(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙葉類の真贋を鑑別する紙葉類鑑別装置において、
前記紙葉類の搬送方向と直角方向に配置されるリニアイメージセンサと、前記紙葉類に透過光を照射する光源と、前記紙葉類からの透過光をリニアイメージセンサ上に結像させる結像レンズと、を有する面模様センサと、
前記紙葉類の搬送に伴い前記リニアイメージセンサを一定時間間隔で走査して前記紙葉類の面の模様を検出する模様検出手段と、
所定の前記走査毎に前記リニアイメージセンサの画素間の出力差を求め、前記各出力差の絶対値または２乗値の合計値に基づいて、搬送されてくる前記紙葉類の先頭部分が前記面模様センサの走査線上に進入したことを検出する進入検出手段と、
を有することを特徴とする紙葉類鑑別装置。
【請求項２】
前記進入検出手段は、１回の前記走査毎に前記出力差を求めるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の紙葉類鑑別装置。
【請求項３】
前記紙葉類は、紙幣であることを特徴とする請求項１記載の紙葉類鑑別装置。
【請求項４】
紙葉類の真贋を鑑別する紙葉類鑑別装置において、
前記紙葉類の搬送方向と直角方向に配置されるリニアイメージセンサと、前記紙葉類に光を照射する光源と、前記紙葉類からの反射光をリニアイメージセンサ上に結像させる結像レンズと、を有する面模様センサと、
前記光源から見て前記紙葉類の背面側に設けられ、高コントラストの適当な模様を有するか、または前記光源からの光を直接反射する面を有する反射板と、
前記紙葉類の搬送に伴い前記リニアイメージセンサを一定時間間隔で走査して前記紙葉類の面の模様を検出する模様検出手段と、
所定の前記走査毎に前記リニアイメージセンサの画素間の出力差を求め、前記各出力差の絶対値または２乗値の合計値に基づいて、搬送されてくる前記紙葉類の先頭部分が前記面模様センサの走査線上に進入したことを検出する進入検出手段と、
を有することを特徴とする紙葉類鑑別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紙葉類の真贋を鑑別する紙葉類鑑別装置に関し、特に搬送されてくる紙葉類の検出のタイミングを計る機能を備えた紙葉類鑑別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、紙葉類の偽造は、その紙葉類のコピーなどを切り継ぎすることによって行われている事例が多い。このようにして作られた切継偽造紙葉類は、点型センサによる部分的な直線走査では検出が困難であり、紙葉類の面の模様を読み取ることのできる面模様センサを用いることが切継偽造紙葉類の鑑別には有効である。このため、高精度で高機能な紙葉類鑑別部には、面模様センサを用いて、対象となる紙葉類の全面の模様を読み取るようにしている。
【０００３】
ところで、この面模様センサとしては、密着形リニアイメージセンサタイプ、あるいはレンズ縮小形リニアイメージセンサタイプが用いられている場合がある。
【０００４】
図６はレンズ縮小形リニアイメージセンサタイプの面模様センサの従来の構成例を示す概念図であり、（Ａ）は紙葉類の搬送方向に直角な方向から見た図、（Ｂ）は搬送方向から見た図である。面模様センサ６０は、主に、紙葉類６４の搬送方向と直角方向に配置されるリニアイメージセンサ６１と、紙葉類６４を照明する光源６２と、紙葉類６４からの透過光をリニアイメージセンサ６１上に結像させる結像レンズ６３とから構成される。
【０００５】
面模様センサ６０の直前には、搬送されてきた紙葉類６４が面模様センサ６０の走査線上に進入するタイミングを計るために、位置検出センサ６５が設けられている。位置検出センサ６５は、対象である紙葉類６４の有無を検知する。面模様センサ６０はこの位置検出センサ６５からの合図によって、リニアイメージセンサ６１の走査を開始する。こうして、紙葉類６４の面の模様の鑑別が実行される。
【０００６】
一方、上記位置検出センサ６５を用いないで紙葉類の位置を検出し、紙葉類６４の面の模様の鑑別を実行する方法がある。
この方法では、紙葉類が鑑別機の投入口に挿入されると、投入口付近にある紙葉類挿入検知センサよって紙葉類が挿入されたことを検知し、搬送ローラーや搬送ベルト等の搬送機構が駆動し紙葉類が搬送されはじめる。そして、それと同時あるいは適当な時間だけ遅らせ、いずれにしても紙葉類が面模様センサの走査線上に進入してくる以前から、面模様センサの走査を開始する。
【０００７】
ただし、この場合、面模様センサは、その走査線上に紙葉類が進入してくる前に走査を開始するので、背景と紙葉類の画像データを区別無く取り込んでしまう。そこで、この画像データを一時的にメモリーに記憶しておき、特殊な画像処理によって紙葉類の外縁部分を抽出し、取り込んだ画像データの中から紙葉類の部分またはその一部を抽出し、真偽鑑別のデータとして用いる。
【０００８】
このような鑑別手段を用いた例としては、本願出願人により既に出願された特願平８−１７４４６５号がある。ここでは、面模様センサの１走査毎に、隣合う画素間の出力の差を取り、その絶対値あるいは２乗値を求める。すなわち、１走査分の画像データを画素の並び方向に微分し、その値の絶対値あるいは２乗値を求める。以後、微分して２乗した値を「微分２乗値」と呼ぶ。
【０００９】
図７は面模様センサの出力と微分２乗値との関係を示す図である。図中、特性Ｍ１０は、面模様センサの出力であり、ここでは、紙葉類として、白紙の面上に例えば黒色の線と青色の線を書いたものを使用する。特性Ｍ１０に示すように、白紙部分を検出している画素では、出力の値はほとんど変化がない。そして、黒色の線を検出している画素は、部分Ｍ１０ａのように大きく出力低下している。また、青色の線を検出している画素は、部分Ｍ１０ｂのように部分Ｍ１０ａと白紙検出部との中間の大きさだけ低下している。
【００１０】
また、図７の下側の特性Ｌ１０は、特性Ｍの微分２乗値を求めてグラフに表したものである。この場合、白紙を検出している部分は、微分２乗値はほとんど「０」となる。一方、部分Ｍ１０ａおよび部分Ｍ１０ｂの微分２乗値は、それぞれ特性Ｌ１０ａおよび特性Ｌ１０ｂに示すように、値に大きな差が出ている。このように、微分２乗値を求めることにより、模様の変化を明確に判別できる。
【００１１】
ただし、この微分２乗値に基づいてパターンマッチングしただけでは、リニアイメージセンサの分解能が高いと、対象物の微妙な位置ずれによって誤った判別を行う可能性がある。そこで、特願平８−１７４４６５号では、画像データを任意の大きさを持つ領域に分割し、各々の領域内に含まれる微分２乗値の合計を求めるようにしている。なお、以後、この合計値を微分２乗和と呼ぶ。微分２乗和を求めることにより、その領域内の画像のコントラストを定量的に評価することができ、対象物の位置ずれによる誤った判別を少なくすることができるとともに、白黒コピーのようにコントラストが高い場合は、微分２乗和が大きな値になり、一方、白紙等のようにコントラストが低い場合には微分２乗和が小さな値になり、本物の紙葉類との判別が可能になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法には次のような難点がある。
（１）まず、図６で示したように、面模様センサの走査線上に進入する紙葉類を検出するために位置検出センサを１〜数個用いる場合は、検出回路等を含めると部品点数も多くなり、コストが増大するという問題がある。
（２）一方、特願平８−１７４４６５号では、紙葉類が面模様センサの走査線上に進入する前に走査を開始するため、背景を含めて画像データをメモリに一時的に記憶しておき、後段の画像処理等によって紙葉類の外縁部分を抽出する必要があった。このため、扱う画像データが大きくなり、外縁部分の抽出処理にかかる負荷も大きくなり、処理時間が長くなったり、あるいは高速高性能なプロセッサ等が必要になりコストが増大するという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、コストが安く、鑑別時間を短くできる紙葉類鑑別装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、紙葉類の真贋を鑑別する紙葉類鑑別装置において、前記紙葉類の搬送方向と直角方向に配置されるリニアイメージセンサと、前記紙葉類に透過光を照射する光源と、前記紙葉類からの透過光をリニアイメージセンサ上に結像させる結像レンズと、を有する面模様センサと、前記紙葉類の搬送に伴い前記リニアイメージセンサを一定時間間隔で走査して前記紙葉類の面の模様を検出する模様検出手段と、所定の前記走査毎に前記リニアイメージセンサの画素間の出力差を求め、前記各出力差の絶対値または２乗値の合計値に基づいて、搬送されてくる前記紙葉類の先頭部分が前記面模様センサの走査線上に進入したことを検出する進入検出手段と、を有することを特徴とする紙葉類鑑別装置が提供される。
【００１５】
このような紙葉類鑑別装置では、模様検出手段が、紙葉類の搬送に伴いリニアイメージセンサを一定時間間隔で走査して、紙葉類の面の模様を検出すると、進入検出手段が、所定の走査毎にリニアイメージセンサの画素間の出力差を求め、各出力差の絶対値または２乗値の合計値に基づいて、搬送されてくる紙葉類の先頭部分が面模様センサの走査線上に進入したことを検出する。
【００１６】
すなわち、紙葉類が走査線上に進入してくる前は、光源を直視するため、走査毎のリニアイメージセンサの画素間の出力差の値が大きくなり、その出力差の絶対値または２乗値の合計値も大きくなる。一方、紙葉類が走査線上に進入した直後の走査では、紙葉類の外縁部分を読み取ることになる。このとき、外縁部分には通常模様が無く、光は散乱されて均等にリニアイメージセンサに入射するので、画素間の出力差の値は小さくなり、その出力差の絶対値または２乗値の合計値も小さくなる。
【００１７】
こうして出力差の値の違いを検出することにより、従来のように位置検出センサを用いることなく紙葉類の外縁が面模様センサの走査線上に進入してきたことが検出可能になる。よって、構造が簡単になる。
【００１８】
また、背景を含めて画像データをメモリに一時的に記憶して画像処理等によって紙葉類の外縁部分を取り出すというような複雑な処理を行う必要もない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一形態を図面を参照して説明する。
図１は本形態の紙葉類鑑別装置の機能の概念図である。紙葉類１の搬送面の下方には、光源２が設けられている。光源２は、紙葉類１に出力光２ａを照射する。一方、搬送面の上方には、搬送方向と直角方向に配置されるリニアイメージセンサと、紙葉類１を透過した出力光２ａをリニアイメージセンサ上に結像させる結像レンズとからなる受光部３が設けられている。これら光源２および受光部３によって、面模様センサ４が構成されている。
【００２０】
模様検出手段５は、紙葉類１の搬送に伴い、受光部３内のリニアイメージセンサを一定時間間隔で走査して紙葉類１の面の模様を断続的に検出する。そして、進入検出手段６は、所定の走査毎にリニアイメージセンサの所定範囲内における各画素間の出力差を求め、各出力差の絶対値または２乗値の合計値を求める。そして、この合計値に基づいて、搬送されてくる紙葉類１の先頭部分１ａが面模様センサ４の走査線上に進入したことを検出する。
【００２１】
図２は本形態の紙葉類鑑別装置内部の概略構成を示す図である。ここでは、紙葉類として、例えば紙幣の鑑別を行う例を示す。紙幣１１の搬送面の下方には、光源としてのＬＥＤアレイ１２が設けられている。一方、搬送面の上方には、搬送方向と直角方向に配置される図示されていないリニアイメージセンサと、紙幣を透過した光１２ａをリニアイメージセンサ上に結像させる図示されていない結像レンズとからなる受光部１３が設けられている。これらＬＥＤアレイ１２および受光部１３によって、面模様センサ１４が構成されている。
【００２２】
制御装置１５は、プロセッサやメモリ等から構成されており、内蔵のプログラムに従って、紙幣１１の鑑別を行う。制御装置１５は、紙葉類鑑別装置の紙幣挿入口に設けられた挿入検知センサ１６から検知信号が送られると、図示されていない搬送機構部を動作させる。紙幣１１が挿入された時点では、まだ紙幣１１は面模様センサ１４の位置まできていないが、制御装置１５は、面模様センサ１４によるセンシングを開始する。ただし、後述する方法により紙幣１１の先頭部分１１ａが検出されるまでは、画像データをメモリに書き込むことはしない。
【００２３】
制御装置１５は、センシングの開始と同時に、面模様センサ１４から、内蔵のリニアイメージセンサの各画素の出力を検出する。そして、制御装置１５は、１回の走査毎の出力値から、隣り合う画素間の出力差の２乗値を計算する。すなわち、１走査分の画像データを画素の並び方向に微分し、その値の２乗値を求める。以後、微分して２乗した値を「微分２乗値」と呼ぶ。
【００２４】
さらに、制御装置１５は、１走査分の画素あるいは限られた部分の画素について微分２乗値の合計値を求める。以後、この合計値を微分２乗和と呼ぶ。そして、この微分２乗和に基づいて、紙幣１１の先頭部分１１ａを検出する。
【００２５】
次に、この紙幣１１の先頭の外縁部分１１ａを検出するための具体的な方法について説明する。
まず、面模様センサ１４の走査線上に紙幣１１が進入してくる前には、受光部１３内のリニアイメージセンサは、ＬＥＤアレイ１２の出力光を直視することになる。図３はＬＥＤアレイ１２の出力光を直視している場合のリニアイメージセンサの出力特性を示す図である。ここで、特性Ｍ１は、リニアイメージセンサからの実際の出力を示している。また、特性Ｌ１は、リニアイメージセンサからの出力の微分２乗値を示している。なお、ここでは、５０個の画素データについて示したが、実際にはリニアイメージセンサにはそれ以上、例えば１７８個の画素が設けられている。
【００２６】
特性Ｍ１において、下方（明るい方）に突出している部分Ｍ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃは、ＬＥＤアレイ１２の出力光を直視している部分である。この部分Ｍ１ａ，Ｍ１ｂ，Ｍ１ｃの微分２乗値は、特性Ｌ１の対応する部分Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃに見られるように、他の部分と異なって大きな値となっている。
【００２７】
こうして制御装置１５は、特性Ｌ１で得られた微分２乗値を、１走査分、あるいは限られた部分の画素について合計し、微分２乗和を求める。ここでは、図示した画素（０〜５０）について微分２乗和を求めるものとし、このときの微分２乗和は、２７１１２である。なお、ここで示す微分２乗和の値は、画素の出力をディジタルデータ（例えば８ビットデータ）に基づいて計算した値である。
【００２８】
一方、図４は紙幣１１が面模様センサ１４の走査線上に進入した場合のリニアイメージセンサの出力特性を示す図である。紙幣１１の先頭部分１１ａは、通常余白となっている。すなわち、図５に示すように、紙幣１１は、模様面１１ｂの周縁が余白１１ｃとなっているので、ＬＥＤアレイ１２の出力光は、余白１１ｃで散乱されて均等に受光部１３に入射する。したがって、紙幣１１が面模様センサ１４の走査線上に進入した時点では、リニアイメージセンサの出力は、図４の、特性Ｍ２に見られるように、画素間の出力差が小さい。これにより、特性Ｌ２に見られるように、微分２乗値は、センサの感度バラツキや光源の不均一性等により「０」ではないが、光源を直視している場合や模様面１１ｂを走査している場合に比べ極めて「０」に近い値となる。この場合の微分２乗和は、例えば６３である。
【００２９】
制御装置１５は、微分２乗和を求める度に、その値を予め設定されたしきい値と比較し、微分２乗和がしきい値（例えば１０００）よりも小さい場合には、余白１１ｃを検出していると判断する。すなわち、制御装置１５は、微分２乗和が２７１１２から６３になった時点で、紙幣１１の先頭部分１１ａが面模様センサ１４の走査線上に進入したと判断する。
【００３０】
このように紙幣１１の先頭部分１１ａの検出がなされると、それ以後、制御装置１５は、画像データをメモリへ記憶し始める。こうして、模様面１１ｂの検出が実行される。なお、模様面１１ｂの検出による紙幣１１の鑑別方法は、従来通りでよい。
【００３１】
このように、本形態では、１走査毎の出力値から、隣り合う画素間の微分２乗値を求め、さらにその微分２乗和を求め、この微分２乗和の値に基づいて紙幣１１の先頭部分１１ａを検出するようにしたので、紙幣１１の位置を検出する位置センサを必要せず、かつ紙幣１１が面模様センサ１４の走査線上に進入する以前から画像データをメモリに記憶することなく、紙幣１１の先頭部分１１ａの検出を行うことができる。よって、部品点数を少なくでき、コストが低減される。また、扱う画像データを小さくできるので、メモリ容量も小さくでき、コストが低減できるとともに、データ処理にかかる負荷も小さくでき、処理時間を短くできる。
【００３２】
なお、本形態では、微分２乗和を求めるようにしたが、微分値の絶対値の合計値でもよい。
また、本形態では、ＬＥＤアレイ１２の出力光１２ａを紙幣１１に透過させて受光部１３で受光するようにしたが、ＬＥＤアレイ１２を受光部１３と同じ側に設け、その出力光１２ａを紙幣１１に反射させ、その反射光を受光部１３で受光するようにしてもよい。ただし、この場合、紙幣１１の背面に高コントラストの適当な模様（例えば面模様センサ１４の分解能程度のバーコード）を持った反射板を設けるか、鏡などのように、ＬＥＤアレイ１２の出力光１２ａを直接反射するものを設ける必要がある。
【００３３】
また、本形態では、紙葉類として紙幣１１を鑑別する例を示したが、有価証券等でも鑑別可能である。
さらに、本形態では、１回の走査毎に微分２乗和を求めるようにしたが、これに限られることはなく、２回以上の走査毎に求めるようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、紙葉類の搬送に伴いリニアイメージセンサを一定時間間隔で走査して紙葉類の面の模様を検出し、所定の走査毎にリニアイメージセンサの画素間の出力差を求め、各出力差の絶対値または２乗値の合計値に基づいて、搬送されてくる紙葉類の先頭部分が面模様センサの走査線上に進入したことを検出するようにしたので、位置検出センサを用いることなく紙葉類の外縁が面模様センサの走査線上に進入してきたことが検出可能になる。よって、構造が簡単になり、コストが低減される。
【００３５】
また、背景を含めて画像データをメモリに一時的に記憶して画像処理等によって紙葉類の外縁部分を取り出すというような複雑な処理を行う必要もない。このため、鑑別時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態の紙葉類鑑別装置の機能の概念図である。
【図２】本形態の紙葉類鑑別装置内部の概略構成を示す図である。
【図３】ＬＥＤアレイの出力光を直視している場合のリニアイメージセンサの出力特性を示す図である。
【図４】紙幣が面模様センサの走査線上に進入した場合のリニアイメージセンサの出力特性を示す図である。
【図５】紙幣の面の概略構成を示す図である。
【図６】レンズ縮小形リニアイメージセンサタイプの面模様センサの従来の構成例を示す概念図であり、（Ａ）は紙葉類の搬送方向に直角な方向から見た図、（Ｂ）は搬送方向から見た図である。
【図７】面模様センサの出力と微分２乗値との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  紙葉類
１ａ  先頭部分
２  光源
２ａ  出力光
３  受光部
４  面模様センサ
５  模様検出手段
６  進入検出手段
１１  紙幣
１１ａ  先頭部分
１２  ＬＥＤアレイ
１２ａ  出力光
１３  受光部
１４  面模様センサ
１５  制御装置
【図１】
0003651177.tif 000002
【図２】
0003651177.tif 000003
【図３】
0003651177.tif 000004
【図４】
0003651177.tif 000005
【図５】
0003651177.tif 000006
【図６】
0003651177.tif 000007
【図７】
0003651177.tif 000008