JP2006268482A - 硬貨識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 硬貨表面の模様の有無にかかわらず正確に汚損硬貨を識別できる硬貨識別装置を提供する。
【解決手段】 硬貨表面に光を照射する照射手段と、前記光の硬貨表面からの正反射光を受光する第１の受光手段と、前記光の硬貨表面からの拡散反射光を受光する第２の受光手段と、前記第１の受光手段からの前記正反射光の受光信号及び前記第２の受光手段からの前記拡散反射光の受光信号に基づいて、識別硬貨の硬貨表面の汚損を識別する制御手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、硬貨処理機における硬貨の金種，真偽等を識別する硬貨識別装置に関し、特に、硬貨表面の汚損を高精度で識別できるようにした硬貨識別装置に関するものである。

硬貨の汚損状態の検出機能を有する従来の硬貨識別装置としては、例えば特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に記載の硬貨識別装置は、硬貨の搬送路の中央部上方の搬送ベルトを挟んで両側に配置された第１汚損検出センサと第２汚損検出センサとを搬送路の上側に設けて、これらの汚損検出センサによって硬貨上面（上側の硬貨表面）の汚損の度合を検出すると共に、それらの第１、第２汚損検出センサが設けられている搬送路の下流側で且つ、光透過部を有する搬送路の下側に第３汚損検出センサを設けて、その第３汚損検出センサによって硬貨下面（下側の硬貨表面）の汚損の度合を検出する形態としている。そして、汚損硬貨の判定方法については、第１〜第３汚損検出センサの検出レベル（検出信号を２値化したデータ）と、上流側に設けられている金種判別装置によって判別された「硬貨の金種」に対応する基準レベルとをそれぞれ比較し、検出レベルのいずれか一つでも基準レベルより下回っている場合に、当該硬貨が汚損硬貨であると判定するようにしている。また、汚損検出センサの発光素子と受光素子の配置構成としては、硬貨の上面検査用の第１及び第２汚損検出センサは、硬貨搬送方向に対して平行な方向に発光素子と受光素子とを並べて配置し、硬貨の下面検査用の第３汚損検出センサは、硬貨搬送方向に対して直交する方向に発光素子と受光素子とを並べて配置した構成とし、それぞれの発光素子から硬貨に向けて照射した光の反射光（拡散反射光）をそれぞれの受光素子で受光する形態としている（特許文献１参照）。

このように、従来の硬貨識別装置は、汚損硬貨を識別する際、搬送される硬貨表面に向けて光を照射し、硬貨表面からの拡散反射光の光量の検出レベルを予め設定されている汚損判別用の基準レベルと比較することにより、汚損硬貨を識別するようにしている。

特開２００１−１４８０４３公報

ところで、硬貨処理機においては、硬貨の裏側又は表側の面を常に同一方向に向かせて搬送したり、硬貨に形成されている模様の方向が常に同一方向となるように搬送したりするという様に、硬貨の表面／裏面制御や回転制御はなく、硬貨の部位を特定することもできない。そのため、搬送される硬貨の裏側と表側の違いや模様の方向の違いに応じて、硬貨の汚損を検出する際には、センサは、例えば模様有り部となし部を読む場合において違った信号出力となってしまう。その結果、反射光の受光量だけに基づいて汚損を検出する従来の硬貨識別装置においては、新貨を汚損硬貨と誤判定してしまうことがあった。

この誤判定の理由を、図１２の模式図（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。この図１２中の矢印Ａは照射光、矢印Ｂは正反射光、矢印Ｃは拡散反射光を示し、矢印の方向は光の方向、矢印の幅は光量を示している。例えば、拡散光を用いたセンサで新貨の汚損状態を検査する場合、図１２（Ａ）に示すように、照射光Ａに対する新貨の模様部分からの拡散反射光Ｃの光量は大きくなり、図１２（Ｂ）に示すように、新貨の模様無し部では拡散反射光Ｃの光量は小さくなる。一方、汚損硬貨の場合は、図１２（Ｄ）に示すように、模様無し部では拡散反射光Ｃの光量は新貨と同様に小さくなるが、図１２（Ｃ）に示すように、模様有り部では、新貨と比較して拡散反射光Ｃの光量が小さくなる（中程度の光量となる）。このように模様の状態が同一の場合は、汚損硬貨の拡散反射光の光量が小さくなるが、「模様無し部の新貨」と「模様有り部の汚損硬貨」とで、反射光量の大小の逆転現象が起こり、新貨を汚損硬貨と誤判定してしまうことがある。

このような誤判定を回避するようにした硬貨識別装置としては、例えば、硬貨の画像を撮像して画像処理により硬貨の表側及び裏側を認識すると共に模様のパターンを認識し、基準パターンとを比較して汚損の状態を検出する装置も知られている。しかしながら、このような硬貨識別装置においては、模様のパターンマッチングができるという利点はあるものの、汚損判定に用いるデータは画像処理後のデータであるため、例えば新貨と流通貨の区別がつきにくい硬貨を処理した場合、新貨を汚損硬貨と誤判定してしまうという問題が残る。また、人の目で見て汚損と認識できる硬貨であっても、硬貨識別装置においては、画像がしっかり出るものは汚損硬貨として排除しないという問題があった。さらに、硬貨の片面のみの汚損検知であり、両面の汚損検知がされていないため、逆側が汚れていても汚損硬貨として排除できないという問題があった。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、上述した従来技術の問題を解消し、硬貨表面の模様の有無にかかわらず正確に汚損硬貨を識別できる硬貨識別装置を提供することにある。

本発明は硬貨識別装置に関するものであり、本発明の上記目的は、識別硬貨の硬貨表面に光を照射する照射手段と、前記光の硬貨表面からの正反射光を受光する第１の受光手段と、前記光の硬貨表面からの拡散反射光を受光する第２の受光手段と、前記第１の受光手段からの前記正反射光の受光信号及び前記第２の受光手段からの前記拡散反射光の受光信号に基づいて、前記識別硬貨の硬貨表面の汚損を識別する制御手段とを備えることによって達成される。

さらに、本発明の上記目的は、前記識別硬貨の硬貨表面に照射される光がスポット光であること、前記照射手段、及び前記第１、第２の受光手段は、硬貨識別用の磁気センサ又はイメージセンサが設けられている硬貨通路の下流側に配置され、前記制御手段は、前記磁気センサ又は前記イメージセンサからの金種情報、及び金種毎の汚損判定基準情報に基づいて、前記識別硬貨の硬貨表面の汚損を識別することによって、それぞれ一層効果的に達成される。

本発明によれば、硬貨表面の汚損を識別する際、硬貨表面からの正反射光及び拡散反射光の両方の受光信号に基づいて識別するようにしているので、硬貨表面の模様の有無にかかわらず正確に汚損硬貨を識別できるといった優れた効果を奏する。また、照射光をスポット光とすることで、検出エリアが小さくなり、硬貨の搬送・寄せの状態による硬貨のデータ採取部位（穴やエッジ）の影響が少なくなり、硬貨の部分的な汚れの検出精度を向上させることができる。さらに、硬貨識別用センサ側（メイン識別部）が識別した硬貨の金種情報を利用して汚損を識別する形態とすることで、金種情報による材質に基づいた汚損判定が可能となり、また、汚損識別に係る処理の負荷が軽減し、安価なＣＰＵで実現することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る硬貨識別装置の全体構成の一例を示しており、硬貨識別装置１は、大別すると、硬貨識別用のセンサモジュール（以下、「硬貨識別センサ」と呼ぶ）１０と、硬貨の金種，真偽等を識別するメイン識別部２０と、硬貨の汚損を識別する汚損検出センサ３０とから構成される。

硬貨識別センサ１０は、硬貨の画像を撮像するイメージセンサ（本例では２次元イメージセンサ）１１と、硬貨の磁気的特性を検知する磁気センサ１２と、硬貨の到来を検知するタイミングセンサ１３とを備えている。

メイン識別部２０は、硬貨識別センサ１０との入出力インタフェース回路を有する基本モジュール２１と、ＣＰＵやコンピュータプログラム等から構成される制御モジュール２２とから構成され、識別モードや識別対象硬貨などの設定情報に従い、硬貨識別センサ１０の検出情報に基づいて硬貨の金種、真偽等を識別し、その識別結果を出力する手段を備えている。基本モジュール２１は、本例では、電源２１ａ、イメージセンサ制御回路２１ｂ、メモリ２１ｃ、磁気センサ処理回路２１ｄ、Ａ／Ｄ変換器２１ｅ、発光／受光回路２１ｆ、及びＤ／Ａ変換器２１ｇから構成される。

本発明においては、硬貨識別センサ１０の構成及びメイン識別部２０の構成は限定されるものではなく、一般的な硬貨識別装置に搭載されるものが適用できるため、詳細な説明について省略し、以下、本発明に係る汚損検出センサ３０の構成について詳細に説明する。

本発明に係る汚損検出センサ３０は、硬貨識別装置の付加的構成要素であり、硬貨識別装置１の硬貨識別センサ１０のセンサユニットに一体的に連結可能な構成とし、また、既存の硬貨識別装置に対してハードウェアの変更なしに付加できるようにしている。そして、汚損検出センサ３０は、独自にＣＰＵを内蔵し、識別対象の硬貨表面の汚損（汚損の度合若しくは汚損貨、又はその両方）を識別する機能を備えている。汚損の識別処理の際に必要となる金種情報は、磁気センサ１２又はイメージセンサ１１からの金種情報（本実施の形態ではメイン識別部２０を経由して受信した金種情報）を利用する形態とすることで、金種情報による材質に基づいた汚損判定を可能とし、また、汚損識別に係る処理の負荷を軽減させ、汚損検出センサ３０のＣＰＵを安価なＣＰＵで実現し、さらに、メイン識別部２０側との並行処理によるＣＰＵの負荷分散や識別処理全体の高速化を実現している。なお、本実施の形態では、汚損検出センサ３０側で硬貨の汚損（硬貨表面の汚損の度合）を識別してその結果をメイン識別部２０に送信し、メイン識別部２０側で汚損硬貨（以下「汚損貨」と呼ぶ）の判定を行う形態を例としている。

図２は、本発明に係る汚損検出センサ３０の構成の一例を示すブロック図であり、汚損検出センサ３０は、硬貨の汚損を光学的に検出するための複数の光学センサを一体化した光複合センサモジュール３０ａ，３０ｂと、硬貨の通路となる通路部３０ｃと、識別対象の硬貨表面の汚損を識別する制御手段３０ｄとを備え、それらの構成部品を１筐体にコンパクトに包含してユニット化した構成としている。

２つの光複合センサモジュール３０ａ，３０ｂは、同一のハードウェアで構成され、それぞれ、硬貨の表面に光を照射する照射手段３１と、硬貨表面からの正反射光を受光する第１の受光手段３２と、硬貨表面からの拡散反射光を受光する第２の受光手段３３とを少なくとも備えている。本実施例においては、同一構成の２つの光複合センサモジュール（汚損検出用モジュール）３０ａ，３０ｂを、通路部３０ｃを挟んで対向して配置し、硬貨上面（硬貨の上側の表面）と硬貨下面（硬貨の下側の表面）の両面の汚損を検出する構成としている。

また、第１の光複合センサモジュール３０ａ（以下、「上面汚損センサモジュール」と呼ぶ）と、第２の光複合センサモジュール３０ｂ（以下、「下面汚損センサモジュール」と呼ぶ）は、それぞれ、照射手段３１の照射光の光量を監視する光量監視手段３４と、照射手段３１のからの照射光の光束を反射して硬貨表面に対し鉛直方向に入射させると共に、硬貨表面からの正反射光を透過して受光手段３２の受光面に入射させるための光路変換手段３５とを具備している。

本実施の形態では、発光量を大きく且つ受光感度を大きくするため、照射手段３１の光源としては赤外光源（例えば赤外ＬＥＤ）を用い、硬貨表面に対して赤外光を照射するようにしている。また、第１の受光手段３２、第２の受光手段３３、及び光量監視手段３４としては、フォトダイオード等からなる受光センサを用い、光路変換手段３５としてはハーフミラーを用いている。

図３は汚損検出センサ３０のユニット構造を側面図で模式的に示しており、図４はそのユニット構造の具体例を斜視図で示している。これらの図面を用いて、本発明に係る汚損検出センサの具体的な構成について説明する。

図３に示すように、汚損検出センサ３０のユニットの上部中央には、透光性の通路部３０ｃが設けられている。通路部３０ｃは、硬貨２の通路面となる底板３０ｃ１、硬貨の片寄側のガイド片となる側板３０ｃ２、第２の受光手段３３の受光素子が設置される天板３０ｃ３（及び底板３０ｃ１の下側の板３０ｃ４）等で形成されている。照射手段３１から発光された光の光路に位置する底板３０ｃ１と天板３０ｃ３、及び、第２の受光手段３３の受光素子が設置される下側の板３０ｃ４の部材は、サファイアガラス等からなる透光性部材を使用している。

上面汚損センサモジュール３０ａと下面汚損センサモジュール３０ｂの構成要素である第１の受光手段３３、第２の受光手段３３、及び光量監視手段３４は、それぞれ互いの光軸が硬貨通路面に対して対向するように配置された構成となっている。本実施の形態では、図３に示すように、上面汚損センサモジュール３０ａと下面汚損センサモジュール３０ｂの構成部品を同一とし、汚損センサモジュール３０ａ、３０ｂの各構成部品の位置及び向きの関係が、モジュール３０ａ、３０ｂ間の中央の面に対して鏡面対称となるように、両モジュール３０ａ、３０ｂの各構成部品を対向して配置し、２つのモジュール３０ａ、３０ｂの間の空隙部分に透光性の通路部３０ｃを設けて一体化した構成としている。

上面汚損センサモジュール３０ａと下面汚損センサモジュール３０ｂの構成部品は同一のため、ここでは、上面汚損センサモジュール３０ａの構成部品の配置構成について詳細に説明する。

図３に示すように、通路部３０の上部には、例えば光線の出射方向が硬貨２の搬送方向と直交する方向となるように、照射手段３１としての「赤外ＬＥＤ」が設けられており、その赤外ＬＥＤ３１の光線を４５度の入射角で入射するように、光路変換手段３５としての「ハーフミラー」が傾斜して設けられている。そして、ハーフミラー３５の上方には、硬貨２の表面からの正反射光を受光する第１の受光手段３２としての受光センサ（以下「正反射センサ」と呼ぶ）が設けられており、その正反射センサ３２と隣り合う位置（赤外ＬＥＤ３１側の位置）には、赤外ＬＥＤ３１からの照射光量を監視する光量監視手段３４としての受光センサ（以下「モニタセンサ」と呼ぶ）が設けられている。また、硬貨通路の天板３０ｃ３の上面の所定位置（本例では、赤外ＬＥＤ３１とハーフミラー３５との間の空隙の下方の位置）には、硬貨２の表面からの拡散反射光を受光する第２の受光手段３３としての受光センサ（以下「拡散反射センサ」と呼ぶ）が設けられている。

そして、制御手段３０ｄの構成要素（ＣＰＵ等）が搭載される処理基板３０ｄ１は、図３中に示すように、通路部３０ｃの下方の空いた領域に設置されている。

なお、本実施の形態においては、照射手段３１から硬貨表面に対して照射する光は、スポット光としており、好ましい実施の形態では、集光レンズ等が一体的に形成された赤外ＬＥＤを用いて、光線が略平行なビーム状の赤外スポット光を出射する形態としている。照射光として赤外光を用いる理由は、赤外光は赤色に比べて光量が大きく、且つ硬貨表面からの反射率も大でセンサのＳＮ比が格段に良くなるからである。また、スポット光とする理由は、検出エリアが小さくなり、硬貨の搬送・寄せの状態による硬貨のデータ採取部位（穴やエッジ）の影響が少なくなり、硬貨の部分的な汚れの検出精度が高まるからである。

上述のような汚損検出センサ３０の構成において、赤外ＬＥＤ３１から出射された光束の光路を説明する。なお、カッコ内は下面汚損センサモジュール３０ｂの説明である。

上面汚損センサモジュール３０ａ（下面汚損センサモジュール３０ｂ）の赤外ＬＥＤ３１から出射されたスポット光Ｌ１は、ハーフミラー３５により反射され、その反射光Ｌ２が硬貨２の上面（下面）に対して鉛直方向に照射される。硬貨２の上面（下面）からの正反射光Ｌ３は、ハーフミラー３５を透過して正反射センサ３２の受光面に入射される。一方、硬貨２の上面（下面）からの拡散反射光Ｌ４は、拡散反射センサ３３の受光面に入射される。また、モニタセンサ３４の受光面には、赤外ＬＥＤ３１から発光された照射光の一部の光Ｌ５が入射される。

また、硬貨２が存在しない状態で上側（下側）の赤外ＬＥＤ３１から出射されたスポット光は、ハーフミラー３５により反射された光が、透光性の通路部３０ｃ及び反対側のハーフミラー３５を透過し、下側（上側）の正反射センサ３２の受光面に入射される。この正反射センサ３２の出力信号は、透光性の通路部３０ｃの汚れの検出、及び正反射センサ３２と拡散反射センサ３３の出力の汚れ補正に使用される。

ここで、汚損検出センサ３０のユニット構造について図４を参照して説明する。図３に示した上面汚損センサモジュール３０ａ，３０ｂの各構成部品は、図４に示すように、センサケース３０Ａの内部に装着される。なお、図４においては、拡散反射センサ３３とモニタセンサ３４は奥側の見えない位置にある。センサカバー３０Ｂは、制御手段３０ｄの処理基板３０ｄ１に対応する領域に放熱用又は透湿用の穴が形成されており、その領域が例えば多孔質材料等の通気可能な防塵用フィルタ３０Ｂ１で覆われた構成となっている。このように１筐体でユニット化された汚損検出センサ３０は、例えば硬貨識別センサ１０のユニットと一体的に連結することで、硬貨識別機能と両面汚損検出機能を有する高性能ユニットとして提供することができる。

次に、硬貨の搬送方向に対する硬貨識別センサ１０と汚損検出センサ３０の位置関係について、図５の模式図を用いて説明する。

硬貨識別センサ１０の通路部１０ａと汚損検出センサ３０の通路部３０ｃは、硬貨処理機の硬貨通路の一部を構成しており、汚損検出センサ３０の通路部３０ｃは、硬貨識別センサ１０の通路部１０ａの下流側に配置される。なお、図５の例では、汚損検出センサ３０をイメージセンサ１１に隣接させて設置した例を示しているが、汚損検出センサ３０の設置位置はこの位置に限るものではなく、硬貨識別センサ１０の金種判別用のセンサ（磁気センサ１２又はイメージセンサ１１）の下流側であれば良い。

硬貨識別センサ１０の各センサは、本例では、上流側から下流側に向けて、穴検知センサ１４（付加的構成要素）、磁気用タイミングセンサ１３ａ、磁気センサ１２、イメージセンサ１１の順序で配置され、イメージセンサ１１の撮像エリアの所定位置には、２つのイメージ用タイミングセンサ１３ｂが硬貨搬送方向に対して直交する方向に並設されている。磁気用タイミングセンサ１３ａは、磁気センサ１２による磁気データ（材質データ）のサンプリング開始のタイミングを検知するためのセンサであり、イメージ用タイミングセンサ１３ｂは、イメージセンサ１１の撮像タイミング（硬貨全体が撮像エリア内に入ったタイミング）を検知するためのセンサである。本例では、硬貨搬送方向（図５中の矢印ｘ方向）に対して右側が硬貨片寄方向であり、上記穴検知センサ１４と磁気用タイミングセンサ１３ａ、及び汚損検出センサ３０の検出部３０Ｃは、それぞれ硬貨の片寄側に配置されている。

なお、図５の例では、硬貨識別センサ１０の上流側の通路は傾斜しており、その傾斜部から硬貨が慣性力によって汚損検出センサの通路部３０ｃを通過する場合の例を示しているが、このような搬送形態に限定されるものではない。例えば、硬貨の上面を搬送ベルトで押さえて滑動させ、硬貨を隙間の無い状態で連鎖状に高速搬送させる形態においても、その搬送路に汚損検出センサの通路部３０ｃを連結させることが可能である。その場合、硬貨は通路部３０ｃ上を搬送ベルトによって搬送されてくるが、図５中に示されるように、汚損検出センサの検出部３０Ｃは、通路部３０ｃの片寄側端部に設けられているため、搬送ベルトの影響を受けることは無い。

次に、汚損検出センサ３０のセンサ信号の種類と用途について説明する。なお、説明の便宜上、上面汚損センサモジュール３０ａに設けられている各センサを「上面○○センサ」、下面汚損センサモジュール３０ｂに設けられている各センサを「下面○○センサ」というように、「上面」、「下面」の用語を付けて区別する。
＜センサ信号の種類＞
汚損検出センサ３０のセンサ信号は、次の８種類の信号がある。
（１）硬貨通過時における上面正反射センサ３２の受光信号（以下「上面正反射信号ＤＳ１」と呼ぶ）
（２）硬貨通過時における上面拡散反射センサ３３の受光信号（以下「上面拡散反射信号ＤＳ２」と呼ぶ）
（３）上面モニタセンサ３４の受光信号（以下「上面モニタ信号ＤＳ３」と呼ぶ）
（４）硬貨無し時（例えば計数動作の開始時）に上側の赤外ＬＥＤから発光して通路部３０ｃを透過した光の下面正反射センサ３２での受光信号（以下「上側発光下側透過信号ＤＳ４」と呼ぶ）
（５）下面正反射センサ３２の硬貨通過時の正反射光受光信号（以下「下面正反射信号ＤＳ５」と呼ぶ）
（６）下面拡散反射センサ３３の硬貨通過時の拡散反射光受光信号（以下「下面拡散反射信号ＤＳ６」と呼ぶ）
（７）下面モニタセンサ３４の受光信号（以下「下面モニタ信号ＤＳ７」と呼ぶ）
（８）硬貨無し時（例えば計数動作の開始時）に下側の赤外ＬＥＤから発光して通路部３０ｃを透過した光の上面正反射センサ３２での受光信号（以下「下側発光上側透過信号ＤＳ８」と呼ぶ）
上記（１）の上面正反射信号ＤＳ１と上記（８）の下側発光上側透過信号ＤＳ８、上記（５）の下面正反射信号ＤＳ５と上記（４）の上側発光下側透過信号ＤＳ４は、それぞれ物理的には同一の受光センサであるが、発光源及び光路が異なることで２種類のセンサ機能を有することになる。
＜各センサ信号の用途＞
上面正反射信号ＤＳ１と上面拡散反射信号ＤＳ２は、硬貨上面の汚損判定用のセンサ信号として使用される他に、汚損判定用データ（上面正反射センサ及び上面拡散反射センサの受光出力）の補正用のセンサ信号としても使用される。上面モニタ信号ＤＳ３は、上側赤外ＬＥＤの光量調整用（発光強度の補正用）のセンサ信号として使用される。上側発光下側透過信号ＤＳ４は、硬貨通路（透光性通路部）の汚れ検出用、及び汚損判定用データの補正用（透光性通路部の汚れに伴う受光出力低下の補正用）のセンサ信号として使用される。また、その他に、硬貨進入／脱出タイミングの取得用としても使用される。例えば、上流側の硬貨識別センサから硬貨到来通知を受信してから硬貨進入までの時間を監視し、規定時間内に硬貨進入（硬貨による光の遮断）が検知されない場合は、硬貨の流動不良と判定し、上位（メイン識別部又は硬貨処理機本体）に当該コードを送信する。さらに、硬貨進入検知から脱出検知までの時間についても同様に監視して、汚損検出センサ内の通路部での硬貨の流動不良の有無を検出するというように、上側発光下側透過信号ＤＳ４は、ゴミ屑や液体の混入等による硬貨流動不良などの異常検出用としても利用される。

一方、下面正反射信号ＤＳ５と下面拡散反射信号ＤＳ６は、硬貨下面の汚損判定用のセンサ信号として使用される他に、汚損判定用データ（下面正反射センサ及び下面拡散反射センサの受光出力）の補正用のセンサ信号としても使用される。下面モニタ信号ＤＳ７は、下側赤外ＬＥＤの光量調整用（発光強度の補正用）のセンサ信号として使用される。下側発光上側透過信号ＤＳ８は、センサ間に形成されている透光性通路部の汚れ検出用、及び汚損判定用データの補正用（透光性通路部の汚れに伴う受光出力低下の補正用）のセンサ信号として使用される他に、上側発光下側透過信号ＤＳ４と同様に、硬貨進入／脱出タイミングの取得用としても使用される。

次に、上記８つのセンサ信号ＤＳ１〜ＤＳ８の取得タイミングについて、図６のタイミングチャートを用いて説明する。

汚損検出センサの制御手段３０ｄは、センサ信号取得間隔Ｓｔ（例えば５００μｓ）を１サイクルとして、その１サイクルの間に８つの信号ＤＳ１〜ＤＳ８をそれぞれ１回読取る。このセンサ信号取得処理は、例えば、汚損検出センサ３０の検出部３０Ｃへの硬貨到来から硬貨脱出までの間に複数サイクル実行し、硬貨上面と硬貨下面についてそれぞれ１ポイント若しくは複数ポイントのデータ（例えば硬貨進入から硬貨脱出までの間の中央４ポイントのデータ）を汚損貨識別用データとして用いる。

先ず、図６に示されるように、１サイクルの開始時に上側赤外ＬＥＤ３１ａを発光させ、上面正反射信号ＤＳ１、上面拡散反射信号ＤＳ２、上面モニタ信号ＤＳ３、上側発光下側透過信号ＤＳ４を読取り、上側赤外ＬＥＤ３１ａを消灯させた後に下側赤外ＬＥＤ３１ｂを発光させ、下面正反射信号ＤＳ５、下面拡散反射信号ＤＳ６、下面モニタ信号ＤＳ７、下側発光上側透過信号ＤＳ８を読取り、下側赤外ＬＥＤ３１ｂを消灯させて１サイクルを終了し、次のサイクルに移行する。

以上のような構成において、本発明に係る硬貨識別装置及び汚損検出センサの動作例、並びに、汚損検出センサが有する受光センサ出力の汚れ補正機能について説明する。

先ず、本発明に係る硬貨識別装置の全体の動作例の概要を図７のデータフローを参照して説明する。なお、図７のデータフローは、処理機本体と硬貨処理機内のメイン識別部との間のコマンド等のデータのやり取り、及びメイン識別部と汚損検出センサとの間のコマンド等のデータのやり取りを示している。

硬貨識別装置のメイン識別部２０は、硬貨処理機本体のＣＰＵからスタートコマンドを受信すると、同コマンドを汚損検出センサ３０に対して送信して応答を受信した後、硬貨処理機本体へ同コマンドに対する応答を送信する。硬貨が搬送されてくると、硬貨識別装置のメイン識別部２０は、磁気用タイミングセンサ１３ａの信号によって硬貨の到来を検知し、磁気センサ１２により硬貨情報を採取し、材質、径等の判別を行い、金種を判別する。これと並行して、メイン識別部２０では、磁気センサ１２の下流側（図５を参照）で硬貨の到来をイメージセンサ用タイミングセンサ１３ｂによって検知すると、硬貨到来通知を汚損検出センサ３０へ送信すると共に、イメージセンサ１１によって硬貨の表面画像を採取する。このときメイン識別部２０では、前段の磁気センサ１２の情報により判別した金種情報、及びイメージセンサ１１によって採取した硬貨表面の画像情報に基づいて、硬貨の金種及び真偽を総合的に判別する。そして、磁気センサ１２により採取したデータに基づいて判別した金種情報（又は、イメージセンサ１１によって判別した金種情報）を、汚損検出センサ３０へ送信する。

一方、メイン識別部２０からの硬貨到来通知を受信した最終段の汚損検出センサ３０では、前述のサイクルで各センサの信号ＤＳ１〜ＤＳ８の読取動作を開始し、採取した汚損貨識別用データ（硬貨表面からの正反射光及び拡散反射光の受光データ）及びメイン識別部２０から受信した金種情報に基づいて、当該硬貨の汚損の度合を判定し、硬貨の上面及び下面の汚損結果（汚損度等の識別結果）を別々にメイン識別部２０に通知する。

メイン識別部２０では、汚損検出センサ３０から受信した上面、下面の汚損度をチェックし、設定レベル（閾値）に応じて汚損貨か否かの判定を実施して、例えば当該硬貨の金種コード、真偽情報、汚損貨情報等の識別結果を処理機本体へ送信する。

なお、汚損貨か否かの判定は、メイン識別部２０ではなく、汚損検出センサ３０側で行うようにしても良い。その場合、メイン識別部２０から硬貨の真偽情報を受信し、真の硬貨の場合のみ汚損貨の識別をする形態としても良い。

次に、汚損検出センサ３０が有する受光センサ出力の汚れ補正機能について説明する。

なお、本発明で言う「汚れ補正機能」とは、硬貨の通路部３０ｃに汚れがあっても正確に汚損の判定が行えるように、汚損貨の判定に用いる正反射センサ３２及び拡散反射センサ３３の出力に含まれる汚れ成分を補正する機能のことを言う。また、受光センサ出力に含まれる「汚れ成分」とは、例えば、硬貨に付着していた汚れの剥離，硬貨粉等の透光性通路部の汚れに起因する汚れ成分、センサ自体の受光部の汚れに起因する汚れ成分など、照射光が受光されるまでの光路中の部材の汚れに起因する受光センサ出力の汚れ成分のことを言う。

図３に示したように、上面正反射センサ３２及び上面拡散反射センサ３３は、通路部３０ｃの天板３０ｃ３（本例では硬質ガラス製の天板）を透過した正反射光及び拡散反射光（硬貨上面からの反射光）をそれぞれ受光するが、硬貨粉などにより天板３０ｃ３の下面が汚れると、その汚れでセンサ信号が小さくなり、実際には汚れていない正常貨を汚損貨としてしまう確率が増加する。一方、下面正反射センサ３２及び下面拡散反射センサ３３は、通路部３０ｃの底板３０ｃ１（本例では硬質ガラス製の底板）を透過した正反射光及び拡散反射光（硬貨下面からの反射光）をそれぞれ受光するが、硬貨粉や硬貨に付着している汚れなどにより、硬貨通路面となる底板３０ｃ１の上面が汚れると、その汚れでセンサ信号が小さくなり、実際には汚れていない正常貨を汚損貨と判定してしまう確率が増加する。

そこで、汚損検出センサ３０の制御手段３０ｄでは、過去の流動硬貨の上下面のセンサ出力差を利用し、上下面汚れの分配を行い、各々の汚れ分の信号を補正することによりセンサガラス汚れによる検出能力の低下を防ぐようにしている。上記センサ出力差とは、汚損貨の出現枚数、センサ信号の積，和等のセンサから得られたレベル、汚損の判定結果より得られる情報（例えば汚損度を示すレベル）など、上面汚損センサモジュールのセンサ出力から得られる情報と、下面汚損センサモジュールのセンサ出力から得られる「上下面での検出情報の差」である。また、各々の汚れ分の信号を補正する処理としては、上記補正を実施した状態で硬貨を流動させ、継続して補正を行い、収束するまで補正を行うようにしている。

具体的には、例えば、初期調整時に設定された各センサの基準値（補正処理に用いる基準透過データ等）をＲＡＭ等の記憶媒体に記憶させておき、硬貨の計数処理の開始直前に赤外ＬＥＤ３１の光量をモニタセンサ３４で確認し、規定値であれば通路部３０ｃのガラス面の汚れを検出するために、発光側に対して対向側の正反射センサ３２で上下のガラス面を通過した透過光を受光する。これを、初期値である基準透過データと比較してガラス汚れ率を算出している。また、計数後には、汚損判定された硬貨が所定枚数以上になれば上下それぞれの汚損枚数に基づき、ガラス汚れ修正値を算出する。これら２つの値を計数中の正反射データ及び拡散反射データの補正に用いて、より正確な汚損判定を行うようにしている。このようにすることで、基準硬貨等が使えない運用中であっても搬走路のガラス面汚れを受光出力に効果的にフイードバックできる。なお、補正処理の形態としては第１実施形態及び第２実施形態があり、具体例についてはフローチャートを用いて以下に説明する。

次に、本発明に係る汚損検出センサ３０の動作例の詳細、並びに、汚損貨識別処理と受光センサ出力の汚れ補正処理の詳細を説明する。なお、以下の説明では、硬貨処理機による硬貨の「計数前」の動作、「計数中」の動作、「計数後」の動作に分けて説明する。

先ず、汚損検出センサ３０における計数前の動作例を図８のフローチャートの流れに沿って説明する。

汚損検出センサの制御手段３０ｄは、計数前の処理として、先ず、モニタセンサ３４の検出信号（上面モニタ信号ＤＳ３、下面モニタ信号ＤＳ７）を入力し、上側及び下側のＬＥＤ３１の発光量が規定量（規定値又は規定範囲内）となっているか否かをそれぞれ確認し（ステップＳ１）、規定量となっていない場合は該当のＬＥＤ３１の発光量を調整する（ステップＳ２）。続いて、上側発光下側透過信号ＤＳ４と下側発光上側透過信号ＤＳ８に基づいて、ガラス汚れ率を算出する。ここで言う「ガラス汚れ率」とは、硬貨が通過する透光性通路部３０ｃ（スポット光の光路に入る領域）の汚れ率である。このガラス汚れ率は、上側発光下側透過信号ＤＳ４のＡＤ変換値を「下透過データ」、その基準値を「基準下透過データ」、下側発光上側透過信号ＤＳ８のＡＤ変換値を「上透過データ」、その基準値を「基準上透過データ」として、例えば次の数１、数２により算出する（ステップＳ３）。

（数１）
ガラス汚れ率１＝下透過データ／基準下透過データ

（数２）
ガラス汚れ率２＝上透過データ／基準上透過データ
なお、上記ステップＳ３において、「ガラス汚れ率」の代わりに「透過出力低下量率」を算出する形態としても良い。ここで言う「透過出力低下量率」とは、（ａ）上側発光下側透過信号ＤＳ４の受光出力の低下量の割合（基準値に対する実測値の割合）、即ち、硬貨が存在しない状態で、上側の赤外ＬＥＤから発光され、通路部３０ｃを透過した赤外光の下面正反射センサ（対向側の受光センサ）での受光信号の低下率、又は、（ｂ）下側発光上側透過信号ＤＳ８の受光出力の低下量の割合（基準値に対する実測値の割合）、即ち、硬貨が存在しない状態で、下側の赤外ＬＥＤから発光され、通路部３０ｃを透過した赤外光の上面正反射センサ３２での受光信号の低下率のことを言う。

以下、汚損貨判定データの補正要素として「ガラス汚れ率」を用いた場合を第１実施形態、汚損貨判定データの補正要素として「透過出力低下量率」を用いた場合を第２実施形態とし、これらの形態によって処理が異なるステップの部分については、第１実施形態と第２実施形態とに分けて説明する。

次に、汚損検出センサ３０における計数中の動作例を図９のフローチャートの流れに沿って説明する。なお、硬貨上面の処理と硬貨下面の処理は、上面のセンサ信号を用いるか下面のセンサ信号を用いるかの違いがあるだけなので、簡略化して説明する。

汚損検出センサの制御手段３０ｄは、硬貨識別装置のメイン識別部２０から硬貨到来通知を受信すると（ステップＳ１１）、所定のスキャン周期（前述のサイクル）で各センサからのデータ取込みを開始し、汚損貨識別用データを採取する（ステップＳ１２）。続いて、メイン識別部２０から金種通知を受信すると（ステップＳ１３）、汚損貨識別用データに含まれる正反射信号のＡＤ変換値を「正反射データ」、拡散反射信号のＡＤ変換値を「拡散反射データ」とし、少なくとも正反射データ及び拡散反射データの両方を汚損判定要素としたデータ（本例では両方の和）を「判定データ」として算出する。その際、第１実施形態の場合には、後述の「ガラス汚れ修正値」を用いて、下記の数３又は数４によって判定データ（上面用判定データ及び下面用判定データ）を補正し、第２実施形態の場合には、後述の「汚損判定率」を用いて下記の数５によって判定データ（上面用判定データ及び下面用判定データ）を補正する。

（数３）
判定データ＝（正反射データ＋拡散反射データ）＊（ガラス汚れ修正値／Ｋ）

（数４）
判定データ＝（正反射データ＋拡散反射データ）＊（ガラス汚れ修正値／Ｋ）／
（（１−α）＋α＊ガラス汚れ率１＋（１−β）＋β＊ガラス汚れ率２）
ここで、上記数３、数４における「Ｋ」は、判定データの補正量の基準値（定数）であり、本例ではＫ＝１２８としている。また、上記数３、数４における「ガラス汚れ修正値（初期値＝Ｋ）」は、汚損貨のカウント値に応じて変化させる変数である（後述する「計数後」の処理を参照）。また、上記数４における「α」，「β」は金種による固有値である。

（数５）
判定データ＝（正反射データ＋拡散反射データ）／（１−透過出力低下量率
＊汚損判定率）
ここで、上記数５における「汚損判定率（初期値＝１）」は、汚損貨のカウント値に応じて変化させる変数である（後述する「計数後」の処理を参照）。

汚損検出センサの制御手段３０ｄは、前記数３〜数５のいずれかの数式によって判定データを補正した後（ステップＳ１４）、その補正後の判定データと硬貨の金種に対応する汚損判定基準情報（例えば、金種毎に設定された複数段階の汚損度判定基準値を示す基準レベルデータ）とを比較して、硬貨の汚損レベル（本例では、複数段階の汚損度のいずれの段階の汚損度であるか示す硬貨上面の汚損度、及び硬貨下面の汚損度）を判定する（ステップＳ１５）。そして、その上下面の汚損判定結果をメイン識別部２０に送信すると共に（ステップＳ１６）、例えば硬貨の汚損度と汚損貨判定用の基準値（閾値）とを比較して汚損貨か否かを判定し、汚損貨と判定したのであれば、汚損貨の枚数を示すカウント値を１カウントアップし（ステップＳ１７）、当該硬貨の処理を終了する。なお、ステップＳ１６において算出する汚損貨のカウント値は、前記数３又は数４で用いる「ガラス汚れ修正値」あるいは前記数４で用いる「汚損判定率」を求めるために使用する補正用パラメータである。

なお、上述した「計数中」の動作における実施の形態では、汚損検出センサの制御手段３０ｄで求めた硬貨の汚損度（硬貨上面の汚損度及び硬貨下面の汚損度）をメイン識別部２０に通知し、汚損貨の判定をメイン識別部側で実施する形態を例としているが、汚損検出センサ側で汚損貨の判定を行い、その判定結果をメイン識別部２０に通知する形態としても良く、硬貨処理機本体の操作部からの選択操作により、いずれかの形態をオペレータが選択して設定可能な形態としても良い。

次に、汚損検出センサ３０における計数後の動作例を図１０のフローチャートの流れに沿って説明する。

汚損検出センサの制御手段３０ｄは、計数後の処理として、前記ステップＳ１６で求めた汚損貨のカウント値（枚数）が規定値（例えば１０００枚）以上であるか否かを判定し（ステップＳ２１）、規定値以上であれば、第１実施形態の場合には前記数３又は数４で用いる「ガラス汚れ修正値」を次の処理により補正する。例えば、上汚損判定枚数が（下汚損判定枚数＋５０）以上であれば、下記の数６及び数７により補正し、下汚損判定枚数が（上汚損判定枚数＋５０）以上であれば、下記の数８及び数９により補正する。

（数６）
上ガラス汚れ修正値＝上ガラス汚れ修正値＋１

（数７）
下ガラス汚れ修正値＝下ガラス汚れ修正値−１

（数８）
下ガラス汚れ修正値＝下ガラス汚れ修正値＋１

（数９）
上ガラス汚れ修正値＝上ガラス汚れ修正値−１
一方、第２実施形態の場合には、前記数５で用いる「汚損判定率」を例えば次の数１０及び数１１により補正する。

（数１０）
上汚損判定率＝上汚損枚数／（上汚損枚数＋下汚損枚数）

（数１１）
下汚損判定率＝下汚損枚数／（上汚損枚数＋下汚損枚数）
そして、前記数６及び数７、又は前記数８及び数９により上下面の「ガラス汚れ修正」を算出、あるいは前記数１０及び数１１により上下面の「汚損判定率」を算出して記憶した後（ステップＳ２２）、汚損貨のカウント値（枚数）をクリアし（ステップＳ２３）、当該硬貨の計数後の動作を終了する。

以上のような実施の形態とすることにより、硬貨表面の模様の有無にかかわらず汚損貨と正常貨（汚れていない硬貨）とを高精度で識別することが可能となる。また、上述した「汚れ補正機能」を備えることにより、汚損検出センサ内の通路部が硬貨粉等によって汚れていても、安定した汚損検出能力を保つことができる。また、オペレータへの清掃要求（画面表示等による通知）の頻度を低減させることが可能となる。

以下に、図１１に示される実際の実験結果を参照して、硬貨表面の模様の有無にかかわらず汚損貨と正常貨とを識別できる理由を説明する。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、汚損検出センサ３０における正反射光／拡散反射光の受光出力の分布を示しており、正反射センサの出力を縦軸、拡散反射センサの出力を横軸として、硬貨表面（表側の面）でのセンサ出力を、流通貨については“●”、新貨ついては“○”で示し、また、硬貨裏面でのセンサ出力を、流通貨については“▲”、新貨ついては“△”で示している。また、データを採取した硬貨表面（表側及び裏側）の部位は、３０度刻みの円環状の部位（１２箇所の部位）である。本例では、照射光は直径３ｍｍ程度のスポット光とし、５００円硬貨の新貨と流通貨と、１円硬貨の新貨と流通貨について、それぞれ、表側及び裏側の各部位のデータを採取している。ここでは、流通貨を汚損貨と見なし、新貨を正常貨と見なして説明する。

硬貨の「模様無し部」は、光が当たっても拡散が生じないため、正反射成分が多く、拡散成分は少ない。その結果、図１１に示されるように、センサ出力は左斜め上側の方向に分布する。一方、硬貨の「模様有り部」は、光が当たると拡散されるため、正反射成分が減り、拡散成分が増加する。その結果、センサ出力は右斜め下側の方向に分布する。また、新貨と流通貨とを比較すると、流通貨は光沢が少なくなるため、正反射光、拡散反射光とも反射成分が減少するため、センサ出力は、左斜め下側の方向に分布し、結果として、新貨と流通貨のデータの分布は、図１１中の線分Ｌａより上側と下側とに分かれる。

そのため、正反射光と拡散反射光の両方のセンサ出力を利用した場合、線分Ｌａで汚損閾値（例えば実測値の分布から得られた関数で表わされる汚損閾値）を設定すれば、模様の有無にかかわらず流通貨（汚損貨）と新貨（正常貨）とを識別することができる。これに対して、従来の拡散反射方式（拡散反射光のみを用いた方式）では、線分Ｌｂで汚損閾値を設定した場合、新貨と流通貨共、閾値の両側に分布するため、分離できないことが分かる。また、正反射方式（正反射光のみを用いた方式）とした場合も、拡散反射方式と同様に、新貨と流通貨は閾値（線分Ｌｃ）の両側に分布するため、分離できないことが分かる。

なお、上述した実施の形態においては、硬貨の計数機能を有する硬貨処理機に搭載される硬貨識別装置を例として説明したが、計数機能の有無に限定されるものでない。即ち、本発明に係る硬貨識別装置及び汚損検出センサは、硬貨の汚損検出が必要な硬貨処理機全般に適用でき、メダル等を用いた業務用ゲーム機にも適用できる。また、本発明に係る硬貨識別装置は、汚損貨の識別に限らず、新貨と流通貨とを識別する装置としても適用可能である。さらに、上述した実施の形態においては、汚損検出センサのユニットは、硬貨識別センサのユニットと一体的に連結される形態を例として説明したが、独立して搬送路に設置することも可能である。また、上流側の硬貨識別センサで判別された硬貨の金種情報は、メイン識別部から受信する形態を例として説明したが、イメージセンサ（又は磁気センサ）が独自のＣＰＵで金種を判別する機能を持っている場合は、イメージセンサ（又は磁気センサ）から金種情報を受信する形態としても良い。

本発明に係る硬貨識別装置の全体構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係る汚損検出センサの構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係る汚損検出センサの構造の一例を模式的に示す側面構造図である。 図３の汚損検出センサのユニット構造の一例を示す斜視構造図である。 本発明に係る硬貨識別装置が有する主要なセンサの配置構成の一例を示す模式図である。 本発明に係る汚損検出センサの信号取込タイミングを説明するためのタイミングチャートである。 本発明に係る硬貨識別装置の全体の動作例を説明するための図である。 本発明に係る汚損検出センサの動作例を説明するための第１のフローチャートである。 本発明に係る汚損検出センサの動作例を説明するための第２のフローチャートである。 本発明に係る汚損検出センサの動作例を説明するための第３のフローチャートである。 本発明に係る汚損検出センサにおける汚損貨の検出原理を説明するための図である。 従来技術の問題を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 硬貨識別装置
２ 硬貨
１０ 硬貨識別センサ
１１ イメージセンサ
１２ 磁気センサ
１３ タイミングセンサ
２０ メイン識別部
２１ 基本モジュール
２２ 制御モジュール
３０ 汚損検出センサ
３０ａ 上面汚損センサモジュール
３０ｂ 下面汚損センサモジュール
３０ｃ 通路部
３０ｄ 制御手段
３１ 照射手段（赤外ＬＥＤ）
３２ 第１の受光手段（正反射センサ）
３３ 第２の受光手段（拡散反射センサ）
３４ 光量監視手段（モニタセンサ）
３５ 光路変換手段（ハーフミラー）

Claims (3)

1. 識別硬貨の硬貨表面に光を照射する照射手段と、前記光の硬貨表面からの正反射光を受光する第１の受光手段と、前記光の硬貨表面からの拡散反射光を受光する第２の受光手段と、前記第１の受光手段からの前記正反射光の受光信号及び前記第２の受光手段からの前記拡散反射光の受光信号に基づいて、前記識別硬貨の硬貨表面の汚損を識別する制御手段とを備えたことを特徴とする硬貨識別装置。
2. 前記識別硬貨の硬貨表面に照射される光がスポット光である請求項１に記載の硬貨識別装置。
3. 前記照射手段、及び前記第１、第２の受光手段は、硬貨識別用の磁気センサ又はイメージセンサが設けられている硬貨通路の下流側に配置され、前記制御手段は、前記磁気センサ又は前記イメージセンサからの金種情報、及び金種毎の汚損判定基準情報に基づいて、前記識別硬貨の硬貨表面の汚損を識別することを特徴とする請求項１又は２に記載の硬貨識別装置。

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