背景技术
假钞一般印在含有光学增亮剂的通常纸张上。相反，真钞的纸张一般没
有光学增亮剂。在一钞票上检测出光学增亮剂因而可作为出现伪造器的一种
标志。光学增亮剂通常是通过用紫外(UV)光辐照待检钞票而予以检测的。印
在含增亮剂的纸张上的一张假钞由于钞票在被辐照区域上显示可见荧光而
可以被认出。
在专利US 5640463中所述的用于检验钞票真空性的设备和方法中，待
检钞票用来自一UV光源的光线加以照射，而由待检钞票反射的UV光和由
之发出的荧光二者都予以测定和使之与一真实钞票上测得的值相对比。所用
的UV光源是一荧光灯。
不过，采用荧光灯具有多种缺点。具体地说，这样一种装置几乎无法做
出一种轻巧的结构，由于通常的荧光灯的，比如具有大约5cm典型长度的一
种棒形的形状和尺寸，就规定了整个设备的最小尺寸。此外，由荧光灯发出
的光线不仅具有各种UV成分，而且还具有可见和红外谱域中的各种成分。
这样就导致设备不希望有的加热。因此，在许多情况下需要设备的适当冷却。
最后但并非最不重要的是，为运用UV荧光灯需要高压，与一般用在钞票处
理机器中许多传送或检查装置之中的低压源相对比，这就要求附加的努力，
而且还有利于出现干扰电压。
在按照先前技术的已知各种真伪检验方法中，由于比如老化、污染或环
境光而造成的测定误差由在参照纸件上，比如真实和可能崭新的钞票上反复
的参照性测定结果予以补偿。不过，这样既不方便又很费时，由于，为了作
出一次参照测定结果，实际的检查作业每次必须中断以便输入相应的各参照
纸件。由于这一现象，各次参照测定结果只能以较长时间间隔作出，比如，
在较大数量的受检钞票之后，由于换句话说，真伪检验作为一个综合就会过
分耗时了。各种随时而变的影响，比如由于各检测器中的环境光和无照电流
所造成者，因而不能完全予以考虑。
发明内容
本发明的课题是提出一种用于真伪检验的设备，具有轻巧结构并可能使
用时简单可靠。
按照本发明，这一课题是由符合权利要求1至15的设备和方法予以解
决的。
本发明的设备以如下方式发展了先前技术，所用光源是一发光二极管，
而发光二极管制成得可发出至少在一局部谱域中包含紫外光的光线。由发光
二极管一般比起此前所用的UV紫外灯来具有小得多的各部件尺寸，所以本
发明的结构可能是轻巧的。这样就像特别是在综合尺寸较小的钞票处理机器
中所要求的那样，在很小的空间之内作出许多不同传感器的节省空间的配
置。此外，发光二极管比起此前所用的UV荧光灯来具有更大的投资-效益
比。设置的发光二极管的最大工作寿命还一般地比UV荧光灯大得多。因而，
UV荧光灯必须在一般低于3000小时的最大工作寿命之后予以更换，而本发
明设置的发光二极管其有显著较长的最大工作寿命。不像荧光灯，发光二极
管还可以在没有任何另外的复杂特殊电路的情况下快速地开通和关断。在用
于检验钞票的真空性时，发光二极管因此可以以定时方式予以运用；或被短
时间关断，如果比如一张钞票的检查作业已经完成而待检下一张钞票尚未提
供或钞票处理机器短时间停止以比如排除某种阻塞。在使用期间暂时关断发
光二极管会进一步增大其超过UV荧光灯的最大工作寿命。其次，设置的发
光二极管的发射光谱具有与此前使用的UV荧光灯相比具有极其少许或没有
各红外成分。这样就避免了设备不希望有的受热。当使用一种其发射光谱在
紫外谱域中具有一峰值的发光二极管时，尤其是这种情况。
按照本发明的一项优选新型设备，除了荧光检测器之外设置一监控检
器，用于检测至少由发光二极管发出的部分光线。监控检测器可测定发光二
极管在其工作寿命进程期间的光线强度并发送用于校正老化效应的，特别是
在设置的各发光二极管中观察到的强度方面的测得值。
在本发明设备的另一优选实施例中，一锁定放大器设置用来放大出自荧
光检测器和/或监控检测器的输出信号。锁定放大器用于测定和处理很弱的模
拟信号，从而信号背景受到极大抑制。采用一锁定放大器时，当自一检测器
的经过调制的输出信号被放大并以一具有同样调制频率的标准化参照信号
在一同步解调器中被解调。在一低通滤光器中，各高频成分因而被滤掉。获
得的最终信号正比于被放大的发出的荧光或反射过来的激发光的波幅。由于
使用一锁定放大器特别适于放大出自荧光或监控检测器的很弱的输出信号，
所以它允许很弱的荧光或由光源发出的光以高精度得以测定。这特别是在光
源的强度在其工作寿命进程期间逐渐减小而在待检钞票中激发的荧光随之
变弱的时候具有优点。放大微弱输出信号的性质特别是在所用发光二极管所
具有的发射光谱在紫外谱域中带有只是稍许光谱成分的时候才起着重要作
用。比如在代替一UV发光二极管而采用主要在可见谱域中发光并在紫外谱
域中几乎不发光的一发光二极管的时候才可能是这种情况。
本发明的方法基本上其特征在于下述。待检钞票的一局部面积用发光二
极管的光予以照射。荧光检测器用以测定由局部面积发出的荧光并产生一第
一测定值。荧光检测器另外用以在发光二极管被关断的情况下测定并产生一
第二测定值。第一测定值然后比如通过相减而用第二测定值予以校正，并因
而使经过校正的测定值与一预定的门槛值相对比。在发光二极管被关断的情
况下从事测定一般也可以先于在发光二极管被开通的情况下从事测定而完
成。
这一方法使得有可能以简单方式消除由环境光造成的、待测荧光的失
真，由于不需要测定任何参照纸件而只是通过关断发光二极管迳直地作出
“无照测定”。特别是，这使得有可能勿需加大操作力度而在每次实际的荧
光测定之前或之后作出“无照测定”。环境光在此指的是人工或自然室内光
线或来自设备周围近处的其他一些测量装置的光线。环境光可以直接或间接
地，比如通过在各种光学器件或钞票上的反射，进入荧光检测器的检测范围。
本发明的方法进而可消除由于一般在采用光电二极管时会出现的无照电流
所造成的测定失真，无照电流即使在检测不到光线时也流过检测器。
在本发明方法的一项优选实施例中，设置得在照射被开通的情况下产生
的第一测定值通过锁定放大一由荧光检测器产生的输出信号而用在照射被
关断的情况下产生的第二测定值予以校正。发光二极管由一适当的电压源，
比如一频率发生器使之周期性地开通和关断。这样允许检测甚至由钞票发出
并由荧光检测器检测的低强度荧光。特别是在一待检的伪造钞票只含有微小
痕量的光学增亮剂而因此随之发出的荧光只具有很低强度时，这一点是很重
要的。当由光源发出的光线强度在工作寿命进程期间变弱和在钞票中激发出
来的荧光相应微弱时，锁定放大输出信号也具有优点。
在本方法的一项进展中，设置得经过校正的测定值或门槛使用校正值K
加以校正，后者考虑了在发光二极管工作寿命进程期间由发光二极管发出的
光线强度变化。这允许消除发光二极管强度波动的影响，以致基本上与激发
荧光的光线强度波动无关的钞票荧光强度可以在工作寿命之内任一时刻上
予以确定。
本发明的另一方面是，由钞票发出的荧光在发光二极管被开通的情况下
予以测定和由钞票发出的磷光在发光二极管被关断的情况下予以测定。测出
的钞票的荧光和磷光然后用于真伪检验。测定在任何情况下都最好是用荧光
检测器予以完成。发光二极管是以脉冲方式，特别是通过周期性脉冲工作的。
这一改型方法适于检验那些不仅显示荧光而且还显示磷光的钞票的真伪。如
果已知钞票的荧光和磷光性质，比如钞票中某些物质的存在就可以推断出
来。这种由钞票发出的荧光和磷光的分别测定可以简单地采用一发光二极管
作为光源予以实现，由于发光二极管特别适于生成尤其是较短的脉冲。
具体实施方式
图1表明一带有两个发光二极管10和一个荧光检测器12的范例的示意
结构。由各发光二极管10发射的光线具有紫外成分，用于在待检钞票11中
激发荧光。这些可以比如是具有峰值在紫外光谱区中的发射光谱的发光二极
管。一些典型发光二极管的发射峰值是大约370纳米并具有一大约12纳米
的半值宽度(half-value width)。另外，各发光二极管还可以具有一在可见光谱
区之中的发射峰值，比如大约430纳米处，但也发射足够强的紫外光成分。
在两种情况下，特别是后者，可能需要从发光二极管的发射光谱中选定一特
定的光谱区用于在待检的钞票中激发荧光。这通过设置在各发光二极管10
之前的第一滤光器15予以完成。适当的滤光器一般在400纳米处具有一界
限(edge)，并且是不可透过具有较大波长的光线。
为了保证荧光检测器12基本上检测由钞票11发出的可见荧光，带有适
当的光谱传输特性的第二滤光器16装在荧光检测器12之前。一适当的滤光
器一般在大约400纳米处具有一边缘并不可透过具有较小波长的光线。
透镜系统18用以把待检钞票11发出的荧光校准到荧光检测器12上。
透镜系统18可以进而用以使穿过第二滤光器16的荧光平行化。这一点当一
干涉滤光器用作第二滤光器16时是很重要的，因为一基本上平行的光束通
路可防止干涉滤光器上滤光界限(filter edge)的偏移。一滤膜(未画出)基本上也
可以使用以代替透镜18而尽量减少成本。
在所示范例中，窗口13，可以至少透过部分激发光和荧光，设置在一方
面待检钞票11与另一方面包括滤光器15和16以及透镜系统18在内的各发
光二极管10和荧光检测器12之间。在真伪检验过程中，一些钞票11可以
用一适当传送装置平行于窗口13传送，窗口13还用以保护设备的各个部件
不蒙灰尘和不受其他污染。
通过示意性画出的光束通路14可以看出，各发光二极管10的光线照射
待检钞票11的一个展延的局部面积，亦即，各发光二极管10的光线不聚焦
在钞票11上。不过，在此基本上有利的是，比如以会聚光束的形式(未画出)
来集中由各发光二极管发出的光线，因为这样可以在钞票11被照射的局部面
积上获得较高密度的激发光。同时，在钞票11的被照射的局部面积上激发出
来的荧光由荧光检测器12以综合方式检测，亦即，由一有限面积发出的光
线受到测量。钞票11的非聚焦照射和在某一表面面积上荧光的综合检测导致
钞票11的各种荧光性质被平均，以致比起聚焦式照射的情况来，诸如污物软
粒或折痕等局部不规则性具有较少的干扰效应。钞票11上表面面积的各典型
尺寸是大约0.4平方厘米用于被照射的局部面积和大约0.4平方厘米用于在
其上荧光以综合方式受到检测的面积。
图2表明另一范例的示意结构。配有第一滤光器15的发光二极管10用
于照射平行于传送板20被传送的待检钞票11。传送板20在此范例中是不透
光的并具有三维的局部区域21，区域21可以透过至少激发光和由钞票11发
出的荧光这二者的光谱成分。传送板20可以是一整个设备集成在其中的外
壳的一部分，并从而用以保护设备的各个部件不蒙灰尘和不受其他污染。由
示意性表明的光束通路14可以看出，在此范例中发光二极管10的光线在碰
到钞票11时也是不聚焦的。钞票11上所述被照射的局部区域的表面面积的
典型尺寸是大约0.4平方厘米。
在通过传送板20的三维局部区域21时，钞票11由包含第一滤光器15
的发光二极管10发出的激发光的紫外成分加以照射。如果钞票11中现在有
光亮剂，就开激发在可见光谱域内的荧光。激发出来的荧光穿过传送板20
的三维局部区域21并碰到配有第二滤光器16的荧光检测器12。为了校准由
钞票11发出的荧光，在检测器12之前有第一滤膜22。在此配置中，荧光在
具有1平方厘米以下的典型尺寸的表面面积上以综合方式受到检测。
在此范例中，设置监控检测器25用于测定发光二极管10的亮度。为此
目的，由发光二极管10发出并予以光谱过滤的光线在传送板20上和/或在传
送板20的三维局部区域21上至少部分地受到反射并由监控检测器25予以
检测。由发光二极管10发出的部分光线也可以基本上由其他适当的装置，
诸如镜子或光学纤维，予以耦合输出并供给监控检测器25。
在这种结构的另一改型中，发光二极管10、监控检测器25和第一滤光
器15设置得以致由发光二极管10发出的光线在第一滤光器15上部分反射
并到达监控检测器25。第一滤光器15相对于来自发光二极管10的各光束是
倾斜的，以致斜着碰到第一滤光器15的各光束在那里部分反射并到达监控
检测器25。监控检测器25最好是设置在发光二极管10与荧光检测器12(未
画出)之间。这一改型具有的优点是，由第一滤光器15反射并碰到监控检测
器25的光线并不重叠并因而不为来自钞票11或传送板20可能受到污染的
局部区域21的各散乱光线成分所歪曲。此外，涂敷第一滤光器15面对发光
二极管10的一面防止滤光器15所述一面上的反射，以致只有第一滤光器15
的背离发光二极管10的一面可以反射。这样就另外地考虑了第一滤光器15
在传输性能方面和各种变化。如果比如滤光器的传输能力减小了，则碰到钞
票11的UV光强度减小而碰到监控检测器25的经过反射的光的成分也因之
下降。
图示的范例为了光束校准而具有第二滤膜23，而光谱过滤是通过设置在
监控检测器25之前的第三滤光器17予以实现的。发光二极管10的强度在
此最好是没有钞票的情况下加以测定，亦即在透明的三维局部区域21前面
没有钞票。这样可防止由钞票以弥散方式反射的任何光线碰到监控检测器25
并歪曲发光二极管瞬时亮度的测定。
所用的一些检测器最好是光电二极管。传送板20的三维局部区域21，
对于激发光和荧光二者至少是部分透明的，一般由适当的玻璃材料制成。典
型玻璃材料的吸收限在350纳米以下，以致它们可以透过带有较大波长的光
线。第二滤光器16和第三滤光器17可以另外牢固地连接于，比如汽相淀积
于或胶接于，特定的检测器12或25。
环境光和荧光的测定可以在每一待检钞票11上进行几次。比如钞票11
可以通过传送钞票使之经过传送板的局部区域21并在某些距离处予以测定
而以一轨迹测定方法加以检验。典型轨迹宽度是大约6毫米，各测定之间的
典型距离是大约2毫米。如此获得的许多值然后可以平均，以便得出一均值，
此均值是钞票11平均荧光性能的度量。均值可以比如通过算术平均各个值而
予以确定。另外，均值可以通过采用一种所谓中值筛选程序从各个值中确定
出来，后者从各个值的序列中去除各个峰值并因而“整平”此序列。
均值然后可以与预定的门槛值作对比。如果均值大于门槛值，这就显示
出一种伪造品。
通过周期性或脉动式地向发光二极管10提供电压和以一锁定放大器
(lock-in amplifier)放大出自荧光检测器12的输出信号，荧光自动地亦即以锁
定方法本身减少了周围环境光的成分，以致分别测定环境光是不必要的。
图3表明与发光二极管10和荧光检测器12相结合的本发明提供的锁定
放大器的示意电路图。频率发生器30连接于发光二极管10。钞票11(未画出)
的由来自发光二极管10的光线激发出来的荧光由在此范例中制成为一光电
二极管的荧光检测器12予以检测。出自荧光检测器12的输出信号然后在互
阻抗放大器(transimpedance amplifier)31中予以放大并连同由频率发生器30
生成并通过移相器32的一参照信号被供给同步解调器33。出自同步解调器
的输出信号在低通滤光器34之中过滤并可以供给模拟-数字转换器35以便
进一步处理。所说明的示意性电路也可以用于借助于监控检测器25来确定
发光二极管10的亮度。在此情况下，监控检测器12简单地连接或切换到互
阻抗放大器31，而不是荧光检测器25。
本发明的方法或其改进最好是在钞票上几处予以重复。这样可使钞票的
真伪检验比起在待检钞票上只是一处从事测定要更加安全和更加可靠。
经过校正的表征钞票在各个部位处的荧光性能的测得值然后可予以平
均，比如以便减少待检钞票上各个部位处的任何污染效应。