(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される紙葉類の光学データを収集して前記紙葉類の有無及び／又は重送を検出する紙葉類検出装置の光学データ収集装置において、２個のＬＥＤを対向させて設け、１個には発光電流を流して投光用とし、もう１個には電流電圧変換抵抗を直列に接続して受光用とし、一方のＬＥＤが光源として動作する場合は他方のＬＥＤが受光センサとして動作し、前記他方のＬＥＤが光源として動作する場合は前記一方のＬＥＤが受光センサとして動作するように、前記投光用と受光用とを切替える切替手段と、前記切替手段による切替え前後の前記受光用のＬＥＤからの受光信号値をそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された切替え前後の受光信号値の加算又は平均の演算を行ない予め定められた値と比較する比較手段とを具備したことを特徴とする紙葉類の光学データ収集装置。
【請求項２】
搬送される紙葉類の光学データを収集して前記紙葉類の種類を判別する紙葉類判別装置の光学データ収集装置おいて、前記紙葉類の搬送方向に対して横断する方向に通路幅のほぼ全面に略直線状にかつ通路面の両側に対向させると共に所定の間隔を空けてＬＥＤを並設した発光／受光センサ手段と；時分割されて、第１のモードでは前記通路面の一方側のＬＥＤが発光光源側として動作する際には対向するＬＥＤが受光側センサとして動作し、第２のモードでは前記対向するＬＥＤが発光光源側として動作する際には前記一方側のＬＥＤが受光側センサとして動作するように、前記発光光源側と前記受光側センサとを切替える発光／受光切替手段と；前記第１及び第２のモードの時に前記受光側センサの出力を順次読み出しＡＤ変換する読出ＡＤ変換手段と；該読出ＡＤ変換手段からのデジタル値を、読み出したＬＥＤを特定するアドレス情報と共に前記第１及び第２のモードに対応させて記憶する第１及び第２の記憶手段と；前記第１の記憶手段と第２の記憶手段に記憶されている同一のアドレスの記憶値の平均値を演算する平均値演算手段とを具備したことを特徴とする紙葉類判別装置の光学データ収集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送される紙葉類の光学データを収集し、光学データに基づいて紙葉類の有無，重送，幅などを検出する紙葉類検出装置、及び光学データに基づいて紙葉類の種類を判別する紙葉類判別装置の光学データ収集装置に関し、特に、ＬＥＤ（発光ダイオード）を発光素子と受光素子に兼用し、紙幣の通過位置が変わっても安定した光学データを収集できるようにした光学データ収集装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙幣識別機において、紙幣の幅（搬送方向に対して直角方向の長さ）を測定して紙幣を特定することは通常なされている。このような紙幣識別機では、一般的には、ＬＥＤアレイとフォトダイオードアレイの組み合わせ、或いは、ＬＥＤアレイとリニアＣＣＤの組み合わせでライン状のセンサを構成し、横方向に搬送されてくる紙幣によって遮光されるセンサの遮光部分の長さを検出して紙幣の長さを測定している。
【０００３】
ところで、ＬＥＤは発光素子として用いるばかりでなく、受光素子として用いることもできる。すなわち、ＬＥＤは順方向バイアス状態では発光素子として動作するが、セロバイアス状態ではフォトセルのように動作し、逆方向バイアス状態ではフォトダイオードのように動作する特性を持っている。このような特性を利用したものの例としては、光ファイバを用いた双方向伝送（二重通信）システムが挙げられる。例えば特開昭６２−１９８２３４号公報には、ＬＥＤを発光素子と受光素子に兼用した光通信装置が示されている。この光通信装置は、送信信号に対応した順方向電流をＬＥＤに与え且つそのＬＥＤが光ファイバからの光を受光した時に流れる逆方向電流を検知して受信する光電変換回路と、受信時に送信動作を禁止する送信禁止回路とを備えることにより、単一の光ファイバを通して双方向光通信を行なえるようにしたものである。
【０００４】
また、特開昭６０−２４８０６７号公報には、複数のＬＥＤを並設したアレイ型センサ（以下、「ＬＥＤアレイ」と呼ぶ）を用いて原稿を読取るようにした原稿読取装置が示されている。図２０は、この原稿読取装置の主要部の断面構成例を示しており、この読取装置は、ＬＥＤアレイ２内のＬＥＤn を発光させて透明保護層４上の原稿１に照明し、そのＬＥＤn に隣接するＬＥＤn-1 とＬＥＤn+1 を消灯させ、ＬＥＤn に対応する領域Ｒの原稿１から反射されてくる反射光ａ，ｂを上記ＬＥＤn-1 とＬＥＤn+1 で受光させて電気信号に変換するように構成し、この読取り動作を、基板３に配置されたＬＥＤアレイ２の全てのＬＥＤについて順次繰返すことにより、原稿１を読取るようにしたものである。
【０００５】
しかしながら、搬送される紙葉類の光学データを収集し、紙葉類の有無，重送，幅などを検出する装置や、紙葉類の種類を判別する装置においては、上述した紙幣識別機のように、検出センサとして、ＬＥＤアレイとフォトダイオードアレイを組み合わせたもの、或いは、ＬＥＤアレイとリニアＣＣＤを組み合わせたものを使用しており、次のような問題があった。
【０００６】
フォトダイオード及びフォトトランジスタは、一般に受光分光感度が発光ＬＥＤよりも広くなっているために、外光が入る場合には外乱を受けやすい特徴がある。この様な組み合わせであると通路の一方側が光源でもう一方側が受光センサ側となるため、紙幣通路にある程度の間隙があるため紙幣が光源側若しくは受光側を通過することによってその影の出来方が異なるので、紙幣の通過位置によって検出した札長が異なってくるといった問題点をもっていた。また、重送検出を目的として透過光量により厚みを測定する場合は、紙幣（紙葉類）が発光側，受光側のどちらを通るかにより出力変動する問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＥＤ（発光ダイオード）と、Ｐｈ−Ｄ（フォトダイオード）或いはＰｈ−Ｔｒ（フォトトランジスタ）による透過形センサは、図２１に示すように、ＬＥＤとＰｈ−Ｄ（或いはＰｈ−Ｔｒ）との間ｄにおける媒体１の通過位置ｘによって受光出力が変動する。すなわち、ＬＥＤと媒体１との距離をｘ、Ｐｈ−Ｄ（或いはＰｈ−Ｔｒ）の検出出力をｅO とすると、検出出力をｅO は次の数１で示され、媒体１の通過位置ｘと検出出力ｅO の関係は図２２のように表される。
【０００８】
【数１】
ｅO ＝Ｋ／ｘ2 
ここで、０≦ｘ≦ｄ、Ｋは係数である。
すなわち、検出出力ｅO は、ＬＥＤと媒体との距離ｘの二乗に反比例して変動することになる。
【０００９】
例えば紙葉類２枚が重なって搬送されてきた場合、ＬＥＤ側を通過したときの検出出力ｅO と、Ｐｈ−Ｄ（或いはＰｈ−Ｔｒ）側を通過したときの検出出力ｅO は、図２３に示すような波形となり、２枚券の判定基準と検出出力ｅO とを単純比較したのでは２枚重なりを検出することができなかった。また、フォトダイオード或いはフォトトランジスタは分光特性が広く外乱光の影響を受ける。日本国の５０００円紙幣は透かしが紙幣の中央になく、油汚れがある場合には光の透過率が高くなり、透過光による札幅検出を行う場合に紙幣が光源側に近づいたときには受光光量が増えて紙幣無しと検知し、紙幣の有無の検出が難しい場合がしばしば発生していた。
【００１０】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、紙葉類の通過位置が変わっても安定した光学データを収集できると共に、光源と受光センサを共通の部材（ＬＥＤ）で構成することにより安価に紙葉類の幅や重送、種類等を検出できる紙葉類の光学データ収集装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、搬送される紙葉類の光学データを収集して前記紙葉類の有無及び／又は重送を検出する紙葉類検出装置の光学データ収集装置において、２個のＬＥＤを対向させて設け、１個には発光電流を流して投光用とし、もう１個には電流電圧変換抵抗を直列に接続して受光用とし、一方のＬＥＤが光源として動作する場合は他方のＬＥＤが受光センサとして動作し、前記他方のＬＥＤが光源として動作する場合は前記一方のＬＥＤが受光センサとして動作するように、前記投光用と受光用とを切替える切替手段と、前記切替手段による切替え前後の前記受光用のＬＥＤからの受光信号値をそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された切替え前後の受光信号値の加算又は平均の演算を行ない予め定められた値と比較する比較手段とを具備することによって達成される。
【００１２】
また、搬送される紙葉類の光学データを収集して前記紙葉類の種類を判別する紙葉類判別装置の光学データ収集装置おいて、前記紙葉類の搬送方向に対して横断する方向に通路幅のほぼ全面に略直線状にかつ通路面の両側に対向させると共に所定の間隔を空けてＬＥＤを並設した発光／受光センサ手段と；時分割されて、第１のモードでは前記通路面の一方側のＬＥＤが発光光源側として動作する際には対向するＬＥＤが受光側センサとして動作し、第２のモードでは前記対向するＬＥＤが発光光源側として動作する際には前記一方側のＬＥＤが受光側センサとして動作するように、前記発光光源側と前記受光側センサとを切替える発光／受光切替手段と；前記第１及び第２のモードの時に前記受光側センサの出力を順次読み出しＡＤ変換する読出ＡＤ変換手段と；該読出ＡＤ変換手段からのデジタル値を、読み出したＬＥＤを特定するアドレス情報と共に前記第１及び第２のモードに対応させて記憶する第１及び第２の記憶手段と；前記第１の記憶手段と第２の記憶手段に記憶されている同一のアドレスの記憶値の平均値を演算する平均値演算手段とを具備することによって達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の紙葉類の光学データ収集装置の第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。この図１において、通路上を搬送されて来る紙葉類の光学データを読取るセンサ手段１０は、発光素子と受光素子とを兼用する１対のＬＥＤ（発光ダイオード）１１及び１２から構成され、ＬＥＤ１１とＬＥＤ１２は通路面の上下に対向して設置されている。ＬＥＤ１１とＬＥＤ１２は同一部材のＬＥＤであり、一方のＬＥＤが光源として動作する場合は他方のＬＥＤが受光センサとして動作し、投光側と受光側とが交互に切替わるように投光／受光切替手段２０によって制御される。
【００１４】
投光／受光切替手段２０は、図２の構成例に示すように、２つの投光／受光切替回路２１，２２で構成され、一方の切替回路２１にはインバータ２３が接続されており、切替信号ＣＨＧ及びその反転信号の入力によって投光側と受光側の切替を行なうようになっている。投光／受光切替手段２０では、投光／受光の切替信号ＣＨＧが“０”（モード１）の場合は、切替回路２２によってＬＥＤ１２に順方向電流を流してＬＥＤ１２を発光素子として動作させると共に、切替回路２１によってＬＥＤ１１に逆電圧（逆バイアス電圧）又は０Ｖ（ゼロバイアス）を印加してＬＥＤ１１を受光素子（フォトダイオード）として動作させ、投光／受光の切替信号ＣＨＧが“１”の場合（モード２）は、上記の動作とは逆に、ＬＥＤ１２を受光素子，ＬＥＤ１１を発光素子として動作させるように構成されている。この切替信号ＣＨＧによる上記モード１とモード２の切替えは、外部クロック６０に応じて紙葉の所定の搬送距離毎（例えばメカクロックの所定のパルス数毎）に時分割されて行なわれ、受光モードに切替えられたＬＥＤ１１，１２の受光出力ｅo1，ｅo2が交互に投光／受光切替手段２０から出力されるようになっている。なお、投光／受光切替手段２０の構成の詳細については、後述の実施例において切替え回路の具体例を示して説明する。
【００１５】
記憶手段４１，４２は、ＬＥＤ１１側の受光出力ｅo1及びＬＥＤ１２側の受光出力ｅo2を記憶する手段であり、図１の例ではＳ／Ｈ回路（サンプルホールド回路）１，２で構成され、信号増幅手段３０により増幅された受光出力ｅo1，ｅo2（切替える前後の受光出力）がそれぞれＳ／Ｈ回路１と２に記憶されるようになっている。比較手段５０は、切替え前後のＬＥＤ１１，１２の受光（増幅）出力ｅo1，ｅo2（Ｓ／Ｈ回路１，２の出力）と予め定められた値とを比較する手段であり、例えば加算回路５１及び比較回路５２から構成される。比較手段５０では、Ｓ／Ｈ回路１と２からの受光信号ｅo1，ｅo2の和が閾値を越えるか否かを比較して媒体の有無，２枚重なりの有無などを判別し、その判別結果を示す信号を出力するようになっている。
【００１６】
上述のような構成において、その基本的動作例を図３のタイミングチャートを用いて説明する。投光／受光切替手段２０は、ＬＥＤ１１及びＬＥＤ１２に切替信号ＣＨＧを送出し、図３の（１）に示すように、基本クロックの所定のパルス数毎にモード１とモード２とを交互に切替える。モード１では、ＬＥＤ１２に対して順方向電流が流されると共にＬＥＤ１１に対して逆電圧が印加され、図４  （Ａ）に示すように、ＬＥＤ１２が投光側でＬＥＤ１１が受光側となり、紙葉類１の透過光をＬＥＤ１１で受光する。他方、モード２では、ＬＥＤ１２に対して逆電圧が印加されると共にＬＥＤ１１に対して順方向電流が流され、図４（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ１２が受光側でＬＥＤ１１が投光側となり、紙葉類１の透過光をＬＥＤ１２で受光する。
【００１７】
受光用に切替えられたＬＥＤ１１，１２からは、信号増幅手段３０を介して例えば図３の（２）に示すような波形の増幅された受光信号ｅo1，ｅo2が出力される。受光信号ｅo1，ｅo2のサンプリングは、モード１では、図３の（３）に示すＳ／Ｈ回路１の制御信号の“Ｓ１”の時点で行なわれ、ＬＥＤ１１の受光信号ｅo1が図３の（３Ａ）に示すようにＳ／Ｈ回路１にホールドされる。またモード２では、図３の（４）に示すＳ／Ｈ回路２の制御信号の“Ｓ２”の時点で行なわれ、ＬＥＤ１２の受光信号ｅo2が図３の（４Ａ）に示すようにＳ／Ｈ回路２にホールドされる。Ｓ／Ｈ回路１，２にホールドされた受光信号ｅo2，ｅo1は、それぞれ図３の（３）及び（４）に示すＳ／Ｈ回路１，２の制御信号の“Ｈ１”，“Ｈ２”の時点で加算器５１に入力されて加算される。加算器５１の出力信号は、図３の（５）に示すような波形となり、比較手段５０内のコンパレータ（比較回路）５２により予め設定した閾値と加算値とが比較され、図３の（６）に示すような比較結果を示す信号ｅo が出力される。これを図３の（７）のタイミングで読み出せば判定ができる。なお、図３のコンパレータ出力ｅo は、“Ｈ”が紙葉類有り（或いは重なり有り）を示しており、“Ｌ”が紙葉類無し（或いは重なり無し）を示している。
【００１８】
上述のように発光側と受光側とを交互に切替え、紙葉類の両側での受光信号に基づいて紙葉類の有無などを検出することで、紙葉類の通過位置による出力変動を吸収することができる。すなわち、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ１１とＬＥＤ１２との間の距離をｄ、ＬＥＤ１２と紙葉類１との距離をｘとすると、紙葉類１の通過位置ｘとＬＥＤ１１，１２の検出出力ｅo1，ｅo2の関係は図５のように表され、通過位置ｘ＝ａにおけるＬＥＤ１１及びＬＥＤ１２の検出出力をそれぞれｅo1（ａ），ｅo2（ｄ−ａ）として次の数２により補正すれば、補正後の検出出力ｅo は、紙葉類の通過位置の影響を受けない安定した出力となる。なお、ＬＥＤ１１，１２の間の距離ｄが小さい場合、検出出力ｅo の特性は直線と見なせるので、下記の数２において係数α１＝α２＝０．５とし、単純平均を検出出力ｅo とすれば良い。
【００１９】
【数２】
ｅo ＝α１・ｅo1（ａ）＋α２・ｅo2（ｄ−ａ）
但し、α１，α２≦１
図６は、上記の数２により補正した検出出力ｅo をグラフ（図６中の破線）で示しており、比較手段５０で比較する閾値に２枚券の判定基準Ｓo を設定しておけば、紙葉類の重送を検出することができる。すなわち、透過光量の大小による２枚重なりのチェックが実現可能となる。また、透過光量による紙葉類のパターン検出においても、従来のような正規化処理は不要になり、より安定で高速な処理が可能となる。
【００２０】
上述した第１の実施形態の構成例では、ハードウェア回路を用いてデータ収集及び比較処理を行なう例を示したが、図７のブロック構成図に示すように、図１の構成例における記憶手段４１及び４２をＲＡＭ７３とし、比較手段５０による処理をＣＰＵ７１で行なう構成としても実現することができる。この場合、サンプリング開始の制御信号を送出後、一定の搬送距離毎の割込み処理で、切替え前後のＡＤ変換値の読込み及びＲＡＭ７３内の配列エリアＤ１（ｉ），Ｄ２（ｉ）への格納によるデータ収集処理を行ない、配列エリアＤ１（ｉ）及びＤ２（ｉ）のデータを前記数２によって補正し、補正後のデータＤ（ｉ）に基づいて２枚重なり等の判定処理を行えうようにすればよい。
【００２１】
以下に、図７の構成例における受光データのサンプリング制御と補正演算処理について、それぞれフローチャートを参照して説明する。なお、切替え前後の受光出力をサンプリングする毎に補正演算処理を行なうようにしても良いが、ここでは紙葉類１枚のデータを全てサンプリングした後に補正演算処理を行なう場合を例として説明する。
【００２２】
始めに、図８のフローチャートを参照して受光データのサンプリング手順の一例を説明する。先ず、各種レジスタ，カウンタ，フラッグ等をクリアして初期化する。この投光／受光切替手段２０のカウンタ類は、ＣＰＵ７１のサンプリングスタート信号の出力或いはリセット信号の出力により初期化される（ステップＳ１）。ＣＰＵ７１では、先ずモード１とモード２の切替えの回数をカウントするカウンタｉに“０”をセットする。このカウントｉは、ＲＡＭ７３内の配列エリアＤ１（ｉ）及びＤ２（ｉ）のポインタとしても使用される（ステップＳ２）。続いて、投光／受光の切替信号ＣＨＧ＝“０”としてＬＥＤ１１を受光側，ＬＥＤ１２を投光側として動作させる（ステップＳ３）。
【００２３】
モード１の切替信号ＣＨＧを受けた投光／受光切替手段２０は、ＬＥＤ１１の受光出力が安定するまで一定時間ウェイトした後（ステップＳ４）、ＬＥＤ１１の検出出力ｅo1を出力する。ＣＰＵ７１では、Ａ／Ｄ変換器３１で変換された検出出力ｅo1のＡＤ変換値ＡＤ１をＲＡＭ７３内の配列エリアＤ１（ｉ）に記憶する（ステップＳ５〜Ｓ７）。続いて、投光／受光の切替信号ＣＨＧ＝“１”として投光／受光切替手段２０に送出し、ＬＥＤ１２を受光側，ＬＥＤ１１を投光側に切替える（ステップＳ８）。モード２の切替信号ＣＨＧを受けた投光／受光切替手段２０は、ＬＥＤ１２の受光出力が安定するまで一定時間ウェイトした後  （ステップＳ９）、ＬＥＤ１２の検出出力ｅo2を出力する。ＣＰＵ７１では、ＬＥＤ１２の検出出力ｅo2のＡ／Ｄ変換値ＡＤ２をＲＡＭ７３内の配列エリアＤ２（ｉ）に記憶する（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。
【００２４】
そして、カウンタｉを“１”インクリメントし（ステップＳ１３）、ｉ≦Ｎ−１でなければステップＳ３に戻り（ステップＳ１４）、切替え前後の受光データをサンプリングする上記処理を繰返し、ステップＳ１４においてｉ≦Ｎ−１の場合、すなわち切替え前後の受光データをＮ個サンプリングしたのであれば、サンプリング処理を終了する。
【００２５】
次に、図９のフローチャートを用いて補正演算処理における動作例を説明する。補正演算処理では、紙葉類１枚の通過を検知した後に次の処理により補正演算を行なう。なお、紙葉類の通過の検知は例えば通過検知センサ手段により行なう。先ず、ＣＰＵ７１では、カウンタｉに“０”をセットした後（ステップＳ２１）、配列エリアＤ１（ｉ）及びＤ２（ｉ）からｉ番目の切替え前後のデータを読み出し、次の数３により平均値を求めてＲＡＭ７３内の配列エリアＤ（ｉ）に記憶する（ステップＳ２２）。
【００２６】
【数３】
Ｄ（ｉ）＝α１・Ｄ１（ｉ）＋α２・Ｄ２（ｉ）
但し、α１，α２は補正係数、α１，α２≦１
通常は、α１＝α２＝０．５
【００２７】
そして、カウンタｉを“１”インクリメントし（ステップＳ２３）、ｉ≦Ｎ−１でなければステップＳ２２に戻って上記処理を繰返し（ステップＳ２４）、ステップＳ２４においてｉ≦Ｎ−１の場合、すなわち切替え前後の受光データをＮ個補正したのであれば、補正演算処理を終了する。
【００２８】
以上の処理により、配列エリアＤ（ｉ）には、搬送紙葉類１枚分の光学データが収集されたことになり、配列エリアＤ（ｉ）に記憶されているデータを読むことにより、紙葉類の重なりがあったかどうかの判定ができる。すなわち、２枚券の閾値以下の“ｉ”の数を計数し、例えば計数値が所定値以上であれば重送と判断する。また、紙葉類の搬送方向における長さは、閾値以下の“ｉ”の数の計数値から求めることができる。
【００２９】
次に、紙葉類の光学データ収集装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態における光学データ収集装置は、ＬＥＤ素子を略直線状に並設したアレイ型センサ（以下、「ＬＥＤアレイ」と呼ぶ）を対向させて設け、投光側と受光側とを交互に切替えて紙葉類の光学データを紙葉全面に渡って収集するようにしたものである。図１０は第２の実施形態の構成例を示しており、第２の実施形態では第１の実施形態の構成と区別するため、紙葉類の光学データを読取るセンサ手段を「発光／受光センサ手段」、投光／受光の切替手段を「発光／受光切替手段」、切替え前後の光学データの記憶手段を「第１及び第２の記憶手段」と称している。なお、第２の実施形態では受光データの補正演算処理をソフトェアで行なう場合の構成を例としている。
【００３０】
図１０において、発光／受光センサ手段１１０としては１対のＬＥＤアレイ１１１，１１２を使用しており、これらのＬＥＤアレイ１１１，１１２は紙葉類の搬送路の上下に対向して設置されている。ＬＥＤアレイ１１１，１１２内のＬＥＤ素子は、紙葉類１の搬送方向に対して横断する方向に通路幅のほぼ全面（例えば幅検出装置では全面でなく両脇で良い）に略直線状に並設されている。図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、ＬＥＤアレイ１１１，１１２内の各ＬＥＤ素子１１Ａの配置構成の例を示しており、図１１（Ａ）はＬＥＤ（１〜ｎ）を一定間隔Ｌ（例えば２ｍｍ）で１列に並設した例、図４は、分解能を上げるために図３の配置間隔Ｌを（１／２）＊Ｌとし、ＬＥＤ（１〜ｎ）を２列に並設した例である。発光／受光センサ手段１１０は、一方のＬＥＤアレイが光源として動作する場合は他方のＬＥＤアレイが受光センサとして動作し、投光側と受光側とが交互に切替わるように発光／受光切替手段１２０によって制御される。
【００３１】
発光／受光切替手段１２０は、第１のモードでは一方のＬＥＤアレイに順方向電流を流してＬＥＤ（１〜ｎ）を発光素子として動作させると共に、他方のＬＥＤアレイに逆電圧を印加してＬＥＤ（１〜ｎ）を受光素子（フォトダイオードアレイ）として動作させ、第２のモードでは逆の動作をさせるように構成されている。この第１及び第２のモードの切替えは、読出ＡＤ変換手段１３０からの発光／受光の切替信号ＣＴＬの入力により行なわれる。
【００３２】
読出ＡＤ変換手段１３０は、発光／受光切替手段１２０に切替信号ＣＴＬを送出して上記第１及び第２のモードの切替え制御を行ない、受光側のＬＥＤアレイ内のｎ個のＬＥＤから受光出力を順次１個づつ読出してＡ／Ｄ変換する。その際、ＬＥＤアレイ１１１からの受光出力は第１の記憶手段１４１のアドレスを指定して書込む。また、ＬＥＤアレイ１１２からの受光出力は第２の記憶手段１４２のアドレスを指定して書込む。受光データの書込みが終了すると、割込み信号を出力してＣＰＵ１０１にサンプリング終了を通知するようになっている。この割込み信号は、ＬＥＤ１個分の受光データ，１ライン分の受光データ，又は全ライン分の受光データのサンプリング終了時に出力される。
【００３３】
第１及び第２の記憶手段１４０はデュアルポートＲＡＭにより構成され、読出ＡＤ変換手段１３０によって紙幣１枚分の受光データが書込まれる。第１の記憶手段１４１にはＬＥＤアレイ１１１の受光データが書込まれ、第２の記憶手段１４２にはＬＥＤアレイ１１２の受光データが書込まれている。これらの読出しはＣＰＵ１０１によって行なわれる。
【００３４】
平均値演算手段１００は、ＣＰＵ１０１，ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３から構成され、第１及び第２の記憶手段１４０の同一アドレスに書込まれている各ＬＥＤ受光出力のＡ／Ｄ変換値を読出し、対向するＬＥＤ（１〜ｎ）の受光出力のＡ／Ｄ変換値との平均値を各ＬＥＤ（１〜ｎ）毎に求め、紙幣１枚分の平均値を得る。通過検知センサ手段１５０は、紙葉類１の発光／受光センサ部への到来と通過を検知する手段であり、検知信号を平均値演算手段１００に送出する。平均値演算手段１００では、検知信号の入力によりサンプリング開始信号ＣＴＬを読出ＡＤ変換手段１３０に送出し、受光データのサンプリング動作を開始させる。
【００３５】
図１２は図１０の読出ＡＤ変換手段１３０の構成例を示しており、読出ＡＤ変換手段１３０は、ＯＳＣ（ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ）１３１，タイミング制御回路１３２，セレクタ（マルチプレクサ）１３３，増幅器１３４，Ａ／Ｄコンバータ１３５及びバイナリカウンタ１３６から構成され、ＣＰＵ１０１の制御指令（Ｈ：動作の開始，Ｌ：リセット）により作動する。
【００３６】
ＯＳＣ１３１は動作用のクロック（搬送クロック）ＭＬＣＫを発生する。タイミング制御回路１３２は、Ａ／Ｄコンバータ１３５の制御及びデュアルポートＲＡＭ１４０の書込み制御，及び第１及び第２のモードの切替え制御を行なうための回路であり、制御信号を出力して各動作のタイミング制御を行なう。このタイミング制御回路１３２は、ＣＰＵ１０１からの制御指令によりサンプリング動作を開始し、発光／受光の切替信号ＣＴＬを発光／受光切替手段２０に送出してＬＥＤアレイ１１１，１１２の発光側と受光側を切替え、同時に制御信号を出力してデュアルポートＲＡＭ１４０のＨｉｇｈ／Ｌｏｗアドレスを切換える。また、バイナリカウンタ１３６にリセット信号を出力してカウンタをリセットした後、パルスを出力し、受光データの読出し制御を行なう。
【００３７】
セレクタ１３３は、バイナリカウンタ１３６からの選択信号の入力によりＬＥＤアレイ内の各ＬＥＤ（ｎ→１）の受光出力を１個づつ選択して出力する回路であり、ｎ本の入力線が発光／受光切替手段１２０を介して受光側ＬＥＤアレイの出力線に接続される。セレクタ１３３の出力線は増幅器１３４を介してＡ／Ｄコンバータ１３５に接続されており、バイナリカウンタのカウント値（１〜ｎ）に対応するＬＥＤ（１〜ｎ）の受光出力が増幅されてＡ／Ｄコンバータ１３５に出力される。
【００３８】
Ａ／Ｄコンバータ１３５は、タイミング制御回路１３２からの変換開始の制御信号により受光出力増幅信号のＡ／Ｄ変換を行なう。ＬＥＤアレイ１１１及びＬＥＤアレイ１１２の受光データのＡ／Ｄ変換値は、タイミング制御回路１３２によって切換えられたデュアルポートＲＡＭ１４０のＨｉｇｈアドレス及びＬｏｗアドレスの保存エリアにそれぞれ書込まれる。バイナリカウンタ１３６は、セレクタ１３３の選択信号及びデュアルポートＲＡＭ１４０のアドレス（ロケーション）信号を出力するカウンタであり、タイミング制御回路１３２からのパルスを受けて動作する。
【００３９】
上述のような構成において、第２の実施形態における光学データ収集装置の全体の動作例について説明する。平均値演算手段１００は、紙葉類１の到来の検知信号を通過検知センサ手段１５０から受けると、読出ＡＤ変換手段１３０に開始信号（制御指令；Ｈ）を送出してサンプリング動作を開始させる。その際、割込みモードを全ライン分と指定していれば、全ライン分のサンプリング終了時に割込み信号が入力される。ここでは、割込みモードを全ライン分と指定したものとして説明する。開始信号を受けた読出ＡＤ変換手段１３０は、初期化処理（バイナリカウンタ１３６のリセット等）をした後、切替信号ＣＴＬを発光／受光切替手段２０に送出してＬＥＤアレイ１１１，１１２の発光側と受光側を切替えると共に、記憶手段１４０に制御信号（Ｈ／Ｌアドレス）を送出してＬＥＤアレイ１１１，１１２に対応する記憶手段１４１，１４２に切換える。
【００４０】
続いて、受光側となったＬＥＤアレイ内のＬＥＤからの受光出力を順次読出し、受光出力を増幅してＡ／Ｄ変換を行ない、書込み信号を出力して該当の記憶手段１４１又は１４２にデジタル値を書込む。ｎ個のＬＥＤについて書込みが終了すると、第１及び第２のモードを切替えて当該モードの切替信号ＣＴＬを発光／受光切替手段２０に送出して上記の動作を繰返す。そして、紙葉類１枚分の受光データの取込みが終了すると、割込み信号を平均値演算手段１００に送出して読出ＡＤ変換手段１３０での動作を終了する。なお、受光データの取込みは、予め設定されたＫライン分のデータを取込んだ時点、或いは、通過検知センサ手段１５０の通過検知信号を入力した時点で終了する。
【００４１】
割込み信号を受けた平均値演算手段１００では、第１及び第２の記憶手段１４１，１４２からＬＥＤアレイ１１１，１１２の受光データを読出し、対向するＬＥＤ（１〜ｎ）の受光出力のＡ／Ｄ変換値の平均値を各ＬＥＤ（１〜ｎ）毎に全ライン分求める。そして、求めた紙幣１枚分の平均値を収集データとしてＲＡＭ１０３に記憶し、紙幣１枚分のデータサンプリング処理を終了する。なお、図１０の構成例において、第１及び第２の記憶手段１４１，１４２を設けずに、読出ＡＤ変換手段１３０の出力をＣＰＵ１０１が直接読出して処理する構成としても良い。
【００４２】
以下に、上述した第１及び第２の実施形態における投光／受光の切替え方法について、切替回路の具体的な実施例を示して説明する。
【００４３】
【実施例】
図１３は、第１の実施形態における投光／受光切替手段２０の構成例を概念図で示しており、Ｒ１は電流電圧変換抵抗、Ｒ２は電流制御抵抗（Ｒ１＞Ｒ２）である。ＬＥＤ（１１又は１２）を受光モードとする場合は、図１３中の接点１と接点２とを接続し、図１４（Ａ）の等価回路に示すようにＬＥＤと電流電圧変換抵抗Ｒ１とを直列に接続する。これにより、ＬＥＤには逆電圧（−Ｖｃｃ）が印加され、ＬＥＤが受光素子（フォトダイオード）として動作し、ＬＥＤと電流電圧変換抵抗Ｒ１との間の節点に接続される増幅器ＡＭＰを介して受光出力が増幅されて出力される。ＬＥＤを投光モードとする場合は、図１３中の接点３と接点２とを接続し、図１４（Ｂ）の等価回路に示すようにＬＥＤと電流制御抵抗Ｒ２とを直列に接続する。これによりＬＥＤ１１には順方向電流が流れ、ＬＥＤ１１が発光素子として動作する。
【００４４】
図１５は、第１の実施形態における投光／受光切替手段２０の具体的な回路構成の一例を示している。この投光／受光切替回路は、切替回路２１，２２のスイッチ部をＰＮＰ形とＮＰＮ形のトランジスタで構成した例であり、切替信号ＣＨＧの入力により、ＬＥＤ１１，１２の投光／受光の動作をトランジスタによって切替え、ＬＥＤ１１，１２からの出力をアナログスイッチＡＳＷによって切換えることで、受光側に切替えられたＬＥＤ１１，１２の受光出力を出力するように構成されている。図１５中のＰＮＰ形とＮＰＮ形のトランジスタは、それぞれＰチャネル形とＮチャネル形のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を使用しても良く、また、アナログスイッチＡＳＷを使用しても実現可能である。
【００４５】
図１６は、第２の実施形態における発光／受光切替手段１２０の具体的な回路構成の一例を示しており、ＬＥＤアレイ１１１側の構成を示している。ＬＥＤアレイ１１２側の構成は、制御信号ＣＴＬを反転するためのインバータＩＮＶが挿入されていないだけであり、投光／受光切替回路の構成は同一である。この投光／受光切替回路は、制御信号ＣＴＬ（Ｈレベル＝投光モード，Ｌレベル＝受光モード）の入力により、ＬＥＤアレイ内のＬＥＤ素子１〜ｎの投光／受光の動作をＰＮＰ形のトランジスタによって切替えるように構成されている。図１６において、トランジスタＴｒ１とＬＥＤｎ（ｎ＝１〜８）との間には、抵抗ＲDnとダイオードＤｎが直列に接続され、ダイオードＤｎとＬＥＤｎとの間の節点と、接地との間に抵抗ＲLnが接続されている。なお、スイッチ部はＰＮＰ形のトランジスタＴｒ１の代わりにＰチャネル形のＦＥＴを使用しても良い。
【００４６】
図１７（Ａ）は投光時の等価回路を示しており、投光モードの場合は、ＬＥＤｎに電流ＩLED が流れてＬＥＤｎが発光素子として動作する。抵抗値はＲLn＞＞ＲDn（抵抗ＲLnに流れる電流ＩRLの値はほぼ０）であり、抵抗ＲLnを無視すると等価回路は図１７（Ｂ）で示され、電圧Ｖccを印加した場合のＬＥＤｎに流れる電流ＩLED は次の数４で示される。
【数４】
ＩLED ＝（Ｖcc−（ＶF(LED)＋ＶＦ(D) ））／ＲDn
但し、ＶF(LED)：ＬＥＤの順方向電圧降下、
ＶＦ(D) ：ダイオードの順方向電圧降下
【００４７】
一方、受光モードにおける図１６の等価回路は図１８（Ａ）で示され、逆方向バイアス状態となり、ＬＥＤｎから抵抗ＲLnに向けて逆方向の電流ＩPnが流れてＬＥＤｎが受光素子として動作する。ダイオードＤｎには漏れ電流Ｉenが流れるが、Ｉen＜＜ＩPnであるため、この漏れ電流Ｉenを無視、即ち抵抗ＲDnとダイオードＤｎを無視すると等価回路は図１８（Ｂ）で示され、ＬＥＤｎの受光出力ｅn は次の数５で示される。
【数５】
ｅn ＝−ＩPn・ＲLn
【００４８】
以上のように、ＬＥＤとＰｈ−Ｄ（フォトダイオード）或いはＰｈ−Ｔｒ（フォトトランジスタ）による従来の透過形センサは、媒体の通過位置により出力が変動するという欠点があったが、媒体に光を当てる方向及びその光を受ける位置を入れ変え、検出したデータを平均（或いは加算）することにより、媒体の通過位置により出力が変動する影響を無くすことができる。また、Ｐｈ−Ｄ或いはＰｈ−Ｔｒは分光特性が広く、従来の透過形センサは外乱の影響を受けていたが、本発明では、発光側と受光側に同じものを用いるのでその発光分光特性及び受光の分光感度特性が等しく、しかも狭帯域とすることができ、蛍光等の影響を受けることがない。また、札幅の検出を行う場合に、通路を通過する５０００円が光源側を通過したとしても、もう一方の側から投光した場合のセンサ出力を加味できるので、紙幣があるのに紙幣破れが発生したかの様な誤検出をなくすことができる。
【００４９】
なお、上述した第１，第２の実施形態及び実施例においては透過形センサを例として説明したが、図１９の反射型センサの構成例に示すように、２個のＬＥＤ１１，１２（或いはＬＥＤアレイ）を並設し、ＬＥＤ１１，１２の投光／受光を切替えて切替え前後の反射光の光学データを収集する構成としても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１及び請求項２の発明によれば、通路を搬送する紙幣の通過位置が変わっても検出した値は変わらないので、２枚重ね紙幣の検出が安定して行える。また、請求項２の発明によれば、投光器側の近傍を紙幣が通過した場合に油汚れが生じた紙幣であれば、従来の検出方式では穴が開いていると誤認識していたが、発光／受光を入れ替えることによりもう一方の検出値との両方の値に基づいて判断できるので誤認識を防ぐことができる。さらに、同一のＬＥＤを投光器、受光器としたので、急峻な分光感度特性が得られ外乱光による影響が少ない。また、受光器に安価なＬＥＤを使うので装置の制作費用を低く押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紙葉類の光学データ収集装置の第１の実施形態の構成例を示すブロックである。
【図２】図１の投光／受光切替手段２０の構成例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態における基本的動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】第１の実施形態におけるセンサ部の投光／受光動作を説明するための図である。
【図５】媒体の通過位置とＬＥＤの出力特性の関係を示す図である。
【図６】紙葉類の重送の検出方法を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態の他の構成例を示すブロックである。
【図８】第１の実施形態における受光データのサンプリング手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】第１の実施形態における受光データの補正演算処理における動作例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の紙葉類の光学データ収集装置の第２の実施形態の構成例を示すブロックである。
【図１１】図１０のＬＥＤアレイ１１１，１１２内の各ＬＥＤ素子の配置構成の例を示す図である。
【図１２】図１０の読出ＡＤ変換手段１３０の構成例を示すブロック図である。
【図１３】第１の実施形態における投光／受光切替手段の構成例を示す概念図である。
【図１４】図１３の投光／受光切替回路の受光モード時及び投光モード時の等価回路を示す図である。
【図１５】第１の実施形態における投光／受光切替手段の具体的な回路構成の一例を示
【図１６】第２の実施形態における発光／受光切替手段の具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図１７】図１６の発光／受光切替回路の投光時の等価回路を示す図である。
【図１８】図１６の発光／受光切替回路の受光時の等価回路を示す図である。
【図１９】本発明を反射型センサに適用した場合の実施例を示すブロックである。
【図２０】ＬＥＤを発光素子と受光素子に兼用した従来の装置の一例を説明するための図である。
【図２１】センサ間の媒体の通過位置を示す図である。
【図２２】媒体の通過位置とＰｈ−Ｄ或いはＰｈ−Ｔｒの出力特性の関係を示す図である。
【図２３】２枚券の通過位置による検出出力の差を示す図である。
【符号の説明】
１    紙葉類
１０  センサ部
１１，１２  ＬＥＤ
２０  投光／受光切替手段
２１，２２  切替回路
３０  信号増幅手段
３１  Ａ／Ｄ変換器
４１，４２  記憶手段
５０  比較手段
６０  外部クロック
１００  平均値演算手段
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１１０  発光／受光センサ手段
１１１，１１２  ＬＥＤアレイ
１２０  発光／受光切替手段
１３０  読出ＡＤ変換手段
１４０  記憶手段
１４１  第１の記憶手段
１４２  第２の記憶手段
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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