(57)【要約】【課題】形状が小さく、しかも安価で精度良く判別できる紙葉類の鑑別装置、および鑑別方法を提供する。【解決手段】紙葉類１に照明光Ｌを照射するための光源２、異なる角度で反射される反射光Ｒ１，Ｒ２をそれぞれ分光する回折格子３、回折格子３を介して受光した検出光（分光光Ｄ１〜Ｄ４）の強度に応じた電気信号を出力する４つの受光素子２１〜２４、および各受光素子２１〜２４に接続された演算処理装置２０を備えている。また、紙葉類１は、光源２に対して所定の方向に搬送される。演算処理装置２０は、２組の受光素子２１，２２および２３，２４から出力される光量Ｐ１〜Ｐ４に比例する電気信号に基づいて、互いに近似する波長の光の強度比を演算して、色彩変化部分１０を有する紙葉類１の真贋を判別する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
見る角度に応じて反射色の色彩が変化する色彩変化部分を紙葉類に形成して、前記紙葉類の真贋判別を行う紙葉類の鑑別装置において、
一定の方向から前記紙葉類に光を照射する光源と、
前記色彩変化部分の反射特性に応じた分光特性を有し、前記色彩変化部分からの異なる角度の反射光をそれぞれ分光する第１、第２の分光素子と、
前記第１、第２の分光素子で互いに異なる波長に分光された光を受光して、それぞれの受光強度に応じた電気信号を出力する２組の受光素子と、
前記２組の受光素子から出力される４つの電気信号に基づいて、互いに近似する波長の光の強度比を演算して、前記色彩変化部分を有する紙葉類の真贋を判別する演算処理部と、を備えることを特徴とする紙葉類の鑑別装置。
【請求項２】
前記第１、第２の分光素子は、互いに同一の格子定数を有する回折格子であることを特徴とする請求項１記載の紙葉類の鑑別装置。
【請求項３】
前記第１、第２の分光素子は、それぞれ入射する反射光の反射角度に応じた格子定数を有する回折格子であることを特徴とする請求項１記載の紙葉類の鑑別装置。
【請求項４】
見る角度に応じて反射色の色彩が変化する色彩変化部分を紙葉類に形成して、前記紙葉類の真贋判別を行う紙葉類の鑑別方法において、
前記色彩変化部分から互いに異なる角度で反射する反射光のうち、第１の分光素子により分光された光をそれぞれ第１、第２の受光素子で受光するとともに、第２の分光素子により分光された光をそれぞれ第３、第４の受光素子で受光し、前記第１の受光素子での光の強度Ｐ１と、それに近似する波長の前記第３の受光素子での光の強度Ｐ３との比（Ｐ１／Ｐ３）、および前記第４の受光素子での光の強度Ｐ４と、それに近似する波長の前記第２の受光素子での光の強度Ｐ２との比（Ｐ４／Ｐ２）を求め、
前記２つの比（Ｐ１／Ｐ３）、（Ｐ４／Ｐ２）の積を前記色彩変化部分における基準値と比較して、
前記紙葉類の真贋を判別することを特徴とする紙葉類の鑑別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、見る角度に応じて反射色の色彩が変化する色彩変化部分を紙葉類に形成して、紙葉類の真贋判別を行う紙葉類の鑑別装置および紙葉類の鑑別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、紙幣・有価証券・商品券等の紙葉類又はクレジットカード・キャッシュカード等のプラスチックカード（以下、本明細書中では、これらを総称して単に紙葉類という。）が偽造されるケースが増えている。対応策としてこれらの紙葉類に、見る角度により明暗・色が変化するＯＶＩ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｉｎｋ）等により印刷された文字・図形・記号や、ホログラムなどによる文字・図形・記号（以下、これらを単に色彩変化部分という。）を設け、見る角度に応じて色の見え方が異なる紙葉類とする場合がある。
【０００３】
これらの色彩変化部分を備えた紙葉類の偽造は困難であり、大量に発行する紙葉類に色彩変化部分を設けることは偽造を防止する有効な手段である。この色彩変化部分の判別は、人間による判別と機械による判別が存在する。紙葉類を人間が判別しようとするとき、紙葉類を傾けながら色彩変化部分を観察すれば、見る方向により色彩変化部分の色が変化するので真偽を容易に確認できる。
【０００４】
一方、自動販売機、両替機、または無人店舗等の入出金機等に挿入された紙葉類（特に紙幣）を自動的に判別する場合、色彩変化部分が見る角度により異なる点を利用し、複数の方向からの色を検出して色彩変化部分の有無を検出する。
【０００５】
このような紙葉類に設けられた色彩変化部分の検出動作を実現する鑑別装置（以下、紙葉類鑑別装置という。）の従来技術について説明する。
図４は、従来技術の紙葉類鑑別装置の一例を示す構成説明図である。この紙葉類鑑別装置では、光源２と、２組のレンズ３１，３２、光バンドパスフィルタ４１，４２、２組の受光素子５１，５２を備えている（特許文献１）。
【０００６】
紙葉類１に対して光源２から照射された光は、色彩変化部分１０で反射され、反射角度θ１の光はレンズ３１と光バンドパスフィルタ４１を介して、受光素子５１で検出される。また、反射角度θ２の光はレンズ３２と光バンドパスフィルタ４２を介して、受光素子５２で検出される。
【０００７】
図５（ａ），（ｂ）には、それぞれ反射角度θ１と反射角度θ２の光の波長分布曲線を示している。色彩変化部分１０からの反射光は、反射角度θ１ではそのピーク波長がλ１、反射角度θ２ではそのピーク波長がλ２となる。受光素子５１では、反射角度θ１の反射光のうち、フィルタ４１により波長λ１近傍の光の強度（光量）を検出し、受光素子５２では、反射角度θ２の反射光のうち、フィルタ４２により波長λ２近傍の光の強度（光量）を検出しており、それらを電気信号に変換して図示しない処理装置に送っている。処理装置では、各受光素子５１，５２からの電気信号に基づいて各波長毎の光量を比較して、色彩変化部分１０の真偽を判定するようにしている。
【０００８】
また、別の特許文献２には、図６に示すように、２台の分光測光計６，６を備え、異なる角度θ１，θ２で反射した２つの波長λ１，λ２の光を受光することにより、広範囲に紙葉類１の色彩を検出するように構成され、色彩変化部分１０とそれ以外の部分での、特定波長の光量差から、色彩変化部分１０の真贋を判定する画像記録体および真偽判別方法が開示されている。
【０００９】
さらに、特許文献３には、媒体に紫外光を照射してこの媒体に含まれる蛍光物質を励起させ、この蛍光物質から励起発光される蛍光を受光して、その蛍光パターンを検出する蛍光パターン検出装置において、光源の発光強度の低下に起因した検出レベルの低下を補正する発明が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１１７４３１号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７４００１号公報
【特許文献３】
特開２００３−６７０１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術では、図４に示す紙葉類鑑別装置のように、レンズ、フィルタ、受光素子など、高価な光学部品を少なくとも２組以上使用し、あるいは図６に示す真偽判別方法のように、高価で大型の分光測光器を用いる構成となっている。そのため、これらの技術は低コスト化や小型化が望まれている自動販売機などには採用しがたいという問題があった。
【００１２】
また、図４に示す紙葉類鑑別装置においては、特定方向の特定波長の光量変化や照射波長の変化、紙葉類の汚れやいたずらによる反射光量の変化、あるいは特定波長の光量変化等が生じた場合には、誤った鑑別結果を出力するおそれがあった。
【００１３】
この発明の目的は、形状が小さく、しかも安価で精度良く判別できる紙葉類の鑑別装置、および鑑別方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、見る角度に応じて反射色の色彩が変化する色彩変化部分を紙葉類に形成して、前記紙葉類の真贋判別を行う紙葉類の鑑別装置が提供される。この紙葉類の鑑別装置は、一定の方向から前記紙葉類に光を照射する光源と、前記色彩変化部分の反射特性に応じた分光特性を有し、前記色彩変化部分からの異なる角度の反射光をそれぞれ分光する第１、第２の分光素子と、前記第１、第２の分光素子で互いに異なる波長に分光された光を受光して、それぞれの受光強度に応じた電気信号を出力する２組の受光素子と、前記２組の受光素子から出力される４つの電気信号に基づいて、互いに近似する波長の光の強度比を演算して、前記色彩変化部分を有する紙葉類の真贋を判別する演算処理部とから構成される。
【００１５】
また、見る角度に応じて反射色の色彩が変化する色彩変化部分を紙葉類に形成して、前記紙葉類の真贋判別を行う紙葉類の鑑別方法が提供できる。この紙葉類の鑑別方法では、前記色彩変化部分から互いに異なる角度で反射する反射光のうち、第１の分光素子により分光された光をそれぞれ第１、第２の受光素子で受光するとともに、第２の分光素子により分光された光をそれぞれ第３、第４の受光素子で受光し、前記第１の受光素子での光の強度Ｐ１と、それに近似する波長の前記第３の受光素子での光の強度Ｐ３との比（Ｐ１／Ｐ３）、および前記第４の受光素子での光の強度Ｐ４と、それに近似する波長の前記第２の受光素子での光の強度Ｐ２との比（Ｐ４／Ｐ２）を求め、前記２つの比（Ｐ１／Ｐ３）、（Ｐ４／Ｐ２）の積を前記色彩変化部分における基準値と比較して、前記紙葉類の真贋を判別することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、高価で大型の分光測光器などを用いないで、簡単に、かつ精度の良い紙葉類の鑑別装置が実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の紙葉類の鑑別装置を示す概略構成図、図２はこの発明の鑑別方法の原理を示す説明図である。
【００１８】
この紙葉類の鑑別装置は、図１に示すように、紙葉類１に照明光Ｌを照射するための光源２、異なる角度で反射される反射光Ｒ１，Ｒ２をそれぞれ分光する回折格子３、回折格子３を介して受光した検出光（分光光Ｄ１〜Ｄ４）の強度に応じた電気信号を出力する４つの受光素子２１〜２４、および各受光素子２１〜２４に接続された演算処理装置２０を備えている。ここでは図示していないが、紙葉類１を光源２に対して所定の方向に搬送するための移動手段が設けられている。
【００１９】
紙葉類１の表面には、見る角度に応じて反射色の色彩が変化する色彩変化部分１０が設けてあり、この色彩変化部分１０に照明光Ｌが照射されるように、鑑別装置内で表面を光源２に向けた状態で、紙葉類１が所定位置まで搬送される。図２は、紙葉類１の色彩変化部分１０を含む破線１１に沿って示す縦断面図であって、この図に示すように、紙葉類１の色彩変化部分１０で反射する光のうち、反射角度θ１の反射光Ｒ１は回折格子３の第１の部分３ａに入射し、そこで２つの分光光Ｄ１，Ｄ２に分離されることで、受光素子２１，２２への検出光となる。
また、反射角度θ２（ここでは、θ２＜θ１とする。）の反射光Ｒ２は回折格子３の第２の部分３ｂに入射し、そこで２つの分光光Ｄ３，Ｄ４に分離されることで、受光素子２３，２４への検出光となる。
【００２０】
光源２は、鑑別装置内に搬送されてくる紙葉類１の色彩変化部分１０を含む所定のライン（例えば、破線１１）に照明光Ｌが照射される。このとき、紙葉類１の色彩変化部分１０を除く通常の印刷面では、そこに印刷されたインクの色に応じて反射光のピーク波長（反射ピーク波長）が決まり、どの方向から見ても同じ色に見える。一方、紙葉類１の色彩変化部分１０からの反射光のうち、反射角度θ１の反射光Ｒ１では反射ピーク波長がλ１であり、反射角度θ２の反射光Ｒ２では反射ピーク波長がλ２となって、見る角度に応じて色の見え方が異なる。
【００２１】
回折格子３は、紙葉類１とほぼ平行に配置された矩形の板体であって、その第１の部分３ａでは、色彩変化部分１０から反射角度θ１で入射する反射光Ｒ１を波長λ１の分光光Ｄ１と波長λ２の分光光Ｄ２とに分光し、その第２の部分３ｂでは、色彩変化部分１０から反射角度θ２で入射する反射光Ｒ２を波長λ１の分光光Ｄ３とλ２の分光光Ｄ４とに分光する。この回折格子３の第１の部分３ａと第２の部分３ｂは、互いに同一の格子定数を有するひとつの回折格子を構成しているが、それぞれ別の回折格子からなる分光素子であってもよい。
【００２２】
受光素子２１，２２は、回折格子３の第１の部分３ａで分光された分光光Ｄ１，Ｄ２を受光する位置に配置され、それぞれ分光光Ｄ１，Ｄ２の受光強度に応じた電気信号を出力するものである。また、受光素子２３，２４は、回折格子３の第２の部分３ｂで分光された分光光Ｄ３，Ｄ４を受光する位置に配置され、それぞれ分光光Ｄ３，Ｄ４の受光強度に応じた電気信号を出力するものである。
【００２３】
図３は、受光素子２１〜２４での受光強度を模式的に示す図である。各受光素子２１〜２４の受光強度は、それぞれ斜線部の面積に比例する大きさの光量Ｐ１〜Ｐ４として検出される。
【００２４】
すなわち、同図（ａ）に示すように、反射角度θ１の反射光Ｒ１は波長λ１にピーク値をもつ波長分布をなしており、回折格子３による分光光Ｄ１の受光強度は反射ピーク波長λ１の近傍波長における光量Ｐ１によって規定され、分光光Ｄ２の受光強度は反射ピーク波長λ１と異なるλ２の近傍波長における光量Ｐ２によって規定される。同図（ｂ）では、反射角度θ２の反射光Ｒ２における波長分布を示している。この波長分布図は、上述したように反射光Ｒ１の場合とは異なり、波長λ２にピーク値があって、その分光光Ｄ３の受光強度は波長λ１の近傍波長における光量Ｐ３によって規定され、分光光Ｄ４の受光強度は反射ピーク波長であるλ２の近傍波長における光量Ｐ４によって規定されている。
【００２５】
演算処理装置２０は、２組の受光素子２１，２２および２３，２４から出力される光量Ｐ１〜Ｐ４に比例する電気信号に基づいて、互いに近似する波長の光の強度比を演算して、色彩変化部分１０を有する紙葉類１の真贋を判別するものである。
【００２６】
この演算処理装置２０では、次の式（１）で示す反射角度に対する色彩の変化量Ａを演算している。すなわち、受光素子２１，２３で検出した光量Ｐ１，Ｐ３の比と、受光素子２２，２４で検出した光量Ｐ２，Ｐ４の比とをそれぞれ積算することにより、反射角度に対する色彩の変化量Ａを演算する。そして、この色彩の変化量Ａが、紙葉類１に形成された色彩変化部分１０の本来の色彩と２つの反射光Ｒ１，Ｒ２の反射角度θ１，θ２とによって規定された所定の値以上であれば、この鑑別装置により紙葉類１から読み取った色彩変化部分１０を真であると判定し、演算された色彩の変化量Ａが所定値以下であれば、紙葉類１から読み取った色彩変化部分１０を贋と判定する。
【００２７】
【数１】
Ａ＝（Ｐ１／Ｐ３）×（Ｐ４／Ｐ２）                          …（１）
また、光源２の光量変動や、紙葉類１の表面汚れなどの影響で、色彩変化部分１０から反射する波長λ１の反射光量がα倍に変化した場合に、実際に受光できる光量Ｐ１、Ｐ２はそれぞれαＰ１、αＰ２に変化する。しかし、こうした反射光量の増減は、上述した式（１）によって演算される色彩の変化量Ａの値には影響しないため、紙葉類のよごれなどの影響を確実に排除することができる。
【００２８】
なお、図１、図２では、単一の回折格子３によって分光素子を構成し、その格子定数によって分光特性を規定している。しかし、反射光Ｒ１，Ｒ２のそれぞれの受光位置に分光特性の異なる別の分光素子を配置してもよい。また、反射光Ｒ１，Ｒ２に対して透過型の分光素子を用いるか、反射型の分光素子とするかは、適宜に選択することができる。
【００２９】
つぎに、紙葉類の鑑別方法について説明する。
この発明の鑑別方法では、まず、見る角度に応じて反射色の色彩が変化する色彩変化部分を紙葉類に形成しておき、この色彩変化部分からの反射光のうち、第１の分光素子により分光された光をそれぞれ第１、第２の受光素子で受光する。
つぎに、異なる角度で反射した反射光を第２の分光素子により分光して、その光をそれぞれ第３、第４の受光素子で受光する。
【００３０】
この第１、第２の分光素子には、紙葉類の色彩変化部分からの反射光が同時に入射してもよいし、異なるタイミングで入射してもよい。
つぎに、第１の受光素子での光の強度（光量）Ｐ１と、それに近似する波長の第３の受光素子での光の強度（光量）Ｐ３との比（Ｐ１／Ｐ３）を求め、さらに第４の受光素子での光の強度（光量）Ｐ４と、それに近似する波長の第２の受光素子での光の強度（光量）Ｐ２との比（Ｐ４／Ｐ２）を求める。
【００３１】
つぎに、これら２つの比（Ｐ１／Ｐ３）、（Ｐ４／Ｐ２）の積、すなわち前述した式（１）により示される色彩の変化量Ａを、色彩変化部分における基準値と比較する。なお、この基準値の大きさは、紙葉類に形成された色彩変化部分の本来の色彩と２つの反射光の反射角度とによって規定される。
【００３２】
この色彩の変化量Ａが、紙葉類１に形成された色彩変化部分の本来の色彩と２つの反射光の反射角度とによって規定された所定の値以上であれば、この鑑別装置により紙葉類から読み取った色彩変化部分を真であると判定し、演算された色彩の変化量Ａが所定値以下であれば、紙葉類から読み取った色彩変化部分を贋と判定する。
【００３３】
このような手順で実行される紙葉類の鑑別方法によれば、紙葉類の真贋を精度良く判別できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の紙葉類の鑑別装置および鑑別方法によれば、色彩変化部分の異なった反射角の反射光ごとに複数の波長成分を検出し、各々比較するように構成したことにより、光源の光量変動や汚れなどによる反射光の波長成分比変化などが発生した場合でも、安定して色彩変化部分の真贋鑑別を行うことができる。
【００３５】
また、分光素子として回折格子を使用することにより、装置が安価で、かつ小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の紙葉類の鑑別装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の鑑別方法の原理を示す説明図である。
【図３】図１に示す各受光素子での受光強度を模式的に示す図である。
【図４】従来技術の紙葉類鑑別装置の一例を示す構成説明図である。
【図５】従来技術の紙葉類鑑別装置での受光強度を模式的に示す図である。
【図６】別の従来技術における紙葉類鑑別装置を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１  紙葉類
２  光源
３  回折格子
１０  色彩変化部分
２０  演算処理装置
２１〜２４  受光素子
Ｌ  照明光
θ１，θ２  反射角度
Ｒ１，Ｒ２  反射光
λ１  反射光Ｒ１のピーク波長
λ２  反射光Ｒ２のピーク波長
Ｄ１〜Ｄ４  分光光
【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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【図６】
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