JP3960282B2

JP3960282B2 - 紙幣識別装置

Info

Publication number: JP3960282B2
Application number: JP2003306629A
Authority: JP
Inventors: 幹雄野津; 茂垣見; 康郎芳岡; 雅博水上; 伸明友田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: CN100349192C; CN1591483A; JP2005078280A

Description

本発明は、自動販売機や券売機など各種自動サービス機器に使用される紙幣識別装置に関するものである。

以下、従来の紙幣識別装置について図面を参照しながら説明する。図７に従来の紙幣識別装置の光センサ部を示す。

図７において紙幣搬送通路１の一方の面に導光体２を介して青色発光ダイオード３と赤外発光ダイオード４と赤色発光ダイオード６とが配設され、紙幣搬送通路１のもう一方の面には導光体７を介してフォトダイオード８が配設されている。このような構造により識別対象となる紙幣５がフォトダイオード８の前を通過する際に紙幣５の光学特性を調べることができる。

すなわち、紙幣５の夫々の場所における青色発光ダイオード３、赤外発光ダイオード４、赤色発光ダイオード６の透過率の違いにより真券か偽券かを判断するようになっていた。ここで、赤色発光ダイオード６は、高輝度タイプの赤色発光ダイオードを用いていた。これは、赤色の微妙な差を精密に検出するためであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００２−２６００５１号公報

しかしながらこのような従来の紙幣識別装置では、高輝度タイプの赤色発光ダイオードを用いていたため、赤外色の光も放射してしまうという問題があった。即ち、Ｐ層やＮ層を追加したり、エネルギーギャップの異なる材料を混入したりすることにより、発光効率を向上させる工夫が行われるわけである。しかし、このような対策をすることにより発光ダイオードの輝度を増すことはできるが、そのため図８に示すように、波長６４４ｎｍの赤色光９の他に波長８７０ｎｍの赤外光１０も放射していた。しかも、この赤外光１０の出力レベルは非常に不安定であった。そのため赤色発光ダイオード６による正規の赤色光の感度が平均１７％（最高２７％、最低３％）変動してしまい、紙幣５の識別が不安定になるという問題があった。なお、図８において、横軸１１は波長であり、縦軸１２は出力レベルである。

本発明は、この問題を解決したもので、高輝度発光ダイオードを用いても安定した赤色検知ができる紙幣識別装置を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために本発明の紙幣搬送通路に沿って設けられた赤色光源を含む複数個の光源と、これら複数の光源から放射された光を受光する受光素子とを備え、前記受光素子の出力が供給された増幅回路と、この増幅回路の出力が接続されたＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力が供給された制御手段と、この制御手段と前記増幅回路との間に設けられたＤ／Ａ変換手段とを設け、前記増幅回路における増幅率は前記それぞれの光源の発光に対応して受光素子から出力された信号それぞれに対して設定され、前記赤色光源には、赤色光の他に赤外光を含む光を放射する光源を用いるとともに、前記受光素子と前記赤色光源との間に前記赤外光を除去する赤外光除去フィルタを設け、前記受光素子には前記赤外光除去フィルタを介した光が入力され、前記赤色光源からの光に対する前記増幅回路の増幅率は前記赤外光除去フィルタを介した光によって設定されたものである。これにより、高輝度発光ダイオードを用いても安定した赤色検知ができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、紙幣の特徴を検出する光センサ部と、この光センサ部に接続されるとともに前記光センサ部からの信号に基づいて紙幣判別を行う判別部を有する紙幣識別装置において、前記光センサ部は、紙幣搬送通路に沿って設けられた赤色光源を含む複数個の光源と、これら複数の光源から放射された光を受光する受光素子とを備え、前記受光素子の出力が供給された増幅回路と、この増幅回路の出力が接続されたＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力が供給された制御手段と、この制御手段と前記増幅回路との間に設けられたＤ／Ａ変換手段とを設け、前記増幅回路における増幅率は前記それぞれの光源の発光に対応して受光素子から出力された信号それぞれに対して設定され、前記赤色光源には、赤色光の他に赤外光を含む光を放射する光源を用いるとともに、前記受光素子と前記赤色光源との間に前記赤外光を除去する赤外光除去フィルタを設け、前記受光素子には前記赤外光除去フィルタを介した光が入力され、前記赤色光源からの光に対する前記増幅回路の増幅率は前記赤外光除去フィルタを介した光によって設定された紙幣識別装置であり、赤色光源と受光素子との間に赤外光を除去する赤外光除去フィルタが挿入されているので、赤色発光ダイオードが発光しているときには、例え、この赤色発光ダイオードに赤外光が含まれていたとしても、この赤外光は赤外光除去フィルタで除去されることになる。従って、赤色発光のみが受光ダイオードに到達することになり、赤色光のみを安定して検出することができ、紙幣識別装置の識別の安定度が増す。

請求項２に記載の発明の赤外光除去フィルタは、赤色光源に近接して設けられた請求項１に記載の紙幣識別装置であり、赤外光除去フィルタは、赤色光源に近接して設けられているので、赤色発光ダイオードと他の発光ダイオードとを時分割で点灯させれば、受光ダイオードやこの受光ダイオードに繋がる回路は１つで良い。従って、紙幣識別装置の低価格化を図ることができる。

請求項３に記載の発明の赤外光除去フィルタは、取り外し可能に設けられた請求項１に記載の紙幣識別装置であり、メンテナンスが容易となる。

以上のように本発明によれば、赤色光源と受光素子との間に赤外光を除去する赤外光除去フィルタが挿入されているので、赤色発光ダイオードが発光しているときには、例え、この赤色発光ダイオードに赤外光が含まれていたとしても、この赤外光は赤外光除去フィルタで除去されることになる。従って、赤色発光のみが受光ダイオードに到達することになり、赤色光のみを安定して検出することができ、紙幣識別装置の識別精度や安定度が増す。これにより紙幣識別や偽券排除能力が向上する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における紙幣識別装置の光センサ部の断面図である。図１において、２１は紙幣５の挿入口であり、２２はこの挿入口２１に連続して設けられた紙幣搬送通路である。２３，２４，２５は夫々赤色発光ダイオード、赤外発光ダイオード、青色発光ダイオードであり、紙幣搬送通路２２の上面に設けられている。２６，２７，２８は夫々赤色発光ダイオード２３、赤外発光ダイオード２４、青色発光ダイオード２５に対応して設けられた受光素子としてのフォトダイオードである。

２９は、赤色発光ダイオード２３と紙幣搬送通路２２との間に設けられた赤外光除去フィルタであり、赤色発光ダイオード２３から放射される赤外光をカットするとともに赤色光を通過させるものである。

この赤外光除去フィルタ２９は、赤色発光ダイオード２３と紙幣搬送通路２２との間に設けられているので、赤色発光ダイオード２３、赤外発光ダイオード２４、青色発光ダイオード２５を時分割で発光させれば、フォトダイオード及び、このフォトダイオードに繋がる回路は１つで良いことになり、低価格化に寄与することができる。

本実施の形態のように、夫々の発光ダイオードに対応してフォトダイオードを設ければ、赤外光除去フィルタ２９はフォトダイオード２６と紙幣搬送通路２２との間に設けてもよい。

何れにしても、このように高輝度タイプの発光ダイオードを用いることにより、赤外光をも放射する赤色発光ダイオード２３を用いても、赤外光除去フィルタ２９を用いることにより、高輝度発光が達成できるとともに、赤色発光ダイオード２３に含まれる赤外光がカットされるので、赤色光のみを独立して検出することができる。即ち、赤色発光ダイオード２３の放射する不安定な赤外光はカットされるので、識別の安定度は増すわけである。

図２の３１，３２，３３は、夫々赤色発光ダイオード２３、赤外発光ダイオード２４、青色発光ダイオード２５を発光させたときのフォトダイオード２６，２７，２８の出力波形である。このように、赤外光除去フィルタ２９を用いることにより、赤色発光ダイオード２３に対応したフォトダイオード２６の出力３１と、赤外発光ダイオード２４に対応したフォトダイオード２７との出力３２と、青色発光ダイオード２５に対応したフォトダイオード２８の出力３３とが夫々特徴ある特性を安定して出力することができる。したがって、安定した紙幣５の識別ができる。ここで、横軸３４は時間（或いは、紙幣５の位置）、縦軸３５はフォトダイオード２６，２７，２８の出力レベルである。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２における光センサ部の断面図である。図３において紙幣搬送通路１２１の一方の壁面には、基板１２２が配設され、この基板１２２の上には、複数の光源として表面実装型の赤色発光ダイオード１２３ａと、赤外発光ダイオード１２４ａと、青色発光ダイオード１２５ａとが赤外発光ダイオード１２４ａを中心として、この順に装着されている。ここで、赤色発光ダイオード１２３ａは高輝度タイプの発光ダイオードを用いており、赤色光の他に図８で述べた赤外光も放射するものである。

紙幣搬送通路１２１と基板１２２の間には略漏斗形状の導光体１２６ａが配設されている。導光体１２６ａは透明なプラスチックで作られており、紙幣搬送通路１２１に係止するための取付枠部１２７ａ，１２７ｂが一体に形成されている。紙幣搬送通路１２１の上側の壁面と一体に形成された取付爪１４４ａ，１４４ｂと取付枠部１２７ａ，１２７ｂが噛み合って導光体１２６ａを固定している。５０は、赤色発光ダイオード１２３ａと導光体１２６ａとの間に設けられた赤外除去フィルタである。

紙幣搬送通路１２１のもう一方の下側の壁面の下方には基板１２８が配設され、この基板１２８上には、受光素子として表面実装型のフォトダイオード１２９が装着されている。そして、紙幣搬送通路１２１と基板１２８との間にはフォトダイオード１２９に対向して透明なプラスチックで作られた略漏斗形状の導光体１３０が配設されている。この導光体１３０には紙幣搬送通路１２１に係止するための取付枠部１３１ａ，１３１ｂが一体に形成されている。紙幣搬送通路１２１の壁面と一体に形成された取付爪１４５ａ，１４５ｂが基板１２８と噛み合い、紙幣搬送通路１２１と基板１２８の間に取付枠部１３１ａ，１３１ｂを挟み込んで導光体１３０を固定する。

図４は、赤外光除去フィルタ５０の平面図である。この赤外光除去フィルタ５０は、取付枠部１２７ａ，１２７ｂに着脱自在に取り付けられている。したがって、容易にメンテナンスすることができる。また、５０ａ，５０ｂ，５０ｃは夫々赤色発光ダイオード１２３ａ、赤外発光ダイオード１２４ａ、青色発光ダイオード１２５ａに対応した場所であり、赤外発光ダイオード１２４ａ、青色発光ダイオード１２５ａに対応した場所５０ｂと５０ｃには夫々孔５１，５２が穿孔されている。従って、赤色発光ダイオード１２３ａにのみ、赤外光除去フィルタ５０が装着されることになる。

図５は、この赤外光除去フィルタ５０の特性図である。図５において、横軸５３は波長であり、縦軸５４はフィルタ５０の透過度である。５６は波長４６０ｎｍの青色の透過度であり、５７は波長６４４ｎｍの赤色の透過度であり、共に約７０％の透過度を有する。

これに対して５８に示す波長８７０ｎｍの赤外光に対しては、約７％の透過度に過ぎず、赤色発光ダイオード１２３ａから出力される赤外光を略全面的にカットすることができる。従って、安定した赤色の識別ができる。

図６は本発明の紙幣識別装置の光センサ部と判別部のブロック図である。図６にて、紙幣搬送通路１２１に沿って紙幣５を搬送する搬送手段１３２（ここではベルトとローラーから構成）が設けられており、搬送手段１３２の入口には紙幣検知手段１３３が配設され、紙幣位置を検出するため制御手段１３４に接続されている。

赤色発光ダイオード１２３ａ，１２３ｂと、赤外発光ダイオード１２４ａ，１２４ｂと、青色発光ダイオード１２５ａ，１２５ｂとは適切なタイミングで順次発光させるためにやはり制御手段１３４に接続されている。図６では説明の便宜上これらの発光ダイオードを一列に並べて表現しているが、実際の配置は２列に並べて取り付けられる。

搬送手段１３２はモータ１３５により駆動される。モータ１３５は制御手段１３４からモータ駆動回路１３６を介して駆動される。モータ１３５に連結してモータ１３５の回転を検知するための同期パルス発生手段１３７が設けられ、制御手段１３４に接続されている。

フォトダイオード１２９の出力信号は入力信号の強さに対して対数の関係で出力される対数増幅回路１３８に接続され、この対数増幅回路１３８の出力はリニア増幅回路１３９と、ＡＤ変換手段１４０とをこの順に介して制御手段１３４に接続される。また、前記対数増幅回路１３８の基準電流はＤＡ変換手段１４１を介して制御手段１３４から供給されている。

通常、制御手段１３４としては多数の入出力ポートを有する１チップマイコンが使用されることが一般的である。

次に、このように構成された本発明の実施の形態２における紙幣識別装置の動作を説明する。まず、紙幣識別装置の起動時に無紙幣状態で各センサの状態を調べる。すなわち、まず赤色発光ダイオード１２３ａを発光させると、その光は導光体１２６ａを通して紙幣搬送通路１２１に放射され、さらに導光体１３０を介してフォトダイオード１２９に導かれる。この場合、赤外光除去フィルタ５０で赤色発光ダイオード１２３ａに含まれる赤外光は除去される。

フォトダイオード１２９の信号は対数増幅回路１３８、リニア増幅回路１３９、ＡＤ変換手段１４０を介して制御手段１３４に入力される。制御手段１３４はこの入力電圧のＡＤ変換値と、基準値格納手段１４２に格納されている予め定められた基準値Ｘｒ１との差を計算し、この差が小さくなる方向に一定の変換率をもってＤＡ変換手段１４１の入力値Ｙｒ１を変更する。

ＤＡ変換手段１４１の出力は対数増幅回路１３８の基準電流値を決めるため、対数増幅回路１３８の基準増幅率が変化し、ＡＤ変換手段１４０の出力（制御手段１３４の入力値）を予め定められた基準値Ｘｒ１に一致させるように繰り返す。調整された入力値Ｙｒ１は所定の入力値格納手段１４３に格納する。

次に赤外発光ダイオード１２４ａを発光させ、同様にＤＡ変換手段１４１の赤外発光ダイオード１２４ａの発光時における入力値Ｙｉｒ１を変化させ、対数増幅回路１３８の増幅率を調整し、ＡＤ変換手段１４０の出力を赤外発光ダイオード１２４ａの基準値Ｘｉｒ１に一致させる。調整後の赤外発光ダイオード１２４ａの入力値Ｙｉｒ１は入力値格納手段１４３に格納する。

次に青色発光ダイオード１２５ａを発光させ、同様にＤＡ変換手段１４１の青色発光ダイオード１２５ａの発光時における入力値Ｙｂ１を変化させ、対数増幅回路１３８の増幅率を調整し、ＡＤ変換手段１４０の出力を青色発光ダイオード１２５ａの基準値Ｘｂ１に一致させる。調整後の青色発光ダイオード１２５ａの入力値Ｙｂ１は入力値格納手段１４３に格納する。

同様にして赤色発光ダイオード１２３ｂに対する入力値Ｙｒ２，赤外発光ダイオード１２４ｂに対する入力値Ｙｉｒ２、青色発光ダイオード１２５ｂに対する入力値Ｙｂ２を求め、各々入力値格納手段１４３に格納する。赤色発光ダイオード１２３ｂについても同様に、赤外光除去フィルタ５０で赤色発光ダイオード１２３ｂに含まれる赤外光は除去される。

これで光センサの基準化準備が完了したので、以降は制御手段１３４が各発光ダイオードの発光タイミングに合わせて入力値格納手段１４３から所定の入力値を読み出し、夫々対応するＤＡ変換手段１４１の入力値を変化させることにより、各箇所、各波長に対して所定の感度が得られる。

このような初期の調整が完了した後、光センサ部の入口で紙幣検知手段１３３が紙幣５の挿入を検知すると、制御手段１３４はモータ１３５を起動して搬送手段１３２を駆動し、紙幣５を引き込む。紙幣５の搬送量は、制御手段１３４にて同期パルス発生手段１３７の発生するパルス数を計測することにより測定し、紙幣端から所定の距離を搬送して予め定めた測定ポイントで、紙幣５を赤色発光ダイオード１２３ａを発光させたときのＡＤ変換値Ｓｒ１と、赤外発光ダイオード１２４ａを発光させたときのＡＤ変換値Ｓｉｒ１と、青色発光ダイオード１２５ａを発光させたときのＡＤ変換値Ｓｂ１とを得る。この場合、赤外光除去フィルタ５０で赤色発光ダイオード１２３ａに含まれる赤外光は除去される。

赤色発光ダイオード１２３ａから発せられた光と、赤外発光ダイオード１２４ａから発せられた光と、青色発光ダイオード１２５ａから発せられた光とは、すべて導光体１２６ａを通して紙幣の同一領域に対して照射されるため、基板１２２上での各発光ダイオードの取付位置の差は照射位置に影響しない。

また、通常の紙幣識別装置の場合、紙幣搬送速度は１５０ｍｍ／Ｓ程度であるから、各発光ダイオードの発光間隔を１ｍＳ以下にしておけば、その間の紙幣５の移動量は０．１５ｍｍ以下となる。導光体１２６ａの紙幣搬送通路１２１に開口している部分の幅を２ｍｍ程度とすれば、紙幣搬送に起因する位置ずれの影響度合は７．５％以下であり、従来の光センサと比較して解像度と各波長での位置合わせ精度を格段に向上させることができる。

同様にして、もう一組の発光ダイオード１２３ｂ，１２４ｂ，１２５ｂから発せられた光も、導光体１２６ｂと導光体１３０を介して同一のフォトダイオード１２９で検知し、紙幣の別の領域に対するＡＤ変換値を同一の回路で処理することができる。この場合、赤外光除去フィルタ５０で赤色発光ダイオード１２３ｂに含まれる赤外光は除去される。

総合的な紙幣識別のためには、従来と同様、紙幣５を搬送する過程で多数の測定ポイントに対しＳｒ１，Ｓｉｒ１，Ｓｒ１−Ｓｉｒ１などの数値が真券に対して予め定めた所定の範囲内にあるか否かを制御手段１３４で判定し、磁気センサなどここに図示していない他のセンサから得られる情報と併せて総合判定を行い、真券か偽券かを判断する。

以上説明した実施の形態２では３種類の発光ダイオードを２個ずつ使用し、導光体１２６ａ，１２６ｂの２個を用いて紙幣の隣接する２ラインを検査することにしているが、同様にしてＬＥＤが２種類以下または４種類以上の場合も対応可能である。また、導光体１２６が１個または３個以上の場合も製作できる。導光体１２６が１個の場合は、導光体１３０を用いなくても良い。

本発明にかかる紙幣識別装置は、安定した赤色検知ができるので、識別精度が安定し、自動販売機や券売機など各種自動サービス機器に適用することができる。

本発明の実施の形態１における紙幣識別装置の光センサ部の断面図同、光センサ部の出力波形図本発明の実施の形態２における紙幣識別装置の光センサ部の断面図同、赤外光除去フィルタの平面図同、特性図同、センサ部と判別部のブロック図従来の紙幣識別装置の光センサ部の断面図赤色発光ダイオードの出力波形図

符号の説明

５紙幣
２２紙幣搬送通路
２３赤色発光ダイオード
２４赤外発光ダイオード
２５青色発光ダイオード
２６フォトダイオード
２７フォトダイオード
２８フォトダイオード
２９赤外光除去フィルタ

Claims

紙幣の特徴を検出する光センサ部と、この光センサ部に接続されるとともに前記光センサ部からの信号に基づいて紙幣判別を行う判別部を有する紙幣識別装置において、前記光センサ部は、紙幣搬送通路に沿って設けられた赤色光源を含む複数個の光源と、これら複数の光源から放射された光を受光する受光素子とを備え、前記受光素子の出力が供給された増幅回路と、この増幅回路の出力が接続されたＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段の出力が供給された制御手段と、この制御手段と前記増幅回路との間に設けられたＤ／Ａ変換手段とを設け、前記増幅回路における増幅率は前記それぞれの光源の発光に対応して受光素子から出力された信号それぞれに対して設定され、前記赤色光源には、赤色光の他に赤外光を含む光を放射する光源を用いるとともに、前記受光素子と前記赤色光源との間に前記赤外光を除去する赤外光除去フィルタを設け、前記受光素子には前記赤外光除去フィルタを介した光が入力され、前記赤色光源からの光に対する前記増幅回路の増幅率は前記赤外光除去フィルタを介した光によって設定された紙幣識別装置。
赤外光除去フィルタは、赤色光源に近接して設けられた請求項１に記載の紙幣識別装置。
赤外光除去フィルタは、取り外し可能に設けられた請求項１に記載の紙幣識別装置。