DE2366274C2 - Testing device for testing the authenticity features in securities or the like - Google Patents
Testing device for testing the authenticity features in securities or the likeInfo
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Description
4040
Die Erfindung bezieht sich auf ein Prüfgerät zur Prüfung von Echtheitsmerkmalen in Wertpapieren und dergleichen. Unter Wertpapier sollen dabei alle Papiere oder andere Informationsträger verstanden werden, die unabhängig von ihrem materiellen Wert einen ideellen Wert repräsentieren und deren Nachahmung durch Unbefugte in möglichst hohem Maße erschwert werden muß. Wertpapiere in diesem Sinne sind Banknoten, Aktien, Schecks, Urkunden, Ausweise, Kreditkarten, Verträge, ja sogar Kunstwerke.The invention relates to a testing device for testing authenticity features in securities and like that. Security should be understood to mean all papers or other information carriers that regardless of their material value, an ideal one Representing value and making it difficult for unauthorized persons to imitate it as much as possible got to. Securities in this sense are banknotes, shares, checks, documents, ID cards, credit cards, Contracts, even works of art.
Zur Fälschungssicherung von Wertpapieren ist es bekannt, in dem Papier Sicherheitsmerkmale, wie Sicherheitsfäden, Wasserzeichen, fluoreszierende Stoffe und dergl. vorzusehen, wobei man im wesentlichen darauf achtet, daß die Nachahmung der Sicherheitsmerkmale nur mit großem Aufwand möglich ist, damit gegebenenfalls der Aufwand größer und teurer ist als der durch das Papier repräsentierte Wert.In order to protect securities against forgery, it is known to use security features in the paper, such as Provide security threads, watermarks, fluorescent fabrics and the like. Essentially ensures that the imitation of the security features is only possible with great effort, so possibly the effort is greater and more expensive than the value represented by the paper.
Das Prüfgerät gemäß der Erfindung soll dazu dienen, Fluoreszenz-Sicherheitsmerkmale zu prüfen und zu identifizieren, wobei die entsprechenden Fluoreszenz' stoffe im angeregten Zustand im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich strahlen. Diese Spektren lassen nämlich durch Erfassen von Emissions-Dubletten eine eindeutige Identifikation dieser Substanzen und beliebiger Gemische davon zu. Da viele dieser Substanzen farblos sind, können sie mit bloßem Auge nicht wahrgenommen werden, so daß die markierten Stellen nicht ohne weiteres zu erkennen sind.The test device according to the invention is intended to test and to test fluorescence security features identify, the corresponding fluorescent substances in the excited state in the visible, ultraviolet or radiate in the infrared spectral range. This is because these spectra can be obtained by recording emission duplicates unambiguous identification of these substances and any mixtures thereof. As a lot of this Substances are colorless, they cannot be perceived with the naked eye, so the marked ones Places are not easily recognizable.
Aus der DE-OS17 74 291 ist es zwar bekannt, das von Banknoten remitierte Licht spektral zu zerlegen und mit fest angeordneten Fotozellen spektrale Anteile dieses Lichts zii erfassen; mit dieser Vorrichtung wird allerdings nur das Vorhandensein oder Niehtyorhandensein spektraler Strahlungsanteile geprüft Wegen der Verwendung von jeweils nur einer Fotozelle pro zu erfassenden Spektralbereich (pro Farbe oder Farbanteil) kann keine Aussage über charakteristische Eigenschaften dieser Strahlung, wie z.B. über die Schmalbandigkeit oder die Feinstruktur von Spektrallicien gemacht werden. Mit der bekannten Vorrichtung kann zwar das Vorliegen einer bestimmten Farbe in einer bestimmten Intensität festgestellt werden; die Unterscheidung unterschiedlicher gleicher Farben, wie ; z. B. breitbandiger und schmalbandiger Farben oder schmalbandiger Farben mit unterschiedlicher spektraler Struktur ist jedoch nicht möglich.From DE-OS17 74 291 it is known to spectrally split the light remitted by banknotes and to detect spectral components of this light zii with fixed photocells; With this device, however, only the presence or absence of spectral radiation components is checked.Because of the use of only one photocell per spectral range to be recorded (per color or color component), no statement can be made about the characteristic properties of this radiation, such as the narrow band or the fine structure of spectral lines be made. With the known device it is possible to determine the presence of a certain color in a certain intensity; the distinction between different same colors, such as ; z. B. broadband and narrowband colors or narrowband colors with different spectral structure is not possible.
Es kann also bei der bekannten Vorrichtung nur allgemein das Vorhandensein oder NichtVorhandensein bestimmter Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche festgestellt werden.In the case of the known device, therefore, it can only generally be the presence or absence certain wavelengths or wavelength ranges can be determined.
Dagegen gibt der Anspruch 1 die Lehre für diese Wellenlängen bzw. V/ellenlängenbereiche die Maxima und die Minima auszuwählen und jeweils Maxima und Minima in Relation zu setzen.In contrast, claim 1 gives the teaching for these wavelengths or wavelength ranges, the maxima and to select the minima and to set maxima and minima in relation to each other.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 1 bis 5 näher beschrieben; es zeigtThe invention is illustrated below with reference to FIGS. 1 to 5 described in more detail; it shows
F i g. 2 die geometrische Anordnung der Abtast-Fotozellen zur Identifizierung von Emissions-Linien-Dubletten, F i g. 2 the geometric arrangement of the scanning photocells for the identification of emission line duplicates,
Fig.3 die Verstärkerschaltungen zur Verstärkung der Fotozellenströme,Fig. 3 the amplifier circuits for amplification the photocell currents,
Fig.4 die Schaltung zur Bildung der Differenz zweiter Fotozellenströme und4 shows the circuit for forming the difference second photocell currents and
Fig.5 die Schaltung zur Bildung des Quotienten zweier Fotozellenströme.5 shows the circuit for forming the quotient two photocell streams.
Das Prüfgerät besteht im wesentlichen aus einer Lichtquelle zur Beleuchtung des Wertpapiers und damit Anregung der Fluoreszenzsubstanz, einem Spektralfotometer mit einer Reihe nebeneinanderliegender Fotozellen zur Analyse der vom Wertpapier emittierten' Strahlung sowie einer nachgeordneten elektronischen Schaltung zur Auswertung der Fotozellenströme, um eine Entscheidung echt oder falsch zu treffen und daraus Folgevorgänge auszulösen.The testing device essentially consists of a light source to illuminate the security and thus Excitation of the fluorescent substance, a spectrophotometer with a number of adjacent ones Photo cells to analyze the radiation emitted by the security as well as a downstream electronic Circuit for evaluating the photocell currents in order to make a decision real or wrong and from there Trigger follow-up processes.
F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau des Prüfgerätes. Das Wertpapier 1 wird von einer Lichtquelle 2 beleuchtet Als Lichtquelle dient — je nach der erforderlichen Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Substanzen — eine Hoch- oder Niederdruck-Gasentladungslampe, eine Blitzlampe oder eine Glühbirne. Es kann aber auch eine Röntgenröhre, Elektronenstrahlröhre oder eine radioaktive Substanz zur Anregung der Fluoreszenz verwendet werden. Wenn man optische Fluoreszenzanregung verwendet, so ist zwischen Lichtquelle und Wertpapier ein optisches Filter 3 angeordnet, welches störende Wellenlängen im Lampenlicht abblocktF i g. 1 schematically shows the structure of the test device. The security 1 is from a light source 2 illuminated The light source is the fluorescent one, depending on the required excitation wavelength Substances - a high or low pressure gas discharge lamp, flash lamp or light bulb. But it can also be an X-ray tube, cathode ray tube or a radioactive substance Excitation of fluorescence can be used. If one uses fluorescence optical excitation, so is An optical filter 3 is arranged between the light source and security paper, which interferes with wavelengths in the Blocking out lamplight
Der Kondensator 4 sammelt das emittierte Licht des fluoreszierenden Wertpapiers und bündelt es auf ein schräggestelltes, schmalbandiges Interferenzfilter 5. Bekanntlich ist die Wellenlänge der maximalen Transmission eines Interferenzfilters von dem Einfalls-The condenser 4 collects the emitted light of the fluorescent paper and focuses it on inclined, narrow-band interference filter 5. It is known that the wavelength is the maximum Transmission of an interference filter from the incident
winkel des Lichtes abhängig, Je schräger der Lichteinfall, desto stärker verschieben sich die Wellenlängen des durchgelassenen Lichtes, Pie Linse 6 fokussiert das durchgelassene Licht auf eine Anordnung gleichartiger Fotozellen 7 in der Brennebene von 6. Jede der Fotozellen wird nur von monochromatischem Licht getroffen. Dadurch mißt jede der Fotozellen die Fluoreszenzemission des Wertpapiers bei einer anderen Wellenlänge.Depending on the angle of the light, the more oblique the incidence of light, the more the wavelengths of the shift transmitted light, Pie lens 6 focuses the transmitted light on an arrangement of similar Photo cells 7 in the focal plane of 6. Each of the photo cells is only from monochromatic light met. As a result, each of the photocells measures the fluorescence emission of the security at another Wavelength.
In Fig.2 ist' die geometrische Anordnung der Fotozellen gezeigt, mit der Emissions-Linien-Dublette identifiziert werden können. In dieser Anordnung messen die Fotozellen Pi und F 4 die Lichtemission bei den Wellenlängen der Intensitätsmaxima, während die Fotozellen Fl, F3 und F5 die Helligkeit des Untergrundes messen. Wenn also ein Wertpapier eine Substanz enthält, weiche ein Emissionsspektrum nach Fig.2 besitzt, so liefern die Fotozellen F2 und F4 kräftige Signale, während die Fotozellen F1, F3 und F5 keine Signale liefern.In Fig.2 'the geometric arrangement of the photocells is shown, with the emission line doublets can be identified. In this arrangement, the photocells Pi and F 4 measure the light emission at the wavelengths of the intensity maxima, while the photocells F1, F3 and F5 measure the brightness of the background. If a security contains a substance which has an emission spectrum according to FIG. 2, the photocells F2 and F4 supply powerful signals, while the photocells F1, F3 and F5 do not supply any signals.
Die elektronische Auswertung der Signale ist in F i g. 3 und 4 dargestellt.The electronic evaluation of the signals is shown in FIG. 3 and 4 shown.
Im Vorverstärker (F i g. 3) werden die Fotoströme der fünf Fotozellen mit Hilfe von Feldeffekttransistoren verstärkt Dabei werden, um Bauteile zu sparen, die Fotoströme der Fotozellen Fi, F3 und FS addiert und gemeinsam verstärktIn the preamplifier (Fig. 3), the photo currents of the five photo cells are amplified with the help of field effect transistors. In order to save components, the photo currents of the photo cells Fi, F3 and FS are added and jointly amplified
Im Vergleicher (Fig.4) wird mit Differenzverstärkern die Differenz der Fotoströme von den Fotozellen F2 bzw. F4 mit den Fotoströmen von Fl, F3 und FS gebildet Dadurch wird geprüft, ob die beiden Intensitätsmaxima von Fig.2 aus dem Untergrund herausragen. Sofern dies der Fall ist, erhält man am Ausgang A des Vergleichers einen positiven Spannungsstoß. Dieses Ausgangssignal läßt sich in bekannter Weise zur Steuerung von Relais oder zur Erzeugung von akustischen oder optischen Signalen weiterverarbeiten. In the comparator (FIG. 4) the difference between the photocurrents from the photocells F2 or F4 with the photocurrents from F1, F3 and FS is formed with differential amplifiers. This checks whether the two intensity maxima from FIG. 2 protrude from the background. If this is the case, a positive voltage surge is obtained at output A of the comparator. This output signal can be further processed in a known manner to control relays or to generate acoustic or optical signals.
Die Differenzbildung hat noch den Vorteil, daß breitbandig emittierende Fluoreszenzsubstanzen, die den schmalbandig emittierenden Substanzen zur weiteren Fälschungssicherung beigemischt werden, den Nachweis der letzteren Substanzen nicht beeinflussen, da die zusätzlichen Substanzen nämlich lediglich in allen Fotozellen zusätzliche, etwa gleich große Fotoströme erzeugen, die bei der Differenzbildung eliminiert werden.The difference formation has the advantage that broadband emitting fluorescent substances that are added to the narrow-band emitting substances for further protection against forgery, the Detection of the latter substances does not affect, since the additional substances namely only in all Photocells generate additional photocurrents of approximately the same size, which are eliminated when the difference is formed will.
In F i g. 5 ist eine einfache Schaltung dargestellt, mit deren Hilfe nicht die Differenz, sondern der Quotient der Fotoströme zweier Fotozellen mit definierten Höchst- und Mindestwerten verglichen und zur Echtheitsfe?tstellung des Wertpapiers verwendet wird. Die Schaltung hat den Vorteil, größerer Sicherheit, da die Verschmutzung des Wertpapiers, Schwankungen der Lampenhelligkeit und Lagerungenauigkeit des Wertpapiers im Prüfgerät keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit besitzen.In Fig. 5 a simple circuit is shown, with the help of which not the difference, but the quotient of the photo currents of two photocells with defined maximum and minimum values are compared and for Authentication of the security is used. The circuit has the advantage of being more secure the soiling of the security, fluctuations in the brightness of the lamp and the inaccuracy of the Securities in the tester have no influence on the measurement accuracy.
Um Wechselstromverstärker einsetzen zu können, ist eine Lichtquelle verwendet, die periodische Helligkeits-In order to be able to use alternating current amplifiers, a light source is used, the periodic brightness
änderungen aufweist. Dadurch erhält man in beiden Fotozellen Wechselströme, deren Amplituden proportional zur Fluoreszenzemission bei den jeweils betrachteten Lichtwellenlängen sind (Gleichlicht kann in der gleichen Schaltung mit etwas aufwendigeren Gleichstromverstärkern verarbeitet wer,den), Die Fotoströme der beiden Fotozellen werden über die Klemmen A 1 und Λ 2 zu den Verstärkern Vi bzw. V2 geleitet, verstärkt, dann gleichgerichtet und zu den Komparatoren K\ und K2 geführt An den Potentiometer P\ und P2 werden die zulässigen Maximal- und Minimalwerte des Quotienten der beiden Fotoströme eingestellthas changes. This provides alternating currents in the two photocells, whose amplitudes are proportional to the fluorescence emission in the considered wavelengths of light (direct light can in the same circuit with somewhat more complicated DC amplifiers processed who, den), the photo currents of the two photo cells are connected to terminals A 1 and Λ 2 routed to amplifiers Vi and V2 , amplified, then rectified and routed to comparators K \ and K 2. The maximum and minimum values of the quotient of the two photocurrents are set at potentiometers P \ and P 2
Zum besseren Verständnis der Quotientenbildung soll das Spannungsteilerverhältnis der beiden Potentiometer mit k\ bzw. k2 und die durch die Fotoströme hervorgerufenen Spannungen hinter den Gleichrichtern mit U\ bzw. U2 bezeichnet werden. FallsFor a better understanding of the formation of the quotient, the voltage divider ratio of the two potentiometers should be denoted by k 1 or k 2 and the voltages behind the rectifiers caused by the photocurrents are denoted by U 1 and U 2 . If
undand
i/, < Jt, · U2
Ux > Jt2 - U2 i /, <Jt, · U 2
U x > Jt 2 - U 2
so erhäit man am Ausgang beider Komparatoren eine positive Spannung und damit auch am Ausgang des »UND«-Gatters C eine positive Spannung. Obige Beziehung läßt sich auch in der Formin this way a positive voltage is obtained at the output of both comparators and thus also a positive voltage at the output of the "AND" gate C. The above relationship can also be expressed in the form
schreiben. Man erhält also dann uncj nur dann ein positives Ausgangssignal, falls der Quotient der beiden Fotoströme in dem für das Wertpapier charakteristischen Toleranzbereich liegt Falls kein Licht auf die Fotozellen fällt, sind die Spannungen U\ und U2 jeweils null. In diesem FaI! sorgt der hochohmige Widerstand R für eine kleine Nullpunktverschiebung von [Z1, wodurch verhindert wird, daß in einer Prüfapparatur ohne Wertpapier das Ausgangssignai »echt« auftreten kann.to write. A positive output signal is then only obtained if the quotient of the two photocurrents is in the tolerance range characteristic of the security. If no light falls on the photocells, the voltages U 1 and U 2 are each zero. In this case! the high-resistance resistor R ensures a small zero point shift of [Z 1 , which prevents the output signal from occurring "real" in a test apparatus without a security paper.
In analoger Weise lassen sich die Signale von Fotozellenanordnungen auswerten, die zwei oder mehr Spektrallinsen ausmessen.The signals from photocell arrangements that have two or more can be evaluated in an analogous manner Measure spectral lenses.
Es sind Interferenzfilter im Handel, die eine Halbwertsbreite von 1,5A besitzen. Mit derartigen Filtern lassen sich bis zu 10 Emissionslinien voneinander trennen.There are interference filters on the market that have a half width of 1.5A. With such Filters can be used to separate up to 10 emission lines.
Mit dem beschriebenen Gerät kann die Emission der fluoreszierenden Substanz nur in einem relativ engen Spektralbereich geprüft werden, da als Dispersionselement ein Interferenzfilter verwendet wird. Um Substanzen zu prüfen, zu deren Analyse ein größerer Spektralbereich notwendig ist, kann man selbstverständlich das gleiche Gerät verwenden, wenn man nur das Interferenzfilter durch ein Dispersions-Prisma oder -OkKY ersetzt. Derartige optische Anordnungen sind in Spektroskopen oder Spektralfotometern allgemein üblich. Auch bei att Verwendung von Dispevsionsprismen oder Beugungsgittern kann die Spektralanalyse in der beschriebenen Anordnung durch mehrere Fotozellen gleichzeitig utid ohne bewegte Teile erfolgen.With the device described, the emission of the fluorescent substance can only be tested in a relatively narrow spectral range, since an interference filter is used as the dispersion element. To test substances for whose analysis a larger spectral range is necessary, you can of course use the same device, if you only replace the interference filter with a dispersion prism or -OKKY. Such optical arrangements are common in spectroscopes or spectrophotometers. Even with use of att Dispevsionsprismen or diffraction gratings, the spectral analysis can be carried out in the arrangement described by a plurality of photocells simultaneously UTID without moving parts.
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