(57)【要約】【課題】対象物の状態に拘らず、対象物の判別を高精度に行うことができる検査装置を提供する。【解決手段】紙幣検査装置１は、蛍光センサ８と識別処理ユニット９とを備えている。蛍光センサ８は、紙幣２に光を照射する光源１２と、紙幣２から放出された蛍光を受光するフォトセンサ１７を含む蛍光検出部２６と、光源１２と接続された光源駆動回路２１とを有している。識別処理ユニット９はＣＰＵ２９を有し、このＣＰＵ２９は、光源１２の照射光量を所定の周期でアナログ的に変化させるための光源光量データを生成して光源駆動回路２１に出力する光源制御部３０と、蛍光検出部２６の出力データを入力し、光源１２の照射光量変化に対する紙幣２の蛍光量の変化量を演算し、その演算結果に基づいて紙幣２の真偽判別を行う演算・判別処理部３１とを有している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に含まれる蛍光成分の含有量に基づいて前記対象物を検査する検査装置において、
前記対象物に光を照射する光源と、
前記対象物から発する蛍光を受光し、その蛍光量に応じた信号を出力する蛍光検出部と、
前記光源の照射光量がアナログ的に変化するように前記光源を制御する光源光量制御手段と、
前記蛍光検出部の出力信号を入力し、前記光源の照射光量変化に対する前記蛍光量の変化量を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出した前記蛍光量の変化量に基づいて前記対象物の判別を行う判別手段とを備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記蛍光検出部の出力信号データを二次微分することにより、前記光源の照射光量変化に対する前記蛍光量の変化量を算出することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記判別手段は、前記蛍光量の変化量を予め設定された判定用しきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記対象物の判別を行うことを特徴とする請求項１または２記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙幣、伝票類等の真偽や種類の判別等を行う検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙幣の真偽判別を行う検査装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この文献に記載の検査装置は、紙幣に紫外線を照射し、紙幣から発する蛍光量を受光する蛍光検出センサを有し、この蛍光検出センサの検出信号を入力し、所定の演算処理を行い、紙幣の真偽を判別するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０９５９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、紙幣等に含まれている蛍光インクは経時変化するため、古い紙幣では、新しい紙幣に比べて蛍光量が低くなる。また、紙幣の汚れ等によっても、蛍光量が変わってくる。このため、上記従来技術のように、紙幣への紫外線の照射量を一定にした状態で、紙幣から発する蛍光量を検出し、その蛍光量に基づいて紙幣の真偽判別を行う場合には、紙幣の状態によっては、真紙幣であっても偽紙幣と判定されてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、対象物の状態に拘らず、対象物の判別を高精度に行うことができる検査装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対象物に含まれる蛍光成分の含有量に基づいて対象物を検査する検査装置において、対象物に光を照射する光源と、対象物から発する蛍光を受光し、その蛍光量に応じた信号を出力する蛍光検出部と、光源の照射光量がアナログ的に変化するように光源を制御する光源光量制御手段と、蛍光検出部の出力信号を入力し、光源の照射光量変化に対する蛍光量の変化量を算出する演算手段と、演算手段で算出した蛍光量の変化量に基づいて対象物の判別を行う判別手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
一般に蛍光材料は、光の照射光量が変わると、発生する蛍光量も変わるという出力特性を有している。また、蛍光材料の蛍光量は経時劣化により低くなっていくが、上記蛍光材料の出力特性は維持される。本発明は、そのような点に着目して為されたものである。即ち、光源の照射光量がアナログ的に変化するように光源を制御することにより、光源の照射光量変化に応じて、対象物から発する蛍光量もアナログ的に変化し、これが蛍光検出部で検出される。そして、演算手段によって光源の照射光量変化に対する蛍光量の変化量が算出される。ここで、蛍光成分が含まれる対象物は、光源の照射光量に対してほぼリニアに変化する蛍光出力特性を有するのに対し、蛍光成分が殆ど含まれない対象物は、光源の照射光量に対して２次曲線的に変化する蛍光出力特性を有するため、光源の照射光量変化に対する蛍光量の変化量は、両者において全く異なったものとなる。また、対象物に含まれる蛍光材料の経時劣化等があっても、光源の照射光量変化に対する蛍光量の変化量のばらつきは少ない。従って、そのような蛍光量の変化量に基づいて対象物の判別を行うことで、対象物の状態に拘らず、対象物の真偽判別等を高精度に行うことができる。
【０００８】
好ましくは、演算手段は、蛍光検出部の出力信号データを二次微分することにより、光源の照射光量変化に対する蛍光量の変化量を算出する。この場合には、簡単な演算処理によって、光源の照射光量変化に対する蛍光量の変化量を確実に得ることができる。
【０００９】
また、好ましくは、判別手段は、蛍光量の変化量を予め設定された判定用しきい値と比較し、その比較結果に基づいて対象物の判別を行う。この場合には、判定用しきい値を適宜変えることで、対象物の判別をより高精度に行うことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る検査装置の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る検査装置の一実施形態として紙幣検査装置を示す断面図である。本実施形態の紙幣検査装置１は、紙幣２の真偽判別を行うための装置である。紙幣２の真偽判別は、偽造の紙幣に多量の蛍光成分が含まれている点に着目して行うものである。
【００１２】
紙幣検査装置１は、上搬送ガイド板３と下搬送ガイド板４とで挟まれるように形成された搬送経路５を有している。この搬送経路５の途中には搬送ローラ６，７が配置され、各搬送ローラ６，７によって紙幣２が搬送される。各搬送ローラ６，７間には、紙幣２に含まれる蛍光成分を検出する蛍光センサ８が配置され、この蛍光センサ８には識別処理ユニット９が接続されている。
【００１３】
蛍光センサ８は、略直方体形状の筺体１０を有し、この筺体１０内には、高さ方向に延在する仕切り部１１が配置されている。この仕切り部１１により形成された筺体１０の一方の空間内には、搬送ローラ６，７によって搬送される紙幣２に向けて光を照射する光源１２が収容されている。光源１２は、例えば紫外成分を含む光を発生させる紫外線ＬＥＤであり、筐体１０の上面部に設けられた回路プリント基板１３に固定されている。
【００１４】
筺体１０の下面には、防塵ガラス板１４が固定されている。この防塵ガラス板１４は、紫外線透過率が極めて高い石英ガラス等で形成されている。防塵ガラス板１４と光源１２との間には、紫外線透過フィルタ１５が配置されている。この紫外線透過フィルタ１５は、光源１２から出射された光のうち紫外成分（例えば３００〜４００ｎｍ程度）のみを透過させる光学フィルタである。
【００１５】
また、上搬送ガイド板３における防塵ガラス板１４の真下部位には、窓部１６が設けられている。これにより、搬送ローラ６，７による紙幣２の搬送途中に、紙幣２の表面が、光源１２から出射された光によって照らし出される。
【００１６】
仕切り部１１により形成された筐体１０の他方の空間内には、紫外線の照射によって紙幣２の表面から放出された蛍光を受光するフォトセンサ１７が収容されている。このフォトセンサ１７は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等で構成され、回路プリント基板１３に固定されている。
【００１７】
防塵ガラス板１４とフォトセンサ１７との間には、紫外線カットフィルタ１８が配置されている。この紫外線カットフィルタ１８は、紙幣２の表面で反射された光のうち紫外成分を除去する光学フィルタである。紙幣２で反射した光に含まれる紫外成分は高いエネルギー特性をもっているが、そのような紫外成分を紫外線カットフィルタ１８で除去することにより、紫外成分がノイズとしてフォトセンサ１７に入射されて誤検出を起こすことが回避される。
【００１８】
また、回路プリント基板１３には、光源１２の照射光量をモニタするモニタ用フォトセンサ１９と後述する電子回路とが実装されている。さらに、回路プリント基板１３には、識別処理ユニット９と接続される外部接続用コネクタ２０が固定されている。
【００１９】
図２は、回路プリント基板１３の回路構成と識別処理ユニット９の機能ブロックとを示した図である。
【００２０】
同図において、回路プリント基板１３には、光源１２と接続された光源駆動回路２１と、フォトセンサ１７と接続されたアンプ回路２２とが実装されている。光源駆動回路２１は、トランジスタ２３及び抵抗２４，２５を有し、識別処理ユニット９から供給される信号に応じた駆動電流を光源１２に流して光源１２を発光させる。アンプ回路２２は、フォトセンサ１７の出力値を電圧信号に変換して、識別処理ユニット９に送出する。なお、フォトセンサ１７及びアンプ回路２２は、紙幣２から発する蛍光を受光し、その蛍光量に応じた信号を出力する蛍光検出部２６を構成するものである。
【００２１】
識別処理ユニット９は、Ｄ／Ａ変換器２７と、Ａ／Ｄ変換器２８と、ＣＰＵ２９とを有している。Ｄ／Ａ変換器２７は、ＣＰＵ２９からのデジタル信号をアナログ信号に変換して光源駆動回路２１に出力する。Ａ／Ｄ変換器２８は、アンプ回路２２（蛍光検出部２６）の出力アナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ２９に出力する。
【００２２】
ＣＰＵ２９は、光源制御部３０と、演算・判別処理部３１とを有している。光源制御部３０は、光源１２の照射光量（紫外線照射量）を所定の周期でアナログ的に変化させるための光源光量データを生成し出力する。この光源光量データは、光源１２の照射光量を三角波状（図２参照）、のこぎり波状、正弦波状等に変化させるようなデータである。
【００２３】
演算・判別処理部３１は、Ａ／Ｄ変換器２８の出力データを入力し、光源１２の照射光量変化に対する紙幣２の蛍光量の変化量（変化率）を演算し、その演算結果に基づいて紙幣２の真偽判別を行う。
【００２４】
以下、図３に示すフローチャートを用いて演算・判別処理部３１による演算・判別処理手順の詳細を明らかにしつつ、紙幣２の真偽判別について具体的に例を挙げて説明する。
【００２５】
図４は、光源１２の照射光量に対する紙幣２の蛍光出力特性の一例を示したものである。図４の横軸は、光源１２の点灯電流値を示し、光源１２の照射光量に対応している。図４の縦軸は、蛍光検出部２６の出力電圧値を示し、紙幣２から発する蛍光量に対応している。図中のひし形印Ｐは、蛍光成分が極めて少ない真紙幣についてのデータであり、二次曲線特性を有している。図中の四角印Ｑは、蛍光成分が多いコピー用紙等の偽紙幣についてのデータであり、線形特性を有している。なお、これらの特性は、紙幣の古さや汚れ等の状態に関係なく維持されるものである。
【００２６】
演算・判別処理部３１により演算・判別処理を実行する場合、まずＡ／Ｄ変換器２８の出力データをメモリ（図示せず）に格納する（図３の手順１０１）。Ａ／Ｄ変換器２８の出力データは、光源制御部３０で生成した光源光量データに対応する蛍光量検出データである。
【００２７】
続いて、その蛍光量検出データを光源光量データに対して二次微分する（図３の手順１０２）。これにより、光源１２の照射光量変化に対する紙幣２の蛍光量の変化量が算出される。このとき、蛍光量検出データＤの微分値は、下記のように算出される。
【００２８】
一次微分値  ≒  Ｄｎ＋１−Ｄｎ
二次微分値  ≒  （Ｄｎ＋１−Ｄｎ）−（Ｄｎ−Ｄｎ−１）
【００２９】
ここで、図４のひし形印Ｐで示した真紙幣について、各蛍光量検出データを一次微分及び二次微分した値は、図５（ａ）に示すようになり、図４の四角印Ｑで示した偽紙幣について、各蛍光量検出データを一次微分及び二次微分した値は、図５（ｂ）に示すようになる。
【００３０】
続いて、上記のようにして求めた各二次微分値から、光源１２の照射光量に対する蛍光検出部２６の出力電圧特性の波形傾斜状態を求める（図３の手順１０３）。この波形傾斜状態としては、「負（−）」、「ゼロ（０）」、「正（＋）」という３つの状態がある。
【００３１】
具体的に波形傾斜状態を求める場合には、例えば各二次微分値の平均値を算出し、これを予め設定された判定用しきい値と比較する。そして、各二次微分値の平均値が負側の判定用しきい値よりも大きく且つ正側の判定用しきい値よりも小さいときは、波形傾斜状態の符号を「ゼロ」と判断する。また、各二次微分値の平均値が負側の判定用しきい値よりも小さいときは、波形傾斜状態の符号を「負」と判断し、各二次微分値の平均値が正側の判定用しきい値よりも大きいときは、波形傾斜状態の符号を「正」と判断する。なお、波形傾斜状態の判断においては、上記のような各二次微分値の平均値ではなく、各二次微分値の最小値または最大値を判定用しきい値と比較する等、他の手法を採用しても良い。
【００３２】
ここで、図５に示した演算データに関し、二次微分値を所定の判定用しきい値と比較することで、図５（ａ）に示す真紙幣については、波形傾斜状態の符号が「負」となり、図５（ｂ）に示す偽紙幣については、波形傾斜状態の符号が「ゼロ」となる。
【００３３】
続いて、上記のようにして求めた波形傾斜状態から紙幣２の紙質を判定し、紙幣２の真偽を判定する（図３の手順１０４）。具体的には、波形傾斜状態の符号が「負」のときは、紙幣２は蛍光成分を殆ど含まないものであると判断し、これにより紙幣２は正規の紙幣であると判断する。また、波形傾斜状態の符号が「ゼロ」のときは、紙幣２は蛍光成分を多く含むものであると判断し、これにより紙幣２は偽物であると判断する。さらに、波形傾斜状態の符号が「正」のときは、紙幣２はその他の紙質を有していると判断し、この場合も紙幣２は偽物であると判断する。
【００３４】
従って、図５（ａ）に示すものは、波形傾斜状態の符号が「負」であるため真紙幣と判断され、図５（ｂ）に示すものは、波形傾斜状態の符号が「ゼロ」であるため偽紙幣と判断される。
【００３５】
以上において、光源駆動回路２１、Ｄ／Ａ変換器２７、ＣＰＵ２９の光源制御部３０は、光源１２の照射光量がアナログ的に変化するように光源１２を制御する光源光量制御手段を構成する。Ａ／Ｄ変換器２８、ＣＰＵ２９の演算・判別処理部３１における手順１０１，１０２は、蛍光検出部２６の出力信号を入力し、光源１２の照射光量変化に対する蛍光量の変化量を算出する演算手段を構成する。ＣＰＵ２９の演算・判別処理部３１における手順１０３，１０４は、演算手段で算出した蛍光量の変化量に基づいて対象物２の判別を行う判別手段を構成する。
【００３６】
ところで、紙幣に僅かに含まれる蛍光材料は経時変化するため、新品の紙幣と使い古した紙幣とでは、蛍光量が異なる。また、紙幣に汚れ等が付着しても、蛍光量が異なってくる。
【００３７】
これに対し本実施形態では、紙幣２から発する蛍光量に基づいて紙幣２の真偽判別を行うのではなく、光源１２の照射光量変化に対する紙幣２の蛍光量の変化量を算出し、その蛍光量の変化量に基づいて紙幣２の真偽判別を行う。紙幣２の蛍光量の変化量は、紙幣２の状態（古さや汚れの有無等）に拘らず、ほぼ一定である。従って、紙幣２の状態の影響を殆ど受けない高精度な真偽判別が可能となる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態は、紙幣を検査するものであるが、本発明は、特に紙幣には限られず、伝票、証券、カード等といった検査対象物にも適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、光源の照射光量がアナログ的に変化するように光源を制御する光源光量制御手段と、蛍光検出部の出力信号を入力し、光源の照射光量変化に対する蛍光量の変化量を算出する演算手段と、演算手段で算出した蛍光量の変化量に基づいて対象物の判別を行う判別手段とを設けたので、対象物の状態に関係なく、対象物の判別を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る検査装置の一実施形態として紙幣検査装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す回路プリント基板の回路構成と識別処理ユニットの機能ブロックとを示す図である。
【図３】図２に示す演算・判別処理部による演算・判別処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図４】真紙幣及び偽紙幣について、光源の照射光量に対する紙幣の蛍光出力特性の一例を示すグラフである。
【図５】図４に示す真紙幣及び偽紙幣について、演算・判別処理による結果の一例を示す表である。
【符号の説明】
１…紙幣検査装置、２…紙幣（対象物）、８…蛍光センサ、９…識別処理ユニット、１２…光源、１７…フォトセンサ、２１…光源駆動回路（光源光量制御手段）、２２…アンプ回路、２６…蛍光検出部、２７…Ｄ／Ａ変換器（光源光量制御手段）、２８…Ａ／Ｄ変換器（演算手段）、２９…ＣＰＵ、３０…光源制御部（光源光量制御手段）、３１…演算・判別処理部（演算手段、判別手段）。
【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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