專利名稱：人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型與人民幣真?zhèn)巫R別有關。
自從99年版佰元人民幣發(fā)行以來國內外不法份子仿制的99年版佰元人民幣假幣也相繼在市面上流通，造成金融市場混亂并給國家和人民造成巨大經濟損失。故近年來相繼開發(fā)問世了許多種人民幣真?zhèn)巫R別裝置在各種貨幣對換機、點鈔機、售貨機、驗鈔機上應用。以往開發(fā)出的貨幣真?zhèn)巫R別裝置多采用紫外熒光效應、磁場強度、紅外透光強度等檢測方法，無一種是采用本實用新型所述激光防偽檢測技術，因而對于偽造技術較高的99年版佰元人民幣漏檢率較高。
99年版佰元人民幣為了防止偽造，采用了許多高科技防偽技術。其中之一就是在貨幣的某特定區(qū)域，其圖案是用一種極難仿造的特殊油墨印刷而成。這種彩色油墨在特定不可見紅外激光照射下，可以激發(fā)出特定波長的可見光。該特征為識別99年版佰元人民幣真?zhèn)翁峁┝艘环N可靠的技術依據，它是以往發(fā)行的各種面額人民幣不具備的。根據99年版佰元人民幣的這種固有的特點，本實用新型提供了一種快速識別99年版佰元人民幣真?zhèn)蔚募夹g。
本實用新型的目的在于克服以往人民幣真?zhèn)巫R別裝置檢測99年版佰元人民幣誤檢效率高的缺點。對于以后發(fā)行的人民幣，若具有和99年版佰元人民幣同樣的防偽技術，均可用本實用新型提供的技術進行識別。利用本實用新型制造的點鈔機、售貨機、驗鈔機等設備可以快速識別出偽幣并予以剔出，從而能有效地防止偽幣在市面上流通，減少國家和人民的經濟損失。
本實用新型的技術方案如下該人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置由紅外半導體激光器及光束變換聚焦光學系統(tǒng)、信號光接收及處理光學系統(tǒng)、光電轉換裝置、紅外光收集器、半導體激光器驅動和調制電路、前置信號電路、濾波電路、消噪電路和功放電路等組成。紅外半導體激光器發(fā)出的紅外激光束經光束變換聚焦光學系統(tǒng)準直并聚成一長條形小光斑照射在人民幣紙面上的特定區(qū)域，激發(fā)出和激光光斑處于同一位置大小一樣的可見光斑，此即有用的信號光斑。此可見光斑和上述激光光斑經紙幣散射產生的漫射光同時被信號光接收及處理光學系統(tǒng)的接收物鏡接收并準直得到一平行光束。由于此平行光束中包含有用光和無用紅外激光二種成份且無用的紅外激光要比信號光強許多倍，此兩種不同波長的光在時域上同步，很難用電路分開，因而如何將這二種波長的光分開是本技術方案的關鍵?？梢圆捎谜瓗Ц缮鏋V光片濾掉無用的紅外激光，但由于制造困難故仍會有較強的紅外激光通過，給后續(xù)電路處理造成困難。故在信號接收和處理光學系統(tǒng)接收物鏡之后的平行光路中安置了分色器件，它將這二種不同波長的光在空間分開成一定角度，再由信號接收及處理光學系統(tǒng)中的成像物鏡在焦面上形成兩個分開一定距離的光斑像，用一紅外光收集器將無用的紅外激光收集起來，而讓有用的可見信號光通過光電轉換裝置中的狹縫口，并由光電轉換裝置中的光電管接收轉換成電信號，此電信號經前述的各種電路處理得到具有一定功率的有用信號，從而推動某些功能性元件達到自動識別真假貨幣的目的。
為了最大限度地利用紅外半導體激光器發(fā)射的紅外激光能量，上述的光束變換聚焦光學系統(tǒng)中的準直鏡組以大孔徑角接收半導體激光器所發(fā)出的激光并準直成平行光束，然后經光束變換聚焦光學系統(tǒng)中的聚焦鏡聚焦，以在紙幣表面上得到一長條形小光斑。
本技術方案中的信號光接收和處理光學系統(tǒng)，由接收物鏡、色散器件及成像物鏡組成。接收物鏡的前焦點位于紙幣表面，正好和前述照射在紙幣上的激光光斑和由它激發(fā)出的可見光斑相重合。因而此二種光斑經紙幣散發(fā)的光經接收物鏡接收后被準直成平行光束，這樣就便于在此平行光路中安放色散器件。經色散器件色散而得到的成一定角度的二平行光束，經成像物鏡成像，從而在成像物鏡的后焦面上形成兩個光斑像。成像物鏡的焦距應足夠長，以使得兩光斑像很容易被光電轉換裝置中的狹縫分開并提取。
由于利用本實用新型構成的點鈔機、售貨機等金融設備在白天或燈光照明條件好的情況下使用。故日光和燈光造成的背景光噪聲不可避免地和信號光摻雜在一起。由于信號光很弱，背景光噪聲很強，故如何從背景噪聲中提取有用信號是本實用新型又一技術關鍵。本技術方案采用的半導體激光器驅動及調制電路使半導體激光器發(fā)出具有一定功率的調制光。此調制激光束照射在紙幣上所激發(fā)出的可見信號光也為調制光，其頻率和激光的調制頻率相同。此信號經前述的光電管接收后轉換成的微弱電信號也具有和調制光相同的頻率，經前置放大電路放大后送濾波電路，此濾波電路只讓有用的調制光電信號通過，而未加調制的背景光噪聲產生的電信號被濾掉，之后再經消噪電路去除電氣噪聲就得純凈有用的電信號供進一步處理。
本技術方案所述及的色散器件，可以采用色散棱鏡將二種不同波長的光分開；也可以采用色散光柵達到同樣目的。
本技術方案中述及的光電轉換裝置，由狹縫和光電管組成。狹縫寬度根據光斑像的寬度其尺寸可以調整，從而可正好讓信號光通過，阻擋掉雜散光。通過狹縫的有用信號光由緊靠其后的光電管接收，轉換成電信號后送電氣系統(tǒng)處理。
本技術方案中述及的紅外光收集器是一個漫反射空腔，腔內涂黑色漫反射涂料，空腔下方有一個開口。前已述及的信號光接收和處理光學系統(tǒng)中的成象物鏡在后焦平面上得到兩個光斑象，一個是有用信號光斑象，一個是無用的紅外激光光斑象。有用信號光已通過狹縫被光電管接收，而無用的紅外激光就通過紅外光收集器的開口進入收集器的漫反射腔中經無數次漫反射后被吸收掉。
本技術方案所用的光學系統(tǒng)布置根據使用要求不同，可以設計成為反射式結構，也可以設計成透射式結構。反射式結構即前述的紅外半導體激光器及光束變換聚焦光學系統(tǒng)和信號光接收及處理光學系統(tǒng)同在紙幣的一邊，兩者光軸成一定角度，兩光軸交點位于紙幣表面，兩光軸相對于紙幣法線可以成對稱布置也可以非對稱布置。而透射式結構，即紅外半導體激光器及光束變換聚焦光學系統(tǒng)和信號光接收及處理光學系統(tǒng)分開位于紙幣的兩邊。本實用新型具有如下特點1.識別偽幣速度快并有相應識別信號輸出，可以方便地用于各種自動金融設備中，也可以單獨作為貨幣鑒別器。
2.識別偽幣率很高。
本實用新型附圖如下圖1本實用新型光學原理圖(反射式結構，色散器件為色散棱鏡)圖2本實用新型光學原理圖(透射式結構，色散器件為色散棱鏡)圖3圖1所示的光學原理圖，色散器件為色散光柵圖4本實用新型使用的電路原理框圖圖5本實用新型采用圖1光學結構的傳感器的結構圖。
以下結合附圖5及其余
本實用新型的一個具體實施例。本實施例的光學原理如附圖1所示。參見附圖5，9為紅外半導體激光器，它緊固在銅塊上并和機殼16連接以利散熱，10為光束變換部件，通過螺母和機殼16相連，內有光束變換鏡組8，此光束變換鏡組以大孔徑角收集紅外半導體激光器發(fā)出的光束并準直，11為聚焦鏡組，內裝有聚焦鏡7，它可以使8得到的平行激光束聚焦，11通過螺紋和10相連，旋轉11可以使聚焦鏡沿10的軸線上下移動以便在紙幣上得到最佳的激光光斑尺寸。該激光光斑在紙幣6特定區(qū)域上激發(fā)出可見光。圖5中的18為接收物鏡組件，內裝有接收物鏡組5，該接收物鏡組接收激光在紙幣上激發(fā)的可見光。圖5中的11和18的軸線相對于紙幣的法線成對稱布置，兩者夾角60°。圖5中的接收物鏡組5，其前焦點和紙幣重合。故接收到的有用可見信號光和經紙幣散射的無用紅外激光都經接收物鏡組5準直成平行光，在此平行光路中安裝有色散棱鏡組件17，該組件中裝有一塊60°色散棱鏡4，其光線入射角為48°。不同波長平行光經色散棱鏡色散后，在空間分開一角度，圖5中的3為成象物鏡組，從圖5色散棱鏡4中射出的光束經成象物鏡3在圖5狹縫裝置2的狹縫口處成象。為了縮小圖5所示光學傳感器的尺寸在圖5成象物鏡組3和狹縫裝置2之間設置了兩個反光鏡組13和14。它們使成象物鏡組出射光束經兩次反射后在狹縫裝置2上的狹縫口處成象，圖5中的狹縫裝置2安裝在機殼16的頂部，其狹縫口寬度可根據光斑象的大小調整。圖5中和狹縫裝置2并聯的是紅外光收集器15，它是一黑色漫反射空腔，有一開口，無用的紅外光進入后將在空腔中經多次漫反射后衰減掉。為了使有用的信號光通過2的狹縫口，無用的信號光進入紅外光收集器，可以通過調整反光鏡組14達到。在狹縫裝置2的上面安裝有光電轉換組件19，組件中裝有光電管1，它接收通過狹縫口的信號光，并經光電轉換后送電氣系統(tǒng)處理，電氣系統(tǒng)框圖如圖4所示。
如上所述，圖5接收物鏡組7所接收到的光信號是由紅外激光在紙幣上激發(fā)而得到的。因此，信號很弱。而同時被物鏡接收到的還有紙幣上漫反射的紅外激光和日光、燈光等無用的雜光。無用光中，紅外激光可通過圖5中的色散棱鏡4去掉，而日光和燈光等可見光和有用信號光都由圖5中的光電管1接收，因而會干擾有用信號。因此，圖4中的半導體激光器驅動及調制電路24采用具有一定頻率調制波對紅外半導體激光器9進行調制，使其輸出具有一定功率和頻率的調制光。此調制激光照在紙幣上激發(fā)出的可見有用光具有和照射激光同樣的頻率。此有用的光信號，經光電管接收并被轉換成電信號，送圖4中的微弱信號前置放大電路20放大，再經圖4中的濾波電路21濾波選取有用信號，去掉干擾信號，再經消噪電路22除去電氣噪聲得到純凈的有用電信號，經功放電路23進一步進行功率放大使信號具有一定的驅動能力，從而能推動相應的功能器件達到識別貨幣真?zhèn)蔚哪康摹?br> 權利要求1.一種人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置，由紅外半導體激光器、光束變換聚焦光學系統(tǒng)、信號接收及處理光學系統(tǒng)、光電轉換裝置、紅外光收集器、半導體激光驅動及調制電路、前置放大電路、濾波電路、消噪聲電路和功率放大電路組成。其特征在于接收物鏡(5)和成像物鏡(3)之間的光路中設置了色散器件(4)。
2.如權利要求1所述的人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置，其特征在于所述準直鏡組(8)的前焦點和紅外半導體激光器(9)的發(fā)光點重合并具有大孔徑角，聚焦鏡(7)和(8)同光軸其間距可調。
3.如權利要求1所述的人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置，其特征在于所述的接收物鏡(5)其前焦點靠近紙幣(6)，成像物鏡(3)的后焦面處設置了寬度可調的狹縫(2)和紅外光收集器(15)。
4.如權利要求1所述的人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置，其特征在于所述的半導體激光器驅動和調制電路(24)加在紅外半導體激光器(9)上的驅動信號是調制波。
5.如權利要求1所述的人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置，其特征在于所述的色散器件(4)可以是色散棱鏡，也可以是色散光柵。
6.如權利要求1所述的人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置，其特征在于紅外半導體激光器(9)、準直鏡組(8)、聚焦鏡(7)和接收物鏡(5)、色散器件(4)、成像物鏡(3)、狹縫(2)、光電管(1)可以同在紙幣(6)的一邊構成反射式工作結構。
7.如權利要求1所述的人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置，其特征在于所述的紅外半導體激光器(9)、準直鏡組(8)、聚焦鏡(7)安放在紙幣(6)的一邊；接收物鏡(5)、色散器件(4)、成像物鏡(3)、狹縫(2)、光電管(1)安放在紙幣(6)的另一邊，構成透射式工作結構。
專利摘要本實用新型公開了一種人民幣激光真?zhèn)巫R別裝置。紅外半導體激光器(9)發(fā)出紅外調制光經準直鏡(8)和聚焦鏡(7)在紙幣(6)上特定區(qū)域形成細小光斑,此光斑在紙幣上激發(fā)出可見光斑,二光斑經紙幣散射的光被接收物鏡(5)接收形成平行光束,在此平行光路中的色散器件(4)將有用可見光和無用紅外光分開一角度,采用光學和機械辦法去除無用光,有用光被光電管(1)接收,經電路處理用于識別貨幣真假。此裝置可廣泛用于點鈔機售貨機等設備中。
文檔編號G07D7/00GK2498670SQ0025754
公開日2002年7月3日 申請日期2000年10月30日 優(yōu)先權日2000年10月30日
發(fā)明者樊崇理 申請人:樊崇理