CN1453571A - 纸质判别装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提高纸质判别的稳定性。为了达到该目的，在进行纸质判别时，对作为判别对象的纸照射370nm的短波长光、以及420～1000nm的长波长光。然后根据对每种照射光获得的纸的吸光度的差进行纸质判别。纸的吸光度因纸质不同而不同，因此可以不象浓淡图案那样受制造工序不同的影响而进行纸质的判别。另外，通过短波长光与长波长光并用，可以抑制湿度等的环境因素、以及纸张的劣化等对吸光度的影响。结果可以稳定地进行纸质判定。

Description

纸质判别装置

技术领域

本发明涉及用于判别纸质的判别装置、判别方法。

背景技术

作为鉴别纸币等纸张的真伪的一个手段，可以采用对纸张的纸质是否适当进行判别的方法。判别纸质的方法，我们已知通过光学方法获得由纸纤维结构形成的格子状浓淡图案，并基于此进行判别的技术(例如特开平8-180189号公开的技术)。另外还已知利用不同纸质的纸张在传送时的摩擦力的不同，根据传送时所需时间的不同来判断纸质的技术(例如特开平11-139620号公开的技术)。

但是，这些方法不能对纸张的纸质进行充分稳定的判别。前者的技术中，由于制造工序的不同而引起浓淡图案的变化，有时会发生纸质的误判定。后者的技术中，由于湿度及纸张的劣化导致摩擦力变动，有时会发生纸质的误判定。

发明的内容

本发明的目的在于鉴于以上课题，提供可以稳定地对纸质进行判别的判别装置、判别方法。

为了解决上述课题的至少一部分，本发明中，在判别纸质时，对作为判别对象的纸进行波段不同的多个照射光的照射。然后根据使用了对每种照射光获得的纸的吸光度的规定的运算值来判别纸质。由于纸的吸光度根据纸质不同而不同，因此，通过利用吸光度，可以不象浓淡图案那样受制造工序的影响来判别纸质。另外，通过使用多个波段的照射光，可以抑制因湿度等环境因素及纸张的劣化而导致的对吸光度的影响。其结果，可以稳定地对纸质进行判定。

这里，吸光度是指照射光的强度L0与使纸张透过或反射的光的强度L的比，例如以“吸光度＝log(L/L0)”定义。也可以以“吸光度＝L/L0”定义。吸光度可以用使照射光透过纸张测定的透过法进行检测，也可以用使纸张反射照射光测定的反射法进行检测。

照射光的波段可以根据纸质的判别目的，即根据判别对象的纸质的种类适当地设定。本发明对于用于鉴定除纸币之外的特定纸张的真伪的纸质判别也适用。需要时，判别判断对象的纸张是否是真正的纸质即可，因此只要选择波段，使真正的纸质的吸光度与其他纸质产生显著差异即可。

照射光优选例如包含于紫外线区的短波长光与可见光区或包含于红外线区的长波长光的组合。因为通常短波长光中根据纸质的不同而吸光度呈现差异显著的倾向，长波长光中的吸光度具有不易受湿度等环境因素及劣化等的影响的倾向。因而，通过将两者组合可以使纸质判别稳定、提高精度。短波长光特别优选中心波长包含于370±10nm，长波长光特别优选中心波长包含于420～1000nm。

本发明中，规定的运算值可以用包含例如下式中给出的参数ΔA及Ar中的至少一个的规定的运算式。

ΔA＝A1-α·A2；

Ar＝A1/A2；

这里，A1、A2是对于2种波段的照射光的吸光度，α是任意的正数。可以事先保存好每种纸质的该运算值，通过与根据从判别对象获得的吸光度得到的运算值进行比较来判断。

本发明可以由各种形态构成，可以构成基于上述原理进行纸质判别的纸质判别装置，也可以构成纸质判别方法。另外还可以构成运用纸质判别结果来鉴别纸币等的真伪的鉴别装置、鉴别方法。

图面说明

图1是表示纸质判别装置的概略结构的说明图。

图2是纸质判别处理流程图。

图3是表示长波长光为660nm时的评价值与纸质的关系的说明图。

图4是表示长波长光为880nm时的评价值与纸质的关系的说明图。

图5是表示长波长光为420nm时的评价值与纸质的关系的说明图。

图6是表示照射光的波长与吸光度的关系的图。

图7是表示湿度变化时对评价值的影响的说明图。

图8是表示黄变率变化时对评价值的影响的说明图。

图9是表示比较例的实验结果的说明图。

发明的最佳实施例

下面根据纸质判别装置的实施例对本发明的实施形态进行说明。A.系统构成：

图1是表示纸质判别装置的概略结构的说明图。纸质判别装置由光学组件20和控制部10构成。

光学组件20具备光源23，用于照射纸币等的纸张的纸质判别所用的照射光。本实施例中采用2种照射光进行判别。第一个是以370nm为中心波长，在370±10nm范围内分布的光(以下将该光称为短波长光)。第二个是以420～1000nm中的任一波长为中心波长，在其±20nm范围内分布的光(以下将该光称为长波长光)。对于任意的光的波长，只要结合判别对象的纸张的纸质，通过实验或分析适当选择最适合的值即可。

本实施例中，通过切换由单一光源23照射出的光通过的滤光片24，来获得2个照射光。也可以设置2个光源，分别照射不同波长的光。

光源23可以使用例如累计球、发光二极管、紫外灯、红外发光二极管等。光源23通过照射部驱动电路22发光。照射部驱动电路22是根据控制部10发出的控制信号向光源23施加电压的电路。可以根据控制信号调节阻抗，也可以调节光源23的发光量。

在传送带21上有纸张28存在时，照射光在纸张28的表面反射。光学组件20具备检测该反射光强度的光接收部25以及反射光检测电路26。光接收部25可以使用例如光电三极管、光电二极管、磁性分光光度计等。反射光检测电路26可以使用例如将从光接收部25输出的电压等模拟信号转换为数字信号的A/D转换器。

控制部10由内部具有CPU、RAM、ROM等的微型计算机构成，通过图示的各功能块处理从光学组件20获得的各种信号，进行纸质判别。各功能块的功能结合如下所述的纸质判别处理进行说明。B.纸质判别处理：

图2是纸质判别处理流程图。是控制部10响应纸张28的传送而执行的处理。

该处理中，控制部10首先控制照射部驱动电路22进行短波长光照射(步骤10)。此时，同时控制滤光片24，使短波长光、长波长光依次照射。这些功能通过照射控制部15实现。照射光在纸张28被反射，入射到光接收部25。控制部10通过反射光检测部14取得对短波长光的反射光强度。另外，根据照射光的强度L10、以及反射光的强度L1，通过下式计算短波长光的吸光度A1(步骤12)。

A1＝log(L1/L10)；

控制部10同样地进行长波长光的照射(步骤14)、以及长波长光的吸光度A2的计算(步骤16)。长波长光的吸光度A2根据照射光的强度L20、以及反射光的强度L2，由下式得出。

A2＝log(L2/L20)；

本实施例是将照射光与反射光的比的自然对数定义为吸光度的，也可以将照射光与反射光的比定义为吸光度。即也可以定义为“A1＝L1/L10”、“A2＝L2/L20”。

接着，控制部10利用这些吸光度A1、A2求出用于判别纸质的评价值(步骤18)。本实施例中，将吸光度的差作为评价值应用。

即定义为：

评价值ΔA＝A1-A2；

评价值计算部13具有根据上述运算式求出评价值的功能。

本实施例中，依次进行短波长光、长波长光的照射，照射顺序也可相反。另外，如果可以区分对短波长光的吸光度和对长波长光的吸光度，也可以将两者同时照射。

控制部10中，事先将评价值与纸质的对应关系存储于评价值表12。评价值表12的举例在后面阐述。控制部10将步骤18获得的评价值与评价值表12的值比较，进行纸质判别(步骤20)。该功能通过纸质判别部11实现。控制部10输出这样获得的判别结果(步骤22)，完成纸质判别处理。C.评价值举例：

图3是表示长波长光为660nm时的评价值与纸质的关系的说明图。表示在40％湿度的条件下，对7种不同纸质的纸张照射370nm的短波长光、660nm的长波长光，求出两者的吸光度的差ΔA的实验结果。用150mm直径的积分球照射，用磁性分光光度计测定光强度，计算吸光度及评价值。纸张种类No.与纸质的对应关系如下所示。

No.1…牛皮纸；

No.2…彩色复印纸；

No.3…OCR纸；

No.4…卫生纸；

No.5…普通复印纸；

No.6…纸币；

结果如图所示，可知纸质不同其评价值也不同。因而，通过在评价值表12中事先存储该评价值，可以进行纸质的判别。在目的为判别纸币的纸张28是否是真币的场合，可以只将相当于纸币的值存储在评价表12中。根据纸币28的评价值与所存储的值是否一致，可以容易地判断其真伪。

图4是表示长波长光为880nm时的评价值与纸质的关系的说明图。短波长光、判断对象的纸质、湿度条件、以及评价值的定义与图3的情况相同。如图所示，可知对于880nm的光，纸质不同其吸光度有明确的差异。但在该例中，No.30CR纸与No.5普通复印纸的差异比较小，因此对需要判别两者的纸质的场合不适用。

图5是表示长波长光为420nm时的评价值与纸质的关系的说明图。如图所示，可知长波长光为420nm时，纸质不同其吸光度有明确的差异。虽然普通复印纸(No.5)与纸币(No.6)显示了比较接近的值，但仍可认为是显著差异。

图6是表示照射光的波长与吸光度的关系的图。表示图3、4中判断对象的6种纸对250～1000nm的波长的照射光的吸光度的变化。图3、4中使用的波长370nm、420nm、660nm、880nm的照射光一并在图中表示。如图所示，370nm是伴随着波长的变化，吸光度急剧变化的区域。420nm～660nm的范围内，是吸光度几乎固定的纸和吸光度变化的纸混合的区域。660nm以上，吸光度几乎固定。因而对于420nm～1000nm的照射光，可获得与图3～5所示的任一倾向类似或相当于它们的内插的倾向，从而可以进行纸质的判别。

图7是表示湿度变化时对评价值的影响的说明图。图3是表示对于在40％湿度下进行的实验，改为将湿度提高到95％进行时的结果。图8是表示改变纸张的状态时对评价值的影响的图。图3是表示对于以新纸张为对象进行的试验，改为以30％黄变率的纸张为对象进行时的结果。如图7及图8所示，可知通过使用本实施例的评价值，可以不受湿度、纸张的劣化的影响，稳定地进行纸张的判别。

图9是表示比较例的实验结果的说明图。例举了只采用对中心波长为370nm的短波长光的吸光度进行纸质判别的情况。“■”表示与图3相同条件，即新纸、湿度为40％的条件下的吸光度。可知该条件下，仅仅短波长的光即可进行纸质的判别。“○”表示与图7相同条件，即新纸、湿度为95％的条件下的吸光度。“△”表示与图8相同条件，即黄变率为30％、湿度为40％的条件下的吸光度。如图所示，只采用短波长的场合，吸光度受湿度及纸张的劣化较大影响，无法稳定地判别纸质。例如，框A内的3个数据均为0.4，无法进行判别。

根据以上所说明的本实施例的纸质判别装置，可以抑制制造工序、湿度等环境因素、以及纸张的劣化的影响，稳定地进行纸质的判别。D.变形例：

实施例例举了反射法，本发明也可以使用根据透过纸张的光线检测吸光度的透过法。

评价值可以定义为各种计算方法。例如可以如下所示，以吸光度的其中一方乘以加权值后的差作为评价值。

评价值ΔAm＝A1-α·A2；

α…任意的正数；

另外，也可以如下所示，以吸光度的比作为评价值。

评价值Ar＝A1/A2；

当然，上式的评价值ΔAm、Ar也可以再乘以系数。也可以以含有这些值ΔAm、Ar的一方或双方的运算式定义评价值。

在实施例中，采用了中心波长370nm的光为短波长光，中心波长420～1000nm范围的光为长波长光。照射光也可以采用3种以上的光。另外，照射光的波长可以根据应判别的纸质而分别设定。通常，中心波长在包含于紫外线区的370nm附近会显现粘接构成纸张的纤维的粘合剂成分的固有吸收，因而具有容易检测纸质的吸光度差异的倾向。可见光或包含于红外光的420～1000nm范围的光具有因黄变等纸张的劣化、污损而引起的纸质的变化对吸光度的影响较小的倾向。在比1000nm小的波长范围内，具有湿度对吸光度的影响较小的倾向。照射光的选择优选结合这些倾向进行选择。因而，照射光优选设定为紫外线与可见光或红外线的组合。并且，优选中心波长为370nm的光、或将420～1000nm的光的任一个包含在照射光中。

实施例中例举了纸币的纸质判别装置。本发明不只限于纸币，可以适用于各种纸张。所用纸张包括例如政府彩票等各种彩票、赛车赛马赛艇的投奖彩票、入场券、车票、高速公路、电话、各种设施等的使用券、证券、债券、股票、图书券等。另外，本发明的纸质判别并不限于作为某一纸张的真伪鉴别一环的用途，也可作为进行判断对象的纸张的纸质分析的用途。

以上对本发明的各种实施例进行了说明，但本发明并不限于这些实施例，可以说可以包括未脱离其宗旨的范围内的各种构成。例如：纸质判别处理可以以软件实现，除此之外也可以以硬件实现。

根据本发明的纸质判别装置，可以抑制因制造工序的不同、湿度等的环境因素、以及纸张的劣化等的影响，实现稳定的纸质判别。

Claims (16)

1.一种纸质判别装置，用于判别纸质，其特征在于包括：

照射部，对作为判别对象的纸照射不同波段的多个照射光；

检测部，检测纸对于所述不同波段的各个照射光的吸收度；

判别部，根据使用了该多个吸光度的规定的运算值进行纸质判别。

2.如权利要求1所述的纸质判别装置，其特征在于：所述照射光是包含于紫外线区的短波长光与包含于可见光区或红外线区的长波长光的组合。

3.如权利要求2所述的纸质判别装置，其特征在于：所述短波长光的中心波长包含于370±10nm。

4.如权利要求2所述的纸质判别装置，其特征在于：所述长波长光的中心波长包含于420～1000nm。

5.如权利要求1所述的纸质判别装置，其特征在于：所述规定的运算值由包含下式中给出的参数ΔA及Ar的至少一个的规定的运算式获得，

ΔA＝A1-α·A2；

Ar＝A1/A2；

这里，A1、A2为对2种波段的照射光的吸光度，α是任意的正数。

6.一种纸质判别装置，用于判别纸质，其特征在于包括：

第1照射部，产生第1照射光；

第2照射部，产生与所述第1照射光的波长不同的第2照射光；

第1检测部，检测第1照射光照射到纸介质而产生的第1反射光的强度、或通过第1照射光的纸介质而获得的第1透射光的强度；

第2检测部，检测第2照射光照射到纸介质而产生的第2反射光的强度、或通过第2照射光的纸介质而获得的第2透射光的强度；

测定部，在测定所述第1照射光的强度与由所述第1检测部检测出的光的强度的比的同时，测定所述第2照射光的强度与由所述第2检测部检测出的光的强度的比；

判断部，将所述测定部的测定结果与规定的基准值比较，进行纸质的判断。

7.如权利要求6所述的纸质判别装置，其特征在于：所述第1照射光含有包含于紫外线区的短波长光；所述第2照射光含有包含于可见光区或红外线区的长波长光。

8.如权利要求7所述的纸质判别装置，其特征在于：所述短波长光的中心波长包含于370±10nm。

9.如权利要求7所述的纸质判别装置，其特征在于：所述长波长光的中心波长包含于420～1000nm。

10.如权利要求6所述的纸质判别装置，其特征在于：所述测定部以下式表示测定的结果，

Ar＝A1/A2

其中，

A1＝L1/L10或A1＝log(L1/L10)

A2＝L2/L20或A2＝log(L2/L20)

L1：第1照射光的强度

L2：第2照射光的强度

L10：第1反射光的强度或第1透射光的强度

L20：第2反射光的强度或第2透射光的强度

11.如权利要求6所述的纸质判别装置，其特征在于：所述测定部以下式表示测定的结果，

ΔA＝A1-α·A2

其中，

A1＝L1/L10或A1＝log(L1/L10)

A2＝L2/L20或A2＝log(L2/L20)

L1：第1照射光的强度

L2：第2照射光的强度

L10：第1反射光的强度或第1透射光的强度

L20：第2反射光的强度或第2透射光的强度

α：参数(任意值)

12.一种纸质判别方法，用于判别纸质，其特征在于包括：

对作为判别对象的纸照射不同波段的多个照射光的步骤；

检测纸对于所述不同波段的各个照射光的吸收度的步骤；

根据使用了该多个吸光度的规定的运算值进行纸质判别的步骤。

13.如权利要求12所述的纸质判别方法，其特征在于：所述照射光是包含于紫外线区的短波长光与包含于可见光区或红外线区的长波长光的组合。

14.如权利要求13所述的纸质判别方法，其特征在于：所述短波长光的中心波长包含于370±10nm。

15.如权利要求13所述的纸质判别方法，其特征在于：所述长波长光的中心波长包含于420～1000nm。

16.如权利要求12所述的纸质判别方法，其特征在于：所述规定的运算式由包含下式中给出的参数ΔA及Ar的至少一个的规定的运算式获得，

ΔA＝A1-α·A2；

Ar＝A1/A2；

(A1、A2为对2种波段的照射光的吸光度，α是任意的正数)

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