(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬貨を１枚ずつ分離した状態で搬送する搬送手段を具えた硬貨識別装置において、前記分離して搬送される硬貨の表又は裏のいずれか一方の面の中心から外れた所定の領域にスポットを照射する照射手段と、
前記スポット光の反射光位置を検出する受光手段と、
前記反射光位置の軌跡形状から正貨、偽造貨を識別する識別手段とを具えたことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項２】
前記照射手段は、集光レンズ付白色ランプと、スリットから構成されている請求項１に記載の硬貨識別装置。
【請求項３】
前記受光手段は、受光位置の異なる複数の光電変換素子で構成されている請求項１又は２に記載の硬貨識別装置。
【請求項４】
前記受光手段を前記硬貨の直接反射光受光位置より硬貨中心側にずらして配設し、散乱反射光を受光するようにした請求項１乃至３に記載の硬貨識別装置。
【請求項５】
前記受光手段がＲＧＢセンサである請求項３又は４に記載の硬貨識別装置。
【請求項６】
前記識別手段において、前記反射光位置の軌跡形状が円形状であった場合、偽造貨と判定するようにした請求項１乃至５に記載の硬貨識別装置。
【請求項７】
前記円形状の判定を３個所の受光位置の異なる光電変換素子の出力を相互比較することにより実行するようにした請求項６に記載の硬貨識別装置。
【請求項８】
前記ＲＧＢセンサの各出力を演算処理して、白銅系／アルミ系硬貨と銅系硬貨の分離及び白銅系と鉛偽硬貨の分離を実行するようにした請求項５乃至７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】
この発明は、複数の光電変換素子を異なる位置に配置し、偽造硬貨、特に旋盤加工された円形硬貨を確実に識別するようにした硬貨識別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、銀行等の金融機関で回収される５００円等の硬貨の中には、鉛、或いは、白銅で作られた同径、同厚みの偽貨が混入していることがあった。しかしながら、従来の硬貨識別装置では、硬貨の大きさを、光センサを用いて測定し、硬貨を識別したり、硬貨の材質を磁性材料成分から分析し、磁気センサで硬貨の移動に伴って生成する磁界変化量を検出し硬貨識別を行なったり、硬貨表面の画像を入力し、いわゆるパターン認識技術によって硬貨識別を行なう等の識別処理が行なわれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、上述の硬貨径の測定や磁界変化量を検出する技術では、同一形状、同一材質の偽造貨を識別し排除することは原理的に困難であった。更に、旋盤で削っただけの偽造貨を排除するため、硬貨の表面の画像パターンをパターンマッチング技術により認識する装置も用いられているが、かかる装置では、その構成が大がかりになり、高価であると共に、処理時間がかかるという欠点があった。他方、従来技術１として特開平６−６０２４０号公報にはレーザ光をリニア状に配設された変位検出素子により受光し、その反射光の変位を測定して同心円状の凸凹を持ったコインを識別する技術が開示されている。
しかしながら、従来技術１ではレーザ発光素子及びＣＣＤリニアセンサを用いることにより装置が高価なものとなるといった問題点があった。
また、従来技術２として特開平６−３０１８４０号公報には、紙幣表面の微小な凹凸の高さの違いを微小スポット光の反射光受光位置の変動により検出し、紙幣の真贋を識別する技術が記載されている。しかしながら、従来技術２の方法では偽造貨幣基準データを必要とし、かかるデータは通常一定しないという問題点があった。
この発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、真の硬貨と同径、同材質又は鉛貨、かつ同色で製作の容易な旋盤加工による同心円状の渦模様を有する偽造硬貨を簡単かつ確実に排除する安価な硬貨識別装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は硬貨を１枚ずつ分離した状態で搬送する搬送手段を具えた硬貨識別装置に関するものであり、この発明の上記目的は、前記分離して搬送される硬貨の表又は裏のいずれか一方の面の中心から外れた所定の領域にスポットを照射する照射手段と、
前記スポット光の反射光位置を検出する受光手段と、
前記反射光位置の軌跡形状から正貨、偽造貨を識別する識別手段とを具えることによって達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明の硬貨識別センサは、磁気的特性を検知する磁気センサと、光学的特性を検知する複数の光学系センサ（以下、「光学系複合センサ」と呼ぶ）とをコンパクトに配設して１筐体（又は、２筐体）に包含すると共に、硬貨の搬送路を形成した構造となっており、搬送硬貨の金種，真偽等を正確に識別することができる。
先ず図１を参照して、一般的な硬貨繰り出しに回転円盤を用いた硬貨処理機の識別部を用いて、硬貨の動きを説明する。硬貨投入部から投入された混合金種の硬貨は、図示しない硬貨貯溜装置の内底部に設けられているコンベア上に貯溜され、コンベアの駆動によって、硬貨繰出し装置２０の水平回転円盤２１へと送り出される。図１に示す回転円盤２１上に供給された硬貨は、回転円盤２１の回転による遠心力によって円盤円周の案内壁２１ａに沿って移行し、厚み規制部材２１ｂの下を通過することにより、開口部２１ｃから１層１列状態で硬貨通路３１Ａに送り出される。硬貨通路３１Ａに送り出された硬貨は、ベルト伝動用のプーリ３３に巻き掛けられている一本の搬送ベルト（例えば５φの丸ベルト）３２によって、通路底面３１ａに沿って且つ通路側面３１ｂの片方に押し当てられて硬貨通路３１Ａ上を摺動しながら移動し、硬貨識別センサ部１００へと搬送される。
硬貨通路３１Ａ上を１層１列状態で搬送されてくる硬貨は、硬貨識別センサ１００の硬貨通路部１１０を通り、更に、下流域の硬貨通路３１Ｂへと搬送ベルト３２によって搬送されるが、ここで、硬貨が硬貨通路部１１０を通過する際に、硬貨の磁気的特性及び光学的な各種の特性を硬貨識別センサ１００によって検知し、この検知情報に基づいて硬貨識別部の判別手段で硬貨の材質，直径，ギザ，色、汚損及び同心円模様等を判別し、硬貨の金種，真偽等を識別するようになっている。
【０００６】
以下、この発明の好適な実施の形態について更に詳細に説明する。図２は、この発明の硬貨識別装置の一構成例を示しており、硬貨識別装置は、硬貨の材質，直径，ギザ，色，汚損及び同心円模様等の検出が可能な硬貨識別センサ１００と、識別モードや包装対象硬貨等の設定情報に従い、硬貨識別センサ１００の検知情報に基づいて硬貨の真偽等の識別及び金種などの判別を行ない、その判別結果を出力する判別手段２００とから構成される。
硬貨識別センサ１００は、図２の破線内に示すように、搬送硬貨の通路となる通路部１３０、硬貨の直径を検出するための線状光発光手段１２１ａ，１２１ｂ及び線状光受光手段１２１ｃ、ギザ検出手段１２２から発光される特定波長の光を吸収するフィルタ手段１２４、硬貨側面のギザの有無を検出するギザ検出手段１２２、硬貨の表面又は裏面の所定の領域を照射するためのスポット光照射手段１２５、その反射光を受光し色や汚損及び同心円状模様等を検出するＲＧＢ受光手段１２３、及び硬貨の材質を検出する硬貨材質検出手段１１０を備え、各センサの構成部品を１筐体にコンパクトに包含してユニット化した構成となっている。
図３は、硬貨識別センサ１００の構成の例を示す平面構造図で、図４は図３の光学系複合センサ部１２０を硬貨搬送方向（図中の矢印ｘ方向）から見た正面構造図である。図３に示すように、硬貨識別センサ１００は、硬貨の磁気的特性を検知する磁気センサ部１１０と、硬貨の光学的特性を検知する複数の光学系センサが１筐体内に配設されて成る光学系複合センサ部１２０とから構成される。本発明では、磁気センサ部１１０と光学系複合センサ部１２０とを一体化し、１個のセンサユニットとしているが、図３に示すように、磁気センサ部１１０と光学系複合センサ部１２０とを独立ユニットとし、それぞれ独立で製造及び設置／交換可能なユニット構成とするようにしても良い。
なお、以下に説明する構成例では、搬送路（硬貨通路）の上流側に光学系複合センサ部１２０を配置し、硬貨搬送方向に対して硬貨が搬送路の右側（図３中の幅Ｗの通路部１３０の右側）に寄せられて搬送されてくる場合の配置構成を例として説明する。また、他の構成例では、搬送路の下流側に光学系複合センサ部１２０を配置する構成も可能である。
【０００７】
先ず、硬貨識別センサ１００の光学系複合センサ部１２０の構成について、図３及び図４を参照して説明する。図４に示すように、光学系複合センサ部１２０の上部中央に設けられた通路部１３０には、底板１３１ａと側板１３２ｂから成る硬貨通路１３１が形成されており、本発明では、硬貨通路１３１の部材としてサファイアガラスを使用している。サファイアガラスは、硬度がビッカース硬度で１８００以上のものを使用しており、硬貨通路１３１を光透過にすると共に、硬貨通路１３１の耐磨耗度を上げる様にしている。このサファイアガラス製の硬貨通路１３１の上部には、硬貨の搬送方向ｘと直交する方向に複数の小光源を直線状に並べ、中央で左右に分割されて成る第１及び第２の線状光源１２１ａ，１２１ｂが配設されており、硬貨通路１３１の下面には、上記第１及び第２の線状光源１２１ａ，１２１ｂと対向する位置に１個の線状光受光手段１２２が設けられている。
また、硬貨通路１３１の側板１３１ｂ（片寄せ側）の外壁近傍には、硬貨の搬送面に対して平行方向から搬送硬貨の側面部に光を当ててその反射光を受光してギザの状態（有無や数）を検出するギザ検出手段１２２が配設されている。そして、硬貨通路１３１の下方には、搬送硬貨の底面部に所定の角度（例えば約３５度）でスポット光を形成するランプ光源等で構成された照射手段１２５と、搬送硬貨の底面部から反射される照射手段１２５の光を受光するＲＧＢ受光手段１２３ｂとが配設され、硬貨通路１３１の上方には、照射手段１２５の直射光を硬貨通路１３１を通して受光する受光センサ１２３ｃが、照射手段１２５の光軸方向に配設されている。また、この受光センサ１２３ｃとＲＧＢ受光手段１２３ｂとは、硬貨通路１３１の面に対してほぼ対称位置に配設されている。
上記照射手段１２５，ＲＧＢ受光手段１２３ｂ及び受光センサ１２３ｃは、硬貨の搬送面に対して鉛直な第１の面上に配設され、かつ磁気センサ部１１０と上記線状光源１２１ａ，１２１ｂ，線状光受光手段１２２が配設されている第２の面との間に配設されている。また、ギザ検出手段１２２は、図３に示すように発光部１２２Ａと受光部１２２Ｂから成り、搬送面上で所定の角度を成して配設され、かつ発光部１２２Ａが上記第１の面と第２の面との間で、受光部１２２Ｂが上記第２の面とほぼ同一面上に配設されている。
【０００８】
図５は、図４の光学系複合センサ部１２０の背面部の構造の一例を示しており、第１及び第２の線状光源１２１ａ，１２１ｂのカバー１２１Ａの部材は、線状光受光手段１２１ｃに均一な光が入るように、白濁した樹脂を使用している。また、隣合う光学系のセンサが干渉しないように、フィルタ手段１２４として、線状光受光手段１２１ｃの受光面上部のサファイアガラス（硬貨通路の底板）１３１ａの下面には、特定波長の光をカット（吸収）するフィルタ１２４ａが蒸着されている。例えば、図４の配置例では、搬送硬貨から反射されたギザ検出手段１２２の照明光が線状光受光手段１２１ｃ側に入らないようになる。
一方、線状光受光手段１２１ｃの受光面には、ＲＧＢ受光手段１２３ｂの照射手段１２５からの反射光が入らないように、フイルムを貼りつけてスリット状の窓（図示せず）を形成している。また、図４及び図５に示すように、筐体の外壁は、ＩＣやランプ光源の熱が放熱されるように、例えばアルミダイキャスト製の放熱板１２０Ｂを使用している。そして、筐体内に包含される各センサ構成部品は、図５の斜線部に示すように、充填剤１２０Ａ（例えば、シリコン樹脂）によりモールドされて一体化されている。また、筐体の下方にはコネクタ１２０Ｃが設けられ、このコネクタ１２０Ｃを介して信号処理回路に接続されるようになっている。
【０００９】
次に、光学系複合センサ部１２０のセンサ構成部品の具体例を示して、各光学系センサの識別判定要素と判定有効対象について説明する。第１及び第２の線状光源１２１ａ，１２１ｂと線状光受光手段１２１ｃから成る光学系センサ（以下、「径検出センサ」と呼ぶ）は、直径及び穴検出用センサとして使用される。第１及び第２の線状光源１２１ａ，１２１ｂとしては、例えば複数のＬＥＤを線状に配列した２つのＬＥＤアレイが使用され、線状光受光手段１２１ｃとしてはＣＣＤ（一次元イメージセンサ）が使用される。そして、このＣＣＤ１２１ｃの検知情報に基づき、径差による硬貨の分離と穴の検出が行なわれる。
ギザ検出手段１２２としての光学系センサ（以下、「ギザ検出センサ」と呼ぶ）は、レーザダイオード、セルフォックレンズ（又はコリメータレンズ）、シリンドリカルレンズ及びフォトダイオードから構成され、フォトダイオードの検知情報に基づき、５００円類似外国貨の検知及び１０円新貨と中国伍分等との分離が行なわれる。なお、レーザダイオードからの照明光は、近赤外線の波長の光としているため、サファイアガラスに付着するフィルタ１２４ａは、近赤外線をカットする近赤外線カットフィルタを用いている。
照射手段１２５，ＲＧＢ受光手段１２３ｂ及び補正用の受光センサ１２３ｃから成る、ＲＧＢ受光処理手段１２３としての光学系センサ（以下、「ＲＧＢ検出手段」と呼び）は、硬貨の色汚損及び同心円状模様等の検出用手段として使用される。照射手段１２５としては、円形状にスポット光を照射する白色光ランプが使用され、より具体的には白色光ランプと、レンズ（及びスリット；スリットは有る方が好ましい）により構成されるスポット光生成用照射手段１２５を通路の下面より搬送される硬貨の中心より外側を照らす用に取り付けその仰角を約３５度にする。
このスポット光のスポット形状の大きさは、例えば５×１０ｍｍの面積であるが、ランプにフィラメントを使用しレンズでこの光を集光すると、中央部の狭い範囲にその照度のピークが形成でき、おおよそ円形硬貨の片面の１／３を照らす直径となる。硬貨の下部は透明なサファイアガラスでできており、硬貨の表面は一般に鏡面状に形成されており、そのスポット光からの光を受けて反射する反射光の光軸よりも、通路の中央よりの位置に配置し散乱光を受光するように受光手段１２３ｂを配設するようになっている。ＲＧＢ受光手段１２３ｂとしては、図６（Ａ）に示すような感度特性の受光素子が、図６（Ｂ）のように配置されたものが図６（Ｃ）に示すような外形のパッケージに一体と成って収納されている。すなわち、図６（Ｂ）に示す受光平面の受光センサは、同図に示す様なＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）受光手段であって、このＲＧＢ受光手段はＲＧＢの独立したセンサ領域を持ち、サンドイッチ構造の中央にＧを、両サイドの層にＲとＢを隣合わせに配置し、且つＲＧＢ受光手段の中央を中心に点対象構造になる様にしている。そして、ＲＧＢ受光手段の点対象に位置する２箇所のＲとＢの受光素子の出力は加算されて処理され、ＲＧＢ受光手段での全体のＲとＢとＧの各受光素子の面積を等しくしている。
すなわち、照射手段１２５からのスポット光を搬送路上に置かれた硬貨の鏡面に当てた場合に反射される光軸がＲＧＢ受光手段の受光面より外側になるような位置にＲＧＢ受光手段を配置し、且つ前記円形物体の表面の不均一により散乱する散乱光を受光できる様にやや照射手段に近い位置に配設する。そして同心円形渦状傷を持った偽造貨が受光手段上を通過するとき反射光は硬貨の搬送によって変化する渦の向きに応じて反射面の向きが変わるため、反射は図６（Ｄ）の様な円軌跡路を描き、反射光はその受光位置を順次変えるので、ＲＧＢ受光手段のＲとＢの出力強度が変わる。
この出力強度の変化により、鑑別しようとする硬貨の表面に同心円状渦状の模様が有るか否かを判定する。
次に、受光センサ１２３ｃとしてはフォトダイオードが使用される。そして、ＲＧＢ受光手段１２３ｂの各ＲＧＢの検知出力が図７に示すようにそれぞれ対数増幅器１２３ｄに入力されて、対数圧縮された出力信号ＲＯ、ＧＯ、ＢＯが減算器１２３ｅに入力され、その出力信号ＶＯＲ／Ｇ及びＶＯＢ／Ｇにより白銅系／アルミ硬貨と銅系硬貨との分離、白銅系と鉛偽硬貨等の分離及び５００円硬貨と旋盤で削って作られた同心円状模様の偽造貨との分離が行なわれる。
更に、ＲＧＢ受光手段１２３ｂの検知出力に基づき、流通貨での汚損硬貨の分離が行なわれる、また、受光センサ１２３ｃは、後述する硬貨による遮光状態の検出用センサ、及び汚損貨の検出用センサとして使用される他に、照射手段１２５の発光量の補正用センサとして使用される。すなわち、照射手段１２５の発光強度を一定（基準値）にするための発光量監視センサとしても使用される。
【００１０】
次に、硬貨識別装置における色及び汚損検出処理について説明する。図８は、光学系複合センサ部１２０のＲＧＢ検出手段１２３の部分を平面図で示しており、図９は、そのＡ−Ａ線での断面構造を示している。硬貨の色と汚損の情報は、光学系複合センサ部１２０のＲＧＢ検出手段１２３（ＲＧＢ受光手段１２３ｂ及び補正用の受光センサ１２３ｃ）の検知信号によって検出される。ＲＧＢ検出手段は、図９に示すように、照射手段１２５からの光を硬貨２の裏面に照射し、その散乱光を硬貨通路（サファイアガラス）１３１の底板１３１ａを通してＲＧＢ受光手段１２３ｂで受光し、その受光信号を出力する。さらに、照射手段１２５からの光を受光センサ１２３ｃで受光し、その受光信号を出力する。
ＲＧＢ検出手段１２３の信号処理回路の出力には、次の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す４チャネルのデータＶＯ（Ｒ／Ｇ），ＶＯ（Ｂ／Ｇ），ＶＯＧ，ＶＯＤがあり、これらのデータ（以下、「色データ」という）は、硬貨材質検出手段１１０で検出された磁気データと同様にデュアルポートＲＡＭに展開される。
（Ａ）ＶＯ（Ｒ／Ｇ）：ＲＧＢ受光手段１２３ｂの赤色系の変化量に対する緑色系の変化量の差。
（Ｂ）ＶＯ（Ｂ／Ｇ）：ＲＧＢ受光手段１２３ｂの青色系の変化量に対する緑色系の変化量の差。
（Ｃ）ＶＯＧ：ＲＧＢ受光手段１２３ｂの緑色系の変化量。
（Ｄ）ＶＯＤ：受光センサ１２３ｃの受光電圧レベル（図１１に示す）。
図１０は、硬貨２からの散乱光をＲＧＢ受光手段１２３ｂで受光した際のデータ分布で、Ｘ軸を緑色出力ＶＯＧ（０Ｖ〜５Ｖ），Ｙ軸を青と緑色の出力比ＶＯ（Ｂ／Ｇ）（０Ｖ〜５Ｖ）としてグラフに示している。この図１０に示すように、色相が黒っぽい程、緑色出力ＶＯＧ（電圧）のレベルが低くなり、緑色の鮮明度が増して綺麗な程、緑色出力ＶＯＧのレベルが高くなる。一方、色相が赤っぽい程、青と緑色の出力比ＶＯ（Ｂ／Ｇ）のレベルが低くなり、色相が白っぽい程、青と緑色の出力比ＶＯ（Ｂ／Ｇ）のレベルが高くなる。
そして、白銅系／アルミ硬貨は、新貨の場合は図中の（ア）で示すようなデータ分布となり、流通貨の場合は図中の（イ）で示すようなデータ分布、さらに汚損貨の場合は、図中の（ウ）で示すようなデータ分布となる。一方、銅系（青銅／黄銅系）硬貨は、新貨の場合は図中の（エ）で示すようなデータ分布となり、流通貨の場合は図中の（オ）で示すようなデータ分布となり、汚損貨の場合は、図中の（カ）で示すようなデータ分布となる。
例えば、１０円新貨（エ）は、ＶＯＧが白銅系／アルミ新貨（ア）と流通貨（イ）に近いが、ＶＯ（Ｂ／Ｇ）は離れている。また、１０円流通貨（オ）及び汚損貨（カ）は、ＶＯ（Ｂ／Ｇ）が白銅系／アルミ流通貨（イ）と汚損貨（ウ）に近いが、ＶＯＧは汚損貨（ウ）のレベルとなる。
色及び汚損検出処理では、上述のような特性を利用して、硬貨の金種，及び新貨，流通貨，汚損貨の基準特性値を予め登録しておき、ＲＧＢ受光手段１２３ｂの緑色出力ＶＯＧと青と緑色の出力比ＶＯ（Ｂ／Ｇ）を組合わせて、色及び汚損による硬貨の判別を行なう。例えば、アルミの１０円径のものは、ＶＯＧの値からは１０円新貨と判定するが、ＶＯ（Ｂ／Ｇ）が低いため、異常硬貨と見なして排除する。また、汚損貨はＶＯＧの電圧の低さで決定する。
【００１１】
図１１は色データのサンプリングのタイミングを示しており、色データは、ＲＧＢ検出センサ（受光センサ１２３ｃ）の出力信号ＶＯＤにより遮光状態を検出し、硬貨の通過に伴なう遮光期間のデータをサンプリングする。すなわち、受光センサ１２３ｃの出力信号ＶＯＤのレベルを所定周期（例えば７３０ｍｓ周期）でサンプリングして、ＶＯＤの立ち下がりのポイントＴｄと立ち上がりのポイントＴｕを検出する。例えば、ＶＯＤの出力値が、待機レベルから所定量Ｌ１（例えばＬ１＝ＶＯＤの待機レベル×（１／８）ｍｖ）の変化量を検出した時点を上記立ち下がりポイントＴｄとし、また、ＶＯＤの出力値が、遮光レベルの最小値より所定量Ｌ２（例えばＬ２＝ＶＯＤの待機レベル×（１／８）ｍｖ）の変化量を検出した時点を上記立ち上がりポイントＴｕとする。そして、検出したポイントＴｄからポイントＴｕまでのＶＯ（Ｒ／Ｇ），ＶＯ（Ｂ／Ｇ），ＶＯＧのサンプリングデータを硬貨一枚の「色データ」としてＲＡＭに格納する。
【００１２】
次に旋盤加工傷等の同心円状模様を持った円形偽造貨の検出動作に関して説明をする。
先ず、偽造硬貨は一般に、図１２（Ａ）に示すような同心円状の旋盤傷をもっている。この旋盤傷は使用するバイトによりできるもので、凸凹の断面はほぼ均一である。そして、偽造硬貨は、１個づつ旋盤によって削り出すことにより制作され、加工時のバイトの傷により同心円状の模様傷ができる。また、通常の旋盤加工であれば、その切削あとは、渦巻き状となる。本発明では、同心円状の模様に渦巻き状の切削傷も含むこととして説明を進める。
また、この様な、偽造硬貨は、プレス型を製作し、部材をプレスすることによっても容易に量産できるという危惧があり、硬貨自動処理機においてもこの様な偽造硬貨を排除する機能は必須のものとなっている。
渦或いは溝の大きさは、通常間隔が約１ｍｍ深さ約０．１乃至０．２ｍｍであり、形状は切削する切削バイトの形状である。
図９は照射手段１２５と受光手段１２３ｂと反射光軸の存在する位置をセンサの取り付け平面で表したものである。
照射手段１２５から出力されるスポット光は図１２（Ａ）の偽造貨の表面を下から上の方に向かって点線状に硬貨が搬送されるのに従って移動していく。
その時の散乱反射光の軌跡は硬貨の移動区間を図１２（Ａ）の必ずしも等間隔でない区間ＺＡ，ＺＢ，ＺＣ，…ＺＥで示す５個の区間に分けて処理される。
すなわち、区間ＺＡをスポット光が照らしている場合には、反射光の受光位置は図６（Ｄ）の（ａ）から（ｂ）の位置に有り、この場合、偽造硬貨の凸凹での光の反射面はスポット光の光軸の方向とほぼ平行となり影響を与えない図６（Ｄ）の（ａ）から（ｂ）に移動する。次に区間ＺＢのときには、偽造硬貨の凸凹での光の反射面が４５度を向く図６（Ｄ）の位置（ｂ）から（ｃ）になり、区間ＺＣでは偽造硬貨の凸凹面とスポット光の光軸とは直角に対するようになり、中央の位置にあるときには反射光軸は図６（Ｄ）の（ｃ）になる。区間ＺＤでは区間ＺＢのときと９０度ずれて図６（Ｄ）の（ｃ）から（ｄ）の位置になり、区間ＺＤでは図６（Ｄ）の（ｄ）から（ｅ）に移動する。なお、これら図６（Ｄ）の（ａ）〜（ｅ）の受光位置は、受光手段１２３ｂのセンサ面上に位置するように取り付けがおこなわれる。
【００１３】
次に、受光手段１２３ｂの出力信号の処理について説明する。ＲＧＢ受光手段１２３ｂは図６（Ｃ）に示すように例えば縦７．００ｍｍ，横７．６ｍｍの大きさで、硬貨の搬送方向に３分割し両端の２箇所は更に２分割され合計５個の受光素子から構成され、図６（Ｃ）に示す様な素子の配置となっている。出力は図６（Ｂ）に示す対角線状に位置するＲとＧのセンサの２個づつの和を１出力としてＲＧＢ受光手段１２３ｂの出力はＲＧＢ各々１個づつとなっている。そしてその後段の対数増幅器１２３ｄと差動増幅器１２３ｅにより図７に示される様にＶＯＢ／Ｇ，ＶＯＲ／Ｇの出力を得ている。また、別途ＶＯＧの出力も得ている。しかして、円形偽造貨に対する図７の差動増幅器１２３ｅの出力波形ＶＯＲ／Ｇ，ＶＯＢ／Ｇの特徴を考察してみると、先づ、図１３（Ａ）の区間ＺＢではスポット光が図６（Ｄ）の（ｂ）となりＲＧＢ受光手段１２３ｂの赤部Ｒに近づくため、区間ＺＡに対しＶＯＲ／Ｇは高くなりＶＯＢ／Ｇは低くなる。
他方、図１３（Ａ）の区間ＺＤでは、逆にＶＯＲ／Ｇは低くなりＶＯＢ／Ｇは高くなる。更に、図１３（Ａ）の区間ＺＣではＶＯＲ／Ｇ，ＶＯＢ／Ｇ共にターニング・ポイントとなり、照度ムラによる影響も大きくなる。
従って、同心円状模様のある偽造硬貨の場合、図１３（Ａ），（Ｂ）の様な波形となる。
また、正常硬貨の場合には、表面に模様があるが、模様の数が少なく向きが一定でないため、あまり影響受けず、図１３（Ｃ），（Ｄ）の波形のようになる。
【００１４】
かかる動作原理のもとに、その動作を図１４のフローチャートを参照して説明する。先ず、照射手段１２５の発光量の調整を行ない（ステップＳ９００）、図７の受光センサ１２３ｃの出力Ｖｏｄに適正な出力が得られる様に照射手段１２５の発光量を調節する。次に硬貨の搬送が開始され（ステップＳ９０２）、１枚づつ硬貨が分離されて搬送され、センサ部への到来を待つ。しかして、上述の出力Ｖｏｄにより、硬貨の到来を判断する（ステップＳ９０４）。そして、硬貨の到来が検知されると、硬貨１枚分の通過の間に、所定時間毎に出力ＶＯＲ／Ｇ、ＶＯＢ／Ｇデータがサンプリングされる（ステップＳ９０６）。一例として、５００円硬貨では１６乃至２５ポイントのデータが収集されるように所定時間毎にサンプリング処理が実行される。
【００１５】
次に図１３に示す硬貨の波形を例にとって説明する。先ず区間ＺＡでスタート・ブロック・ピーク値のＲＧｔ１及びＢＧｔ１を算出する（ステップＳ９０８）。この処理は、出力ＶＯＲ／ＧデータＲＧ１からＲＧ６の中から最大値ＲＧｔ１を演算する処理である。同様に出力ＶＯＢ／ＧデータＢＧ１からＢＧ６の中から最小値ＢＧｔ１を演算処理する。
続いて、区間ＺＢでスタート・ブロック・レベル値（ＲＧｔ２及びＢＧｔ２）を算出する（ステップＳ９１０）。この処理は、出力ＶＯＲ／ＧデータＲＧ７、ＲＧ８から平均値ＲＧｔ２を演算する処理である。
同様に出力ＶＯＢ／ＧデータＢＧ７、ＢＧ８から平均値ＢＧｔ２を演算処理する。
次に、区間ＺＢ乃至区間ＺＤのデータからセンター・ブロック・ピーク値１であるＲＧｔ４及びＢＧｔ４を算出する（ステップＳ９１２）。この処理は、出力ＶＯＲ／ＧデータＲＧ９からＲＧ２１までのデータの中から最小値ＲＧｔ４を演算する処理である。
同様に、出力ＶＯＢ／ＧデータＢＧ９からＢＧｔ２１までのデータの中から最小値ＢＧｔ４を演算処理する。続いて区間ＺＢ乃至区間ＺＤのデータからセンター・ブロック・ピーク値２であるＲＧｔ３及びＢＧｔ３を演算する（ステップＳ９１４）。この処理は、出力ＶＯＲ／Ｇデータにおいて、ＲＧ９からステップＳ９１２のＲＧｔ４検出データまでのデータの中から最大値ＲＧｔ３を演算する処置である。
同様に、出力ＶＯＢ／Ｇデータに対して、ステップＳ９１２のＢＧｔ４検出データからＢＧ２１までのデータの中から最大値ＢＧｔ３を演算処理する。
次に、区間ＺＤでエンド・ブロック・レベル値ＲＧｔ５及びＢＧｔ５を算出する（ステップＳ９１６）。この処理は、出力ＶＯＲ／ＧデータＲＧ２２，ＲＧ２３の平均値ＲＧｔ５を演算する処理である。
同様に、出力ＶＯＢ／ＧデータＢＧ２２、ＢＧ２３の平均値ＢＧｔ５を演算処理する。
【００１６】
かくして、スタートブロック及びセンターブロックのピーク値及びレベル値が演算できると、次に判定演算を実行する（ステップＳ９１８）。すなわち、演算値ＲＧｔ３−ＲＧｔ４，ＢＧｔ３−ＢＧｔ４をそれぞれ計算する。そして、かかる演算値が所定の閾値を満足するか否か判定する（ステップＳ９２０）。この判定条件は、条件（ＲＧｔ３−ＲＧｔ４＞Ｔｈ０）かつ（ＢＧｔ３−ＢＧｔ４＞Ｔｈ２）であれば、偽造硬貨と判定し、異常通知を行う（ステップＳ９２４）。他方、上記判定条件を満足しなければ正常通知を出力する（ステップＳ９２２）。理想的形状の偽造硬貨の波形を図１５（Ａ）に、又、理想的正常硬貨の波形を図１５（Ｂ）に示す。偽造硬貨の波形の特徴としては、硬貨中央付近のＭａｘ，Ｍｉｎの差が大きいことにあり、実際にその部分を判定に使用して、十分な偽造硬貨排除能力が確認できた。ところで、正常硬貨の中には、図１５（Ｃ）のように多少模様が出るものもあり、これを通すようにＳ９２０の判定処理の閾値を設定する必要がある。このため、図１５（Ｄ）のようにキズが薄い偽造硬貨は本実施例では排除不可能である。
【００１７】
次に、硬貨識別方法と金種判定方法を図１８のタイミングチャートを参照して明する。先ず、硬貨識別方法を図１６のフローチャートに従って説明する。図示しない硬貨識別部では、図示しない装置本体からのスタートコマンドにて識別処理を開始し、ＣＣＤ１２１ｃの径データ，ギザ検出センサ１２２のギザデータ，及びＲＧＢ検出手段１２３（受光センサ１２３ｃ）の出力信号ＶＯＤのサンプリングを開始する。ここで、ＣＣＤ１２１ｃの径データのサンプリングは、図１８に示すように、セルフトリガポイントＰ１を検知した時点から硬貨抜けポイントＰ２を検知した時点までである（ステップＳ２０１）。
一方、図１８に示すように、ＲＧＢ検出センサ（受光センサ１２３ｃ）の出力信号ＶＯＤの立ち下がり（硬貨遮光）ポイントＴｄを検知した時点で（ステップＳ２０２）、ＲＧＢ検出手段１２３のＶＯ（Ｒ／Ｇ），ＶＯ（Ｂ／Ｇ），ＶＯＧの色データの取込みを開始する（ステップＳ２０３）。そして、ＲＧＢ検出手段のＶＯＤの立ち上がり（硬貨抜け）ポイントＴｕを検知した時点で（ステップＳ２０４）、次の（Ａ）〜（Ｅ）の処理をする。
（Ａ）上記色データの取込み処理を終了する。（Ｂ）ギザカウント数を硬貨１枚のギザデータとして取込み、ギザカウンタをクリアして取込み処理を終了する（ステップＳ２０５）。（Ｃ）磁気データの取込みを開始する（ステップＳ２０６）。（Ｄ）金種コード送信用タイマ（例えば１２ｍｓタイマ）をセットする（ステップＳ２０７）。（Ｅ）金種判定の前処理として、色データに基づいて色のファクタを求める（ステップＳ２０８）。
そして、ステップＳ２０６における磁気データの取込み開始から所定時間（例えば約６ｍｓ）、磁気データのサンプリングを行ない、そのデータ中のピークを検知する（ステップＳ２０８）。磁気ピークが確定されたのであれば、ピーク値及び、そのピーク時の値を格納し（ステップＳ２０９）、硬貨識別処理を終了して金種判定処理を開始する。
【００１８】
次に、金種判定方法を図１７のフローチャートに従って説明する。なお、図１７の点線枠内の各チェックは、外部より選択設定された識別モードに従って行なわれる。例えば、設定された識別モードが縮退モードの場合、色データによる偽貨チェックや汚損チェック等、チェック対象外と設定されているものを除いた項目をチェックする。ここでは、チェック対象外として汚損チェックが設定されている場合を例としている。
上述の硬貨の識別処理が終了したのであれば、硬貨識別部では、ＲＡＭに格納された上記の各データに基づいて金種判定処理を行なう。先ず、磁気データと
ＣＣＤでサンプリングした径データ（径因子）をチェックし（ステップＳ３０１）、非白銅系／白銅系の材質情報と硬貨の径データによって硬貨の金種を仮に決定する（ステップＳ３０２）。この仮金種の決定時点で偽貨と判定した場合は、ステップＳ３１５に移行し（ステップＳ３０３）、偽貨の金種コードを装置本体に送信して当該硬貨の金種判定処理を終了する（ステップＳ３１５）。
仮金種が決定され、正常貨と判定されたのであれば、その仮金種に従って、５００円，１００円，５０円の場合、磁気データ（材質情報）により白銅系硬貨の材質チェックを行なう（ステップＳ３０４）。この材質チェックで“ＮＧ”の場合は、白銅系材質偽貨と判断してステップＳ３１５に移行し（ステップＳ３０５）、偽貨の金種コードを装置本体に送信して当該硬貨の金種判定処理を終了する（ステップＳ３１５）。
材質チェックが“ＯＫ”であれば、５００円，１０円，５円，１円の場合、色データの前処理（ステップＳ２０８）で求めた色のファクタにてＲＧＢ検知手段の色データのチェックを行なう（ステップＳ３０６）。この色データによるチェックでは、５００円硬貨の場合は、更に旋盤貨（旋盤で削って作られた偽造貨）か否かを色相等によりチェックする。例えば、旋盤加工による偽造硬貨は同心円模様が生じていることが多いため、色データのチェックにより同心円部があるか否かをチェックして旋盤貨を識別する（ステップＳ３０７，Ｓ３０８）。そして、色チェックで“ＮＧ”の場合は色偽貨と判断してステップＳ３１５に移行し、当該金種コードを装置本体に送信して当該硬貨の金種判定処理を終了する（ステップＳ３１５）。
色チェックが“ＯＫ”であれば、５００円の場合、ギザデータに基づいてギザチェックを行なう。さらに、偽貨検知レベルが“強”として識別モードに設定されている場合は、１００円，５０円のギザチェックをギザデータに基づいて行なう（ステップＳ３０９）。そして、ギザチェックで“ＮＧ”の場合はギザ偽貨と判断してステップＳ３１５に移行し（ステップＳ３１０）、当該金種コードを装置本体に送信して当該硬貨の金種判定処理を終了する（ステップＳ３１５）。
ギザチェックが“ＯＫ”であれば、穴データに基づいて穴の有無のチェックを行なう。このチェックは金種に係わらず行ない、当該金種の穴の有無の整合性をチェックする。そして、穴チェックで“ＮＧ”の場合は穴偽貨と判断してステップＳ３１５に移行し（ステップＳ３１３）、当該金種コードを装置本体に送信して当該硬貨の金種判定処理を終了する（ステップＳ３１５）。
以上、ステップＳ３０２で仮金種を決定した硬貨が、上記の各チェックを行なって全て同一硬貨と判断したときに正常貨とする。そして、当該金種コードを装置本体に送信して当該硬貨の金種判定処理を終了する（ステップＳ３１４）。なお、金種コードの装置本体への送信は、識別処理のステップＳ２０７でセットした金種コード送信タイマ（１２ｍｓタイマ）による割込みによって行なわれ、図１８中のＴｅ時点で送信される。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明の硬貨識別センサによれば、高価なＣＣＤセンサを用いることなく、硬貨の凹凸面から反射される光が受光センサ側の受光平面において回転する様に移動していくことを検出することにより、容易かつ確実に旋盤による同心円凹凸模様をもった円形偽造貨を検出し排除することができると共に、ＲＧＢの色の違いを利用して、白銅系／アルミ硬貨と銅系硬貨の分離処理等も同一のセンサ出力により同時処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】硬貨繰出し装置部の内部及び硬貨通路部の構造の一部を示す平面図である。
【図２】本発明の硬貨識別装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の硬貨識別センサの構成の一例を示す平面構造図である。
【図４】図３の光学系複合センサ部を矢印ｘ方向から見た正面構造図である。
【図５】図４の光学系複合センサ部の背面部の構造の一例を示す背面構造図である。
【図６】本発明の受光手段の感度特性、配置位置、外形、受光位置の一例を示す図である。
【図７】本発明のＲＧＢ検出手段の一構成例を示すブロック図である。
【図８】図３の光学系複合センサ部のＲＧＢ検出手段の部分の構成例を示す平面図である。
【図９】図８の正面構造図である。
【図１０】硬貨識別装置における色／汚損検出方法を説明するための図である。
【図１１】色データのサンプリング方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の識別対象硬貨の表面形状及びその反射光演算出力波形である。
【図１３】本発明の受光手段出力波形の各ゾーン区間毎の波形特徴部を示す図である。
【図１４】本発明の偽造硬貨識別処理のフローチャートである。
【図１５】本発明のＲＧＢ受光手段の演算出力波形の一例である。
【図１６】硬貨識別センサの構成の第１の例での硬貨識別方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１４のフローチャートの続きである。
【図１８】硬貨識別センサの構成例での各センサの出力波形例を示す図である。
【符号の説明】
２    硬貨
１００，１０１    硬貨識別センサ
１２０    光学系複合センサ部
１２０Ａ    充填剤
１２０Ｂ    放熱板
１２０Ｃ    コネクタ
１２１    径／穴検出手段（径検出センサ）
１２１ａ，ｂ    線状光発光手段（ＬＥＤアレイ）
１２１ｃ    線状光受光手段（ライン型ＣＣＤ）
１２２    ギザ検出手段（ギザ検出センサ）
１２２ａ    レーザダイオード
１２２ｂ    セルフォックレンズ
１２３    ＲＧＢ検出手段
１２３ｂ    ＲＧＢ受光手段
１２３ｃ    受光手段（補正用フォトダイオード）
１２３ｄ    対数増幅器
１２３ｅ    演算増幅器
１２４    フィルタ手段
１２４ａ    近赤外線カットフィルタ
１２５    照射手段
１３０    通路部
１３１    硬貨通路
１３１ａ    底板
１３１ｂ    側板
２００    判別手段
【図１】
0003542223.tif 000002
【図２】
0003542223.tif 000003
【図３】
0003542223.tif 000004
【図４】
0003542223.tif 000005
【図５】
0003542223.tif 000006
【図６】
0003542223.tif 000007
【図７】
0003542223.tif 000008
【図８】
0003542223.tif 000009
【図９】
0003542223.tif 000010
【図１０】
0003542223.tif 000011
【図１１】
0003542223.tif 000012
【図１２】
0003542223.tif 000013
【図１３】
0003542223.tif 000014
【図１４】
0003542223.tif 000015
【図１５】
0003542223.tif 000016
【図１６】
0003542223.tif 000017
【図１７】
0003542223.tif 000018
【図１８】
0003542223.tif 000019