JP3604549B2

JP3604549B2 - 紙葉類の異物判別装置

Info

Publication number: JP3604549B2
Application number: JP34292697A
Authority: JP
Inventors: 一雄藤原
Original assignee: グローリー工業株式会社
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: JPH11173997A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速搬送される紙葉類を光学的に読み取り、該読み取り信号に基づいて紙葉類の異物の存在を判別する紙葉類の異物判別装置に関し、特に、光沢性のないメンディングテープ等の異物が、高速搬送される紙葉類に貼着されているか否かを判別する紙葉類の異物判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙幣、小切手、証券又は証書等の紙葉類にテープが貼り付けられているか否かを検出する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特開昭６４−１３６９５号公報には、紙幣表面の所定箇所への入射光に対応し、反射法則に基づく反射光の進路上で所定箇所から所定距離の位置に第１の受光素子を設け、また入射光の入射面内にあり所定箇所を通る所定直線上で所定箇所から所定距離の位置に第２の受光素子を設け、これらの受光素子の比率を設定値と比較して粘着テープにより修復された紙幣を検出する損傷紙幣判別装置が開示されている。
【０００４】
また、特開平４−１２９９５３号公報には、被検体の紙葉に発光器から光を照射し、紙葉からの直接の反射光を第１の受光器で受光し、また紙葉からの散乱反射光を第２の受光器で受光し、これらの受光器からの出力信号の波形を比較して、紙葉にセロハンテープが貼着してあるか否かを検出する紙葉搬送装置のセロハンテープ検出装置が開示されている。
【０００５】
これらの従来技術に代表される従来の紙葉類の異物検出装置では、２つの受光素子を用いて紙葉表面に貼着された光沢性の高いセロハンテープ等を検出することとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の紙葉類の異物検出装置では、光沢性の強いセロハンテープ等は検出できるものの、メンディングテープのような光沢性が弱い異物を検出することは難しい。
【０００７】
この点について説明すると、まず紙葉類の一つである紙幣の表面粗さは、新券で５〜１０μｍ程度であるが、紙幣が損耗して毛羽立つと表面粗さはさらに大きくなるため、表面粗さが０．１μｍ程度以下のセロハンテープだけでなく、表面粗さが１μｍ程度のメンディングテープを検出できるようにも思える。
【０００８】
ところが、紙幣からの反射光は、紙幣の表面粗さにのみ依存するのではなく、紙幣を照射する光の波長や照射角度にも依存する。
【０００９】
このため、肉眼で物体を覗き込むような角度で紙幣を検査したとしても、肉眼の場合と同様に、紙幣とメンディングテープの光沢性の違いを判別することができなくなるのである。
【００１０】
特に、紙幣上のテープ検出は、通常紙葉が高速搬送される状態で非接触の検査によって行われるため、紙幣面の傾き変動や上下変動などの姿勢変化が生じ、正反射光と拡散反射光との比率などを用いたとしても、検出精度が劣化することとなる。
【００１１】
これらのことから、高速搬送される紙葉類に対してメンディングテープ等の光沢性のないテープが貼られているか否かをいかに効率良く検出するかが重要な課題となっている。
【００１２】
そこで、本発明では上記課題を解決して、光沢性のないメンディングテープ等の異物が、高速搬送される紙葉類に貼着されているか否かを効率良く判別することができる紙葉類の異物判別装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、高速搬送される紙葉類から該紙葉類の表面に貼付された光沢性の低いテープの存在を判別する紙葉類の異物判別装置において、前記紙葉類を照射するための所定の波長の光を出力する光源と、前記光源から出力された光を反射して前記紙葉類の搬送方向に対して所定の照射角度で該紙葉類の表面を照射する第１のミラーと、前記紙葉類の表面で所定の反射角度で反射された光を反射する第２のミラーと、前記紙葉類の搬送方向に沿ってアレイ状に配設され、前記第２のミラーで反射された光を受光する複数の受光素子と、前記複数の受光素子のうちの最大受光量を得た受光素子の受光データと該最大受光量を得た受光素子に隣接する受光素子の受光データとに基づいて前記テープの存在を判別する判別手段と、前記第２のミラーと前記複数の受光素子との間に設けられ、前記受光素子のアレイ方向に対しては結像作用を及ぼさず、かつ、前記受光素子のアレイ方向と直交する方向に対しては結像作用を及ぼす光学素子とを具備し、前記テープの表面粗さによる該テープからの反射光の位相の相対的ずれ量のばらつきの度合いが鏡面反射成分と拡散反射成分が共に存在する範囲となるように、前記光源から出力される光の波長および前記第１のミラーによる前記紙葉類の表面に対する光の照射角度を設定することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記テープは、メンディングテープであり、前記光源は、前記紙葉類の搬送面に対して略垂直方向に波長が略１．３μｍの赤外光を出力し、前記第１のミラーは、前記光源から出力された光を略７８度の照射角度で前記紙葉類の表面を照射するように配設され、前記第２のミラーは、前記紙葉類の表面から略７８度の反射角度で反射された光を前記紙葉類の搬送面に略垂直方向に反射するように配設されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記判別手段は、前記複数の受光素子のうちの最大受光量を得た受光素子の受光データと該最大受光量を得た受光素子に隣接する受光素子の受光データとの比率を算定する比率算定手段と、前記比率算定手段で算出した比率から反射光量分布の尖がり度を示すパラメータを算出するパラメータ算出手段とを具備し、前記パラメータ算出手段で算出したパラメータに基づいて前記テープの存在を判別することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記判別手段は、所定のしきい値を記憶する記憶手段と、前記パラメータ算出手段で算出したパラメータと前記記憶手段に記憶した所定のしきい値とを比較する比較手段とを具備し、前記比較手段の比較出力に基づきして前記テープの存在を判別することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、高速搬送される紙幣にメンディングテープが貼られているか否かを判別する場合を示すこととする。
【００２０】
図１は、本実施の形態で用いる紙幣判別装置の構成を示すブロック図である。
【００２１】
同図に示すように、この紙幣判別装置１００は、反射光量検出部１１０及び検出処理部１２０に大別される。
【００２２】
まず、反射光量検出部１１０は、赤外光光源１１１から照射角度θで検査点へ赤外光を照射し、この検査点の位置から反射角θで反射する正反射光を受光し得る位置にフォトダイオードアレイ１１２を配設する。
【００２３】
フォトダイオードアレイ１１２は、８個のフォトダイオード素子を図中のｘ方向に並べたアレイ構造を有し、各フォトダイオードアレイ１１２からの出力は、それぞれアンプ１１３で増幅し、マルチプレクサ１１４を介してＡ／Ｄコンバータ１１５でＡ／Ｄ変換される。
【００２４】
一方、検出処理部１２０は、バッファメモリ１２０ａと、チャンネル選択部１２０ｂと、比率演算部１２０ｃと、パラメータ算出部１２０ｄと、しきい値記憶部１２０ｅと、判定部１２０ｆとから構成される。
【００２５】
バッファメモリ１２０ａは、Ａ／Ｄコンバータ１１５が出力したデジタルデータを一時記憶するメモリであり、データの一時記憶と並行して該記憶したデータを順次チャンネル選択部１２０ｂに出力する。
【００２６】
チャンネル選択部１２０ｂは、バッファメモリ１２０ａを介して受け取ったフォトダイオードアレイ１１２で検出したチャンネル１〜８の受光データの並びに対して、光量が最大となるチャンネルを正反射光量として選択し、さらにこのチャンネルと隣接するチャンネルを拡散反射光量として選択する。すなわち、正反射光量が一つであるのに対し、拡散反射光量は二つ存在することになる。
【００２７】
比率演算部１２０ｃは、チャンネル選択部１２０ｂによって選択されたチャンネルの受光データから拡散反射光量の正反射光量に対する比率の演算を行う。この場合、拡散反射光量が二つ存在することから二つの比率を求めることになる。
パラメータ算出部１２０ｄは、比率演算部１２０ｃによって求められた二つの比率を乗算してパラメータを求める。但し、チャンネル１が正反射光量である場合には、チャンネル２の拡散反射光量から比率を求め、この比率と同じ比率を乗算してパラメータを求める。また、チャンネル８が正反射光量である場合には、チャンネル７の拡散反射光量から比率を求め、この比率と同じ比率を乗算してパラメータを求める。
【００２８】
しきい値記憶部１２０ｅは、パラメータ算出部１２０ｄで求められたパラメータと比較するために予め設定されたしきい値を記憶する。
【００２９】
判定部１２０ｆは、パラメータ算出部１２０ｄで求められたパラメータとしきい値記憶部１２０ｅに記憶したしきい値とを比較して、紙幣Ｂの表面上の粘着テープの存在の有無を判定し、結果を出力する。
【００３０】
次に、図１に示す赤外光光源１１１及びフォトダイオードアレイ１１２からなるセンサ系（以下「センサ部３」と言う。）の具体的な構成について説明する。
【００３１】
図２（ａ）は、図１に示す赤外光光源１１１及びフォトダイオードアレイ１１２からなるセンサ部３の側面図であり、同図（ｂ）はその上面図である。
【００３２】
同図（ａ）に示すように、赤外光光源１１１は、波長１．３μｍの半導体レーザ４０及びコリメータレンズ４１によって形成され、ミラー４２を介して検査点に照射角７８°で赤外光を照射する。
【００３３】
そして、検査点を通過する紙幣から反射角７８°前後の範囲内で反射される赤外光は、ミラー４２及びシリンドリカルレンズ２を介して、８チャンネルのフォトダイオードアレイ１１２に到達する。
【００３４】
また、コリメータレンズ４１とフォトダイオードアレイ１１２の下方には、それぞれミラー４２が配置されている。これらミラー４２は、半導体レーザ４０から照射された光の照射角と反射角が７８°で一対になるよう鏡面を傾けて設けている。
【００３５】
さらにミラー４２の下には、紙幣Ｂの搬送路４３が設けられ、紙幣Ｂの短手側から見て搬送路４３の下中央部には、紙幣Ｂを搬送方向Ｆに搬送する搬送ローラ４４が配設されている。
【００３６】
なお、実際には搬送ローラ４４以外にも多数のローラが設けられている。また、本実施の形態では、ミラー４２と搬送ローラ４４との間の隙間は１ｍｍとし、ミラー４２と搬送路４３との間の隙間は２ｍｍとする。
【００３７】
また、図２（ｂ）に示すように、半導体レーザ４０とフォトダイオードアレイ１１２の対は、紙幣Ｂの搬送方向Ｆに並行して複数設けられ、紙幣Ｂの複数の検査点を同時に検査できることとしている。
【００３８】
なお、ここでは、半導体レーザ４０の波長を１．３μｍとしたが、波長が正確に１．３μｍである必要はなく、１．３μｍ近辺の波長であれば良い。同様に、ここでは検査点への照射角を７８°としたが、照射角が正確に７８°である必要はなく、７８°近辺の照射角であれば良い。
【００３９】
次に、図２に示すシリンドリカルレンズ２について具体的に説明する。
【００４０】
図３は、図２に示すシリンドリカルレンズ２の説明図であり、同図に示すように、検査点とフォトダイオードアレイ１１２との間に設けられたシリンドリカルレンズは、フォトダイオードアレイ１１２のアレイ方向（図中のｘ方向）ではなく、該アレイ方向と光軸（図中のｚ方向）との両方に対して垂直な方向（図中のｙ方向）に係わる集光を行うレンズである。
【００４１】
すなわち、高速搬送される紙幣Ｂは、紙幣搬送方向に上下振動するとともに、紙幣搬送方向と垂直の方向に紙幣面がローリングするため、かかる両方の紙幣変化に対応する必要がある。
【００４２】
ここで、紙幣搬送方向に対する紙幣Ｂの姿勢変化は、図中ｘ方向に設けたフォトダイオードアレイ１１２で吸収できることとなるが、かかるフォトダイオードアレイ１１２のみでは、紙幣搬送方向と垂直の方向に紙幣面がローリングした場合に対応できない。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、検査点とフォトダイオードアレイ１１２との間にシリンドリカルレンズ２を設けて図中のｙ方向についての集光を行うことにより、紙幣Ｂの姿勢変化により正反射位置がｙ方向に変動しても、検出したい部分の反射光分布をフォトダイオードアレイ１１２に集光できるようにしている。
【００４４】
なお、ここではシリンドリカルレンズ２を用いることとしたが、ロッドレンズやホログラム回折光学素子等を用いることもできる。
【００４５】
次に、図１に示す赤外光光源１１１が発光する赤外光の波長、照射角及び反射角について図４〜図６を用いて具体的に説明する。
【００４６】
図４は、本実施の形態で着目した表面粗さの概念を示す図である。
【００４７】
同図に示すように、表面粗さとは、表面凹凸の高さのばらつき度合いを統計量で表わしたものであり、ここでは、この表面粗さの大きさをＲｓで表わすことにする。
【００４８】
ここで、同図に示すような表面粗さを有する紙幣に光を照射すると、照射領域内の各点から反射された光の位相は、それぞれの点における凹凸の高さに応じて相対的にずれる。
【００４９】
図５は、図４に示す表面粗さによって反射光の光の位相がずれる様子を示す図である。
【００５０】
同図に示すように、Ｘ２における高さは零（Δｈ（Ｘ２）＝０）であるので、光線２の光路長は、光線１の光路長よりも線分ＡＢと線分ＢＣの長さの和だけ長くなり、光線２の位相よりも光線１の位相が進み位相ずれが生じる。
【００５１】
ここで、反射光の各点Ｘにおける位相のずれ量をΔφ（Ｘ）とすると、Δφ（Ｘ）は、

となる。ここで、λは照射光の波長を示し、θは照射角度を示す。
【００５２】
そして、ある表面粗さを持つ紙幣からの反射光の鏡面反射成分と拡散反射成分との比率は、この位相の相対的なずれ量Δφ（Ｘ）のばらつき度合いＲφにより決まる。
【００５３】
このばらつき度合いＲφは、Δφに対して次の統計計算を行うことにより数値化することができる。
【００５４】
Ｒφ＝＜Δφ^２（Ｘ）＞^１／２
ただし、＜α（Ｘ）＞は変数αの位置Ｘについての平均演算を意味する。
【００５５】
そして、このＲφと表面粗さＲｓとの関係は、
Ｒφ＝（４πＲｓ・ｃｏｓθ）／λ
として示すことができる。
【００５６】
上式より、ばらつき度合いＲφは、表面粗さＲｓのみならず照射光の波長λと照射角度θにも依存することが分かる。
【００５７】
このように、ある任意の表面粗さを持つ紙幣からの反射光は、鏡面反射成分（正反射方向に生じる）と拡散反射成分とから形成され、鏡面反射成分と拡散反射成分との比率は、表面粗さＲｓ自身に依存するのはもちろんのこと、それ以外に照射光の波長λの大きさと物体への光の照射角度θにも依存する。
【００５８】
したがって、紙幣の表面粗さが同じ場合でも、照射光の波長λ及び照射角度θが異なれば、反射光の鏡面反射成分と拡散反射成分との比率が異なる結果となり、光を用いて表面粗さを測定する場合には、照射光の波長λ及び照射角度θを適切な条件に設定する必要があることが分かる。
【００５９】
このように、ばらつき度合いＲφによって、反射光の鏡面反射成分と拡散反射成分との比率は変化するが、このことは両成分の反射角度分布が互いに異なるときに、このＲφによって反射光の反射角度分布が変化することを意味する。
【００６０】
図６は、ばらつき度合いＲφによって反射光の反射角度分布が変化する様子を示す図である。なお、同図（ａ）はＲφ＝０で鏡面反射成分のみが存在する場合を示し、同図（ｂ）は０＜Ｒφ＜２π程度の場合を示し、同図（ｃ）はＲφ＞２π程度で拡散反射成分のみが存在する場合を示している。なお、これらの図では、正反射位置の最大光量で正規化した反射角度分布を示している。
【００６１】
図６（ｃ）に示すように、Ｒφの大きさが２πと同程度かそれ以上になると、反射光は拡散反射成分のみとなり、Ｒφの大きさの変化よる反射角度分布の変化は生じなくなる。
【００６２】
したがって、メンディングテープと紙幣との表面粗さの違いを、反射角度分布の違いとして表すためには、少なくとも表面粗さが小さいメンディングテープに対してそのＲφの値が２πよりも小さく（経験的に０．５π程度）なるように、照射光の波長λと照射角度θとを設定する必要がある。
【００６３】
表面粗さが１μｍ程度であるメンディングテープに対してそのＲφの値を０．５π程度にするためには、照射光の波長λと照射角度θの両方を比較的大きな値に設定する必要がある。
【００６４】
しかしながら、照射角度θを余り大きな角度に設定するとセンサ設計上の困難が生じるため、照射角度θをできるだけ小さな値とすべく、波長λを大きな値（可視光よりも波長の長い赤外光）に設定する。
【００６５】
現在、コスト面も含めて実用的な光源で波長λが一番長いものは、光通信用光源として使われている１．３μｍ波長のもの（半導体レーザ若しくはＬＥＤ）である。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、赤外光光源１１１から照射される赤外光の波長λを１．３μｍとし、照射角度θはセンサ設計上ほぼ限界の角度７８°に設定している。
【００６７】
この設定では、表面粗さが１μｍ程度のメンディングテープに対するＲφ値は０．６４π程度になり、また表面粗さが５μｍ程度の紙幣に対するＲφ値は３π程度となる。
【００６８】
次に、図１に示すフォトダイオードアレイ１１２の具体的な構成について説明する。
【００６９】
図７は、図１に示すフォトダイオードアレイ１１２の具体的な構成を示す図である。なお、同図（ａ）はフォトダイオードアレイ１１２の側面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示している。
【００７０】
同図に示すように、ここでは直径１ｍｍ（反射角度にして１°分に相当）のフォトダイオード素子９を２ｍｍ（反射角度にして約２°）ピッチで一次元配列した８チャンネルのフォトダイオードアレイ１１２を用いている。
【００７１】
このフォトダイオードアレイ１１２は、紙幣Ｂの姿勢変化がない時の正反射光の位置がフォトダイオードアレイ１１２の４チャンネル目と５チャンネル目との中間に位置するように配置し、この位置を中心として検出できる反射光量分布の角度範囲は、紙幣Ｂ面上の検出点Ｐからの見込み角度にして約±８°となる。
【００７２】
以上、図１に示す紙幣判別装置１００の構成について説明した。
【００７３】
次に、図１に示す紙幣判別装置１００の動作について説明する。
【００７４】
まず、同図の反射光量検出部１１０において、搬送方向Ｆで搬送速度１０００ｍｍ／ｓｅｃで高速搬送される紙幣Ｂ表面上の検出点に、赤外光光源１１１から照射角度７８°で波長１．３μｍの赤外光が照射される。
【００７５】
そして、この照射ビームはコリメータレンズ４１によって平行光とされ、そのビーム径は約１．５ｍｍとなる。この平行光は図２（ａ）に示すセンサ部３のミラー４２によってその進行方向を変えられるが、これは光路を折り曲げることによりセンサ部３のコンパクト化を図るためである。なお、検出点Ｐから反射の法則によって７８°前後の範囲内で反射される反射光は、ミラー４２及びシリンドリカルレンズ２を介してフォトダイオードアレイ１１２で検出される。
【００７６】
ここで、赤外光光源１１１からの照射光が波長１．３μｍの赤外光であり、照射角度が７８°であることとすると、紙幣Ｂにメンディングテープを貼り付けた場所の検出点Ｐにおける反射光量分布は、図８（ａ）に示すように紙幣Ｂのみの場合の反射光量分布と大きく異なる。
【００７７】
なお、図８（ｂ）には、照射光が波長０．６３μｍの可視光であり、照射角度が７８°とした場合の反射光量分布を示しており、この場合にはメンディングテープの反射光量分布が紙幣Ｂの反射光量分布と差異がない。
【００７８】
このことから、本実施の形態のように、適切な照射光の波長と照射角度を設定してはじめて、紙幣のみの場合とメンディングテープを貼り付けた場合との反射光量分布の違いを明確にできる。
【００７９】
また、フォトダイオードアレイ１１２で検出された８チャンネル分の反射光量出力は、８個のアンプ１１３によってそれぞれ並列に増幅され、マルチプレクサ１１４において時系列データに変換される。この時系列データにおける受光データの並びの順は、フォトダイオードアレイ１１２におけるチャンネルの並びの順と一致する。
【００８０】
この受光データは、Ａ／Ｄコンバータ１１５により順次Ａ／Ｄ変換され、紙幣が検出点にさしかかってから紙幣が検出点を抜ける迄、繰返し検出処理部１２０に出力され、バッファメモリ１２０ａに記憶される。
【００８１】
次に、図１に示す検出処理部１２０の処理手順について説明する。ただし、しきい値記憶部１２０ｅには、すでにしきい値が格納済みであるものとする。
【００８２】
図９は、図１に示す検出処理部１２０の処理手順を示すフローチャートである。
【００８３】
同図に示すように、チャンネル選択部１２０ｂによりフォトダイオードアレイ１１２で検出したチャンネル１〜８の出力データから、出力が最大となるチャンネルを見つけ出し、この最大出力を正反射光量ＩＳとし、そのチャンネル番号をｉｍａｘとする。
【００８４】
ここで、このｉｍａｘが２〜７の場合には、（ｉｍａｘ−１）番目のチャンネル出力が拡散反射光量ＩＤ１とされ、（ｉｍａｘ＋１）番目のチャンネル出力が拡散反射光量ＩＤ２とされる。
【００８５】
また、ｉｍａｘが１の場合には、（ｉｍａｘ−１）番目すなわち０番目のチャンネルが存在せず、（ｉｍａｘ＋１）番目すなわち２番目のチャンネル出力が拡散反射光量ＩＤ２となる。
【００８６】
さらに、ｉｍａｘが８の場合には、（ｉｍａｘ＋１）番目すなわち９番目のチャンネルが存在せず、（ｉｍａｘ−１）番目すなわち７番目のチャンネル出力が拡散反射光量ＩＤ１となる（ステップ８０１）。
【００８７】
次に、ｉｍａｘが２〜７であるか否かを確認し（ステップ８０２）、２〜７である場合には、Ｒ１＝ＩＤ１／ＩＳ、Ｒ２＝ＩＤ２／ＩＳの演算を行い（ステップ８０３）、ｉｍａｘが１となる場合には、Ｒ１＝Ｒ２＝ＩＤ２／ＩＳの演算を行い（ステップ８０４〜８０５）、ｉｍａｘが８となる場合には、Ｒ２＝Ｒ１＝ＩＤ１／ＩＳの演算を行う（ステップ８０６〜８０７）。なお、ｉｍａｘが１〜８のいずれにも該当しない場合にはエラーと判定して（ステップ８０８）、処理を終了する。
【００８８】
次に、パラメータ算出部１２０ｄが、紙幣Ｂ表面上のテープの有無の判定指標となるパラメータＳをＳ＝Ｒ１×Ｒ２の算定式を用いて算定する（ステップ８０９）。なお、このパラメータＳの逆数は、反射光量分布中にどの程度の正反射光量が含まれるかによって変化するため、正反射位置前後での反射光量分布の尖がり度を表わすことになる。
【００８９】
次に、判定部１２０ｆが、紙幣Ｂ表面上の各点で得られたパラメータＳの値と、しきい値記憶部１２０ｅに予め記憶されたしきい値とを比較し（ステップ８１０）、一点でもパラメータＳの値が記憶されたしきい値以下であればテープ有りと判定し（ステップ８１１）、全ての点でしきい値より大きければテープ無しと判定する（ステップ８１２）。
【００９０】
上記一連の処理を行うことにより、紙幣の姿勢変化として、図１におけるｘ方向への正反射位置の変動すなわち反射方向の変動を引き起こすような姿勢変化が生じた場合であっても、紙幣表面上のテープの有無による差異を精度良く検出することができる。
【００９１】
以上、検出処理部１２０の処理手順について説明した。
【００９２】
次に、図１に示す紙幣判別装置１００を用いた紙幣表面上のテープ判別結果の一例について説明する。
【００９３】
図１０は、図１に示す搬送紙幣Ｂ表面上の検出点でのフォトダイオードアレイ１１２の出力（反射光量分布）を示す図であり、同図（ａ）にはテープが存在しない紙幣部分の出力例を示し、同図（ｂ）にはメンディングテープ部分の出力例を示し、同図（ｃ）にはセロファンテープ部分の出力例を示している。なお、この出力結果は、８チャンネル出力中の最大出力で各チャンネル出力を正規化している。なお、この最大出力をとるチャンネル位置は、高速搬送される紙幣の姿勢変化によって変位する。
【００９４】
同図に示すように、セロファンテープの場合はもちろんのこと、メンディングテープの場合であっても、紙幣と比べて出力分布（反射角度分布）の形が明らかに相違する。
【００９５】
すなわち、テープが貼り付けられている部分では、同図（ｂ）及び（ｃ）に示すように、反射光量分布が正反射位置で尖がった分布となるので、パラメータＳの値が小さくなる。
【００９６】
これに対して、テープが存在しない紙幣の部分は、同図（ａ）に示すように、反射光量分布がほとんど拡散反射光のみの平坦な分布となるので、パラメータＳの値が大きくなる。
【００９７】
次に、上記パラメータＳの分布について説明する。
【００９８】
図１１は、演算結果であるパラメータＳの紙幣Ｂの搬送方向１ライン上での分布を示す図であり、同図（ａ）にはテープが存在しない部分の結果例を示し、同図（ｂ）にはメンディングテープが存在する部分の結果例を示し、同図（ｃ）にはセロファンテープが存在する部分の結果例を示している。なお、テ−プはいずれも１２ｍｍ幅（搬送方向に対して）のものとし、搬送方向は紙幣の短手方向とした。
【００９９】
同図に示すように、テープが存在する部分はテープが存在しない部分と比べてパラメータＳが小さい値となるため、適当なしきい値（ここでは０．６とする。）を設定することにより、正確にセロファンテープ及びメンディングテープを検知することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、照射用光源として１．３μｍ半導体レーザを用いることとしたが、１．３μｍ発光のＬＥＤや白色ランプと１．３μｍを中心とする狭波長帯域幅の光を透過する光学フィルターとを組み合わせたもの等を用いることもできる。
【０１０１】
また、本実施の形態では、光源の波長を１．３μｍとし、照射角度を７８°とした場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光源の波長を１．５μｍとし、照射角度を７６°にした場合に適用することもできる。
【０１０２】
さらに、ここではフォトダイオードアレイにおける光電変換素子のアレイ数を８個としたが、紙葉の姿勢変化による正反射光位置の変動をカバーできる範囲内であれば何個並べてもよい。
【０１０３】
また、フォトダイオードアレイの代わりにＣＣＤを用い、ラインセンサに代えてエリアセンサを用いることもできる。
【０１０４】
さらに、フォトダイオードアレイにおけるフォトダイオード素子の配列方向とシリンドリカルレンズの結像作用を及ぼす方向は、互いに直交してさえすれば、ｘｙ平面内においていかなる方向に配置してもよい。
【０１０５】
また、ここでは紙幣上で一点でもパラメータＳがしきい値以下であればテープ有りと判定することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、紙幣上の各点におけるパラメータＳのうち有限の大きさを持つ領域内でのＳの値の平均値を算出し、この平均値とこれに対して設定されたしきい値とを比較し、テープ有無の判定を行うこともできる。
【０１０６】
さらに、ここでは本発明を紙幣判別装置に適用することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、表面粗さが異物の粗さと異なるものであれば、小切手、証券、帳票、シート、書類等の各種紙葉類に適用することができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、紙葉類に所定の角度で光を照射して、紙葉類からの反射光の分布を取得し、このうち最大受光量となる位置の受光データと、その近傍位置の受光データとに基づき紙葉類表面の異物の存在を検出するよう構成したので、光沢性のないメンディングテープ等の異物が、高速搬送される紙葉類に貼着されているか否かを効率良く判別することができる。
【０１０８】
また、受光素子のアレイ方向に対しては結像作用を及ぼさず受光素子のアレイ方向と光軸との両方に対して垂直な方向に結像作用を及ぼす光学素子を配置するよう構成したので、高速搬送される紙葉類の姿勢変化により、いかなる方向への反射方向の変動が生じても、紙葉表面上の異物の有無を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態で用いる紙幣判別装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す赤外光光源及びフォトダイオードアレイからなるセンサ部の側面図及び上面図。
【図３】図２に示すシリンドリカルレンズの説明図。
【図４】本実施の形態で着目した表面粗さの概念を示す図。
【図５】図４に示す表面粗さによって反射光の光の位相がずれる様子を示す図。
【図６】ばらつき度合いＲφによって反射光の反射角度分布が変化する様子を示す図。
【図７】図１に示すフォトダイオードアレイの具体的な構成を示す図。
【図８】反射光量分布を示す図。
【図９】図１に示す検出処理部の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】図１に示す搬送紙幣Ｂ表面上の検出点でのフォトダイオードアレイの出力（反射光量分布）を示す図。
【図１１】演算結果であるパラメータＳの紙幣Ｂの搬送方向１ライン上での分布を示す図。
【符号の説明】
１００…紙幣判別装置、１１０…反射光量検出部、３…センサ部、
１１１…赤外光光源、１１２…フォトダイオード、
９…フォトダイオード素子、Ｂ…紙幣、搬送方向…Ｆ、Ｐ…検出点、
１１３…アンプ、１１４…マルチプレクサ、１１５…Ａ／Ｄコンバータ
１２０…検出処理部、１２０ａ…バッファメモリ、
１２０ｂ…チャンネル選択部、１２０ｃ…比率演算部、
１２０ｄ…パラメータ算出部、１２０ｅ…しきい値記憶部、
１２０ｆ…判定部

Claims

高速搬送される紙葉類から該紙葉類の表面に貼付された光沢性の低いテープの存在を判別する紙葉類の異物判別装置において、
前記紙葉類を照射するための所定の波長の光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を反射して前記紙葉類の搬送方向に対して所定の照射角度で該紙葉類の表面を照射する第１のミラーと、
前記紙葉類の表面で所定の反射角度で反射された光を反射する第２のミラーと、
前記紙葉類の搬送方向に沿ってアレイ状に配設され、前記第２のミラーで反射された光を受光する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子のうちの最大受光量を得た受光素子の受光データと該最大受光量を得た受光素子に隣接する受光素子の受光データとに基づいて前記テープの存在を判別する判別手段と、
前記第２のミラーと前記複数の受光素子との間に設けられ、前記受光素子のアレイ方向に対しては結像作用を及ぼさず、かつ、前記受光素子のアレイ方向と直交する方向に対しては結像作用を及ぼす光学素子と
を具備し、
前記テープの表面粗さによる該テープからの反射光の位相の相対的ずれ量のばらつきの度合いが鏡面反射成分と拡散反射成分が共に存在する範囲となるように、前記光源から出力される光の波長および前記第１のミラーによる前記紙葉類の表面に対する光の照射角度を設定する
ことを特徴とする紙葉類の異物判別装置。
前記テープは、
メンディングテープであり、
前記光源は、
前記紙葉類の搬送面に対して略垂直方向に波長が略１．３μｍの赤外光を出力し、
前記第１のミラーは、
前記光源から出力された光を略７８度の照射角度で前記紙葉類の表面を照射するように配設され、
前記第２のミラーは、
前記紙葉類の表面から略７８度の反射角度で反射された光を前記紙葉類の搬送面に略垂直方向に反射するように配設される
ことを特徴とする請求項１記載の紙葉類の異物判別装置。
前記判別手段は、
前記複数の受光素子のうちの最大受光量を得た受光素子の受光データと該最大受光量を得た受光素子に隣接する受光素子の受光データとの比率を算定する比率算定手段と、
前記比率算定手段で算出した比率から反射光量分布の尖がり度を示すパラメータを算出するパラメータ算出手段と
を具備し、
前記パラメータ算出手段で算出したパラメータに基づいて前記テープの存在を判別する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の紙葉類の異物判別装置。
前記判別手段は、
所定のしきい値を記憶する記憶手段と、
前記パラメータ算出手段で算出したパラメータと前記記憶手段に記憶した所定のしきい値とを比較する比較手段と
を具備し、
前記比較手段の比較出力に基づきして前記テープの存在を判別する
ことを特徴とする請求項３記載の紙葉類の異物判別装置。