置80在評(píng)估后將體現(xiàn)評(píng)估結(jié)果的信號(hào)經(jīng)由信號(hào)連接裝置傳輸給所述控制和評(píng)估裝置66。由輸送裝置M經(jīng)過傳感器68旁傳送的有價(jià)證券50，在輸送期間用來自照明裝置 70的光學(xué)射線照明，照明裝置70用于發(fā)出光學(xué)射線，在本實(shí)施例中為可見光。照明裝置70 設(shè)計(jì)為，使光學(xué)射線只照明有價(jià)證券50上的一條，這一條以其橫向于有價(jià)證券50輸送方向的長(zhǎng)度方向沿有價(jià)證券的整個(gè)寬度延伸，以及至少部分處于傳感器檢測(cè)區(qū)內(nèi)，尤其處于物面內(nèi)。傳感器的檢測(cè)區(qū)由光學(xué)系統(tǒng)72在接收器74上成像的那個(gè)區(qū)域得出。從至少部分在檢測(cè)區(qū)內(nèi)的有價(jià)證券照明區(qū)發(fā)出的光學(xué)射線，由光學(xué)系統(tǒng)72在接收器74上成像，在此過程中色散裝置78光譜分解此光學(xué)射線。為此光學(xué)系統(tǒng)72相對(duì)于輸送裝置M或輸送路徑58布置為，使有價(jià)證券在傳感器內(nèi)的這一段輸送路徑內(nèi)，至少非常近似地處于光學(xué)系統(tǒng)72的物面內(nèi)。在本實(shí)施例中，色散裝置包括一個(gè)棱鏡，它用一種在可見的優(yōu)選地也在紅外線的波長(zhǎng)范圍內(nèi)色散性透明材料制成。照明裝置70、光學(xué)系統(tǒng)72、色散裝置78和接收器70定位為，使光譜分解橫向于對(duì)于所述行或條的一種波長(zhǎng)射線路徑在其中延伸的那個(gè)平面進(jìn)行，以及不僅沿一個(gè)與橫向于輸送方向的條或行的方向?qū)?yīng)的方向進(jìn)行位置分辨地探測(cè)，而且沿一個(gè)與之成橫向，尤其與之正交延伸的方向進(jìn)行光譜分析地探測(cè)。圖5用透視圖和圖6用剖視圖更詳細(xì)地表示光學(xué)系統(tǒng)72。為了簡(jiǎn)化在圖中沒有表示色散裝置78。在此實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)72由一個(gè)整體式或集成的基體組成，它不僅有一個(gè)回射器82、一個(gè)第一成像單元84，用于在物面20內(nèi)，在本實(shí)施例中是有價(jià)證券50在其中經(jīng)過傳感器68旁輸送的那個(gè)平面內(nèi)的物點(diǎn)12，在回射器82上成像為線形中間像22、以及有一個(gè)第二成像單元86，它將從回射器部分鏡面反射和部分回射的中間像，成像在一個(gè)圖像平面內(nèi)的一個(gè)像點(diǎn)14上，當(dāng)在傳感器68內(nèi)使用時(shí)該圖像平面處于接收元件76的平面內(nèi)。所述基體可例如用一種對(duì)于光學(xué)射線在借助傳感器檢驗(yàn)的光譜范圍內(nèi)透明的材料制造，例如適用的塑料或玻璃。至少在回射器82區(qū)域內(nèi)的折射率優(yōu)選地選擇為，使回射通過全反射進(jìn)行。否則或附加地，回射器16相應(yīng)的回射表面例如通過施加恰當(dāng)?shù)拿鎸隅R面化。回射器82如回射器16那樣構(gòu)成，然而在這里基體88在其背對(duì)回射結(jié)構(gòu)的那一側(cè)設(shè)計(jì)不同，因?yàn)樗c第一和第二成像單元84或86 —齊構(gòu)成。由于回射器82如回射器16 那樣構(gòu)成以及回射器82的特性相應(yīng)于回射器16的特性，所以在這里對(duì)于同樣的元件、平面和圖像采用與前面一樣的附圖標(biāo)記，以及相應(yīng)的說明在這里也同樣適用。成像單元相對(duì)于一個(gè)與平的回射器82正交的和/或平行于第二入射平面32延伸的平面設(shè)計(jì)為鏡面對(duì)稱。因此只詳細(xì)說明第一成像單元84就足夠了。有關(guān)的說明然后也相應(yīng)地適用于第二成像單元86。成像單元84設(shè)計(jì)為柱面鏡片，它如前面已說明的那樣，將物面內(nèi)的一點(diǎn)在回射器 82上成像為線形中間像22，以及將射線路徑同時(shí)彎折為，使射線差不多正交入射在回射器 82上。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是減少出現(xiàn)散光。為此成像單元84有一個(gè)具有圓柱段形狀的第一曲拱表面段90，它的半徑選擇為， 它將所述在物面上的點(diǎn)向無窮遠(yuǎn)成像。也就是說，從物點(diǎn)12發(fā)出的射線在與圓柱體軸線正交的平面內(nèi)，或在本實(shí)施例中處于第一入射平面內(nèi)的分量，在經(jīng)過表面段90后平行延伸。 因此，表面段90與柱面透鏡起同樣的作用?；w88與第一表面段90對(duì)置的第二表面段92，例如通過鏡狀面層設(shè)計(jì)為直線狀拋物面反射鏡。第一曲拱表面段90的圓柱體軸線94與第二曲拱表面段92的縱軸線96互相平行定向，從而使它們成為柱面鏡片的組成部分。尤其在本實(shí)施例中縱軸線96處于第一表面段90的光學(xué)平面內(nèi)。拋物面反射鏡的拋物面軸線98相對(duì)于第一表面段90傾斜為，使得在通過第一曲拱狀表面段90圓柱體軸線和第二表面段92縱軸線96的平面與拋物面軸線98之間的角度處于35°與55°之間，優(yōu)選地處于40°與50°之間，在本實(shí)施例中約為 42°。因此射線路徑朝回射器82的方向折疊或彎折。第二表面段92的曲拱選擇為，使拋物面反射鏡的焦線處于回射器82上或內(nèi)，從而使物面20內(nèi)的物點(diǎn)12在回射器82上或內(nèi)， 成像為一條線或一個(gè)線形的中間像。此外第二表面段92或拋物面反射鏡的曲拱選擇為，使焦距小于第一表面段90的焦距。由此可保持離回射器82有小的距離。此外在回射器82 上形成較小的中間像，這有助于減少通過光學(xué)系統(tǒng)造成的成像缺陷。在本實(shí)施例中，在基體88構(gòu)成第一和第二成像單元84或86的這些區(qū)域之間，設(shè)計(jì)一個(gè)與回射器82的平面正交或與第二入射平面平行延伸的光闌100，它的一端以回射器 82為界。在對(duì)置端，光闌100在本實(shí)施例中以基體88內(nèi)的間隙102終端為界，間隙102與回射器82的平面正交、在基體88已提及的那些區(qū)域之間延伸，以及在回射器82上方較小的間距，例如約0. Imm處終止?；w88構(gòu)成間隙邊界的表面設(shè)計(jì)為，例如通過用不透明的材料涂層，形成一個(gè)用于光學(xué)系統(tǒng)射線路徑的光闌。按另一些實(shí)施例，間隙也可以用另一個(gè)限制射線路徑的元件代替，例如不透明層。因此光闌100將其長(zhǎng)度方向平行于第二入射平面并在光學(xué)系統(tǒng)的鏡面對(duì)稱平面內(nèi)延伸。此光闌100首先減少散光，散光可通過在基體88無用的表面上以及在其光學(xué)有效表面上多次反射自動(dòng)形成。但因?yàn)楣怅@最終還將中間像22限制在回射器82上，所以它還起視野光闌的作用。因此，為了借助色散裝置78進(jìn)行光譜分解以獲得必要的縫隙狀圖像， 傳感器68不需要有價(jià)證券50的縫隙狀照明裝置或直接設(shè)在有價(jià)證券上方的縫隙狀視野光闌。在這方面光闌100尤其定向?yàn)?，使圖像的窄側(cè)在接收器74上橫向于光譜分解裝置延伸。按另一些實(shí)施例，成像可僅通過第一曲拱表面段進(jìn)行，而第二表面段設(shè)計(jì)為平面， 它只用于彎折射線路徑。按另一些實(shí)施例，成像單元的光學(xué)軸線或平面，不是如在前面那些實(shí)施例中那樣互相平行，而是設(shè)置為彼此傾斜，由此使傳感器射線路徑的彎折可通過色散裝置78補(bǔ)償。傳感器另一種實(shí)施例與圖4所示實(shí)施例的區(qū)別在于，用另一種實(shí)施形式的光學(xué)系統(tǒng)取代光學(xué)系統(tǒng)72。光學(xué)系統(tǒng)104與光學(xué)系統(tǒng)72的區(qū)別在于，它有兩個(gè)平的回射器106和106 ‘，在它們上面分別生成物面2內(nèi)一個(gè)物點(diǎn)12的線形圖像。回射器106和106'的設(shè)計(jì)相同以及互相平行排列為，使它們的第一和第二入射平面彼此平行延伸。光學(xué)系統(tǒng)104仍由基體108構(gòu)成，它不僅包括回射器106和106'，而且包括第一和第二成像單元110和112?；w108對(duì)稱于中面114，該中面平行于回射器106和106'的平面在它們之間的中心延伸?；w108在中面114兩側(cè)的區(qū)域分別與基體88同樣設(shè)計(jì)，但在這里第一曲拱表面段90及其在第二成像單元內(nèi)的對(duì)向段，用共同的曲拱表面段116和118代替，它們同樣成形為圓柱形，但它們的圓柱體軸線處于中面114內(nèi)。與在光學(xué)系統(tǒng)72中一樣，設(shè)有構(gòu)成直線狀曲拱拋物面反射鏡的第二反射表面段120，它們將來自曲拱表面段116的平行射束處于入射平面觀內(nèi)的分量，從物點(diǎn)12聚焦在各自的回射器106和106'上，以構(gòu)成線形中間像。相應(yīng)的表面120使從中間像發(fā)出的射束平行于入射平面32的分量平行化，然后此射束從曲拱表面段118聚焦在像點(diǎn)14上。因此從物面內(nèi)一個(gè)物點(diǎn)發(fā)出的射束的一半，由基體108在圖7中處于中面114上方的區(qū)域成像，以及射束的另一半由基體108在圖7中的下部區(qū)成像。這種實(shí)施形式提供的優(yōu)點(diǎn)是，圖像特性即使沿正交于中面的方向也是對(duì)稱的。按另一些實(shí)施例，照明也可以周期式進(jìn)行。按另一些實(shí)施例，照明裝置也可以設(shè)計(jì)用于發(fā)出紅外線，或紅外線及可見光?；w88和108可以用一種適用的塑料通過注塑，或由適用的玻璃通過沖壓經(jīng)濟(jì)地制成。另一種實(shí)施例與圖5所示實(shí)施例的區(qū)別可在于，拋物面反射鏡92通過適當(dāng)選擇材料通過全反射反射。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括平的各向異性回射器，該回射器鏡面反射在第一入射平面內(nèi)的射線分量，但回射在第二入射平面內(nèi)的射線分量，第一成像單元，該第一成像單元由相對(duì)于所述光學(xué)系統(tǒng)處于規(guī)定相對(duì)位置的物面內(nèi)的物點(diǎn)，在所述回射器上生成在第二入射平面內(nèi)沿一條線延伸的線形中間像、以及第二成像單元，所述線形中間像借助該第二成像單元成像在像點(diǎn)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，它設(shè)計(jì)為形成1 1成像。
3.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述兩個(gè)成像單元有相同的成像特性。
4.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，至少其中一個(gè)所述成像單元有柱面鏡片，優(yōu)選地至少一個(gè)柱面透鏡和/或拋物面或柱面反射鏡。
5.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，在至少其中一個(gè)所述成像單元與所述回射器之間的射線軌跡內(nèi)設(shè)置反射元件。
6.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，至少其中一個(gè)所述成像單元使射線軌跡彎折或折疊。
7.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，至少其中一個(gè)所述成像單元，優(yōu)選地所述兩個(gè)光學(xué)單元與所述回射器共同設(shè)計(jì)為一體。
8.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，在第二入射平面內(nèi)構(gòu)成光闌，優(yōu)選地狹縫光闌，它的邊緣部分地由所述回射器構(gòu)成。
9.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，它相對(duì)于一個(gè)與第二入射平面平行的平面鏡面對(duì)稱地構(gòu)造。
10.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，它有平行于所述回射器的另一個(gè)平的各向異性的回射器，以及其中，將所述第一成像單元設(shè)計(jì)為，使它在此另一個(gè)回射器上生成物點(diǎn)的另一個(gè)線形中間像，以及將所述第二成像單元設(shè)計(jì)為，使得它能夠?qū)⒘硪粋€(gè)線形中間像成像在像點(diǎn)。
11.一種檢測(cè)有價(jià)證券光學(xué)特征的傳感器，包括按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)。
12.按照權(quán)利要求11所述的傳感器，它有一個(gè)設(shè)置在所述光學(xué)系統(tǒng)下游的色散裝置， 以及有一個(gè)接收元件場(chǎng)區(qū)，用于接收通過色散裝置產(chǎn)生的不同光譜分量。
13.一種物點(diǎn)成像方法，其中，將物點(diǎn)在各向異性回射器上的線形中間像成像為，使該線性中間像以其縱向在一個(gè)入射平面內(nèi)延伸，該各向異性回射器在該入射平面內(nèi)起回射作用，以及，將所述線性中間像成像在一個(gè)像點(diǎn)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，包括一個(gè)平的各向異性回射器和一個(gè)第一成像單元以及一個(gè)第二成像單元，其中，該各向異性回射器鏡面反射在第一入射平面內(nèi)的射線分量，但回射在第二入射平面內(nèi)的射線分量，該第一成像單元將相對(duì)于該光學(xué)系統(tǒng)處于規(guī)定相對(duì)位置的物面內(nèi)的一個(gè)物點(diǎn)，在所述回射器上投影生成一個(gè)在第二入射平面內(nèi)沿一條線延伸的線形中間像，該線形中間像借助第二成像單元成像在一個(gè)像點(diǎn)內(nèi)。
文檔編號(hào)G02B5/12GK102460235SQ201080036231
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
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