CN101882339A - 纸张识别装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的纸币识别装置具有：可变波长发光部，其能够对纸张的印刷区域照射不同波长的光；检测部，其对于从所述可变波长发光部发出的光，检测从纸张得到的透过光以及反射光中的至少某一种；存储部，其根据对纸张照射的光的波长，存储以该波长的光得到的纸张的基准纸张数据；以及真伪判定部，其将通过所述检测部检测出的纸张数据，与基于所照射的光的波长的所述基准纸张数据进行比较，判定该纸张的真伪。

Description

纸张识别装置
本申请是申请日为2007年7月31日、申请号为200780036045.2、发明名称为“纸张识别装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及识别例如纸币、优惠券、商品券等具有与各种商品或服务交换的价值(经济价值)的纸张的有效性的纸张识别装置。
背景技术
通常，纸币、优惠券、商品券等纸张，为了防止伪造而实施了各种防伪措施。例如，作为这样的防伪措施之一，实施了缩微印刷(极其细微的文字或图案等)，读取该缩微印刷的信息来与真正的数据比较，由此识别其有效性(真伪判定)。即，已知这样的缩微印刷由于线宽度很细，因此通过光的干涉而呈现特有的图案(莫尔条纹(moire fringes)；莫尔图案(moire pattern))，通过取得该莫尔条纹(莫尔图案)，然后与正规数据比较，识别纸张的有效性。
例如，在特开2004-78620号公报中公开了以下技术：在作为纸张的信息记录体上形成了由线构成的隐形图案，通过光源照射该隐形图案，并且通过光传感器经由确认图案(形成了确认用的线图案)检测其反射光。在这种情况下，在光传感器中，通过隐形图案的线和确认图案的线干涉，可以检测到特有的莫尔图案，通过将其与标准莫尔图案比较来进行真伪判定。
另外，在特开平7-306964号公报中，与所述特开2004-78620号公报同样，公开了以下技术：通过照明装置对具有缩微印刷的纸张照射光，经由产生莫尔条纹的莫尔条纹产生单元(格子板)，通过图像检测单元(区域传感器)检测其反射光。具体而言，来自缩微印刷的反射光通过上述格子板，由此产生莫尔条纹，因此，通过作为图像检测单元的区域传感器检测该莫尔条纹，当其周期成分fm的强度超过预先设定的阈值Th时判别为肯定，当周期成分fm未超过所述阈值Th时判别为否定。
在具备上述真伪判定技术的纸张识别装置中，为了提高真伪判定精度，有时使用比此前使用的传感器分辨率更高的传感器。在这种情况下，在上述公知文献中公开的技术中，为了产生莫尔图案，有时需要再次调查具有确认图案的滤光器(格子板)，并且重新制造与其对应的滤光器(格子板)，因此难以抑制成本的上升。
另外，上述进行纸张的真伪判定的纸张识别装置，有时与缩微印刷(莫尔图案)无关地、在纸币传送路径上设置有照射红外线的发光元件(照射红外线频带的波长的发光元件)，对所传送的纸张照射红外线，并检测其反射光或透过光，然后将其与正规的纸张数据比较，由此实施真伪判定。这是利用在纸张上施加的印刷油墨独特的波长吸收特性来进行真伪判定的方式。
作为纸张以纸币为例，目前在各国使用各种印刷油墨制作纸币，因此，难以仅通过单一波长、以1台识别装置对全部纸币进行真伪判定。即，需要针对每种纸币(每个国家)准备专用的纸币识别装置，由此，纸币识别装置的成本升高。另外，将来也会有新的面额的纸币出现、或者变更印刷设计，在现有的纸币识别装置中，有可能将来无法进行准确的识别，重新制造专用的纸币识别装置等同样导致成本升高。
本发明是着眼于上述问题而提出的，目的在于提供抑制成本上升、可以利用在纸张上形成的缩微印刷来进行真伪判定的纸张识别装置。
另外，本发明的目的在于，提供即使变更要识别的纸张的类别，也能够抑制成本上升地进行真伪判定的纸张识别装置。
发明内容
本发明的纸张识别装置的一个特征在于，具备：读取单元，其按包含具有亮度的颜色信息的、以预定大小作为1个单位的每个像素，来进行纸张的读取；存储单元，其存储由通过所述读取单元读取的多个像素构成的图像数据；增减单元，其增减所述图像数据的像素的数量；以及纸张识别单元，其根据通过所述增减单元增减后的所述图像数据，来识别该纸张的真伪。
根据所述结构的纸张识别装置，通过增减与取入的纸张相关的图像数据的像素的数量，可以取得该纸张固有的纹状图案(莫尔条纹)所表示的莫尔数据。由此，例如即使为了提高识别精度，而将构成纸张识别单元的传感器变更为分辨率高的传感器时，也不需要重新制造用于产生莫尔条纹的滤光器，可以抑制成本的上升。
另外，上述结构的纸张识别装置，可以在纸张的取入方向以及与其垂直的方向上，通过所述增减单元以不同的比例增减像素的数量。
根据这种结构，仅仅通过在纸张的取入方向以及与其垂直的方向上，以不同的比例增减与所取入的纸张相关的图像数据的像素的数量，就可以容易地在图像数据中产生莫尔条纹，可以容易地取得莫尔数据。
另外，上述结构的纸张识别装置具有参数设定部，该参数设定部以在纸张的取入方向以及与其垂直的方向上以预定的增减比例执行由所述增减单元进行的像素数量的增减的方式，设定增减比例。
根据这种结构，仅仅通过简单地变更参数(纵向：50％，横向：50％)，就可以取得与传感器的分辨率对应的最佳的莫尔数据。因此，在存储区域中仅确保用于缩放图像数据的参数即可，不需要确保没用的存储区域，可以抑制成本的上升。
另外，上述结构的纸张识别装置，可以具备可变波长发光单元，其可以对所述纸张的印刷区域照射不同波长的光。
根据这种结构，可以对纸张的印刷区域照射不同波长的光，因此，可以通过一个装置进行不同纸张的真伪判定。即，在纸张的印刷区域所使用的印刷油墨，具有根据其种类而吸收或反射特定波长的光(认为有1种以上)的特性，因此，可以选择最适合于在进行真伪判定的纸张中使用的印刷油墨的波长光。因此，不需要针对每种纸张准备其专用的识别装置，另外，即使使用不同的纸张也可以实施准确的识别。
另外，本发明的纸张识别装置的另一特征在于，具备：可变波长发光单元，其可以对纸张的印刷区域照射不同波长的光；检测单元，其从所述可变波长发光单元发出的光，检测从纸张得到的透过光以及反射光中的至少某一种；存储单元，其根据对纸张照射的光的波长，存储以该波长的光得到的纸张的基准纸张数据；以及真伪判定部，其将通过所述检测单元检测出的纸张数据，与基于所照射的光的波长的所述基准纸张数据进行比较，判定该纸张的真伪。
在上述结构的纸张识别装置中，可以对纸张的印刷区域照射不同波长的光，因此，通过一个装置可以进行不同纸张的真伪判定。即，在纸张的印刷区域所使用的印刷油墨，具有根据其种类而吸收或反射特定波长的光(认为有1种以上)的特性，因此，可以选择最适合于在进行真伪判定的纸张中使用的印刷油墨的波长光。因此，不需要针对每种纸张准备其专用的识别装置，另外，即使使用不同的纸张也可以实施准确的识别。
另外，在上述结构的纸张识别装置中，所述可变波长发光单元，在从紫外线频带到红外线频带的范围内，可以对纸张照射任意波长的光。
即，在进行真伪判定的纸张中使用的印刷油墨，根据其组成，一般吸收特性或反射特性在从紫外线频带到红外线频带的范围内的某个波长达到峰值，因此，若可以在上述频带内变更发光单元的波长，则可以应用于大多数所使用的纸张。
另外，在上述结构的纸张识别装置中，所述可变波长发光单元，在传送纸张期间，可以对被传送的纸张照射不同波长的光。
关于对纸张照射的光，也可以从可变波长频带中选择特定的波长，对所传送的纸张进行持续照射。但如上所述，通过在传送的过程中变更波长，在沿读取方向使用了不同印刷油墨等情况下，可以取得最佳的纸张读取信息，可以进一步提高纸张的识别精度。
另外，在所述结构的纸张识别装置中，所述可变波长发光单元沿着纸张的传送方向被配置，可以对纸张照射线状的光。
在这种结构中，通过配置线传感器(图像传感器)作为检测单元，可以二维地取得图像信息(纸张读取信息)，可以进一步提高纸张的识别精度。
另外，在上述结构的纸张识别装置中，所述可变波长发光单元可以做成面发光元件。
在这种面发光元件中，与可变波长发光单元是单一发光元件的集合体的情况相比，不产生发光元件间的照射不均(辉度差)，因此可以进一步提高纸张的识别精度。
另外，在上述结构的纸张识别装置中，所述存储单元还可以改写纸张的基准纸张数据。
于是，通过改写在存储单元中存储的纸张的基准纸张数据，可以将一个纸张识别装置应用于多种纸张的真伪判定处理。
附图说明
图1是表示本发明的纸币识别装置的第1实施方式的整体结构的立体图。
图2是表示相对于下部框架将上部框架打开的状态的立体图。
图3是表示下部框架的纸币传送路径部分的平面图。
图4是下部框架的背面图。
图5是表示纸币检测传感器的结构的立体图。
图6是示意地表示纸币识别装置的结构的图。
图7是表示纸币的概略结构的图。
图8是表示纸币识别装置的控制系统的框图。
图9包含(a)～(e)，是说明像素数据增减处理部中的增减图像数据的像素的一个步骤例的图。
图10(a)以及(b)分别是表示在进行像素数的增减处理后得到的纸币的图像数据的图。
图11是说明莫尔条纹的产生原理的示意图，是说明不产生莫尔条纹的条件的图。
图12是说明莫尔条纹的产生原理的示意图，是说明产生莫尔条纹的条件的图。
图13是示意性地表示在读取纸币的情况下，在进行了剔除像素数的处理时产生莫尔条纹的条件的图。
图14是示意性地表示在读取纸币的情况下，在进行了增加像素数的处理时产生莫尔条纹的条件的图。
图15是表示纸币识别装置中的动作处理、以及利用了上述莫尔数据的真伪判定处理的步骤例的流程图。
图16是表示与本发明的第2实施方式相关的纸币识别装置的控制系统的框图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的第1实施方式。此外，在本实施方式中，以纸币作为进行真伪判定处理的对象来进行说明，并且以对其进行处理的装置(纸张识别装置)作为纸币识别装置来进行说明。
图1至图4是表示纸币识别装置(纸张识别装置)的结构的图，图1是表示整体结构的立体图，图2是表示相对于下部框架(frame)将上部框架打开的状态的立体图，图3是表示下部框架的纸币传送路径部分的平面图，图4是下部框架的背面图。
本实施方式的纸币识别装置1构成为，例如可以安装于在投币游戏机等各种游戏机间设置的游戏介质贷出装置(未图示)中。在这种情况下，在游戏介质贷出装置中，可以在纸币识别装置1的上侧或下侧设置有其它装置(例如纸币收纳部、硬币识别装置、记录介质处理装置、电源装置等)，纸币识别装置1可以与这些其它装置一体化，或者独立地构成。并且，在将纸币插入这样的纸币识别装置1，判定所插入的纸币的有效性时，进行与该纸币的价值对应的游戏介质的贷出处理、或者向预付卡(prepay card)等记录介质的写入处理等。
纸币识别装置1具有大体形成立方体状的框架2，该框架2被安装在未图示的游戏介质贷出装置的卡合部上。框架2具有作为基座侧的下部框架2B、和为了对其进行覆盖而可以相对于下部框架2B进行开闭的上部框架2A，这些框架2A、2B如图2所示，构成为以基部为转动中心来开闭。
所述下部框架2B具有大体立方体形状，具有传送纸币的纸币传送面3a、在该纸币传送面3a的两侧形成的侧壁部3b。另外，将上部框架2A构成为具有纸币传送面3c的盘状(plate)，当闭合上部框架2A以使其插入下部框架2B的两侧的侧壁部3b间时，在纸币传送面3a和纸币传送面3c的相对部分，形成传送纸币的间隙(纸币传送路径)5。
并且，在上部框架2A和下部框架2B上，为了与该纸币传送路径5一致，分别形成了纸币插入部6A、6B。当将上部框架2A和下部框架2B闭合时，这些纸币插入部6A、6B形成了狭缝状的纸币插入口6，如图1所示，将纸币M从纸币的短边侧沿着箭头A方向插入内部。
另外，在所述上部框架2A的尖端侧配置有可以与下部框架2B卡合的锁定轴4。在该锁定轴4上设置了操作部4a，通过对抗作用力弹簧4b的作用力而对操作部4a进行转动操作，由此锁定轴4以转动支点P为中心转动，解除上部框架2A和下部框架2B的锁紧状态(两者闭合的状态；重合状态)。
在所述下部框架2B上设置了：纸币传送机构8；检测插入纸币插入口6的纸币的纸币检测传感器18；设置在纸币检测传感器18的下游侧，读取处于传送状态的纸币的信息的纸币读取单元20；设置在纸币插入口6和纸币检测传感器18之间的纸币传送路径5上，为了关闭纸币插入口6而被驱动的闸门机构50；以及控制上述纸币传送机构8、纸币读取单元20、闸门机构50等构成部件的驱动，并且识别所读取的纸币的有效性(进行真伪判定处理)的控制单元(控制基板100)。
所述纸币传送机构8，是可以沿着插入方向A传送从纸币插入口6插入的纸币，并且可以将处于插入状态的纸币传送回纸币插入口6的机构。纸币传送机构8具备：设置在下部框架2B侧的、作为驱动源的驱动电动机10；通过该驱动电动机10被旋转驱动，在纸币传送路径5上沿着纸币传送方向以预定间隔配置的传送辊对12、13、14。
传送辊对12具备：配置在下部框架2B侧的驱动辊12A；和配置在上部框架2A侧、与驱动辊12A紧靠的夹送辊(pinch roller)12B。这些驱动辊12A和夹送辊12B，沿着与纸币传送方向垂直的方向，以预定间隔被设置在两个位置。这些驱动辊12A以及夹送辊12B处于其一部分暴露在纸币传送路径5上的状态。
在所述两个位置设置的驱动辊12A固定在驱动轴12a上，该驱动轴12a可旋转地支承在下部框架2B上，所述两个夹送辊12B可旋转地支承在支轴12b上，该支轴12b支承在上部框架2A上。在这种情况下，在上部框架2A上设置了对支轴12b向驱动轴12a侧施加作用力的作用力部件12c，使夹送辊12B以预定的压力抵接驱动辊12A侧。
此外，与辊对12同样，上述传送辊对13、14也分别由固定在驱动轴13a、14a上的两个驱动辊13A、14A和可旋转地被支轴13b、14b支承的两个夹送辊13B、14B构成，各夹送辊13B、14B分别通过作用力部件13c、14c以预定的压力抵接各驱动辊13A、14A。
所述传送辊对12、13、14通过与驱动电动机10连接的驱动力传递机构15而被同步驱动。该驱动力传递机构15由可旋转地配置在下部框架2B的一方的侧壁部3b上的齿轮系(gear train)构成。具体而言，由具备固定在驱动电动机10的输出轴上的输出齿轮10a；与该输出齿轮10a顺次啮合，安装在所述驱动轴12a、13a、14a的端部的输入齿轮12G、13G、14G；以及具有设置在这些齿轮间的惰轮16的齿轮系构成。
通过上述结构，当正转驱动驱动电动机10时，以向插入方向A传送纸币的方式驱动各传送辊对12、13、14，当反转驱动驱动电动机10时，以将纸币退回纸币插入口侧的方式反转驱动各传送辊对12、13、14。
所述纸币检测传感器18当检测到插入纸币插入口6的纸币时产生检测信号，在本实施方式中，其设置在构成后述的闸门机构的转动片、和读取纸币的纸币读取单元20之间。所述纸币检测传感器18例如由光学式传感器构成，更具体而言，由回归反射型光电传感器构成，如图5所示，由设置在上部框架2A侧的棱镜18a和设置在下部框架2B侧的传感器主体18b构成。具体来说，棱镜18a和传感器主体18b成为，从传感器主体18b的发光部18c照射的光经由棱镜18a被传感器主体18b的受光部18d检测到的配置形态。当纸币通过位于棱镜18a和传感器主体18b之间的纸币传送路径5，受光部18d检测不到光时，产生检测信号。
此外，上述纸币检测传感器18除了光学式的传感器以外，也可以由机械式的传感器构成。
在所述纸币检测传感器18的下游侧，设置了针对处于传送状态的纸币读取其纸币信息的纸币读取单元20。纸币读取单元20可以如下构成：当通过上述纸币传送机构8传送纸币时，通过对纸币照射光来进行纸币信息的读取，可以生成能够判定纸币的有效性(真伪)的信号。在本实施方式中，从纸币的两侧照射光，通过光电二极管等受光元件检测其透过光和反射光，由此进行纸币的读取。
在这种情况下，在从纸币得到的透过光和反射光内，关于反射光，如后所述，通过具有受光部的线传感器(line sensor)，针对以预定大小作为一个单位的每个像素执行读取，将由如此读取的多个像素构成的纸币的图像数据存储在存储单元中，并且，在此存储的图像数据，在图像处理部中被实施图像处理，以便增加和/或减少像素数量。然后，通过将如此对像素数量进行增减处理后的图像数据、与预先存储的真券的图像数据进行比较，执行真伪的判定处理。
此外，关于透过纸币的透过光，可以通过与反射光同样的方法进行真伪的判定处理，也可以使用别的方法进行真伪的判定处理。
在所述纸币插入口6的下游侧设置了关闭纸币插入口6的闸门机构50。该闸门机构50构成为：平时处于将纸币插入口6开放的状态，当插入纸币，纸币检测传感器18检测到纸币的后端时(纸币检测传感器18为OFF)，关闭纸币插入口6，使得无法进行不正当行为。
具体来说，闸门机构50具有：以在与纸币传送路径5的纸币传送方向垂直的方向上以预定间隔出没的方式而被旋转驱动的转动片52；和作为转动驱动该转动片52的驱动源的电磁铁(推出型)54。在这种情况下，在支轴55的宽度方向上在两个位置设置转动片52，在形成纸币传送路径5的下部框架2B的纸币传送面3a上形成了在纸币传送方向上延伸的长孔5c，以使各转动片52可以出没。
另外，在所述纸币读取单元20的下游侧，设置了检测纸币的通过的纸币通过检测传感器60。该纸币通过检测传感器60，进一步向下游侧传送被判定为有效的纸币，当检测到纸币的后端时产生检测信号，根据该检测信号的产生，解除上述电磁铁(solenoid)54的通电(电磁铁为OFF)，通过设置在驱动轴54a上的作用力弹簧的作用力，驱动轴54a向突出方向移动。由此，构成闸门机构的转动片52被转动驱动，以便成为经由与驱动轴54a连动的支轴55开放纸币传送路径的状态。
所述纸币通过检测传感器60，与上述纸币检测传感器18同样地，由光学式传感器(回归反射型光电传感器)构成，由设置在上部框架2A侧的棱镜60a和设置在下部框架2B侧的传感器主体60b构成。当然，上述纸币通过检测传感器60除了光学式传感器以外，也可以由机械式传感器构成。
在所述纸币插入口6的附近设置了可视地报知处于插入了纸币的状态的报知元件。这种报知元件例如可以由闪烁的LED70构成，通过利用者在纸币插入口6插入纸币而点亮，使利用者得知处于纸币的处理状态。因此，可以防止利用者误插入下一纸币。
接着，参照图2至图4以及图6，对设置在上部框架2A以及下部框架2B上的纸币读取单元20的结构进行说明。
所述纸币读取单元20具有：发光单元24，其被配置在上部框架2A上，该发光单元24具备可以在所传送的纸币的上侧沿着传送路径宽度方向照射狭缝状的光的第1发光部23；和被配置在下部框架2B侧的线传感器25。
被设置在所述下部框架2B侧的线传感器25具有：以隔着纸币与所述第1发光部23相向的方式配置的受光部26；和在受光部26的纸币传送方向两侧相邻地配置的、可以照射狭缝状的光的第2发光部27。
与所述线传感器25的受光部26相向配置的第1发光部23，作为透过用的光源而工作。该第1发光部23如图2所示，构成形成了合成树脂制的矩形棒状体的所谓的导光体，更理想的是具有输入来自设置在端部的LED等发光元件23a的出射光，在沿着长度方向导光的同时发光的功能。由此，可以通过简单的结构，对于被传送的纸币的传送路径宽度方向全体范围均匀地照射狭缝状的光。
此外，与作为导光体的第1发光部23平行地、线状地配置所述线传感器25的受光部26，形成了相对于纸币传送路径5在交叉方向上延伸且成带状的薄板状，该带状具有对设置在受光部26中的未图示的受光传感器的灵敏度没有影响的程度的宽度。具体而言，成为以下结构：在受光部26的厚度方向的中央，线状地配置多个CCD(Charge Coupled Device)，并且在该CCD的上方位置线状地配置了自聚焦透镜阵列(SELFOC lens array)26a，以使透过光以及反射光汇聚。
所述线传感器25的第2发光部27，作为反射用的光源而工作。该第2发光部27与第1发光部23同样，如图3所示，构成形成了合成树脂制的矩形棒状体的所谓的导光体，更理想的是具有输入来自设置在端部的LED等发光元件27a的出射光，在沿着长度方向导光的同时发光的功能。由此，可以通过简单的结构，对所传送的纸币的传送路径宽度方向整体范围均匀地照射狭缝状的光。
此外，所述第2发光部27可以以45度的仰角向纸币照射光，被配置成通过受光部26(受光传感器)接收来自纸币的反射光。在这种情况下，从第2发光部27照射的光以45度向受光部26入射，但入射角不限定于45度，只要是能够可靠地接收反射光的范围，则可以进行适当设定。因此，关于第2发光部27、受光部26的配置，可以根据纸币识别装置的构造来适当地进行设计变更。另外，关于所述第2发光部27，隔着受光部26设置在两侧，从两侧分别以45度入射角照射光。在纸币表面上有损伤或褶皱等的情况下，当仅从一侧对在这些损伤或褶皱部分产生的凹凸照射光时，有时无论怎样都会在凹凸部分遮挡光而产生成为阴影的部位。因此，通过从两侧照射光，可以防止在凹凸部分产生阴影，与从一侧进行照射相比，可以得到精度高的图像数据。当然，关于第2发光部27，也可以是仅设置在一侧的结构。
上述的线传感器25暴露于纸币传送路径5上，因此，在其表面部分(与传送面3a大体一个平面的部分)的纸币传送方向的两端，如图2所示形成了凹凸部25a，难以挂住所传送的纸币。另外，发光单元24也和线传感器25同样地，在其表面部分的纸币传送方向的两端，如图2所示形成了凹凸部24a，难以挂住所传送的纸币。
接下来，具体说明在根据上述纸币读取单元20读取到的纸币信息识别纸币的真伪的纸币识别单元中执行的纸币的真伪判定方法。在此如上所述，说明利用了反射光的真伪判定处理。
通常，作为防止伪造的一个手段，在纸币上形成了缩微印刷(难以再现的极其细微的文字或图案等)。该缩微印刷如图7中示意性表示的那样，通过在单位宽度内形成大量的细线200而构成，例如可以通过雕刻凹版来形成。关于缩微印刷的结构在此未详细说明，但在图中容易得知，通过在单位宽度内描绘大量直线状的细线而构成。当然，细线除了图示的直线状以外，也可以是曲线状，或者是直线和曲线的组合。另外，通过这些细线可以另外构成文字或图案。
本实施方式的纸币的真伪判定方法，首先，在通过纸币传送机构8传送了纸币M的状态下，从所述线传感器25中的第2发光部27向纸币照射光，通过受光部26接收其反射光来执行纸币的读取。在纸币的传送处理中，针对以预定大小为一个单位的每个像素来执行该读取，由如此读取的大量像素(多个像素)构成的纸币的图像数据，被存储在RAM等存储单元中。并且，在图像处理部中，对于在此存储的由多个像素构成的图像数据实施图像处理，以使像素的数量增加和/或减少。
如上所述，在为使像素的数量增加和/或减少而实施了图像处理后的纸币的图像数据中，在上述缩微印刷部分，可以取得该纸币固有的纹状图案(莫尔条纹)所表达的莫尔数据。通过放大或缩小像素数量，得到该缩放率特有的莫尔数据，因此，通过与预先存储的真券的莫尔数据比较，可以进行真伪判定。
图8是表示控制纸币识别装置1的控制单元的概略结构的框图，该纸币识别装置1具有上述纸币传送机构8、纸币读取单元20、闸门机构50、执行纸币的真伪判定处理的真伪判定部150等。
控制单元30具备控制上述各驱动装置的动作的控制基板100，在该控制基板100上安装了控制各驱动装置的驱动并且构成纸币识别单元的CPU(Central Processing Unit)110、ROM(Read Only Memory)112、RAM(RandomAccess Memory)114和图像处理部116。
在所述ROM112中存储了：上述驱动电动机10、电磁铁(solenoid)54、LED70等各种驱动装置的动作程序；真伪判定程序等各种程序；以及变换表等恒久的数据，所述变换表由在图像处理部116中的像素数据增减处理部116a中执行的、决定放大、等倍还是缩小像素数据的数据构成。
所述CPU110按照在ROM112中存储的所述程序而动作，经由I/O端口120进行与上述各种驱动装置的信号的输入输出，进行纸币识别装置的整体的动作控制。即，在CPU110上经由I/O端口120连接了驱动电动机驱动电路125(驱动电动机10)、电磁铁54、LED70，这些驱动装置按照在ROM112中存储的动作程序，通过来自CPU110的控制信号来控制动作。另外，经由I/O端口120向CPU110输入来自纸币检测传感器18或通过检测传感器60的检测信号，根据这些检测信号进行驱动电动机10的驱动控制、以及LED70的闪烁控制、电磁铁54的驱动控制。
在所述RAM114中暂时存储CPU110动作时使用的数据或程序，并且，具有取得成为判定对象的纸币的受光数据(由多个像素构成的纸币的图像数据)并暂时存储的功能。
另外，所述图像数据处理部116具备：关于在所述RAM114中存储的纸币的图像数据，进行其像素的增减处理的像素数据增减处理部116a；存储了与纸币相关的基准数据的基准数据存储部116b；将像素数据增减处理部116a中进行了像素的增减处理后的图像数据、和在基准数据存储部116b中存储的基准数据比较，进行纸币的判定处理的判定处理部116c。在这种情况下，在本实施方式中，使基准数据存储在专用的基准数据存储部116b中，但也可以使其存储在上述的ROM112中。即，可以与确定图像数据的缩放率的变换表相关联地存储其真券数据。另外，真券的基准数据可以预先存储在基准数据存储部116b中，但也可以例如在通过纸币传送机构8传送真券的同时取得受光数据，将其作为基准数据来存储。
而且，在CPU110上经由I/O端口120连接了上述发光单元24中的第1发光部(导光体)23、线传感器25中的受光部26以及第2发光部(导光体)27，它们与CPU110、ROM112、RAM114、图像处理部116一起，构成纸币的真伪判定部150，进行纸币识别装置1中的真伪判定所需要的动作控制。此外，在本实施方式中，真伪判定部150与控制纸币的驱动系统的控制部通用，但也可以将进行真伪判定处理的功能做成其专用的硬件结构。
另外，CPU110经由I/O端口120与安装了纸币识别装置1的游戏介质贷出装置的控制部或作为外部装置的主计算机等上位装置300相连，对上位装置发送各种信号(与纸币相关的信息、警告信号等)。
在此，关于上述像素数据增减处理部116a中的增减图像数据的像素的一个步骤例，参照图9的概念图进行说明。
图9(a)示意性地表示，将最初经由读取单元20读取的纸币的图像数据示意性地表现为对每个像素而得到的原数据(纵向∶横向＝1∶1，减少像素的数量来表示)。一个方形对应于一个像素，各方形内附加的数字表示所读取的纸币的该像素中的颜色的亮度。此外，实际上在各像素中通过RGB滤波控制控制了各RGB的亮度，因此，包含按每个像素不同的亮度的颜色信息(在图9(a)中，全部像素由各不相同的亮度的颜色信息构成)。
如此通过纸币读取单元20读取的纸币的原数据，存储在作为存储单元的RAM114中，然后，在图像数据增减处理部116a中实施像素数据的增减处理。例如，当维持纵向不变而使横向成为2倍(纵向∶横向＝1∶2)来使像素的数量增加时，首先，如图9(b)所示，在各像素的横向补充一个像素，然后，如图9(c)所示，对补充的像素部分分配与其相邻像素的颜色信息相同的颜色信息。由此，可以生成维持纵向不变、对横向进行等倍处理后的图像数据。此外，当不是等倍处理时，例如在变换表中预先决定对第几个像素数据执行颜色信息的分配处理等即可。
另一方面，对于原数据，例如纵向维持不变而使横向成为0.25倍(纵向∶横向＝1∶0.25)来减少像素的数量时，例如，如图9(d)所示，通过将横向的全部像素平均分割成1/4，并剔除中间的像素(以空白表示的像素)的方法来进行缩小处理即可(图9(e))。由此，可以生成纵向维持不变、横向上缩小到1/4的图像数据。
图10表示如上所述进行了像素数的增减处理后得到的纸币的图像数据。如图10(a)所示，当使纵向∶横向＝1∶2来使像素的数量增加时，在图7所示的在纸币M上形成的缩微印刷部分(大量细线200部分)，得到其增加率特有的莫尔数据(莫尔条纹)200A。另外，如图10(b)所示，当使纵向∶横向＝1∶0.25来使像素的数量减少时，在图7所示的在纸币M上形成的缩微印刷部分(大量的细线200部分)，得到其减少率特有的莫尔数据(莫尔条纹)200B。
在此，关于上述的莫尔条纹的产生原理以及产生条件，参照图11～图14进行说明。
如图11所示，将在纸币M上形成的细线(以相邻的黑条表示)200的间隔设为b时，若该间隔b比构成上述纸币读取单元20的线传感器25读取一个像素的间隔d宽(b＞d)，则可以准确地读取纸币的细线200，因此，读取图像数据(a)成为原样再现纸币的细线的状态，不产生莫尔条纹。
相反，如图12所示，当在纸币M上形成的细线200的间隔b与线传感器25读取1个像素的间隔d相同或者在其以下时(b≤d)，作为细线的黑条无法再现为图11所示的图像数据(a)，其读取图像数据作为全黑状态而读取。即，当b≤d时无法准确地读取纸币的细线200，细线变粗，由此成为产生莫尔条纹的原因。
如上所述，当进行像素数的减少处理时，例如图13所示，当纸币本来的细线的间隔b在通过剔除像素数据而得到的像素间的间隔d以下时(像素数的减少率满足b≤d的条件)，难以明确地区别相邻的细线(读取到的细线数据的线变粗)，通过变粗的状态的细线产生莫尔条纹。
另一方面，如图14所示，在取得的图像数据的细线200的间隔为b的状态下，当进行像素数的增加处理时，通过放大后的图像数据而得到的细线200的间隔，通过放大处理而成为b’。若通过该放大后的图像数据而得到的细线200的间隔b’在读取1个像素的间隔d以下(增加率满足b’≤d的条件)，则与上述原理同样地产生莫尔条纹。
如上所述，通过在纸币的取入方向以及与其垂直的方向上，以不同的比例进行与取入的纸币相关的图像数据的像素数的增减，可以使图像数据产生莫尔条纹，可以容易地取得莫尔数据。
其结果，在判定处理部116c中，通过与在基准数据存储部116b中预先存储的基准数据(根据缩放倍率而存储的莫尔数据)进行比较，可以进行该纸币的真伪判定处理。具体而言，例如，关于产生了莫尔条纹的部分的各像素，检测与亮度(浓度)相关的像素数据，将其与基准数据比较，当其差在预定值以下时，关于该像素部分视为相同，通过针对产生了莫尔条纹的部分的全部像素执行该处理，可以进行真伪判定。
图15是表示上述纸币识别装置中的动作处理、以及利用上述莫尔数据的真伪判定处理的步骤例的流程图。以下，参照该流程图，说明本实施方式的纸币识别装置的处理动作。
最初，纸币识别装置1的CPU110判定是否检测出纸币(步骤S01)。由纸币检测传感器18检测纸币的插入，根据是否发出了检测信号来对其进行判定。当纸币检测传感器18检测出纸币时，将驱动电动机10驱动，经由纸币传送机构8进行纸币的传送处理(步骤S02)。此外，此时对LED70进行点亮处理，通知利用者处于纸币处理中，防止追加纸币插入。
与该纸币的传送处理同步地，在纸币读取单元20中执行纸币的读取处理(步骤S03)。该纸币的读取处理如下进行：由CPU110向第1、第2发光部23、27输出照射信号，从各发光部23、27向纸币照射照射光，在受光部26接收其发射光。此外，如上所述，根据从发光部27照射的光的反射光来取得在纸币的识别处理中使用的莫尔数据。
通过向装置内传送纸币，所述纸币读取单元20读取其信息，在上述的控制单元30中执行真伪判定处理。通过在线传感器25的受光部26中接收从第2发光部27照射后的、来自处于传送状态的纸币的反射光，执行上述纸币的读取。在该读取时，如上所述，针对以预定大小作为一个单位的每个像素，取得纸币的图像信息。另外，关于从第1发光部23照射后透过纸币的透过光，可以用于其它的真伪判定处理(基于浓淡数据等的真伪判定处理等)。
此外，当执行该真伪判定处理时，当纸币检测传感器18检测到处于传送状态的纸币的后端时(纸币检测传感器18OFF)，将电磁铁54通电，由此，转动驱动转动片52，将纸币插入口6关闭，防止纸币的追加投入。
如上所述，针对每个像素而读取的纸币信息，由多个像素构成纸币全体的图像数据，该图像数据被存储在作为存储单元的RAM114中(步骤S04)。然后，接着在图像处理部116中，对RAM114中存储的图像数据实施图像处理，以使像素的数量增加和/或减少(步骤S05)。此外，根据在ROM112中存储的变换表来执行像素的数量的增减处理，在通过该处理而得到的纸币的图像数据中，如上所述，根据增减比例，在缩微印刷部分得到特有的莫尔数据。
然后，接着在步骤S06中进行纸币的真伪判定处理。如上所述，基于在ROM中存储的变换表，根据增减率得到特有的莫尔数据(莫尔条纹)，因此，在判定处理部116c中，通过将其与在基准数据存储部116b中预先存储的基准数据(根据缩放倍率来存储的莫尔数据)进行比较，判定该纸币的真伪。
在上述的真伪判定处理中，当判定出所传送的纸币是真券时(步骤S07：是)，执行纸币判定OK处理(步骤S08)。该处理相当于：例如将纸币直接向位于下游侧的接币盒(stacker)传送的处理；在由纸币通过检测传感器60检测到向下游侧传送的纸币的后端的阶段，停止驱动电动机10的驱动的处理；以及与之相伴，中断电磁铁54的驱动(解除通电)，从纸币传送路径5缩回转动片52，使纸币插入口6成为开放状态，同时熄灭LED70的处理等。
另一方面，在上述步骤S07的处理中，当判定出所传送的纸币是伪券时(也包含纸币被明显污损的情况)，执行纸币判定NG处理(步骤S09)。该处理相当于：例如为了返回所插入的纸币而进行的驱动电动机10的反转处理；或者对上位装置300输出警报信号的处理等。
根据如上构成的纸币识别装置1，增减与取入的纸币相关的图像数据的像素的数量，由此可以取得该纸币固有的纹状图案(莫尔条纹)所表示的莫尔数据。由此，例如当为了提高识别精度而将构成纸币读取单元20的传感器变更为分辨率高的传感器时，也不需要重新制造用于产生莫尔条纹的滤光器等，可以抑制成本的上升。
另外，在上述的结构中，根据ROM112中存储的变换表来设定在像素数据增减处理部116a中的像素数量的增减，以便在纸币的取入方向以及与其垂直的方向上以预定的增减比例来执行增减。因此，仅通过简单地变更参数(纵向：50％，横向：50％等)，就可以取得与传感器的分辨率对应的最佳的莫尔数据，因此，在ROM的存储区域中仅确保用于缩放图像数据的参数即可，不需要确保没用的存储区域，可以抑制成本的上升。
接下来，说明本发明的第2实施方式。此外，在该实施方式中，以纸币作为进行真伪判定处理的对象来进行说明，同时，以对其进行处理的装置(纸张识别装置)作为纸币识别装置来进行说明。另外，纸币识别装置的概略结构，与图1至图6所示的结构相同，因此，对不同的部分进行说明，同时参照图16所示的框图说明其动作。
在本实施方式中，图1至图6所示的纸币识别装置中的发光元件(第1发光部23以及第2发光部27)由可以照射不同波长的光的可变波长发光单元构成。这样的可变波长发光单元例如可以使用LED(发光二极管)、SLD(SuperLuminescent Diode)、SOA(Semiconductor Optical Amplifier)、LD(Laser Diode)等，这样的可变波长发光元件在纸币识别装置内可以设置一个，也可以设置多个。或者，为了提高纸币识别精度，可以线状地配置，以便能够在与传送方向垂直的方向上对纸币照射线状的光。
另外，除了上述类型以外，可以使用如有机EL/SED/FED那样可以面发光的发光元件。在这样的面发光元件中，与可变波长发光单元是单一的发光元件的集合体的情况相比，不产生发光元件间的照射不均(辉度差)，因此可以进一步提高纸币的识别精度。
上述的可变波长发光元件，通过例如由CPU110控制的波长可变驱动电路250，将波长控制信号、具体而言将电压值或电流值变化后的波长控制信号输入各个第1发光部23以及第2发光部27，由此，可以从各发光部23、27照射希望波长的光。
此外，一般来说，作为检测单元而构成受光部的传感器，可以对某种程度的宽范围的波长的光进行感知，当然，理想的是可以感知(检测)可变波长发光单元可以发光的范围的波长。可以对这样的检测可变波长的传感器进行控制，以便可以通过元件自身接收可变波长光，或者可以通过在元件中使用滤光器(例如透镜滤光器)来实现。当然，在使用了线传感器的情况下，最好也同样地构成。
另一方面，在构成控制单元30的控制基板100上设置了真伪判定部256，该真伪判定部256具有：检测纸币数据存储部256a、基准数据存储部256c、实际判定纸张的真伪的判定处理部256b。
所述检测纸张数据存储部256a具有以下功能：对于从作为上述可变波长发光单元的第1发光部23以及第2发光部27发出的任意波长的光，通过受光部26检测从纸币得到的透过光以及反射光，并存储该检测纸币数据。
另外，所述基准数据存储部256c具有，根据对纸币照射的光的波长存储以该波长的光得到的纸币的基准纸张数据的功能。在该基准数据存储部256c中，关于可以应用的纸币，预先存储了在照射了适合于识别的波长的光时得到的基准纸币数据(与每种纸币对应的波长、以及照射该波长的光时得到的作为基础的基准数据)。
此外，关于在该基准数据存储部256c中存储的基准纸币数据，预先针对可以应用的纸币进行了存储，但在事后想要处理新类型的纸币时，也可以经由通信管理部270输入(改写)基准纸币数据。这样的基准纸币数据的改写，例如可以在连接单元上连接连接器(connector)来进行改写，或者经由网络(因特网、在预定的地区内构建的LAN等网络等)进行处理。即，与改写处理伴随的新的基准纸币数据，可以对应于预定的通信协议经由网络输入，也可以经由预定的输入端口从外部存储介质等输入。或者，若基准数据存储部为ROM等存储单元，则可以更换其自身。如此，通过改写在存储单元中存储的纸币的基准纸币数据，一个识别装置可以容易地应用于多种纸币的真伪判定处理。
另外，所述判定纸张的真伪的判定处理部256b具有以下功能：将所述检测纸币数据存储部256a中存储的实际检测到的纸币数据、与基准数据存储部256c中与所照射的光的波长相关联地存储的基准纸币数据进行比较，判定该纸币的真伪。
在如上那样构成的纸币识别装置中，对于纸币的印刷区域，可以从第1发光部23以及第2发光部27照射不同波长的光，因此，通过一个装置可以进行不同类型的纸币的真伪判定。即，在纸币的印刷区域中所使用的印刷油墨，具有根据其种类而吸收或反射特定波长光(认为有1种以上)的特性，因此，可以选择最适合于在进行真伪判定的纸币中使用的印刷油墨的波长光。因此，不需要针对每种纸币准备其专用的识别装置，例如，可以通过一台装置统一对在多国间流通的纸币进行识别处理。另外，即使使用不同类型的纸币，也可以实施准确的识别。
另外，一般来说，在各个国家所使用的纸币、或者今后新发行的纸币中使用的印刷油墨，认为在从紫外线频带到红外线频带的范围内的某处，产生透过光或反射光的峰值，因此，若可以在上述频带内变更从第1发光部23以及第2发光部27照射的光的波长，则可以应对大部分国家的纸币。
另外，上述第1发光部23以及第2发光部27，可以在通过纸币传送机构传送纸币时照射预定波长的光，也可以在通过纸币传送机构传送纸币的期间，对所传送的纸币照射不同波长光。例如，若沿着纸币的传送区域照射不同波长的光，则在沿着读取方向使用了不同印刷油墨等情况下，可以进一步提高纸张的识别精度。
另外，关于照射光的区域，可以点状地照射所传送的纸币的一部分，作为沿纸币传送方向的线信息来进行数据读取，也可以狭缝状地照射宽度方向整体，作为面信息来进行数据读取。于是，通过作为面信息而取得数据可以得到2维的图像信息，可以进一步提高纸币的识别精度。
以上，说明了本发明的实施方式，但在上述第1实施方式中，可以是在读取所传送的纸币时，通过使读取到的图像数据的像素数增减来取得莫尔数据，根据具有该莫尔数据的纸币的图像数据识别纸币的真伪的结构，关于除此以外的结构，可以进行适当变形。例如，关于进行纸币的读取的读取单元(传感器)的结构或配置形态，不限定于上述实施方式，可以进行各种变更。
另外，在上述第2实施方式中，关于对纸币照射光的发光元件，可以是波长可以进行可变控制的结构，关于波长的控制方法或所使用的发光元件的结构不特别地限定。另外，当然可以将这种波长可变的发光元件(包含面发光元件、可以对纸张照射线状的光的发光元件)应用于第1实施方式中的第1发光部23或第2发光部27，关于在第1实施方式中的基准数据存储部中存储的纸张基准数据，可以构成为可以进行改写处理。
另外，关于使得可以照射不同波长的光的可变波长发光单元，除了如上所述通过电压控制等由一个发光元件照射多个波长的光的结构以外，例如也可以是使用照射特定波长的光的多个发光元件(例如照射紫外光区域的光的发光元件、照射可见光区域的光的发光元件、照射红外光区域的光的发光元件等)的结构。即，通过使这些多个发光元件的某一个选择性地发光，或者改变各发光元件的光量，可以在控制电路的程序上，照射改变波长后的光。
另外，可以例如用一个发光元件覆盖从紫外光区域到可见光区域的范围，用别的发光元件覆盖从可见光区域到红外光区域的范围等，在短波长区域内使用可以实现可变波长的多个发光元件覆盖从紫外光区域到红外光区域的范围。
而且，在上述第1以及第2实施方式中，可以从紫外线频带到红外线频带内，指定特定的频带来使用。另外，可以设置多个可变波长发光元件，将一方用于红外光区域，将另一方用于紫外光区域等，关于实际发光的波长，可以进行适当组合。通过如此构成，限定了照射的波长，因此可以将基准纸张数据与波长准确地对应起来，提高了真伪判定时的一致性。
产业上的可利用性
本发明的纸张识别装置不限于游戏介质贷出装置，可以安装于通过插入纸币来提供商品或服务的各种装置中。另外，作为本发明的纸张识别装置，在上述实施方式中举例说明了处理纸币的装置，但除了纸币以外，也可以作为进行代金券或其它有价证券等的真伪判定的装置来应用。

Claims (7)

1.一种纸张识别装置，其特征在于，
具备：
可变波长发光部，其能够对纸张的印刷区域照射不同波长的光；
检测部，其对于从所述可变波长发光部发出的光，检测从纸张得到的透过光以及反射光中的至少某一种；
存储部，其根据对纸张照射的光的波长，存储以该波长的光得到的纸张的基准纸张数据；以及
真伪判定部，其将通过所述检测部检测出的纸张数据，与基于所照射的光的波长的所述基准纸张数据进行比较，判定该纸张的真伪。
2.根据权利要求1所述的纸张识别装置，其特征在于，
所述可变波长发光部，包括照射特定的不同波长的光的多个发光元件，
通过使所述多个发光元件中的某一个选择性地发光，照射改变波长后的光。
3.根据权利要求1所述的纸张识别装置，其特征在于，
所述可变波长发光部，在从紫外线频带到红外线频带的范围内，能够对纸张照射任意波长的光。
4.根据权利要求1所述的纸张识别装置，其特征在于，
所述可变波长发光部，在传送纸张期间，能够对被传送的纸张照射不同波长的光。
5.根据权利要求1所述的纸张识别装置，其特征在于，
所述可变波长发光部沿着纸张的传送方向被配置，能够对纸张照射线状的光。
6.根据权利要求1所述的纸张识别装置，其特征在于，
所述可变波长发光部具有面发光元件。
7.根据权利要求1所述的纸张识别装置，其特征在于，
所述存储部能够改写纸张的基准纸张数据。
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