JP3399094B2 - 光センサ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体に記録されて
いる磁気パターンと光学的パターンを同時に読み取る光
センサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】記録媒体に記録されている光学的パター
ンを読み取り識別する光学的識別装置は、広い分野にお
いて使用されており、例えば、紙幣を使用可能な自動販
売機や自動両替機にも使用されている。一般に、紙幣
は、硬貨に比べて高額であり、従って、紙幣を使用可能
な自動販売機や自動両替機においては、投入される紙幣
の種類と真偽とを正確に、しかも迅速に識別することが
必要不可欠である。

【０００３】紙幣は、磁性体の粉末が混入された磁気イ
ンクにより印刷された磁気パターンと光学的な濃淡パタ
ーンとの記録内容が同時に描かれた記録媒体とされてお
り、紙幣を選別する選別装置としては、大別して光学
式、電磁式のものがある。光学式識別には、紙幣面に光
を照射し、反射又は透過光を受光素子で受光して紙幣面
の特定位置又は区間における基準値と比較する方法があ
り、電磁式識別には、磁気ヘッドにより紙幣に含まれる
磁性物質を検知する方法がある。また、光学式と電磁式
との併用により識別能力の向上を図っている。

【０００４】紙幣の選別装置としては、例えば、図１
（ａ）、（ｂ）に示すように、投入された紙幣１を選別
装置２側において紙幣１の検出すべき所定箇所に光源と
光電素子とから成る透過型の光センサ３〜６を配置し、
投入された紙幣１の長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｗを測定すると
共に、更に光学的、電磁気的な特殊検出素子７、８によ
り透かし模様や、文字等を検知して、制御・識別回路９
により紙幣の種類や真偽等の選別を行うようにしてい
る。

【０００５】また、検出ヘッドとしては、磁気光学複合
ヘッドが本出願人により提案されている（特願昭６２−
３３６４２号）。この磁気光学複合ヘッドは、図２に示
すように１つの検出ヘッド１１に磁気センサ１２と光セ
ンサ１３とを一体に組み込んで形成し、記録媒体の同じ
位置に記録されている磁気パターンと光学パターンとを
同時に検知するようにしたものである。磁気センサ１２
は、ヨーク１４と当該ヨーク１４に巻回されたコイル１
５、１６により構成されている。光センサ１３は、ヨー
ク１４の先端のギャップ１４ａに装着された光学部材１
７、各一端が光学部材１７の内面に当接され、各他端が
発光素子（例えば、ＬＥＤ）１８の発光面に当接された
光ファイバ束２０、及び各一端が光学部材１７の内面に
当接され、各他端が受光素子（例えば、フォトダイオー
ド）１９の受光面に当接された光ファイバ束２１等によ
り構成されている。

【０００６】そして、検出ヘッド１１の検出面１１ａに
紙幣１を当接させるために図３のようにローラ２３が所
定のギャップを存して、且つ回転自在に対向して配置さ
れている。紙幣１は、この検出ヘッド１１とローラ２３
との間を矢印のように検出面１１ａに摺接しながら搬送
され、磁気センサ１２と光センサ１３とにより磁気パタ
ーンと光学パターンとが同時に検出される。このような
構造の複合ヘッドは、小型、堅牢であり、しかも、記録
媒体の同一箇所における磁気パターンと光学パターンと
を同時に検出することができるために、特に収納スペー
スが限られている自動販売機や自動両替機等の紙幣の識
別装置に好適である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１に示すような透過
型の光センサにおいては、紙幣１の表面に描かれている
光学パターンを検出する場合には更に反射型の光センサ
を必要とし、また、磁気パターンを検出する磁気センサ
も必要となり、センサの数が多くなり、コスト高とな
る。更に自動販売機や自動両替機のようにスペースに余
裕が少ない機器においてはセンサの数が多くなると設置
個所が困難となる等の問題もある。

【０００８】また、磁気光学複合センサを使用する場合
には、紙幣（記録媒体）１を検出ヘッド１１の検出面１
１ａに当接させるローラ２３が設けられているために、
光センサ１３は、反射式のみが可能である。即ち、発光
素子１８により紙幣１の表面に１ａに光りを照射し、そ
の反射光を受光素子１９により受光する反射型のものに
限られる。

【０００９】反射型の光センサにおいては、光が反射す
る表面の光学パターンしか検出することができない。ま
た、表面からの反射光を受光するためにローラ２３の押
さえが悪いとヘッド１１の検出面１１ａとローラ２３と
の間のギャップのばらつきにより反射光が乱れ易く、こ
れに応じて受光素子１９の出力が変化し易い。このため
検出精度の向上が困難である等の問題がある。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、磁気センサと光センサを組み込んだ検出ヘッドに磁
気パターンと光学パターンとが描かれた記録媒体を当接
させる光センサ装置において、記録媒体の検出ヘッドへ
の当接位置において当該記録媒体を透過した透過光を検
出する光センサ装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、記録媒体の磁気パターンを読み取る
磁気センサと第１の光素子とを有する検出ヘッドと、前
記検出ヘッドに対向して設けられ光を透過させる軸と、
前記軸に回転自在に軸支され前記記録媒体を前記検出ヘ
ッドに当接させ且つ光を透過させるローラと、前記軸内
に前記第１の光素子と対向して設けられた第２の光素子
とを備えた構成としたものである。

【００１２】請求項２の光センサ装置は、前記第１の光
素子は発光素子又は受光素子であり、前記第２の光素子
は受光素子又は発光素子としたものである。

【００１３】請求項３の光センサ装置は、前記第１の光
素子は発光素子と該発光素子から投光され前記記録媒体
で反射された光を受光する受光素子とを有し、前記第２
の光素子は前記発光素子から投光され前記記録媒体を透
過する光を受光する受光素子としたものである。

【００１４】請求項４の光センサ装置は、前記第２の光
素子は発光素子と該発光素子から投光され前記記録媒体
で反射された光を受光する受光素子とを有し、前記第１
の光素子は前記発光素子から投光され前記記録媒体を透
過する光を受光する受光素子としたものである。請求項
５の光センサ装置は、前記ローラは、少なくとも前記光
素子と対向する部位を透明部材により形成したものであ
る。

【００１５】請求項６の光センサ装置は、前記ローラ
は、前記光素子と対向する部位に隙間が設けられている
構成としたものである。

【００１６】請求項７の光センサ装置は、前記軸を透明
な部材により形成したものである。請求項８の光センサ
装置は、前記軸は、前記光素子と対向する位置に孔を穿
設したものである。

【００１７】

【作用】請求項１及び２の光センサ装置では、記録媒体
は、検出ヘッドと支持部材との間に搬送され、検出ヘッ
ドの検出面に当接されて摺動しながら搬送される。検出
ヘッドの第１の光素子から投光された光は、記録媒体を
透過した光はローラ、軸を通して前記軸内に設けられた
第２の光素子により受光される。検出ヘッドは、磁気セ
ンサにより記録媒体の光学パターンと同一箇所に描かれ
ている磁気パターンを同時に読み取る。これにより記録
媒体の検出精度が向上する。

【００１８】請求項３の光センサ装置では、検出ヘッド
の発光素子から投光され記録媒体の表面で反射された反
射光は、検出ヘッドの受光素子により受光検出される。
記録媒体を透過した光は、ローラ及び軸を通して前記軸
内に設けられた受光素子により検出される。これにより
反射光と透過光の使用が可能となり、記録媒体の表面及
び裏面に描かれている光学パターンを同時に読み取るこ
とができる。検出ヘッドは、同時に磁気センサにより磁
気パターンを読み取る。

【００１９】請求項４の光センサ装置では、軸内に設け
られた発光素子から投光されローラを通り記録媒体の裏
面で反射された反射光は、前記軸内に設けられた受光素
子により受光検出される。記録媒体を透過した光は、検
出ヘッドの受光素子により検出される。これにより反射
光と透過光の使用が可能となり、記録媒体の裏面及び表
面に描かれている光学パターンを同時に読み取ることが
できる。検出ヘッドは、同時に磁気センサにより磁気パ
ターンを読み取る。

【００２０】請求項５の光センサ装置では、ローラは光
素子と対向して設けられた透明な部位を通して光を透過
させる。請求項６の光センサ装置では、ローラは光素子
と対向して設けられた隙間を通して光を通す。

【００２１】請求項７の光センサ装置では、ローラを透
過した光は、透明な軸を透過して内部の受光素子により
受光される。請求項８の光センサ装置では、ローラを透
過した光は、軸に設けられた孔を通して内部に設けられ
た受光素子により受光される。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
述する。尚、図２と同一部材には同一符号を付して説明
する。図４及び図５において、光センサ３０は、検出ヘ
ッド１１と、検出ヘッド１１の検査面１１ａに記録媒体
を当接させて摺動させながら転動する透過型のローラ３
１と、検出ヘッド１１から投光され記録媒体を透過し、
更にローラ３１を透過した光を受光する受光素子３２と
により構成されている。検出ヘッド３１は、磁気光学複
合ヘッドで、図２に示すように磁気センサ１２と光セン
サ１３とが一体に組み込まれて構成されている。

【００２３】ローラ３１は、透明な部材例えば、透明な
ウレタンゴム、アクリル樹脂、クリスタルグラス等によ
り形成されており、軸孔３１ａの両側開口端近傍に夫々
軸受３３、３４が嵌合固定されている。そして、軸孔３
１ａの中央部には軸受けが設けられておらず、検出ヘッ
ド１１の検出面１１ａの光学部材１７と対応する部分は
中空部３５とされている。これによりローラ３１は、光
が外周面３１ｂの中央部と軸受３３と３４との間の中空
部３５との間を半径方向に透過可能となる。

【００２４】一方、ローラ３１を軸支する軸３６は、例
えば、金属部材により形成された中空軸とされており、
検出ヘッド１１の検出面１１ａにおける光学部材１７と
対向し、且つローラ３１の中央部の軸受が装着されてい
ない部位と対応する位置に孔３６ａが穿設されている。
また、軸３６には孔３６ａの両側にローラ３１の幅より
も僅かに広い間隔で周方向に沿って形成された環状溝に
はスナップリング３７、３７が嵌合されてローラ３１を
軸方向に移動不能に支持している。この軸３６は、両端
又は一端がフレーム（図示せず）に固定されてローラ３
１を回転自在に支持している。

【００２５】受光素子３２は、軸３６内に、且つ孔３６
ａの位置にその受光面が検出ヘッド１１の光学部材１７
に対向して配置されている。この受光素子３２は、透明
なローラ３１の外周面３１ｂから中心に向かって垂直に
入射し、半径方向に透過して軸３６の孔３６ａを通して
当該軸３６内に入射する光を受光検出する。従って、受
光素子３２は、ローラ３１が回転しても静止した状態で
透過光を受光することが可能である。

【００２６】以下に作用を説明する。図４及び図５に２
点鎖線で示すように紙幣１が検出ヘッド１１とローラ３
１との間に搬送されてくると、ローラ３１は、紙幣１の
表面１ａを検出面１１ａに当接させて摺動させながら転
動する。これにより紙幣１は、その表面１ａが検出面１
１ａを摺動しながら矢印方向に搬送される。尚、紙幣１
は、その両側縁部をベルトにより挟持されて搬送される
ようになっている。従って、ローラ３１は、検出ヘッド
１１の検出面１１ａに紙幣１の表面１ａを軽く押し当て
るためのものである。

【００２７】検出ヘッド１１の発光素子１８から投光さ
れた光は、光学部材１７を通して紙幣１の表面１ａに照
射され、その一部が紙幣１の表面１ａにより反射され、
残部が当該紙幣１を透過する。表面１ａにより反射され
た光は、検出ヘッド１１に内蔵される受光素子１９によ
り受光され、当該位置に描かれた光学パターンが読み取
られる。

【００２８】一方、紙幣１を透過した光は、透明なロー
ラ３１に入射し、軸３６の孔３６ａを通して当該軸３６
内に入射する。受光素子３２は、このローラ３１から出
射された光を受光する。紙幣１を透過した光は、当該紙
幣の裏面１ｂに描かれた光学パターン、或いは表面１ａ
の光学パターンと裏面１ｂの光学パターンとの合成され
た光学パターンに応じて変化し、従って、受光素子３２
によりこれらの光学パターンを検出することができる。

【００２９】ローラ３１は、紙幣１の摺動に伴い外周面
３１ｂが当該紙幣１の裏面１ｂに当接しながら回転する
ためにセルフクリーニング作用により常に透明な状態に
保持される。従って、ローラ３１の外周面３１ｂにおけ
る光の散乱や、減衰等が大幅に低減され、紙幣１を透過
した光は、その大部分が当該ローラ３１内に入射して受
光素子３２に受光される。

【００３０】しかも、紙幣１を透過する透過光は、当該
紙幣１と検出ヘッド１１及びローラ３１との間に多少の
ギャップがある場合でも殆ど影響を受けることが無く、
受光素子３２の出力のバラツキが少ない。従って、反射
光を受光する受光素子１９と透過光を受光する受光素子
３２とにより、紙幣１の表面１ａの光学パターン、裏面
１ｂの光学パターン、或いは表面１ａの光学パターンと
裏面１ｂの光学パターンの合成パターンを良好に読み取
ることができる。この結果、検出精度が大幅に向上す
る。

【００３１】同時に検出ヘッド１１は、磁気センサ１２
により当該紙幣１の表面１ａの光学パターンと同一箇所
に描かれている磁気パターンを読み取る。これにより光
センサ３０は、磁気センサ１２と光センサ１３とにより
紙幣１の同一箇所における磁気パターンと光学パターン
とを同時に読み取り、受光素子３２により裏面１ｂの光
学パターン或いは表面１ａと裏面１ｂの光学パターンの
合成パターンを読み取ることにより極めて高精度な識別
を行うことが可能となる。

【００３２】また、紙幣１を透過する透過光は、紙幣が
２枚以上重なった場合には、１枚のときに比べて光量が
低下し、これに伴い受光素子３２の出力も低下する。従
って、この受光素子３２の出力の低下により、紙幣が２
枚以上重なって投入されたことを簡単に検知することが
可能となる。これにより光センサ３０は、反射光と透過
光、又は透過光のみの二通りの使い方が可能であり、検
出精度の向上、検出の種類の拡大（例えば、２枚重ねの
選別、厚み検知等）が図られる。また、受光素子３２
は、ローラ３１の軸３６内に配置することができるため
に、スペースの有効利用を図ることができる。また、受
光素子３２を保護することができる。

【００３３】図６は、透過型のローラの第２の実施例を
示し、ローラ３８は、中央のローラ３９が透明な部材に
より形成され、両側のローラ４０、４０が不透明な例え
ば、ゴム部材により形成されてサンドイッチ構造とされ
ており、中央のローラ３９の両側面は、夫々左右のロー
ラ４０、４０の対向する各側面に固定されて一体に形成
されている。そして、両側のローラ４０、４０には軸受
４１、４１が嵌合固定されており、中央のローラ３９に
は軸受けが設けられていない。これにより中央の透明な
ローラ３９に半径方向に入射した光は、当該ローラ３９
を透過可能となる。

【００３４】このローラ３８は、軸３６に回転自在に軸
支され、中央の透明なローラ３９が検出ヘッド１１の検
出面１１ａ（図５）に対向して配置される。検出ヘッド
１１から投光され、紙幣１を透過した光は、ローラ３８
を透過して軸３６の孔３６ａから当該軸３６内に出射
し、受光素子３２に受光される。尚、ローラ３９は、前
述したローラ３１と同様にセルフクリーニング作用によ
り透明な状態に保持される。

【００３５】図７は、透過型ローラの第３の実施例を示
し、図６に示すローラ３７の中央の透明なローラ３９を
取り除いた構造としたものである。これによりローラ３
８’を極めて簡単な構造とすることができる。図８は、
検出ヘッド１１に紙幣１を当接させる部材として、ロー
ラに変えて支持部材４２としたものである。この支持部
材４２は、透明な部材により形成されており、先端４２
ａが曲面をなして紙幣１の裏面１ｂに摺接し、内部に検
出ヘッド１１の光学部材１７と対向して受光素子３２が
一体に収納されたものである。この支持部材４２は、ロ
ーラに比べて摺動抵抗は大きいが、構造が簡単であり、
安価である。

【００３６】図９は、図５の光センサ装置３０とは反対
に、検出ヘッド１１’内に磁気センサ１２と受光素子１
９とを収納し、ローラ３１の軸３６内に発光素子４４と
受光素子４５とを配置した構成とものである。発光素子
４４から投光され紙幣１の裏面１ｂにより反射された光
は、受光素子４５により受光検出され、紙幣１を透過し
た光は、検出ヘッド１１’の受光素子１９により受光検
出される。

【００３７】また、上記実施例において、ローラ３１、
３８を軸支する軸３６を金属の中空軸とし、ローラを通
った光を通すための孔３６ａを穿設したが、ローラと同
様にアクリル樹脂などの透明な部材により軸を形成して
も良い。このような透明な部材により形成した透明軸を
使用する場合には、光を通すための孔を設ける必要が無
くなり、構造が簡単となる。更に、透明軸内に光素子を
一体成形により組み込むことも可能であり、軸をパイプ
状にする必要が無くなり、強度が向上すると共に、組付
けが簡単になる等の利点がある。

【００３８】尚、上記実施例において、１個の光素子、
又は一組の発光素子と受光素子、１個の磁気センサを組
み込んだ構造の検出ヘッドについて説明したが、これに
限るものではなく、光素子、受・発光素子及び磁気セン
サを多数並列に組み込んだ構造の複合ヘッド群としても
良い 更に、上記実施例においては記録媒体として紙幣を使用
したが、これに限るものではなく、他の記録媒体の識別
を行うようにしても良いことは勿論である。この場合、
記録媒体は、少なくとも透光性を有するものであること
が必要である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
気パターンと光学パターンとが描かれた記録媒体に磁気
センサと光センサとを組み込んだ複合ヘッドを当接させ
る支持部材の当接位置において、記録媒体を透過する透
過光を検出することにより、記録媒体の裏面に描かれて
いる光学パターン、或いは記録媒体の表面に描かれてい
る光学パターンと裏面に描かれている光学パターンとの
合成パターンを読み取ることができ、読み取り精度の向
上が図られる。また、透過光を検出することにより記録
媒体が二枚重ねて投入された場合や、厚みなどを光学的
に検出することができる。同時に磁気センサにより光学
パターンと同一箇所に描かれた磁気パターンを読み取る
ことができ、記録媒体の読み取り精度を更に向上させる
ことが可能となる。また、ローラの軸内に光素子を設け
ることにより、装置の小型化を図ることが可能となる。

【００４０】請求項３及び４の光センサ装置では、記録
媒体の反射光と透過光との使用が可能となり、記録媒体
の表面で反射された反射光により表面の光学パターン
が、透過光により記録媒体の表面及び裏面に描かれてい
る光学パターンを同時に読み取ることができる。検出ヘ
ッドは、同時に磁気センサにより磁気パターンを読み取
る。これにより検出精度が向上する。

【００４１】

【００４２】請求項７の光センサ装置では、ローラを軸
支する軸を透明な部材により形成してローラから出射さ
れた光を軸内に透過させることにより、軸の強度を高く
することができる。請求項８の光センサ装置では、ロー
ラを透過した光を、軸に設けられた孔を通して軸内に入
射させるために、軸として不透明な金属製のパイプを使
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動販売機等に使用されている紙幣の選別装置
の一例を示す図である。

【図２】記録媒体の同一箇所に描かれた磁気パターンと
光学パターンとを同時に読みとることが可能な磁気光学
複合ヘッドの断面図である。

【図３】図２の複合ヘッドによる記録媒体の使用例を示
す説明図である。

【図４】本発明に係る光センサ装置の第１の実施例を示
す断面図である。

【図５】図４の矢線Ｖ−Ｖ方向の断面図である。

【図６】図５の透過型ローラの第２の実施例を示す断面
図である。

【図７】図５の透過型ローラの第３の実施例を示す断面
図である。

【図８】図５の光センサ装置の第２の実施例を示す断面
図である。

【図９】図５の光センサ装置の第３の実施例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 紙幣（記録媒体） １１、１１’ 検出ヘッド １２ 磁気センサ １３ 光センサ １７ 光学部材 １８、４４ 発光素子 １９、３２、４５ 受光素子 ２０、２１ 光ファイバ束 ３０ 光センサ ３１、３７、３７’ 透過型ローラ ３６ 軸 ４２ 支持部材

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−40651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−86681（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79996（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−168497（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−73014（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 13/04 G06K 7/00 - 7/14 G07D 7/00 - 7/20

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体の磁気パターンを読み取る磁気
   センサと第１の光素子とを有する検出ヘッドと、前記検出ヘッドに対向して設けられ光を透過させる軸
   と、 前記軸に回転自在に軸支され前記記録媒体を前記検出ヘ
   ッドに当接させ且つ光を透過させるローラと、 前記軸内に 前記第１の光素子と対向して設けられた第２
   の光素子とを備えたことを特徴とする光センサ装置。
2. 【請求項２】 前記第１の光素子は発光素子又は受光素
   子であり、前記第２の光素子は受光素子又は発光素子で
   あることを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
3. 【請求項３】 前記第１の光素子は発光素子と該発光素
   子から投光され前記記録媒体で反射された光を受光する
   受光素子とを有し、前記第２の光素子は前記発光素子か
   ら投光され前記記録媒体を透過する光を受光する受光素
   子であることを特徴とする請求項１に記載の光センサ装
   置。
4. 【請求項４】 前記第２の光素子は発光素子と該発光素
   子から投光され前記記録媒体で反射された光を受光する
   受光素子とを有し、前記第１の光素子は前記発光素子か
   ら投光され前記記録媒体を透過する光を受光する受光素
   子であることを特徴とする請求項１に記載の光センサ装
   置。
5. 【請求項５】 前記ローラは、少なくとも前記光素子と
   対向する部位が透明部材により形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
6. 【請求項６】 前記ローラは、前記光素子と対向する部
   位に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１に
   記載の光センサ装置。
7. 【請求項７】 前記軸は、透明な部材により形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
8. 【請求項８】 前記軸は、前記光素子と対向する位置に
   孔が穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の
   光センサ装置。