(57)【要約】【課題】紙幣などの試料を検出する光学式検出装置において、検出信号の補正係数の更新を試料が搬送されているオンライン上で行うことにより、高精度の検出ができる光学式検出装置を提供する。【解決手段】発光素子と、発光素子が励起する光を受けて受光信号を出力する受光素子と、発光素子を駆動する駆動手段と、光学フィルタを備えた光学式検出装置において、光学フィルタの透過波長域は、試料を透過する光の少なくとも一部の波長域と発光素子が励起する光の少なくとも一部の波長域を含む。【選択図】  図１
2004157701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子が励起する光を受けて受光信号を出力する受光素子と、前記発光素子を駆動する駆動手段を備え、
前記発光素子と前記受光素子の間に紙葉類などの試料を通過させ、前記試料を透過した光の前記受光信号によって前記試料を検出する光学式検出装置において、
前記試料を透過する光の少なくとも一部の波長域と前記発光素子が励起する光の少なくとも一部の波長域を透過する光学フィルタを、前記試料の通過路と前記受光素子の間に設けたことを特徴とする光学式検出装置。
【請求項２】
前記試料が通過しないときの受光信号を基準信号とし、前記試料通過時の受光信号を測定信号とし、
前記基準信号を用いて補正値を算出し、前記補正値によって前記測定信号を補正する信号処理手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の光学式検出装置。
【請求項３】
前記試料が通過しないときの受光信号を基準信号とし、前記試料通過時の受光信号を測定信号とし、前記受光素子に前記発光素子から入射光がないときの受光信号をダーク信号とし、
前記測定信号および前記基準信号から前記ダーク信号を減算し、減算後の基準信号を用いて補正値を算出し、前記補正値によって減算後の測定信号を補正する信号処理手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の光学式検出装置。
【請求項４】
発光素子と、前記発光素子が励起する光を受けて受光信号を出力する受光素子と、前記発光素子を駆動する駆動手段と、前記発光素子と前記受光素子の間に複数の光学フィルタを備え、
前記複数の光学フィルタの間に紙葉類などの試料を通過させて、前記試料を透過した光の前記受光信号によって前記試料を検出する光学式検出装置において、
前記複数の光学フィルタのうち、前記受光素子側の光学フィルタは、前記試料を透過する光の少なくとも一部の波長域と前記発光素子の励起する光の少なくとも一部の波長域を透過することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項５】
前記試料が通過しないときの受光信号を基準信号とし、前記試料通過時の受光信号を測定信号とし、
前記基準信号を用いて補正値を算出し、前記補正値によって前記測定信号を補正する信号処理手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の光学式検出装置。
【請求項６】
前記試料が通過しないときの受光信号を基準信号とし、前記試料通過時の受光信号を測定信号とし、前記受光素子に前記発光素子から入射光がないときの受光信号をダーク信号とし、
前記測定信号および前記基準信号から前記ダーク信号を減算し、減算後の基準信号を用いて補正値を算出し、前記補正値によって減算後の測定信号を補正する信号処理手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の光学式検出装置。
【請求項７】
発光素子と、前記発光素子が励起する光を受けて受光信号を出力する受光素子と、前記発光素子を駆動する駆動手段と、前記発光素子と前記受光素子の間に複数の光学フィルタを備え、
前記複数の光学フィルタ間に紙葉類などの試料を通過させて、前記試料を透過した光の前記受光信号によって前記試料を検出する光学式検出装置において、
前記受光素子と前記受光素子側の光学フィルタを各々複数個設け、前記受光素子側の複数の光学フィルタのうち少なくとも一つの光学フィルタは、前記試料を透過する光の少なくとも一部の波長域と前記発光素子の励起する光の少なくとも一部の波長域を透過することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項８】
前記試料が通過しないときの受光信号を基準信号とし、前記試料通過時の受光信号を測定信号とし、
前記基準信号を用いて補正値を算出し、前記補正値によって前記測定信号を補正する信号処理手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の光学式検出装置。
【請求項９】
前記試料が通過しないときの受光信号を基準信号とし、前記試料通過時の受光信号を測定信号とし、前記受光素子に前記発光素子から入射光がないときの受光信号をダーク信号とし、
前記測定信号および前記基準信号から前記ダーク信号を減算し、減算後の基準信号を用いて補正値を算出し、前記補正値によって減算後の測定信号を補正する信号処理手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の光学式検出装置。
【請求項１０】
前記受光素子側の複数の光学フィルタ全てが、前記試料を透過する光の少なくとも一部の波長域と前記発光素子の励起する光の少なくとも一部の波長域を透過することを特徴とする請求項７記載の光学式検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙葉類などの試料を検出する光学式検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙幣識別装置などで用いられる光学式検出装置は、主に光を照射する発光素子と、発光素子からの光を受光する受光素子を有し、発光素子と受光素子の間に紙幣などの試料を搬送し、試料を透過した光を受光素子にて検知して、受光量を測定信号値としている。この測定信号値に基づいて試料の物質や枚数を識別している。
【０００３】
従って、測定信号値の高精度化のためには、埃等の付着，温度変化，劣化などによる発光素子の光量変動がもたらす誤差を低減することが重要となる。一般的には、試料搬送前などのオフライン時に、試料の代わりに基準媒体を透過させて、基準媒体の測定基準信号値と、予め取得し記憶させた基準保存値と比較し受光信号の補正値を得る技術がある。
【０００４】
また、試料搬送のオンライン時に、試料と試料の間隙を利用して、補正値を用い発光素子の光量を調整する方式も知られている（例えば特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では発光量を制御する発光量制御部が必要であり、またそれに伴った制御方法も複雑となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１７２８９７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
簡単な構成で、試料を搬送するオンライン時に補正を行うことにより、高精度の補正係数を得て、高精度の試料測定を行う光学式検出装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学式検出装置は、試料の搬送位置と受光素子の間に光学フィルタを設け、光学フィルタの透過波長域は、試料を透過する光の少なくとも一部の波長域と発光素子の励起する光の少なくとも一部の波長域を含む波長特性とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光学式検出装置で用いられるマテリアル透過センサの一実施例を、図１の模式図によって説明する。本実施例の光学式検出装置は、主に紙幣鑑別機などで用いられている。
【００１０】
マテリアル透過センサは、光を照射する発光素子１と、発光素子１が励起する光の波長特性を制限する光学フィルタ２と、光学フィルタ２を透過した光の波長を選択する光学フィルタ３と、光学フィルタ２，３を透過してくる光を受光し受光信号を出力する受光素子４で構成されている。光学フィルタ２と３の間に紙幣などの試料６が、図示しない搬送装置によって搬送されてくる。試料６を透過した光は、発光素子１の励起波長よりもずれた波長側に発光する。波長選択用の光学フィルタ３によって選択された波長域は、試料６に反応する信号成分の波長域の少なくとも一部と、発光素子１の励起する波長域の少なくとも一部を含んでいる。励起光の一部の波長域における基準信号の成分が大きく、試料６測定時には該成分が小さくなる波長の範囲とする。この動作については、図２を用いて詳述する。
【００１１】
図２に各光学素子の動作波形を示す。図２（ａ）は試料６が発光素子１と受光素子４の間を通過しないとき、図２（ｂ）は試料６通過時の、それぞれの波長域を示したものである。
【００１２】
図２（ａ）では、発光素子１の励起光の波長特性が波形１４，励起光が波長制限用の光学フィルタ２を介した光の波長特性が波形１５，光学フィルタ２を介した後で波長選択用の光学フィルタ３を介した光の波長特性が波形１６である。発光素子１の励起波長域内の一部励起光が、試料６で減衰されることなく、受光素子４で基準信号１１として測定される。この基準信号１１の値は、予め取得し図示しない記憶手段等に記憶させた基準保存値と比較し、補正係数化し、記憶手段に記憶する。
【００１３】
図２（ｂ）では、発光素子１の励起光が、波長制限用の光学フィルタ２を介して試料６を透過する。試料６を透過した光の波長特性が波形１７である。試料６を透過した光の波長は、発光素子１の励起波長よりずれる。試料６を透過した光は、波長選択用の光学フィルタ３を介し、受光素子４で受光する。従って、この受光量が、試料６の測定信号１３となる。測定信号１３に基づいて試料６を識別するため、受光する測定信号１３は、埃等の付着，温度変化，劣化を要因とする発光素子１の変動など、誤差分の低減が必須である。この測定信号１３は、図２（ａ）のオンライン上で取得した補正値を用いて誤差を低減する。補正方法の一例を以下で述べる。
【００１４】
試料６が搬送されない時の基準信号１１の値Ｖｒｅｆを、予め取得し記憶しておいた基準保存値Ｖｒｅｆ．ｉｎｔ  と比較し、Ｋ＝（Ｖｒｅｆ．ｉｎｔ／
Ｖｒｅｆ）として係数化する。試料６搬送時の測定信号１３の値ＶｘをＶｘ×Ｋ＝Ｖｘ×（Ｖｒｅｆ．ｉｎｔ／Ｖｒｅｆ）＝Ｖｘ′として、発光素子１の励起光量の変動量を用いて測定信号値Ｖｘに補正をかける。試料６が搬送されないときは、基準信号１１を取得監視して、最新の補正値取得ができる。また、一部基準光の波長分も含めた波長選択の光学フィルタ３において、測定信号１３の成分に加え、試料６によって透過減衰した基準小信号１２が含まれるが、予め基準信号１１の波長域の光学バンドパスフィルタで試料６のデータＶΔｒｅｆ．ｉｎｔを抽出取得して記憶させ、試料６の測定時に測定信号補正後の値Ｖｘ′より
ＶΔｒｅｆ．ｉｎｔ×Ｋを差し引くことによって、信号分は抽出できる。
【００１５】
これは
Ｖｘ″＝Ｖｘ×（Ｖｒｅｆ．ｉｎｔ／Ｖｒｅｆ）−ＶΔｒｅｆ．ｉｎｔ×Ｋ
となる。
【００１６】
さらに、測定信号１３の値より受光素子４への入射光がないダーク光信号分
Ｖｄａｒｋを、測定信号１３の値から除く処理を付加した補正方法でもよい。これには測定信号１３の補正値Ｖｘ′′′＝（Ｖｘ−Ｖｄｒａｋ）×｛（Ｖｒｅｆ．ｉｎｔ−Ｖｄａｒｋ）／（Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｒｋ）｝もある。これらを組み合わせて信号を補正しても良い。基準保存値は、予め装置出荷前等に測定し、記憶手段に記憶させておく。
【００１７】
図３は、本発明の光学系マテリアル透過センサを使用した光学式検出装置の実施例である。駆動回路１０により発光素子１は駆動されるが、発光素子１の点灯は直流点灯、もしくはパルス点灯を用いても良い。増幅回路７は、受光素子４の光−電流信号を電圧信号に換えるＩ−Ｖ回路，増幅器であり復調回路を含んでも良い。アナログをディジタル信号に換えるＡ／Ｄ変換器８，信号補正や識別判定を行う信号処理用マイコン９で構成されている。
【００１８】
図４は、本発明の他の実施例であり、発光素子１の特性が制限波長範囲を確保できれば、波長制限用の光学フィルタ２を削除した構成としても良い。光学フィルタ３の波長特性は、図１の実施例と同じ特性である。
【００１９】
図５は、本発明の他の実施例である複数波長方式であり、受光側が１波長以上の複数系を有している。受光側の光学フィルタ３，３２と、受光素子４，４１の構成である。１つあるいは複数の光学フィルタ３，３２の波長特性を、試料６の信号波長成分に励起波長の一部基準信号波長を含んだ特性にする構成としても良い。光学フィルタ３，３２の波長特性は、図１の実施例と同じ特性である。
【００２０】
本発明によれば、試料が搬送されない時は基準光信号の測定状態となるので、オンライン上で基準信号の測定ができ、オンライン時においても補正係数を随時変更することができる。これによって、紙葉類，物質毎に補正係数を得ることができる。従って、オンライン上で異なる試料を搬送されてきても高精度の測定ができる。また、オフライン上での人的作業および基準媒体が不要となる。また、構成部品の低減によって、簡単な構成で高精度の試料検出ができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、試料が搬送されない時に基準信号の測定ができ、紙葉類などの試料を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である光学式検出装置のマテリアル透過センサの模式図である。
【図２】本発明の一実施例である光学式検出装置の動作波形図である。
【図３】本発明の一実施例である光学式検出装置の模式図である。
【図４】本発明の他の実施例である光学式検出装置のマテリアル透過センサの模式図である。
【図５】本発明の他の実施例である光学式検出装置のマテリアル透過センサの模式図である。
【符号の説明】
１…発光素子、２，３，２１，３２…光学フィルタ、６…試料、７…増幅回路、８…Ａ／Ｄ変換器、９…信号処理用マイコン、１０…駆動回路、１１…基準信号、１２…基準小信号、１３…測定信号、４１…受光素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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