(57)【要約】【課題】硬貨識別装置において、硬貨の径及び厚さがほぼ等しく材質のみが異なる金種間であっても、それら硬貨の経年使用による変形や埃の付着などに影響されずに、正確に金種を識別する。【解決手段】硬貨１の搬送通路３に沿って相互誘導型の直径材質センサ５と共振型の材質センサ７との２種類の材質センサが配置される。この両材質センサは、検出方式が相互誘導型と共振型とで異なるので、それ等硬貨の材質を示す両信号の組合せが２次元的に分散する。従って、それ等硬貨の摩耗や変形などが生じた場合であっても、材質判定用の閾値が比較的設定し易くなって、それ等硬貨の材質が正確に区別されて、金種が正確に識別される。【選択図】図１
2010231705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬貨を片寄せた状態で１枚ずつ間隔を空けて搬送する搬送通路と、
前記搬送通路の硬貨摺動面に面して配置された反射型磁気センサと、
前記搬送通路の一端部を挟持するように配設された第１の透過型センサ及びこの第１の透過型センサと前記搬送通路を隔てて対向する位置で前記搬送通路の他端部を挟持するように配設された第２の透過型センサから成り、前記硬貨の材質を相互誘導方式で検出する相互誘導型の材質センサと、
前記相互誘導型の材質センサよりも前記搬送通路の下流側の位置において、共振方式で硬貨の厚みを検出する共振型の材厚センサと、
前記相互誘導型の材質センサよりも前記搬送通路の下流側の位置において、前記相互誘導型の材質センサとは別途に、硬貨の材質を共振方式で検出する共振型の材質センサとを備えた
ことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項２】
前記請求項１記載の硬貨識別装置において、
前記第１の透過型センサ、前記反射型磁気センサ及び前記第２の透過型センサが前記搬送通路に直行する方向で直線状に配列され、これ等の３つのセンサの共用励磁コイルが前記第１の透過型センサと前記第２の透過型センサとのコア間で巻回されると共に、
前記相互誘導型の材質センサは、前記硬貨の径を相互誘導方式で検出する相互誘導型の径センサを兼用し、前記相互誘導型の材質センサの励磁コイルには複数種類の周波数の励磁信号が印加されて、前記相互誘導型の材質センサと相互誘導型の径センサとの両動作をする
ことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項３】
前記請求項１記載の硬貨識別装置において、
前記搬送通路の所定位置には、前記搬送通路の硬貨片寄せ側に前記共振型の材厚センサが配置され、
前記搬送通路の所定位置において硬貨搬送方向と直交する方向で前記搬送通路の硬貨片寄せ側とは反対側に前記共振型の材質センサが配置される
ことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項４】
前記請求項２記載の硬貨識別装置を用いた硬貨識別方法であって、
前記相互誘導型の材質センサ及び径センサ並びに前記反射型磁気センサを用いて、搬送通路を搬送されてきた硬貨の材質を検出して、その硬貨の金種を仮決定し、
その後、前記共振型の材質センサ及び前記共振型の材厚センサの出力信号に基づいて、前記仮決定した硬貨が真貨であることを確認して、前記仮決定した硬貨の金種を確定する
ことを特徴とする硬貨識別方法。
【請求項５】
前記請求項１又は２記載の硬貨識別装置において、
前記反射型磁気センサは、
そのコアの直径が、搬送通路を搬送されてきたバイカラー硬貨のコア部の直径よりも小さく形成されている
ことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項６】
前記請求項１、２及び５の何れか１項に記載の硬貨識別装置を用いた硬貨識別方法であって、
硬貨を搬送する搬送通路の下面に反射型の形状センサ及び反射型の材質センサを配置し、
前記搬送通路を搬送されてきた硬貨に対する前記反射型の形状センサの出力波形と前記反射型の材質センサの出力波形とに基づいて、前記形状センサの出力波形の立上り部と立下り部とでの第１の所定同一値間の距離と前記材質センサの出力波形の立上り部と立下り部とでの第２の所定同一値間の距離との比率を算出し、
前記算出した比率を特徴量として、この特徴量を所定閾値と比較して、前記搬送通路を搬送されてきた硬貨がバイカラー硬貨かどうかを識別する
ことを特徴とする硬貨識別方法。
【請求項７】
前記請求項２又は５記載の硬貨識別装置を用いた硬貨識別方法であって、
硬貨を搬送する搬送通路の一端部を挟持するように相互誘導型の径センサの第３の透過型センサを配置し、且つ前記搬送通路の他端部を挟持するように前記相互誘導型の径センサの第４の透過型センサを配置すると共に、
搬送通路の下面に反射型の材質センサを配置し、
前記搬送通路を搬送されてきた硬貨に対する前記相互誘導型の径センサの出力波形と前記反射型の材質センサの出力波形とに基づいて、前記反射型の材質センサのピーク値をバイメタル硬貨のコア部の材質、相互誘導型の径センサの出力波形のピーク値の所定パーセント値での前記反射型の材質センサの出力信号値を前記バイメタル硬貨のリング部の材質として、前記バイメタル硬貨を識別する
ことを特徴とする硬貨識別方法。
【請求項８】
前記請求項１、２及び５の何れか１項に記載の硬貨識別装置を用いた硬貨識別方法であって、
硬貨を搬送する搬送通路に共振型の材質センサを配置し、
前記搬送通路を搬送されてきた硬貨に対する前記共振型の材質センサの出力波形に基づいて、前記共振型の材質センサの出力波形の頂部での２つのピーク値間の距離と、前記出力波形の立上り部と立下り部とでの所定同一値間の距離との比率を算出し、
前記算出した比率を特徴量として、この特徴量を所定閾値と比較して、前記搬送通路を搬送されてきた硬貨がバイカラー硬貨かどうかを識別する
ことを特徴とする硬貨識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬貨の径、材質及び材厚を磁気センサで検出して硬貨の金種、真偽等を識別する硬貨識別装置に関し、特に、径と材厚とがほぼ等しい硬貨であっても材質を材質センサで精度良く検出して、硬貨識別機能の向上を図った硬貨識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬貨の径、材質及び材厚を磁気センサで検出する硬貨識別装置として、特許文献１に記載されたものがある。このものは、硬貨が搬送ベルトにより搬送される搬送通路に、上流から順に、径センサ、共振型の第１の材質／材厚センサ、第２の材質／材厚センサを配置すると共に、第１の材質／材厚センサはどの硬貨が通過する場合にも検出する位置に、共振型の第２の材質／材厚センサについては径の大きい硬貨が通過する場合に限り検出する位置に配置する構成として、硬貨の径を径センサで検出すると共に、硬貨の材質、材厚をその検出対象の硬貨の大小に拘わらず、２個の材質／材厚センサで良好に検出するようにしている。
【０００３】
しかしながら、前記従来の硬貨識別装置では、硬貨の材質の検出については、２個の材質／材厚センサで検出するものの、この両センサは何れも共振方式で検出する共振型であった。この共振型センサは、コイルのＬとコンデンサのＣとで共振を起こさせ、その共振電流により発生させた磁場を硬貨が通過すると、共振周波数が変化し、交番電流が流れ難くなって、コイルの両端電圧が低下することを利用して、この電圧の変化を検出する方式であって、硬貨の材質の導電率が低いほど、硬貨の厚みが厚いほどセンサの出力変化量が大きい特性を有する。従って、共振型センサを用いれば、その出力変化量により硬貨の材質を識別できる。しかし、この共振型センサでは、硬貨の金種を識別するための閾値の設定について、特に硬貨の径及び厚さはほぼ等しくて材質のみが異なる金種間でも正確に識別できるように設定した場合であっても、それら硬貨の経年使用による変形や埃の付着などがあると、その両金種を常に高精度で正確に識別することができなくなる欠点がある。
【０００４】
また、他の硬貨識別装置の構成として、特許文献２に記載されたものがある。このものには、バイカラー硬貨の識別に関する構成が記載される。バイカラー硬貨とは、硬貨の中心に位置するコア部の金属と周辺に位置するリング部の金属とが異なる構造を持つ硬貨である。このバイカラー硬貨の識別に関し、前記特許文献２では、硬貨の搬送通路の摺動面側に反射型センサを配置し、その一次コイルに例えば２５０ｋＨｚの高周波の励磁信号を供給し、２次コイルからの検出信号のうちエッジ部の信号波形に変曲点がある場合、即ち、バイカラー硬貨のコア部とリング部との接合部での電気的な断続を表面電流の増減信号として捉えることができる場合に、バイカラー硬貨であると判定する構成を採用している。
【０００５】
しかしながら、搬送通路を搬送されている硬貨の搬送速度は、常に均一速度ではなく、実際上は、一時滞留して遅くなることもある。このため、特許文献２の記載技術では、反射型センサのエッジ部の信号波形での変曲点を検出するものの、バイカラー硬貨の接合部が反射センサの検出部に到達した時にちょうど速度が一時低下した場合などでは、そのエッジ部の信号波形での変曲点を高精度に検出することが困難な場合も生じる。
【特許文献１】特許第３７１８６１９号明細書
【特許文献２】特許第３９０８４７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来の硬貨識別装置では、共振型の材質センサを用いた硬貨の材質判定について、硬貨の径及び厚さがほぼ等しく材質のみが異なる類似金種間でも正確に識別できるように閾値設定した場合であっても、それ等硬貨の経年劣化や変形などに起因して、類似金種間での金種識別が正確に行い得なくなる欠点があった。
【０００７】
また、バイカラー硬貨の判定については、搬送通路での硬貨の実際の搬送速度のばらつきに起因する場合などでは、高精度な識別が困難な場合があるという欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、材質のみが異なる類似金種間でも、それ等の材質の相違を確実に区別して、常に正確に金種識別し得るようにすることにある。
【０００９】
また、本発明では、前記の目的に加えて、センサに含まれる硬貨搬送速度のばらつきに起因する変動を排除したり、バイカラー硬貨のリング部での出力信号の値を正確に捉えて、バイカラー硬貨を確実に識別することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明では、共振型の材質センサと相互誘導型の材質センサとの２種を組合せて、硬貨の材質を高精度に検出する。ここで、相互誘導型の材質センサは、１次コイルを励磁し、２次コイルで一次コイルが発生した磁束を受け、その両コイル間に硬貨が進入すると、渦電流が発生して、２次コイルが受ける磁束が減少するため、この磁束の変化を電圧変化として検出する方式であって、硬貨の材質の導電率が高いほど、硬貨の厚みが厚いほどセンサの出力変化量が大きい特性を有する。つまり、前記共振型センサでは導電率が低いほどセンサの出力変化量が大きいのに対し、この相互誘導型の材質センサでは、逆に、導電率が高いほど出力変化量が大きい特性を有する点に着目し、この二種の材質センサの出力信号を２次元で組み合せると、各金種の硬貨の材質が２次元的に分散するため、材質判定用の閾値を比較的設定し易いことを利用する。
【００１１】
また、前記の目的に加えて、センサ出力信号に含まれる２つの特徴量を捉え、これ等の特徴量には各々硬貨の搬送速度のばらつきに起因する変動が存在するが、その２つの特徴量の比率を算出して、硬貨搬送速度のばらつきを排除したり、バイカラー硬貨のリング部での出力信号の値が極く小さい場合には、他のセンサのリング部での出力信号を参考に正確に把握して、バイカラー硬貨を識別する。
【００１２】
具体的に、請求項１記載の発明の硬貨識別装置は、硬貨を片寄せた状態で１枚ずつ間隔を空けて搬送する搬送通路と、前記搬送通路の硬貨摺動面に面して配置された反射型磁気センサと、前記搬送通路の一端部を挟持するように配設された第１の透過型センサ及びこの第１の透過型センサと前記搬送通路を隔てて対向する位置で前記搬送通路の他端部を挟持するように配設された第２の透過型センサから成り、前記硬貨の材質を相互誘導方式で検出する相互誘導型の材質センサと、前記相互誘導型の材質センサよりも前記搬送通路の下流側の位置において、共振方式で硬貨の厚みを検出する共振型の材厚センサと、前記相互誘導型の材質センサよりも前記搬送通路の下流側の位置において、前記相互誘導型の材質センサとは別途に、硬貨の材質を共振方式で検出する共振型の材質センサとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の硬貨識別装置において、前記第１の透過型センサ、前記反射型磁気センサ及び前記第２の透過型センサが前記搬送通路に直行する方向で直線状に配列され、これ等の３つのセンサの共用励磁コイルが前記第１の透過型センサと前記第２の透過型センサとのコア間で巻回されると共に、前記相互誘導型の材質センサは、前記硬貨の径を相互誘導方式で検出する相互誘導型の径センサを兼用し、前記相互誘導型の材質センサの励磁コイルには複数種類の周波数の励磁信号が印加されて、前記相互誘導型の材質センサと相互誘導型の径センサとの両動作をすることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の硬貨識別装置において、前記搬送通路の所定位置には、前記搬送通路の硬貨片寄せ側に前記共振型の材厚センサが配置され、前記搬送通路の所定位置において硬貨搬送方向と直交する方向で前記搬送通路の硬貨片寄せ側とは反対側に前記共振型の材質センサが配置されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記請求項２記載の硬貨識別装置を用いた硬貨識別方法であって、前記相互誘導型の材質センサ及び径センサ並びに前記反射型磁気センサを用いて、搬送通路を搬送されてきた硬貨の材質を検出して、その硬貨の金種を仮決定し、その後、前記共振型の材質センサ及び前記共振型の材厚センサの出力信号に基づいて、前記仮決定した硬貨が真貨であることを確認して、前記仮決定した硬貨の金種を確定することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、前記請求項１又は２記載の硬貨識別装置において、前記反射型磁気センサは、そのコアの直径が、搬送通路を搬送されてきたバイカラー硬貨のコア部の直径よりも小さく形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、前記請求項１、２及び５の何れか１項に記載の硬貨識別装置を用いた硬貨識別方法であって、硬貨を搬送する搬送通路の下面に反射型の形状センサ及び反射型の材質センサを配置し、前記搬送通路を搬送されてきた硬貨に対する前記反射型の形状センサの出力波形と前記反射型の材質センサの出力波形とに基づいて、前記形状センサの出力波形の立上り部と立下り部とでの第１の所定同一値間の距離と前記材質センサの出力波形の立上り部と立下り部とでの第２の所定同一値間の距離との比率を算出し、前記算出した比率を特徴量として、この特徴量を所定閾値と比較して、前記搬送通路を搬送されてきた硬貨がバイカラー硬貨かどうかを識別することを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、前記請求項２又は５記載の硬貨識別装置を用いた硬貨識別方法であって、硬貨を搬送する搬送通路の一端部を挟持するように相互誘導型の径センサの第３の透過型センサを配置し、且つ前記搬送通路の他端部を挟持するように前記相互誘導型の径センサの第４の透過型センサを配置すると共に、搬送通路の下面に反射型の材質センサを配置し、前記搬送通路を搬送されてきた硬貨に対する前記相互誘導型の径センサの出力波形と前記反射型の材質センサの出力波形とに基づいて、前記反射型の材質センサのピーク値をバイメタル硬貨のコア部の材質、相互誘導型の径センサの出力波形のピーク値の所定パーセント値での前記反射型の材質センサの出力信号値を前記バイメタル硬貨のリング部の材質として、前記バイメタル硬貨を識別することを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、前記請求項１、２及び５の何れか１項に記載の硬貨識別装置を用いた硬貨識別方法であって、硬貨を搬送する搬送通路に共振型の材質センサを配置し、前記搬送通路を搬送されてきた硬貨に対する前記共振型の材質センサの出力波形に基づいて、前記共振型の材質センサの出力波形の頂部での２つのピーク値間の距離と、前記出力波形の立上り部と立下り部とでの所定同一値間の距離との比率を算出し、前記算出した比率を特徴量として、この特徴量を所定閾値と比較して、前記搬送通路を搬送されてきた硬貨がバイカラー硬貨かどうかを識別することを特徴とする。
【００２０】
以上により、請求項１〜８記載の発明では、相互誘導型の材質センサと共振型の材質センサとの出力信号を２次元で組み合せるので、硬貨の径及び厚さがほぼ等しい類似金種間でも、それ等硬貨の材質を示す両信号の組合せが２次元的に分散するので、それ等硬貨の経年劣化や変形などが生じた場合であっても、材質判定用の閾値が比較的設定し易くなって、それ等の材質が正確に識別されることになる。
【００２１】
特に、請求項６及び８記載の発明では、バイメタル硬貨の識別に際し、センサの出力信号から特徴を示す２つの演算値を求め、この２つの演算値から１つの特徴量を求めるので、２つの演算値が各々硬貨搬送速度のばらつきの影響を受けていても、得られた特徴量はその硬貨搬送速度のばらつきが打ち消され、吸収されているので、硬貨搬送速度にばらつきがあっても、バイメタル硬貨を正確に識別することが可能である。
【００２２】
更に、請求項７記載の発明では、反射型の材質センサのバイメタル硬貨のコア部での信号値は大きいが、リング部での出力信号値は小さく、どの値をもってリング部での信号値とするかが不明であるところ、このリング部での相互誘導型の径センサの信号値は大きいので、この相互誘導型の径センサの出力信号に基づいて反射型の材質センサのリング部での信号値を正確に特定できる。従って、反射型の材質センサのバイメタル硬貨のコア部とリング部との信号値を正確に特定して、バイメタル硬貨を良好に識別することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、請求項１〜８記載の発明によれば、硬貨の径及び厚さがほぼ等しい類似金種間において、それ等硬貨の経年劣化や変形などが生じた場合であっても、それ等の材質を正確に区別して識別することが可能である。
【００２４】
特に、請求項６〜８記載の発明によれば、硬貨の搬送速度にばらつきがあったり、センサのバイメタル硬貨のリング部での信号値が小さい場合であっても、それ等に影響されずに、バイメタル硬貨を正確に識別することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施形態に係る硬貨識別装置である硬貨識別モジュールの全体構成を示す。同図において、硬貨識別モジュールには、同図中左方向から硬貨１が１枚ずつ間隔を空けて搬送ベルト２によって搬送通路３を搬送されて来る。搬送通路３では硬貨は図１中下側の規制面に片寄せられた状態で搬送される。硬貨識別モジュールの前端部には、前記搬送通路３の硬貨１の直径及び材質を磁気的に検知する相互誘導型の直径材質センサ５が配置されている。この直径材質センサ５の間には、搬送通路３の硬貨摺動面に面して下部に配置されるポッド型の反射型磁気センサ６が内蔵されている。
【００２７】
また、前記相互誘導型の直径材質センサ５の硬貨搬送方向後方には、硬貨の材質を磁気的に検知する共振型の材質センサ７と、硬貨の材厚を磁気的に検知する共振型の材厚センサ８とが配置される。前記材厚センサ８は、搬送通路３の所定位置において前記硬貨片寄せ側（規制面側）に配置される。一方、材質センサ７は、前記材厚センサ８の配置された硬貨片寄せ側とは反対の方向で硬貨搬送方向と直交する方向に配置されるが、材質センサ７と材厚センサ８との硬貨搬送方向での配置位置は同一位置に設定される。つまり、材質センサ７と材厚センサ８とは、硬貨の各部位を同一タイミングで計測することになるため、その２つの出力信号波形の同一タイミングでの特徴量は硬貨の同一部位での特徴量を表している。
【００２８】
尚、図示しないが、硬貨識別モジュールの入り口手前側には、穴検知センサを兼用した異常接近検知センサ（透過型の光学センサ）が配置されており、搬送通路３を搬送されて来た硬貨を光学的に検知するようになっている。
【００２９】
次に、前記反射型センサ６内蔵の直径材質センサ５の詳細な全体構造を図２に示す。同図の相互誘導型の直径材質センサ５は、断面コの字状の形状をし、中央部の空間底部に硬貨の搬送通路３が形成され、この搬送通路３の外面には外部磁気遮断用のシールド板４が配置されている。前記搬送通路３の一端部及び他端部（図中左端部及び右端部）には、搬送通路３の端部を挟持するように２つの直方体形状の透過型センサ５１、５２（以下、図中左方の透過型センサを透過Ｌセンサ５１、図中右方の透過型センサを透過Ｒセンサ５２という）が配設されていると共に、搬送通路３の中央部には、この中央部下方に円筒形状の渦電流損失型の反射型センサ６が配設、内蔵されている。前記透過Ｌセンサ５１と透過Ｒセンサ５２と反射型センサ６とは、搬送通路３の図２左右両端部の下方に各々配置したコア５３、５９間に巻回された励磁コイル５４を共有する。透過Ｌセンサ５１は、搬送通路３の図２左端部上方に配置したサイドコア５８に巻回された２次コイル５５を有し、透過Ｒセンサ５２は搬送通路３の図２右端部上方に配置したサイドコア５７に巻回された２次コイル５６を有する。また、反射型センサ６は、搬送通路３の中央部下方に配置された円筒型のポットコア６１を有し、ポットコア６１の内周面には２次コイル６２が巻回、埋設されている。
【００３０】
前記相互誘導型の直径材質センサ５の透過Ｌセンサ５１及び透過Ｒセンサ５２並びに反射型センサ６の共有励磁コイル５４には、高周波（例えば２５０ＫＨｚ）と低周波（例えば８ＫＨｚ）の合成励磁信号が供給される。この合成励磁信号の供給により磁束が発生し、前記透過Ｌセンサ５１、透過Ｒセンサ５２、反射型センサ６の各２次コイル５５、５６、６２と交番する。この磁束中に硬貨が進入すると、高周波（２５０ＫＨｚ）の励磁信号成分に基づく磁界や電界が、その硬貨の浅い位置、すなわち、硬貨の表面部分で大きく減衰するため、透過Ｌセンサ５１、透過Ｒセンサ５２の２次コイル５５、５６の出力信号の高周波（２５０ＫＨｚ）成分が硬貨の形状、特に硬貨の径の情報を含んだ信号となる。一方、低周波（８ＫＨｚ）の励磁信号成分に基づく磁界や電界は硬貨の内部位置まで進入して初めて大きく減衰するため、透過Ｌセンサ５１及び透過Ｒセンサ５２の２次コイル５５、５６の出力信号の低周波（８ＫＨｚ）成分は、硬貨の材質の情報を含んだ信号となる。同様に、反射型センサ６の２次コイル６２の出力信号の低周波（８ＫＨｚ）出力は、硬貨の材質の情報や、硬貨断面材質、磁性／非磁性情報を含んだ信号となる。
【００３１】
このように、共有励磁コイル５４に高周波（２５０ＫＨｚ）と低周波（８ＫＨｚ）との合成励磁信号を供給して、相互誘導型の直径材質センサ５の透過Ｌセンサ５１及び透過Ｒセンサ５２を、相互誘導型材質センサの第１及び第２の２個の透過型センサと、相互誘導型直径センサの２個の透過型センサとして共用している。
【００３２】
尚、本実施形態では、透過Ｌセンサ５１及び透過Ｒセンサ５２に供給する高周波を２５０ＫＨｚ、この両透過センサ５１、５２及び反射型センサ６に供給する低周波を８ＫＨｚとしたが、これ等の具体的な周波数は種々採用可能であり、例えば低周波として４ＫＨｚ等を採用しても良いのは、勿論である。また、直径材質センサ５は、硬貨の直径を検出するが、半径を検出するセンサとしても良いのは勿論である。
【００３３】
図３は共振型の材質センサ７及び材厚センサ８の巻き線の様子を示している。同図右側に材質センサ７が、同図左側に材厚センサ８が配置される。材質センサ７では、２つの共振コイル７１、７２が搬走通路３の上面の保持部材７３及び搬走通路３の下面本体に埋設される。共振コイル７１と共振コイル７２とは、発生磁束の方向が同方向となるように直列接続されていて、共振コイル７１、７２に例えば３３０ＫＨｚの周波数の電流を流して、共振回路を構成するようになっている。
【００３４】
このような構成では、材質センサ７は共振コイル７１、７２に正弦波を印可することで交流磁束が発生し、上下に対向するコア間に硬貨が進入すると磁束は硬貨による渦電流損で減衰する。そのため、見かけの相互インダクタンスが小さくなることになり、共振周波数が高くなる。また、硬貨１の材質の導電率が高いほどその通過する磁束の変化に応じた渦電流が流れ易く、磁力線が吸収される。
【００３５】
共振型の材厚センサ８の構成も前記材質センサ７とほぼ同一であり、搬送通路３の上方及び下方に配置された２つの共振コイル８１、８２を有する。この両共振コイル８１、８２の直列接続の仕方は、前記材質センサ７とは逆に、発生磁束の方向が逆方向となるように直列接続される。この共振型の材厚センサ８では、前記材質センサ７の共振コイル７１、７２に流す電流の周波数（例えば３２０ＫＨｚ）とは異なる例えば１８０ＫＨｚの周波数の電流を流して、共振回路を構成する。
【００３６】
前記共振型の材質センサ７及び材厚センサ４０の検知原理は、要約すると、（ａ）硬貨が厚くなるに従って磁束の減衰量は増加し、抵抗率が小さいほど出力変化は大きい、（ｂ）周波数、硬貨厚が大きくなれば抵抗率、即ち硬貨材質の影響は小さくなること、（ｃ）検出コイルの出力は、硬貨の径に比例することから、上下に対向するコア間への硬貨の挿入による磁束の変化量ΔΦは、ΔΦ＝ｆ（周波数ω、抵抗率ρ、透磁率μｉ、硬貨厚Ｔ）で表すことができる。従って、硬貨通過時のセンサ出力の変化量から硬貨の材質又は材厚を検出することができることになる。
【００３７】
尚、前記相互誘導型の直径材質センサ５及び反射センサ６と、共振型の材質センサ７及び材厚センサ８との各出力信号については、識別対象の硬貨の特徴量が予め各硬貨毎に設けられた閾値領域と比較されて、硬貨の真偽等が識別される。高周波の出力信号では材質による信号差は少ないが、表面層の材質により減衰率が決まり、低周波の出力信号では中間層の材質にも影響を受けるため、各周波数での減衰量を予め決められた閾値領域と比較することにより、硬貨の識別を行うことができる。
【００３８】
本実施形態では、前記硬貨識別モジュールに対して、図４に示す回路構成で励磁及び検出信号処理を行っている。即ち、振動子１００からの方形波の発振信号が分周されて低周波（例えば８ＫＨｚ）及び高周波（例えば２５０ＫＨｚ）となったクロックはＣＰＵ１０１から出力され、クロック電圧変換器１０２で所定電圧（例えば５Ｖ）に電圧変換された後、その各周波数のローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０３ａ、１０３ｂを経て正弦波化されて、電圧ブースター回路１０４に入力される。電圧ブースター回路１０４では、前記周波数の異なる２つの正弦波を合成すると共に定電流化して、この合成波を直径材質センサ５と反射センサ６の共用励磁コイル５４に供給する。この合成励磁信号の供給によって前記励磁コイル５４から同図に破線で示す磁束が発生して、硬貨の搬送通路３を隔てた直径材質センサ５の２つの２次コイル５５、５６と反射センサ６の２次コイル６２とに交差し、この磁束中に硬貨が挿入されると、磁束が変化することになる。
【００３９】
直径材質センサ５の一方の２次コイル５５での磁束変化は、初段アンプ１１０で電圧増幅された後、２つの周波数分離器１１１ａ、１１１ｂで低周波数（８ＫＨｚ）と高周波数（２５０ＫＨｚ）とに周波数分離され、その後段の半波整流器１１２ａ、１１２ｂで半波整流され、ＤＣ化回路１１３ａ、１１３ｂで直流化されて、ＣＰＵ１０１のＡ／Ｄ変換器１１４で例えば１０ビットのデジタル値としてＣＰＵ１０１内に取り込まれる。
【００４０】
同様に、直径材質センサ５の他方の２次コイル５６での磁束変化も、初段アンプ１２０で電圧増幅された後、２つの周波数分離器１２１ａ、１２１ｂで低周波数（８ＫＨｚ）と高周波数（２５０ＫＨｚ）とに周波数分離され、その後段の半波整流器１２２ａ、１２２ｂで半波整流され、ＤＣ化回路１２３ａ、１２３ｂで直流化されて、ＣＰＵ１０１のＡ／Ｄ変換器１１４でデジタル値に変換されてＣＰＵ１０１内に取り込まれる。
【００４１】
一方、反射センサ６の２次コイル６２での磁束変化は、初段アンプ１３０で電圧増幅された後、１つの周波数分離器１３１で低周波数（８ＫＨｚ）成分のみが周波数分離され、その後段の半波整流器１３２で半波整流され、ＤＣ化回路１３３で直流化されて、ＣＰＵ１０１のＡ／Ｄ変換器１１４でデジタル値に変換されてＣＰＵ１０１内に取り込まれる。
【００４２】
また、共振型の材質センサ７は、その１次コイル７１と２次コイル７２とがその発生磁束を同方向とするように直列接続された状態で、内部にコンデンサを有するＬＣ共振回路１４０に接続され、このＬＣ共振回路１４０により前記両コイル７１、７２に正弦波を印加することにより、交流磁束が発生し、この磁束中に硬貨が進入すると、磁束が変化し、見掛け上の相互インダクタンスが小さくなって共振周波数が高くなる。前記ＬＣ共振回路１４０の出力は半波整流器１４１で半波整流された後、ＤＣ化回路１４２で直流化されてＡ／Ｄ変換器１４５でアナログ／デジタル変換され、多ビット（例えば１０ビット）のデジタル値となってＣＰＵ１０１に取り込まれる。前記ＤＣ化回路１４２は、デジタル-アナログコンバータ（ＤＡＣ）１４６からの調整電圧を受け、ＤＡＣ１４６はＣＰＵ１０１から制御信号を受けて調整電圧を変更する。つまり、ＤＣ化回路１４２では、硬貨が磁束中に進入しない待機時にＬＣ発振回路１４０のＤＣ出力値が負値とならないように半波整流器１４１の出力にオフセット電圧を与える機能も有する。
【００４３】
共振型の材厚センサ８は、その１次コイル８１と２次コイル８２とがその発生磁束を逆方向とするように直列接続された状態で、内部にコンデンサを有するＬＣ共振回路１５０に接続される。材厚センサ８では、既述の通り、発生する２つの磁束の方向が逆方向になるように直列接続される点が材質センサ７と異なる。ＬＣ共振回路１５０により前記両コイル８１、８２に正弦波を印加して、交流磁束を発生させ、この磁束中に硬貨が進入した時の磁束変化に応じてＬＣ共振回路１５０の出力が変化する。ＬＣ共振回路１５０の出力は半波整流器１５１で半波整流された後、ＤＣ化回路１５２で直流化されてＡ／Ｄ変換器１４５でＡ／Ｄ変換され、多ビットのデジタル値となってＣＰＵ１０１に取り込まれる。前記ＤＣ化回路１５２は、材質センサ７の回路構成と同様に、ＤＡＣ１４６からの調整電圧を受けて、待機時にＤＣ出力値が負値とならないように半波整流器１５１の出力にオフセット電圧を与える機能も有する。
【００４４】
また、図４では、硬貨識別モジュールの入り口手前に配置される異常接近センサ１７０は、発光器１７０ａと受光器１７０ｂとを有する。発光器１７０ａには、ＣＰＵ１０１に備えるＤ／Ａコンバータ１７５から制御信号を受ける定電流回路１７６によって所定の定電流が供給される。また、受光器１７０ｂで受光した光量は、電流に変換された後、シュミット回路１７７を介してＣＰＵ１０１に取り込まれる。
【００４５】
前記ＣＰＵ１０１に取り込まれた直径材質センサ５、反射センサ６、材質センサ７、材厚センサ８及び異常接近センサ１７０の各出力は、ＣＰＵ１０１による硬貨識別処理に供される。ＣＰＵ１０１には、硬貨の金種、真偽等の識別に使用するデータ、閾値、各種調整値等を記憶するＥＥＰＲＯＭ１６０が接続される。つまり、ＣＰＵ１０１は、前記５種のセンサの出力に基づく金種、真偽等の識別に際し、ＥＥＰＲＯＭ１６０の記憶データである閾値を使用する。
【００４６】
次に、前記直径材質センサ５、反射センサ６、材質センサ７、材厚センサ８、異常接近センサ１７０を用いた金種判別を説明する。図５はこの金種判別のフローチャートを示す。同図では、予め、ステップＳ１で前記各センサの動作等のチェックを行った後、ステップＳ２でスタートして、ステップＳ３で搬送通路３を順次搬送されて来る硬貨が現行５００円、１００円、５０円、１０円等であるとの金種の仮決定を行う。この仮金種の決定は、異常接近センサ１７０の出力により硬貨１の接近を検出した後、相互誘導型の直径材質センサ５の出力（詳しくは、透過Ｌセンサ５１の２次コイル５５の出力と透過Ｒセンサ５２の２次コイル５６の出力との和）と反射型磁気センサ６の出力とに基づいて行う。例えば直径材質センサ５の出力は図６に示すように、透過Ｌセンサ５１及び透過Ｒセンサ５２の高周波成分出力（２５０ＫＨｚ周波数分離器１１１ｂの出力）（直径）の減衰率を横軸に、低周波成分出力（８ＫＨｚ周波数分離器１１１ａの出力）（材質）の減衰率を縦軸にとり、この両出力を組合せて同図に実線で囲む比較的広い７つの閾値領域を設定すると、１円、５円〜現行５００円、旧５００円の７種の金種を概ね判別できる。尚、センサの出力の「減衰率」は、センサの出力の変化電圧をセンサの出力の待機時の電圧で除した値で示される。以下、この「減衰率」というときは同様の意味である。
【００４７】
金種が仮決定された硬貨については、更にステップＳ４ａ〜Ｓ４ｇにおいて、各硬貨別にその硬貨の直径と材質との真偽を判定する。この真偽判定は、直径材質センサ５の前記両出力（直径及び材質）を前記各広い閾値領域内で予め定めた狭い閾値領域と比較して行う。次いで、ステップＳ５ａ〜Ｓ５ｇでは、各硬貨別にその硬貨の材質と材厚とを材質センサ７及び材厚センサ８の両出力に基づいて判定し、その真偽を判定する。更に、ステップＳ６ａ〜Ｓ６ｇでは、各硬貨別にその硬貨と極く類似した他の硬貨を排除するように追加論理を設定する。この追加論理は、本硬貨識別モジュールに設けた全ての直径材質センサ５、反射センサ６、材質センサ７、材厚センサ８のうち２以上の出力を組合せた閾値領域を設定して行う。
【００４８】
前記仮決定した各硬貨別に、前記ステップＳ３〜Ｓ６で全ての閾値領域内に入った場合には、ステップＳ７において、その仮決定した硬貨が真貨であると確定する。
【００４９】
一方、前記ステップＳ３〜Ｓ６において、各閾値領域から外れた場合には、その硬貨をリジェクトすることとし、ステップＳ８でそのリジェクト原因を記憶及び出力する。
【００５０】
次に、本実施形態の効果を説明する。図７は１０円硬貨の識別結果を示す。同図の横軸は共振型の材質センサ７の出力の減衰率、縦軸は相互誘導方式の直径材質センサ５の低周波成分出力（８ＫＨｚ周波数分離器１１１ａの出力）（材質）の減衰率である。同図から判るように、共振方式の材質センサ７の出力だけでは、１０円真貨と、導電率がこの１０円真貨よりも高めで若干分厚いバーレーン国の１０ＦＩＬＳ硬貨とは区別できず、この１０ＦＩＬＳ硬貨も１０円硬貨であると誤識別してしまうが、相互誘導方式の直径材質センサ５の８ＫＨｚ成分出力（材質）と共振方式の材質センサ７の出力とを組合せて、実線で囲む閾値領域を設定すると、１０円硬貨のみを良好に識別でき、類似貨のバーレーン国の１０ＦＩＬＳ硬貨を確実に排除することができる。従って、前記図５のステップＳ４ｅでの相互誘導方式の直径材質センサ５の８ｋＨｚ成分出力（材質）を用いた１０円硬貨の材質の真偽判定と、ステップＳ５ｅでの共振方式の材質センサ７を用いた１０円硬貨の材質の真偽判定とを用いると、１０円硬貨の類似貨を有効に排除しつつ１０円硬貨を良好に識別することが可能となる。
【００５１】
加えて、本実施形態では、共振型の材質センサ７と共振型の材厚センサ８とは、硬貨搬送方向と直行する方向で直線状に配置されている。即ち、共振型の材質センサ７と材厚センサ８との硬貨搬送方向での配置位置は、同一位置に設定されている。従って、材質センサ７と材厚センサ８とは、硬貨の各部位を同一タイミングで計測することになるので、その２つの出力信号波形の同一タイミングでの特徴量は硬貨の同一部位での特徴量を表しており、この共振型の材質センサ７と材厚センサ８との両出力の取り扱いが簡易で、硬貨の識別を正確に行うことができる。
【００５２】
更に、本実施形態の効果として別の例を説明する。図８は、日本の１円硬貨とイギリスの旧１ペニー硬貨との分布を示す。×印で示す多数個の１円硬貨と○印で示す多数個の１ペニー硬貨とは、経年使用や埃の付着等によりある程度の広がりをもって分散して分布している。図８の横軸は相互誘導方式の直径材質センサ５の２５０ＫＨｚ成分出力（直径）の減衰率であり、縦軸は共振型の材質センサ７の出力の減衰率である。縦軸及び横軸の目盛りは、直径材質センサ５及び材質センサ７の１次コイル５４、７２と２次コイル５５、５６、７１間の磁束中に硬貨が進入していない待機時での２次コイルの交差磁束量を１として、硬貨が進入した状態での交差磁束量を規格化した値である。図８の分布では、相互誘導方式の直径材質センサ５の２５０ｋＨｚ成分出力（直径）と共振方式の材質センサ７の出力とを組合せると、１円硬貨の分布と１ペニー硬貨の分布とは明確に区別できることが判る。
【００５３】
図９は、前記図８との対比のために、同様に１円硬貨と１ペニー硬貨との分布を、横軸を相互誘導方式の直径材質センサ５の２５０ｋＨｚ成分出力（直径）の減衰率、縦軸を相互誘導方式の直径材質センサ５の４ｋＨｚ成分出力（材質）の減衰率で示した分布図を示す。同図では、真貨の１円硬貨を偽貨であると誤って識別しないように１円硬貨の金種判別用の閾値領域をある程度の許容度を持って同図に破線で囲む閾値領域に設定した場合には、この閾値領域内に多数個の１ペニー硬貨が入って、１ペニー硬貨を１円硬貨であると誤識別する可能性が高くなる。
【００５４】
これに対し、図８に示した分布図では、同図に破線で囲む領域を、真貨を偽貨と誤識別しない程度の閾値領域として設定すると、ほとんど１ペニー硬貨はこの閾値領域には入らず、図９の分布と比較して、金種、偽貨の識別用の閾値領域を容易に設定できることが判る。従って、前記図５のステップＳ４ｇでの相互誘導方式の直径材質センサ５の２５０ＫＨｚ成分出力を用いた１円硬貨の直径の真偽判定と、ステップＳ５ｇでの共振方式の材質センサ７を用いた１円硬貨の材質の真偽判定とを用いると、１円硬貨の類似貨を有効に排除しつつ真貨の１円硬貨を良好に識別することが可能となる。
【００５５】
但し、図８の分布図でも、同図破線で示す閾値領域のうち右上隅の角部では１ペニー硬貨が入ってしまい、誤識別が生じることになる。そこで、この角部でも誤識別が生じないように対策する必要がある。この対策が前記図５のステップＳ６ｇでの類似硬貨を排除するための追加論理である。この追加論理を示すフローチャートを図１０に示す。
【００５６】
図１０は、図８の破線で囲む閾値領域のうち右上隅の角部に位置する閾値領域をＣＰＵ１０１が偽貨（１円硬貨異常）であると判別するための判別フローを示す。同図では、ステップＳ１において、相互誘導方式の直径材質センサ５の高周波（２５０ｋＨｚ）成分出力Ｘが例えば０．６４７以下（図８参照）か否かを判別し、Ｘ≦０．６４７の場合には、ステップＳ２で１円真貨と判定する。ステップＳ３では、共振方式の材質センサ７の３３０ＫＨｚ出力Ｙが例えば０．６３６以下か否かを判別し、Ｙ≦０．６３６の場合には、ステップＳ２で１円真貨と判定する。ステップＳ４では、図８に実線の斜め線で示す判定ラインを設定し、前記直径材質センサ５の高周波（２５０ｋＨｚ）成分出力Ｘと共振型の材質センサ７の３３０ＫＨｚ出力Ｙとの組合せで定まる点がこの判定ライン未満か否か判定し、この判定ライン未満の場合にはステップＳ２で１円真貨と判断する一方、判定ライン以上の場合には、前記両出力Ｘ、Ｙの組合せ点が前記破線で示す閾値領域のうち右上隅の角部に属すると判断して、ステップＳ５で１円材質異常（偽貨）と判定して、リジェクト（ＲＪ）する。
【００５７】
以上のように、相互誘導方式の直径材質センサ５の高周波成分出力（直径センサの出力）Ｘと共振型の材質センサ７の出力Ｙとの組合せによっても、径及び材厚がほぼ等しい金種同士の場合には、誤識別が低い確率で生じることがあるが、前記の判定フローによる閾値領域の見直しにより、誤識別の生じる閾値領域部分では偽貨（材質異常）であると確実に判定できるので、偽貨の排除能力が向上する。
【００５８】
また、図１１は、前記日本国の７種の硬貨の分布図を示す。同図では、縦軸は相互誘導方式の直径材質センサ５の低周波（８ｋＨｚ）成分出力の減衰率、横軸は共振型の材質センサ７の出力の減衰率である。同図から判るように、相互誘導方式の直径材質センサ５の低周波（８ｋＨｚ）成分出力（材質センサの出力）の減衰率のみでは、その出力減衰率が０．５００近傍に位置する１円、５円、現行５００円の３種の硬貨の識別が困難であり、一方、共振型の材質センサ７の出力の減衰率のみでは、その出力減衰率が０．７００近傍に位置する５０円、１００円、旧５００円の３種の硬貨の識別が困難である。しかし、相互誘導方式の直径材質センサ５の低周波（８ｋＨｚ）成分出力と共振型の材質センサ７との両出力を組み合せると、相互誘導方式の直径材質センサ５の低周波（８ｋＨｚ）成分信号のみでは識別が困難な１円、５円、現行５００円の各硬貨が共振型の材質センサ７によって確実に識別できると共に、共振型の材質センサ７のみでは識別が困難な５０円、１００円、旧５００円の各硬貨が相互誘導方式の直径材質センサ５の低周波（８ｋＨｚ）成分信号によって確実に識別でき、これ等７種の硬貨を全て良好を識別できることが判る。
【００５９】
尚、本実施形態では、識別対象の硬貨の周囲に刻まれたギザを認識するように、搬送通路３に沿ってギザセンサを配置しても良い。ギザセンサを配置すれば、１００円硬貨とその偽貨、５０円硬貨とその偽貨、旧５００円と５００ＷＯＮとを良好に区別することが可能である。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の硬貨識別装置を説明する。
【００６１】
本実施形態の硬貨識別装置は、図１に示した硬貨識別モジュールと全体構成は同様である。異なる点は、反射型センサ６を形状センサ及び材質センサとして使用して、この両センサの出力に基づいてバイカラー硬貨を高精度に検出するものである。即ち、搬送ベルト２上の硬貨１の搬送速度にばらつきが生じた場合にも、その速度ばらつきを形状センサと材質センサとの両信号の組合せで打ち消して、バイカラー硬貨を高精度に認識する。図１３に記載するように、バイカラー硬貨１８０は、その中心に位置するコア部１８０ａと、このコア部１８０ａの周辺に位置するリング部１８０ｂとから成り、コア部１８０ａとリング部１８０ｂとの材質は異なる。
【００６２】
本実施形態での反射型センサ６の回路構成及び励磁及び検出信号処理を図１２に示す。同図において、反射型センサ６の共用励磁コイル５４では、図３と同様に、高周波（例えば２５０ＫＨｚ）、低周波（例えば８ＫＨｚ）の合成励磁信号が供給されるが、２次コイル６２では、初段アンプ１３０で電圧増幅された後、２つの周波数分離器１３１ａ、１３１ｂで高周波（２５０ＫＨｚ）成分と低周波（８ＫＨｚ）成分との両方が周波数分離され、その後、２つの半波整流器１３２ａ、１３２ｂで半波整流され、２つのＤＣ化回路１３３ａ、１３３ｂで直流化されて、ＣＰＵ１０１のＡ／Ｄ変換器１１４でデジタル値に変換されてＣＰＵ１０１内に取り込まれる。
【００６３】
前記反射型センサ６は、図１４に示すように、コア６ａの直径が認識対象のバイカラー硬貨１８０のコア部１８０ａの直径よりも小さく形成されていて、バイカラー硬貨１８０が反射型センサ６の位置を通過する際、そのコア部１８０ａのみに対する出力信号が得られるように構成される。
【００６４】
前記反射型センサ（反射型形状センサ及び反射型材質センサ）６によるバイカラー硬貨識別フローチャートを図１５に示す。同図では、ステップＳ１で所定時間間隔毎に反射型センサ６の２次コイル６２からの高周波（２５０ＫＨｚ）成分と低周波（８ＫＨｚ）成分との両データのサンプリングを開始する。このデータサンプリングは、異常接近センサ１７０が硬貨の進入を検出した信号をトリガーとして、硬貨搬送に同期したクロックを用いて繰り返し行われる。このデータサンプリングの結果の一例を図１６に示す。同図は、モノメタル（均一材質）硬貨サンプル（例えば現行５００円（ニッケル黄銅貨））の信号波形を示し、高周波成分の信号波形は、硬貨の形状の情報として使用され、実線で示すように高い値が続く平坦部を持ち、この平坦部の長さが硬貨の直径を表す。また、低周波成分の信号波形は、硬貨の表面から内部中心までの材質の情報として使用され、破線で示すように硬貨中心位置付近でピーク値を持つ。図１７はバイカラー硬貨サンプルの信号波形を示し、高周波成分の信号波形は、実線で示すように硬貨のリング部とコア部とで異なる材質が影響して変曲点Ｄを持ち、低周波成分の信号波形は、破線で示すようにリング部とコア部との材質の違いが影響してエッジとコア部との境界付近で波形の傾きが唐突に変化する。
【００６５】
図１５の硬貨判別フローに戻って、ステップＳ２では、サンプリングした高周波成分及び低周波成分の各データ中のピーク値を検出する。この検出は、具体的には、今回のサンプリング値を前回値と比較し、今回値＞前回値ではその値をＣＰＵ１０１に内蔵されたＲＡＭ（図示せず）に記憶してピーク値の更新を繰り返すことにより行う。その後、ステップＳ３でデータサンプリングが終了すると、ステップＳ４で高周波成分について、多数のサンプリングデータと前記検出したピーク値とを用いて、ピーク値の１／２値以上変化した時間を第１の所定同一値間の距離として算出すると共に、低周波成分について、同様にピーク値の１／２値以上変化した時間を第２の所定同一値間の距離として算出する。この時間は図１６及び図１７では符号ｔｍｓ、ｔｍｑ、ｔｂｓ、ｔｂｑで示される。その後、ステップＳ５で、低周波成分（材質）ピーク１／２時間を高周波成分（形状）ピーク値１／２時間で割ったゾーン値を評価値Ｚとして、モノメタル硬貨とバイカラー硬貨別に、評価値Ｚｍ＝ａ・ｔｍｑ／ｔｍｓ、Ｚｂ＝ｂ・ｔｂｑ／ｔｂｓ（ａ及びｂは定数）を演算する。そして、これらの評価値Ｚｍ、Ｚｂを予め定めた閾値と比較して、モノメタル硬貨かバイカラー硬貨かを判別する。
【００６６】
反射型センサ６による硬貨の形状、材質の検出に際し、搬送通路３上の硬貨１の搬送速度がばらつくと、モノメタル硬貨であっても、図１６の高周波（形状）成分の信号波形は高い値の領域でばらつきが生じ、図１７に示したバイカラー硬貨の高周波（形状）成分の信号波形と区別が困難な場合も生じる。しかし、本実施形態では、硬貨の搬送速度のばらつきに応じて高周波成分（形状）と低周波成分（材質）との２つのピーク１／２時間も同様に変動し、その２つのピーク１／２時間同士の比率で評価値Ｚｍ、Ｚｂが表現されるので、この評価値Ｚｍ、Ｚｂは硬貨の搬送速度のばらつきを打ち消し、吸収した値となる。従って、硬貨の搬送速度のばらつきがあっても、モノメタル硬貨とバイカラー硬貨とを精度良く識別することができる。
【００６７】
図１８は、２種のモノメタル硬貨サンプル（現行５００円硬貨及び旧５００円硬貨）と４種のバイカラー硬貨サンプル（サンプルＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ）とについて、各々、多数個で算出した前記評価値Ｚｍ（＝ａ・ｔｍｑ／ｔｍｓ）、Ｚｂ（＝ｂ・ｔｂｑ／ｔｂｓ）の分布図を示す。同図では、各サンプルの分布は正規分布となるが、現行５００円硬貨では頂点（最大個数）での評価値はゾーン比で「７５５」、旧５００円硬貨では「７３５」であるのに対し、バイカラー硬貨サンプルＡでは評価値は「５７５」、サンプルＢでは「６２０」、サンプルＣ、Ｄでは「４４５」である。従って、これらのサンプル間では、閾値を「６７５」辺りに設定すると、現行５００円硬貨及び旧５００円硬貨（モノメタル硬貨サンプル）と、バイカラー硬貨サンプルＡ、Ｂ、Ｃ及びＤとを精度良く区別できることが判る。尚、図１８の分布図を作成するに当り、硬貨が強磁性のものは信号の変化は非磁性のものとは逆になるので、絶対値で前記評価値を算出する。
【００６８】
尚、本実施形態では、評価値Ｚの算出に際して、反射センサ６の高周波成分（形状）と低周波成分（材質）との２つのピーク１／２時間を用いたが、必ずしもこのピーク１／２時間を用いる必要はなく、硬貨の搬送速度のばらつきをうち消すことが可能である限り例えばピーク１／３時間等も使用できるのは勿論である。
【００６９】
（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態の硬貨識別装置を説明する。
【００７０】
本実施形態の硬貨識別装置は、図１に示した硬貨識別モジュールと全体構成は同様である。異なる点は、基本的に反射型センサ（材質センサ）６を用いてバイカラー硬貨のコア部とリング部とを判別するが、反射型センサ（材質センサ）６によるリング部の特徴量の抽出を前記図１に示した相互誘導型の直径材質センサ５の高周波成分出力（直径）で補強して、バイカラー硬貨同士の識別を高精度に行うものである。
【００７１】
本実施形態においても、反射型センサ（材質センサ）６は、図１４に示したように、コア６ａの直径が認識対象のバイカラー硬貨１８０のコア部１８０ａの直径よりも小さく形成されていて、バイカラー硬貨１８０が反射型センサ６の位置を通過する際、そのコア部１８０ａのみに対する出力信号が得られるように構成される。
【００７２】
次に、本実施形態でのバイカラー硬貨の識別フローチャートを図１９に示す。同図において、ステップＳ１では、異常接近センサ１７０が硬貨の進入を検出した信号をトリガーとして、硬貨搬送に同期したクロックを用いて相互誘導型の直径材質センサ５の高周波成分出力（直径）と反射型センサ（材質センサ）６の低周波（８ＫＨｚ）出力とを繰り返しサンプリングすることを開始する。このデータサンプリングの結果の一例を図２０に示す。同図において、相互誘導型の直径材質センサ５の高周波成分（２５０ＫＨｚ）の減衰量の信号波形は、硬貨の材質×厚さ×径の情報として使用され、実線で示すように左右対称の釣鐘型で硬貨の中央部分で頂点となる。一方、反射型センサ（材質センサ）６の低周波（８ＫＨｚ）の減衰量の信号波形は、硬貨の表面から内部中芯近傍までの材質の情報として使用され、破線で示すように左右対称の釣鐘型となるが、波形変化の傾きは緩やかであり、相互誘導型の直径材質センサ５の高周波（２５０ＫＨｚ）成分の減衰量の信号波形の方が変化は急峻である。
【００７３】
図１９のステップＳ２では、前記直径材質センサ５の高周波成分（２５０ＫＨｚ）の減衰量と反射型センサ（材質センサ）６の低周波（８ＫＨｚ）の減衰量とについて、前記第２の実施形態と同様にピーク値を検出する。その後、ステップＳ３でデータサンプリングが終了すると、ステップＳ４で前記反射型センサ（材質センサ）６の低周波信号の減衰量のピーク値Ｒｐ（図２０参照）を硬貨のコア部の特徴量とすると共に、ステップＳ５で硬貨のリング部の特徴量を算出する。このリング部の特徴量の算出では、前記直径材質センサ５の高周波成分（２５０ＫＨｚ）成分のサンプリング値のうち前記検出したピーク値に対して３０％に減少したサンプリング値（図２０に示す符号Ｔ３０）を利用し、このピーク値の３０％値と同一タイミングでサンプリングされた反射型センサ（材質センサ）６の信号値（減衰量）Ｒｒを硬貨のリング部の特徴量とする。つまり、反射型センサ（材質センサ）６では、硬貨のリング部での出力値が小さく且つ信号変化の傾きが小さいため、硬貨のリング部での出力値を正確に把握し難い関係上、出力値が大きく且つ信号変化も急峻な直径材質センサ５の高周波（２５０ＫＨｚ）成分出力の減衰量を利用し、その３０％値と同一タイミングでの反射型センサ（材質センサ）６の出力の減衰量を硬貨のリング部の特徴量としている。
【００７４】
そして、ステップＳ６では、前記反射型センサ（材質センサ）６の２つの特徴量（ピーク値Ｒｐと高周波成分ピーク３０％タイミング値Ｒｒ）の組合せにより、搬送通路３上の硬貨がモノメタル硬貨かバイカラー硬貨かを判別すると共に、バイカラー硬貨の種類をも判別する。
【００７５】
前記反射型センサ（材質センサ）６の２つの特徴量ＲｐとＲｒとの組合せを６種の硬貨について実測した結果を図２１に示す。同図では、モノメタル硬貨サンプル（現行５００円硬貨及び旧５００円硬貨）と４種のバイカラー硬貨サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとについて実測した結果を示す。同図の横軸は反射型センサ（材質センサ）６の減衰率のピーク値Ｒｐ、縦軸は前記直径材質センサ５の高周波成分（２５０ＫＨｚ）の減衰量のピーク値の３０％値の位置での反射型センサ（材質センサ）６の出力の減衰率Ｒｒである。同図から判るように、旧５００円硬貨とバイカラー硬貨サンプルＢとでは、反射型センサ（材質センサ）６のピーク値（コア材質）Ｒｐが同一範囲にあるものの、高周波成分ピーク３０％タイミング値（リング材質）Ｒｒの範囲が異なるので、モノメタル硬貨（旧５００円硬貨）とバイカラー硬貨サンプルＢとを明確に識別可能である。また、旧５００円硬貨とバイカラー硬貨サンプルＡ、Ｃ、Ｄとでは、高周波成分ピーク３０％タイミング値（リング材質）Ｒｒの範囲が同一範囲であるものの、ピーク値（コア材質）Ｒｐの範囲が互いに異なるので、これらを識別可能である。このように、反射型センサ（材質センサ）６のピーク値Ｒｐと高周波成分ピーク３０％タイミング値Ｒｒとを組合せれば、モノメタル硬貨とバイカラー硬貨との識別、及びバイカラー硬貨間の識別を高精度で行うことが可能である。
【００７６】
尚、本実施形態では、反射型センサ（材質センサ）６の高周波成分ピーク３０％タイミング値Ｒｒを硬貨のリング部の特徴量としたが、本願発明はこの３０％タイミング値には限定されず、その他、直径材質センサ５の高周波成分（２５０ＫＨｚ）のサンプリング値が硬貨のリング部での出力値を確実に表わしている限り、高周波成分ピーク２０％タイミング値や高周波成分ピーク４０％タイミング値などを採用しても良いのは勿論である。
【００７７】
（第４の実施形態）
続いて、本発明の第４の実施形態の硬貨識別装置を説明する。
【００７８】
本実施形態の硬貨識別装置は、図１に示した硬貨識別モジュールと全体構成は同様である。異なる点は、共振型の材質センサ７の出力信号を特殊に組み合せて、バイカラー硬貨を良好に識別するものである。即ち、バイカラー硬貨１８０のコア部１８０ａでの共振型の材質センサ７の信号とリング部１８０ｂでの信号とを組み合せて、搬送通路３上の硬貨１の搬送速度のばらつきに拘わらずバイカラー硬貨を高精度に識別するものである。
【００７９】
本実施形態のバイカラー硬貨の識別フローを図２２に示す。同図において、ステップＳ１では、異常接近センサ１７０が硬貨の進入を検出した信号をトリガーとして、硬貨搬送に同期したクロックを用いて共振型材質センサ７の出力を繰り返しサンプリングすることを開始する。このデータサンプリングの結果の一例を図２３に示す。同図において、共振型材質センサ７の信号波形（出力の減衰量）は、硬貨の材質×厚さの情報として使用され、モノメタル硬貨（例えば１００円硬貨）では硬貨の周縁部に相当する波形の高い値の領域の前後で各々最高値となる角部ｘを有する。一方、バイカラー硬貨（例えばケニア１０シリング硬貨）では、図２４に示すように、波形の高い値の領域の前後に各々角部ｘを有するが、この２つの角部間の距離は図２３に示したモノメタル硬貨の波形の角部間の距離よりも短い特徴を有する。
【００８０】
図２２のステップＳ２では、共振型材質センサ７の出力について前記と同様にデータサンプリングを行い、波形の高い値の領域の前後に位置する角部ｘのピーク値を各々検出する。その後、データサンプリングが終了すると、ステップＳ３で多数のサンプリングデータ及び前記角部のピーク値ｘに基づいて、図２３及び図２４に示すように、両角部間の距離Ａを算出すると共に、出力の減衰量がＡＤ値で例えば１００以上減衰した２つのサンプリング値間の距離（ゾーン数）Ｂを算出し、この距離Ａ、Ｂを使用して特徴量Ｃを下記式、
特徴量Ｃ＝距離Ａ／距離Ｂ×１０００
により演算する。尚、前記距離Ｂは、搬送速度のばらつきに応じて変動する距離を採用するのが良く、特に前記距離Ａの変動に対応して変動するのが望ましい。
【００８１】
その後、ステップＳ４では、前記角部のピーク値ｘと前記特徴量Ｃとを各々の閾値と比較して、搬送通路３上の硬貨がモノメタル硬貨かバイカラー硬貨かを識別する。
【００８２】
硬貨の搬送速度にばらつきが生じると、共振型材質センサ７の出力波形も時間軸方向に伸び又は縮むため、出力波形の両角部間の距離Ａも変動する。従って、図２３及び図２４から判るようにモノメタル硬貨（１００円硬貨）とバイカラー硬貨（ケニア１０シリング硬貨）とではこの距離Ａはケニア１０シリング硬貨の方が一般的に短いものの、この距離Ａのみを硬貨識別の特徴量として使用すると、波形が時間軸方向に伸びた場合にはケニア１０シリング硬貨を１００円硬貨として誤識別することがある。
【００８３】
しかし、本実施形態では、硬貨の搬送速度のばらつきに応じて伸縮する前記距離Ａと距離Ｂとの比率を特徴量Ｃとしているので、この特徴量Ｃは硬貨の搬送速度に依存せず、速度ばらつきを吸収できる。従って、モノメタル硬貨とバイカラー硬貨とを高精度に識別できる。
【００８４】
図２５は、１００円硬貨とケニア１０シリング硬貨とについて、硬貨搬送速度のばらつきによる特徴量Ｃへの影響を実測した結果を示す。同図の横軸は特徴量（減衰率）Ｃを、縦軸はピーク値（減衰率）を示す。また、搬送速度は５２５mm／ｓと６３０mm／ｓとの２種類で実測した。同図から判るように、搬送速度が異なっても１００円硬貨の特徴量Ｃのばらつき範囲は同一範囲内に収まり、ケニア１０シリング硬貨の特徴量Ｃのばらつき範囲もほぼ同一範囲内に収まっており、特徴量Ｃが硬貨の搬送速度に依存しないことが判る。図２５の実測結果では、特徴量Ｃの閾値としてゾーン数で５５０を採用し、角部のピーク値の閾値としてゾーン数で６０８を採用すれば、特徴量Ｃ＜５５０で且つピーク値＞６０８の排除論理でケニア１０シリング硬貨を１００円硬貨から確実に排除、識別できる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上説明したように、本発明は、硬貨の径及び厚さがほぼ等しい類似金種間において、それ等硬貨の経年劣化や変形などが生じた場合であっても、それ等の材質を正確に区別して識別することが可能であると共に、硬貨の搬送速度のばらつきなどに拘わらずバイメタル硬貨を正確に識別することが可能であるので、硬貨識別装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施形態の硬貨識別装置である硬貨識別モジュールの全体概略構成を示す図である。
【図２】同硬貨識別モジュールに備える相互誘導型の直径材質センサの内部構成を示す断面図である。
【図３】同硬貨識別モジュールに備える共振型の材質センサ及び材厚センサの概略構成を示す図である。
【図４】同硬貨識別モジュールに備える各種センサの励磁及び検出信号処理系を示すブロック図である。
【図５】同硬貨識別モジュールでの金種識別のフローチャート図である。
【図６】仮金種判定のための閾値領域の設定を説明する図である。
【図７】本実施形態の効果を示し、相互誘導型の材質センサと共振型の材質センサとを用いて１０円硬貨とバーレーン１０ＦＩＬＳ硬貨とを明確に区別できることを説明する図である。
【図８】本実施形態の別の効果を示し、相互誘導型の直径センサと共振型の材質センサとの両出力での１円硬貨と１ペニー硬貨との分布を示す図である。
【図９】相互誘導型の直径センサと相互誘導型の材質センサとの両出力での１円硬貨と１ペニー硬貨との分布を示す図である。
【図１０】図８での１円硬貨と１ペニー硬貨とを明確に区別するための追加論理を示すフローチャート図である。
【図１１】共振型の材質センサと相互誘導型の材質センサとの両出力での日本国硬貨７金種の分布を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の硬貨識別モジュールに備える反射センサの励磁及び検出信号処理系を示すブロック図である。
【図１３】バイカラー硬貨の構成を示す図である。
【図１４】同実施形態の反射センサのコアとバイカラー硬貨と大小関係を示す図である。
【図１５】同実施形態の反射型センサ（反射型形状センサ及び反射型材質センサ）によるバイカラー硬貨の識別フローチャート図である。
【図１６】同反射型センサを用いたモノメタル硬貨サンプルのデータサンプリング結果の信号波形図である。
【図１７】同反射型センサを用いたバイメタル硬貨サンプルのデータサンプリング結果の信号波形図である。
【図１８】同実施形態において２種のモノメタル硬貨サンプルと４種のバイカラー硬貨サンプルとの両者を明確に区別できる効果を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態のの硬貨識別モジュールに備える反射型センサと相互誘導型の直径センサとを用いてバイカラー硬貨を識別するフローチャート図である。
【図２０】同反射型センサと相互誘導型の直径センサとを用いたバイメタル硬貨サンプルでの信号波形図である。
【図２１】同実施形態において２種のモノメタル硬貨サンプルと４種のバイカラー硬貨サンプルとを明確に区別できる効果を示す図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態の硬貨識別モジュールに備える共振型の材質センサのみを用いてバイカラー硬貨を識別するフローチャート図である。
【図２３】同共振型材質センサを用いたモノメタル硬貨サンプル（１００円硬貨）のデータサンプリング結果の信号波形図である。
【図２４】同共振型材質センサを用いたバイメタル硬貨サンプル（ケニア１０シリング硬貨）のデータサンプリング結果の信号波形図である。
【図２５】同実施形態において１００円硬貨とケニア１０シリング硬貨とが硬貨搬送速度のばらつきに拘わらず良好に区別できる効果を説明する図である。
【符号の説明】
【００８７】
１                  硬貨
２                  搬送ベルト
３                  搬送通路
５                  相互誘導型直径材質センサ
５１                透過Ｌセンサ
５２                透過Ｒセンサ
５４                励磁コイル
５５、５６          ２次コイル
６                  反射センサ
６ａ                コア
６２                ２次コイル
７                  共振型材質センサ
７１、７２          共振コイル
８                  共振型材厚センサ
８１、８２          共振コイル
１０１              ＣＰＵ
１４０、１５０      ＬＣ共振回路
１８０              バイカラー硬貨
１８０ａ            コア部
１８０ｂ            リング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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