(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を偏光子によって偏光させて紙葉類に照射し、前記偏光子の偏光方向と直交する偏光方向をもつ検光子を介して、紙葉類からの反射光を検出し、前記検出光量に基づいて紙葉類の損耗度を検出するようにしたことを特徴とする紙葉類の損耗度検出方法。
【請求項２】
前記紙葉類は、表面をカールせしめられ、このカール面の頂部に、前記光源から偏光子を介して光を照射するようにしたことを特徴とする請求項１記載の紙葉類の損耗度検出方法。
【請求項３】
光源と、
前記光源からの光を偏光する偏光子と、
前記偏光子の偏光方向と直交する偏光方向をもつ検光子と、
前記偏光子を介して紙葉類に照射され、紙葉類から反射せしめられた反射光を前記検光子を介して受光する受光手段と、
前記受光手段の受光量に基づき紙葉類の損耗度を検出する検出手段とを具備したことを特徴とする紙葉類の損耗度検出装置。
【請求項４】
前記紙葉類は、表面をカールせしめられ、このカール面の頂部に、前記光源から偏光子を介して光を照射するように構成されていることを特徴とする請求項３載の紙葉類の損耗度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、紙葉類の損耗度検出方法および検出装置に係り、特にカード、紙幣、印刷物などのシート類などの紙葉類の損耗の程度を検出する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銀行などの金融機関では紙葉類、特に紙幣については紙幣の適正な流通を図るために、紙幣に損傷や汚れがあるものについてはそれを検知して新しい紙幣と交換するようにしている。紙幣の汚れや損傷を精度よく再現性よく検出する装置はすでに提案されているが、使い古しの程度すなわち、損耗度を検出できるものはなかった。
【０００３】
使い古して損耗度の大きい紙幣は損傷紙幣や汚れた紙幣に比べて流通上の障害は少ないが、紙幣の適正な流通を図るためには使い古した紙幣はできるだけ社会に流通させないように、一般利用客には渡すことがないように処理する必要がある。このために、銀行員はその日に入金した紙幣を一枚一枚目で判断して使い古した紙幣を抜き出すようにしている。しかし、行員が目で判断する場合、その検出に時間がかかってしまうと共に、人によって損耗の判断にばらつきが生じてしまうという欠点がある。
【０００４】
そこで本出願人は既に、レーザビームを紙葉類の端面に照射し、紙葉類の毛羽立ち具合に起因する端面からの、前記レーザビームの拡散光を検出することにより紙葉類の損耗度を検出するようにしたものを提案している（特公平４−２３３０７号）。
【０００５】
しかしながらこの装置では、端面の一点しか見ていないため、十分な検出を行うことができず、非検出領域で毛羽立ちが大きいにもかかわらず、検出点では、毛羽立ちが検出されず、損耗なし、という結果になってしまうなどの不都合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の損耗度検出方式では、検出領域が点であるため、見落としも大きく、十分な損耗度検出を行うことができないという問題があった。
【０００７】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、容易に損耗度検出を行うことのできる損耗度検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の第１の特徴は、光源からの光を偏光子によって偏光させて紙葉類に照射し、前記偏光子の偏光方向と直交する偏光方向をもつ検光子を介して、紙葉類からの反射光を検出し、前記検出光量に基づいて紙葉類の損耗度を検出するようにしたことにある。
【０００９】
望ましくは、前記紙葉類は、表面をカールせしめられ、このカール面の頂部に、前記光源から偏光子を介して光を照射するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、光源と、前記光源からの光を偏光する偏光子と、前記偏光子の偏光方向と直交する偏光方向をもつ検光子と、前記偏光子を介して紙葉類に照射され、紙葉類から反射せしめられた反射光を前記検光子を介して受光する受光手段と、前記受光手段の受光量に基づき紙葉類の損耗度を検出する検出手段とを具備したことにある。
【００１１】
また望ましくは、前記紙葉類は、表面をカールせしめられ、このカール面の頂部に前記光源から偏光子を介して光を照射するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明では、図１に偏光による散乱物体の検出原理の説明図を示すように、ＬＥＤ、ランプなどの光源１からの光はあらゆる偏光面をもつ光を放射するが、第１の偏光子２はある方向に偏光した光のみを透過する（図１(a)）。そして図１(b)に示すように、第１の偏光子２を透過した光はすべて偏光子の偏光方向に平行な偏光の光になるため、同一偏光方向をもつ第２の偏光子３はそのまま透過する。一方、直交する偏光方向をもつ第３の偏光子４は図１ (c)に示すように、透過しない。互いに直交する偏光方向をもつ第１および第３の偏光子の間に散乱体ｓがある場合、図１ (d)に示すように散乱体ｓによって散乱された光は、偏光方向が回転し、散乱体からの光は後の第３の偏光子４を透過する。
【００１３】
従って図２に示すように、互いに直交する偏光子の間に鏡面体５と散乱体ｓとがある場合、散乱体ｓによって散乱された光は、後の第３の偏光子４を透過するが、鏡面体５によって正反射した光は透過しない。
【００１４】
本願発明は、この点に着目してなされたもので、図３に示すように、紙幣７をある曲率を持つカール状に配置し、これに光源１から、レンズ系６を介して第１の偏光子２に導き、この第１の偏光子の偏光方向と同一の偏光方向をもつ光を形成し、これを紙幣のカール面に照射する。そして、この紙幣７のカール面からの反射光を、第１の偏光子と直交する偏光方向をもつ第３の偏光子（以下検光子）４を介して観測面に導くようにしたものである。ここで、散乱原因がない場合すなわち新券紙幣の表面で反射した光を照射光と直交する偏光方向をもつ検光子を通してカール面を観察すると正反射成分は照射光と同じ偏光方向をもつため、図４(a)のようにカール部からの反射光はない。損耗し、表面が毛羽立った紙幣の表面で反射した光を照射光と直交する偏光方向をもつ検光子を通して観察すると、正反射成分は検光子でカットされるが、毛羽で散乱された光は偏光方向が回転するため、毛羽の部分が検光子をとおって観察され図４(ｂ)に示すようにカール面は明るく見える。本発明ではこの図４(a)および(ｂ)の差を検出することにより紙幣の表面毛羽の状態を観察し、損耗度合を判別する。
【００１５】
なお、必ずしも紙葉類はカール状態で用いる必要はないが、カールさせカール部の頂部を検出するようにすることにより、散乱対象となる部分のみが突出することになり、この散乱対象に起因して偏光方向が変わり、検光子を透過した光のみを検出することになるため、少しの散乱も検出することができ、高精度の検出を行うことができる。このように、紙葉類をカール状態にして検出するようにしているため、高精度でかつ効率良く検出することが可能である。またローラの回転によりこのカール面をずらしながら検出するようにすればより広範囲の検出が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図５は本発明の第１の実施例の紙幣損耗度検出装置を示す概念図である。この装置は、ＬＥＤからなる光源１１からの光を、第１のレンズ１６ａおよび偏光子１２を介して、ローラ１８と２本のベルト１９で挟持された紙幣１７に照射し、この紙幣表面からの反射光を検光子１４および第２のレンズ１６ｂを介して観測面に配設された反射光検出手段２０（２次元ＣＣＤイメージセンサ）で検出するように構成されている。なおこれら２本のベルト１９の間の部分に位置する幅４８ｍｍの領域に、偏光子１２を介して一方向に偏光された光を照射するように構成されている。
【００１７】
次にこの装置を用いた検出方法について説明する。
【００１８】
紙幣１７は、ローラ１８表面に沿って２本のベルト１９により回動するようになっており、図示しないタイミングセンサからの出力により、１枚の紙幣から受光データをサンプリングして、一旦記憶し、損耗度を検出する。
ＬＥＤからなる光源１１からの光は、第１のレンズ１６ａおよび偏光子１２を介して、ローラ１８と２本のベルト１９で挟持されてカール状態となった紙幣１７に照射する。
【００１９】
この時、カールの頂部に位置する部分では毛羽がある時は毛羽がローラ表面から起立した状態になっており、この毛羽によって散乱された光のみが検光子１４を透過して観測面のＣＣＤイメージセンサで検出される。
【００２０】
この損耗度検出装置を用いて新券紙幣、中程度の損耗券、損耗券をそれぞれ検出した時の反射光検出手段２０（２次元ＣＣＤイメージセンサ）の出力画像を図６(a)乃至図６(c)に示す。
【００２１】
これらの比較から明らかなように、図６(a)は新券からの画像であり鏡面のままであるため出力はまったくない。図６(b)は中程度の損耗紙幣で毛羽からの散乱光が出力されている。図６(c)は損耗程度のかなり進んだ疲労券からの出力画像であり、ほぼ全面にわたって散乱光が出力されている。
【００２２】
回動している紙幣から１．５ｍｍピッチ間隔で検出した図６と同一のイメージセンサ出力から得られた散乱光強度分布を図７乃至図９に示す。ここで横軸は紙幣の幅方向の位置、奥行き軸は紙幣の搬送方向の位置、縦軸はその位置での強度を示す。この図は幅４８ｍｍ、奥行き６５ｍｍに対応するものとする。図７は図６(a)と対応しており、新券からの画像であり毛羽からの散乱光がないため、出力は極めて小さい。また図８は図６(b)と対応しており、中程度の損耗紙幣からの画像であり、毛羽からの散乱光が出力されている。図９は図６(c)と対応しており、損耗程度のかなり進んだ疲労券からの出力画像であり、ほぼ全面にわたって散乱光が出力されており、強度も高くなっている。
【００２３】
次に、この反射光検出手段としてフォトダイオードあるいはフォトダイオードアレイを用いた場合のセンサ装置について説明する。このセンサ装置は図１０にブロック図を示すようにフォトダイオードあるいはフォトダイオードアレイからなる受光手段２１と、この受光手段２１の出力を増幅する増幅器２２と、増幅器２２の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２３と、さらにこの出力情報を格納するメモリ２４と、メモリ２４に格納された情報に基づいて、損耗度を算出し損耗度を判定する検出手段としてのＣＰＵ２５とから構成されている。
【００２４】
センサからの出力結果を図１１に示す。ここでは横軸を時間とし搬送される紙幣の搬送方向での位置を示す。また縦軸はセンサ出力を示し、各チャンネルの出力の和として示されている。ここでａは新券の出力データであり、場所によらず出力は殆どない。また、ｂ、ｃと進むにつれて出力強度は高くなる。この時系列データを積分した値が、ある設定したしきい値に比べて大きい場合この紙幣を損耗紙幣として処理するように構成されている。
【００２５】
なお、前記実施例ではカール面での検出をおこなったが、紙幣を平面に設置し観察するようにしてもよい。本発明の第２の実施例として、例えば１０度の入射角で偏光を照射し、出射角１０度の方向から観察するようにした例について説明する。
【００２６】
図１２にその概念図を示すようにＬＥＤアレイからなる光源３１からの光を、ロッドレンズからなる第１のレンズ３６ａおよび偏光子３２を介して、平面からなる搬送路を走行する紙幣３７に照射し、この紙幣表面からの反射光を検光子３４および第２のレンズ（図示せず）を介して観測面に配設されたフォトダイオードアレイ４０で検出するように構成されている。これと同様の構成の光学系によって得られた新券紙幣と損耗券からの写真画像を図１５(a)および図１５(ｂ)に示す。図１５(a)は新券からの画像であり表面印刷模様からの微少な散乱光成分のみであるため紙幣の模様がはっきりと見える。図１５(ｂ)は損耗程度のかなり進んだ疲労券の観察結果であり、表面の毛羽からの強度の高い散乱光により、表面印刷模様からの微少な散乱光を打ち消し、紙幣の模様は見えなくなっている。このように、偏光面が偏光子と直交する検光子を用いることにより、図１５(a)と図１５(ｂ)の出力の差から紙幣の表面毛羽の状態を検出することにより、損耗度合を高精度かつ効率良く判別することができる。
【００２７】
図１３に側面図を示す装置ではＬＥＤアレイ３１からの光はロッドレンズからなる第１のレンズ３６ａにより集光され、偏光子３２を介して、１０度の角度をなして搬送路上の紙幣３７に照射せしめられる。そしてこの紙幣表面からの反射光を、照射方向と反対方向で同じ角度に正反射する成分を偏光子と偏光方向が直交するように構成された検光子３４を通して出力し、この光をセルフォックスレンズアレイなどの第２のレンズ系３６ｂで集光し、観測面に配設されたフォトダイオードアレイ４０ａで検出するように構成されている。さらに毛羽の影響を受けない画像を得るために紙幣に対して垂直な方向の散乱光成分をセルフォックスレンズアレイなどの第３のレンズ系３６ｃで集光し、観測面に配設されたフォトダイオードアレイ４０ｂで検出するように構成されている。
【００２８】
次に、このフォトダイオードあるいはフォトダイオードアレイを用いた場合のセンサ装置について説明する。このセンサ装置は図１４にブロック図を示すようにフォトダイオードあるいはフォトダイオードアレイ４０ａ、４０ｂからなる受光手段と、このフォトダイオードアレイ４０ａ、４０ｂ の出力をそれぞれ増幅する増幅器４１ａと、増幅器４１ｂの出力をマルチプレクサ４２を介してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４３と、さらにこの出力情報を格納するメモリ４４と、メモリ４４に格納された情報に基づいて、損耗度を算出し損耗度を判定する検出手段としてのＣＰＵ４５とから構成されている。
【００２９】
この損耗度検出装置では、照射方向と反対方向で同じ角度すなわち１０度の方向に正反射する成分を偏光子と偏光方向が直交する検光子３４を通してセルフォックスレンズアレイなどの第２のレンズ系３６ｂで集光し、観測面に配設されたフォトダイオードアレイ４０ａで検出する。
【００３０】
次にこの装置の検出結果について説明する。ここで第１のフォトダイオードアレイ４０ａの出力と第２のフォトダイオードアレイ４０ｂの出力を、それぞれの出力強度で正規化した場合、画像は、毛羽立っていない紙幣の場合、図１６(a)および(b)に示すようにほぼ同一の出力であり、差をとると０に近い値となる。一方毛羽たっている紙幣の場合、図１６(c)および(d)に示すように差が大きく、差の絶対値をとると大きい値となり、損耗程度を判別することが可能である。
【００３１】
また毛羽立っていない紙幣の場合、図１６(a)および(b)に示すようにそれぞれの出力の相関値は１に近い値となる。一方毛羽立っている紙幣の場合、図１６(c)および(d)に示すように差が大きく、それぞれの画像は相関が小さく、この相関値の大きさから、損耗程度を判定することが可能である。
【００３２】
以上の実施例では偏光を用いた例について説明したが、第３の実施例として、偏光を用いることなく、照射光が直接観測面に照射されないように光軸をずらすようにした方法も有効である。すなわち、この装置は、図１７に示すように、ＬＥＤからなる光源５１からの光を、第１のレンズ５６ａを介して、光軸を上にずらすようにし、ローラ５８と２本のベルト５９で挟持されカールされた紙幣５７に照射する。そして、この紙幣表面からの反射光を、第２のレンズ５６ｂを介して観測面に配設されたＣＣＤイメージセンサ（図示せず）で検出するように構成されている。
【００３３】
この装置では、照射光が直接観測面に照射されないように光軸を上にずらすように構成されているため、毛羽からの散乱光のみを観測することができる。
【００３４】
なおこの方法でも毛羽の検知は可能であるが、鏡面反射成分が検出されるため毛羽のみの検知に関して精度は十分でない。
【００３５】
また第４の実施例として、光軸を横にずらすようにしたものも同様に、毛羽の検出を行うことができる。なお、装置構成としては図１７に示した第３の実施例とまったく同様であり図１８に示すように光軸のずれ方向が横になっている点が異なるのみである。
【００３６】
なお、図５に示した本発明の第１の実施例の変形例として、受光素子としてフォトダイオードアレイを用い、セルフォックレンズアレイにより結像することも可能である。また、単一のフォトダイオードにより受光することも可能である。この場合には受光光学系として検出範囲とフォトダイオードの大きさに相応した縮小光学系を用いることが必要である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、検出領域が点ではなく広範囲にわたるため、効率良くかつ高精度で再現性のよい紙幣の損耗度検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の原理説明図
【図２】本発明の装置の原理説明図
【図３】本発明の装置の原理説明図
【図４】本発明の装置の原理説明図
【図５】本発明の第１の実施例の装置の概要説明図
【図６】同装置における検出結果を示す図
【図７】同装置における検出結果を示す図
【図８】同装置における検出結果を示す図
【図９】同装置における検出結果を示す図
【図１０】同装置
【図１１】同装置の出力例を示す図
【図１２】本発明の第２の実施例の装置の概要説明図
【図１３】同装置の側面図
【図１４】同装置におけるにおけるセンサ部のブロック図
【図１５】同装置における検出結果を示す図
【図１６】同装置におけるフォトダイオードアレイからの出力概念図
【図１７】本発明の第３の実施例の装置の概要説明図
【図１８】本発明の第４の実施例の装置の概要説明図
【符号の説明】
１  光源
２  第１の偏光子
３  第２の偏光子
４  第３の偏光子
５  鏡面体
６  レンズ系
７  紙幣
２１  受光手段
２２  増幅器
２３  Ａ／Ｄ変換器
２４  メモリ
２５  ＣＰＵ（検出手段）
３１  ＬＥＤアレイ
３２  偏光子
３４  検光子
３６ａ  第１のレンズ
３７  紙幣
４０ａ、４０ｂ  フォトダイオードアレイ
４１ａ、４１ｂ  増幅器
４２  マルチプレクサ
４３  Ａ／Ｄ変換器
４４  メモリ
４５  ＣＰＵ（検出手段）
５１  光源
５６ａ  第１のレンズ
５６ｂ  第２のレンズ
５８  ローラ
５９  ベルト
５７  紙幣
【図１】
0003664810.tif 000002
【図２】
0003664810.tif 000003
【図３】
0003664810.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003664810.tif 000008
【図８】
0003664810.tif 000009
【図９】
0003664810.tif 000010
【図１０】
0003664810.tif 000011
【図１１】
0003664810.tif 000012
【図１２】
0003664810.tif 000013
【図１３】
0003664810.tif 000014
【図１４】
0003664810.tif 000015
【図１５】
0003664810.tif 000016
【図１６】
0003664810.tif 000017
【図１７】
0003664810.tif 000018
【図１８】
0003664810.tif 000019