(57)【要約】【課題】  屈曲部での光の漏れを防いで、紙幣の識別に必要な光の量を確保し、紙幣の識別精度を保持することができる紙幣識別装置を提供する。【解決手段】  紙幣識別装置は、紙幣１２を光走査し、紙幣１２を透過して紙幣１２の印刷および透かし模様の特徴を含む光を受光素子３２で受光するものであり、発光手段３１は、１対の発光素子４２と、１対の発光素子４２に対応した１対のプリズム４３と、１対のプリズム４３の間に配置される導光棒４４と、で構成される。プリズム４３は、発光素子４２からの光を導光棒４４の長手軸Ｐに沿う方向に曲げて紙幣１２の印刷面に照射する。プリズム４３の周囲には、隙間４８からの光の漏れを防ぐ第２ガイド部４７が設けられる。【選択図】  図２
2013131184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙幣の印刷面と平行に延びる導光部材を介して、発光素子から発光された光を前記印刷面に照射し、前記紙幣を透過して前記紙幣の印刷および透かし模様の特徴を含む光を受光素子で受光する紙幣識別装置において、
前記発光素子は、前記導光部材の長手軸に対して直交する向きに発光し、
前記発光素子からの光を前記導光部材の長手軸に沿う方向に曲げて前記紙幣の印刷面に照射するための屈曲部を有し、
前記屈曲部の周囲には、光の漏れを防ぐ白色系の部材で構成されるガイド部が設けられることを特徴とする紙幣識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙幣識別装置にかかり、より詳細には、無人機もしくは自動販売機等に搭載される紙幣識別装置の光センサに導光棒を用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子を用いた紙幣識別装置が広く利用されている。多くの紙幣識別装置では、光学素子として発光素子および受光素子が用いられる。発光素子は、紙幣の印刷面に対して光を照射し、受光素子は、紙幣を透過して印刷および透かし模様の特徴を含む光を受光する。従来、発光素子から発光された光を、導光棒を介して印刷面に照射する各種の技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１４は、従来の光センサの基本構成を示す図であり、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、光センサ１００では、紙幣１０１の印刷面と平行に導光棒１０２を設け、導光棒１０２の側端部のうち、少なくとも一方の側端部の近傍に発光素子１０３を設ける。発光素子１０３からの光は、導光棒１０２の長手軸１０４と平行な向きで側端面１０５から入射し、紙幣１０１の印刷面に照射される。紙幣１０１を透過して紙幣１０１の印刷および透かし模様の特徴を含む光は、受光素子１０６に受光される。この光センサ１００によれば、導光棒１０２を用いることで、紙幣１０１の広い領域に光を照射することができる。
またこのような導光棒やラインセンサからなる光センサは、一般に紙幣を搬送しながら紙幣の特徴情報を取得するため、導光棒やラインセンサは紙幣の搬送方向に直行するように配置されるものである。
【０００４】
ところで、自動販売機に搭載される紙幣識別装置の場合、紙幣識別装置の横幅方向、すなわち紙幣の搬送方向に直行する方向の幅には制限があるため、導光棒やラインセンサを搬送される紙幣と直行する方向に配置すると、発光素子から光を導光棒の側端面から直接入射するように発光素子を配置するスペースの確保が困難となる。この場合、発光素子からの光を途中で屈曲させて導光棒に光を入射させる必要がある。発光素子からの光の向きを屈曲させる手段として、プリズムからなる屈曲部によって発光素子からの光を反射させて曲げる技術が知られている。また、導光棒の端部を曲げることで形成された屈曲部を設けることで、発光素子からの光の向きを屈曲させることも周知の技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６６９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、導光棒の端部を曲げた屈曲部の場合、光の性質から、一部の光が屈曲部を曲がらずに直進して外部に漏れてしまい、紙幣に照射される光の量が減少するという問題があった。紙幣に照射される光の量が減少すると、紙幣の識別精度が低下するおそれがある。
【０００７】
また、屈曲部に、プリズムを用いる場合、プリズムと導光棒との接続部分には、導光棒の熱膨張を考慮して隙間を形成する必要がある。このため、この隙間から一部の光が漏れることがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、屈曲部周辺での光の漏れを防いで、紙幣の識別に必要な光の量を確保し、紙幣の識別精度を保持することができる紙幣識別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の紙幣識別装置は、紙幣の印刷面と平行に延びる導光部材を介して、発光素子から発光された光を前記印刷面に照射し、前記紙幣を透過して前記紙幣の印刷および透かし模様の特徴を含む光を受光素子で受光する紙幣識別装置において、前記発光素子は、前記導光部材の長手軸に対して直交する向きに発光し、前記発光素子からの光を前記導光部材の長手軸に沿う方向に曲げて前記紙幣の印刷面に照射するための屈曲部を有し、前記屈曲部の周囲には、光の漏れを防ぐ白色系の部材で構成されるガイド部が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の紙幣識別装置によれば、白色系のガイド部により、屈曲部で曲がらなかった光を反射して導光棒に戻すことができるので光の漏れを防ぐことができ、紙幣の識別に必要な光の量が確保できる。結果、紙幣の識別精度を保持することができる。また、紙幣識別装置の設置スペースの問題で、発光素子から紙幣の印刷面に至るまでの光の経路上に屈曲部を設ける必要が生じても、従来の発光素子の光の量でも十分に紙幣を識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる紙幣識別装置のブロック図である。
【図２】図１のＡ矢視図であり、光センサの正面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】発光側筐体の裏面図である。
【図５】図２のＣ矢視図である。
【図６】図２のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】導光棒の光反射層の構成を説明する図であり、（ａ）は集光型の導光棒の横断面図、（ｂ）は拡散型の導光棒の横断面図、（ｃ）は導光棒の縦断面図である。
【図８】図３のＥ部拡大図であり、第１実施形態にかかるガイド部の作用説明図である。
【図９】第２実施形態にかかる光センサの正面図であり、図２に相当する図である。
【図１０】図９のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１１】発光側筐体の裏面図である。
【図１２】図９のＧ矢視図である。
【図１３】第２実施形態にかかるガイド部の作用説明図である。
【図１４】（ａ）は従来の光センサの基本構成を示す図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための第１実施形態について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００１３】
図１は、第１実施形態の紙幣識別装置の全体構成を示した図である。図１において、紙幣識別装置１０は、紙幣挿入口１１を有する。この紙幣挿入口１１から挿入される紙幣１２は、搬送ベルト１３によって装置の内部に搬送される。
【００１４】
紙幣挿入口１１の背部から搬送ベルト１３の中途部にかけて、複数（ここでは、２個）の光センサ３０が配置され、紙幣１２は、これらの光センサ３０の設置箇所を順次通過する。
【００１５】
光センサ３０は、挿入される紙幣１２を間にして対向配置される発光手段３１と受光素子３２を備えて構成される。紙幣挿入口１１の背部に設置される光センサ３０は、紙幣の挿入の有無を検出する入口センサとして機能するともに、後段に設置される光センサ３０と同様に紙幣１２の種類を識別する機能も兼ね備える。搬送ベルト１３の箇所に設置される光センサ３０は、紙幣１２の種類を識別する機能のみを備えたものとして構成される。
【００１６】
光センサ３０によって紙幣１２の挿入が検知されると、その検知信号はＡ／Ｄ変換部１５を介して制御部１６の発光受光制御部１６ａに入力され、制御部１６は駆動部１７に制御信号を出力させて搬送ベルト１３を駆動させ、紙幣１２を搬送ベルト１３の下流側へと導く。なお、制御部１６は、駆動部１７からタコメータ１８を介してフィードバック信号が入力され搬送ベルト１３の駆動の適格な制御を行う。
【００１７】
紙幣１２の先端部が下流側の光センサ３０の設置箇所に到達すると、たとえば、制御部１６は、紙幣１２の到達を検出するともに、２箇所の光センサ３０のそれぞれから紙幣１２の特徴データのサンプリングを行い、この特徴データに基づいて紙幣の種類の識別処理を紙幣識別部１６ｂにて実行する。この識別処理は、紙幣１２の後端部が下流側の光センサ３０を通過するまで行われる。なお、上記特徴データに基づく識別処理は、記憶部２１に予め記憶された光量基準データ２１ａ、金種別閾値データ（複数の閾値、正規データ等）２１ｂとの比較によって行われる。
【００１８】
この場合、制御部１６によって紙幣１２が真券と判別した場合、その旨の信号（真券信号）を図示しない装置の主制御部へ出力させる。また、紙幣１２が真券でないと判別した場合、搬送ベルト１３を逆転し、紙幣１２を紙幣挿入口１１へ戻す動作を行う。
【００１９】
なお、発光手段３１には、制御部１６からＤ／Ａ変換部２２を介して電源が供給される。
【００２０】
続いて、光センサ３０の構成を図２〜図７に基づいて詳細に説明する。
まず、図２に基づいて、光センサ３０の全体構成を説明する。図２は、光センサ３０の正面図であり、図１のＡ矢視図である。
【００２１】
図２に示すように、光センサ３０は、離間して対向する発光側筐体３３と受光側筐体３５を有する。発光側筐体３３と受光側筐体３５の離間部は、紙幣１２が通過する紙幣用通路３６として構成される。
【００２２】
発光側筐体３３の内側には、発光側基板３８と、この発光側基板３８に設けられて紙幣１２の印刷面に光を照射する発光手段３１と、が配設される。また、受光側筐体３５の内側には、受光側基板４１と、この受光側基板４１に設けられて紙幣１２を透過した光を受光する受光素子３２と、が配設される。光センサ３０では、発光手段３１および受光素子３２の間に紙幣１２を通過させることで紙幣１２を光走査し、印刷および透かし模様の特徴が含まれる光を受光素子３２で受光する。
【００２３】
受光素子３２は、たとえばフォトダイオードであり、受光側基板４１に複数（ここでは３個）設けられる。複数の受光素子３２は、紙幣１２の移動方向に対して直交する方向（矢印Ｈで示す紙幣１２の短辺に沿う方向）に沿って等間隔に並べられる。
【００２４】
発光手段３１は、１対の発光素子４２と、１対の発光素子４２に対応した１対のプリズム４３（屈曲部）と、１対のプリズム４３の間に配置される導光棒（導光部材）４４と、で構成される。発光素子４２は、１対のＬＥＤであり、発光側基板３８に対して垂直な向き、すなわち導光棒４４の長手軸（符号Ｐで示す線）に対して直交する向きに発光するように、発光側基板３８の表面に実装される。
【００２５】
プリズム４３は、入射面４３ａが発光素子４２の発光面に向き、出射面４３ｂが導光棒４４の側端面４４ａに向くように設けられ、発光素子４２からの光を曲げて導光棒４４に入射させる。すなわち、発光素子４２から発光した光は、矢印（１）で示すように、プリズム４３で反射して導光棒４４の長手軸Ｐに沿う方向に曲がり、導光棒４４に入射する。
【００２６】
導光棒４４は、円柱状であり、紙幣１２を挟んで受光素子３２と対向するように設けられ、方向Ｈに沿って紙幣１２の印刷面と平行に延びる。導光棒４４の材質は、アクリル樹脂に代表される各種の導光材料から選択可能である。導光棒４４は、プリズム４３から入射した光を周面から出射し、矢印（２）で示すように、紙幣１２に照射する。
【００２７】
次に、発光側筐体３３の構成を図２〜図６に基づいて詳細に説明する。
図２に示すように、発光側筐体３３の裏面には、発光用基板３８側に向けて保持部４６およびガイド部４７が形成される。保持部４６は、Ｈ方向に複数（ここでは３対）並んで設けられ、導光棒４４を挟持する。
【００２８】
ガイド部４７は、プリズム４３を保持する保持部材であり、かつ、プリズム４３付近での光の漏れを防ぐカバー部材である。ガイド部４７は、正面視でプリズム４３全体を覆うと共に、内側の縁部４７ａが導光棒４４の側端面４４ａよりも内側に位置する。
【００２９】
ガイド部４７は、図３および図４に示すように、プリズム４３を収納する収納部４７ｂと、収納部４７ｂに連なり導光棒４４側に開口する孔部４７ｃと、を有し、光の漏れを防止可能な白色系の部材で構成される。孔部４７ｃには、導光棒４４の側端部と嵌合する嵌合部４７ｄが設けられる。導光棒４４の側端部と嵌合部４７ｄが嵌合することで、導光棒４４は正規の位置に取り付けられる。また、嵌合部４７ｄと導光棒４４の側端面４４ａとの間には、所定寸法Ｑの隙間４８が設けられる。この隙間４８は、環境温度の上昇による導光棒４４の膨張を吸収可能な寸法に設定され、ガイド部４７で覆われる。
【００３０】
さらに、図５および図６に示すように、ガイド部４７の外側面４７ｅは、プリズム４３および導光棒４４の断面よりも大きな面で構成されており、この大きな外側面４７ｅによって、プリズム４３付近での光の漏れがより確実に防止されている。なお、図６において符号４６ａで示す面は、導光棒４４の周面を保持する保持部４６の保持面である。
【００３１】
次に、導光棒４４の光反射層の構成例を図７に基づいて説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、導光棒４４の内部において、紙幣１２（図２参照）側と反対側の部位には、光反射層５２を設けることができる。この光反射層５２は、プリズム４３（図２参照）から側端面４４ａに入射した光を反射する。これにより、導光棒４４において、紙幣１２（図２参照）側に向く側面出射光（矢印（３）で示す光）を得ることができる。側面出射光は、光反射層５２の形態を変更することで、図７（ａ）に示す集光型や、図７（ｂ）に示す拡散型など、種々のタイプから選択可能であるが、紙幣１２の印刷面に効率的に光を照射できる集光型を選択することが望ましい。
【００３２】
以上に述べた第１実施形態の作用・効果を図８に基づいて説明する。
第１実施形態の紙幣識別装置によれば、図８に示すように、隙間４８における光の漏れをガイド部４７によって防ぐことができる。すなわち、発光素子４２からの光は、従来の構造では、破線の矢印（４）で示すように、隙間４８から外部に漏れていたが、この第１実施形態では、ガイド部４７が隙間４８を覆うことで、実線の矢印（５）で示すように、ガイド部４７で反射させて導光棒４４に入射させることができる。結果、紙幣１２の識別に必要な光の量が確保でき、紙幣の識別精度を保持することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の紙幣識別装置にかかる光センサを図９〜図１２に基づいて説明する。なお、前述した第１実施形態の紙幣識別装置１０と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
【００３４】
図９に示すように、第２実施形態にかかる光センサ６０では、プリズムを用いずに、屈曲部６１ｂを側端部に備える導光部材６１を用いて光を屈曲させる。導光部材６１は、円柱状の本体部６１ａと、本体部６１ａの側端部に設けられ発光素子４２側に曲がる屈曲部６１ｂと、を有し、アクリル樹脂を含む任意の導光材料で一体成形される。本体部６１ａは、紙幣１２を挟んで受光素子３２と対向するように設けられ、方向Ｈに沿って紙幣１２の印刷面と平行に延びる。屈曲部６１ｂの入射面６１ｃは、発光素子４２の発光面に向きあう位置に近接される。発光素子４２から発光した光は、矢印（６）で示すように、屈曲部６１ｂで反射して本体部６１ａの長手軸Ｐに沿う方向に曲がり、本体部６１ａに入射する。本体部６１ａは、屈曲部６１ｂから入射した光を、矢印（７）で示すように周面から出射し、紙幣１２に照射する。
【００３５】
発光側筐体３３の裏面には、第1実施形態と同様に、発光用基板３８側に向け保持部４６およびガイド部６２が形成される。保持部４６は、Ｈ方向に複数（ここでは３対）並んで設けられ、導光部材６１の本体部６１ａを挟持する。
【００３６】
ガイド部６２は、屈曲部６１ｂを保持する保持部材であり、かつ、屈曲部６１ｂ付近での光の漏れを防ぐカバー部材である。ガイド部６２は、正面視で屈曲部６１ｂ全体を覆うと共に、内側の縁部６２ａは、本体部６１ａに重なる。
【００３７】
ガイド部６２は、図１０および図１１に示すように、屈曲部６１ｂを収納・保持する収納凹部６２ｂを有する。屈曲部６１ｂと収納凹部６２ｂが嵌合することで、導光部材６１は正規の位置に取り付けられる。ガイド部６２は、光の漏れを防止可能な白色系の部材で構成される。なお、導光部材６１においても、前述した光反射層５２（図７参照）を設けることができる。
【００３８】
さらに、図１２に示すように、ガイド部６２の外側面６２ｃは、本体部６１ａの断面よりも大きな面で構成されており、この大きな外側面６２ｃによって、屈曲部６１ｂ付近での光の漏れがより確実に防止されるようになっている。
【００３９】
第２実施形態の作用・効果を図１３に基づいて説明する。
第２実施形態によれば、図１３に示すように、屈曲部６１ｂにおける光の漏れをガイド部６２によって防ぐことができる。すなわち、発光素子４２からの光の一部が、従来の構造では、破線の矢印（８）で示すように、直進してそのまま外部に漏れてしまうが、第２実施形態では、ガイド部６２によって、実線の矢印（９）で示すように、漏れた光を反射させて導光部材６１に入射させることができる。結果、この第２実施形態においても、紙幣１２の識別に必要な光の量が確保でき、紙幣の識別精度を保持することができる。
【００４０】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４１】
たとえば、実施形態では、導光部材の両端部それぞれの近傍に発光素子を配置したが、紙幣に照射する光が十分であれば、導光部材の両端部のうち、いずれか一方の端部近傍のみに発光素子を配置する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０……紙幣識別装置、１２……紙幣、３２……受光素子、４２……発光素子、４３……プリズム（屈曲部）、４４……導光棒（導光部材）、保持部……４６、４７……ガイド部（ガイド部）、６１……導光部材、６１ｂ……屈曲部、６２……ガイド部（ガイド部）、Ｐ……導光棒の長手軸。
【図１】
2013131184.tif 000003
【図２】
2013131184.tif 000004
【図３】
2013131184.tif 000005
【図４】
2013131184.tif 000006
【図５】
2013131184.tif 000007
【図６】
2013131184.tif 000008
【図７】
2013131184.tif 000009
【図８】
2013131184.tif 000010
【図９】
2013131184.tif 000011
【図１０】
2013131184.tif 000012
【図１１】
2013131184.tif 000013
【図１２】
2013131184.tif 000014
【図１３】
2013131184.tif 000015
【図１４】
2013131184.tif 000016