(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬貨の径と材質と材厚とを磁気センサで検出する硬貨識別装置において、前記径の検出データを前記材厚の検出データを基に補正する補正手段を備え、前記補正後の径の検出データを持って当該硬貨を硬貨径毎に分類，識別するようにしたことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項２】
硬貨の径と材質と材厚とを磁気センサで検出する硬貨識別装置において、前記径の検出データを前記材厚及び材質の各検出データを基に補正する補正手段を備え、前記補正後の径の検出データを持って当該硬貨を硬貨径毎に分類，識別するようにしたことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項３】
硬貨の径と材質と材厚とを磁気センサで検出する硬貨識別装置において、前記径，材厚及び材質の各検出データの総和を算出する算出手段を備え、該総和値を持って硬貨径毎に当該硬貨を分類，識別するようにしたことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項４】
請求項１又は２の補正をするに当たり、装置毎の基準の値からの温度補正された実測値の偏差に基づいて補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の硬貨識別装置。
【請求項５】
前記硬貨径毎の分類，識別をするに当たり、前記硬貨の径及び材質の各検出データを基に仮金種を決定し、続いて類似径を持った硬貨との区分けをするように閾値を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の硬貨識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬貨の径と材質と材厚と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、特に硬貨の厚みの影響による磁気センサの出力変位（誤差）を補正して各種の硬貨を高精度で識別できるようにした硬貨識別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硬貨の径を検出する方法としては、例えば特公平２−４８９５１号公報に記載されているように硬貨の通路上にイメージセンサを設けて、下面から光を照射しておき、通過する硬貨が遮光する部分の最大の長さ、あるいは最少の透過部分を測定することによって硬貨の径を検出する方法がある。このように硬貨の径を検出するに際して光学的な手段を採用することは有効であるが、一方、埃や異物の付着に対して弱く、常時清掃が必要になり、光源の交換も必要になる。そのため、このようなメンテナンスの煩わしさやコスト的なことを考慮して、磁気センサを利用することが一般的に行われている。
【０００３】
磁気センサを用いたものとしては、例えば特公平２−４７７９２号公報に記載のものがある。この公報の記載の硬貨選別装置は、外径検知コイル，材質検知コイル，材厚検知コイルを設け、これらの検知コイルの測定値に基づいて金種判別用の基準値を補正することで、周囲の温度変化、装置の構成部品の経時変化による性能低下を回避するようにしたものであるが、上記外径検知コイル，材質検知コイル，材厚検知コイルを硬貨が通過することにより得られる発振器の発振出力の周波数の最大変化量が各々の判定枠内にあることを条件に特定金種の硬貨と判別されるようになっている。この場合は各外径判別、材質判別、材厚判別は各々独立した判定対象となっている。
【０００４】
しかしながら、実際には、実験の結果、図１９に示すように、同一材質、同一外径であっても、材厚が変わると、検出される外径出力が変化することが判明した。図１９は、径センサの出力Ｙ（ＡＤ変換値）を縦軸，厚みの実測値ｔ（ｍｍ）を横軸として、厚みｔの各硬貨に対する径センサの出力値Ｙをそれぞれ示している。また、図１９中の一点鎖線がそれぞれ閾値上限，閾値下限を示している。例えば、の白銅ゲージコインのφ（直径）＝２６．５、ｔ（厚み）＝１．５のものと白銅ゲージコインのφ＝２６．０、ｔ＝１．５のものとを比較すれば、同図によれば前者のＡＤ値は１３４０であり、後者のＡＤ値は１２８５となっている。また、白銅ゲージコインのφ２６．５、ｔ＝１．４とφ＝２６．０、ｔ＝１．５は実際の径が０．５ｍｍ異なるのに対してＡＤ値はほぼ同じとなり、区別が付けられなくなっている。
【０００５】
このことは、実際の硬貨でいうと、全て材質が同じ白銅（Ｃｕ７５％、Ｎｉ２５％）である３種の硬貨、日本の５００円硬貨（φ＝２６．５、ｔ＝１．８）と、ギリシャの１０ドラクマ（φ＝２６．０、ｔ＝１．９）及び台湾の１０ドル（φ＝２６．０、ｔ＝１．９）とが、径が異なるにも係わらず分離できないという結果になる。
【０００６】
また、図２０は、材質センサの出力Ｚを縦軸，厚みの実測値ｔ（ｍｍ）を横軸として、厚みｔの硬貨に対する材質センサの出力値Ｚをそれぞれ示しており、同図（Ａ）が通路の片寄せ側に配置された材質センサ１の出力Ｚ１、同図（Ｂ）が反対の寄せ側に配置された材質センサ２の出力Ｚ２を示している。図２０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、材質が同じ白銅ゲージで厚みが分厚くなると、材質センサの出力が大きくなっており、硬貨の厚みが材質センサの出力に影響することが判明した。
【０００７】
実際の硬貨でいうと、白銅ゲージコインのφ＝２６．５、ｔ＝１．５とφ＝２６．０、ｔ＝１．５のときの材質センサ１の出力は、それぞれ４０６となり同一であるが、白銅ゲージコインφ＝２６．５、ｔ＝１．４、φ＝２６．５、ｔ＝１．５、φ＝２６．５、ｔ＝１．６、φ＝２６．５、ｔ＝１．７の点を見ると、同一材質であるから同じ材質センサ出力がでるものと考えられるが、実際は、図２０中のように右上がりとなっており、厚みが増すとその材質センサ出力が大きくなっている。即ち、外径検出出力∝材厚、材質検出出力∝材厚ということになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、硬貨識別センサとして磁気センサを用いると光学式のセンサに比べて埃や異物の付着に対して強く、メンテナンス面やコスト面で有利である。しかしながら、上述した理由で、硬貨の厚みが径センサに影響してその出力が変位するという特性があるため、正確な径の判定ができないという問題があった。特に、外国貨によっては日本の５００円硬貨と径が異なるにも係わらず分離できないものがあるという問題があった。更に、近年多くの種類の硬貨を識別しなくてはならないという要求があり、これに応じるためには硬貨の径を詳細に検出することが必要となる。しかし、径センサの性能を向上させただけでは硬貨の径を高精度に検出することが困難であり、一部の外国貨や偽造／変造貨が識別不能となっていた。
【０００９】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、硬貨の径，材質，材厚の各検出センサを全て磁気センサで構成した硬貨識別装置において、お互いに影響しあう硬貨の径、厚み、材質の特性を踏まえた識別精度の優れた硬貨識別装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、硬貨の径と材質と材厚とを磁気センサで検出する硬貨識別装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記径の検出データを前記材厚の検出データを基に補正する補正手段を備え、前記補正後の径の検出データを持って当該硬貨を硬貨径毎に分類，識別することによって達成される。また、前記径の検出データを前記材厚及び材質の各検出データを基に補正する補正手段を備え、前記補正後の径の検出データを持って当該硬貨を硬貨径毎に分類，識別することによって達成される。
【００１１】
さらに、前記径，材厚及び材質の各検出データの総和を算出する算出手段を備え、該総和値を持って硬貨径毎に当該硬貨を分類，識別することによって達成される。また、上記の各補正をするに当たり、装置毎の基準の値からの温度補正された実測値の偏差に基づいて補正すること；前記硬貨径毎の分類，識別をするに当たり、前記硬貨の径及び材質の各検出データを基に仮金種を決定し、続いて類似径を持った硬貨との区分けをするように閾値を設けること；によって、それぞれ一層効果的に達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明では、埃や異物の付着によるセンサの識別精度の低下やメンテナンス性を考慮して、硬貨の識別に係る径，材厚，材質データなどを採取するセンサとして磁気センサを用いるようにしている。そして、硬貨の厚みの違いによって生じる径センサの出力変動による硬貨径検出変位量（誤差量）を他のセンサ（材厚センサ，若しくは材質／材厚の各センサ）の検出データを利用して補正することで、高精度で硬貨の径を検出するようにしている。例えば、径センサが厚みの影響を受けるという特性を考慮して、材厚センサにより検出した材厚値を基に、硬貨の厚みに伴う径センサの出力変位（誤差）に相当する値を求めて径センサの出力を補正する。また、材質センサが厚みの影響を受けるという出力特性を利用して、材質センサより検出した材質値を基に、硬貨の厚みに伴う径センサの出力変位（誤差）に相当する値を求めて径センサの出力を補正する。
【００１３】
さらに、上記の補正をするに当たり、装置毎の基準の値からの温度補正された実測値の偏差に基づいて識別用の基準値（若しくは各センサ出力）の温度補正を行うことで、温度による影響を回避するようにしている。そして、硬貨を識別する際には、各径，材厚，材質データの総和、各センサの検出データ、上記補正後のデータを組合せて総合的な判定を行って識別処理をすることで、磁気センサを用いた従来の硬貨識別装置では区別できなかった各種の外国貨や偽造／変造貨を区別し得るようにしている。なお、上記装置毎の基準の値は、例えば硬貨識別センサユニットの出荷前に、所定の温度環境において各識別対象貨について検出した各センサ出力の実測値を基に設定され当該硬貨識別装置の基準値（当該検出要素（材厚，材質等）毎の基準値）であり、実稼動時にはその時点の温度の検出値により当該基準値の温度補正が行われる。
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る硬貨識別センサ１０の外観構成を示しており、筐体上の本体上部には硬貨１が搬送ベルト４により搬送される搬送路１１が設けられており、搬送路１１には例えば傾斜により硬貨１を片寄せするための規制面１２が設けられている。そして、硬貨１は搬送路１１を規制面１２に端部を接しながら、搬送ベルト４の駆動力によって搬送されるようになっている。また、搬送路１１の両サイド上部には、硬貨１が跳ねて飛散しないようにする筐体状の保持部材１３及び１４が設けられており、保持部材１３及び１４内には後述する各種センサ用コイルが内蔵されている。また、硬貨識別センサ１０に搭載されている各種検知センサの駆動及び信号処理回路は、センサ本体底部の回路部２０に、プリント基板に装着されて内蔵されている。
【００１６】
硬貨識別センサ１０に搭載されている各種センサと、搬送される硬貨１の配置関係とは図２に示すようになっており、硬貨識別センサ１０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）２が設けられており、規制面１２に沿って搬送ベルト４によって搬送路１１を搬送して来る硬貨１を、光学的に検知するようになっている。硬貨識別センサ１０の前端部には硬貨１の径（直径若しくは半径）を磁気的に検知するための径センサ３０が設けられている。
【００１７】
また、規制面１２側とその反対側には、硬貨１の材質及び材厚を磁気的に検知するための材質／材厚センサ４０（４０Ａ，４０Ｂ）が２箇所に設けられている。２つの材質／材厚センサ４０のうち、ギザセンサ５０側（片寄せ側）の材質／材厚センサ４０Ａは、どの硬貨が通過する場合でも検出出力が得られようにしている。そして、もう１つの材質／材厚センサ４０Ｂは、硬貨の径が大きいもの、例えば１０円、５００円の硬貨が通過する時のみ、センサ出力が得られるような位置に設けられている。すなわち、図２中の破線で示すような径の小さい硬貨１ａ（１００円等）の場合は、材質／材厚センサ４０Ｂの検知部の領域は通過せず、片寄せ側の材質／材厚センサ４０Ａによって硬貨の材質／材厚データが採取され、径の大きい硬貨の場合は２つの材質／材厚センサ４０Ａ，４０Ｂによって２箇所の材質／材厚データが採取されるようになっている。
【００１８】
さらに、規制面１２の近辺には、硬貨１の側面に付されているギザを光学的に検知するためのギザセンサ５０が設けられると共に、硬貨１の端部パターンを磁気的に検知するためのエッジセンサ６０が、規制面１２から所定の間隔をとった位置に設けられている。また、硬貨識別センサ１０の後端部には、硬貨１の到来を磁気的に検知して硬貨識別のタイミング信号を出力する金種タイミングセンサ７０が設けられている。
【００１９】
なお、ギザセンサ５０及びエッジセンサ６０は、硬貨１の先端部が材質／材厚センサ４０にかかったときの硬貨１の規制面１２との接触位置より後方で、硬貨１の後端部が異常接近検知センサ２から外れるときの硬貨１の規制面１２との接触位置より前方の範囲に適宜設置されている。また、径センサ３０と材質／材厚センサ４０は、両者が磁気的に干渉しあわないように適宜な距離をおいて配設されている。
【００２０】
図３は径センサ３０の巻き線の様子を示しており、励磁用の１次コイル３１が硬貨１の搬走路１１の下面本体に埋設され、検出用の２次コイル３２及び３３が搬走路１１の上面の保持部材１３及び１４にそれぞれ埋設されている。１次コイル３１には端子ＯＳＣ１及びＯＳＣＧ１から励磁信号が印可され、２次コイル３２及び３３からの出力信号は端子Ｖｉｎ１、ＶＧＮＤ１及びＶｉｎ２、ＶＧＮＤ２からそれぞれ出力される。１次コイル３１と２次コイル３２及び３３との間では、図示Ｍ１、Ｍ２のような磁束が生じる。
【００２１】
即ち、径センサ３０は、図３のように通路下部に励磁コイル３１を設け、通路上部に搬送方向に対して左右に検出コイル３２及び３３を設けており、励磁コイル３１からの磁束の変化を検出するようになっている。このような構成の径センサ３０において、コイル３１とコイル３２及び３３との間に硬貨１が到来した際には、硬貨１によってコイル３１の磁束が遮られることとなり、出力が減少する。そして硬貨の径が大きい程、コイル３１からの磁束が遮られるので、径センサ３０の出力は小さくなることになる。従来は、この出力特性を利用して硬貨の径を検出するようにしている。
【００２２】
しかし、従来の技術で説明したように、硬貨の材質，材厚により磁気センサの出力特性が変化するため、磁気センサの出力をそのまま用いて硬貨径を判定すると、径が異なるにも係らず類似貨を分離できないといった事態が生じてしまう。そこで、本発明では、次に示す材質／材厚センサ４０の出力特性を利用して、後述する処理によって径センサ３０の出力変位を補正するようにしている。
【００２３】
図４及び図５は材質／材厚センサ４０の巻き線の様子を示しており、材厚検知用の共振コイル４１及び材質検知用の共振コイル４２が、搬走路１１の上面の保持部材１４及び搬走路１１の下面本体に並列で２本分埋設され、共振コイル４１と共振コイル４２との間では図示Ｍ３のような磁束が生じる。即ち、材質／材厚センサ４０には独立した２重のコイルが共通のコアに巻回されており、それぞれに異なる周波数、例えば材質検出用コイル４２には１２０ＫＨｚ、材厚検出用コイル４１には１５０ＫＨｚの周波数の電流が流れ、それぞれの共振回路を構成するようになっている。
【００２４】
なお、図４では１つの材質／材厚センサ４０を示しているが、本実施の形態では、図２に示したように、同一構成の材質／材厚センサ４０Ａ，４０Ｂを２ヶ所に設けている。また、コアの形状とコイルの巻き回し形態は、図６（Ａ）及び（Ｂ）のようになっている。この図６に示すコイルＣ１は、材質検出用コイル４２、材厚検出用コイル４１の下側のコイルを示しており、図６（Ａ）に示すような形状のコアＣ１に導線Ｃ１を巻回して図６（Ｂ）に示すような筒状の検出用コイルを形成している。そして、材質センサ４２と材厚センサ４１は共通のコアを使用しており、それぞれ、図６（Ａ）に示すコアＣ１が通路を隔てて向かい合うように設けられ、コンデンサとともに正弦波発振回路ＯＳＣ１、ＯＳＣ２を形成している。そして、硬貨１がそのコアの上或いは下を通過することにより磁力線が一部吸収され、それに伴って正弦波発振回路の発振周波数が変わるようになっている。
【００２５】
このような構成において、材質／材厚センサ４０は共振コイル４２に正弦波を印可することで交流磁束が発生し、磁気ヘッド部のギャップに硬貨１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程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。
【００２６】
材質／材厚センサ４０の検知原理は、後述する径センサ３０の検知原理と同様である。即ち、要約すると、上記のような構成の磁気センサにおいては、（ａ）硬貨が厚くなるに従って磁束の減衰量は増加し、抵抗率が小さい程変化は大きくなること、（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、硬貨径Ｄに比例することから、磁気ヘッドのギャップ部への硬貨１の挿入による磁束の変化量ΔΦは、後述の数３に示す関数、即ちΔΦ＝ｆ（周波数ω，抵抗率ρ，透磁率μｉ，硬貨厚Ｔ，硬貨径Ｄ）で表すことができる。従って、硬貨挿入時のセンサ出力の変化量から硬貨の材質，材厚，若しくは径を検出することができることになる。
【００２７】
図７はギザセンサ５０の概略構成を示しており、レーザダイオード５１から照射されたレーザ光線はコリメートレンズ５２、スリット５３を経て硬貨１のギザ部分に照射され、ギザ部分からの反射光線はレンズ付きフォトダイオード５４に受光されて信号処理されるようになっている。かかるギザ検知の原理は、実開平３−４４７７０号（実願平１−１０５７９１）に記述されている手法と同一であっても良い。
【００２８】
また、図８及び図９はエッジセンサ６０の構成を示しており、エッジセンサ６０は磁界を発生して磁気的に検知するための磁気ヘッド６１を有し、本体部分の磁性材で成る上部が内側に折曲された立体Ｕ字状の磁気コア６２には、１次コイル６３及び２次コイル６４が巻回されている。１次コイル６３は高周波励磁信号で励磁され、２次コイル６４からは１次コイル６３に入力された高周波信号が出力され、磁気ヘッド６１の上に存在する硬貨１（金属）の比透磁率に応じてその振幅が変化する。そして、磁気ヘッド６１での磁界発生方向が硬貨１の搬送方向に対して直交するように配設すると共に、１次コイル６３を硬貨の中心方向に、２次コイル６４を硬貨の外側方向に配置する。
【００２９】
金種タイミングセンサ７０は、図２に示したように硬貨識別センサ１０の後端部に設けられており、この金種タイミングセンサ７０に硬貨がさしかかった際には、全てのセンサ３０〜６０の該当硬貨に対するデータの採取が終了し、その硬貨の識別結果が送出されるようになっている。
【００３０】
図１０は、硬貨識別装置の主要部の構成例を示すブロック図であり、硬貨識別センサ１０に搭載されている磁気センサと主要部の回路構成を示している。図１０において、全体の制御を行うＣＰＵ２１は、プログラムを内蔵したＲＯＭ２２と、制御若しくは識別用にデータを格納するＲＡＭ２３と、ＡＤ変換器２４とバスラインで接続されている。また、各種センサに接続される回路部２０、及び硬貨識別センサ１０の環境温度を検出する温度検出回路８０は、それぞれマルチプレクサ２５を介してＡＤ変換器２４に接続されている。また、通路の右側と左側に配置された径センサ３０の各検出用コイル３３，３２からの出力は、増幅器２０−３０１、２０−３０３を経て平滑回路２０−３０２、２０−３０４に入力され、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル値に変換されてＣＰＵ２１に入力される。
【００３１】
さらに、通路を隔てて２箇所に設けられている第１，第２の材質／材厚センサ４０（４０Ａ，４０Ｂ）の材厚１，２及び材質１，２の各信号は、発振回路２０−４０１ａ、２０−４０１ｂ、２０−４０３ａ、２０−４０３ｂを経て、それぞれ平滑回路２０−４０２ａ、２０−４０２ｂ、２０−４０４ａ、２０−４０４ｂに入力され、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル値に変換されてＣＰＵ２１に入力される。また、金種タイミングセンサ７０からの出力は増幅器２０−７０１を経て平滑回路２０−７０２に入力され、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル値に変換されてＣＰＵ２１に入力される。さらに、温度検出回路８０の出力は、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル値に変換されてＣＰＵ２１に入力されるようになっている。
【００３２】
上述のような構成において、本発明に係るセンサ出力の補正処理、並びに硬貨識別処理について説明する。先ず、径センサ３０の出力の補正処理を説明するに先立ち、径センサ３０及び材質センサ４０が硬貨の厚みの影響を受ける原理について説明する。
【００３３】
図３のような構成において、径センサ３０の２次コイル３２及び３３に発生する起電圧Ｖは磁束に比例するが、硬貨挿入時にはこの磁束は硬貨による渦電流損で減衰する。図１１は磁束密度Ｂの減衰の様子を示しており、ここではＺ軸を境界面Ｚ＝０として左（−）方向は空気層、右（＋）方向は導体層を示している。同図のように、磁束Ｂは境界面Ｚ＝０からの深さ（右方向）に従って指数関数的に減少し、位相は深さに従って遅れる。このような磁束Ｂの変化量をΔΦとして、振幅で考えると、変化量ΔΦは次の数１で示すことができる。
【００３４】
【数１】
0003718619.tif 000002
但し、μ０はＺ＝０での透磁率で真空透磁率、Ｈ０はＺ＝０での磁界の強さ、μｉは導体の初透磁率、ρは抵抗率、ωは周波数、Ｓ１は硬貨によって磁束がさえぎられる面積
【００３５】
上記数１のＳ１は、Ｓ１＝Ｄ×Ｌ（硬貨直径Ｄ×コア幅方向の長さＬ）と表すことができ、透磁率は硬貨が非鉄金属であるため、μ０＝μｉ＝４π×１０−７［Ｈ／ｍ］であることから、Ａ＝μ０・Ｈ０・Ｌ＝一定とおくと、上記数１は、硬貨の厚さをＴとして、次の数２に書換えることができる。
【００３６】
【数２】
0003718619.tif 000003
【００３７】
ここで、硬貨に相当する材質と、周波数に対応する表皮厚さδ（磁束の振幅が１／ｅになる場合の厚さ）を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0003718619.tif 000004
【００３９】
上記数２から判るように、硬貨が厚くなるに従って磁束の減衰量は増加し、抵抗率ρが小さい程変化は大きくなる。また、周波数ω，硬貨厚Ｔが大きくなれば抵抗率ρ、即ち硬貨材質の影響は小さくなる。また、径センサ３０の２次コイル３２及び３３の出力は、硬貨径Ｄに比例することがわかる。従って、硬貨による磁束の変化量ΔΦは、次の数３に示す関数で表すことができる。
【００４０】
【数３】
ΔΦ＝ｆ（周波数ω，抵抗率ρ，透磁率μｉ，硬貨厚Ｔ，硬貨径Ｄ）
【００４１】
以上のことから径センサ３０の出力は、硬貨の厚みＴの影響を受けることが言える。また、前記数２，数３及び表１から判るように、材質センサ４０の出力についても、径センサ３０と同様に硬貨の厚みＴの影響を受けることが言える。
【００４２】
以下に、硬貨の径、材質、材厚の違いによる各センサへの影響について、具体例を示して説明する。
【００４３】
（１）直径データへの影響
径センサは、厚みの影響を受けることが前述の原理から言え、また、実際の結果を示す図１９を用いて述べたように（従来技術の説明を参照）、径センサの出力が硬貨の厚みの影響を受けていることが判明し、実際に詳細な実験をして解析した結果、その影響は次のようであった。例えば同径ゲージコインを用いた場合に、厚み差０．１ｍｍは、直径０．１５〜０．３０ｍｍに相当する影響を受けている。他方、材厚データは、ゲージコインの実際の厚み差０．１ｍｍが直径の径差では０．２２ｍｍに相当する影響となることが実験から判った。実際に硬貨厚みに差がある場合には、材厚データに反映される。従って、材質／材厚センサ４０で検出した材厚データを用いて、硬貨の厚みの影響による径センサ３０の検出変位（誤差）を補正することが考えられる。例えば、硬貨の金種を判定した後、当該硬貨の材厚基準値との差を径差に換算して直径データを補正することで、直径の検出精度を向上させることができる。
【００４４】
（２）材質データへの影響
材質／材厚センサからの材質データは、径の影響は殆ど受けないが、厚みの影響を受けることが前述の原理から言え、また、実際の結果を示す図２０を用いて前述したように（従来技術の説明参照）、材質センサ４１の出力が硬貨の厚みの影響を受けていることが判明し、実際に実験して解析した結果、その影響度合いは次のようであった。例えば白銅系の硬貨の場合、厚み０．１ｍｍ差で、材質／材厚センサ４０の材質の検出出力は、２．６〜３．６％の影響を受ける。また、材質により差があり、アルミや黄銅では７．５％の影響を受ける。
【００４５】
（３）材厚データへの影響
材厚データは、径の影響はほとんど受けないが、材質の影響を受ける。
【００４６】
以上のことから、本発明では、次のような補正方法を採用している。以下、本発明に係る硬貨径の検出データの補正処理、及びその補正データを用いた硬貨の識別処理について説明する。
【００４７】
従来の硬貨識別装置では、径センサ３０の検出値（径データ）をＹとして、検出値Ｙと各金種毎の硬貨の閾値とを例えば下記の数４により比較し、条件を満たさなければリジェクトするようにしている。
【数４】
閾値下限＜Ｙ＜閾値上限
【００４８】
本発明では、上記径センサ３０の検出値（径データ）Ｙを材質／材厚センサ４０（４０Ａ，４０Ｂ）の検出値を用いて、次の第１，第２の補正方法により当該硬貨の材厚，材質の基準値との差を径差に換算して補正する。なお、下記の各数式に示される記号は、５００円の材厚１、２の基準値Ｓに対する温度補正後の実測値Ｓ’の偏差αを基準値Ｓに加算した値を各々“材厚１”、“材厚２”とし、硬貨の第１の材厚出力データ（片寄せ側）を“Ｘ１”、第１の材厚出力データ（反対の寄せ側）を“Ｘ２”、直径データを“Ｙ”としている。また、同様に、材質１、材質２に対応する材質出力データを“Ｚ１”、“Ｚ２”としている。また、上記材厚１，２及び材質１，２の基準値は、それぞれ初期に設定した装置毎の材厚，材質の標準値である。
【００４９】
［補正１］
補正１（第１の補正方法）としては、材質／材厚センサ４０Ａ，４０Ｂで検出した材厚の出力Ｘ１，Ｘ２を用い、次の数５により径センサ３０の検出値Ｙを補正する。即ち、材厚データＸ１、Ｘ２の５００円基準値との差を径差に換算し、この換算値を補正量として直径データＹに加算する。そして、硬貨の識別処理においては、下記数６に示すように補正後の直径データＹ’と閾値とを比較して判定する。
【００５０】
【数５】
Ｙ’＝｛（材厚１−Ｘ１）＋（材厚２−Ｘ２）｝／２＋Ｙ
【数６】
閾値下限＜Ｙ’＜閾値上限
【００５１】
図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、材質／材厚センサ４０Ａ，４０Ｂで検出した材厚１，２の出力Ｘ１，Ｘ２を縦軸，厚みの実測値ｔ（ｍｍ）を横軸として、厚みｔの各硬貨に対する材質／材厚センサの出力値をそれぞれ示している。材質／材厚センサの出力Ｘ１，Ｘ２を用いて上記数５により径センサ３０の生の出力Ｙを補正した後の径センサ３０の出力Ｙ’は、同様に縦軸をセンサ出力，横軸を厚みの実測値として表すと図１３のようになる。この図１３から判るように、上記補正１の方法を採用することにより、径センサ３０の出力Ｙでは分類できなかった硬貨（図１９参照）、例えば、全て材質が同じ白銅（Ｃｕ７５％、Ｎｉ２５％）である３種の硬貨、日本の５００円硬貨（φ＝２６．５、ｔ＝１．８）と、ギリシャの１０ドラクマ（φ＝２６．０、ｔ＝１．９）及び台湾の１０ドル（φ＝２６．０、ｔ＝１．９）とが分類、識別できるようになる。
【００５２】
［補正２］
補正２（第２の補正方法）としては、材質データの５００円基準値との差を径差に換算し、この換算値を補正量として直径データＹに加算する。この補正処理は、上記第１の補正処理とは独立して行い、直径データＹに上記補正量を加算した後の直径データを判定用に用いるようにしても良いが、本例では、下記の数７に示すように、上記換算値を補正量として上記第１の補正処理による補正後の直径データＹ’に加算する。そして、硬貨の識別処理においては、下記数８により補正後の直径データＹ’と閾値とを比較して判定する。
【００５３】
【数７】
Ｙ”＝Ｙ’＋（材質１−Ｚ１）＋（材質２−Ｚ２）
【数８】
閾値下限＜Ｙ”＜閾値上限
【００５４】
実際の結果としては、材質／材厚センサ４０Ａ，４０Ｂで検出した材質１，２の出力Ｚ１，Ｚ２は、図２０（Ａ）及び（Ｂ）のようになり、材質１，２の出力Ｚ１，Ｚ２を用いて上記数７により径センサ３０の出力Ｙを補正した後の出力Ｙ”は、図１４のようになる。この図１４から判るように、径センサ３０の出力Ｙでは分類できなかった日本の５００円硬貨と上記のようなギリシャの１０ドラクマ，台湾の１０ドルやイラン旧５０リアルとの違いが更に明確になり、分離及び識別精度が向上する。なお、５００円とポルトガル２０エクードとは、この補正２の方法を採用しても区別できないが、補正後の検出データを組合せた硬貨径に係る後述の総合的な判定２の方法で区別するようにしている。
【００５５】
［硬貨径に係る総合的な判定１］
硬貨の分類，識別処理においては、前記数４による直径データＹ（生データ）の判定も同時に使用し、この生データによる判定結果と、前記第１の補正処理をした直径データＹ’を用いた前記数６による判定結果と、前記第２の補正処理をした直径データＹ”を用いた前記数６による判定結果とのＡＮＤ条件、即ち下記の数９により当該硬貨の径条件の判定を行い、当該硬貨を硬貨径毎に分類して、類似径硬貨との識別をする。判定に用いる閾値は、実際に区別して識別しなくてはならない識別対象の硬貨の値を例えば図１９（直径データＹ），図１３（直径データＹ’），図１４（直径データＹ”）のように、硬貨の厚みの実測値（基準値）に対するセンサ出力を２次元座標化し、その座標情報（識別対象と排除硬貨との位置関係）により決定し、予め識別対象貨毎に設定しておく。この時、統計学的処理をして、誤鑑別を起こす確立と自己認識率を考慮している。
【００５６】
【数９】
（閾値下限＜Ｙ＜閾値上限）and（閾値下限＜Ｙ’＜閾値上限）and（閾値下限＜Ｙ”＜閾値上限）
【００５７】
［硬貨径に係る総合的な判定２］
更に、本発明では、上記判定１の処理を行うと共に、判定２の処理として径，材質，材厚の全ての検出データを用いて当該硬貨の径条件の判定を行い、硬貨径毎に分類して当該硬貨の識別処理をする。その際、例えば下記の数１０，数１１に示すように、径センサ３０の出力のデータＹ（又は、前記補正後のＹ’若しくはＹ”）及び材質／材厚センサ４０の各データ（Ｚ１，Ｚ２、Ｘ１，Ｘ２）の合計値Ｔxyzと、所定の閾値とを比較して判定する。
【００５８】
【数１０】
Ｔxyz＝（径データ＋材質１データ＋材質２データ＋材厚１データ＋材厚２データ）
【数１１】
閾値下限＜Ｔxyz＜閾値上限
【００５９】
上記数１０により求めた合計値Ｔxyzは、縦軸を上記合計値Ｔxyz，横軸を厚みの実測値として表すと図１５（Ａ）及び（Ｂ）のようになる。ここで、図１５（Ａ）は、２つの材質／材厚センサ４０の検出データにより補正した例で、図１５（Ｂ）は、片寄せ側の材質／材厚センサ４０の検出データにより補正した例を示している。これらの図１５（Ａ）及び（Ｂ）から判るように、ポルトガル２０エクードについても５００円と区別できるようになり、また、２箇所に配置された材質／材厚センサ４０の検出データを用いることで、ギリシャＮＯ１ドラクマが区別できるようになる。
【００６０】
以上のように、生の径データＹ、補正１の材厚要素を含む径データＹ’、補正２の材厚／材質要素を含む径データＹ”、及び各センサ出力の（本例では、直径，材質１，材質２，材厚１，材厚２のデータ）の総和Ｓxyzの値をそれぞれの閾値と比べて判定する。このように各要素を組合せた複数の判定枠を設定して判定を行うのは、全ての特性の判定枠の上限値又は下限値に近い正常貨は無いという考えからである。即ち、ある特性だけでは区別が付かない類似硬貨であっても、複数の特性で見ていけば差ができて、それを加算すれば十分な閾値を設けることができて高精度な鑑別が可能になる。
【００６１】
上述にような構成及び補正／判定方式において、硬貨の識別処理に係る動作を図１６及び図１７のフローチャートを参照して説明する。
【００６２】
硬貨識別装置では、硬貨識別センサ１０に搭載されている各種センサの検出データに基づき、以下の処理により硬貨の直径、材質、穴、ギザパターン、エッジパターン（模様、凹凸）等を識別要素として要素毎の判定を行い、当該硬貨を鑑別する。なお、ここでは、仮金種を旧５００円硬貨（ギザ無しの旧５００円硬貨）とし、識別対象の硬貨１が旧５００円硬貨か否かを判定する場合を例として説明する。仮金種は、径センサと材質センサの出力に基づいて日本円の６金種が割当てられることになり、本フローチャートに基づく処理により当該硬貨が類似外国貨かどうかの判定がされることになる。
【００６３】
ＣＰＵ２１では、先ず、穴検知センサを兼用した異常接近検知センサ２からのデータに基づき硬貨１の穴の有無を判断し、穴が無いと判断したのであれば、穴無しとしてリジェクトする（ステップＳ１，Ｓ２）。穴が有ると判断したのであれば、径センサ３０の片寄せ側の検出コイルからのデータに基づき、硬貨１の片寄せ搬送が正常に行われているか否かを判断し、片寄せが正常でないと判断したのであれば、片寄せ異常としてリジェクトする（ステップＳ３，Ｓ４）。
【００６４】
片寄せが正常であれば、材質／材厚センサ４０Ａ，４０Ｂからの材厚データＸ１、Ｘ２及び材質データＺ１、Ｚ２を用いて、径センサ３０からの径データＹを前述の補正１、補正２の方法により補正し、前記数９により補正前と補正後の各径データＹ，Ｙ’，Ｙ”がそれぞれ所定の閾値内か否かを判定する。なお、材厚データを用いた前述の補正１による補正後の径データＹ’、或いは材厚データと材質データを用いた前述の補正２による補正後の径データＹ”のみで判定するようにしても良いが、上記３種類のデータを用いて判定するのが最も好ましい。本例では、各径データＹ，Ｙ’，Ｙ”のいずれかが閾値外であれば径が異なると判断してリジェクトするようにしている（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００６５】
直径が所定の閾値以内であれば、第１の材質／材厚センサ４０Ａからの材質１データＺ１のＭＡＸ１とＭＩＮ１との差をＺ１ｐとして、Ｚ１ｐが所定の閾値内か否かを判定し、閾値外であれば材質１の波形パターンが異なると判断してリジェクトする。なお、ＭＩＮ１が検知できない場合は、ＭＡＸ１検知後から金種タイミングセンサ７０の検知によるデータ採取終了迄の間の最小値をＭＩＮ１として上記材質１の波形パターンの判定を行う（ステップＳ７，Ｓ８）。ここで、上記ＭＡＸ１，ＭＩＮ１及び以下の判定で用いるＭＡＸ２，ＭＡＸ３，ＭＩＮ２は、センサ出力波形の各特徴部（本例では、第１〜第３の凸部、第１，第２の凹部）のＡＤ変換値である。
【００６６】
上記Ｚ１ｐが所定の閾値内であれば、第１の材質／材厚センサ４０Ａからの材厚１データＸ１のピーク値Ｘ１ｍａｘが所定の閾値内か否かを判定し、閾値外であれば材質１が異なると判断してリジェクトする（ステップＳ９，Ｓ１０）。上記Ｘ１ｍａｘが所定の閾値内であれば、第１の材質／材厚センサ４０Ａからの材厚１データＸ１のＭＡＸ１とＭＩＮ１との差をＸ１ｐとして、Ｘ１ｐが所定の閾値内か否かを判定し、閾値外であれば材厚１の波形パターンが異なると判断してリジェクトする。なお、ＭＩＮ１が検知できない場合は、ＭＡＸ１検知後のデータ採取終了迄の最小値をＭＩＮ１として上記材厚１の波形パターンの判定を行う（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００６７】
上記Ｘ１ｐが所定の閾値内であれば、第２の材質／材厚センサ４０Ｂからの材質２データＺ２のピーク値Ｚ２ｍａｘが所定の閾値内か否かを判定し、閾値外であれば材質２が異なると判断してリジェクトする（ステップＳ１３，Ｓ１４）。
上記Ｚ２ｍａｘが所定の閾値内であれば、材質２データＺ２のＭＡＸ１とＭＩＮ１との差をＺ２ｐａとして、前記ステップＳ７，Ｓ８における材質１の波形パターンと同様の判定処理をする（ステップＳ１５，Ｓ１６）。そして、上記Ｚ２ｐａが所定の閾値内であれば、材質２データＺ２のＭＡＸ１とＭＡＸ２との差の絶対値をＺ２ｐｂとして、Ｚ２ｐｂが所定の閾値内か否かを判定し、閾値外であれば材質２の波形パターンが異なると判断してリジェクトする（ステップＳ１７，Ｓ１６）。上記Ｚ２ｐｂが所定の閾値内であれば、第２の材質／材厚センサ４０Ｂからの材厚２データＸ２のピーク値Ｘ２ｍａｘが所定の閾値内か否かを判定し、閾値外であれば材厚２が異なると判断してリジェクトする（ステップＳ１８，Ｓ１９）。
【００６８】
続いて、径データ，材質１データ，材質２データ，材厚１データ，及び材厚２データ合計値をＴxyzとして、前記数１１のように、Ｔxyzが所定の閾値（温度補正後の基準値）内か否かを判定し、閾値外であれば直径，材厚，材質の総和パターンが異なると判断してリジェクトする（ステップＳ２０，Ｓ２１）。
【００６９】
上記Ｔxyzが所定の閾値内であれば、材厚２データＸ２のＭＡＸ１とＭＡＸ２の大きい方とＭＩＮ１との差をＸ２ｐａとして、Ｘ２ｐａが所定の閾値内か否かを判定し、閾値外であれば材厚２の波形パターンが異なると判断してリジェクトする（ステップＳ２２，Ｓ２３）。上記Ｘ２ｐａが所定の閾値内であれば、材厚２データＸ２のＭＡＸ１，ＭＡＸ２の小さい方とＭＩＮ１との差をＸ２ｐｂとして、閾値内か否かを判定し、閾値外であれば材厚２の波形パターンが異なると判断してリジェクトする。なお、ＭＩＮ１が検出できない場合は、ＭＡＸ１検知後、所定時間内の最小値をＭＩＮ１として上記の判定処理をする（ステップＳ２４，Ｓ２３）。
【００７０】
上記Ｘ２ｐｂが所定の閾値内であれば、材厚２データＸ２のＭＡＸ１とＭＡＸ２との差の絶対値をＸ２ｐｃとして、Ｘ２ｐｃが所定値以上か否かを判定し、所定値未満であれば材厚２の波形パターンが異なると判断してリジェクトする（ステップＳ２５，Ｓ２３）。更に、材厚２データＸ２の出力が所定値以上変化したポイントからＭＡＸ２を検知したポイント迄のゾーン数をＸ２ｐｄとして、Ｘ２ｐｄが所定値以上か否かを判定し、所定値未満であれば材厚２の波形パターンが異なると判断してリジェクトする（ステップＳ２６，Ｓ２３）
【００７１】
続いて、ギザセンサ５０からの検出データによりギザ総数，ギザ有効数，ギザ無効数を求め、ギザ総数，ギザ有効数，ギザ総数−ギザ無効数について、それぞれ所定の閾値以下であるか否かを判定し、いずれかが閾値を超えている場合はギザ形状の条件（旧５００円硬貨）を満たしていないと判断してリジェクトする（ステップＳ２７，Ｓ２８）。ギザ形状の条件を満たしてれば、エッジセンサ６０からのデータに基づき、センサ出力波形の各特徴部の値、例えば図１８の波形例に示す第１〜第３のピーク値のＡＤ変換値ＧＭＡＸ１，ＧＭＡＸ２，ＧＭＡＸ３を用いて、各ピーク値，微分値等により波形形状を解析し、エッジの波形パターンの認識処理を行う（ステップＳ２９）。そして、エッジの波形パターンが異常と判定したのであれば、エッジパターンが異常としてリジェクトし（ステップＳ３０，Ｓ３１）、エッジの波形パターンが正常と判定したのであれば、当該硬貨１が正常な旧５００円硬貨であると判断し、当該硬貨の識別動作を終了する（ステップＳ３２）。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、硬貨の厚みの違いによって生じる径センサの出力の変位（誤差）を補正するようにしているので、各種の外国貨を含めて十分な硬貨識別の能力が得られるようになる。また、既存の材厚センサ若しくは材厚，材質センサの出力特性を利用して補正処理をするようにしているので、高精度の識別能力を有する硬貨識別を安価に提供することができる。さらに、径センサ，材厚センサ，材質センサの各検出データの総和を用いて識別処理をするようにしているので、個々のセンサ出力の判定では区別できなかった硬貨も区別できるようになる。このように複数の検出データを組合せて複数の補正及び判定処理を行い、篩にかけて分離することで、各々の特性（径、材質、材厚）からだけでは分離できない硬貨を分類することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る硬貨識別センサの外観図である。
【図２】本発明に係る硬貨識別センサのセンサ配置例と搬送される硬貨との位置関係を示す図である。
【図３】径センサの巻線例を示す図である。
【図４】材質／材厚センサの巻線例を示す図である。
【図５】材質／材厚センサの巻線例を模式的に示す図である。
【図６】材質／材厚センサを構成するコアの形状とコイルの巻き回し形態を示す図である。
【図７】ギザセンサの構成例を示す図である。
【図８】エッジセンサの構成例を示す図である。
【図９】エッジセンサと搬送される硬貨との位置関係を示す図である。
【図１０】硬貨識別装置の主要部の構成例を示すブロック図である。
【図１１】硬貨挿入時の径センサにおける磁束密度の減衰の様子を示す図である。
【図１２】各硬貨に対する材厚センサの出力と硬貨の厚みとの関係を示す図である。
【図１３】補正１による補正後の径センサの出力と硬貨の厚みとの関係を示す図である。
【図１４】補正２による補正後の径センサの出力と硬貨の厚みとの関係を示す図である。
【図１５】径補正及び温度補正した各磁気センサの検出データの総和出力と硬貨の厚みとの関係を示す図である。
【図１６】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図１７】図１６の分図である。
【図１８】エッジセンサの出力波形の一例を示す図である。
【図１９】各硬貨に対する径センサの出力と硬貨の厚みとの関係を示す図である。
【図２０】各硬貨に対する材質センサの出力と硬貨の厚みとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１        硬貨
２        異常接近検知センサ
３        ５００円硬貨
４        搬送ベルト
１０      硬貨識別センサ
１１      搬送路
１２      規制面
２０      回路部
３０      径センサ
４０      材質／材厚センサ
５０      ギザセンサ
６０      エッジセンサ
７０      金種タイミングセンサ
８０      温度検出回路
【図１】
0003718619.tif 000005
【図２】
0003718619.tif 000006
【図３】
0003718619.tif 000007
【図４】
0003718619.tif 000008
【図５】
0003718619.tif 000009
【図６】
0003718619.tif 000010
【図７】
0003718619.tif 000011
【図８】
0003718619.tif 000012
【図９】
0003718619.tif 000013
【図１０】
0003718619.tif 000014
【図１１】
0003718619.tif 000015
【図１２】
0003718619.tif 000016
【図１３】
0003718619.tif 000017
【図１４】
0003718619.tif 000018
【図１５】
0003718619.tif 000019
【図１６】
0003718619.tif 000020
【図１７】
0003718619.tif 000021
【図１８】
0003718619.tif 000022
【図１９】
0003718619.tif 000023
【図２０】
0003718619.tif 000024