JP2003156307A - 表面形状検出方法、表面形状検出センサ、表面形状検出装置、硬貨識別方法、硬貨識別装置、表面欠陥検査方法、表面欠陥検査装置および表面形状可視化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導体からなる被検体の表面形状を精度良く検
出する。 【解決手段】 方法としては、被検体２の表面に略平行
な交流磁界を発生させる交流磁界発生工程と、前記被検
体２の表面近傍で前記磁界に略平行な向きの磁束変化を
検出する磁束変化検出工程とを備え、装置としては、被
検体２の表面に略平行な交流磁界を発生させる交流磁界
発生装置３と、前記被検体２の表面近傍で前記磁界に略
平行な向きの磁束変化を検出する表面形状検出センサ４
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導体の表面形状を
検出する表面形状検出方法、表面形状検出センサおよび
表面形状検出装置に関し、さらには、前記表面形状検出
方法を用いた硬貨識別方法、前記表面形状検出装置を備
えた硬貨識別装置、前記表面形状検出方法を用いた表面
欠陥検査方法、前記表面形状検出装置を備えた表面欠陥
検査装置および表面形状可視化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、導体からなる被検体の表面形状を
非接触で検出する方法（装置）が種々開発されている。
これらの検出方法は、例えば硬貨識別装置、表面欠陥検
査装置、表面形状可視化装置等の分野で利用されてお
り、その検出精度を高めることが強く要望されている。
上記検出方法としては、光学的な手段を用いるものと、
磁気的な手段を用いるものとに大別される。光学的な検
出方法としては、ＣＣＤセンサを用いて被検体表面を撮
影し、その撮影データを画像処理して表面形状を特定す
るものや、被検体表面の反射光をホトダイオード等の受
光デバイスで受光し、その受光レベルに基づいて表面形
状を特定するものが知られているが、光学的な検出方法
にあっては、被検体表面の汚れに影響を受け易い許りで
なく、凹凸の高さや深さを検出できないため、汚れを含
む二次元的な検出データしか得られず、その用途が限定
される不都合がある。一方、磁気的な検出方法として
は、交流磁界中における導体の渦電流効果を利用するも
のが知られている。渦電流は、交流磁場に金属などの導
体が置かれたとき、導体を貫く磁束の変化を妨げるよう
に導体内部に発生するもので、その発生具合が導体の表
面形状に応じて変化することから、渦電流による磁束変
化を導体の表面近傍で検出することにより、導体の表面
形状を検出することが可能になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、被検体の表面近傍に、そのコイル巻き芯
方向が被検体表面に対して垂直方向を向くように励磁コ
イルおよび検出コイルを配置し、該励磁コイルによって
被検体表面に対して垂直な交流磁界を発生させつつ、そ
の近傍における磁束変化を上記検出コイルで検出するた
め、被検体表面における凹凸の高さ変化（深さ変化）に
起因する僅かな磁束変化に基づいて表面形状を特定する
必要があり、その検出精度に限界があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の如き実情に鑑みこ
れらの課題を解決することを目的として創作された本発
明は、導体からなる被検体の表面形状を検出する方法で
あって、前記被検体の表面に略平行な交流磁界を発生さ
せる交流磁界発生工程と、前記被検体の表面近傍で前記
磁界に略平行な向きの磁束変化を検出する磁束変化検出
工程とを備えることを特徴とする。つまり、被検体の表
面に略平行な交流磁界を発生させることにより、被検体
の表面に存在する凹凸の側面に渦電流を集中的に発生さ
せ、該渦電流の発生状況を、前記磁界に略平行な向きの
磁束変化として検出するため、被検体表面の凹凸を明確
に検出することが可能になり、その結果、凹凸の高さ変
化に基づく僅かな磁束変化を検出していた従来に比べ、
検出精度を飛躍的に向上させることができる。また、前
記磁束変化検出工程は、前記被検体を、その表面に略平
行な方向に移動させながら実行されることを特徴とす
る。この場合においては、被検体の表面形状をスキャニ
ングするため、少ない磁束変化検出素子で被検体の表面
形状を特定することでき、しかも、検出時に被検体側を
移動させることにより、表面形状検出装置の構造を簡略
化することができる。また、前記磁束変化検出工程は、
前記被検体の表面近傍で前記磁界に略平行な向きの磁束
変化を検出する磁束変化検出素子を、前記被検体の表面
に略平行な方向に移動させながら実行されることを特徴
とする。この場合においては、被検体の表面形状をスキ
ャニングするため、少ない磁束変化検出素子で被検体の
表面形状を特定することでき、しかも、検出時に磁束変
化検出素子側を移動させるため、固定物の表面形状も検
出することができる。また、前記磁束変化検出工程は、
前記被検体の移動方向、もしくは磁束変化検出素子の移
動方向に対して略直交し、かつ、前記被検体の表面に沿
う方向に１次元配列された複数の検出位置で実行される
ことを特徴とする。この場合においては、１次元配列さ
れた磁束変化検出素子によって、２次元の検出データを
得ることができる。また、前記磁束変化検出工程は、前
記被検体の表面に沿う方向に２次元配列された多数の検
出位置で実行されることを特徴とする。この場合におい
ては、被検体の表面形状を、スキャニングすることなく
検出できるため、被検体もしくは磁束変化検出素子の移
動誤差に起因する検出誤差を回避し、検出精度を向上さ
せることができる。また、上記の如き実情に鑑みこれら
の課題を解決することを目的として創作された本発明
は、導体からなる被検体の表面形状を検出するセンサで
あって、その表面に略平行な交流磁界が発生された被検
体の表面近傍に配置され、前記磁界に略平行な向きの磁
束変化を検出する磁束変化検出素子を備えることを特徴
とする。つまり、表面に略平行な交流磁界が発生された
被検体においては、その表面に存在する凹凸の側面に渦
電流が集中的に発生し、該渦電流の発生状況を、前記磁
界に略平行な向きの磁束変化として検出するため、被検
体表面の凹凸を明確に検出することができ、その結果、
凹凸の高さ変化に基づく僅かな磁束変化を検出する従来
の表面形状検出センサに比べ、検出精度を飛躍的に向上
させることができる。また、前記磁束変化検出素子は、
前記被検体の表面に対して略平行に配置されることを特
徴とする。この場合においては、被検体の表面に略平行
な向きの磁束変化を、被検体の表面に対して略平行に配
置され磁束変化検出素子で検出することにより、磁束変
化の検出精度を高めることができる。また、前記磁束変
化検出素子は、前記被検体の表面に沿う方向に１次元配
列されることを特徴とする。この場合においては、被検
体もしくは磁束変化検出素子を、磁束変化検出素子の配
列方向に対して略直交方向に移動させることにより、２
次元の検出データを得ることができる。また、前記磁束
変化検出素子は、前記被検体の表面に沿う方向に２次元
配列されることを特徴とする。この場合においては、被
検体の表面形状を、スキャニングすることなく検出でき
るため、被検体もしくは磁束変化検出素子の移動誤差に
起因する検出誤差を回避し、検出精度を向上させること
ができる。また、前記磁束変化検出素子は、コイル、チ
ップインダクタ、ホール素子もしくは磁気抵抗素子であ
ることを特徴とする。この場合においては、既存の磁気
デバイスを利用して表面形状検出センサを構成すること
ができる。また、前記磁束変化検出素子は、連続状に形
成されたコアと、該コアに所定間隔を存して巻回される
複数のコイルとを備えて構成されることを特徴とする。
この場合においては、１次元配列された複数の磁気変化
検出素子を、効率よく製造できる許りでなく、部品点数
や製造工程を削減して大幅なコストダウンを図ることが
できる。また、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解
決することを目的として創作された本発明は、導体から
なる被検体の表面形状を検出する装置であって、前記被
検体の表面に略平行な交流磁界を発生させる交流磁界発
生手段と、前記被検体の表面近傍で前記磁界に略平行な
向きの磁束変化を検出する磁束変化検出手段とを備える
ことを特徴とする。つまり、被検体の表面に略平行な交
流磁界を発生させることにより、被検体の表面に存在す
る凹凸の側面に渦電流を集中的に発生させ、該渦電流の
発生状況を、前記磁界に略平行な向きの磁束変化として
検出するため、被検体表面の凹凸を明確に検出すること
が可能になり、その結果、凹凸の高さ変化に基づく僅か
な磁束変化を検出していた従来に比べ、検出精度を飛躍
的に向上させることができる。また、前記磁束変化検出
手段は、前記被検体の表面に対して略平行に配置された
磁束変化検出素子であることを特徴とする。この場合に
おいては、被検体の表面に略平行な向きの磁束変化を、
被検体の表面に対して略平行に配置され磁束変化検出素
子で検出することにより、磁束変化の検出精度を高める
ことができる。また、前記磁束変化検出手段は、前記被
検体の表面に沿う方向に１次元配列された複数の磁束変
化検出素子であることを特徴とする。この場合において
は、被検体もしくは磁束変化検出素子を、磁束変化検出
素子の配列方向に対して略直交方向に移動させることに
より、２次元の検出データを得ることができる。また、
前記磁束変化検出手段は、前記被検体の表面に沿う方向
に２次元配列された多数の磁束変化検出素子であること
を特徴とする。この場合においては、被検体の表面形状
を、スキャニングすることなく検出できるため、被検体
もしくは磁束変化検出素子の移動誤差に起因する検出誤
差を回避し、検出精度を向上させることができる。ま
た、前記磁束変化検出手段は、コイル、チップインダク
タ、ホール素子もしくは磁気抵抗素子であることを特徴
とする。この場合においては、既存の磁気デバイスを利
用して表面形状検出センサを構成することができる。ま
た、前記磁束変化検出手段は、連続状に形成されたコア
と、該コアに所定間隔を存して巻回される複数のコイル
とを備えて構成されることを特徴とする。この場合にお
いては、１次元配列された複数の磁気変化検出素子を、
効率よく製造できる許りでなく、部品点数や製造工程を
削減して大幅なコストダウンを図ることができる。ま
た、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決すること
を目的として創作された本発明は、請求項１〜５の何れ
かに記載の表面形状検出方法を用いた硬貨識別方法であ
って、前記表面形状検出方法を用いて硬貨の表面形状を
検出する表面形状検出工程と、検出した表面形状データ
を、予め設定された参照パターンとマッチングし、その
ヒット率に基づいて前記硬貨を識別する硬貨識別判定工
程とを備えることを特徴とする。つまり、前記表面形状
検出方法を用いて検出した精度の高い表面形状データに
基づいて硬貨を識別するため、硬貨の識別精度を向上さ
せることができる。また、上記の如き実情に鑑みこれら
の課題を解決することを目的として創作された本発明
は、請求項１２〜１７の何れかに記載の表面形状検出装
置を備えた硬貨識別装置であって、前記表面形状検出装
置を用いて検出した硬貨の表面形状データを、予め設定
された参照パターンとマッチングし、そのヒット率に基
づいて前記硬貨を識別する硬貨識別手段を備えることを
特徴とする。つまり、前記表面形状検出装置を用いて検
出した精度の高い表面形状データに基づいて硬貨を識別
するため、硬貨の識別精度を向上させることができる。
また、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決するこ
とを目的として創作された本発明は、請求項１〜５の何
れかに記載の表面形状検出方法を用いた表面欠陥検査方
法であって、前記表面形状検出方法を用いて被検体の表
面形状を検出する表面形状検出工程と、検出した表面形
状データを、予め設定された参照パターンとマッチング
し、そのヒット率に基づいて前記被検体の表面欠陥を判
定する表面欠陥判定工程とを備えることを特徴とする。
つまり、前記表面形状検出方法を用いて検出した精度の
高い表面形状データに基づいて被検体の表面欠陥を判定
するするため、表面欠陥の判定精度を向上させることが
できる。また、請求項１２〜１７の何れかに記載の表面
形状検出装置を備えた表面欠陥検査装置であって、前記
表面形状検出装置を用いて検出した被検体の表面形状デ
ータを、予め設定された参照パターンとマッチングし、
そのヒット率に基づいて前記被検体の表面欠陥を判定す
る表面欠陥判定手段を備えることを特徴とする。つま
り、前記表面形状検出装置を用いて検出した精度の高い
表面形状データに基づいて被検体の表面欠陥を判定する
するため、表面欠陥の判定精度を向上させることができ
る。また、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決す
ることを目的として創作された本発明は、請求項１２〜
１７の何れかに記載の表面形状検出装置を備えた表面形
状可視化装置であって、前記表面形状検出装置を用いて
検出した被検体の表面形状データを、表示装置の表示信
号に変換する信号変換手段を備えることを特徴とする。
つまり、前記表面形状検出装置を用いて検出した精度の
高い表面形状データに基づいて被検体の表面形状を表示
するため、被検体の表面形状を精度良く表示することが
できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図面に基づいて説明する。図面において、１は導体か
らなる被検体２の表面形状を検出する表面形状検出装置
であって、該表面形状検出装置１は、被検体２の表面に
略平行な交流磁界を発生させる交流磁界発生装置（交流
磁界発生手段）３と、被検体２の表面近傍で前記磁界に
略平行な向きの磁束変化を検出する表面形状検出センサ
（磁束変化検出手段）４と、交流磁界発生装置３の駆動
回路および表面形状検出センサ４の検出回路を含む駆動
・検出部５とを備えて構成される。

【０００６】交流磁界発生装置３は、所定間隔を存して
配置される一対の励磁コイル３ａ、３ｂを備える。一対
の励磁コイル３ａ、３ｂは、交流信号により励磁駆動さ
れ、両コイル３ａ、３ｂ間に交流磁界を発生させる。被
検体２は、その表面が前記磁界と略平行になるように両
コイル３ａ、３ｂ間に置かれる。被検体２の表面に略平
行に発生された交流磁界は、被検体２の表面に存在する
凹凸の側面（傾斜面を含む）に渦電流を集中的に発生さ
せ、この渦電流による磁束変化が表面形状検出センサ４
によって検出される。

【０００７】表面形状検出センサ４は、磁束変化を検出
する磁束変化検出素子６と、該磁束変化検出素子６を支
持する基板７とを備えて構成される。磁束変化検出素子
６としては、本実施形態で採用する空心コイルの他、フ
ェライトコアやアモルファスコアに巻回されたコイル、
巻線式のチップインダクタ、ホール素子、磁気抵抗素子
等を用いることができる。

【０００８】図２は、空心コイルで構成された磁束変化
検出素子の側面図である。この図に示すように、空心コ
イルを用いて構成される磁束変化検出素子６は、例えば
溶融石英で形成されるコア８と、該コア８の両端凸部に
メッキ等を施して形成される電極部９と、上記コア８に
巻回され、その両端が電極部９に電気的に接続されるコ
イル１０とを備えて構成されており、単体素子もしくは
複数の素子群としてし使用される。磁束変化検出素子６
は、そのコイル巻き芯方向が前記交流磁界と略平行で、
かつ、前記被検体２の表面と略平行になるように被検体
２の表面近傍に配置され、前記交流磁界に略平行な向き
の磁束変化を検出する。

【０００９】図３の（Ａ）は、磁束変化検出素子が１次
元配列された表面形状検出センサの平面図である。この
図に示す表面形状検出センサ４Ａは、複数の磁束変化検
出素子６を１次元配列して構成される。各磁束変化検出
素子６は、そのコイル巻き芯方向が前記交流磁界と略平
行になるように所定間隔を存して１次元配列され、基板
７に電気的に接続される。この表面形状検出センサ４Ａ
を用いて被検体２の表面形状を検出する場合は、被検体
２もしくは表面形状検出センサ４Ａを、磁束変化検出素
子６の配列方向に略直交する方向に移動させながら実行
される。これにより、被検体２の表面形状がスキャニン
グされ、１次元配列された磁束変化検出素子６によって
２次元の検出データを得ることが可能になる。

【００１０】図３の（Ｂ）は、磁束変化検出素子が２次
元配列された表面形状検出センサの平面図である。この
図に示す表面形状検出センサ４Ｂは、複数の磁束変化検
出素子６を２次元配列して構成される。各磁束変化検出
素子６は、そのコイル巻き芯方向が前記交流磁界と略平
行になるように所定間隔を存して２次元配列され、基板
７に電気的に接続される。この表面形状検出センサ４Ｂ
を用いて被検体２の表面形状を検出する場合は、スキャ
ニングを行うことなく、瞬時に２次元の検出データが得
られる。これにより、被検体２もしくは磁束変化検出素
子６の移動誤差に起因する検出誤差を回避し、検出精度
を向上させることが可能になる。尚、上記表面形状検出
センサ４Ｂを用いて被検体２の表面形状を検出する場合
は、その検出動作が瞬時に完了するため、被検体２と磁
束変化検出素子６とが必ずしも相対的に固定されている
必要はない。

【００１１】図４の（Ａ）は、磁束変化検出素子ユニッ
トを示す表面形状検出センサの側面図である。この図に
示す磁束変化検出素子ユニット１１は、連続状に形成さ
れたコア１２と、該コア１２に所定間隔を存して形成さ
れる複数の電極部１３と、該電極部１３間に巻回され、
その両端が電極部１３に電気的に接続される複数のコイ
ル１４とを備えて構成される。つまり、磁束変化検出素
子ユニット１１は、１次元配列された複数のコイル１４
を一体的に構成することにより、表面形状検出センサ４
の製造効率を向上させると共に、部品点数や製造工程を
削減して大幅なコストダウンを可能にする。尚、図４の
（Ｂ）は、単一の磁束変化検出素子ユニットを用いて構
成される表面形状検出センサの平面図、図４の（Ｃ）
は、複数の磁束変化検出素子ユニットを用いて構成され
る表面形状検出センサの平面図であり、図４の（Ｂ）に
示す表面形状検出センサ４Ｃは、前記表面形状検出セン
サ４Ａと同等の機能を有し、また、図４の（Ｃ）に示す
表面形状検出センサ４Ｄは、前記表面形状検出センサ４
Ｂと同等の機能を有する。

【００１２】図５は、駆動・検出部のブロック図であ
る。この図に示すように、駆動・検出部５は、交流信号
を生成する正弦波発振器１５を備えており、その交流信
号は、９０゜移相器１６とパワーアンプ１７とに分岐さ
れる。パワーアンプ１７に入力された交流信号は、増幅
されて励磁コイル３ａ、３ｂに印加される。一方、各磁
束変化検出素子６は、インピーダンス整合器１８に接続
されており、ここでインピーダンスが整合された検出信
号がマルチプレクサ１９に入力される。マルチプレクサ
１９は、制御ロジック２０の指令で順次チャンネルが選
択され、検出信号を同期検波回路２１に出力する。同期
検波回路２１に入力された検出信号は、９０゜移相器１
６の信号を参照信号として同期検波される。同期検波回
路２１の出力信号は、渦電流による磁束変化の渦電流損
であり、選択された磁束変化検出素子６の対向位置にお
ける被検体２の表面勾配に比例した電圧出力である。こ
の出力信号は、フィルタ２２を介してＡ／Ｄ変換器２３
に入力され、ここでデジタル化された後、ＦＩＦＯメモ
リ２４（First-in First-out Memory）に順次格納され
る。格納された検出データは、表面形状可視化装置、表
面欠陥検査装置、硬貨識別装置、表面文字・模様識別装
置等の外部装置に受け渡される。制御ロジック２０は、
マルチプレクサ１９やＡ／Ｄ変換器２３を制御しつつ検
出データをＦＩＦＯメモリ２４に順次格納し、これを外
部装置に送り出すシーケンス回路であり、マイコン等で
も実現できる。

【００１３】図６は、表面形状可視化装置のブロック図
である。この図に示すように、表面形状可視化装置２５
は、前述した表面形状検出装置１と、該表面形状検出装
置１から出力される検出データを表示信号に変換する信
号変換部２６と、該信号変換部２６から出力される表示
信号に応じて被検体２の表面形状を表示する表示器２７
とを備えて構成される。信号変換部２６は、検出データ
（表面形状検出センサ４）の配列をＭ行、Ｎ列、表示器
２７の表示ピクセル配列をＸ、Ｙとし、各検出データの
値をＢ（ｍ、ｎ）、表示器２７のピクセル輝度をＫ
（ｘ、ｙ）としたとき、Ｂ空間からＫ空間へ補間して拡
大写像するもので、例えば単純な繰返しのワイヤードロ
ジックの他、マイコン等を用いたプログラム処理でも実
現できる。また、色補間表示も、Ｒ、Ｇ、Ｂ（赤、緑、
青）の輝度について同様の処理を行えば可能であり、こ
れをＮＴＳＣ信号やＲＧＢ信号に変換することによって
市販モニタに表面形状を表示することが可能になる。そ
して、本発明の表面形状可視化装置２５によれば、先に
述べた原理に基づき、被検体２の表面に存在する凹凸が
強調されて見えることから、被検体２の表面における欠
損傷等を容易に発見することができ、しかも、光学式の
表面形状検出装置を用いる場合に比べ、外部照明が不要
になる許りでなく、外乱光や汚れによる影響を排除する
ことが可能になる。

【００１４】図７は、表面文字・模様認識装置のブロッ
ク図である。この図に示すように、表面文字・模様認識
装置２８は、前述した表面形状検出装置１と、該表面形
状検出装置１から出力される検出データに基づいて被検
体２の表面に刻印された文字や模様を識別する識別部２
９とを備えて構成される。識別部２９は、検出データの
ノイズを除去するフィルタ３０と、検出データを所定の
閾値を用いて２値化する２値化処理部３１と、２値化デ
ータのなかから認識エリアを特定する認識エリア特定部
３２と、認識エリアが傾いている場合にマトリクス演算
等でデータの回転操作を行うデータ補正部３３と、上記
認識エリアを細かいセルに分割し、予め設定された参照
パターンとマッチングするマッチング処理部３４と、そ
のヒット率（相関度数）に基づいて被検体２の表面に刻
印された文字や模様を特定する文字・模様特定部３５
と、その結果を出力する結果出力部３６とを備えて構成
される。上記の処理は、ワイヤードロジックによるハー
ド処理の他、マイコン等を用いたプログラム処理でも実
現できる。

【００１５】図８は、表面欠陥検査装置に設けられる表
面形状検出装置の斜視図、図９は、表面欠陥検査装置の
ブロック図である。これらの図に示すように、表面欠陥
検査装置３７は、被検体２の表面形状を検出する表面形
状検出装置３８と、該表面形状検出装置３８から出力さ
れる検出データに基づいて被検体２の表面に存在する傷
等の欠陥を自動検査する自動検査部３９とを備えて構成
される。表面形状検出装置３８は、一対の励磁コイル４
０ａ、４０ｂを備える交流磁界発生装置４０と、１次元
配列された複数の磁束変化検出素子（図示せず）を備え
る表面形状検出センサ４１と、これらを一体的に支持す
る支持プレート４２とを備えて構成されており、被検体
２の表面に沿って手動もしくは自動で搬送される。自動
検査部３９は、検出データのノイズを除去するフィルタ
４３と、検出データを所定の閾値を用いて２値化する２
値化処理部４４と、２値化データのなかから認識エリア
を特定する認識エリア特定部４５と、上記認識エリアを
細かいセルに分割し、予め設定された参照パターンとマ
ッチングするマッチング処理部４６と、そのヒット率
（相関度数）に基づいて被検体２の表面に存在する傷等
の欠陥を特定する欠陥特定部４７と、その結果を出力す
る結果出力部４８とを備えて構成される。上記の処理
は、ワイヤードロジックによるハード処理の他、マイコ
ン等を用いたプログラム処理でも実現できる。また、前
記表面形状可視化装置２５を併用すれば、被検体２の表
面をモニターしながら欠陥検査を行うことができ、欠陥
検査の精度を高めることが可能になる。

【００１６】図１０は、硬貨識別装置に設けられる表面
形状検出装置の斜視図、図１１は、硬貨識別装置のブロ
ック図、図１２は、磁束変化検出素子（セル）の配置を
示す図、図１３は、ｊ行の磁束変化を示す図である。こ
れらの図に示すように、硬貨識別装置４９は、被検体で
ある硬貨５０の表面形状（表裏）を検出する表面形状検
出装置５１と、該表面形状検出装置５１から出力される
検出データに基づいて硬貨５０の種類や真偽を識別する
硬貨識別部５２とを備えて構成される。表面形状検出装
置５１は、硬貨搬送路５３を囲むように配置された一対
の励磁コイル５４ａ、５４ｂを備える交流磁界発生装置
５４と、２次元配列された複数の磁束変化検出素子５５
を備え、かつ、各磁束変化検出素子５５が、交流磁界発
生装置５４の発生磁界および硬貨５０の表裏面に沿うよ
うに貨幣搬送路５３を挟んで配置された一対の表面形状
検出センサ５６とを備えて構成される。硬貨識別部５２
は、検出データのノイズを除去するフィルタ５７と、検
出データから硬貨５０の外径成分Ｄを抽出する外径抽出
部５８と、検出データから硬貨５０の導電率・厚み成分
ｔ／ρ（ｔは厚み、ρは比抵抗率）を抽出する導電率・
厚み抽出部５９と、種類判定テーブル（硬貨毎の外径成
分Ｄおよび導電率・厚み成分ｔ／ρを記憶する領域）を
参照し、前記抽出した外径成分Ｄおよび導電率・厚み成
分ｔ／ρに対応する硬貨５０の種類Ｋｎを特定する種類
判定部６０と、検出データを所定の閾値を用いて２値化
する２値化処理部６１と、２値化データを細かいセルに
分割し、上記種類Ｋｎに対応する参照パターンとマッチ
ングするマッチング処理部６２と、そのヒット率（相関
度数）に基づいて硬貨５０の真偽を判定する真偽判定部
６３と、その結果を出力する結果出力部６４とを備えて
構成される。即ち、硬貨５０の種類をＫｎとすると、種
類Ｋｎを規定する諸量は、硬貨５０の外径Ｄ、厚みｔ、
重さＷ、材質に依存する導電率σ（σ＝１／ρ）等であ
り、そのうち、外径Ｄは、図１３に示すように、検出デ
ータ（硬貨中心を通る行データ）における最初と最後の
ピークを認識し、その間のセル数をカウントすることに
より算出される。一方、厚みｔおよび導電率σは、磁束
変化検出素子５５によって検出される渦電流損失Ｐｅ
が、 Ｐｅ＝ｋ｛（Ｄ^２ｔω^２）／ρ｝ （ωは周波数） であることから、磁束変化検出素子５５の検出データの
みでは分離が難しい（導電率検出用センサを別途設けれ
ば分離は容易）。そこで、本実施形態においては、検出
データから導電率・厚み成分ｔ／ρを抽出し、該導電率
・厚み成分ｔ／ρと前記外径成分Ｄを用いて硬貨５０の
種類を判定している。つまり、これらの諸量と、種類判
定テーブルに設定される硬貨毎の諸量データとが許容誤
差の範囲で一致するとき、その種類Ｋｎの参照パターン
と、検出データをセル分解したビットマップデータとを
マッチングし、そのヒット率が許容範囲に入るとき、真
貨であると判定し、それ以外を偽貨と判定する。尚、上
記参照パターンは、硬貨５０の種類毎に表面用参照パタ
ーンと裏面用参照パターンとが用意される。また、上記
マッチング処理は、上記ビットマップデータもしくは参
照パターンを所定ピッチで回転させながら複数回実行さ
れ、硬貨５０の回転角に影響を受けない真偽判定が行わ
れる。

【００１７】叙述の如く構成されたものにおいて、導体
からなる被検体２の表面形状を検出する場合、前記被検
体２の表面に略平行な交流磁界を発生させる交流磁界発
生工程と、前記被検体２の表面近傍で前記磁界に略平行
な向きの磁束変化を検出する磁束変化検出工程とが実行
される。つまり、被検体２の表面に略平行な交流磁界を
発生させることにより、被検体２の表面に存在する凹凸
の側面に渦電流を集中的に発生させ、該渦電流の発生状
況を、前記磁界に略平行な向きの磁束変化として検出す
るので、被検体２の表面に存在する凹凸を明確に検出す
ることが可能になり、その結果、凹凸の高さ変化に基づ
く僅かな磁束変化を検出していた従来に比べ、検出精度
を飛躍的に向上させることができる。

【００１８】また、前記被検体２を、その表面に略平行
な方向に移動させながら磁束変化を検出するようにした
場合には、被検体２の表面形状をスキャニングすること
ができるため、少ない磁束変化検出素子６で被検体２の
表面形状を特定することでき、しかも、検出時に被検体
２側を移動させることにより、表面形状検出装置１の構
造を簡略化することができる。

【００１９】また、前記被検体２の表面近傍で前記磁界
に略平行な向きの磁束変化を検出する磁束変化検出素子
６を、前記被検体２の表面に略平行な方向に移動させな
がら磁束変化を検出するようにした場合も、被検体２の
表面形状をスキャニングすることができるため、少ない
磁束変化検出素子６で被検体２の表面形状を特定するこ
とでき、しかも、検出時に磁束変化検出素子６側を移動
させることにより、固定物の表面形状も検出することが
可能になる。

【００２０】また、前記被検体２の移動方向、もしくは
磁束変化検出素子６の移動方向に対して略直交し、か
つ、前記被検体２の表面に沿う方向に１次元配列された
複数の検出位置で磁束変化を検出するようにした場合に
は、１次元配列された磁束変化検出素子６によって、２
次元の検出データを得ることができる。

【００２１】また、前記被検体２の表面に沿う方向に２
次元配列された多数の検出位置で磁束変化を検出するよ
うにした場合には、被検体２の表面形状を、スキャニン
グすることなく検出できるため、被検体２もしくは磁束
変化検出素子６の移動誤差に起因する検出誤差を回避
し、検出精度を向上させることができる。

【００２２】また、表面形状検出センサ４は、その表面
に略平行な交流磁界が発生された被検体２の表面近傍に
配置され、前記磁界に略平行な向きの磁束変化を検出す
る磁束変化検出素子６を備えて構成されるため、前記方
法による精度の高い表面形状検出を行うことができる。

【００２３】また、前記表面形状検出センサ４において
は、磁束変化検出素子６が前記被検体２の表面に対して
略平行に配置されるため、被検体２の表面に略平行な向
きの磁束変化を精度良く検出することができる。

【００２４】また、前記表面形状検出センサ４におい
て、磁束変化検出素子６を、前記被検体２の表面に沿う
方向に１次元配列した場合には、被検体２もしくは磁束
変化検出素子６を、磁束変化検出素子６の配列方向に対
して略直交方向に移動させることにより、２次元の検出
データを得ることができる。

【００２５】また、前記表面形状検出センサ４におい
て、磁束変化検出素子６を、前記被検体２の表面に沿う
方向に２次元配列した場合には、被検体２の表面形状
を、スキャニングすることなく検出できるため、被検体
２もしくは磁束変化検出素子６の移動誤差に起因する検
出誤差を回避し、検出精度を向上させることができる。

【００２６】また、前記表面形状検出センサ４におい
て、磁束変化検出素子６を、コイル、チップインダク
タ、ホール素子もしくは磁気抵抗素子とした場合には、
既存の磁気デバイスを利用して表面形状検出センサ４を
構成することができる。

【００２７】また、前記表面形状検出センサ４におい
て、連続状に形成されたコア１２と、該コア１２に所定
間隔を存して巻回される複数のコイル１４とを用いて磁
束変化検出素子ユニット１１を構成した場合には、１次
元配列された複数の磁気変化検出素子を、効率よく製造
できる許りでなく、部品点数や製造工程を削減して大幅
なコストダウンを図ることができる。

【００２８】また、表面形状検出装置１は、前記被検体
２の表面に略平行な交流磁界を発生させる交流磁界発生
装置３と、前記被検体２の表面近傍で前記磁界に略平行
な向きの磁束変化を検出する表面形状検出センサ４とを
備えて構成されるため、前記方法を用いた精度の高い表
面形状検出を行うことができる。

【００２９】また、硬貨識別装置４９は、前記表面形状
検出方法（表面形状検出装置）を用いて硬貨５０の表面
形状を検出した後、検出した表面形状データを、予め設
定された参照パターンとマッチングし、そのヒット率に
基づいて前記硬貨５０を識別するため、精度の高い表面
形状データに基づき、硬貨５０を精度良く識別すること
ができる。

【００３０】また、表面欠陥検査装置３７は、前記表面
形状検出方法（表面形状検出装置）を用いて被検体２の
表面形状を検出した後、検出した表面形状データを、予
め設定された参照パターンとマッチングし、そのヒット
率に基づいて前記被検体２の表面欠陥を判定するため、
精度の高い表面形状データに基づき、被検体２の表面欠
陥を精度良く判定することができる。

【００３１】また、表面形状可視化装置２５は、前記表
面形状検出方法（表面形状検出装置）を用いて検出した
被検体２の表面形状データを、表示器２７の表示信号に
変換する信号変換部２６を備えるため、精度の高い表面
形状検出データに基づき、被検体２の表面形状を精度良
く表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面形状検出装置の概略断面図である。

【図２】空心コイルで構成された磁束変化検出素子の側
面図である。

【図３】（Ａ）は磁束変化検出素子が１次元配列された
表面形状検出センサの平面図、（Ｂ）は磁束変化検出素
子が２次元配列された表面形状検出センサの平面図であ
る。

【図４】（Ａ）は磁束変化検出素子ユニットを示す表面
形状検出センサの側面図、（Ｂ）は単一の磁束変化検出
素子ユニットを用いて構成される表面形状検出センサの
平面図、（Ｃ）は複数の磁束変化検出素子ユニットを用
いて構成される表面形状検出センサの平面図である。

【図５】駆動・検出部のブロック図である。

【図６】表面形状可視化装置のブロック図である。

【図７】表面文字・模様認識装置のブロック図である。

【図８】表面欠陥検査装置に設けられる表面形状検出装
置の斜視図である。

【図９】表面欠陥検査装置のブロック図である。

【図１０】硬貨識別装置に設けられる表面形状検出装置
の斜視図である。

【図１１】硬貨識別装置のブロック図である。

【図１２】磁束変化検出素子（セル）の配置を示す図で
ある。

【図１３】ｊ行の磁束変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 表面形状検出装置 ２ 被検体 ３ 交流磁界発生装置 ３ａ 励磁コイル ３ｂ 励磁コイル ４ 表面形状検出センサ ５ 駆動・検出部 ６ 磁束変化検出素子 ７ 基板 ８ コア ９ 電極部 １０ コイル １１ 磁束変化検出素子ユニット １２ コア １３ 電極部 １４ コイル ２５ 表面形状可視化装置 ２８ 表面文字・模様認識装置 ３７ 表面欠陥検査装置 ３８ 表面形状検出装置 ４０ 交流磁界発生装置 ４１ 表面形状検出センサ ４９ 硬貨識別装置 ５０ 硬貨 ５１ 表面形状検出装置 ５２ 硬貨識別部 ５３ 硬貨搬送路 ５４ 交流磁界発生装置 ５５ 磁束変化検出素子 ５６ 表面形状検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田畑 和明 神奈川県川崎市宮前区小台１丁目３番４号 リトルヒルズ88 105 Ｆターム(参考） 2F063 AA43 BA30 BB02 BB05 BC06 DA01 DA05 DB04 DD07 GA08 3E002 AA04 AA06 BC02 BC06 BC09 CA06 EA05

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体からなる被検体の表面形状を検出す
   る方法であって、 前記被検体の表面に略平行な交流磁界を発生させる交流
   磁界発生工程と、 前記被検体の表面近傍で前記磁界に略平行な向きの磁束
   変化を検出する磁束変化検出工程とを備えることを特徴
   とする表面形状検出方法。
2. 【請求項２】 前記磁束変化検出工程は、前記被検体
   を、その表面に略平行な方向に移動させながら実行され
   ることを特徴とする請求項１に記載の表面形状検出方
   法。
3. 【請求項３】 前記磁束変化検出工程は、前記被検体の
   表面近傍で前記磁界に略平行な向きの磁束変化を検出す
   る磁束変化検出素子を、前記被検体の表面に略平行な方
   向に移動させながら実行されることを特徴とする請求項
   １に記載の表面形状検出方法。
4. 【請求項４】 前記磁束変化検出工程は、前記被検体の
   移動方向、もしくは磁束変化検出素子の移動方向に対し
   て略直交し、かつ、前記被検体の表面に沿う方向に１次
   元配列された複数の検出位置で実行されることを特徴と
   する請求項２又は３に記載の表面形状検出方法。
5. 【請求項５】 前記磁束変化検出工程は、前記被検体の
   表面に沿う方向に２次元配列された多数の検出位置で実
   行されることを特徴とする請求項１に記載の表面形状検
   出方法。
6. 【請求項６】 導体からなる被検体の表面形状を検出す
   るセンサであって、その表面に略平行な交流磁界が発生
   された被検体の表面近傍に配置され、前記磁界に略平行
   な向きの磁束変化を検出する磁束変化検出素子を備える
   ことを特徴とする表面形状検出センサ。
7. 【請求項７】 前記磁束変化検出素子は、前記被検体の
   表面に対して略平行に配置されることを特徴とする請求
   項６に記載の表面形状検出センサ。
8. 【請求項８】 前記磁束変化検出素子は、前記被検体の
   表面に沿う方向に１次元配列されることを特徴とする請
   求項６又は７に記載の表面形状検出センサ。
9. 【請求項９】 前記磁束変化検出素子は、前記被検体の
   表面に沿う方向に２次元配列されることを特徴とする請
   求項６又は７に記載の表面形状検出センサ。
10. 【請求項１０】 前記磁束変化検出素子は、コイル、チ
    ップインダクタ、ホール素子もしくは磁気抵抗素子であ
    ることを特徴とする請求項６〜９に記載の表面形状検出
    センサ。
11. 【請求項１１】 前記磁束変化検出素子は、連続状に形
    成されたコアと、該コアに所定間隔を存して巻回される
    複数のコイルとを備えて構成されることを特徴とする請
    求項６〜１０に記載の表面形状検出センサ。
12. 【請求項１２】 導体からなる被検体の表面形状を検出
    する装置であって、 前記被検体の表面に略平行な交流磁界を発生させる交流
    磁界発生手段と、 前記被検体の表面近傍で前記磁界に略平行な向きの磁束
    変化を検出する磁束変化検出手段とを備えることを特徴
    とする表面形状検出装置。
13. 【請求項１３】 前記磁束変化検出手段は、前記被検体
    の表面に対して略平行に配置された磁束変化検出素子で
    あることを特徴とする請求項１２に記載の表面形状検出
    装置。
14. 【請求項１４】 前記磁束変化検出手段は、前記被検体
    の表面に沿う方向に１次元配列された複数の磁束変化検
    出素子であることを特徴とする請求項１２又は１３に記
    載の表面形状検出装置。
15. 【請求項１５】 前記磁束変化検出手段は、前記被検体
    の表面に沿う方向に２次元配列された多数の磁束変化検
    出素子であることを特徴とする請求項１２又は１３に記
    載の表面形状検出装置。
16. 【請求項１６】 前記磁束変化検出手段は、コイル、チ
    ップインダクタ、ホール素子もしくは磁気抵抗素子であ
    ることを特徴とする請求項１２〜１５に記載の表面形状
    検出装置。
17. 【請求項１７】 前記磁束変化検出手段は、連続状に形
    成されたコアと、該コアに所定間隔を存して巻回される
    複数のコイルとを備えて構成されることを特徴とする請
    求項１２〜１６に記載の表面形状検出装置。
18. 【請求項１８】 請求項１〜５の何れかに記載の表面形
    状検出方法を用いた硬貨識別方法であって、 前記表面形状検出方法を用いて硬貨の表面形状を検出す
    る表面形状検出工程と、 検出した表面形状データを、予め設定された参照パター
    ンとマッチングし、そのヒット率に基づいて前記硬貨を
    識別する硬貨識別判定工程とを備えることを特徴とする
    硬貨識別方法。
19. 【請求項１９】 請求項１２〜１７の何れかに記載の表
    面形状検出装置を備えた硬貨識別装置であって、 前記表面形状検出装置を用いて検出した硬貨の表面形状
    データを、予め設定された参照パターンとマッチング
    し、そのヒット率に基づいて前記硬貨を識別する硬貨識
    別手段を備えることを特徴とする硬貨識別装置。
20. 【請求項２０】 請求項１〜５の何れかに記載の表面形
    状検出方法を用いた表面欠陥検査方法であって、 前記表面形状検出方法を用いて被検体の表面形状を検出
    する表面形状検出工程と、 検出した表面形状データを、予め設定された参照パター
    ンとマッチングし、そのヒット率に基づいて前記被検体
    の表面欠陥を判定する表面欠陥判定工程とを備えること
    を特徴とする表面欠陥検査方法。
21. 【請求項２１】 請求項１２〜１７の何れかに記載の表
    面形状検出装置を備えた表面欠陥検査装置であって、 前記表面形状検出装置を用いて検出した被検体の表面形
    状データを、予め設定された参照パターンとマッチング
    し、そのヒット率に基づいて前記被検体の表面欠陥を判
    定する表面欠陥判定手段を備えることを特徴とする表面
    欠陥検査装置。
22. 【請求項２２】 請求項１２〜１７の何れかに記載の表
    面形状検出装置を備えた表面形状可視化装置であって、 前記表面形状検出装置を用いて検出した被検体の表面形
    状データを、表示装置の表示信号に変換する信号変換手
    段を備えることを特徴とする表面形状可視化装置。