(57)【要約】【課題】対象物の表面構成のズレや変形等に影響されること無く、対象物の真贋や精度等を正確に判別することが可能な優れた識別機能を有する識別センサを提供する。【解決手段】識別センサ２は、走査方向Ｓ１に直交する方向のセンシング領域Ｅ１を幅広に確保したセンシング光Ｌを対象物（紙幣）４の表面に向けて発光する発光素子８と、センシング光が発光された際に紙幣の表面構成６から生じる光Ｒを受光するように、走査方向に直交する方向の受光領域Ｅ２を幅広に確保した受光素子１０ａ，１０ｂとを備えている。発光素子と受光素子とは識別センサ内に一体化されており、発光素子は、互いに異なる波長帯域の複数のセンシング光を個別に発光することが可能に構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の表面に沿って走査することによって、その対象物の表面構成を光学的にセンシングする識別センサであって、
走査方向に直交する方向のセンシング領域を幅広に確保したセンシング光を前記対象物の表面に向けて発光する発光素子と、
前記発光素子と一体化されており、前記センシング光が発光された際に前記対象物の表面構成から生じる光を受光するように、走査方向に直交する方向の受光領域を幅広に確保した複数の受光素子と、を備えていることを特徴とする識別センサ。
【請求項２】
前記発光素子は、互いに異なる波長帯域の複数のセンシング光を個別に発光することが可能に構成されており、前記複数の受光素子は、前記発光素子から互いに異なる波長帯域のセンシング光が個別に発光された際に前記対象物の表面構成から生じる光をそれぞれ受光することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の識別センサ。
【請求項３】
前記発光素子は、互いに異なる波長帯域のセンシング光を個別に発光する複数の発光部から構成されており、前記複数の受光素子は、前記複数の発光部から複数のセンシング光が個別に発光された際に前記対象物の表面構成から生じる光をそれぞれ受光することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の識別センサ。
【請求項４】
前記互いに異なる波長帯域のセンシング光のうち、その一方は略７００ｎｍから１６００ｎｍの波長帯域に設定されており、その他方は略３８０ｎｍから７００ｎｍの波長帯域に設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の識別センサ。
【請求項５】
前記互いに異なる波長帯域のセンシング光のうち、その一方は略８００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯域に設定されており、その他方は略５５０ｎｍから６５０ｎｍの波長帯域に設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の識別センサ。
【請求項６】
前記互いに異なる波長帯域のセンシング光のうち、その一方は略９４０ｎｍの波長帯域に設定されており、その他方は略６４０ｎｍの波長帯域に設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の識別センサ。
【請求項７】
前記識別センサには、前記対象物の表面構成から生じる光を受光した際に前記複数の受光素子から出力される識別信号に演算処理を施して、前記識別信号が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する演算判定部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の識別センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物に対する高い識別機能を確保した識別センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば特許２８９６２８８号に示されているように、対象物の表面構成（例えば、紙幣や集積回路等の表面に施された複雑なパターン）を認識して、対象物の真贋や精度等を判別する識別センサが知られている。この種の識別センサは、通常、対象物の特徴を最も良く反映した表面構成（パターン）の特徴部分に配置され、対象物と識別センサとを相対的に移動させることによって識別センサを表面構成の特徴部分に沿って走査している。そして、走査中に得られたセンシングデータ（表面構成の特徴部分をプロットしたデータ）と元データと比較することによって対象物の真贋や精度等を判別している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、大量生産される例えば紙幣や集積回路等の複雑なパターンは、対象物表面の全く同一位置に同一形状で施されることは無く、パターン印刷中における印刷精度や機械精度の影響によって若干のズレや変形等を伴う。従来の識別センサは、センシング領域が極めて狭いピンスポット状態で走査されるため、特徴部分のパターンに若干でもズレや変形等があると、その特徴部分のセンシングデータに大きな違いが生じてしまう。
【０００４】
具体的に説明すると、識別センサは一定箇所に位置決め固定されており、対象物表面のパターンのズレや変形等に合わせて位置調整されることは無く、常に特定の走査ライン上のセンシングデータをプロットするようになっている。このため、例えばパターンにズレや変形等が無い場合には、特定の走査ライン上のパターンから得られるセンシングデータは元データと常に一致する。これに対して、その特定の走査ライン上のパターンに若干でもズレや変形等があると、同一の走査ラインを走査しているにも関わらず、識別センサから得られるセンシングデータは元データとは相違したものとなる。これは、従来の識別センサのセンシング領域が極めて狭いピンスポット状態であるため、パターンに若干でもズレや変形があると、その特徴部分のパターンがセンシング領域から外れてしまう。この場合、識別センサは異なるパターン部分を走査しているのと同じ状態になるが、そこから得られるセンシングデータは同一の走査ライン上のデータとして元データと比較されてしまう。異なるパターン部分からのセンシングデータは元データとは相違したものとなるため、例えば紙幣の真贋では真正紙幣を贋物として誤って判別されたり、集積回路の精度では完成品を欠陥品として誤って判別されてしまうといった問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、対象物の表面構成のズレや変形等に影響されること無く、対象物の真贋や精度等を正確に判別することが可能な優れた識別機能を有する識別センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、対象物４の表面に沿って走査することによって、その対象物の表面構成６を光学的にセンシングする識別センサ２であって、走査方向Ｓ１に直交する方向のセンシング領域Ｅ１を幅広に確保したセンシング光Ｌを対象物の表面に向けて発光する発光素子８と、発光素子と一体化されており、センシング光が発光された際に対象物の表面構成から生じる光Ｒを受光するように、走査方向に直交する方向の受光領域Ｅ２を幅広に確保した複数の受光素子１０ａ，１０ｂとを備えている。特に本発明において、発光素子は、互いに異なる波長帯域の複数のセンシング光（近赤外光、可視光）を個別に発光することが可能に構成されており、複数の受光素子は、発光素子から互いに異なる波長帯域のセンシング光が個別に発光された際に対象物の表面構成から生じる光をそれぞれ受光することが可能に構成されている。そして、識別センサには、対象物の表面構成から生じる光を受光した際に複数の受光素子から出力される識別信号に演算処理を施して、識別信号が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する演算判定部１２が設けられている。
このような識別センサによれば、対象物の表面構成を走査している間、発光素子から互いに異なる波長帯域の複数のセンシング光が個別に発光され、そのとき対象物の表面構成から生じる光は、複数の受光素子によって識別信号に変換されて演算処理部に入力される。そして、その識別信号が所定の許容範囲内にあるか否かが判定される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る識別センサについて、添付図面を参照して説明する。
図１（ａ）に示すように、本実施の形態の識別センサ２は、対象物４の表面に沿って走査することによって、その対象物４の表面構成６を光学的にセンシングすることができるようになっている。なお、以下の説明では、対象物４として紙幣を適用し、紙幣の表面に印刷されている文字や図形等のデザインを表面構成６と規定する。
【０００８】
識別センサ２は、対象物である紙幣４の特徴部分に沿って（走査）センシングできるように複数箇所に配列される。図１（ａ）には、紙幣４の長手方向を横断する方向（短手方向）に沿って複数の識別センサ２を所定間隔に配列し、紙幣４の長手方向に（走査）センシングする構成例が示されているが、これ以外に、紙幣４の長手方向に沿って複数の識別センサ２を所定間隔に配列し、紙幣４の短手方向に（走査）センシングするように構成してもよい。なお、識別センサ２の配列間隔や個数は、紙幣４の特徴部分の形状や位置等に合わせて任意に設定されるため、識別センサ２の配列間隔や個数については特に限定しない。また、対象物である紙幣４の特徴部分とは、その対象物（紙幣）４を特定或いは判別するのに有効な部分を指す。
【０００９】
また、複数の識別センサ２を紙幣４の特徴部分に沿って走査する方法として、各識別センサ２を矢印Ｓ１で示す走査方向に沿って移動させる方法や、紙幣４を矢印Ｓ２で示す走査方向に沿って移動させる方法が考えられるが、本実施の形態では、各識別センサ２を走査方向Ｓ１に移動させる方法を採用する（図１（ｃ）参照）。なお、いずれの方法においても、各々の識別センサ２や紙幣４を移動させるための手段として既存の移動装置を利用することができるため、その説明は省略する。この場合、各々の識別センサ２を移動させるタイミングとしては、各識別センサ２を同時に移動させる方法が一般的であるが、これに限定されることは無く、各識別センサ２の移動タイミングを個別に制御して相対的にずらして移動させる方法を適用しても良い。
【００１０】
このような識別センサ２は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、走査方向Ｓ１に直交する方向のセンシング領域Ｅ１を幅広に確保したセンシング光Ｌを対象物（紙幣）４の表面に向けて発光する発光素子８と、センシング光Ｌが発光された際に紙幣４の表面構成６から生じる光Ｒを受光するように、走査方向Ｓ１に直交する方向の受光領域Ｅ２を幅広に確保した受光素子１０ａ，１０ｂとを備えており、発光素子８と受光素子１０ａ，１０ｂとは識別センサ２内に一体化されている（図１（ｄ）参照）。
本実施の形態において、紙幣４の表面構成６から生じる光Ｒとは、センシング光Ｌが発光された際に紙幣４の表面から反射した反射光を想定しており、その反射光は、表面構成６の形状や位置、或いは、表面構成６の印刷に使用するインクの種類（例えば磁気インク）や濃淡に応じて異なる光学的特性（光強度の変化、散乱、波長変化など）を有する。
【００１１】
また、発光素子８は、互いに異なる波長帯域の複数のセンシング光Ｌを個別に発光することが可能に構成されており、受光素子１０ａ，１０ｂは、発光素子８から互いに異なる波長帯域のセンシング光Ｌが個別に発光された際に紙幣４の表面構成６から生じる光Ｒをそれぞれ受光することが可能に構成されている。なお、発光素子８から互いに異なる波長帯域の複数のセンシング光Ｌを個別に発光させる方法としては、例えば発光素子８に印加する電圧値を切り換えることによって、発光素子８の発振波長を変化させる方法を適用することができる。
【００１２】
この場合、互いに異なる波長帯域のセンシング光Ｌのうち、その一方は略７００ｎｍから１６００ｎｍの波長帯域に設定し、その他方は略３８０ｎｍから７００ｎｍの波長帯域に設定することが好ましい。更に好ましくは、互いに異なる波長帯域のセンシング光Ｌのうち、その一方は略８００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯域に設定し、その他方は略５５０ｎｍから６５０ｎｍの波長帯域に設定することが好ましい。なお、本実施の形態では、一例として、互いに異なる波長帯域のセンシング光Ｌのうち、その一方を略９４０ｎｍの波長帯域に設定し、その他方を略６４０ｎｍの波長帯域に設定している。なお、説明の都合上、略７００ｎｍから１６００ｎｍの波長帯域に含まれるセンシング光Ｌを近赤外光と呼び、略３８０ｎｍから７００ｎｍの波長帯域に含まれるセンシング光Ｌを可視光と呼ぶことにする。
【００１３】
このような波長帯域を実現するための発光素子８としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ等を適用することができるが、それ以外のものであっても、上述したような波長帯域を実現できれば特に種類は問わない。
【００１４】
ここで、互いに異なる波長帯域のセンシング光Ｌ（近赤外光、可視光）を発光素子８から発光させる方法としては、例えば近赤外光と可視光とを所定のタイミングで交互に発光させる方法が好ましい。この場合、近赤外光と可視光との発光タイミングは、各識別センサ２の移動速度や対象物（紙幣）４の種類に合わせて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。本実施の形態では、その一例として、近赤外光と可視光とを所定のタイミングで交互に発光させているが、対象物（紙幣）４の表面構成６を光学的にセンシングすることができれば、これ以外の方法であっても良い。
【００１５】
上述したような識別センサ２によれば、各識別センサ２を走査方向Ｓ１に沿って紙幣４上を移動させながら同時に、発光素子８から近赤外光と可視光とを所定のタイミングで交互に発光させる。このとき受光素子１０ａ，１０ｂは、紙幣４の表面構成６から生じる光Ｒをそれぞれ受光し、その受光量に対応した電気信号即ち識別信号を出力する。例えば発光素子８から近赤外光が発光された際に紙幣４の表面構成６から生じる反射光Ｒを一方の受光素子１０ａで受光し、また、発光素子８から可視光が発光された際に紙幣４の表面構成６から生じる反射光Ｒを他方の受光素子１０ａで受光する。
このとき、受光素子１０ａ，１０ｂからそれぞれ出力された識別信号は、識別センサ２に設けられた演算判定部１２において所定の演算処理が施され、その識別信号が所定の許容範囲内にあるか否かが判定される。
【００１６】
演算判定部１２には、予め検出したサンプルデータが蓄積されている。サンプルデータは、識別センサ２によって走査する対象物（紙幣）４と同一種類のサンプル対象物（紙幣であれば真正紙幣）の表面構成を光学的にセンシングしたデータで構成されている。具体的には、サンプル対象物を多数（例えば数百個）用意し、それぞれのサンプル対象物のセンシングデータを検出する。このとき得られたサンプルデータは、例えば図２（ａ）に示すように、表面構成のズレや変形等によりある程度の幅を持ったデータとして検出される。なお、かかるサンプルデータは、受光素子１０ａ，１０ｂから出力される電気信号（デジタル信号）を全てプロットしたものである。この場合、サンプルデータの最大値を結んで形成した最大ラインＭ１と、最小値を結んで形成した最小ラインＭ２との間の領域を許容範囲と規定する。
【００１７】
演算判定部１２での実際の演算処理では、受光素子１０ａ，１０ｂから出力された識別信号が最大ラインＭ１と最小ラインＭ２との間の領域にあるか否かが判定される。具体的には、対象物である紙幣４が真正なものであれば、受光素子１０ａ，１０ｂからの識別信号は、最大ラインＭ１と最小ラインＭ２との間の領域（許容範囲）に沿ってプロットされる。これに対して、受光素子１０ａ，１０ｂからの識別信号が許容範囲を逸脱していれば、その紙幣４は贋物であることが判定される。この場合、紙幣４の表面構成６から生じる反射光Ｒは、新札と旧札とでは異なる光学的特性（光量変化）となって現われるが、反射光Ｒの光量差（即ち、識別信号の強度差）は新札と旧札とでは、それほど大きな違いはない。従って、予め検出したサンプルデータの最大ラインＭ１と最小ラインＭ２との間の幅を大きくする必要がないため、判定精度を向上させることができる。
【００１８】
以上、本実施の形態の識別センサ２によれば、走査方向Ｓ１に直交する方向のセンシング領域Ｅ１を幅広に確保したセンシング光Ｌを適用したことによって、対象物（紙幣）４の表面構成のズレや変形等に影響されること無く、紙幣４の真贋を正確に判別することができる。更に、互いに異なる波長帯域の複数のセンシング光Ｌを個別に発光してセンシングを行うようにしたことによって、高い識別力で対象物の表面構成６を判別することができる。
【００１９】
なお、上述した実施の形態では、対象物として紙幣４を適用しているが、これに限定されることは無く、例えば図２（ｂ）に示すように、微細な集積回路がパターン印刷された半導体基板を対象物４として適用することも可能である。この場合の表面構成６は、パターン印刷された集積回路となる。このような構成によれば、集積回路６の精度を判別することができるため、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００２０】
また、上述した実施の形態において、発光素子８は、それ単体で互いに異なる波長帯域のセンシング光Ｌ（近赤外光、可視光）を個別に発光するように構成したが、これに限定されることは無く、例えば図１（ｅ）〜（ｈ）に示すように、互いに異なる波長帯域のセンシング光Ｌ（近赤外光、可視光）を個別に発光する複数（２つ）の発光部８ａ，８ｂによって発光素子８を構成しても良い。例えば一方の発光部８ａからは近赤外光が発光され、他方の発光部８ｂからは可視光が発光される。この場合、一方の発光部８ａから近紫外光が発光された際に表面構成６から生じた反射光Ｒは、一方の受光素子１０ａで受光され、また、他方の発光部８ｂから可視光が発光された際に表面構成６から生じた反射光Ｒは、他方の受光素子１０ｂで受光される。
【００２１】
更に、上述した実施の形態では、反射光Ｒを用いた識別センサ２の例を示したが、これに限定されることは無く、例えば図２（ｃ），（ｄ）に示すように、透過光を用いた識別センサ２とすることもできる。この場合、一対の識別センサ２を対象物４を挟んで対向配置させ、いずれか一方の識別センサ２の受光素子１０ａ，１０ｂの受光機能を停止させ、他方の識別センサ２の発光素子８（発光部８ａ，８ｂ）の発光機能を停止させる。これにより一方の識別センサ２の発光素子８（発光部８ａ，８ｂ）からのセンシング光Ｌ（近赤外光、可視光）は、対象物４を透過した後、他方の識別センサ２の受光素子１０ａ，１０ｂにそれぞれ受光される。なお、このような透過型の場合には、対象物４は光透過性を有するものに限定されることになる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、走査方向に直交する方向のセンシング領域を幅広に確保したセンシング光を適用したことによって、対象物の表面構成のズレや変形等に影響されること無く、対象物の真贋や精度等を正確に判別することができる。更に、互いに異なる波長帯域の複数のセンシング光を個別に発光してセンシングを行うようにしたことによって、高い識別力で対象物の表面構成を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る識別センサの使用状態を示す斜視図、（ｂ）は、発光素子からセンシング領域を幅広に確保したセンシング光が発光している状態を示す斜視図、（ｃ）は、識別センサが走査方向に沿って移動している状態を示す斜視図、（ｄ）は、一体化された発光素子と受光素子とが一体化された識別センサの平面図、（ｅ）〜（ｈ）は、識別センサの変形例を示す平面図であり、発光素子が２つの発光部から構成されている状態を示す図。
【図２】（ａ）は、識別センサの演算判定部に蓄積されたサンプルデータの許容範囲を示す図、（ｂ）は、対象物として微細な集積回路がパターン印刷された半導体基板を適用した変形例を示す斜視図、（ｃ）及び（ｄ）は、透過光を用いた識別センサの構成例を示す図。
【符号の説明】
２  識別センサ
４  対象物
６  表面構成
８  発光素子
１０ａ，１０ｂ  受光素子
Ｅ１  センシング領域
Ｅ２  受光領域
Ｌ  センシング光
Ｒ  表面構成から生じる光
Ｓ１  走査方向
【図１】
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【図２】
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