(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学可変素子領域を有する有価書類の真偽を識別する有価書類識別装置であって、
第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第一光源と、
第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第二光源と、
前記光学可変素子領域から反射された光を第三の方向から受光する受光部と、
前記第一光源の反射光の情報である第一反射光情報と、前記第二光源の反射光の情報である第二反射光情報とに基づいて前記光学可変素子領域の有無を判定する判定部と、を備え、
前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、
前記第三の角度は２５°以上、９０°未満であり、
前記有価書類は、前記光学可変素子領域として、光学可変インク領域及びホログラム領域を有し、
前記判定部は、前記有価書類の種類を判定し、判定された種類の有価書類に関する情報から前記光学可変インク領域の位置と前記ホログラム領域の位置とを特定し、前記光学可変インク領域では前記第一反射光情報と前記第二反射光情報との間の色の違いに基づいて前記有価書類の真偽を判定し、かつ、前記ホログラム領域では前記第一反射光情報と前記第二反射光情報との間における色、輝度及び形状の少なくとも１つの違いに基づいて前記有価書類の真偽を判定する有価書類識別装置。
【請求項２】
光学可変素子領域を有する有価書類の真偽を識別する有価書類識別装置であって、
第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第一光源と、
第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第二光源と、
前記第一光源及び前記第二光源から照射されて前記光学可変素子領域で第三の方向に反射された光を前記第三の方向から受光する受光部と、
前記第一光源の反射光の情報である第一反射光情報と、前記第二光源の反射光の情報である第二反射光情報とに基づいて前記光学可変素子領域の有無を判定する判定部と、を備え、
前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、
前記第三の角度は２５°以上、９０°未満であり、
前記第一の角度は、前記第三の角度より小さく、
前記第二の角度は、前記第三の角度より大きい有価書類識別装置。
【請求項３】
前記第三の角度は、６０°以下である請求項１又は２に記載の有価書類識別装置。
【請求項４】
前記第三の角度は、５５°以下である請求項３記載の有価書類識別装置。
【請求項５】
前記第一の角度は、−１０°〜２０°であり、
前記第二の角度は、４０°〜７０°である請求項１〜４のいずれかに記載の有価書類識別装置。
【請求項６】
前記第一の角度は、−５°〜１５°であり、
前記第二の角度は、４５°〜６５°である請求項５記載の有価書類識別装置。
【請求項７】
光学可変素子領域を有する有価書類の真偽を識別する有価書類識別装置であって、
第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第一光源と、
第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第二光源と、
前記第一光源及び前記第二光源から照射されて前記光学可変素子領域で第三の方向に反射された光を前記第三の方向から受光する受光部と、
前記第一光源の反射光の情報である第一反射光情報と、前記第二光源の反射光の情報である第二反射光情報とに基づいて前記光学可変素子領域の有無を判定する判定部と、を備え、
前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、
前記第一の角度は、−５°〜１５°であり、
前記第二の角度は、４０°〜６０°であり、
前記第三の角度は、５０°〜６０°である有価書類識別装置。
【請求項８】
前記光学可変素子領域は、光干渉構造及び光回折構造の少なくとも一方を有する請求項１〜７のいずれかに記載の有価書類識別装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記第一反射光情報と前記第二反射光情報との間の色の違いに基づいて前記有価書類の真偽を判定する請求項２〜８のいずれかに記載の有価書類識別装置。
【請求項１０】
前記受光部は、前記有価書類を直線状に撮像するラインセンサを備え、
前記第一光源及び前記第二の光源はそれぞれ、前記ラインセンサによる直線状の被撮像領域に光を照射する請求項１〜９のいずれかに記載の有価書類識別装置。
【請求項１１】
前記受光部は、前記第一光源及び前記第二光源から照射されて、前記光学可変素子領域で反射された光を受光し、
前記第一の角度、前記第二の角度及び前記第三の角度は、前記直線状の被撮像領域に直交する基準面上における角度であり、
前記第一の角度は、前記第三の角度より小さく、
前記第二の角度は、前記第三の角度より大きい請求項１０記載の有価書類識別装置。
【請求項１２】
前記有価書類を搬送させる搬送機構を更に備える請求項１〜１１のいずれかに記載の有価書類識別装置。
【請求項１３】
前記判定部は、前記第一反射光情報に基づく第一画像の色と、前記第二反射光情報に基づく第二画像の色とを比較して前記有価書類の真偽を判定する請求項１〜１２のいずれかに記載の有価書類識別装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の有価書類識別装置を備える有価書類処理機。
【請求項１５】
有価書類の光学可変素子領域の検出方法であって、
第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射し、前記光学可変素子領域から反射された光を受光する第一読取ステップと、
第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射し、前記光学可変素子領域から反射された光を受光する第二読取ステップと、
前記第一読取ステップでの反射光の情報である第一反射光情報と、前記第二読取ステップでの反射光の情報である第二反射光情報とに基づいて前記光学可変素子領域の有無を判定する判定ステップと、を含み、
前記第一読取ステップ及び前記第二読取ステップでは、前記光学可変素子領域から反射された光を第三の方向から受光し、
前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、
前記第三の角度は２５°以上、９０°未満であり、
前記有価書類は、前記光学可変素子領域として、光学可変インク領域及びホログラム領域を有し、
前記判定ステップでは、前記有価書類の種類を判定し、判定された種類の有価書類に関する情報から前記光学可変インク領域の位置と前記ホログラム領域の位置とを特定し、前記光学可変インク領域では前記第一反射光情報と前記第二反射光情報との間の色の違いに基づいて前記有価書類の真偽を判定し、かつ、前記ホログラム領域では前記第一反射光情報と前記第二反射光情報との間における色、輝度及び形状の少なくとも１つの違いに基づいて前記有価書類の真偽を判定する光学可変素子領域の検出方法。
【請求項１６】
有価書類の光学可変素子領域の検出方法であって、
第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射し、前記光学可変素子領域から反射された光を受光する第一読取ステップと、
第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射し、前記光学可変素子領域から反射された光を受光する第二読取ステップと、
前記第一読取ステップでの反射光の情報である第一反射光情報と、前記第二読取ステップでの反射光の情報である第二反射光情報とに基づいて前記光学可変素子領域の有無を判定する判定ステップと、を含み、
前記第一読取ステップ及び前記第二読取ステップでは、前記第一の方向及び前記第二の方向から照射されて前記光学可変素子領域で第三の方向に反射された光を前記第三の方向から受光し、
前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、
前記第三の角度は２５°以上、９０°未満であり、
前記第一の角度は、前記第三の角度より小さく、
前記第二の角度は、前記第三の角度より大きい光学可変素子領域の検出方法。
【請求項１７】
有価書類の光学可変素子領域の検出方法であって、
第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射し、前記光学可変素子領域から反射された光を受光する第一読取ステップと、
第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射し、前記光学可変素子領域から反射された光を受光する第二読取ステップと、
前記第一読取ステップでの反射光の情報である第一反射光情報と、前記第二読取ステップでの反射光の情報である第二反射光情報とに基づいて前記光学可変素子領域の有無を判定する判定ステップと、を含み、
前記第一読取ステップ及び前記第二読取ステップでは、前記第一の方向及び前記第二の方向から照射されて前記光学可変素子領域で第三の方向に反射された光を前記第三の方向から受光し、
前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、
前記第一の角度は、−５°〜１５°であり、
前記第二の角度は、４０°〜６０°であり、
前記第三の角度は、５０°〜６０°である光学可変素子領域の検出方法。
【請求項１８】
有価書類の光学可変素子領域を検出するための画像センサユニットであって、
第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第一光源と、
第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第二光源と、
前記第一光源及び前記第二光源から照射されて前記光学可変素子領域で第三の方向に反射された光を前記第三の方向から受光する受光部と、を備え、
前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、
前記第三の角度は２５°以上、９０°未満であり、
前記第一の角度は、前記第三の角度より小さく、
前記第二の角度は、前記第三の角度より大きい画像センサユニット。
【請求項１９】
有価書類の光学可変素子領域を検出するための画像センサユニットであって、
第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第一光源と、
第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第二光源と、
前記第一光源及び前記第二光源から照射されて前記光学可変素子領域で第三の方向に反射された光を前記第三の方向から受光する受光部と、を備え、
前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、
前記第一の角度は、−５°〜１５°であり、
前記第二の角度は、４０°〜６０°であり、
前記第三の角度は、５０°〜６０°である画像センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有価書類識別装置、有価書類処理機、画像センサユニット及び光学可変素子領域の検出方法に関する。より詳しくは、光学可変素子領域を備えた、紙幣（銀行券）や商品券、小切手、カード状媒体等の有価書類（valuable documents）の真偽判定に好適な有価書類識別装置、有価書類処理機、画像センサユニット及び光学可変素子領域の検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紙幣（銀行券）や商品券、小切手等の有価書類には、偽造防止のために様々なセキュリティ特徴が付与されている。例えば、紙幣に用いられる紙は、植物繊維を素材にした紙が主流だが、耐久性や耐水性、セキュリティ性等の向上を目的として、合成繊維を素材とした紙を用いたり、合成樹脂のシートであるポリマーシートが用いられることがある。ポリマーシートから作られた紙幣は、ポリマー紙幣と呼ばれ、透明の窓が設けられたポリマー紙幣は偽造が難しい。
【０００３】
更に、これら有価書類の偽造防止技術として、光学可変素子（Optical Variable Device: OVD）が多くの国で用いられている。光学可変素子は、回折格子や薄膜、マイクロレンズ等の光学素子を用いて、色や模様の変化等、光学的な効果を生じさせるものである。具体的には、光学可変素子に照らす光の角度、及び／又は、光学可変素子が見られる角度が変化することにより、色や模様等の光学可変素子の外観が変化する。ホログラムや光学可変インク（Optical Variable Ink: OVI）、モーションスレッド等は、光学可変素子の一種である。例えば、モーションスレッドは、アイコンと呼ばれる複数の微小画像の上に光学スペーサを介してマイクロレンズを配置して形成されるものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
光学可変素子は、肉眼だけでなく、装置を用いた有価書類の真偽判定にも有用である。具体的には、有価書類の種類に応じた位置に光学可変素子が有るか無いかを判別し、無い場合には偽券又は真偽不確定券と判定する。有価書類の真偽判定に光学可変素子を用いる技術としては、他に以下が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、異なる角度から見ると色が異なるカラーシフトインク（Color-shifting ink）を検出するために、光電変換素子と組み合わされたレンズ両側に発光角度の異なる光源が配置され、透光版内面に無反射膜が貼着された密着イメージセンサが開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、文書の少なくとも一部が第１の入射角からの第１の電磁照射線に晒される間に文書の少なくとも一部の第１の像を撮影する工程と、文書の少なくとも一部が第２の入射角からの第２の電磁照射線に晒される間に文書の少なくとも一部の第２の像を撮影する工程と、を含む光学的可変素子を検出するための方法が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、光学可変インクを識別して有価チケットの真偽を検証する検証装置が開示されており、該検証装置では、第一光源発光ユニット及び第二光源発光ユニットと、受光素子とが有価チケットの法線を挟んで両側に配置されており、第二光源発光ユニットの光軸と上記法線とのなす角が第一光源発光ユニットの光軸と上記法線とのなす角より大きい。
【０００８】
特許文献５には、紙葉類に向けて第１方向から光を照射する第１光源により撮像された第１画像と、第２方向から紙葉類に向けて光を照射する第２光源により撮像された第２画像とを生成し、第１画像に含まれるスレッド画像と第２画像に含まれるスレッド画像とが異なる場合に紙葉類がモーションスレッドを有すると判定する紙葉類識別装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７３３３２６８号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第１０１９８６３５２号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１１／０８５０４１号
【特許文献４】中国特許出願公開第１０４４２４６８８号明細書
【特許文献５】特開２０１３−２０５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
光学可変インクやカラーシフトインク等の観察者が見る角度や照射光が入射する角度に応じて色が変化する光学可変素子や、レインボーホログラムのように色とともに模様が変化する光学可変素子等の外観が変わる光学可変素子の有無を検出することは、紙幣等の有価書類の正確な真偽判定に有用である。しかしながら、肉眼での観察のように、光学可変素子を異なる角度から観察しようとすると、受光角が異なる複数の光センサを設ける必要があり、装置のコストが高くなってしまう。このため、照射角が異なる複数の光源と、１つの光センサを設けることが好ましい。このとき、光源の角度と光センサの角度によって光学可変素子の検出能力が変わるため、それぞれの角度を適切な角度とする必要がある。
【００１１】
上述の特許文献２〜５には、光学可変素子を検出するために複数の光源と１つの光センサを用いる装置が開示されている。
【００１２】
特許文献２は、紙幣の面に対して垂直方向に光電変換素子の列を配置したセンサユニットを開示している。このセンサユニットでは、搬送されるシート上の紙幣識別表面変色インクを垂直方向から撮影することになる。しかしながら、実験によると、垂直方向から見る光学可変インクの色の変化は、斜め方向から見る場合に比べて乏しい。したがって、見る角度に応じて色が変わる光学可変インクの検出には適していない。
【００１３】
特許文献３には、電磁放射線源の入射角を−９０〜９０°、撮像装置の入射角を−９０〜９０°とした例が開示されている。しかしながら、撮像装置の角度によっては、上述のように、光学可変インクの検出に適さなくなる。また、この例では、光学可変材料に電磁照射線を直接照射し、撮影しているが、センサユニットおいては、特許文献２に記載されているように、光源及び受光部と光学可変素子との間に、ガラス等から形成された透明な窓部を設けることが一般的である。透明なガラスを配置した場合、撮像装置を±９０°付近に配置すると、ガラス表面での反射により、照明も撮影も良好にできないことがある。よって、特許文献３では、撮像装置の角度は特定されていないに等しい。
【００１４】
特許文献４では、第一光源発光ユニットの光軸と有価チケットの法線とのなす角度が０〜３０°であり、受光素子の光軸と上記法線とのなす角度が０〜２０°である。しかしながら、受光素子が０〜２０°では、上述した通り、見る角度に応じて色が変わる光学可変インクの検出に適していない。また、第一光源発光ユニットと受光素子とが有価チケットの法線に対してほぼ対称な位置に配置されているため、ガラスから形成された透明な窓部を設けると、ガラス表面で反射した光が直接受光センサを照らすおそれがあり、光学可変素子を良好に撮像できない可能性がある。
【００１５】
特許文献５は、特許文献１に記載のようなモーションスレッド、すなわち、見る角度に応じて画像（図柄）そのものが変化する光学可変素子の識別を行うものであるため、特許文献５に開示の識別装置や識別方法をそのまま、ホログラムや光学可変インクの検出に利用することはできない。なぜなら、回折や干渉等の光学的な効果によって色や模様が変化するホログラムや光学可変インクに対して、モーションスレッドの色や模様の変化は、マイクロレンズが結像する位置に置かれる色や模様によって決まる。すなわちモーションスレッドの設計上の問題であるため、特定のモーションスレッドにおいて有効な技術が、他のモーションスレッドでも有効とは限らない。まして、ホログラムや光学可変インク等の光学的な効果で外観が変化する光学可変素子に対して示唆を与えるものではない。また、特許文献５は、ガラスから形成された透明な窓部を設けた場合のガラス表面での反射に起因する課題も考慮されていない。
【００１６】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、有価書類表面の光学可変素子領域の有無の判定精度を向上し、有価書類の真偽を高精度に判定可能な有価書類識別装置、有価書類処理機、画像センサユニット及び光学可変素子領域の検出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、光学可変素子領域を有する有価書類の真偽を識別する有価書類識別装置であって、第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第一光源と、第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第二光源と、前記光学可変素子領域から反射された光を第三の方向から受光する受光部と、前記第一光源の反射光の情報である第一反射光情報と、前記第二光源の反射光の情報である第二反射光情報とに基づいて前記光学可変素子領域の有無を判定する判定部と、を備え、前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、前記第三の角度は２５°以上、９０°未満であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記発明において、前記光学可変素子領域は、光干渉構造及び光回折構造の少なくとも一方を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記発明において、前記判定部は、前記第一反射光情報と前記第二反射光情報との間の色の違いに基づいて前記有価書類の真偽を判定することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記発明において、前記有価書類は、前記光学可変素子領域として、光学可変インク領域及びホログラム領域を有し、前記判定部は、前記有価書類の種類を判定し、前記種類判定部で判定された種類の有価書類に関する情報から前記光学可変インク領域の位置と前記ホログラム領域の位置とを特定し、前記光学可変インク領域では前記第一反射光情報と前記第二反射光情報との間の色の違いに基づいて前記有価書類の真偽を判定し、かつ、前記ホログラム領域では前記第一反射光情報と前記第二反射光情報との間における色、輝度及び形状の少なくとも１つの違いに基づいて前記有価書類の真偽を判定することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記発明において、前記第三の角度は、６０°以下であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、上記発明において、前記第三の角度は、５５°以下であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、上記発明において、前記第一の角度は、−１０°〜２０°であり、前記第二の角度は、４０°〜７０°であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、上記発明において、前記第一の角度は、−５°〜１５°であり、前記第二の角度は、４５°〜６５°であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、上記発明において、前記第一光源、前記第二光源及び前記受光部は、同一平面上に配置されており、前記有価書類識別装置は、前記第一光源及び前記第二光源と前記有価書類との間に配置された透明板を更に備え、前記第一光源及び前記第二光源は、前記透明板に光を照射したとすると正反射光が前記受光部に入射する領域を間に挟んで配置されていることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、上記発明において、前記受光部は、前記有価書類を直線状に撮像するラインセンサを備え、前記第一光源及び前記第二の光源はそれぞれ、前記ラインセンサによる直線状の被撮像領域に光を照射することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、上記発明において、前記受光部は、前記第一光源及び前記第二光源から照射されて、前記光学可変素子領域で反射された光を受光し、前記第一の角度、前記第二の角度及び前記第三の角度は、前記直線状の被撮像領域に直交する基準面上における角度であり、前記第一の角度は、前記第三の角度より小さく、前記第二の角度は、前記第三の角度より大きいことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、上記発明において、前記有価書類を搬送させる搬送機構を更に備えることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、上記発明において、前記判定部は、前記第一反射光情報に基づく第一画像の色と、前記第二反射光情報に基づく第二画像の色とを比較して前記有価書類の真偽を判定することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、前記有価書類識別装置を備えることを特徴とする有価書類処理機である。
【００３１】
また、本発明は、有価書類の光学可変素子領域の検出方法であって、第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射し、前記光学可変素子領域から反射された光を受光する第一読取ステップと、第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射し、前記光学可変素子領域から反射された光を受光する第二読取ステップと、前記第一読取ステップでの反射光の情報である第一反射光情報と、前記第二読取ステップでの反射光の情報である第二反射光情報とに基づいて前記光学可変素子領域の有無を判定する判定ステップと、を含み、前記第一照射ステップ及び前記第二照射ステップでは、前記光学可変素子領域から反射された光を第三の方向から受光し、前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、前記第三の角度は２５°以上、９０°未満であることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、有価書類の光学可変素子領域を検出するための画像センサユニットであって、第一の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第一光源と、第二の方向から前記光学可変素子領域に光を照射する第二光源と、前記光学可変素子領域から反射された光を第三の方向から受光する受光部と、を備え、前記光学可変素子領域を含む前記有価書類の面の垂直線と前記第一の方向とのなす角度である第一の角度と、前記垂直線と前記第二の方向とのなす角度である第二の角度と、前記垂直線と前記第三の方向とのなす角度である第三の角度と、は互いに異なり、前記第三の角度は２５°以上、９０°未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の有価書類識別装置、有価書類処理機、画像センサユニット及び光学可変素子領域の検出方法によれば、有価書類表面の光学可変素子領域の有無の判定精度を向上することができる。そのため、有価書類の真偽を高精度に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は、実施形態１に係る画像取得装置の断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の図における円で囲まれた領域の拡大図である。
【図２】実施形態１に係る有価書類の平面模式図である。
【図３】実施形態１に係る画像取得装置の平面模式図である。
【図４】実施形態１に係る画像取得装置における撮像方法を説明するための斜視模式図である。
【図５】透明板表面での反射率の入射角依存性を示すグラフであり、透明板の屈折率を１．５とし、フレネルの式から導出されたものである。
【図６】実施形態１に係る画像取得装置の別の断面模式図である。
【図７】（ａ）は、実施形態１に係る撮像画像（照射角０°、受光角４５°）を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の撮像画像から算出したＲ、Ｇ、Ｂの強度分布を示すヒストグラムである。
【図８】（ａ）は、実施形態１に係る撮像画像（照射角６０°、受光角４５°）を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の撮像画像から算出したＲ、Ｇ、Ｂの強度分布を示すヒストグラムである。
【図９】本券において、青の色比率を照射角６０°の値で規格化した結果を示すグラフである。
【図１０】第一の試験用サンプルにおいて、青の色比率を照射角６０°の値で規格化した結果を示すグラフである。
【図１１】第二の試験用サンプルにおいて、青の色比率を照射角６０°の値で規格化した結果を示すグラフである。
【図１２】実施形態１に係る有価書類識別装置の断面模式図である。
【図１３】実施形態１に係る有価書類識別装置の機能ブロック図である。
【図１４】実施形態１に係る光学可変インク領域の層構成を示す断面模式図であり、光学可変インクとして有価書類上に薄膜構造が設けられた場合を示す。
【図１５】実施形態１に係る光学可変インク領域の層構成を示す断面模式図であり、光学可変インクが光学可変性の顔料を含む場合を示す。
【図１６】実施形態１に係る有価書類識別装置によって行われる光学可変インク領域の判定処理を示すフローチャートである。
【図１７】実施形態１に係る有価書類識別装置によって行われる光学可変インク領域の判定方法を示すフローチャートである。
【図１８】図１７に示したフローによって２００５年発行の１００元紙幣を処理する場合を説明するための模式図である。
【図１９】実施形態１に係る有価書類識別装置によって行われる光学可変インク領域の評価値の演算方法を示すフローチャートである。
【図２０】図１９に示したフローによって２００５年発行の１００元紙幣を処理する場合を説明するための図である。
【図２１】受光角０°における本券と試験用サンプルの評価値分布を示したグラフである。
【図２２】受光角１５°における本券と試験用サンプルの評価値分布を示したグラフである。
【図２３】受光角３０°における本券と試験用サンプルの評価値分布を示したグラフである。
【図２４】受光角４０°における本券と試験用サンプルの評価値分布を示したグラフである。
【図２５】受光角４５°における本券と試験用サンプルの評価値分布を示したグラフである。
【図２６】受光角５０°における本券と試験用サンプルの評価値分布を示したグラフである。
【図２７】（ａ）は、実施形態１に係る有価書類処理装置の外観を示す斜視模式図であり、（ｂ）は、実施形態１に係る有価書類処理装置内部の構造概要を示す断面模式図である。
【図２８】実施形態１に係る別の有価書類処理装置の外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明に係る有価書類識別装置及び有価書類識別方法の好適な実施形態を詳細に説明する。まず、本実施形態に係る有価書類識別装置が備える画像取得装置（画像センサユニット）について説明する。該画像取得装置は、紙幣、小切手、商品券、有価証券等、様々な有価書類から、反射光情報として少なくともカラー画像情報を取得する機能を有し、本実施形態に係る有価書類識別装置内で、取得した画像情報から特徴を抽出して有価書類の種類や光学可変素子領域の有無を判定するために利用される。
【００３６】
本実施形態に係る有価書類識別装置は、図１（ａ）に示される画像取得装置（画像センサユニット）１０を備えている。画像取得装置１０は、搬送されている有価書類１００の反射画像を取得するものである。有価書類１００の搬送方向をＸ軸負方向とし、搬送面に垂直な軸をＺ軸とし、Ｙ軸はＸ軸及びＺ軸に直交するものとする。また、有価書類１００は搬送面と略平行に搬送されるものとし、Ｚ軸正側を上方、Ｚ軸負側を下方という。更に、説明の便宜上、有価書類１００のＺ軸正側の面を上面といい、有価書類１００のＺ軸負側の面を下面という。
【００３７】
有価書類１００には、光学可変素子領域１０１が設けられており、光学可変素子領域１０１には、光学可変素子によって数字等の記号や模様が描かれている。例えば、有価書類１００が２００５年発行の中国の１００元札のとき、図２に示すように、光学可変素子で「１００」の文字が描かれている。本実施形態で利用可能な光学可変素子としては、ホログラム及び光学可変インクのような光学的な効果によって色や模様が変化する光学可変素子が挙げられる。なかでも、光学可変インクのように、光学的な効果によって色が変化する光学的可変素子が好適である。この光学可変素子の色の変化は、光学可変素子に照射された光の反射光が、薄膜や回折格子の効果により、干渉することによって起こるものである。
【００３８】
画像取得装置１０は、筺体１８を有し、筺体１８の一面（有価書類１００に対向する面）にはガラス又は樹脂から形成された透明板１９が嵌め込まれて透明な窓部を構成している。画像取得装置１０は、有価書類１００の表面に光を照射する第一光源１１及び第二光源１２と、有価書類１００の表面で反射される光を受光する受光部１３とを有する。第一光源１１及び第二光源１２から照射された光は、有価書類１００の表面で反射されて、受光部１３によって受光される。
【００３９】
受光部１３は、ラインセンサ１４を備え、ラインセンサ１４は、複数の結像素子１５と、基板１７と、基板１７上に設けられた複数の受光素子１６から構成される。図３に示すように、複数の結像素子１５は、Ｙ軸方向に配列されて結像素子アレイを構成し、複数の受光素子１６は、Ｙ軸方向に配列されて受光素子アレイを構成する。結像素子１５は、第一光源１１から出射されて有価書類１００の表面で反射した反射光と、第二光源１２から出射されて有価書類１００の表面で反射した反射光とを集光して、受光素子１６に受光させるように配置される。Ｙ軸方向に配置された受光素子アレイ及び結像素子アレイを有するラインセンサ１４は、図４に示すように、Ｙ軸方向全体にわたって有価書類１００の直線状の被撮像領域１０２を一度に撮像する。また、ラインセンサ１４は、搬送されている有価書類１００に対して、このような撮像を順次行うことにより、有価書類１００全体の撮像を行う。
【００４０】
結像素子１５は、ロッドレンズと呼ばれるような透明の筒状の集光レンズであり、有価書類１００で反射された反射光を受光素子１６に集光するとともに伝搬する。
【００４１】
受光素子１６は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のアレイ状の受光素子を構成し、有価書類１００で反射された反射光を受光すると、その受光量に応じた信号を基板１７に出力する。また、各受光素子１６には、色選択用のフィルタ、具体的には光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）又は青（Ｂ）のカラーフィルタが設けられている。これにより、各画素に色情報を持たせ、出力信号をカラー化している。
【００４２】
なお、有価書類１００を撮像可能であれば、受光部１３のセンサの種類はラインセンサ１４に限定されず、カメラに用いられるエリアセンサ等の他のセンサを利用してもよい。結像素子１５についても、受光部１３のセンサによって鮮明な画像を撮像可能であれば、ロッドレンズのような等倍光学系に限らず、縮小光学系でもよいし、画像取得装置１０が結像素子１５等の光学系を有さない構造であってもよい。また、例えばミラーを用いる等、結像素子１５の構成によっては、結像素子１５の光軸と受光素子１６の撮像光軸とが、一直線上にない場合もある。
【００４３】
基板１７は、受光素子１６を駆動するための駆動回路と、受光素子１６からの信号を処理して出力するための信号処理回路とを含んでいる。基板１７は、各受光素子１６の出力信号をＡＦＥ（Analog Front End）により取り出し増幅し、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル値に変換し、暗出力をカットした上で、後述する画像処理部に出力する。
【００４４】
第一光源１１及び第二光源１２は、搬送される有価書類１００に向けて互いに異なる方向から光を照射するように配置されている。図３に示すように、各光源１１、１２は、線状光源であり、有価書類１００が通過する際に、少なくとも直線状の被撮像領域１０２を含む領域に直線状の光を照射することができる。また、各光源１１、１２は、赤、緑及び青の光を含む白色光を照射する。第一光源１１及び第二光源１２としては、例えば、赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子が配列されたＬＥＤアレイや白色ＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイを用いた線状の光源を利用することができる。あるいは、赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子からの、又は白色ＬＥＤからの光を導光体で伝播し、直線状に光を照射する線状光源を利用することができる。
【００４５】
なお、各光源１１、１２が照射する光は、光学可変素子領域１０１の色に対応する波長の光を含むものであれば特に限定されない。また、各光源１１、１２は、赤、緑及び青の光を順次照射してもよく、この場合は、各受光素子１６に色選択用のフィルタを設けなくてもよい。更に、各光源１１、１２は、面光源であってもよい。
【００４６】
次に、画像取得装置１０における第一光源１１、第二光源１２及び受光部１３の配置について説明する。図１及び図４に示すように、第一光源１１及び第二光源１２は、それぞれ、第一の方向及び第二の方向から有価書類１００（光学可変素子領域１０１）に光を照射するように配設されている。また、受光部１３は、有価書類１００（光学可変素子領域１０１）から反射される光を第三の方向から受光するように配設されている。より具体的には、第一光源１１及び第二光源１２から照射される光の光軸１１Ａ及び１２Ａは、それぞれ、第一の方向及び第二の方向と平行で、透明板１９の屈折率に応じて有価書類１００の面の垂直線１０３側（Ｚ軸正側）にオフセットして配設されている。また、各結像素子１５の光軸１５Ａ及び各受光素子１６の撮像光軸１６Ａは、第三の方向と平行で、透明板１９の屈折率に応じて垂直軸１０３側（Ｚ軸正側）にオフセットして配設されている。各光軸のオフセットの量は、透明板１９の屈折率及び厚みに応じて決定されている。なお、透光板１９に入射前の光の進行方向と、透光板１９を透過後の光の進行方向とは、図１（ｂ）に示すように、互いに平行であることから、以下の第一の方向、第二の方向及び第三の方向と垂直線１０３とがなす角度に関する説明では、特に必要がない限り、各光軸のオフセットを考慮せずに説明する。
【００４７】
ここで、有価書類１００の面の垂直線１０３に対して、第一の方向、第二の方向及び第三の方向がなす角度をそれぞれ、第一の角度θ１、第二の角度θ２及び第三の角度θ３とすると、第一光源１１、第二光源１２及び受光部１３は、θ１、θ２及びθ３が互いに異なる関係となるように配置されている。これにより、第一光源１１による有価書類１００の第一画像における光学可変素子領域１０１の色等の外観と、第二光源１２による有価書類１００の第二画像における光学可変素子領域１０１の色等の外観とが異なることになり、光学可変素子領域１０１の検出が可能となる。
【００４８】
特に第三の角度θ３に関しては、２５°以上、９０°未満となるように設定されている。θ３を２５°以上とすることによって、後述するように、第一画像における光学可変素子領域１０１の色と第二画像における光学可変素子領域１０１の色との相違を明確にすることができ、光学可変素子領域１０１を高精度に検出することが可能となる。他方、θ３が２５°未満であると、これらの色の変化が乏しく、光学可変素子領域１０１の検出精度が著しく低下する。
【００４９】
第三の角度θ３の上限は、有価書類１００表面における反射光を受光できる範囲、すなわち９０°未満であれば特に限定されないが、６５°以下であることが好ましく、６０°以下であることがより好ましく、５５°以下であることが更に好ましい。図５に示すように、透明板１９表面での反射率は、入射角が６５°を超えると急激に大きくなるため、θ３が６５°を超えると、透明板１９表面での反射光に起因して、第一画像及び第二画像が不明瞭となる場合がある。θ３が６０°を超えると、受光部１３を筺体１８内に収容することが困難になる場合がある。また、θ３を５５°以下とすることによって、第一画像における光学可変素子領域１０１と第二画像における光学可変素子領域１０１との間における色の変化をより確実なものとすることができる。
【００５０】
第一の角度θ１及び第二の角度θ２は特に限定されないが、光学可変素子領域１０１の色変化を大きくすることが好ましい。したがって、第一の方向は垂直線１０３にできるだけ近いことが好ましく、他方、第二の方向は垂直線１０３からできるだけ離れていることが好ましい。また、θ２がθ３に近くなると、後述するように第二光源１２からの正反射成分が受光部１３に直接入射する可能性がある。更に、図５に示したように、透明板１９表面での反射率は、入射角が６５°を超えると急激に大きくなる。以上のような観点から、θ１は、−１０°〜２０°であり、θ２は、４０°〜７０°であることが好ましく、θ１は、−５°〜１５°であり、θ２は、４５°〜６５°であることがより好ましい。なお、第一光源１１及び第二光源１２は、通常、無偏光を照射するため、第二光源１２からの正反射成分の反射率は、反射率＝Ｓ波成分の割合×Ｓ波の反射率＋Ｐ波成分の割合×Ｐ波の反射率（ただし、Ｓ波成分の割合＝Ｐ波成分の割合＝５０％）の式で表されると考えられる。すなわち、反射率＝（Ｓ波の反射率＋Ｐ波の反射率）／２の式で表されると考えられる。
【００５１】
第一光源１１、第二光源１２及び受光部１３は、直線状の被撮像領域１０２に沿って平行に配置されている。そのため、図４及び図６に示すように、被撮像領域１０２と任意の位置で直交する基準面１０４において、それらの位置関係は図示するような位置関係となる。また、透明板１９は、第一光源１１及び第二光源１２と、有価書類１００との間に配置されている。そのため、図６に示すように、透明板１９での正反射光が受光部１３に入射し得る領域１９Ｒが存在する。この透明板１９での正反射光が受光部１３に入射すると光学可変素子領域１０１の検出精度が低下する。そこで、第一光源１１及び第二光源１２は、この領域１９Ｒ内に配置されずに、領域１９Ｒを間に挟んで配置されている。これにより、透明板１９での正反射光が受光部１３に入射することを効果的に抑制している。
【００５２】
なお、透明板１９の少なくとも一方の面（好ましくは両面）に反射防止層を設けてもよく、これによっても、透明板１９での正反射光が受光部１３に入射することを軽減することが可能である。
【００５３】
ここで実際に、種々の光源の照射角と種々の受光部の受光角において、２００５年発行の１００元紙幣（本券。以下、単に１００元紙幣とも言う。）と、本券の光学可変インク部の図柄を一般的なインクで印刷した試験用サンプル二種との光学可変インク領域を撮像し、得られた画像の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の強度比を測定した結果を示す。ここでは、透明板を配置せず、白色光源（平行光）を紙幣に直接照明し、ラインセンサにより撮影した。照射角とは、光源の照射方向（光軸）と紙幣面の垂直線との間のなす角を意味し、上記θ１及びθ２に相当する。受光角とは、ラインセンサの撮像方向（撮像光軸）と紙幣面の垂直線との間のなす角を意味し、上記θ３に相当する。
【００５４】
具体的には、まず、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、各条件において得られた画像から、同じ場所の５×５画素（０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）のデータを抽出した。抽出する画素の範囲は、照射角及び受光角によって色の変化が大きくなるように決定した。次に、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、抽出した範囲でＲ、Ｇ、Ｂの強度分布を算出した。
【００５５】
次に、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、各画像について、Ｒ、Ｇ、Ｂの各強度の平均を算出し、算出したＲ、Ｇ、Ｂの各平均強度の、Ｒ、Ｇ及びＢの平均強度全体に対する比率（色比率）を算出した。そして、照射角及び受光角を変化させた際の青の色比率の変動を評価した。なお、青の色比率を用いた理由は、１００元紙幣の光学可変インク領域は、照射角及び受光角が大きくなるにつれて緑色から青色に変化し、青色成分の変化が大きいためである。また、図９〜１１に、各媒体別に、青の色比率を照射角６０°の値で規格化した結果を示す。なお、測定装置の配置の関係上、受光角０°では照射角２５°以上、受光角１５°では照射角１０°以上で測定を行った。図１０及び図１１に示すように、試験用サンプルでは、いずれの受光角でも照射角を変化させたときの青の色比率の変動は小さいのに対して、図９に示すように、本券では、受光角がある程度大きくなると、照射角を変化させた時の青の色比率の変動が大きくなった。
【００５６】
また、本券について、各受光角において、照射角６０°の青の色比率を最小の照射角の青の色比率で割り、青色の増加率を算出した結果を下記表１に示す。
【００５７】
【表１】
0006751569.tif 000002
【００５８】
この結果、本券では、受光角２５°以上（好ましくは３０°以上）であれば、光学可変インク領域の色の変化が充分に大きくなるため、光学可変インク領域の検出が可能であることが分かった。なお、後述するように、個々の紙幣の測定値にはばらつきがあるため、受光角０°又は１５°では、本券の青色の増加率が小さいものと、試験用サンプルの青色の増加率が大きいものとが混同されるおそれがある。
【００５９】
次に、本実施形態に係る有価書類識別装置及び有価書類識別方法を詳細に説明する。本実施形態に係る有価書類識別装置は、有価書類の識別を行うに際し、識別対象となる有価書類における光学可変素子領域の有無を判定する。光学可変素子領域が設けられた有価書類であれば、有価書類の種類に拘わらず適用可能な技術である。
【００６０】
本実施形態では、観察する角度によって外観が変化する光学可変素子の特徴から、光学可変素子領域を撮像する受光部の位置を固定して光源を移動すると、該受光部の位置で観察される光学可変素子領域の外観が変化することを利用する。すなわち、異なる２つの方向から有価書類に向けて光を照射し、各方向からの光を利用して得られた２つの光学可変素子領域の反射光情報、具体的には画像情報に基づいて有価書類が光学可変素子領域を有するか否かを判定するものである。
【００６１】
本実施形態に係る有価書類識別装置１は、図１２に示すように、有価書類１００の到来を検知するタイミングセンサ２と、有価書類１００を搬送するローラ（搬送機構）３と、２つの画像取得装置（画像センサユニット）１０ａ及び１０ｂとを備えている。画像取得装置１０ａ及び１０ｂは、それぞれ、搬送面のＺ軸方向正側及びＺ軸方向負側に設けられている。各画像取得装置１０ａ、１０ｂは、上述した画像取得装置１０と同様の構成を有する。本実施形態に係る有価書類識別装置１は、このような２つの画像取得装置１０ａ及び１０ｂを備えることによって、有価書類１００の上面若しくは下面の一方、又は、有価書類１００の上下両面を撮像することが可能であり、搬送されてきた有価書類１００の表裏に関わらず、有価書類１００の光学可変素子領域を撮像することができる。
【００６２】
タイミングセンサ２は、識別対象となる有価書類１００の到来を検知する機能を有し、この有価書類１００に関する処理を開始するタイミングを決定するために利用される。タイミングセンサ２は、例えば投光部及び受光部によって形成される。投光部から投光されて受光部によって受光される光が、投光部と受光部の間を搬送される有価書類１００によって遮られることを利用して、有価書類１００の到来が検知される。そして、処理対象となる有価書類１００の到来が検知されると、有価書類１００の画像を撮像するための処理等が開始される。これらの処理の詳細は後述する。
【００６３】
ローラ３は、モータ等の図示しない駆動装置で駆動され、有価書類識別装置１内で有価書類１００を搬送する搬送機構として機能する。有価書類識別装置１に受け入れられた有価書類１００は、装置内に設けられた複数のローラ３によって搬送され、画像取得装置１０ａ及び１０ｂの間を通過して、装置外へ排出される。各ローラ３は、時計回り及び反時計回りのいずれにも回転可能に設置されており、これらのローラ３の回転が後述の搬送制御部によって制御されることによって、有価書類１００は、Ｘ軸負方向へ搬送される。
【００６４】
なお、有価書類１００の搬送方向（Ｘ軸方向）が、有価書類１００の長手方向又は短手方向のいずれと平行な方向となるかは特に限定されない。例えば、光学可変素子領域の色等の外観が全方位で変化する場合には、有価書類１００の長手方向又は短手方向のいずれに有価書類１００を搬送してもよい。また、光学可変素子領域の色等の外観が有価書類１００の長手方向又は短手方向のいずれかと平行な方向に搬送される時のみで変化する場合には、その方向と平行な長手方向又は短手方向に有価書類１００を搬送すればよい。搬送方向や搬送速度等を含む有価書類１００の搬送方法は、光学可変素子の特性に応じて、後述する方法によって光学可変素子領域の有無を検出できるように適宜決定される。
【００６５】
有価書類識別装置１は、図１及び図１２に示した構成の他に、図１３に示すように、通信インターフェイス４（以下「通信Ｉ／Ｆ」と記載する）、制御部２０及び記憶部３０を有している。また、制御部２０は、有価書類１００の種類等の識別や光学可変素子領域の有無を判定する判定部２１と、各光源１１、１２を制御する光源制御部２２と、有価書類１００の撮像及び撮像した画像の画像処理を行う画像処理部２３と、有価書類１００を搬送するローラ３等の搬送機構を制御する搬送制御部２４とを有する。また、記憶部３０は、第一光源１１からの照射光によって撮像された有価書類１００の第一画像３１と、第二光源１２からの照射光によって撮像された有価書類１００の第二画像３２と、有価書類１００を撮像した各画像３１、３２の全体又は特徴部の判定処理等を行うために利用される各種の基準画像３３と、これらに関連する情報とを記憶している。
【００６６】
判定部２１は、有価書類１００を撮像した第一画像３１又は第二画像３２と、予め処理対象となる有価書類１００に関して記憶部３０に記憶されている基準画像３３とを比較することにより、有価書類１００の種類等を特定する機能を有する。
【００６７】
具体的には、例えば、処理対象が米国紙幣である場合には、記憶部３０には予め１ドル、２ドル、５ドル、１０ドル、２０ドル、５０ドル及び１００ドルの各紙幣の基準画像３３が記憶されている。そして、処理中の有価書類１００を撮像した画像の特徴部分が、各基準画像３３と比較される。その結果、有価書類１００を撮像した画像の特徴部分が、１００ドル紙幣の基準画像３３と一致するとともに他の金種の基準画像３３と異なる場合に、この有価書類１００を１００ドル紙幣であると判定する。処理対象とする有価書類１００が紙幣である場合には、判定部２１は、このように金種識別を行う他、紙幣が本物であるか否かを判定する真偽判別や、紙幣が所定基準を満たし再利用可能な紙幣であるか否かを判定する正損判別等の処理を行うこともできる。このような有価書類の識別処理は、有価書類識別装置の分野において従来から利用されている技術であるため、詳細な説明は省略する。
【００６８】
また、判定部２１は、有価書類１００が光学可変素子領域１０１を有するか否かの判定を行う機能を有している。有価書類１００を撮像した第一画像３１及び第二画像３２を利用して、有価書類１００が光学可変素子領域１０１を有するか否かを判定するものであるが、これについての詳細は後述する。
【００６９】
光源制御部２２は、各画像取得装置１０ａ、１０ｂの第一光源１１及び第二光源１２の点灯を制御する機能を有する。各光源１１、１２による個別の有価書類画像を撮像するために、各光源１１、１２を順に点灯させる動的点灯制御を行うものである。
【００７０】
画像処理部２３は、光源制御部２２が制御する各光源１１、１２の点灯のタイミングに合わせて受光素子１６による受光を制御する機能を有する。また、受光部１３からの出力信号を処理して、第一画像３１及び第二画像３２を記憶部３０に保存する機能を有する。また、判定部２１による処理に応じて各画像３１、３２の画像処理を行う機能も有するが、これらについての詳細は後述する。
【００７１】
記憶部３０は、揮発性又は不揮発性のメモリやハードディスク等の記憶装置で構成され、有価書類識別装置１で行われる処理に必要な各種のデータを記憶するために利用される。
【００７２】
通信Ｉ／Ｆ４は、有価書類識別装置１の外部からの信号を受信したり、有価書類識別装置１から外部へ信号を送信する機能を有する。通信Ｉ／Ｆ４によって、例えば、外部からの信号を受信して、制御部２０の動作設定を変更したり、記憶部３０に記憶されているソフトウェアプログラムやデータの更新、追加及び削除の処理を行ったり、有価書類識別装置１による有価書類１００の判定結果を外部へ出力することができる。
【００７３】
なお、制御部２０は、例えば、各種の処理を実現するためのソフトウェアプログラムと、当該ソフトウェアプログラムを実行するＣＰＵと、当該ＣＰＵによって制御される各種ハードウェア等によって構成されている。各部の動作に必要なソフトウェアプログラムやデータの保存には、記憶部３０や、別途専用に設けられたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリやハードディスク等が利用される。
【００７４】
次に、有価書類識別装置１によって有価書類１００上の光学可変素子領域、特に光学可変インク領域の有無を判定するための処理について説明する。
【００７５】
まず、有価書類１００に印刷された光学可変インクについて説明する。有価書類１００に使用される偽造防止用インクには様々な種類のものがあるが、光学可変インク又はカラーシフトインクとは、光の照射角及び受光角（観察方向）により、光学可変インク（印刷された模様）の色、より詳細には色相及び／又は明度が変化する様子が観察される特殊なインク構造のことを言う。光学可変インク領域１１０には、異なる界面における反射光が互いに干渉する多層薄膜構造から構成される光干渉構造が設けられている。より具体的には、図１４に示すように、多層薄膜構造（光干渉構造）１１１が有価書類１００の基材１０５上に積層されていてもよいし、図１５に示すように、光学可変性の顔料として多層薄膜構造（光干渉構造）１１１を含有するインクから形成された層が設けられていてもよい。前者の場合、多層薄膜構造１１１は、基材１０５側から、反射層１１２、光透過層１１３及びコーティング層１１４がこの順に積層された構造を有する。後者の場合、多層薄膜構造１１１は、反射層１１２が光透過層１１３で挟み込まれた構造全体がコーティング層１１４で被覆された構造を有する。いずれの場合も、反射層１１２は、アルミニウム等の金属から形成され、光透過層１１３は、樹脂、ガラス等の光透過材料から形成され、コーティング層１１４は、半透明の金属層であり、ハーフミラーとして機能する。このような構造により、反射層１１２からの反射光と、コーティング層１１４からの反射光との干渉により、強め合う波長の光が出射される。そして、入射角及び反射角の大きさによって干渉光の色が変化することになる。また、光透過層１１３の厚みを変更することによって、様々な色のインクを作製することができる。紙幣の光学可変インク領域に白色光を照射した場合について例示すると、照射角及び受光角が大きくなるにつれて、１００元紙幣では緑色から青色に、２００３年発行の米国２０ドル紙幣では黄色から緑色に、２００２年発行の５０ユーロ紙幣では紫色から緑色に、２０１３年発行の５ユーロ紙幣では緑色から青色に、それぞれ変化する。
【００７６】
有価書類識別装置１では、第一光源１１から白色光を照射して受光部１３によって撮像される光学可変インク領域１１０の色と、第二光源１２から白色光を照射して受光部１３によって撮像される光学可変インク領域１１０の色とが互いに異なるように、受光部１３の位置と、受光部１３に対する第一光源１１及び第二光源１２の位置とが調整されている。すなわち、各光源１１及び１２によって異なる色の光学可変インク領域１１０の画像が撮像されるように、上述の角度θ１、θ２及びθ３が調整されている。
【００７７】
次に、図１６のフローチャートを参照して、有価書類１００が光学可変インク領域１１０を含むものであるか否かを判定するための処理について説明する。
【００７８】
まず、タイミングセンサ２により有価書類識別装置１に有価書類１００が到来したことが検知されると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、制御部２０では、光源制御部２２による各光源１１、１２の点灯制御が開始されるとともに、画像処理部２３による有価書類１００の撮像及び撮像された画像の記憶部３０への保存処理が開始される（ステップＳ２）。なお、有価書類識別装置１は、有価書類１００を検知しない間は（ステップＳ１；Ｎｏ）、有価書類１００の到来を監視する状態にある。
【００７９】
ステップＳ２では、有価書類１００がラインセンサ１４の下方を通過する１回の搬送中に、画像取得装置１０ａの第一光源１１による第一画像及び第二光源１２による第二画像と、画像取得装置１０ｂの第一光源１１による第一画像及び第二光源１２による第二画像との４種類の画像が撮像される。なお、光学可変インク領域１１０が有価書類１００の片面のみに設けられている場合は、その面のみの画像を撮像してもよい。以下では、有価書類１００の上面、すなわち画像取得装置１０ａ側に光学可変インク領域１１０が設けられている場合について説明するが、有価書類１００の下面に光学可変インク領域１１０が設けられている場合についても同様に処理することができる。
【００８０】
各光源１１、１２による有価書類１００の画像は個別に色毎に撮像する必要があるために、光源制御部２２は各光源１１、１２を異なるタイミングで繰り返し点灯する動的点灯制御を行う。そして、各光源１１、１２から射出され、有価書類１００で反射された反射光が、受光部１３のラインセンサ１４によって計測される。ラインセンサ１４によって計測された信号は、画像処理部２３に入力される。そして、画像処理部２３によって、適宜処理が施されたデータは、第一画像３１及び第二画像３２を形成するデータとして記憶部３０に保存される。各画像３１、３２のデータは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色毎に保存される。
【００８１】
このように、各光源１１、１２は異なるタイミングで発光するように制御され、各光源１１、１２を利用して受光部１３によって計測された信号は順次記憶部３０に保存される。この結果、有価書類１００が受光部１３の下方を１回通過する間に、記憶部３０には、各光源１１、１２の下で有価書類１００の全面が撮像された第一画像３１及び第二画像３２が記憶された状態となる。
【００８２】
なお、具体的な動的点灯制御は特に限定されない。また、第一光源１１による有価書類１００の第一画像３１と、第二光源１２による有価書類１００の第二画像３２とを別々に撮像することができれば、各光源１１、１２の発光タイミングやデータ処理の順序は特に限定されず、ラインセンサ１４の処理速度等に応じて、適宜決定される。例えば、有価書類１００を高速に処理することが求められない場合には、動的点灯を行わず、有価書類１００をＸ軸正方向へ搬送して第一光源１１による第一画像３１を撮像した後、再度有価書類をＸ軸負方向へ搬送して第二光源１２による第二画像３２を撮像してもよい。また、各画像３１、３２は、有価書類画像を利用して行われる他の識別処理にも利用できるように有価書類１００の全面を撮像した画像であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、光学可変素子領域１０１が含まれる部分領域のみを撮像した画像であっても構わない。
【００８３】
こうして得られた第一画像３１及び第二画像３２を用いて、上述のように、判定部２１が有価書類１００の種類（紙幣の場合は金種）と方向を判定する（ステップＳ３）。その後、判定部２１によって、有価書類１００が光学可変インク領域１１０を有するか否かを判定する処理が行われる（ステップＳ４）。以下では、１００元紙幣を用いた場合を適宜例示しながら説明するが、どのような種類の有価書類１００であっても同様に処理が可能である。
【００８４】
本実施形態では、図１７に示すフローにより、第一画像３１の光学可変インク領域１１０の色と、第二画像３２の光学可変インク領域１１０の色との相違を算出することによって光学可変インク領域１１０の有無を判定する。図１８には１００元紙幣を処理する場合を示す。
【００８５】
まず、判定された有価書類１００の種類（紙幣の場合は金種）と方向から光学可変インク部の位置が分かるため、画像処理部２３によって、第一画像３１から光学可変インク領域１１０に対応する部分領域画像（以下「第一ＯＶＩ画像」と言う。）を抽出するとともに、同様に、第二画像３２から光学可変インク領域１１０に対応する部分領域画像（以下「第二ＯＶＩ画像」と言う。）を抽出する（ステップＳ１０）。
【００８６】
例えば、各画像３１、３２から、有価書類１００の種類と方向に応じた特定の位置の画素を抽出し、各ＯＶＩ画像としてもよい。また、有価書類１００の種類と方向に応じた特定のマスク画像、具体的には光学可変インク部を１、他の部分を０としたマスク画像を各画像３１、３２に掛け合わせて画素を抽出し、各ＯＶＩ画像としてもよい。
【００８７】
こうして得られた第一ＯＶＩ画像及び第二ＯＶＩ画像を用いて、光学可変インク領域１１０の評価値を演算する処理が行われる（ステップＳ１１）。
【００８８】
次に、図１９を参照し、第一ＯＶＩ画像及び第二ＯＶＩ画像を利用して光学可変インク領域１１０の評価値を演算する方法について説明する。本実施形態では、第一画像３１の光学可変インク領域１１０の色比率と、第二画像３２の光学可変インク領域１１０の色比率とを算出する。図２０には受光角４５°、第一画像撮像時の照射角５°及び第二画像撮像時の照射角６０°の条件における１００元紙幣の測定結果と算出結果の一例を示す。
【００８９】
まず、判定部２１は、第一ＯＶＩ画像及び第二ＯＶＩ画像について、光学可変インク部の画素全体、光学可変インクがある特定の画素（例えば１０×１０画素）、又は、光学可変インク領域１１０上の特定の画素一列分において、Ｒ、Ｇ、Ｂの色別に、各強度の平均を算出する（ステップＳ２０）。
【００９０】
次に、判定部２１は、第一ＯＶＩ画像及び第二ＯＶＩ画像について、算出したＲ、Ｇ、Ｂの各平均強度間の比率（色比率）を算出する（ステップＳ２１）。
【００９１】
次に、判定部２１は、第一ＯＶＩ画像及び第二ＯＶＩ画像の間で、特定の色の色比率を比較する（ステップＳ２２）。具体的には、例えば、第一ＯＶＩ画像の特定の１色の色比率に対する第二ＯＶＩ画像の該特定の１色の色比率の変化率（増加率）を算出するか、又は、第一ＯＶＩ画像の特定の２色の色比率の比又は差に対する第二ＯＶＩ画像の該特定の２色の色比率の比又は差の変化率を算出する。使用する色は、有価書類１００の種類（金種）によって異なるが、例えば１００元紙幣では、Ｂ又はＧの色比率を比較してＢ又はＧの増加率を算出してもよいし、ＢとＧの色比率の比又は差を比較してもよい。また、第一ＯＶＩ画像及び第二ＯＶＩ画像をそれぞれ、予め記憶部３０に記録されている第一基準画像及び第二基準画像と比較することによって、光学可変インク領域１１０の有無を判別してもよい。なお、第一基準画像及び第二基準画像とはそれぞれ、光学可変インク領域１１０を第一光源１１及び第二光源１２によって撮像した場合に得られる第一ＯＶＩ画像及び第二ＯＶＩ画像に対応する基準画像である。
【００９２】
次に、判定部２１は、ステップＳ２２で算出された値を評価値とする（ステップＳ２３）。
【００９３】
そして、判定部２１は、算出された評価値と、所定の閾値とを比較して、この評価値が閾値より大きいか否かを判定する（図１７ステップＳ１２）。そして、得られた評価値が閾値より大きい場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、有価書類１００が光学可変インク領域１１０を有すると判定する。一方、評価値が閾値以下である場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、有価書類１００は光学可変インク領域１１０を有さないと判定する。
【００９４】
こうして得られた光学可変インク領域１１０有無の判定結果は、有価書類類識別装置１の内部において有価書類１００の真偽判別の判定条件の一つとして利用されたり、通信Ｉ／Ｆ４によって外部へ出力されて外部装置での処理に利用される。
【００９５】
このように、光学可変インク領域１１０を撮像した際に、異なる色が得られるように第一光源１１及び第二光源１２とラインセンサ１４とを配置することにより、各光源１１及び１２によって得られた光学可変インク領域１１０の画像の色の相違から、有価書類１００が光学可変インク領域１１０を有するか否かを正しく判定することができる。なお、光学可変インク領域１１０がない場合は、偽券又は真偽不確定券として処理する。
【００９６】
次に、上述の方法に従い、１００元紙幣（本券）と、本券の光学可変インク部の図柄を一般的なインクで印刷した試験用サンプルとについて、実際に評価値、具体的には青色の増加率を演算した結果について説明する。ここでは、本券１０００枚と試験用サンプル２５０枚につて評価値を演算した。照射角は５°及び６０°とし、受光角は４５°とした。
【００９７】
また、図９に示したグラフから、受光角４５°における青色増加率に対する各受光角の青色増加率の比（対４５°比）を算出した。その結果を下記表２に示す。
【００９８】
【表２】
0006751569.tif 000003
【００９９】
そして、上述の本券１０００枚について、受光角４５°以外の受光角における評価値を推定した。具体的には、各受光角おける評価値に、その受光角の対４５°比を乗じることによって、受光角４５°以外の受光角における評価値とした。下記表３に計算例を示す。
【０１００】
【表３】
0006751569.tif 000004
【０１０１】
これらの演算結果に基づいて、図２１〜図２６に示すように、本券及び試験用サンプルについて、得られた評価値の分布を算出した。なお、各図において、試験用サンプルに関しては、照射角による色変化が無いため、上述の受光角４５°における実測データを使用した。
【０１０２】
これらの評価値分布の検証結果を下記表４に示す。閾値は、（平均値−３σ）とした。
【０１０３】
【表４】
0006751569.tif 000005
【０１０４】
表４に示されるように、受光角０°又は１５°では、本券の評価値、すなわち光学可変インク領域１１０の色の変化率が小さいため、試験用サンプルの通過率が大幅に上昇してしまう。それに対して、受光角が２５°以上、好ましくは３０°以上であれば、試験用サンプルの通過率を０％とすることができ、非常に高精度に光学可変インク領域１１０の有無の判定が可能であることが分かった。そのため、有価書類１００の真偽を高精度に判定することができる。
【０１０５】
以上では、画像取得装置１０ａ及び／又は１０ｂで取得した第一画像３１及び第二画像３２に基づいて、有価書類１００の種類（紙幣の場合は金種）と光学可変素子領域１０１の有無を判定したのに対して、有価書類１００の種類を別の画像取得装置を用いて行ってもよい。具体的には、画像取得装置１０ａ及び１０ｂの上流側に配置された別の画像取得装置で取得した有価書類１００の画像に基づいて、その種類を判定し、そして、画像取得装置及び／又は１０ｂで取得した第一画像３１及び第二画像３２に基づいて、光学可変素子領域１０１の有無を判定してもよい。
【０１０６】
また、有価書類１００が光学可変素子領域１０１として、光学可変インク領域１１０のみならずホログラム領域を有する場合は、光学可変インク領域１１０の画像に基づく有価書類１００の真偽判定とともに、ホログラム領域の画像に基づく有価書類１００の真偽判定を行ってもよい。この場合、まず、判定部２１が第一画像３１又は第二画像３２や、後述するセンサユニット２１５によって取得された情報に基づいて有価書類１００の種類を判定してもよい。その後、判定部２１は、判定された種類の有価書類１００に関する基準画像３３から光学可変インク領域１１０の位置とホログラム領域の位置とを特定してもよい。そして、光学可変インク領域１１０と特定された位置における第一画像３１と第二画像３２の間の色の違いに基づいて光学可変インク領域１１０の有無を判定するとともに、ホログラム領域と特定された位置における第一画像３１と第二画像３２の間における色、輝度及び形状の少なくとも１つの違いに基づいてホログラム領域の有無を判定してもよい。なお、ホログラム領域は、通常、回折格子が形成された光回折構造を含んでいる。
【０１０７】
上述の本実施形態に係る有価書類識別装置１の機能及び動作は、単体で実現可能であるが、有価書類識別装置１は、例えば、図２７又は図２８に示すように有価書類処理装置に内蔵されて利用される。
【０１０８】
本実施形態に係る有価書類処理装置２００は、図２７に示すように、複数の有価書類１００を載置可能なホッパ２１０と、ホッパ２１０に載置された紙幣を搬送する搬送路２１１と、有価書類１００の識別処理を行う有価書類識別装置１と、有価書類識別装置１で識別された有価書類１００を集積する集積部２１３と、識別不能な有価書類１００や所定条件をみたす有価書類１００を他の有価書類１００と分けて集積するリジェクト部２１４とを備える。有価書類識別装置１をこのような有価書類処理装置２００に内蔵して利用することにより、ホッパ２１０に載置された複数の有価書類１００を、１枚ずつ、連続して処理することができる。そして、光学可変素子領域１０１がない偽券又は真偽不確定券と判断された有価書類１００がリジェクト部２１４に返却される。
【０１０９】
有価書類処理装置２００は、処理対象となる有価書類１００の識別処理に応じてラインセンサ１４以外のセンサユニット２１５を備える。具体的には、センサユニット２１５は、例えば、赤外光、紫外光、可視光等の複数種類の光を照射して有価書類１００の光学特性を計測するための光学ラインセンサや、有価書類１００の磁気特性を計測する磁気センサ、有価書類１００の厚みを計測するための厚みセンサを備えている。そして、センサユニット２１５によって、有価書類１００の金種識別や真贋判別、有価書類１００の向きや表裏の判定等が行われる。そして、センサユニット２１５で取得した情報に基づいて、有価書類識別装置１の処理、具体的には光学可変インク領域１１０の有無の判定が行われる。例えば、センサユニット２１５で取得した情報から判定された有価書類１００の種類（金種）、方向等に基づいて、画像取得装置１０ａ及び／又は１０ｂで取得した第一画像３１及び第二画像３２から抽出する光学可変素子領域１０１の位置を決定してもよい。このように役割分担を行うことによって、有価書類１００の真偽をより高精度に判定可能となる。なお、センサユニット２１５については、紙幣処理装置の分野で従来から利用されている技術であるため詳細な説明は省略する。
【０１１０】
本実施形態に係る有価書類処理装置３００は、図２８に示すように、テーブル上に設置して利用する小型の紙幣処理装置であり、有価書類１００の識別処理を行う有価書類識別装置（図示せず）と、処理対象の複数紙幣が積層状体で載置されるホッパ３０１と、ホッパ３０１から筐体３１０内に繰り出された紙幣が偽券等のリジェクト紙幣であった場合に該リジェクト紙幣が排出される２つのリジェクト部３０２と、オペレータからの指示を入力するための操作部３０３と、筐体３１０内で金種や真偽が識別された正常な紙幣を分類して集積するための４つのスタッカ部３０６と、紙幣の識別計数結果や各スタッカ部３０６の集積状況等の情報を表示するための表示部３０５とを有している。ホッパ３０１から筐体３１０内部に１枚ずつ繰り出された紙幣が搬送路に沿って搬送されて、有価書類識別装置によって該紙幣の光学可変インク部の画像が読み取られて真偽を判別するために利用される。光学可変素子領域がない偽券又は真偽不確定券と判断された有価書類１００は、リジェクト部３０２に返却されてもよいし、いずれかのスタッカ部３０６に収納されてもよい。
【０１１１】
上述のように、本実施形態では、第一の角度θ１、第二の角度θ２及び第三の角度θ３が互いに異なるように、第一光源１１、第二光源１２及び受光部１３が配置されており、また、θ３が２５°以上、９０°未満であることから、光学可変素子領域１０１の有無を高精度で検出することができ、その結果、光学可変素子領域１０１の真偽判定精度を向上することができる。
【０１１２】
なお、上記実施形態では、反射光情報として画像情報を取得する例を示したが、反射光情報として色別の光の強度を取得してもよい。このとき、受光素子１６は、上述のようにアレイ状の受光素子であってもよいし、フォトダイオードやカラーセンサ等の単体の受光素子であってもよい。また、各光源１１、１２は点光源であってもよい。この場合、受光素子１６と各光源１１、１２との関係は、図４及び図６に示した場合と同様となる。更に、光源１１、１２が点光源の場合は、光源１１、１２は基準面１０４上に限らず、任意の方向に位置することができる。
【０１１３】
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
以上のように、本発明は、偽造防止のために光学可変素子が採用された有価書類の真偽を精度よく識別するために有用な技術である。
【符号の説明】
【０１１５】
１：有価書類識別装置
２：タイミングセンサ
３：搬送機構
４：通信インターフェイス
１０、１０ａ、１０ｂ：画像取得装置（画像センサユニット）
１１：第一光源
１１Ａ：第一光源の光軸
１２：第二光源
１２Ａ：第二光源の光軸
１３：受光部
１４：ラインセンサ
１５：結像素子
１５Ａ：結像素子の光軸
１６：受光素子
１６Ａ：受光素子の撮像光軸
１７：基板
１８：筺体
１９：透明板
１９Ｒ：正反射光入射領域
２０：制御部
２１：判定部
２２：光源制御部
２３：画像処理部
２４：搬送制御部
３０：記憶部
３１：第一画像
３２：第二画像
３３：基準画像
１００：有価書類
１０１：光学可変素子領域
１０２：被撮像領域
１０３：垂直線
１０４：基準面
１０５：基材
１１０：光学可変インク領域
１１１：多層薄膜構造（光干渉構造）
１１２：反射層
１１３：光透過層
１１４：コーティング層
２００：有価書類処理装置
２１０：ホッパ
２１１：搬送路
２１３：集積部
２１４：リジェクト部
２１５：センサユニット
３００：有価書類処理装置
３０１：ホッパ
３０２：リジェクト部
３０３：操作部
３０５：表示部
３０６：スタッカ部
３１０：筐体
θ１：第一の角度
θ２：第二の角度
θ３：第三の角度
【図１】
0006751569.tif 000006
【図２】
0006751569.tif 000007
【図３】
0006751569.tif 000008
【図４】
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【図５】
0006751569.tif 000010
【図６】
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【図７】
0006751569.tif 000012
【図８】
0006751569.tif 000013
【図９】
0006751569.tif 000014
【図１０】
0006751569.tif 000015
【図１１】
0006751569.tif 000016
【図１２】
0006751569.tif 000017
【図１３】
0006751569.tif 000018
【図１４】
0006751569.tif 000019
【図１５】
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【図１６】
0006751569.tif 000021
【図１７】
0006751569.tif 000022
【図１８】
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【図１９】
0006751569.tif 000024
【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】
0006751569.tif 000029
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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