(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査媒体に向けて光を照射する発光素子と、該発光素子の照射光の前記検査媒体からの透過光または反射光を検出する受光素子とを有し、該受光素子の受光量の変化を検出する光学センサ装置において、
前記発光素子と前記検査媒体との間の光路上、および前記検査媒体と前記受光素子との間の光路上の両方に、導入された光を集光する導光部材をそれぞれ設け、
これら導光部材は、同じもので、略円錐形状をなしており、前記発光素子と前記検査媒体との間の光路上には、先端面を前記検査媒体側に、該先端面よりも大きい後端面を前記発光素子側にして配置され、前記検査媒体と前記受光素子との間の光路上には、先端面を前記受光素子側に、該先端面よりも大きい後端面を前記検査媒体側にして配置されていることを特徴とする光学センサ装置。
【請求項２】
前記導光部材の外周面には内部側を全反射可能とする鏡面状の被覆部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学センサ装置。
【請求項３】
前記導光部材の外周面には外光を遮断する被覆部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光学センサ装置。
【請求項４】
前記被覆部はアルミ蒸着加工により形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の光学センサ装置。
【請求項５】
前記導光部材は、その頂角が９０度以下とされていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載の光学センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙葉類や硬貨などの検査媒体の情報を光学的に検出する光学センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、貨幣処理機等に組み込まれて紙幣や硬貨等の模様（文字、絵柄、刻印）等の光学的特徴を検出する光学センサ装置は、紙幣や硬貨等の検査媒体に向けて光を照射する発光素子と、この発光素子からの照射光によって生じる、検査媒体からの透過光または反射光を検出する受光素子とを有し、該受光素子の受光量の変化を検出することにより検査媒体の光学的特徴を検出している。
【０００３】
このような光学センサ装置では、検査媒体の透過光を検出する場合、発光素子と受光素子とが、搬送されてくる検査媒体を挟んで対向位置に配置され、他方、検査媒体における反射光を検出する場合、発光素子と受光素子とが、搬送されてくる検査媒体に対し同じ側に配置されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光学センサ装置は、以下のような問題があった。すなわち、発光素子においては、発光させた光が放射状に拡散してしまうために良好な出力特性を得られず、また、受光素子においては、検査媒体からの透過光または反射光が放射状に拡散してしまうために良好な入力特性が得られず、これらの点から検査媒体の光学的特徴を高精度に検出することは難しかった。
【０００５】
したがって、本発明は、検査媒体の光学的特徴を高精度に検出することができる光学センサ装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の光学センサ装置は、検査媒体に向けて光を照射する発光素子と、該発光素子の照射光の前記検査媒体からの透過光または反射光を検出する受光素子とを有し、該受光素子の受光量の変化を検出するものであって、前記発光素子と前記検査媒体との間の光路上、および前記検査媒体と前記受光素子との間の光路上の両方に、導入された光を集光する導光部材をそれぞれ設け、これら導光部材は、同じもので、略円錐形状をなしており、前記発光素子と前記検査媒体との間の光路上には、先端面を前記検査媒体側に、該先端面よりも大きい後端面を前記発光素子側にして配置され、前記検査媒体と前記受光素子との間の光路上には、先端面を前記受光素子側に、該先端面よりも大きい後端面を前記検査媒体側にして配置されていることを特徴としている。
【０００７】
これにより、発光素子と検査媒体との間の光路上、および検査媒体と受光素子との間の光路上の両方に、導入された光を集光する導光部材を設けるため、発光素子と検査媒体との間の光路上に導光部材を配置することで、発光素子の発光光を導光部材で集光するため、該発光光が放射状に拡散してしまうのを防止できる。また、検査媒体と受光素子との間の光路上に導光部材を配置することで、検査媒体からの透過光もしくは反射光を導光部材で集光するため、検査媒体からの透過光もしくは反射光が放射状に拡散してしまうのを防止できる。
導光部材が、発光素子と検査媒体との間の光路上、および検査媒体と受光素子との間の光路上の両方に設けられているため、発光素子からの発光光、および検査媒体からの透過光もしくは反射光を確実に集光させることができる。
【０００８】
本発明の請求項２記載の光学センサ装置は、請求項１記載のものに関し、前記導光部材の外周面には内部側を全反射可能とする鏡面状の被覆部が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このように、導光部材は、略円錐形状をなしており、その外周面には内部側を全反射可能とする鏡面状の被覆部が設けられているため、導入された発光素子からの発光光、あるいは検査媒体からの透過光もしくは反射光を確実に集光させることができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載の光学センサ装置は、請求項１または２記載のものに関し、前記導光部材の外周には外光を遮断する被覆部が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
このように、導光部材は、略円錐形状をなしており、その外周面には外光を遮断する被覆部が設けられているため、受光素子への外光の影響を排除することができる。
【００１２】
本発明の請求項４記載の光学センサ装置は、請求項２または３記載のものに関して、前記被覆部がアルミ蒸着加工により形成されていることを特徴としている。
【００１３】
このように、被覆部はアルミ蒸着加工により形成されるものであるため、被覆部を簡単かつ確実に形成することができる。
【００１４】
本発明の請求項５記載の光学センサ装置は、請求項２乃至４のいずれか一項記載のものに関して、前記導光部材の頂角が９０度以下とされていることを特徴としている。
【００１５】
このように、略円錐形状の導光部材の頂角が９０度以下とされているため、導入された発光素子からの発光光、あるいは検査媒体からの透過光もしくは反射光をさらに確実に集光させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１実施形態の光学センサ装置を図１を参照して以下に説明する。
【００１９】
図１は、第１実施形態の光学センサ装置の構成を示すもので、この光学センサ装置１１は、貨幣処理機に組み込まれて、検査媒体（具体的には紙幣）１２の光学的特徴を検出するものである。
【００２０】
第１実施形態の光学センサ装置１１は、搬送路１３および該搬送路１３で搬送させられる検査媒体１２を挟んで、一側（具体的には上側）に発光素子１５が、逆側（具体的には下側）に受光素子１６がそれぞれ配置されている。ここで、発光素子１５は、その発光光の光軸を検査媒体１２に直交させるように配置されており、受光素子１６は、発光素子１５の光軸上に配置されている。
【００２１】
そして、発光素子１５と搬送路１３で搬送される検査媒体１２との間の光路上に、導入された光を集光する導光部材１７が設置されている。
【００２２】
この導光部材１７は、略円錐形状、具体的には頂角側を中心軸線に対し直交する方向に切り落とした切頭円錐形状をなすガラス等の透明材料からなっている。すなわち、導光部材１７には、その頂角側に、中心軸線に直交する円形の先端面１８が形成され、その頂角に対し反対側に、先端面１８と平行な該先端面１８より大きい円形の後端面１９が形成され、さらに、先端面１８と後端面１９との間にある径方向における外周面２０は、中心軸線に対し所定角度で傾斜する形状とされている。
【００２３】
そして、この導光部材１７は、先端面１８を検査媒体１２側に、後端面１９を発光素子１５側にし、かつその中心軸線を発光素子１５の光軸に一致させるように配置されている。
【００２４】
この導光部材１７の上記外周面２０には、内部側が全反射可能な鏡面状をなし、かつ外光を遮断する被覆部２２が、アルミ蒸着加工により形成されている。すなわち、外周面２０に形成された被覆部２２は、進入した光を漏らさず、しかも外光や迷光を遮断する。また、導光部材１７の外周面２０の傾斜角度すなわち被覆部２２の傾斜角度は、後端面１９側から導入される光を全反射可能な角度とされており、後端面１９から導入された光は、集光されて先端面１８から出射される。
【００２５】
ここで、発光素子１５側の光軸と、導光部材１７の中心軸すなわち導光部材１７の頂角を二等分した線（Ｙ線）の軸とを一致（同軸となるように配置）させた上で、導光部材１７の頂角（導光部材１７を中心軸線を通る面で切断したときの切断面の頂点側の角度）αを９０度以下とする。このとき、検査媒体１２に照射される光の照度は以下のようにして求めることができる。
【００２６】
輝度Ｌ、
導光部材１７の先端面１８（照射光口）の面積をΔＳ、
先端面１８の法線と照射する光線とがなす角をθ、
先端面１８から検査媒体１２までの距離をＤ、
検査媒体１２の照射される面積をｄＳ、
検査媒体１２の面の法線と照射される光線の光軸とがなす角をφとしたとき、
検査媒体１２に照射される光の見かけの面積はΔＳ・ｃｏｓφとなり、この面が導光部材１７の先端面１８に対して張る立体角ωは、次式で表すことができる。
ｄω＝ΔＳ・ｃｏｓφ／Ｄ2
【００２７】
このときの照度Ｅは、次式となる。
Ｅ＝Ｌ・ΔＳ・ｃｏｓθ・ｃｏｓφ／Ｄ2
【００２８】
そして、導光部材１７の先端面１８と搬送されてくる検査媒体１２の面とが互いに平行で、発光素子１５および導光部材１７の光軸がこれらの面に対しいずれも垂直に入射する場合、角θおよび角φは、いずれも０度となるので、照度Ｅは、次式で求めることができる。
Ｅ＝Ｌ・ΔＳ／Ｄ2
【００２９】
上記の式より、導光部材１７の先端面１８から出る照射光は、検査媒体１２までの距離と先端面１８の面積とを同条件とした場合に、頂角αの角度によって検査媒体１２に照射される照射面積が異なってくる。つまり、この頂角αを小さくすることによって導光部材１７によって集光された光は、より小さい面積で効率よく検査媒体１２に照射されることになる。
【００３０】
以上のようにして集光された光は、先端面１８から検査媒体１２に向けて照射される。
【００３１】
また、検査媒体１２と受光素子１６との間の光路上にも、導入された光を集光する上記と同じ導光部材１７が設置されている。この導光部材１７は、頂角側の先端面１８を受光素子１６側に、逆側の後端面１９を検査媒体１２側にし、かつその中心軸線を発光素子１５の光軸に一致させるように配置されている。すなわち、発光素子１５の光軸、発光素子１５と検査媒体１２との間の導光部材１７の中心軸、検査媒体１２の透過光の光軸、検査媒体１２と受光素子１６との間の導光部材１７の中心軸、および受光素子１６の軸は、すべて一直線（Ｙ線）上にあることになる。
【００３２】
この導光部材１７は、受光素子１６が光を受光する際に、発光素子１５から発光され導光部材１７で集光されて、さらに検査媒体１２を透過した透過光のみを確実に捕らえるようにするために設けられるものであり、受光したい発光素子１５からの光を効率よく集光するとともに、それ以外の外光や迷光などの余計な光を捕らえないようにする。
【００３３】
以上の第１実施形態の光学センサ装置１１においては、検査媒体１２に向けて発光素子１５が照射した光は、発光素子１５と検査媒体１２との間の導光部材１７で集光された後、検査媒体１２を通過し、検査媒体１２と受光素子１６との間の導光部材１７で集光された後、受光素子１６で受光されることになる。そして、受光素子１６の受光量の変化を検出して検査媒体１２の光学的特徴を検出することになる。
【００３４】
このように、発光素子１５と検査媒体１２との間の光路上、および検査媒体１２と受光素子１６との間の光路上の両方に、導入された光を集光する導光部材１７をそれぞれ設けるため、発光素子１５の発光光を導光部材１７で集光する結果、該発光光が放射状に拡散してしまうのを防止でき、検査媒体１２からの透過光を導光部材１７で集光する結果、検査媒体１２からの透過光が放射状に拡散してしまうのを防止できる。
したがって、検査媒体１２の光学的特徴を高精度に検出することができることになる。
【００３５】
加えて、両導光部材１７は、略円錐形状をなしており、その径方向における外周面２０には内部側を全反射可能とする鏡面状をなし、かつ外光を遮断する被覆部２２が設けられているため、導入された発光素子１５からの発光光、および検査媒体１２からの透過光を確実に集光させることができる上、受光素子１６側への外光の影響を排除することができる。
したがって、検査媒体１２の光学的特徴をさらに高精度に検出することができることになる。
【００３６】
しかも、被覆部２２がアルミ蒸着加工により形成されるため、被覆部２２を簡単かつ確実に形成することができる。
【００３７】
さらに、略円錐形状の導光部材１７の頂角αが９０度以下とされているため、導入された発光素子１５からの発光光、および検査媒体１２からの透過光をさらに確実に集光させることができる。
したがって、検査媒体１２の光学的特徴をさらに高精度に検出することができることになる。
【００３８】
なお、以上においては、発光素子１５と検査媒体１２との間の光路上、および検査媒体１２と受光素子１６との間の光路上の両方に、導入された光を集光する導光部材１７をそれぞれ設ける場合を例にとり説明したが、発光素子１５と検査媒体１２との間の光路上、および検査媒体１２と受光素子１６との間の光路上のいずれか一方に設けるだけでも、従来に比して検査媒体１２の光学的特徴を高精度に検出することができる。
【００３９】
また、導光部材１７の形状は、上記形状に限定されることはなく、例えば、外周面のうちの一の面に平行な平面で切ったときに断面が一定の等脚台形形状をなすものとしてもよい。この場合は前記台形の上底側が上記先端面とされ、前記台形の下底側が上記後端面とされて、これらの間に存在するすべての外周面に上記と同様の被覆部が形成されることになる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態の光学センサ装置を図２を参照して以下に第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００４１】
第２の実施の形態の光学センサ装置１１は、貨幣処理機に組み込まれて、検査媒体１２（具体的には硬貨）の光学的特徴を検出するものである。
【００４２】
第２実施形態の光学センサ装置１１は、搬送路１３および該搬送路１３で搬送させられる検査媒体１２に対し、一側（具体的には上側）に発光素子１５が、同側に受光素子１６がそれぞれ配置されている。ここで、発光素子１５は、その発光光の光軸を検査媒体１２に所定の角度で配置させ、その正反射方向に受光素子１６が配置されている。
【００４３】
そして、発光素子１５と搬送路１３で搬送される検査媒体１２との間の光路上に、第１実施形態と同様の導光部材１７が、先端面１８を検査媒体１２側に、後端面１９を発光素子１５側にし、かつその中心軸線を発光素子１５の光軸に一致させるようにして設置されており、検査媒体１２と受光素子１６との間の光路上にも、第１実施形態と同様の導光部材１７が、先端面１８を受光素子１６側に、後端面１９を検査媒体１２側にし、かつその中心軸線を検査媒体１２で正反射される発光素子１５の光軸に一致させるようにして設置されている。
【００４４】
以上の第２実施形態の光学センサ装置１１においては、検査媒体１２に向けて発光素子１５が照射した光は、発光素子１５と検査媒体１２との間の導光部材１７で集光された後、検査媒体１２で反射させられ、検査媒体１２と受光素子１６との間の導光部材１７で集光された後、受光素子１６で受光されることになる。そして、受光素子１６の受光量の変化を検出して検査媒体１２の光学的特徴を検出する。
【００４５】
以上の第２実施形態の光学センサ装置１１においても、検査媒体１２と受光素子１６との間の導光部材１７が検査媒体１２からの反射光を集光させる以外は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００４６】
なお、以上の第２実施形態の光学センサ装置１１においても、第１実施形態と同様の変更が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の光学センサ装置によれば、発光素子と検査媒体との間の光路上、および検査媒体と受光素子との間の光路上の両方に、導入された光を集光する導光部材を設けるため、発光素子と検査媒体との間の光路上に導光部材を配置することで、発光素子の発光光を導光部材で集光するため、該発光光が放射状に拡散してしまうのを防止できる。また、検査媒体と受光素子との間の光路上に導光部材を配置することで、検査媒体からの透過光もしくは反射光を導光部材で集光するため、検査媒体からの透過光もしくは反射光が放射状に拡散してしまうのを防止できる。
したがって、検査媒体の光学的特徴を高精度に検出することができることになる。
導光部材が、発光素子と検査媒体との間の光路上、および検査媒体と受光素子との間の光路上の両方に設けられているため、発光素子からの発光光、および検査媒体からの透過光もしくは反射光を確実に集光させることができる。
したがって、検査媒体の光学的特徴をより一層高精度に検出することができることになる。
【００４８】
本発明の請求項２記載の光学センサ装置によれば、導光部材が、略円錐形状をなしており、その外周面には内部側を全反射可能とする鏡面状の被覆部が設けられているため、導入された発光素子からの発光光、あるいは検査媒体からの透過光もしくは反射光を確実に集光させることができる。
したがって、検査媒体の光学的特徴をさらに高精度に検出することができることになる。
【００４９】
本発明の請求項３記載の光学センサ装置によれば、導光部材が、略円錐形状をなしており、その外周面には外光を遮断する被覆部が設けられているため、受光素子への外光の影響を排除することができる。
したがって、検査媒体の光学的特徴をさらに高精度に検出することができることになる。
【００５０】
本発明の請求項４記載の光学センサ装置によれば、被覆部がアルミ蒸着加工により形成されるものであるため、被覆部を簡単かつ確実に形成することができる。
【００５１】
本発明の請求項５記載の光学センサ装置によれば、略円錐形状の導光部材の頂角が９０度以下とされているため、導入された発光素子からの発光光、あるいは検査媒体からの透過光もしくは反射光をさらに確実に集光させることができる。
したがって、検査媒体の光学的特徴をさらに高精度に検出することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の光学センサ装置を概略的に示す正面図である。
【図２】  本発明の第２実施形態の光学センサ装置を概略的に示す正面図である。
【符号の説明】
１１  光学センサ装置
１２  検査媒体
１３  搬送路
１５  発光素子
１６  受光素子
１７  導光部材
１８  先端面
１９  後端面
２０  外周面
２２  被覆部
α  頂角
【図１】
0003776298.tif 000002
【図２】
0003776298.tif 000003