(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬貨搬送路の側面部に対向して配置したポットコアを用いたコイルセンサと、該コイルセンサに高周波電流を流し、硬貨がコイルセンサの前を通過した時の振幅変化のパターンを基準パターンと比較することにより硬貨の識別を行う信号処理回路とを具えた硬貨識別装置であって、
前記ポットコアのコアギャップ幅及びコアセンタ径を、検出対象とする硬貨の表，裏面に形成された凹凸の径より小さくしたことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項２】
前記コイルセンサを検出対象硬貨の径に合わせて縦一列に複数対設けたことを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項３】
縦一列に設けたコイルセンサの隣接するコイルセンサの出力信号を差動増幅して検出信号とすることを特徴とする請求項２記載の硬貨識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬貨の表面及び裏面に形成された模様に基づいて硬貨の識別を行う硬貨識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動販売機を狙った、白銅系材料の外国硬貨にドリル等を使って細工して５００円硬貨に似せた変造貨を使った犯罪が急増している。現行のセンサでは、硬貨の厚さと材質等を平均的に捕らえて識別を行っているため、そのような変造貨を完全には排除できない。そのような現状から、硬貨の表面及び裏面に形成された模様に基づいて正貨と変造貨とを正確に判別するというような、より識別精度の高い硬貨識別装置の開発が要望されている。そのためには、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸（絵柄，ドリル痕，切削痕等）を判別することが必要である。
【０００３】
従来の硬貨識別装置の内、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸を検知できるようにしたものとしては、特開平2-259982号公報(G07D 5/02) に示されているものがある。その硬貨識別装置は、硬貨の表面及び裏面の凹凸を光センサで光学的に読み取って抽出したデータを、予め登録されている正貨のデータと照合することにより、硬貨の真偽を識別するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した光学式の硬貨識別装置では、使用期間の経過に伴って光センサの発光部や受光部が汚れると、検出データにレベル変化が生じ、また、外部から光が洩れて入っても、検出データが乱れるというように、汚れ，外乱光に弱いという問題点があった。
【０００５】
それに対して、コイルセンサを用いる磁気式の硬貨識別装置は、汚れや外乱光には影響されないが、従来のコイルセンサは、硬貨の厚さや材質等を平均的に捕らえるだけで、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸を検知できるものはなかった。
【０００６】
本発明は、そのような問題点を解決し、汚れや外乱光に強いコイルセンサを用いながら、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸模様に基づいて硬貨識別ができるようにすることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の硬貨識別装置は、硬貨搬送路の側面部に対向して配置したポットコアを用いたコイルセンサと、該コイルセンサに高周波電流を流し、硬貨がコイルセンサの前を通過した時の振幅変化のパターンを基準パターンと比較することにより硬貨の識別を行う信号処理回路とを具えた硬貨識別装置であって、前記ポットコアのコアギャップ幅及びコアセンタ径を、検出対象とする硬貨の表，裏面に形成された凹凸の径より小さくしたことを特徴とする。このようにすると、汚れや外乱光に強いコイルセンサを用いながら、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸模様に基づいて硬貨識別ができるようになる。
【０００８】
そして、請求項２に記載の硬貨識別装置は、前記コイルセンサを検出対象硬貨の径に合わせて縦一列に複数対設けたことを特徴とする。このようにすると、検知面積が広がってより検出精度が向上する。
【０００９】
また、請求項３に記載の硬貨識別装置は、縦一列に設けたコイルセンサの隣接するコイルセンサの出力信号を差動増幅して検出信号とすることを特徴とする。このようにすると、隣同志の凹凸検知ができて、信号処理回路の部品数を減らすことができ、コストの低減が可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、硬貨搬送路に対するコアセンサの配置図である。図１において、１，２はポットコアセンサ、３は硬貨搬送路、４は硬貨である。
【００１１】
硬貨搬送路３の両側の、その中を搬送される硬貨４の表，裏面に対向する位置にポットコアセンサ１，２を配置する。ポットコアセンサ１，２は、図２に示すようなポットコアのコアセンタ５を中心にして、コアギャップ６の中にコイル（図示せず）を組み込んで構成される。それらのポットコアセンサ１，２に高周波電流を流し、硬貨４がポットコアセンサ１，２の間を通過した時の振幅変化のパターンを基準パターンと比較することにより硬貨の識別を行う。
【００１２】
図３は、信号処理回路の回路図である。符号１，２は、図１のものに対応しており、１１はコイル発振・受信部、１２は直流カット部、１３は交流増幅部、１４は半波整流及びピークホールド部、１５は直流平滑及びインピーダンス変換部である。コイル発振・受信部１１では、端子Ｃを通して、マイクロコンピュータ１０により発振の開始，停止の制御を受けながら、ポットコアセンサ１，２に高周波（例えば、２８０ｋＨｚ）の電流を流す。そして、硬貨４がポットコアセンサ１，２の間を通過した時の振幅変化を、コンデンサよりなる直流カット部１２，交流増幅部１３を介して半波整流及びピークホールド部１４に与える。
【００１３】
図４（イ）に、硬貨４がないときのＸ点の波形を示し、図４（ロ）に、硬貨４がポットコアセンサ１，２の間を通過したときのＸ点の波形を示す。半波整流及びピークホールド部１４では、入力された高周波信号をダイオードＤ１で半波整流し、コンデンサＣ４でピークホールドする。その結果、Ｘ点の波形が図４（ロ）とすると、Ｙ点の波形は、図４（ハ）のようになる。
【００１４】
その信号を、直流平滑及びインピーダンス変換部１５で平滑化するとともに、マイクロコンピュータ１０のＡ／Ｄ入力の低インピーダンスに合わせて、インピーダンス変換を行う。それを受けて、マイクロコンピュータ１０では、入力された信号のパターンと、内部に保持している基準パターンとを比較して、両パターンが一致したら正貨であると判定する。
【００１５】
そのような硬貨識別装置において、ポットコアセンサ１，２のサイズと硬貨の表，裏面の模様の大きさとの関係を検討する。
【００１６】
テスト用サンプルとしては、硬貨の代わりに、図５に示すような、ステンレス鋼製の円板の表裏中央に円形の凹部を形成したテスト用ゲージを用いた。ゲージは、直径２６．５mm，厚さ１．８５mmの円板を４枚用意し、それらの円板の表裏面中央に、深さ０．３mmで、それぞれ、直径４．０mm，３．０mm，２．０mm，１．０mmの円形凹部を形成した。それに対して、ポットコアセンサ１，２としては、図６に示すサイズの小径コアを用いた。なお、図６におけるＡ〜Ｆは、図２に示した各部分のサイズをmmで示している。
【００１７】
上記ゲージを上記硬貨識別装置に投入したところ、図３のマイクロコンピュータ１０のＡ／Ｄ入力端で、それぞれ、図８（イ）〜（ニ）に示すような出力波形が得られた。図８（イ）は、直径４．０mmの凹部を設けたゲージ、図８（ロ）は、直径３．０mmの凹部を設けたゲージ、図８（ハ）は、直径２．０mmの凹部を設けたゲージ、図８（ニ）は、直径１．０mmの凹部を設けたゲージをそれぞれ投入した時のものである。
【００１８】
図８から明らかなように、ゲージの凹部の大きさに応じて、中央部の山形の波形が変化する。すなわち、ポットコアのコアセンタ径２．０mm，コアギャップ幅１．０mmより大きい４．０mmの凹部では、凹部に対応するピークがはっきり現れているが、凹部が３．０mm以下になるとピークが検出できず、コアセンタ径Ｃと凹部直径が一致する、図８（ハ）のものにおいては、ピークが逆に下がってしまっている。そして、凹部直径がさらに小さくなって、コアギャップＦの幅と同じ大きさにまでなる、図８（ニ）のものにおいては、凹部の検出がほとんどできなくなっている。
【００１９】
さらに、ポットコアセンサ１，２として、小径コアよりサイズが大きい、図６に比較コアとして示すサイズのコアを用いて、同様な実験を行った。そして、それぞれの場合の、中央部の山形波形の高さΔＶを図７に示す。これらを見て分かるように、コア径Ａ，コアセンタ径Ｄ，コアギャップＦが小さいほど、ΔＶが大きく取れ、硬貨表裏面の凹凸分解能には有利である。このことは、凸についても同様である。これは、コア径Ａを小さくすることで、コアセンタ径Ｄ，コアギャップＦが小さくなる分、磁気抵抗が減少するためである。次に、それを式で説明する。
【００２０】
図９は、ポットコアの磁気回路説明図であり、点線は磁力線を示している。磁気回路の起磁力をＮＩ〔ＡＴ〕，磁束をφ〔Ｗｂ〕，磁気抵抗をＲｍ，コアの透磁率をμ〔Ｈ／ｍ〕，コア磁路長をＬ，コア断面積をＳｃとすると、磁気回路中にギャップがなければ、
【数１】
φ＝ＮＩ／Ｒｍ〔Ｗｂ〕
【数２】
Ｒｍ＝Ｌ／μＳｃ
となる。
【００２１】
それに対して、ポットコアのように、磁気回路中にギャップがある場合は、ギャップの幅をＧ、ギャップの透磁率をμ0、ギャップ断面積をＳｇとすると、磁気回路の磁気抵抗Ｒｍ、ギャップ内の磁束密度Ｂｇ、及びギャップ内の磁界Ｈｇは、
【数３】
Ｒｍ＝Ｌ／μＳｃ＋Ｇ／μ0Ｓｇ
【数４】
Ｂｇ＝φ／Ｓｇ
【数５】
Ｈｇ＝Ｂｇ／μ0
となる。
【００２２】
そして、数式１のＲｍに数式３を代入し、そのφを数式４に代入し、さらに、そのＢｇを数式５に代入すると、結局、
【数６】
Ｈｇ＝ＮＩ／〔（μ0／μ）（Ｓｇ／Ｓｃ）Ｌ＋Ｇ〕
となる。
【００２３】
この数式６より、ギャップ内の磁界Ｈｇを強くするには、起磁力ＮＩ，コア透磁率μ並びにコア断面積Ｓｃを大きくすること、ギャップの幅Ｇ，ギャップ断面積Ｓｇを小さくし、コアの磁路長Ｌを短くすることが必要であることがわかる。
【００２４】
通常、μ＞＞μ0であり、コア部の磁気抵抗はほとんど無視できるので、ほぼ
【数７】
Ｈｇ＝ＮＩ／Ｇ
となる。
【００２５】
一方、アンペールの周法則により、ギャップからｒ離れた円周上の磁界Ｈｒは、
【数８】
Ｈｒ＝Ｈｇ／πｒ
の等磁界となる。
【００２６】
したがって、ギャップ内の磁界Ｈｇが強くなるほど、ギャップからｒ離れた円周上の磁界Ｈｒも強くなり、結局、コアセンタ径，コアギャップを小さくするほど、硬貨表裏面の凹凸分解能が良くなることがわかる。
【００２７】
以上のことから、本発明では、検出対象とする凹凸の径に対して、ポットコアセンサ１，２のコアセンタ径，コアギャップ幅を、
コアセンタ径＜検出対象とする凹凸の径、
コアギャップ幅≦検出対象とする凹凸の径
の関係にすることとした。特に、コアセンタ径を、検出対象とする凹凸の径の１／２以下とすることが望ましい。
【００２８】
図６に示した小径コアのポットコアセンサ１，２を用い、５００円硬貨と、５００円硬貨の代用として多く使われている変造貨である、表面に複数のドリル穴を開けた５００ウォン硬貨とを使って、出力波形を調べたところ、図１０に示すような波形が得られた。図１０（イ）は５００円硬貨のもので、図１０（ロ）は変造５００ウォン硬貨のものである。
【００２９】
図１０から明らかなように、５００円硬貨のものは、比較的ゆるやかな変化を示しているのに対して、変造５００ウォン硬貨のものは、ドリル穴に対応して変動する波形がはっきり現れており、両者を明確に判別できる。
【００３０】
ポットコアセンサ１，２の接続は、硬貨搬送路３の両側に対向配置した１対のポットコアセンサ１，２を、硬貨搬送路３内の磁界が打ち消しあって弱まる極性である逆相に接続する。そのように接続すれば、磁束が硬貨の内部に深く入り込まずに表面部分のみを流れるため、表面部分の凹凸の状態が出力に現れ易くなるとともに、硬貨搬送路内で硬貨が左右にガタツクことがあっても、ガタツキによる出力変動を小さくすることができる。
【００３１】
また、ポットコアセンサ１，２のサイズを小さくすると、硬貨に対する検出面積が小さくなるが、硬貨搬送路３の両側に対向配置した１対のポットコアセンサ１，２を、国内で最大径の硬貨である５００円硬貨の径に合わせて、図１１（イ）に示すように縦に一列配置すれば、検知面積が広がってより検出精度が向上する。その際、縦一列に設けたポットコアセンサの隣接するもの同志の出力信号を差動増幅して検出信号とすれば、隣同志の凹凸検知ができて、信号処理回路の部品数を減らすことができ、コストの低減が可能になる。
【００３２】
そしてまた、コアを縦に一列配置する場合、図１１（ロ）に示すように、片側のポットコア２を、他側の縦一列のポットコアを覆う大きさの発振用楕円ポットコアとし、１００ｋＨｚ程度の低い周波数で発振させ、渦電流の表皮深さを深くして、磁束を透過させて硬貨の表裏面の凹凸を一括して検出するようにしてもよい。
【００３３】
さらにまた、硬貨表裏面の凹凸検出は、ポットコアセンサ１，２の発振周波数を高くし、硬貨の渦電流浸透度を浅く設定し、硬貨の表面部分に敏感にした方が有利であり、発振周波数は、３００ｋＨｚ程度が適当である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
すなわち、請求項１に記載の硬貨識別装置は、ポットコアのコアギャップ幅及びコアセンタ径を、検出対象とする硬貨の表，裏面に形成された凹凸の径より小さくしたので、汚れや外乱光に強いコイルセンサを用いながら、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸模様に基づいての硬貨識別が可能になる。
【００３５】
そして、請求項２に記載の硬貨識別装置は、コイルセンサを検出対象硬貨の径に合わせて縦一列に複数対設けたので、検知面積が広がってより検出精度が向上する。
【００３６】
また、請求項３に記載の硬貨識別装置は、縦一列に設けたコイルセンサの隣接するコイルセンサの出力信号を差動増幅するようにしたので、隣同志の凹凸検知ができて、信号処理回路の部品数を減らすことができ、コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】硬貨搬送路に対するコアセンサの配置図である。
【図２】ポットコアを示す図である。
【図３】信号処理回路の回路図である。
【図４】回路各部の波形図である。
【図５】テスト用ゲージを示す図である。
【図６】テストコアのサイズを示す図である。
【図７】テスト結果を示す図である。
【図８】テスト波形図である。
【図９】ポットコアの磁気回路説明図である。
【図１０】正貨と偽貨の波形図である。
【図１１】コアセンサのその他の配置例である。
【符号の説明】
１，２…ポットコアセンサ
３…硬貨搬送路
４…硬貨
１０…マイクロコンピュータ
１１…コイル発振・受信部
１２…直流カット部
１３…交流増幅部
１４…半波整流及びピークホールド部
１５…直流平滑及びインピーダンス変換部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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