УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ БУМАЖНОГО ЛИСТА, СВЕТОВОД И КОРПУС СВЕТОВОДА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОМ ИЗМЕРЕНИИ БУМАЖНОГО ЛИСТА
PAPER SHEET RECOGNITION APPARATUS, LIGHT GUIDE AND LIGHT GUIDE CASING FOR USE IN SPECTROMETRIC MEASUREMENT OF PAPER SHEET

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству распознавания бумажного листа, которое может распознавать бумажный лист, к световоду, который может быть использован в устройстве распознавания бумажных листов при выполнении спектрометрических измерений бумажного листа для получения оптических характеристик бумажного листа, и к корпусу световода, в который может быть, помещен световод.
Уровень техники
В уровне техники известна технология распознавания достоинства, подлинности и пригодности банкноты за счет анализа оптических характеристик банкноты, полученных путем излучения света на банкноту и измерения отраженного света, отражающегося от поверхности банкноты, или проходящего света, проходящего сквозь банкноту. Например, в Патентном документе 1 раскрыто устройство распознавания банкнот, которое измеряет оптические характеристики банкнот, используя источники света разных типов, выстроенные в линию, включая источники ультрафиолетового или инфракрасного света, и датчики, установленные в соответствии с этими источниками света. С другой стороны, Патентный документ 2 раскрывает устройство, распознающее банкноту, путем генерирования двух отраженных потоков света разной длины волны за счет фильтрации ультрафиолетового света, отраженного от поверхности банкноты, измеряя эти отраженные потоки света в соответствующих датчиках и подвергая результат измерения спектральному анализу.
Если оптические характеристики банкноты позволяют использовать ультрафиолетовый или инфракрасный свет, тогда возможно распознавать эту банкноту, излучая ультрафиолетовый иди инфракрасный свет на банкноту и анализируя интенсивности отраженного света или проходящего света, принятого от банкноты. С другой стороны, если в качестве объектов обработки выступают множество типов банкнот, эти банкноты могут распознаваться путем анализа их спектральных составов, если спектральный состав отраженного света или проходящего света, полученного от этих банкнот при облучении банкнот ультрафиолетовым или инфракрасным светом, различается в зависимости от достоинства. Поскольку такие оптические характеристики измеряются на каждом из множества участков банкноты, устанавливаются множество источников света, каждый из которых может испускать контрольный свет определенной длины волны на каждый из участков, и устанавливаются множество датчиков, соответствующих множеству источников света. Распознание банкноты выполняется с помощью данных, полученных этими датчиками.
Традиционные документы
Патентные документы
Патентный документ 1: Патент Японии 3152372.
Патентный документ 2: Выложенная заявка на патент Японии №10-143705.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Описанная выше традиционная технология требует множества датчиков, соответствующих множеству контрольных ламп, используемых в качестве источников света. Кроме того, поскольку данные, собранные каждым из датчиков, необходимо обрабатывать отдельно, оборудование для обработки и схема обработки усложняются. Следовательно, проблемы традиционной технологии состояли в большом размере устройства и высокой производственной себестоимости. Например, при измерении оптических характеристик при использовании в качестве контрольного света как инфракрасного, так и ультрафиолетового света требуется установить для каждого контрольного света источник света и датчик, соответствующий каждому из источников света, а результаты измерений, полученные с помощью каждого из источников света, нужно обрабатывать отдельно. В результате усложняется не только структура устройства, но также и оборудование для обработки.
Один из подходов к решению описанных выше задач состоит в том, чтобы использовать световод и подвести свет, являющийся объектом измерения, к одному датчику при помощи этого световода. Желательно, чтобы этот световод был компактным, подобно линейному датчику, используемому в устройстве распознавания банкнот для получения изображения всей поверхности банкноты, а также чтобы он был способен эффективно измерять оптические характеристики всей поверхности банкноты. Однако такой световод трудно изготовить.
Далее, если предположить, что такой световод каким-либо образом изготовлен, для эффективного подведения принятого света к датчику желательно, чтобы другие составляющие не прикасались к световоду. Дополнительно, чтобы использовать световод, необходим корпус световода, в который может быть помещен световод, при этом он должен удовлетворять всем прочим требованиям.
Настоящее изобретение сделано с целью устранить недостатки описанной выше традиционной технологии. Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить устройство распознавания бумажного листа, которое может распознавать оптические характеристики бумажного листа быстро и обладает простой структурой, световод для спектрометрических измерений бумажного листа, который может быть использован в устройстве распознавания бумажного листа для эффективного измерения оптических характеристик большого участка бумажного листа, и корпус световода, в который может быть помещен световод, при сохранении высоких эксплуатационных характеристик корпуса световода.
Решение задачи
Для решения описанных выше задач и достижения поставленных выше целей устройство распознавания бумажного листа, которое распознает бумажный лист на основе оптических характеристик бумажного листа, согласно одному объекту настоящего изобретения включает в себя по меньшей мере один источник света, который испускает свет в направлении бумажного листа; световодный элемент, который принимает как отраженный свет, так и проходящий свет с множества участков бумажного листа, облученных светом из источника света, конденсирует принятый свет и выводит конденсированный свет из световыводящего участка; блок оптической обработки, который вырабатывает спектральное распределение из конденсированного света, выведенного из световыводящего участка световодного элемента; и блок распознавания, который распознает бумажный лист на основе признаков спектрального распределения, выработанного блоком оптической обработки.
В устройстве распознавания бумажного листа согласно другому объекту настоящего изобретения, в описанном выше объекте блок распознавания выполняет по меньшей мере одну операцию из распознавания достоинства и распознавания подлинности на основе признаков спектрального распределения.
Устройство распознавания бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте дополнительно включает в себя блок управления источниками света, который управляет источниками света, множество источников света расположены в соответствии с множеством участков бумажного листа, а световодный элемент принимает как отраженный свет, так и проходящий свет с участков, облученных светом из источников света, управляемых блоком управления источниками света.
В устройстве распознавания бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте блок оптической обработки вырабатывает интерференционные полосы из света, выведенного из световыводящей поверхности световодного элемента, а блок распознавания распознает бумажный лист на основе интерференционных полос, выработанных блоком оптической обработки.
В устройстве распознавания бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте блок оптической обработки включает в себя первую поляризующую пластину, которая принимает свет, выведенный из световыводящего участка световодного элемента, и преобразует принятый свет в линейно-поляризованный свет; призму, которая принимает линейно-поляризованный свет, преобразованный первой поляризующей пластиной, и выводит аномальный свет и нормальный свет, взаимная разность фаз которых зависит от положения приема линейно-поляризованного света; и вторую поляризующую пластину, которая принимает аномальный свет и нормальный свет, выводимый из призмы, и преобразует аномальный свет и нормальный свет в линейно-поляризованный свет, и интерференционные полосы вырабатываются линейно-поляризованным светом, выведенным со второй поляризующей пластины.
В устройстве распознавания бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте призма является призмой Волластона, которая включает в себя клиновидный первый двулучепреломляющий элемент, обладающий разными коэффициентами преломления для аномального света и нормального света, и клиновидный второй двулучепреломляющий элемент, кристаллографическая ось которого отлична от кристаллографической оси первого двулучепреломляющего элемента.
В устройстве распознавания бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте первая поляризующая пластина и вторая поляризующая пластина преобразуют принятый свет в линейно-поляризованную световую волну, которая отклоняется от вертикали на 45°.
В устройстве распознавания бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте блок распознавания вырабатывает частотное распределение, подвергая интерференционные полосы, выработанные блоком оптической обработки, преобразованию Фурье, и распознает бумажный лист на основе признаков частотного распределения.
Световод для спектрометрического измерения бумажного листа, который может быть использован для выполнения спектрометрического измерения на поверхности бумажного листа, согласно еще одному объекту настоящего изобретения, включает в себя множество светоприемных участков, каждый из который имеет светоприемную поверхность, обращенную к бумажному листу, чтобы принимать свет от поверхности бумажного листа; и световыводящий участок, который выводит свет, принятый от светоприемных участков, в направлении, отличном от направления, с которого свет был принят, при этом светоприемные участки расположены путем регулировки их промежутков и высот так, чтобы два соседних светоприемных участка были расположены на расстоянии друг от друга, и их измерительные участки, где свет может быть эффективно измерен, либо соприкасаются, либо частично перекрываются в направлении их расположения, и свет может быть принят с участка, проходящего в направлении расположения бумажного листа.
Световод для спектрометрического измерения бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте дополнительно включает в себя множество световодных пластин, размещенных решеткой в направлении толщины, при этом светоприемные участки образованы путем разделения в каждой из световодных пластин.
В световоде для спектрометрического измерения бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте световодные пластины имеют изогнутую часть, изогнутую в направлении толщины, в части, которая разветвляется на светоприемные участки, соответственно, так что когда световодные пластины расположены в направлении толщины, все световодные пластины находятся на одной прямой.
В световоде для спектрометрического измерения бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте каждая из световодных пластин расположена так, что углы изгиба световодных пластин с большим расстоянием от световыводящих участков до светоприемных участков меньше, чем углы изгиба световодных пластин с меньшим расстоянием от световыводящих участков до светоприемных участков.
В световоде для спектрометрического измерения бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте каждая из световодных пластин при взгляде с ее боковой стороны имеет дугообразную часть, имеющую постоянное поперечное сечение от основания ответвления до конца ответвляющихся областей, ведущих к множеству светоприемных участков.
В световоде для спектрометрического измерения бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте в каждой из световодных пластин наружный радиус первой дугообразной части и внутренний радиус соседней с внешней стороны второй дугообразной части равны.
Световод для спектрометрического измерения бумажного листа согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте дополнительно включает в себя разделительную перегородку, которая блокирует свет и которая размещена между соседними светоприемными участками.
Корпус световода, в который помещен описанный выше световод, такой, что только светоприемные участки и световыводящий участок открыты наружу, согласно еще одному объекту настоящего изобретения включает в себя основание, которое ориентирует и поддерживает каждую из световодных пластин снизу; и покрывающий элемент, который ориентирует и поддерживает каждую из световодных пластин сверху, при этом основание и покрывающий элемент соприкасаются со световодом только в угловой части световодной пластины.
В корпусе световода согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте покрывающий элемент включает в себя верхний держатель, имеющий основную часть и пластинчатую пружину, закрепленную на основной части, и верхний держатель ориентирует и закрепляет световодные пластины, прижимая боковую поверхность световодных пластин к основной части пластинчатой пружиной.
В корпусе световода согласно еще одному объекту настоящего изобретения в описанном выше объекте основание включает в себя нижний держатель, в котором имеется паз для ориентирования световодной пластины, при этом только обе внешние боковые стороны нижнего держателя, сделанные выше, чем центральная часть нижней поверхности, соприкасаются с нижними углами световодной пластины на дне паза, и только нижняя часть нижнего держателя, сделанная уже, чем верхняя часть, соприкасаются с нижними углами световодной пластины на обеих внешних боковых сторонах паза.
Преимущества изобретения
Согласно настоящему изобретению, поскольку множество участков, оптические характеристики которых могут быть измерены и использованы для распознавания бумажного листа, расположены на бумажном листе, а измеряемые потоки света с этих участков конденсируются и используются в процессе распознавания, нет необходимости размещать множество датчиков, которые обрабатывают свет по отдельности. Следовательно, можно предотвратить усложнение структуры устройства, сохранив точность распознавания бумажного листа. Кроме того, хотя конденсируется и используется свет, принятый от бумажного листа, скорость обработки высока, поскольку этот процесс является оптическим процессом.
Согласно настоящему изобретению, множество участков бумажного листа, оптические характеристики которых могут быть измерены и использованы в процессе распознавания, таком как распознавание достоинства или определение сохранности, расположены на бумажном листе, а свет, подлежащий измерению с каждого из этих участков, конденсируется, и процесс распознавания выполняется на основе конденсированного света. Следовательно, в зависимости от участков, расположенных на бумажном листе, в одном процессе обработки может быть выполнено распознавание достоинства или определение сохранности, или могут быть выполнены и распознавание достоинства, и определение сохранности.
Согласно настоящему изобретению, множество светоприемных участков расположены так, чтобы их измерительные участки на бумажном листе примыкали друг к другу. Соответственно, оптические характеристики могут быть измерены на протяженном участке в направлении размещения светоприемных участков.
Согласно настоящему изобретению, множество светоприемных участков расположены в каждой из множества световодных пластин. Соответственно, оптические характеристики могут быть измерены более эффективно, чем в том случае, когда все светоприемные участки расположены в единственной световодной пластине.
Согласно настоящему изобретению, множество светоприемных участков расположены в направлении толщины, и часть каждой из световодных пластин изогнута в направлении толщины, чтобы добиться расположения множества светоприемных участков на одной прямой. Соответственно, возможно просканировать всю поверхность бумажного листа и измерить его оптические характеристики.
Согласно настоящему изобретению, каждая из световодных пластин расположена так, что углы изгиба тех световодных пластин, на которых расстояние от светоприемных участков до световыводящего участка длиннее, меньше, чем углы изгиба тех световодных пластин, на которых расстояние от светоприемных участков до световыводящего участка короче. Соответственно, неравномерного затухания света в световодных пластинах можно избежать, поддерживая баланс между затуханием света из-за изгибов и затуханием света из-за расстояния между светоприемными участками и световыводящим участком.
Согласно настоящему изобретению, поскольку световодная пластина при виде сбоку имеет дугообразную часть на участке, где каждая из световодных пластин разветвлена на пути от световыводящего участка до светоприемных участков, свет, принятый на светоприемных участках, может быть подведен к световыводящему участку так, чтобы возникло полное отражение внутри световодной пластины.
Согласно настоящему изобретению, каждая из световодных пластин, составляющих световод, и корпус световода, в который помещены световодные пластины, соприкасаются исключительно в углах световодных пластин. Соответственно, утечка света наружу из световодных пластин может быть сведена к минимуму.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1А и 1В являются принципиальными схемами конструкции устройства распознавания банкнот согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 2А и 2В являются принципиальными схемами конструкции световодов, которые могут быть использованы в устройстве распознавания банкнот согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 3A-3D являются условными схемами, поясняющими измерительные участки, где световоды согласно первому варианту осуществления выполняют измерения.
Фиг. 4A-4D являются графиками, поясняющими, что световоды согласно первому варианту осуществления обладают оптическими свойствами, которые позволяют им распознавать банкноту.
Фиг. 5 является принципиальной схемой конструкции блока оптической обработки согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 6 является схемой, поясняющей оптическую обработку, выполняемую блоком оптической обработки согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 7 является схемой примера интерференционных полос, выработанных блоком оптической обработки согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 8 является схемой примера частотного распределения, полученного с помощью преобразования Фурье интерференционных полос.
Фиг. 9 является принципиальной схемой конструкции устройства, используемого для оценки оптических свойств световода.
Фиг. 10А и 10В являются принципиальными схемами конструкции устройства распознавания банкнот согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 11A-11D являются схемами, поясняющими измерительные участки, где световод согласно второму варианту осуществления выполняет измерения.
Фиг. 12 является перспективной схемой внешнего вида световода согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 13 является схемой поперечного сечения, поясняющей форму изгиба в каждой из световодных пластин, включенных в световод согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 14 является схемой, поясняющей относительное расположение каждой из световодных пластин согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 15А и 15В являются схемами, поясняющими форму каждой световодной пластины согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 16А-16С являются схемами, поясняющими то, как световод согласно второму варианту осуществления закреплен внутри корпуса.
Фиг. 17А и 17В являются схемами поперечного сечения, поясняющими уплотнитель на стороне светоотдачи световода согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 18А и 18В являются схемами поперечного сечения, поясняющими, как закреплена световодная пластина согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 19А и 19В являются схемами поперечного сечения, поясняющими, как обеспечивается промежуток между световодными пластинами согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 20А и 20В являются схемами, показывающими поперечное сечение и внешний вид источника света, включенного в световод согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 21 является схемой, показывающей характеристики спектрального пропускания материала световодных пластин согласно второму варианту осуществления.
Варианты осуществления изобретения
Ниже со ссылками на приложенные чертежи пояснены варианты осуществления устройства распознавания бумажного листа, световода, который может быть использован в устройстве распознавания бумажного листа при проведении спектрометрических измерений бумажного листа для получения оптических характеристик бумажного листа, и корпуса световода, в который может быть помещен световод согласно настоящему изобретению. В нижеследующем пояснении в качестве примера бумажного листа рассмотрена банкнота.
Первый вариант осуществления
На фиг. 1А и 1В показана схема устройства распознавания банкнот. Как показано на фиг. 1А, устройство 1 распознавания банкнот включает в себя для распознавания банкноты 100 множество источников 2 света, которые соответственно излучают свет на банкноту 100, световод 10, который принимает от банкноты 100 отраженный свет, который испускают лампы источников 2 света, на соответственных светоприемных участках, и выводит принятый свет из световыводящего участка, блок 3 оптической обработки, который принимает отраженный от банкноты 100 свет через световод 10, и блок 4 распознавания, который обрабатывает данные, полученные в результате обработки света блоком 3 оптической обработки.
Фиг. 1В показывает устройство 1 распознавания банкнот, которое включает в себя световод 11, имеющий конфигурацию, отличную от показанной на фиг. 1А. За исключением световода 11 базовая конфигурация повторяет показанную фиг. 1А. Устройство 1 распознавания банкнот, показанное на фиг. 1А и 1В, обладает структурой, в которой световод 10 или световод 11 неподвижно закреплен на блоке 3 оптической обработки. Однако доступна структура, в которой световод 10 или световод 11 отделимы от блока 3 оптической обработки, и световод 10 и световод 11 взаимозаменяемы для того, чтобы реализовать структуру, показанную на фиг. 1А или фиг. 1В.
Помимо функциональных блоков, показанных на фиг. 1А и 1В, устройство 1 распознавания банкнот включает в себя другие блоки, такие как транспортный блок, который транспортирует банкноту 100, датчик синхронизации, который определяет время начала обработки на основе обнаружения поступления банкноты 100, и интерфейс связи, который выполняет передачу-прием данных на другие устройства или от них. Поскольку эти другие блоки аналогичны блокам в традиционной технологии, далее их описание будет опущено. Кроме того, ниже описано устройство 1 распознавания банкнот, которое использует отраженный свет, отраженный от банкноты 100. Однако структура не ограничена той, что использует отраженный свет. Например, устройство 1 распознавания банкнот может быть выполнено так, чтобы использовать проходящий свет, проходящий сквозь банкноту 100, или может быть выполнено так, чтобы использовать и отраженный, и проходящий свет. Поскольку описанная далее оптическая обработка аналогична для любой из этих конфигураций, этот вариант осуществления будет описан с использованием только отраженного света.
Источник 2 света является, например, светодиодом или лампой и испускает свет на банкноту 100 как на объект распознавания. Как показано на фиг. 1А, например, может быть использован источник 2 света, который включает в себя один белый светодиод, соответствующий каждому из множества светоприемных участков 10А-10Е световода 10. Однако при условии, что блок 3 оптической обработки принимает достаточное количество света через световод 10 или световод 11, количество и типы светодиодов и т.п., включенных в источники 2 света, не конкретизировано. Регулированием количества света источников 2 света, синхронизацией включения или выключения источников 2 света управляет блок 4 распознавания, который функционирует как блок управления источниками света.
Световод 10 или световод 11 является световодной пластиной (световодным элементом), изготовленной, например, из бесцветного и прозрачного синтетического материала или стекла. Световод 10 или световод 11 принимают свет от одного или нескольких светоприемных участков и выводят принятый свет от заранее определенного световыводящего участка. Световод 10, показанный на фиг. 1А, принимает свет от пяти светоприемных участков 10А-10Е, расположенных над (в области положительных значений оси Z) банкнотой 100. Напротив, в световоде 11, показанном на фиг. 1В, который включает в себя один светоприемный участок 11А, расположенный над банкнотой 100, вся поверхность, обращенная к банкноте 100, функционирует как светоприемная поверхность. Фиг. 1А и 1В схематически показывают световоды 10 и 11, а подробная структура световодов 10 и 11 показана, например, на фиг. 2А и 2В.
Световод 10, показанный на фиг. 2А, конденсирует свет, принятый на каждом из пяти светоприемных участков 10А-10Е, которые обращены к банкноте 100 в устройстве 1 распознавания банкнот, и выводит конденсированный свет на блок 3 оптической обработки через единый световыводящий участок 10F. Форма световода 10 оптически спроектирована так, что свет, принятый на каждом из светоприемных участков 10А-10Е, внутренне отражается и выводится из световыводящего участка 10F. Помимо этого, форма световода 10 оптически спроектирована так, что свет, принятый на каждом из светоприемных участков 10А-10Е, которые выстроены по направлению оси X, может передаваться без существенных изменений его интенсивности на световыводящий участок 10F, который расположен практически в центре в направлении оси X.
Конкретно, например, по мере удаления от светоприемного участка 10С, расположенного практически в центре по направлению оси X, площадь поверхности светоприемной поверхности увеличивается. То есть площади поверхности светоприемных участков 10В и 10D больше, чем площадь поверхности светоприемного участка 10С, а площади поверхности светоприемных участков 10А и 10Е больше, чем площади поверхности светоприемных участков 10В и 10D.
Количество принимаемого света можно регулировать путем оптического проектирования с учетом формы световода, например, форм светоприемных участков и т.п., а также материала и т.п. световода. Как вариант, количество принимаемого света можно регулировать путем управления источниками 2 света. Конкретно, при условии, что площади поверхности светоприемных поверхностей 10А-10Е световода 10, показанные на фиг. 2А, равны, количество принимаемого света можно регулировать путем управления количеством света, испускаемого источниками 2 света, расположенными в соответствии со светоприемными участками 10А-10Е. Таким образом, путем управления количеством света, испускаемого источниками 2 света, на основе формы световода 10 или длины оптического пути и т.п. от светоприемных участков 10А-10Е до световыводящего участка 10F, можно управлять количеством света, доходящего до световыводящего участка 10F от светоприемных участков 10А-10Е. Вообще, регулирование количества света выполняется так, что свет, принятый на каждом из светоприемных участков 10А-10Е, достигает световыводящего участка 10F без существенных изменений интенсивности; однако, можно целенаправленно менять интенсивности. Конкретно, можно изменять количество испускаемого света и время испускания света с каждого из источников 2 света, расположенных в соответствии с каждым из светоприемных участков 10А-10Е. Например, на один участок банкноты 100 можно испускать более сильный свет, а на другой участок банкноты 100 - более слабый. Управление формой световода 10 или каждого из источников 2 света выполняется соответствующим образом так, чтобы признаки банкноты 100 были выявлены при описанном далее спектроскопическом анализе, выполняемом с целью распознавания банкноты 100.
В световоде 11, показанном на фиг. 2В, свет, принятый на светоприемном участке 11А, обращенном к банкноте 100 в устройстве 1 распознавания банкнот, выводится на блок 3 оптической обработки через световыводящий участок 11 В. Форма световода 11 определяется на основе оптического проектирования так, чтобы свет, принятый на светоприемном участке 11А, выводился из световыводящего участка 11 В. На светоприемном участке 11А имеется линза Френеля, чтобы он мог конденсировать свет. Даже световод 11, показанный на фиг. 2В, выполнен так, чтобы свет, поступивший с большего участка банкноты 100, мог быть сконденсирован, и конденсированный свет выведен из единого световыводящего участка 11В.
Таким образом, одним из отличительных признаков устройства 1 распознавания банкнот согласно настоящему варианту осуществления является то, что множество потоков света принимаются от множества участков или свет принимается от одного большего участка банкноты с помощью световода 10 или световода 11, принятые потоки света конденсируются в один поток света, и конденсированный свет используется далее для выполнения распознавания банкноты 100. Поскольку блок 3 оптической обработки и блок 4 распознавания выполняют обработку, используя конденсированный свет, нет необходимости размещать множество датчиков, как предполагает традиционная технология. Соответственно, структура устройства становится проще и себестоимость производства может быть снижена по сравнению с традиционным устройством. Кроме того, хотя оптические характеристики и измеряются на множестве участков, поскольку оптические характеристики каждого из участков не используются отдельно, то есть поскольку используется конденсированный свет, обработка может выполняться быстрее.
На фиг. 3A-3D показан пример участков банкноты 100, где световод 10 или световод 11 выполняют измерения. Когда используется световод 10, показанный на фиг. 2А, как показано на фиг. 3А, свет может быть принят от каждого из пяти независимых участков 101А-101Е на банкноте 100, которая движется по оси Y ниже (по оси Z в области отрицательных значений) световода 10, на соответствующие светоприемные участки 10А-10Е.
Когда используется световод 11, показанный на фиг. 2В, как показано на фиг. 3В, свет может быть принят от большего участка 102 банкноты 100, которая движется ниже световода 10, на светоприемный участок 11А. Кроме того, управляя временем испускания света источниками 2 света, как показано на фиг. 3С, возможно принимать свет только с части участков 103А и 103В банкноты 100, которая проходит под световодом 11, в направлении движения банкноты 100 (вдоль оси Y). Даже со световодом 10, показанном на фиг. 2А, возможно выполнить измерения только части банкноты в направлении оси Y.
Помимо техники использования световода 10 или световода 11 и конденсирования света, принятого от множества участков, возможно измерить свет от множества участков по отдельности. Конкретно, в случае со световодом 11, показанным на фиг. 2В, хотя светоприемный участок 11А имеется только на одной поверхности, как показано на фиг. 1В, поскольку множество источников 2 света расположены в изолированных местах, путем управления временем испускания света каждым из источников 2 света, как показано на фиг. 3D, возможно выбрать в качестве объекта измерения участки 104А-104Е банкноты 100 и принять свет от каждого из этих участков в отдельности.
Даже когда используется световод 10, показанный на фиг. 2А, как показано на фиг. 3А, путем управления временем испускания света от каждого из источников 2 света, расположенных в соответствии с каждым из светоприемных участков 10А-10Е, как показано на фиг. 3D, возможно выбрать в качестве объекта измерения участки 104А-104Е банкноты 100, соответствующие каждому из светоприемных участков 10А-10Е, и принять свет от каждого из этих участков. В случае со световодом 10, показанным на фиг. 2А, поскольку участки, являющиеся объектами измерений, ограничены числом светоприемных участков 10А-10Е и взаимно-однозначно соответствуют им, участки 104А-104Е могут быть более точно определены в качестве объектов измерения по сравнению со световодом 11, показанным на фиг. 2В.
Следует отметить, что с помощью сопоставления положения каждого участка 104А-104Е, показанного на фиг. 3D, на оси Y возможно выполнить измерения произвольно выбранных двух, трех или четырех участков одновременно.
Таким образом, управляя формами световодов 10 и 11, временем включения источников 2 света или количеством света, испускаемого источниками 2 света, можно изменять положение и участок банкноты 100, откуда будет приниматься свет. Если оптические характеристики банкноты 100, являющейся объектом распознавания, требуется определить только на одном ее участке, то эту банкноту 100 возможно обработать, управляя измеряемым участком световодов 10 и 11. Выполняя измерения только на одном участке, где легко получить оптические характеристики, возможно снизить объем последующей обработки результатов измерений и выполнить распознавание быстрее. Кроме того, когда измеряемый участок ограничен таким образом, можно улучшить точность распознавания банкноты 100 за счет ослабления влияния других участков на результат измерений.
Световоды 10 и 11, показанные на фиг. 2А и 2В соответственно, при взгляде сбоку (вдоль оси X), в отличие от фронтальной проекции, показанной на тех же схемах, имеют тонкую пластинчатую структуру. Например, в отличие от длины и ширины (вдоль осей Х и Z), составляющих от нескольких десятков до сотни миллиметров на фронтальной проекции, толщина составляет всего лишь около 5 мм. Однако эти размеры не являются ограничениями. Например, световоды 10 и 11 могут быть даже длиннее, чем ширина (измерение по оси X) банкноты 100.
Световоды 10 и 11, показанные на фиг. 2А и 2В соответственно, являются всего лишь примерами. То есть формы световодов 10 и 11 могут быть определены соответствующим образом исходя из являющихся объектами измерения участков банкноты 100, являющейся объектом распознавания, и относительного расположения банкноты 100 и блока 3 оптической обработки. Конкретно, например, световоды 10 и 11 могут иметь форму литеры L или литеры U со стороны светоприемного участка к световыводящему участку. Кроме того, число светоприемных участков также не ограничено.
Когда используются световоды 10 или 11, увеличивается степень свободы в отношении места расположения блока 3 оптической обработки относительно положения приема света с банкноты 100. Соответственно, размер устройства 1 распознавания банкнот может быть уменьшен. Кроме того, поскольку свет, принимаемый с банкноты 100, конденсируется и используется в световодах 10 и 11, при выполнении распознавания достаточное количество света достигает единственного блока датчика.
Кроме того, положение измерения и измеряемый участок банкноты 100 можно изменять, изменяя формы световодов 10 и 11 или управляя расположением или временем включения и т.п. источников 2 света, чтобы можно было менять оптические характеристики света, полученного путем конденсирования на световодах 10 и 11. Соответственно, изменяя формы световодов 10 и 11 или управляя расположением или временем включения и т.п. источников 2 света в соответствии с оптическими характеристиками банкноты 100 как объекта обработки, можно точно распознать банкноту 100.
Конкретно, например, для некоторой банкноты 100, как показано на фиг. 3А, если оптические характеристики, использованные при распознавании достоинства, получены от участков 101А-101С, а оптические характеристики, использованные при распознавании подлинности, получены от участков 101D и 101Е, то измеряемый участок можно удобно выбрать в соответствии с типом распознавания, который будет выполняться. В текущем примере оптические характеристики, требующиеся для распознавания достоинства, и оптические характеристики, требующиеся для распознавания подлинности, могут быть получены за одно измерение. Кроме того, поскольку можно произвести измерение только на требуемом участке, обработка может быть выполнена быстро. Далее, поскольку банкнота 100 распознается путем получения оптических характеристик, пригодных для распознавания, можно точно распознать достоинство и подлинность.
Одним из отличительных признаков световодов 10 и 11 является то, что свет, полученный на множестве участков банкноты 100, может конденсироваться там для процесса распознавания.
Ниже описан пример проведения процесса распознавания с помощью устройства распознавания банкнот, показанного на фиг. 9. В устройстве 201 распознавания банкнот свет испускается из источника 207 света в направлении банкноты 100, отраженный от банкноты 100 свет конденсируется с помощью конденсирующей линзы 202, затем свет преобразуется в параллельный свет с помощью коллимирующей линзы 203, затем параллельный свет проходит сквозь щель, имеющуюся в щелевом элементе 204, затем свет рассеивается призмой 205 и, наконец, интенсивность отраженного света каждой длины волны, составляющих свет, измеряется ПЗС-датчиком 206 (датчиком на основе прибора с зарядовой связью, CCD). Структура, функции и действие этого традиционного устройства 201 распознавания банкнот раскрыто, например, в публикации международной заявки №2009/157049.
В настоящем варианте осуществления световод 10, показанный на фиг. 2А, используется вместо конденсирующей линзы 202, коллимирующей линзы 203 и щелевого элемента 204. Кроме того, свет, испускаемый источником 207 света на банкноту 100 и затем отраженный от банкноты 100, принимается светоприемными участками 10А-10Е световода 10. Световод 10 расположен так, чтобы свет, выведенный из световыводящего участка 10F, поступал на ПЗС-датчик таким же образом, как свет, выходящий из щели щелевого элемента 204, поступает на ПЗС-датчик 206. Следовательно, свет рассеивается на призме 205, и банкнота 100 распознается на основе спектрального состава, измеренного ПЗС-датчиком 206.
Соответственно, в банкнотах 100, которые имеют два разных достоинства, если измерение выполняется на участках 10А-10Е, показанных на фиг.3А, может быть получен спектральный состав, показанный на фиг. 4А. Как видно на фиг. 4А, спектральные составы 20 и 21 двух типов банкнот 100 легко различимы. То есть достоинство банкноты 100 можно распознать с помощью световода 10, исходя из спектральных составов 20 и 21.
В зависимости от достоинства банкноты 100, например, как показано на фиг. 4В, может возникнуть ситуация, когда два спектральных состава 30 и 31 в значительной степени совпадают в более широком волновом диапазоне. Даже в этом случае спектральные составы 30 и 31 двух банкнот 100 можно четко различить в определенной области 32 длины волны, чтобы можно было распознать достоинство банкноты 100. То есть распознавание банкнот становится возможным в результате простой замены части оптический системы традиционного устройства световодом 10 и 11 согласно настоящему варианту осуществления.
Фиг. 4А и 4В являются всего лишь примерами. Например, возможно распознать достоинство банкноты 100 таким же образом, с помощью световодов 10 и 11, показанных на фиг. 2А и 2В, выбрав измерительные участки, как показано на фиг. 3B-3D, на банкноте 100 и выполнив измерение на выбранных участках. Кроме того, возможно распознать подлинность банкноты 100 с помощью световодов 10 и 11. Обычно при распознавании достоинства и подлинности банкноты 100 спектры (20, 21, 30 и 31), показанные на фиг. 4А и 4В, полученные с банкноты 100, являющейся объектом распознавания, для принятия решения о распознавании сравниваются, например, с контрольными данными, которые готовятся для каждого достоинства и заранее сохраняются в запоминающем устройстве и т.п. Поскольку процесс принятия решения повторяет традиционный процесс принятия решения, его подробное описание опущено.
Одним из отличительных признаков настоящего варианта осуществления является то, что при распознавании банкноты 100 с помощью световода 10 или световода 11 можно эффективно использовать свет широкого волнового диапазона. Однако на тип контрольного света ограничений не накладывается. Например, как в стандартной технологии, может быть использован ультрафиолетовый или инфракрасный свет определенной длины волны. Конкретно, ультрафиолетовый или инфракрасный свет определенной длины волны может испускаться на банкноту 100 в качестве контрольного света и, как показано на фиг. 3А-3С, может быть выполнен спектральный анализ отраженного света, отраженного от каждого из участков банкноты 100 и конденсированного с помощью световода 10 или световода 11. Даже в этом случае возможно распознать достоинство и подлинность банкноты 100 путем обнаружения признаков каждой банкноты 100 по результату спектрального анализа таким же образом, как на фиг. 4А и 4В.
Конкретно, например, если предположить, что на участок 104D банкноты 100, показанный на фиг. 3А, флуоресцентной краской нанесен некоторый защитный знак, реагирующий на ультрафиолетовый свет, то, испустив на этот участок 4D ультрафиолетовый свет и выполнив спектральный анализ, можно установить наличие или отсутствие защитного знака для выполнения распознавания подлинности и т.п. Такой спектральный анализ может быть выполнен для каждого из участков, либо спектральный анализ может выполняться в непрерывном режиме на определенном участке, и банкнота может быть распознана исходя из изменений в спектре. Например, если предположить, что на участок 101C, показанный на фиг. 3А, флуоресцентной краской нанесены множество защитных знаков, то ультрафиолетовый свет испускается на этот участок 101C в непрерывном режиме, и банкнота распознается исходя из изменений в спектре принятого отраженного света. В любом случае контрольные данные, используемые при принятии решения о распознавании, готовятся заранее, данные измерений сравниваются с контрольными данными и результат этого сравнения используется для выполнения распознавания банкноты 100.
Согласно настоящему варианту осуществления, на основе спектрального состава возможно выполнить не только распознавание достоинства или подлинности, но и того и другого одновременно. Кроме того, как показано на фиг. 3A-3D, согласно настоящему варианту осуществления, возможно задать множество измерительных участков на банкноте 100. Соответственно, могут быть заданы участок, который может быть использован для измерения оптических характеристик, пригодных для распознавания достоинства, и участок, который может быть использован для измерения оптических характеристик, пригодных для распознавания подлинности, и распознавание достоинства и подлинности могут быть выполнены одновременно путем вырабатывания соответствующих спектральных составов за счет конденсирования соответствующих потоков света, принятых с этих участков с помощью световода 10 или световода 11.
Горизонтальная ось на фиг. 4А и 4В обозначает длину волны, а вертикальная ось обозначает интенсивность отраженного света каждой длины волны. Известно, что определение сохранности банкноты 100 может быть выполнено исходя из признака спектральной формы волны определенного волнового диапазона спектрального состава, показанного на фиг. 4А и 4В.
Далее здесь поясняется, что можно определить сохранность банкноты по результату измерения, полученному с помощью световодов 10 и 11 согласно настоящему варианту осуществления. На фиг. 4С представлен случай, когда стандартизация результата измерения каждой из банкнот выполняется путем использования новой неиспользованной банкноты в качестве контрольного спектрального состава, и отношение интенсивностей применительно к этой контрольной банкноте откладывается по вертикальной оси, а длина волны откладывается по горизонтальной оси. С другой стороны, на основе результата, полученного после аналогичной стандартизации, задается касательная y=ax+b для волнового диапазона, определенного длинами волны между λ1 и λ2, как показано на фиг. 4С, и отклонение «а» откладывается по горизонтальной оси, а отрезок «b» откладывается по вертикальной оси, чтобы получить фиг. 4D для сохранных и несохранных банкнот. В этом примере сохранные банкноты включают в себя новые неиспользованные банкноты и банкноты, бывшие в обращении.
На фиг. 4D значения, полученные в результате измерения банкнот 100, которые должны быть распознаны как сохранные, отмечены сплошными треугольниками. Если задана линия, обозначающая пороговый уровень 42, то, используя ее как границу, можно отделить распределение 40 банкнот 100, которые должны быть распознаны как сохранные банкноты, и распределение 41 банкнот 100, которые должны быть распознаны как несохранные банкноты. То есть сохранность банкноты 100 может быть определена путем сравнения величины признака, вычисленной из спектрального состава, полученного с помощью световодов 10 и 11, с пороговым уровнем.
Величина признака, которая может быть использована для определения сохранности, не ограничена отклонением спектрального состава. Например, в качестве величины признака могут использоваться интенсивности отраженного света, который вырабатывает спектральный состав. Конкретно, поскольку интенсивности отраженного света сохранных банкнот и несохранных банкнот различаются, задав пороговый уровень, позволяющий отделять сохранные банкноты от несохранных, можно выполнить определение сохранности, сравнивая интенсивность отраженного света с пороговым уровнем. В этом случае число датчиков не ограничено. Кроме того, в отношении длины волны света, используемого для измерения, при условии, что возможно измерить разницу интенсивностей отраженного света, возникающую из-за разницы в состоянии сохранности, измерение может быть выполнено с помощью только одной длины волны или множества длин волны. Например, определение сохранности банкноты может быть достигнуто путем сравнения порогового уровня с итоговой суммой интенсивностей всех потоков отраженного света, полученных с множеством длин волн и измеренных одним блоком датчика, или с итоговой суммой интенсивностей всех потоков отраженного света, полученных с единой длиной волны и измеренных множеством блоков датчиков.
Таким образом, в настоящем варианте осуществления распознавание банкноты 100 выполняется способом, отличным от способа, используемого в традиционном устройстве 201, с помощью световода 10, 11, который обладает оптическими свойствами, позволяющими распознавать достоинство, подлинность и сохранность банкноты 100. Конкретно, интерференционные полосы вырабатываются блоком 3 оптической обработки из света, отраженного от поверхности банкноты 100, и выработанные интерференционные полосы измеряются ПЗС-датчиком 55. Затем интерференционные полосы преобразуются в частотное распределение в блоке 4 распознавания, и банкнота 100 распознается на основе частотного распределения. Эта обработка, выполняемая устройством 1 распознавания банкнот, будет подробно описана ниже.
Сначала, как показано на фиг. 1А и 1В, свет, испускаемый источниками 2 света на банкноту 100, отражается от банкноты 100, и отраженный свет поступает на световод 10 или световод 11. Свет, поступивший на световод 10 или световод 11, затем из световода 10 или световода 11 поступает в блок 3 оптической обработки. Интерференционные полосы вырабатываются в блоке 3 оптической обработки на основе поступившего в блок света.
Фиг. 5 является принципиальной схемой конструкции блока 3 оптической обработки. Как показано на фиг. 5, блок 3 оптической обработки включает в себя рассеивающую пластину 50, которая равномерно рассеивает свет, поступивший на световод 10 или световод 11, расположенные в левой части (отрицательное направление по оси X) на данной схеме, и выводит рассеянный свет; первую 45-градусную поляризующую пластину 51, которая принимает неполяризованную световую волну от рассеивающей пластины 50 и преобразует ее в линейно-поляризованную с 45-градусным наклоном световую волну; призму 52 Волластона, которая принимает линейно-поляризованную световую волну от 45-градусной поляризующей пластины и расщепляет линейно-поляризованную световую волну на две ортогонально поляризованных составляющих - аномальный свет (вертикально поляризованная волна) и нормальный свет (горизонтально поляризованная волна), имеющие различие в оптическом пути (разность фаз), с помощью двулучепреломления; вторую 45-градусную поляризующую пластину 53, которая выравнивает плоскости колебаний двух поляризованных составляющих, имеющих различие в оптическом пути, т.е. аномального света и нормального света; линзу 54, которая формирует изображение, фокусируя две оптических составляющих на ПЗС-датчике 55; и ПЗС-датчик 55, который измеряет распределение интерференционного света, порожденного двумя оптическими составляющими, как составляющей интерференционных полос.
Ниже подробно описана работа блока 3 оптической обработки. Фиг. 6 является схемой, поясняющей, как свет перемещается внутри блока 3 оптической обработки.
Сначала свет 300, который поступает в блок 3 оптической обработки из световода 10 или световода 11, расположенного слева (отрицательное направление по оси X) на фиг. 6, поступает на 45-градусную поляризующую пластину 51 после рассеивания с помощью рассеивающей пластины 50. Свет 300 преобразуется рассеивающей пластиной 50 в однородный свет 301 путем устранения воздействия формы и т.п. световода 10 или световода 11 на свет 300, который поступает из световода 10 или световода 11. Однородный свет 301 затем поступает на 45-градусную поляризующую пластину 51. Другими словами, даже если свет поступает на участок рассеивающей пластины 50 с отрицательного направления по оси X, в положительном направлении по оси Х от рассеивающей пластины 50 в сторону 45-градусной поляризующей пластины 51 выводится однородный свет.
Далее свет 301, поступивший на 45-градусную поляризующую пластину 51, как показано на фиг. 6, поляризуется и отклоняется на 45 градусов относительно оси Х к оси Z и выводится как линейно-поляризованная световая волна 302. Таким образом, неполяризованный свет 301, поступающий на 45-градусную поляризующую пластину 51, выводится как линейно-поляризованная с 45-градусным наклоном световая волна 302.
Призма 52 Волластона, используемая в блоке 3 оптической обработки, включает в себя, как показано на фиг. 5, первый двулучепреломляющий элемент 52а и второй двулучепреломляющий элемент 52b, имеющие взаимно ортогональную ориентацию кристаллов. Два двулучепреломляющих элемента 52а и 52b изготовлены из кальцита или кварца и т.п., и имеют клиновидную форму при взгляде с ортогонального направления (направления оси Y) к направлению поступления света (направление оси X). Двулучепреломляющие элементы 52а и 52b соединены так, чтобы при взгляде с направления оси Y они образовывали прямоугольник, а поверхности, которыми они соприкасаются, образовывали диагональ этого прямоугольника.
Поскольку призма 52 Волластона имеет такую форму, расстояния d1 и d2, на которые свет перемещается по оси Х внутри каждого из этих двулучепреломляющих элементов 52а и 52b разнятся в зависимости от положения на оси Z.
То есть когда свет поступает на нижний край призмы 52 Волластона в направлении оси Z, он проходит только сквозь первый двулучепреломляющий элемент 52а. По мере того, как место поступления света сдвигается по оси Z в положительном направлении, расстояние d1, которое является расстоянием, на которое свет проходит внутри первого двулучепреломляющего элемента 52а, становится меньше, тогда как расстояние d2, которое является расстоянием, на которое свет проходит внутри второго двулучепреломляющего элемента 52b, становится больше. Соответственно, когда свет поступает на верхний край призмы 52 Волластона в направлении оси Z, он проходит только сквозь второй двулучепреломляющий элемент 52b.
Как показано на фиг. 6, предполагается, что свет, поступающий на призму 52 Волластона с положительного направления вдоль оси Х в определенную точку по оси Z, перемещается на расстояние d1 в первом двулучепреломляющем элементе 52а и перемещается на расстояние d2 во втором двулучепреломляющем элементе 52b, и коэффициент преломления первого двулучепреломляющего элемента 52а, кристаллографическая ось которого параллельна оси Y, соответствует «no» для аномального света 303 и «ne» для нормального света 304. В этом примере разность L1 оптических путей аномального света 303 и нормального света 304, возникшая благодаря разнице направлений поляризации, вычисляется как L1=(no-ne)*d1.
В отличие от этого, коэффициент преломления второго двулучепреломляющего элемента 52b, кристаллографическая ось которого параллельна оси Z, соответствует «ne» для аномального света 303 и «no» для нормального света 304. Соответственно, разность L2 оптических путей в этом случае будет вычисляться как L2=(ne-no)*d2.
В соответствии с законом Снелла направление поступления двух ортогональных потоков света, т.е. нормального света 304 и аномального света 303 отклоняется на несколько градусов на границе между двулучепреломляющими элементами 52а и 52b. Соответственно, строго говоря, длина оптического пути внутри второго двулучепреломляющего элемента 52b немного отличается от d2. Конкретно, направление поступления аномального света 303 отклоняется на 0,5° в сторону положительного направления оси Z от оси Х вокруг оси Y. Например, когда второй двулучепреломляющий элемент 52b изготовлен из кварца и когда d2=5 мм, реальная длина оптического пути равна 5,0000192 мм. Таким образом, d2 варьирует в зависимости от отражательной способности и т.п. двулучепреломляющих элементов 52а и 52b, однако этим можно без ущерба пренебречь, поскольку величина варьирования очень мала.
Соответственно, после того, как свет прошел сквозь оба двулучепреломляющих элемента 52а и 52b, разность L оптических путей аномального света 303 и нормального света 304 может быть вычислена как L=L1+L2=(no-ne)*(d1-d2). Как показано на фиг.5, поскольку значение (d1-d2) варьирует в зависимости от позиции поступления света на оси Z призмы 52 Волластона, разница L оптических путей также варьирует в зависимости от позиции поступления света на оси Z призмы 52 Волластона.
Таким образом, поскольку разность L оптических путей аномального света 303 и нормального света 304 варьирует в зависимости от позиции поступления света на оси Z, когда два этих световых потока 303 и 304 вынуждены взаимодействовать, вырабатываются интерференционные полосы, имеющие градацию по оси Z.
В свете этого поверхности колебаний двух поляризованных составляющих - аномального света 303 и нормального света 304, - в которых благодаря прохождению сквозь двулучепреломляющие элементы 52а и 52b возникла разность оптических путей, выравниваются с помощью второй 45-градусной поляризующей пластины 53, которая вынуждает их сталкиваться. Соответственно, свет 306, выходящий из 45-градусной поляризующей пластины 53, образует интерференционные полосы в направлении оси Z.
Линза 54, как показано на фиг. 5, формирует изображение, фокусируя две полученных таким образом оптических составляющих на ПЗС-датчике 55 в блоке 3 оптической обработки. В результате интерференционные полосы, видимые на фиг. 7, измеряются ПЗС-датчиком 55.
Таким образом, блок 3 оптической обработки может формировать интерференционные полосы, которые представляют оптические характеристики банкноты 100. Поскольку свет, поступающий в блок 3 оптической обработки по световоду 10 или световоду 11, преобразуется в отличный от него свет в зависимости от оптических характеристик банкноты 100, интерференционные полосы, измеряемые ПЗС-датчиком 55, также варьируют в зависимости от банкноты 100. Соответственно, банкнота 100 может быть распознана на основе признаков, проявляющихся в интерференционных полосах.
Блок 4 распознавания, показанный на фиг. 1А и 1В, выполняет преобразование Фурье по отношению к интерференционным полосам, измеренным ПЗС-датчиком 55. То есть выполняя преобразование Фурье по отношению к интерференционным полосам, показанным на фиг. 7, блок 4 распознавания получает частотное распределение, показанное на фиг. 8. Поскольку это частотное распределение получено, сначала преобразованием света, принятого от банкноты 100, в интерференционные полосы в блоке 3 оптической обработки, а затем выполнением преобразования Фурье по отношению к интерференционным полосам в блоке 4 распознавания, получаются различные частотные распределения в зависимости от оптических характеристик банкноты 100. Соответственно, банкнота 100 может быть распознана на основе положения и значения (величины) максимума, видимого на частотном распределении.
Конкретно, например, как показано на фиг. 8, в частотных распределениях 60 и 61, полученных путем измерения двух банкнот 100 разного достоинства с помощью устройства 1 распознавания банкнот, различаются частоты, при которых появляются максимумы, и высоты этих максимумов.
Блок 4 распознавания сравнивает частотные распределения 60 и 61, полученные таким образом, и выполняет распознавание банкнот 100 на основе таких признаков как частоты, на которых возникают максимумы, и высоты максимумов. Как поясняется со ссылкой на фиг.4, следовательно, распознавание банкнот 100 может быть выполнено с использованием разницы в частотных распределениях, возникающей благодаря разнице в достоинстве, сохранности и подлинности и т.п. Фиг. 8 является всего лишь примером, и спектр может не иметь максимума, спектр может иметь такую волновую форму, как показана на фиг. 4А или фиг. 4В. Даже в этих случаях, однако, возможно распознать банкноты 100 на основе разницы в спектрах.
Если оптические характеристики банкноты 100, являющиеся объектами обработки, измеряются заранее с помощью устройства 1 распознавания банкнот, и результат измерения сохраняется в запоминающем устройстве, таком как память и т.п., в качестве контрольных данных, тип различных банкнот 100 может быть распознан путем сравнения измеренных данных с контрольными данными. Кроме того, возможно выполнить распознавание банкнот 100, задавая различные пороговые уровни, которые позволяют дифференцировать типы достоинств, сохранности, подлинности и т.п. Поскольку операция распознавания для распознавания банкнот 100 та же, что используется в традиционной технологии, ее подробности здесь опущены.
Примеры, показанные на фиг. 1А и 1В, в которых отраженные потоки света, отраженные от банкноты 100 после того, как на нее испустили свет источники 2 света, принимаются светоприемными участками световода 10 или световода 11; однако настоящее изобретение не ограничено этой структурой. Например, возможно использовать структуру, в которой свет испускается на банкноту 100 с противоположной стороны (отрицательное направление по оси Z) банкноты 100 относительно световода 10 или световода 11, и применять проходящий свет. Определить, использовать ли отраженный свет, проходящий свет или как отраженный, так и проходящий свет, можно на основе признаков банкнот 100 так, чтобы оптические характеристики позволяли легко и точно распознать банкноту 100. Аналогично, можно соответствующим образом выбрать формы световодов 10 и 11, позиции измерения и измерительные участки света на банкноте 100, чтобы банкноты 100, являющиеся объектами распознавания, могли быть легко и точно распознаны.
Выше описан пример, в котором световодная пластина световода 10 или световода 11 изготовлена из синтетического материала, однако настоящий вариант осуществления не ограничен этим решением. Например, в качестве светопроводящего материала может быть использовано оптическое волокно и т.п.
Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления, оптические характеристики поверхности банкноты 100 измеряются с помощью световода 10 или световода 11. В результате может быть достигнута большая гибкость при выборе места расположения блока 3 оптической обработки относительно банкноты 100, и размеры устройства 1 распознавания банкнот могут быть уменьшены. Уменьшив размеры устройства 1 распознавания банкнот, можно снизить себестоимость производства.
Кроме того, поскольку используется световод 10 либо световод 11, становятся возможны различные действия. Например, оптические характеристики банкнот 100 можно измерять на одном участке большего размера или на меньших участках. Кроме того, возможно задать позиции измерения и измерительные участки в зависимости от оптических свойств банкнот 100, чтобы облегчить определение оптических характеристик. Соответственно, возможно точно измерять оптические характеристики банкнот 100 и точно распознавать банкноты 100. Кроме того, в зависимости от заданных участков банкноты, например, участков, заданных для измерения оптических характеристик для достоинства, или участков, заданных для измерения оптических характеристик для подлинности и т.п., возможно за одну операцию распознавания распознать либо достоинство, либо подлинность, или же возможно за одну операцию распознавания распознать и достоинство, и подлинность.
Световод 10 или световод 11 можно легко и недорого изготовить, используя в качестве материала прозрачный синтетический материал и т.п. Это позволяет изготовить световоды различных типов, соответствующие типам банкнот 100, и выбирать подходящий световод в зависимости от банкноты 100, являющейся объектом распознавания. Соответственно, оптические характеристики каждой из банкнот 100 могут быть точно измерены, и банкноты 100 могут быть точно распознаны.
Кроме того, поскольку свет, полученный от множества меньших участков одного большего участка банкноты 100, используется при операции распознавания после конденсации в световоде 10 или световоде 11, становится доступен для использования свет, обладающий более высокой интенсивностью по сравнению с ситуацией, когда свет не конденсируется. Соответственно, точность измерения оптических характеристик банкнот 100 и точность распознавания банкнот 100 могут быть улучшены. Кроме того, используя свет, содержащий все волновые диапазоны, вместо света, содержащего лишь частичный волновой диапазон полученного света, можно выполнить распознавание банкноты, используя свет эффективно. Кроме того, поскольку свет, подлежащий измерению, обладает сильной интенсивностью, время измерения может быть сокращено по сравнению с ситуацией, когда измерению подлежит слабый свет. Соответственно, может быть сокращено общее время обработки, требуемое для распознавания.
Кроме того, интерференционные полосы, в которые преобразован свет, полученный с банкноты 100, используются в блоке 3 оптической обработки, затем на определенных участках путем эффекта интерференции может быть получен свет, обладающий более высокой интенсивностью по сравнению со светом, полученным от банкноты 100. Соответственно, поскольку оптические характеристики усиливаются, точность измерения оптических характеристик банкнот 100 и точность распознавания банкнот 100 улучшаются.
Кроме того, поскольку обработка выполняется с использованием света вплоть до момента перед измерением ПЗС-датчиком 55, т.е. до выработки интерференционных полос, обработка может выполняться быстрее по сравнению со случаем, когда фиксируется изображение или случаем, когда выполняется обработка зафиксированного изображения.
Второй вариант осуществления
В качестве первого варианта осуществления описан пример, в котором в качестве световода 10 или световода 11 использована единая световодная пластина плоской пластинчатой формы (световодный элемент). В противоположность ему в качестве второго варианта осуществления будет описан пример, в котором в качестве световода используется комбинация множества световодных пластин. Даже в настоящем варианте осуществления, как и в первом варианте осуществления, световодные пластины, функционирующие как световодный элемент, используются для того, чтобы подвести свет, принятый на светоприемных участках, к световыводящему участку. Когда используется единая световодная пластина, эта световодная пластина является световодом 10 или световодом 11, а когда используются множество световодных пластин, эти световодные пластины образуют один световод.
Фиг. 10А и 10В являются принципиальными схемами конструкции устройства 1 распознавания банкнот, которое использует световод 400 согласно настоящему варианту осуществления. Как показано на фиг. 10А, устройство 1 распознавания банкнот включает в себя источник 2 света, который испускает свет на банкноту 100; световод 400, который принимает отраженный свет от банкноты 100, облученной светом от источника 2 света, на соответствующие светоприемные участки 501-516, и выводит принятый свет на блок 3 оптической обработки из соответствующих световыводящих участков 521-524; блок 3 оптической обработки, который принимает свет, отраженный от банкноты 100, посредством световода 400; и блок 4 распознавания, который обрабатывает данные, полученные блоком 3 оптической обработки путем обработки света, для распознавания банкноты 100. Таким образом, световод 400 согласно настоящему варианту осуществления включает в себя 16 единиц светоприемных участков 501-516. Как показано на фиг. 10В, каждый из светоприемных участков 501-516 принимает свет, отраженный от банкноты 100 и излученный источником 2 света.
Функции и работа источника 2 света, блока 3 оптической обработки и блока 4 распознавания аналогичны упомянутым в описании первого варианта осуществления, так что подробное их описание здесь опущено. Ниже будет подробно описан световод 400, являющийся отличительным признаком настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 10А, световод 400 включает в себя четыре фрагмента световодных пластин 401-404. Каждая из световодных пластин 401-404 является плоским элементом пластинчатой формы, изготовленным из прозрачного синтетического материала, такого как акриловая смола. В световодной пластине 401 четыре светоприемных участка 501-504 обращены к банкноте 100 по оси Х на одинаковом расстоянии от банкноты 100. Свет, принятый этими четырьмя светоприемными участками 501-504, направляется вдоль оси X, подвергаясь в то же время полному отражению внутри световодной пластины 401, и выводится из световыводящего участка 521 в направлении блока 3 оптической обработки. Аналогично, полное отражение происходит внутри каждой из световодных пластин 402-404. Конкретно, в световодной пластине 402 свет, принятый светоприемными участками 505-508, подводится к световыводящему участку 522, в световодной пластине 403 свет, принятый светоприемными участками 509-512, подводится к световыводящему участку 523, а в световодной пластине 404 свет, принятый светоприемными участками 513-516, подводится к световыводящему участку 524.
Как показано на фиг. 10А, в четырех световодных пластинах 401-404 позиции световыводящих участков 521-524 на боковой стороне блока 3 оптической обработки выровнены по оси Y. Кроме того, длина по оси Х уменьшается по порядку от световодной пластины 401 к световодной пластине 404. Длина каждой из световодных пластин 401-404 задана так, чтобы все светоприемные участки 501-516 были расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по оси X.
Конкретно, разность длин по оси Х световодной пластины 401 и световодной пластины 402 задается так, чтобы, в предположении, что выводящие свет участки 521 и 522 блока 3 оптической обработки выровнены в одном и том же положении по оси X, интервал по оси Х между светоприемным участком 504 световодной пластины 401 и светоприемным участком 505 световодной пластины 402 был равен интервалу по оси Х между соседними светоприемными участками (501-504 и 505-508) в каждой из световодных пластин 401 и 404. Длины световодной пластины 402 и световодной пластины 403, световодной пластины 403 и световодной пластины 404 по оси Х также задаются подобным образом. Соответственно, 16 светоприемных участков 501-516 в световоде 400 расположены через равные интервалы по оси X. Кроме того, хотя подробности, касающиеся формы каждой из световодных пластин 401-404 будут приведены позже, эти 16 светоприемных участков 501-516 выстроены в линию по оси X.
Фиг. 11A-11D являются схемами, поясняющими конкретное расположение светоприемных участков 501-516. Фиг. 11А показывает участок (заштрихованный участок на схеме), где оптические характеристики банкноты 100 могут быть эффективно измерены с помощью одного из светоприемных участков 501-516 (вид вдоль оси Y). Фиг. 11В показывает места расположения (сплошные линии на схеме) 16 светоприемных участков 501-516 (вид вдоль оси Z) и участок (пунктирные линии на схеме) банкноты 100, оптические характеристики которого могут быть измерены.
Как показано на фиг. 11А, свет может быть принят от участка (заштрихованный участок на схеме) внутри угла раскрытия 22,6° одним светопремным участком 501-516. Если предположить, что каждый из светоприемных участков 501-516, прямоугольных в сечении, имеет ширину 4,5 мм, а расстояние от банкноты 100 до принимающей поверхности светоприемного участка составляет 9 мм, тогда свет может быть эффективно принят от участка шириной 12 мм по оси X. Соответственно, возможно измерить оптические характеристики на протяженном участке банкноты 100 в форме полосы, располагая каждые два соседних из светоприемных участков 501-516 так, чтобы расстояние между их центральными точками было не более 12 мм по оси X.
Кроме того, когда ширина по оси Х светоприемных участков 501-516 задана равной 3,5 мм, аналогичным образом участок, от которого свет может быть эффективно принят при высоте 9 мм и угле раскрытия 22,6°, имеет ширину 11 мм по оси Y; однако по оси Y измеряемый участок ограничен размерами корпуса, в который помещен световод 400. Конкретно, световод 400, помещенный внутрь корпуса, может принимать свет только от участка, определенного окном для измерений, имеющимся в корпусе. Например, если окно для измерений, имеющееся в корпусе, внутрь которого помещен световод 400, имеет ширину 9 мм по оси Y, тогда ширина измеряемого участка по оси Y ограничена 9 мм.
То есть, если предположить, что светоприемные участки 501-516 имеют прямоугольные принимающие поверхности (сплошные линии на схеме) 3,5 мм ×4,5 мм и обращены к банкноте 100 на высоте 9 мм от банкноты 100, то, как показано на фиг. 11В, прямоугольный участок (пунктирная линия на схеме) размерами 9 мм ×12 мм может быть взят в качестве участка эффективного измерения для одной принимающей поверхности (сплошные линии на схеме). Когда светоприемные участки 501-516 расположены через равные промежутки на одной прямой вдоль оси Х так, чтобы расстояние между соседними светоприемными участками составляло 12 мм, приняв один светоприемный участок за один канал, можно эффективно измерить оптические характеристики для 16 каналов на протяженном участке в форме полосы шириной 192 мм. Соответственно, при условии, что ширина по оси Х банкноты 100 не превышает 192 мм, можно измерить оптические характеристики всей поверхности банкноты 100, проведя банкноту 100 под световодом 400 в направлении вдоль оси Y.
В примере, показанном на фиг. 11В, место расположения каждого из светоприемных участков 501-516 выбирается таким образом, что соответственные измерительные участки, определенные углом раскрытия 22,6° на соседних светоприемных участках 501-516 примыкают друг к другу по оси X. Однако места расположения могут быть выбраны таким образом, что измерительные участки частично накладываются друг на друга, при условии, что может быть измерена вся поверхность банкноты 100. Кроме того, фиг. 11В показывает пример, в котором источник 2 света испускает свет одновременно на множество участков, соответствующих множеству каналов. Однако, например, допустимо выполнять измерение, испуская свет на определенные участки банкноты 100 по определенному количеству каналов, например, одному или двум каналам. В этом случае используется разделительная перегородка, чтобы проводить измерение точно на участках, являющихся объектами измерения.
Конкретно, например, как показано на фиг. 11С, разделительная перегородка 530 расположена между двух светоприемных участков 502 и 503. Соответственно, возможно, чтобы свет, испускаемый источником 2 света, соответствующим светоприемному участку 502, падал только на тот участок банкноты 100, который соответствует светоприемному участку 502, а свет, отраженный от банкноты 100 и принятый на соседнем светоприемном участке, не попадал на светоприемный участок 503. Теперь представим себе случай, когда 16 каналов светоприемных участков 501-516 сгруппированы в 8 канальных групп, по два канала в каждой, как показано на фиг. 11D, и каждые два светоприемных участка с 501 по 516 отделены разделительной перегородкой 530. При использовании таких разделительных перегородок 530, как показано на фиг. 20В, источники 2 света расположены в каждом из отделений, разделенных этими разделительными перегородками 530. Как показано на фиг. 11С, когда светоприемные участки 501-516 расположены так, что их соответственные измерительные участки накладываются друг на друга на 0,3 мм по оси X, то возможно измерить оптические характеристики на участке шириной 187,5 мм с помощью 8 каналов.
Далее будут описаны четыре световодных пластины 401-404, которые составляют световод 400. Фиг. 12 является перспективной схемой световода 400, который включает в себя четыре световодных пластины 401-404. Каждая из световодных пластин 401-404 размещена и закреплена внутри корпуса 410 (обозначенного на схеме пунктирной линией).
Хотя четыре элемента световодных пластин 401-404 расположены рядом друг с другом вдоль оси Y, длина каждой из световодных пластин 401-404 по оси Х различна и отрегулирована так, чтобы светоприемные участки 501-516 были расположены через равные промежутки по оси X. Кроме того, чтобы светоприемные участки 501-516 были расположены рядом друг с другом на одной прямой, параллельной оси Y, каждая из световодных пластин 401-404 разветвляется на четыре части со стороны блока 3 оптической обработки по направлению к торцу (в отрицательном направлении по оси X), а после разветвления загибается до достижения светоприемных участков 501-516.
Фиг. 13 является схемой, поясняющей форму изгиба на каждой из светоприемных пластин 401-404 при взгляде со стороны отрицательного направления по оси X. Поперечное сечение основания 412 и покрывающего элемента 411, которые составляют корпус 410, также показано на этой схеме. В основании 412 в месте, соответствующем каждому из светоприемных участков 501-516, имеется отверстие немного больше по размеру, чем каждый из светоприемных участков 501-516. Соответственно, на нижней стороне корпуса 410 наружу открыты только светоприемные участки 501-516. Положения световодных пластин 401-404 закреплены внутри корпуса 410, однако способ закрепления световодных пластин 401-404 будет описан позже.
Формы изгибов световодной пластины 401 и световодной пластины 402 при взгляде со стороны отрицательного направления оси Х демонстрируют симметрию относительно оси Z. Аналогично, формы изгибов световодной пластины 403 и световодной пластины 404, расположенных на внешних сторонах, демонстрируют симметрию относительно оси Z. Конкретнее, применение четырех элементов световодных пластин 401-404 предполагает расположение их способом, показанным на фиг. 14.
Коэффициент отдачи, который представляет собой отношение света, выводимого из световыводящих участков 521-524, к свету, принятому светоприемными участками 501-516, падает по мере увеличения расстояний между светоприемными участками 501-516 и световыводящими участками 521-524. Кроме того, чем больше угол изгиба, тем меньше общий коэффициент отражения и, соответственно, меньше коэффициент отдачи. Следовательно, световодные пластины 401 и 402 расположены с внутренней стороны так, чтобы углы изгиба этих двух световодных пластин 401 и 402, на которые светоприемные участки 501-508 удалены от световыводящих участков 521-524, стали меньше, чем углы изгиба двух других световодных пластин 403-404. Конкретнее, положение каждой из световодных пластин 401-404 задается так, чтобы чем больше затухание из-за расстояния от точки, в которой принимается свет, до точки, из которой свет выводится, тем меньше было бы затухание из-за угла изгиба.
Фиг. 15А и 15В являются схемами, поясняющими формы световодных пластин 401-404. Форма каждой из световодных пластин 401-404 оптически спроектирована так, что свет, принимаемый на каждом из светоприемных участков 501-516, подводится к каждому из световыводящих участков 521-524, подвергаясь полному отражению внутри световодных пластин 401-404, но не допуская утечки за пределы световодных пластин 401-404. В части от разветвления до светоприемных участков 501-516 все световодные пластины 401-404 имеют одинаковую форму при взгляде со стороны оси Y. Соответственно, на фиг. 15А и 15В в качестве примера показана только боковая форма световодной пластины 401. Чтобы подвести свет, принятый на светоприемных участках 501-504, от светоприемных участков 501-504, принимающие поверхности которых ортогональны оси Z, к световыводящему участку 521, принимающая поверхность которого ортогональна оси X, боковая форма на участке, где световодная пластина 401 разветвляется на четыре части, дугообразна. Протяженность дугообразных частей показана на фиг. 15А пунктирными стрелками.
Радиусы R1-R5 кривизны дугообразных частей, показанных на фиг. 15А, удовлетворяют отношению R1>R2>R3>R4>R5. Предпочтительно, чтобы дугообразные части, которые ведут к каждому из светоприемных участков 501-503, накладывались на соседние светоприемные участки 502-504, когда они сдвигаются по оси X. Конкретно, например, желательно, чтобы дугообразная часть светоприемного участка 504, имеющая радиус кривизны внешней части R4′, и дугообразная часть светоприемного участка 503, имеющая радиус кривизны внутренней части R4, накладывались друг на друга, когда выполняется параллельный сдвиг по оси X. Аналогично, желательно, чтобы внешняя дуга светоприемного участка 503 и внутренняя дуга светоприемного участка 502, а также внешняя дуга светоприемного участка 502 и внутренняя дуга светоприемного участка 501 демонстрировали наложение, когда выполняется параллельный сдвиг по оси X.
В примере, показанном на фиг. 15А, когда, например, световодная пластина 401 такова, что удовлетворяет R2′=R2, R3′=R3, R4′=R4, возможно, чтобы дугообразные части демонстрировали наложение, когда выполняется параллельный сдвиг по оси X. В этот момент форма, как показано на фиг. 15В, совпадает с боковой формой, когда выполняется сдвиг по оси Х на разные величины, как показано на схеме контурными стрелками, когда четыре части, которые частично накладываются на соответствующие дугообразные части, расположены через равные промежутки, и место расположения каждого из светоприемных участков 501-504 сдвигается по оси X. Дугообразная часть может быть сформирована, например, обточкой с помощью инструмента диаметром Ht или резкой световодной пластины 401 с помощью такого инструмента, как концевая фреза диаметром Ht. Однако при формировании дугообразной части допустима разница между радиусами кривизны соответствующих дуг, равная только диаметру Ht. Конкретно, если Ht=0,5 мм, то допускается R4=R4′+Ht, R3=R3′+Ht и R2=R2′+Ht. Кроме того, приняв ширину каждого из светоприемных участков 501-504 по оси Х за W1, отношение радиусов кривизны можно выразить как R1=R2+W1, R2′=R3+W1, R3′=R4+W1 и R4′=R5+W1.
Кроме того, чтобы подвести свет к световыводящему участку 521 так, чтобы внутри световодной пластины 401 возникло полное внутреннее отражение, радиусы кривизны задаются на основе ширины каждого из световодных участков 501-504 по оси X. Конкретно, если ширина каждого из световодных участков 501-504 по оси Х составляет W1, коэффициент отдачи падает значительно в том случае, если радиус кривизны внешней дуги боковой дугообразной части меньше чем 3W1. Следовательно, желательно, чтобы радиус кривизны внешней дуги боковой дугообразной части превышал W1 не менее, чем в три раза. То есть желательно, чтобы величина радиуса кривизны R4′, который является радиусом кривизны внешней дуги наименьшей дугообразной части, составляла R4′>3×W1. Однако с целью уменьшения размеров световода 400 допускается - с учетом коэффициента отдачи - чтобы R4′ превышал W1 в 2,5 раза.
В свете изложенного выше на фиг. 15А, если W1=4,5 мм, а диаметр Ht инструмента, использованного для формирования световодной пластины 401, составляет 0,5 мм, то R4′ задается величиной 12 мм (12>4,5×2,5), a R5 задается величиной 7,5 мм (7,5=R4′-W1). Соответственно, R4 равен 12,5 мм (R4′+Ht), a R3′ равен 17 мм (R4+W1). Аналогично, R3 равен 17,5 мм, R2′ равен 22 мм, М равен 22,5 мм, a R1 равен 27 мм. В результате может быть получен компактный световод 400 высотой менее 30 мм.
Допустим, что в дугообразной части каждой из световодных пластин 401-404, показанных на фиг. 15А справа, например, D1=3,5 мм, a D2=3,35 мм. Кроме того, световодные пластины 403 и 404, расположенные с внешних сторон, изогнуты так, что D3=8,75 мм, а световодные пластины 401 и 402, расположенные внутри, изогнуты так, что D4=5,15 мм. Далее, на световодной пластине 401-404 высотой H1=30 мм имеются участок высотой Н2=19,2 мм в верхней части и участок высотой Н3=3 мм в нижней части, и эти два участка параллельны оси Z. Световодные пластины 401-404 изогнуты так, что эти два параллельных участка соединены друг с другом. Форма изгиба каждой из световодных пластин 401-404 не ограничена показанными на фиг. 15А и 15В, где поперечное сечение изогнуто линейно. Например, допускается, чтобы поперечное сечение было изогнуто по кривой.
Ниже объясняется, как световодные пластины 401-404, имеющие такую форму, закреплены внутри корпуса 410. Фиг. 16А-16С являются схемами, поясняющими, как световодные пластины 401-404 закреплены внутри корпуса 410. Фиг. 16А является схемой поперечного сечения, показывающей при взгляде со стороны оси Y основание 412 и покрывающий элемент 411, включенные в корпус 410. Изображение справа соответствует виду со стороны положительного направления оси X, а изображение внизу соответствует виду со стороны отрицательного направления оси Z. Фиг. 16В и 16С являются схемами, показывающими, как световодные пластины 401 и 402 прикреплены к верхней стороне, и показывают схему поперечного сечения, сделанного по оси Х в положительном направлении, соответственно, в точках А и В, показанных на фиг. 16А.
Нижняя часть фиг. 16А показывает, как принимающие поверхности светоприемных участков 501-516 открыты наружу через имеющиеся в основании 412 отверстия 601-616, которые являются сквозными. Таким образом, когда световодные пластины 401-404 размещены и закреплены внутри корпуса 410, светоприемные участки 501-516 открыты наружу через отверстия 601-616, имеющиеся в основании 412.
Кроме того, в корпусе 410, который включает в себя основание 412 и покрывающий элемент 411, когда покрывающий элемент 411 помещается на основание 412 и закрепляется, для создания пыленепроницаемой конструкции между ними располагают уплотнитель или прокладку. Благодаря этой пыленепроницаемой конструкции можно предотвратить нежелательное повышение температуры внутри корпуса 410 и запотевания, а также проникновения пыли внутрь корпуса 410. Конкретно, как показано в левой верхней части фиг. 16А, на переднем конце зазор между основанием 412 и покрывающим элементом 411 уплотняется с помощью уплотнителя 421. Кроме того, на заднем конце зазор между основанием 412 и световодными пластинами 401-404 с внешнего края уплотняется с помощью уплотнителя 422, а также зазоры между световодными пластинами 401-404 уплотняются с помощью уплотнителя 422.
Желательно, чтобы в световодных пластинах 401-404 свет, принятый на светоприемных участках 501-516, подвергался полному отражению внутри световодных пластин 401-404 без утечки наружу и выводился эффективным образом в направлении блока 3 оптической обработки из световыводящих участков 521-524. Для этой цели желательно, чтобы к световодным пластинам 401-404 не прикасалось ничего, кроме воздуха. В качестве уплотнителя 422 возможно использовать прокладку и т.п., изготовленную из резины или смолы, которой заранее придана определенная форма, или использовать вязкий материал, такой как жидкий герметик. Однако когда в качестве уплотнителя используется вязкий материал, необходима осторожность, чтобы нанести на световодные пластины 401-404 лишь минимальное его количество. В связи с этим на той части световодных пластин 401-404, куда наносится уплотнитель 422, расположен выступ, предотвращающий разрастание площади нанесения уплотнителя 422. Конкретно, как показано на фиг. 16А, 17А и 17В, выступ 450 расположен между соседними световодными пластинами 401-404, а также между световодными пластинами 401-404 и основанием 412. Этот выступ 450 предотвращает излишки уплотнителя 422 от проникновения внутрь и распространения там.
Желательно, чтобы свет, который идет от световодных пластин 401-404, сделанных из прозрачного материала, в направлении уплотнителя 422, не утекал через уплотнитель 422. Для этого желательно, чтобы в качестве уплотнителя 422 использовался материал, отражающий свет, не поглощая его. Например, если основание 412 изготовлено из черной смолы, использование белого материала в качестве уплотнителя 422 может предотвратить утечку света со световодных пластин 401-404. Если основание 412 изготовлено из отражающего свет материала, такого как белая смола или алюминий, в качестве уплотнителя 422 может быть использован прозрачный или полупрозрачный материал, равно как и белый материал.
Далее описано, как световодные пластины 401-404 закреплены внутри корпуса 410. Форма каждой из световодных пластин 401-404 оптически спроектирована так, чтобы свет, принятый на светоприемных участках 501-516, подводился к световыводящим участкам 521-524, подвергаясь полному отражению внутри световодных пластин 401-404. Чтобы поддерживать высокий коэффициент отдачи, когда принятый свет подводится к световыводящим участкам 521-524, для предотвращения утечки света за пределы световодных пластин 401-404 желательно, чтобы световодные пластины 401-404 не касались покрывающего элемента 411, изготовленного из алюминия, и основания 412, изготовленного из смолы, составляющих корпус 410. Аналогичным образом для предотвращения утечки света между световодными пластинами 401-404 желательно, чтобы световодные пластины 401-404 не касались друг друга. Для этого, как показано на фиг. 16А, световодные пластины 401-404 размещаются и закрепляются с минимальной площадью контакта с помощью нижних держателей 440-443 и верхних держателей 430-432.
Световодная пластина 401 размещена и закреплена в определенном положении по оси Y с помощью нижнего держателя 440 и верхнего держателя 430. В нижнем держателе 440, расположенном на основании 412, имеется паз для размещения световодной пластины 401. Положение нижней части световодной пластины 401 может быть закреплено путем вставления световодной пластины 401 в этот паз. Кроме того, как показано на фиг. 16В, закрепляющий элемент 434 располагается в верхнем держателе 430, имеющемся в покрывающем элементе 411, для прикрепления пластинчатой пружины 433 к основной части. Это пластинчатая пружина 422, согнутая с одной стороны, закрепляет световодную пластину 401, прижимая поверхность ее верхней стороны к поверхности, образованной в основной части, параллельной плоскости XZ.
Фиг. 18А и 18В являются увеличенными изображениями, которые иллюстрируют, как световодная пластина 401 удерживается верхним держателем 430 и нижним держателем 440. Как показано на фиг. 18А, основная часть верхнего держателя имеет сужающееся поперечное сечение. Конкретно, по сравнению с толщиной вдоль оси Х основной части в положении, когда пластинчатая пружина 433 закреплена, основная часть тоньше в том месте, где она контактирует со световодной пластиной 401, так что площадь контакта со световодной пластиной 401 уменьшается при размещении световодной пластины 401 по оси Y. Кроме того, даже для пластинчатой пружины 433 только часть участка, изогнутого по оси Z, контактирует с верхним углом световодной пластины 401. Далее, даже нижний держатель 440 имеет такую форму, что, как показано на фиг. 18В, поддерживает только нижний угол световодной пластины 401, так что площадь контакта со световодной пластиной 401 уменьшается при размещении световодной пластины 401 по оси Y и по оси Z. Нижний держатель 440 имеет, например, толщину 1 мм по оси X.
Когда с помощью верхних держателей 431 и 432 и нижних держателей 441 и 443 требуется удерживать множество пластин из световодных пластин 401-404, они аналогичным образом удерживаются так, чтобы площадь их взаимного контакта была невелика. Например, как показано на фиг. 16С, в верхнем держателе 431 покрывающего элемента 411 две световодных пластины 401 и 402 закрепляются путем прижатия поверхности верхней стороны световодной пластины 401 к поверхности, образованной в основной части, параллельной плоскости XZ, с помощью пластинчатой пружины 435, прикрепленной крепежом 436. Таким же способом, как показано на фиг. 18D, две световодные пластины 401 и 402 удерживаются и закрепляются снизу в пазу, имеющемся в нижнем держателе 441 в основании 412.
Световодные пластины 401-404 закреплены таким образом, чтобы их боковые поверхности не контактировали друг с другом на большой площади. Конкретно, как показано на фиг. 19А и 19В, например, на боковой поверхности световодной пластины 402 имеется небольшой выступ 451. Этот выступ 451 обеспечивает зазор между боковыми поверхностями световодных пластин 401 и 402, чтобы эти поверхности не соприкасались друг с другом. Выступ 451 имеет коническую форму, и с его помощью обеспечивается зазор шириной, например, 0,1 мм между световодными пластинами 401-404. Выступ 451 расположен в таком месте, чтобы его влияние на коэффициент отдачи могло быть сведено к минимуму путем учета оптического пути, по которому свет, принятый на светоприемных участках 501-516, подводится к световыводящим участкам 521-524, подвергаясь полному отражению внутри световодных пластин 401-404.
Сократив до минимума площадь контакта со световодными пластинами 401-404 при закреплении световодных пластин 401-404, возможно предотвратить утечку света наружу на пути следования света от светоприемных участков 501-516 до световыводящих участков 521-524. Аналогично, благодаря тому, что каждая из световодных пластин 401-404 закреплена так, чтобы их боковые поверхности не контактировали друг с другом на большой площади, и вместо этого обеспечивается определенный зазор между их боковыми поверхностями, возможно предотвратить утечку света из пространства между световодными пластинами 401-404. Кроме того, поскольку каждая из световодных пластин 401-404 размещена так, как показано в нижней части фиг. 16А, каждый из светоприемных участков 501-516 может быть расположен через равные промежутки на одной прямой вдоль оси X, причем они открыты через отверстия 601-616, имеющиеся в основании 412. Далее, световодные пластины 401-404 закрыты основанием 412 и покрывающим элементом 411, и зазоры между ними заполнены уплотнителями 421 и 422. Соответственно, предотвращено проникание пыли и т.п.внутрь корпуса 410 и оседание ее на световодных пластинах 401-404.
Блок, показанный на фиг. 20А, в который помещен источник 2 света, прикреплен снизу к корпусу 410, в который помещены световодные пластины 401-404. Фиг. 20А является схемой поперечного сечения конфигурации, где корпус 413, в который помещен источник 2 света, прикреплен снизу к основанию 412 в качестве блока источника света. Боковые поверхности корпуса 413 изготовлены из непрозрачного алюминия или смолы, а окно 414 для измерений, обращенное к банкноте 100, изготовлено из прозрачной акриловой смолы. Когда, как показано на фиг. 11C и 11D, светоприемные участки 501-516 отделены друг от друга разделительными перегородками 530, то, как показано на фиг. 20В, устанавливаются разделительные перегородки. Например, когда светоприемные участки используются группами, причем в одну группу (один канал) объединены по два светоприемных участка, то разделительные перегородки 530 устанавливаются между группами. В результате одна разделительная перегородка 530 устанавливается между светоприемными участками 501 и 502, а другая разделительная перегородка 530 устанавливается между светоприемными участками 503 и 504. Соответственно, светоприемные участки, составляющие одну группу, и источник 2 света, используемый для измерения на светоприемных участках, расположены внутри одного отделения, отделенного разделительными перегородками 530. Следовательно, свет источника 2 света, соответствующего светоприемным участкам 501 и 502, может быть излучен на те участки банкноты 100, которые соответствуют светоприемным участкам 501 и 502, а свет, отраженный от этих участков, может быть принят на светоприемных участках 501 и 502, и попадание его на светоприемные участки 503 и 504 в соседнем отделении может быть предотвращено.
Свет, выведенный из световыводящих участков 521-524 световодных пластин 401-404, подвергается фильтрации в блоке 3 оптической обработки или блоке 4 распознавания, показанных на фиг. 10А, так, что используется свет только желательного волнового диапазона. Регулируя волновые диапазоны, подлежащие фильтрации, в зависимости от типа банкноты 100, можно использовать свет только желательного волнового диапазона.
Кроме того, когда свет определенного волнового диапазона всегда отфильтровывается независимо от типа банкноты 100, то конфигурация не ограничивается той, при которой свет, выводимый из световыводящих участков 521-524, подвергается фильтрации. Например, фильтрование может выполняться даже с помощью световодных пластин 401-404. Конкретно, свет определенного волнового диапазона может отфильтровываться путем выбора материала световодных пластин 401-404. Например, могут быть приготовлены три типа прозрачной смолы А-С соответственно, обладающие характеристиками спектрального пропускания, показанными на фиг. 21. Когда световодные пластины 401-404 изготовлены из выбранного материала В или материала С, свет с длиной волны меньше 350 нанометров может быть отфильтрован этими световодными пластинами 401-404. Или же, например, когда световодные пластины 401-404 изготовлены из выбранного материала С, свет с длиной волны меньше 400 нанометров может быть отфильтрован этими световодными пластинами 401-404.
Как описано выше, согласно настоящему изобретению, оптические характеристики всей поверхности банкноты 100 могут быть эффективно измерены путем комбинирования множества фрагментов световодных пластин 401-404 и использования их в качестве световода 400.
Кроме того, поскольку каждая световодная пластина 401-404 оптически спроектирована таким образом, что свет, принятый на светоприемных участках 501-516, подводится к световыводящим участкам 521-524, подвергаясь полному отражению внутри световодных пластин 401-404, оптические характеристики банкноты 100 могут быть эффективно измерены, при этом сохранится высокий коэффициент отдачи.
Кроме того, поскольку части каждой из световыводящих пластин 401-404, которые подводят свет от светоприемных участков 501-516 к световыводящим участкам 521-524, придана дугообразная форма, и эта дугообразная часть согнута в направлении толщины, все светоприемные участки 501-516 могут быть выстроены в одну линию через равные промежутки, чтобы измерить оптические характеристики банкноты 100. В этом случае каждая из световодных пластин 401-404 расположена так, чтобы углы изгиба световодных пластин 401 и 402, на которых расположены светоприемные участки 501-508, расстояние от которых до световыводящих участков 521 и 522 длиннее, были меньше углов изгиба световодных пластин 403 и 404, на которых расположены светоприемные участки 509-516, расстояние от которых до световыводящих участков 521 и 522 короче. Следовательно, величина затухания света в каждой из световодных пластин 401-404 может быть приведена примерно к одному значению.
Кроме того, площадь контакта между каждой из световодных пластин 401-404 и верхними держателями 430-432 и нижними держателями 440-442, которые закрепляют каждую из световодных пластин 401-404, мала. Следовательно, утечка света с каждой из световодных пластин 401-404 наружу через соприкасающиеся части может быть сведена к минимуму. Кроме того, поскольку корпус 410, в который помещена каждая из световодных пластин 401-404, обладает пыленепроницаемой структурой, в которой зазоры заполнены уплотнителями 412 и 422, может быть предотвращено падение коэффициента отдачи, благодаря тому, что пыль и влага не попадают внутрь корпуса 410 и не оседают на поверхности световодных пластин 401-404.
Кроме того, материал для световодных пластин 401-404 может быть выбран с учетом волнового диапазона света, который предполагается использовать в качестве объекта измерения, чтобы отфильтровать свет определенного волнового диапазона с помощью каждой из световодных пластин 401-404. Например, когда видимый свет обнаруживается путем испускания из источника 2 света ультрафиолетового света, свет нежелательных волновых диапазонов может быть отфильтрован путем использования каждой из световодных пластин 401-404 в качестве фильтра перед тем, как свет достигнет ПЗС-датчика 44. Таким способом можно улучшить соотношение С/Ш (соотношение сигнал-шум).
Промышленная применимость
Как описано выше, настоящее изобретение является полезной технологией эффективного измерения оптических характеристик бумажного листа с помощью световода, изготовленного из множества световодных пластин, чтобы распознавать достоинство и т.п. бумажного листа, используя результат измерения.
Список ссылочных позиций
1 - Устройство распознавания банкнот
2 - Источник света
3 - Блок оптической обработки
4 - Блок распознавания
10, 11, 400 - Световод
10А-10Е, 11А, 501-516 - Светоприемный участок
10F, 11В, 521-524 - Световыводящий участок
50 - Рассеивающая пластина
51 - Первая 45-градусная поляризующая пластина
52 - Призма Волластона
52а - Первый двулучепреломляющий элемент
52b - Второй двулучепреломляющий элемент
54 - Линза
55 - ПЗС-датчик
100 - Банкнота
401-404 - Световодная пластина
410, 413 - Корпус
411 - Покрывающий элемент
412 - Основание
414 - Окно для измерения
421, 422 - Уплотнитель
430-432 - Верхний держатель
433, 435 - Пластинчатая пружина
440-443 - Нижний держатель
450, 451 - Выступ
530 - Разделительная перегородка
601-616 - Отверстие.