JP4127797B2

JP4127797B2 - 紙葉類蛍光検出センサ

Info

Publication number: JP4127797B2
Application number: JP2003030759A
Authority: JP
Inventors: 光陽宇佐美; 秀章上條; 和則廣瀬; 由紀夫小崎
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP2003323657A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙幣等の紙葉類の種類や真偽の判別に利用するための紙葉類蛍光検出センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特表平９−５０７３２６号公報がある。この公報に記載された装置は、紙幣に紫外線を照射し、紙幣で反射した紫外光のレベルを第１のフォトセルを用いて測定し、それと同時に、紙幣で発生する蛍光の量を第２のフォトセルで測定し、それぞれの測定量を基準レベルと比較して、紙幣の真偽を判別させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の装置には、次のような課題が存在している。すなわち、紙幣に対して紫外線を斜め上方から照射する場合、搬送経路上の紙幣のバタツキに対しては比較的適切な受光が可能であるが、紙幣がシワになっていたり、折れたりしている状態であると、紙幣における必要な範囲に紫外光が十分に照射されないことになってしまう。この場合、発生する蛍光にムラが生じ、その結果、蛍光の受光出力にムラが発生し易く、精度良く蛍光を受光することができ難いといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、紙葉類から発生する蛍光を精度良く受光させ、しかも、紙葉類の状態に影響されにくい紙葉類蛍光検出センサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る紙葉類蛍光検出センサは、紙葉類を搬送させる途中で、紙葉類に光を照射し、紙葉類から発する蛍光を検出する紙葉類蛍光検出センサにおいて、
筺体内に収容された紫外線光源と、
筐体内に収容されると共に、紫外線光源から発せられた光を反射させて、紙葉類の搬送経路に対し直交するように光を照射させる紫外線反射フィルタと、
紫外線光源と紫外線反射フィルタとの間に配置された紫外線透過フィルタと、
筺体内に収容されると共に、紫外線の照射により紙葉類から発する蛍光を紫外線反射フィルタを通して受光する蛍光受光素子とを備え、
紫外線反射フィルタは、水分を含有させた蒸着膜をガラス基板上に形成した光学フィルタであることを特徴とする。
【０００６】
この紙葉類蛍光検出センサにおいては、紙葉類に紫外線を照射して、紙葉類から発せられる蛍光を、蛍光受光素子で受光して、紙葉類の種類や真偽などを判別することを前提とした発明である。また、搬送経路上の紙葉類は、常に一定の状態で搬送されている訳ではなく、搬送経路上でバタついたり、紙葉類自体がシワになっていたり、折れたりしている場合がある。このようないかなる状況においても、蛍光受光素子からの出力にムラを発生させ難くする必要がある。そこで、本発明では、紫外線を搬送経路に対して直交する方向に当てることと、紙葉類からの蛍光を適切に受光させることとを同時に満足させるため、紫外線反射フィルタを利用する。この紫外線反射フィルタは、紫外線光源から発せられた光を反射させて、紙葉類の搬送経路に対し直交するような光軸をもった光を作り出す。そして、この光を照射した紙葉類から発せられた蛍光は、紫外線反射フィルタを通過し、蛍光受光素子で受光される。更に、本発明では、紫外線反射フィルタと紫外線光源との間に紫外線透過フィルタを配置させることで、紫外線反射フィルタで反射する光の紫外線含有率を高いものにして、受光の精度を向上させている。
さらに、紫外線反射フィルタは、水分を含有させた蒸着膜をガラス基板上に形成した光学フィルタである。このようなフィルタを利用すると、外界の温度変動に影響されにくい紙葉類蛍光検出センサを可能にする。特に、照明モニタにおいては、温度変動によるモニタ出力の変動を効率良く抑制することができる。
【０００７】
また、紫外線反射フィルタと蛍光受光素子との間に紫外線吸収フィルタを配置すると好適である。このような構成を採用した場合、紫外線反射フィルタを透過した光に、僅かながらの紫外線が含まれると、蛍光を精度良く受光することができないので、紫外線反射フィルタとは別に紫外線吸収フィルタを筐体内に配置させている。
【０００８】
また、筐体内に収容されて、紫外線光源から発せされた光を紫外線反射フィルタを通して受光する照明モニタを備えると好適である。このような構成を採用した場合、搬送途中の紙葉類に当てられる光は、常に一定の状態に管理されなければ、正確な紙葉類の判別（例えば、紙幣の種類や真偽）ができない虞れがあり、そのような不具合を解消させるために、照明モニタを筐体内に配置させている。
【００１０】
また、紫外線反射フィルタは、紫外線光源から発せられる光を９０度曲げるような角度をもって筐体内に配置され、搬送経路に対して直交する光軸上に蛍光受光素子を配置させ、紫外線光源から発せられる光軸の延長上に照明モニタを配置すると好適である。このような構成は、紫外線反射フィルタを利用した本発明において、筐体内における各構成部品のレイアウトの最適化を可能にするものである。
【００１１】
また、紫外線光源は、搬送経路上における受光領域と略同一の照明領域になるように、紫外線反射フィルタに向かう光を制御するレンズ部を備えると好適である。このような構成は、蛍光を受光するにあたって、紙葉類に当てられた紫外線を有効利用する上で最適であり、紫外線光源にレンズ部を設けることで、このことが簡単かつ確実に達成される。
【００１２】
また、蛍光受光素子は、搬送経路上における照明領域と略同一の受光領域になるように、紫外線反射フィルタを透過して蛍光受光素子に向かう蛍光を制御するレンズ部を備えると好適である。このような構成は、蛍光を受光するにあたって、紙葉類に当てられた紫外線を有効利用する上で最適であり、蛍光受光素子にレンズ部を設けることで、このことが簡単かつ確実に達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る紙葉類蛍光検出センサの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、紙葉類検査器１を示す断面図であり、この紙葉類検査器１で検査対象になっているのは、紙葉類の一例である紙幣の真偽判別であり、具体的には、カラーコピーされた偽造紙幣と正規の紙幣との判別である。このカラーコピー用紙には、多量の蛍光成分が含まれており、この点に着目して真偽判別を行う。
【００１５】
紙葉類検査器１には、上下のガイド板２，３で挟まれるようにして形成させた直線的な搬送経路４が設けられ、この搬送経路４の途中には、搬送ローラ５，６が配置され、各搬送ローラ５，６によって紙幣７を排出側に向けて確実に搬送させている。このような搬送経路４の途中には、金種を識別する紙幣認識装置８が配置されている。
【００１６】
この紙幣（紙葉類）認識装置８は、図示しないが、ＬＥＤなどの光源によって紙幣７を照らし、紙幣７からの反射光をＣＣＤカメラで捕捉する構造をもっている。そして、カメラで撮像された画像と既知の画像データとの照合を行い、紙幣の金種を判別している。しかし、近年、カラーコピーの高精度化によって、画像認識だけでは、紙幣７の真偽を判別し難い状態になっている。
【００１７】
そこで、紙幣認識装置８の上流側に、紙葉類蛍光検出センサ１０を配置させる。この紙葉類蛍光検出センサ１０は、図２に示すように、略直方体形状の筺体１１の内部空間を縦方向に分割する仕切り部２０を有している。この仕切り部２０は、紫外線光源１２と蛍光受光素子１６とを分断させると共に、筺体１１を第１の区画室２３と第２の区画室２４とに分割する。そして、筺体１１において、仕切り部２０によって形成した第1の区画室２３には、紫外線ＬＥＤ（発光素子）からなる紫外線光源１２が収容され、この紫外線ＬＥＤ１２は、筐体１１に取付けられた駆動回路基板２５に対して、Ｌ字状に曲げられたリード部１２ａを介して固定されている。ここで利用する紫外線光源１２は、可視光成分が含まれた紫外線ランプである。また、光源としてＬＥＤを採用する理由は、筺体１１が小さくても収容スペースが少なくて済み、輝度のばらつきが少なく、経時的な光変動が少ないといったメリットをもっていることから、小型化を意図したこの紙葉類蛍光検出センサ１０には最適である。
【００１８】
第２の区画室２４内には、紙幣７から放出される蛍光を検出するための蛍光受光素子（フォトセンサ）１６が収容され、この受光素子１６は、リード部１６ａを介して駆動回路基板２５に固定させている。また、筺体１１の下面には、第２区画室２４を塞ぐようにして接着剤等で防塵ガラス板１４が固定され、この防塵ガラス板１４には、紫外線を透過しやすいガラスが採用されている。また、仕切り部２０の開口部２０ａには、紫外線透過フィルタ１５が、接着剤等によって筐体１１に固定されている。この紫外線透過フィルタ１５は、約４００ｎｍ以上の可視光波長成分をカットして、紫外線ＬＥＤ１２に含まれる可視光成分を除去し、効率の良い紫外線照射を可能にしている。従って、紫外線ＬＥＤ１２から出射させた光が、紫外線透過フィルタ１５を通過することによって、図５のＬで示すような波長の紫外線光が第２区画室２４内に放出される。このような紫外線透過フィルタ１５の採用は、紫外線含有率を高くし、受光精度を向上させている。
【００１９】
紫外線光源１２と蛍光受光素子１６とを利用して、紙幣７から発する蛍光を検出する際、搬送経路４上の紙幣７は、常に一定の状態で搬送される訳ではなく、搬送経路４上でバタツキが発生したり、紙幣７自体にシワＳが発生していたり、折れＰが発生している場合がある。このような状況下においても、蛍光受光素子１６からの出力にムラを発生させ難くする必要がある。
【００２０】
そこで、紫外線を搬送経路４に対して直交する方向に当てることと、紙幣７からの蛍光を適切に受光させることとを同時に満足させるため、紫外線反射フィルタ３０を利用する。この紫外線反射フィルタ３０は、搬送経路４に対し平行な光軸Ｒ１（図３参照）をもった紫外線光源１２から発せられた紫外線を、９０度曲げるような角度（例えば、搬送経路４に対して４５度）をもって、第２区画室２４内で筐体１１に固定されている。これにより、紫外線は、搬送経路４に対して直交するような光軸Ｒ２（図３参照）をもって紙幣７を照らす。また、蛍光受光素子１６は、搬送経路４に対して直交する光軸Ｒ２上に配置させ、紫外線反射フィルタ３０を透過した光を受光する。
【００２１】
従って、搬送経路４上の紙幣７のバタツキに対応できることは勿論のこと、紙幣７にシワＳが発生していたり、折れＰが発生していた場合でも、シワＳや折れＰの部分において紫外光の照射ムラを抑制することで発生する蛍光ムラが生じない。その結果として、蛍光の受光精度を上げることができる。そして、紫外線によって照らし出された紙幣７が、蛍光成分を含んでいる場合には、励起した蛍光が紙幣７から放出され、この蛍光は、光軸Ｒ２に沿って紫外線反射フィルタ３０を通過した後に蛍光受光素子１６で検出される。例えば、カラーコピーされた偽造紙幣７が搬送経路４内に送り込まれた場合、カラーコピー用紙には、多量の蛍光成分が含まれているので、受光素子１６での蛍光の検出量は高いものとなる。これに対し、正規の紙幣には、蛍光成分はほとんど含まれておらず、受光素子１６の検出量は極めて少ないものとなる。
【００２２】
なお、紫外線反射フィルタ３０と蛍光受光素子１６との間において、蛍光受光素子１６の前方には、紫外線吸収フィルタ１７が、接着剤を介して筐体１１の内部に固定される。このような紫外線吸収フィルタ１７を採用する理由は、紫外線反射フィルタ３０を透過した光に、僅かながらの紫外線が含まれると、蛍光を精度良く受光することができないからである。
【００２３】
更に、搬送途中の紙幣７に照射させる光量は、常に一定の状態に管理しなければ、正確な紙幣７の検査（例えば、紙幣の種類や真偽）ができない虞れがある。そこで、その管理の一手段として、フォトセンサからなる照明モニタ１８により紫外線反射フィルタ３０を通過した光を受光する。この照明モニタ１８は、第２区画室２４内に収容されると共に、光軸Ｒ１（図３参照）の延長上に配置させる。また、この照明モニタ１８は、リード部１８ａを介して駆動回路基板２５に固定させている。よって、紫外線光源１２から発せされた光は、紫外線反射フィルタ３０を通して間接的に照明モニタ１８で受光する。
【００２４】
更に、紙幣７に当てられた紫外線を有効利用する際、搬送経路４上において、照明領域Ａと受光領域Ｂとを略同一にすると好適である（図３参照）。そこで、紫外線ＬＥＤ１２の先端にレンズ部３３を設ける。このレンズ部３３は、受光領域Ｂが予め判明している場合に、紫外線ＬＥＤ１２の照明角度を調整して、紫外線反射フィルタ３０に向かう光を制御するために利用され、最適な明るさが受光領域Ｂで得られるように、紫外線ＬＥＤ１２の特性に応じて種々選択される。このようなレンズ部３３の利用によって、紫外線ＬＥＤ１２の照明角度を簡単かつ確実に調整することができる。
【００２５】
ここで、前述した紙葉類蛍光検出センサ１０は、常に一定した温度下で利用される訳では無く、紙葉類検査器１自体の温度や季節などセンサ１０の周囲温度の影響を受けることになる。特に、照明モニタ１８での受光量は周囲温度の影響が大きく、これは、紫外線ＬＥＤ１２の光量が高温になるにつれて減少する特性をもっているからである。そこで、照明モニタ１８の受光量を安定させる対策として、紫外線反射フィルタ３０は、ガラス基板上に誘電体の蒸着膜を形成したものを利用し、水分を含有させた蒸着膜をガラス基板上に形成した光学フィルタである。よって、この紫外線反射フィルタ３０は、ガラス基板と蒸着膜と間の水分により温度依存性を有することになる。なお、この紫外線反射フィルタ３０は、真空蒸着法によりＳiＯ2/ＴiＯ2の成膜をもった多層膜フィルタであり、２種類の材料を交互に成膜した多層膜フィルタである。
【００２６】
そして、紫外線反射フィルタ３０は、図５に示すように、常温時(約２５°Ｃ)において破線Ｆ１で示す特性を有し、低温時(約−１０°Ｃ)において二点鎖線Ｆ２で示す特性を有し、高温時(約６０°Ｃ)において一点鎖線Ｆ３で示す特性を有する。すなわち、この紫外線反射フィルタ３０は、高温になるにつれて短波長側にシフトする特性を有している。透過波長帯域のこのような変化は、熱によってフィルタ３０における蒸着膜の中の水分が熱膨張し、それにより、蒸着膜の膜厚が変化して透過率特性に影響を与えることに起因している。
【００２７】
このような特性の紫外線反射フィルタ３０が利用されると、図５に示すように、常温時においてはI＋IIの領域の光が透過し、低温時においてはIの領域の光が透過し、高温時においてはI＋II＋IIIの領域の光が透過する。よって、周囲温度が高温になるにつれて、紫外線反射フィルタ３０での光透過量が増加することになり、このことは、高温になるにつれて光量が減少する紫外線ＬＥＤ１２を補完することになる。
【００２８】
このような紫外線反射フィルタ３０を利用すると、実験の結果、図６の破線で示すように、照明モニタ１８からの出力は周囲温度の影響を受け難いのが分かる。これに対し、図６の実線は、蒸着膜中に水分を含有させないようにして構成したフィルタの特性を示すもので、このグラフから分かるように、照明モニタ１８からの出力は周囲温度の影響を大きく受けることになる。よって、温度変動に伴うモニタ出力の変動を抑制するためには、水分含有のフィルタの方が効果的であることが実験により確かめられた。
【００２９】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、他の紙葉類蛍光検出センサ４０では、図４に示すように、紙幣７に当てられた紫外線を有効利用するにあたって、搬送経路４上において、照明領域Ａと受光領域Ｂとを略同一にするために、蛍光受光素子１６とレンズ部３５とで紫外線吸収フィルタ１７を挟み込むようにしている。このレンズ部３５は、照明領域Ａが予め判明している場合に、蛍光受光素子１６の受光角度を調整し、紫外線反射フィルタ３０を透過して蛍光受光素子１６に向かう蛍光を制御するために利用される。そして、レンズ部３５は、最適な受光領域Ｂが得られるように、蛍光受光素子１６の特性に応じて種々選択される。このようなレンズ部３５の利用によって、最適な受光領域Ｂを簡単かつ確実に作り出すことができる。
【００３０】
また、指向性の高い紫外線光源１２を利用する場合、レンズ部３３は必要としない。さらに、レンズ部３３を紫外線光源１２から離すように前方に配置させ、レンズ部３５を蛍光受光素子１６から離すように前方に配置させてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明による紙葉類蛍光検出センサは、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、紙葉類を搬送させる途中で、紙葉類に光を照射し、紙葉類から発する蛍光を検出する紙葉類蛍光検出センサにおいて、筺体内に収容された紫外線光源と、筐体内に収容されると共に、紫外線光源から発せられた光を反射させて、紙葉類の搬送経路に対し直交するように光を照射させる紫外線反射フィルタと、紫外線光源と紫外線反射フィルタとの間に配置された紫外線透過フィルタと、筺体内に収容されると共に、紫外線の照射により紙葉類から発する蛍光を紫外線反射フィルタを通して受光する蛍光受光素子とを備え、紫外線反射フィルタは、水分を含有させた蒸着膜をガラス基板上に形成した光学フィルタであることにより、紙葉類から発生する蛍光を精度良く受光させ、しかも、紙葉類の状態に影響されにくい紙葉類蛍光検出センサを実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る紙葉類蛍光検出センサを適用した紙葉類検査器の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る紙葉類蛍光検出センサの第１の実施形態を示す断面図である。
【図３】図２に示したセンサの照明領域、受光領域を示す断面図である。
【図４】本発明に係る紙葉類蛍光検出センサの第２の実施形態を示す断面図である。
【図５】紫外線ＬＥＤ及び紫外線反射フィルタの特性を示す図である。
【図６】照明モニタの出力において、周辺温度と温度偏差との関係を示す図である。
【符号の説明】
４…搬送経路、７…紙幣（紙葉類）、１０，４０…紙葉類蛍光検出センサ、１１…筐体、１２…紫外線ＬＥＤ（紫外線光源）、１５…紫外線透過フィルタ、１６…蛍光受光素子、１７…紫外線吸収フィルタ、１８…照明モニタ、３０…紫外線反射フィルタ、３３，３５…レンズ部、Ａ…照明領域、Ｂ…受光領域、Ｒ１，Ｒ２…光軸。

Claims

紙葉類を搬送させる途中で、前記紙葉類に光を照射し、前記紙葉類から発する蛍光を検出する紙葉類蛍光検出センサにおいて、
筺体内に収容された紫外線光源と、
前記筐体内に収容されると共に、前記紫外線光源から発せられた光を反射させて、前記紙葉類の搬送経路に対し直交するように光を照射させる紫外線反射フィルタと、
前記紫外線光源と前記紫外線反射フィルタとの間に配置された紫外線透過フィルタと、
前記筺体内に収容されると共に、紫外線の照射により前記紙葉類から発する蛍光を前記紫外線反射フィルタを通して受光する蛍光受光素子とを備え、
前記紫外線反射フィルタは、水分を含有させた蒸着膜をガラス基板上に形成した光学フィルタであることを特徴とする紙葉類蛍光検出センサ。
前記紫外線反射フィルタと前記蛍光受光素子との間に紫外線吸収フィルタを配置したことを特徴とする請求項１記載の紙葉類蛍光検出センサ。
前記筐体内に収容されて、前記紫外線光源から発せされた光を前記紫外線反射フィルタを通して受光する照明モニタを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の紙葉類蛍光検出センサ。
前記紫外線反射フィルタは、前記紫外線光源から発せられる光を９０度曲げるような角度をもって前記筐体内に配置され、前記搬送経路に対して直交する光軸上に前記蛍光受光素子を配置させ、前記紫外線光源から発せられる光軸の延長上に前記照明モニタを配置したことを特徴とする請求項３記載の紙葉類蛍光検出センサ。
前記紫外線光源は、前記搬送経路上における受光領域と略同一の照明領域になるように、前記紫外線反射フィルタに向かう光を制御するレンズ部を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の紙葉類蛍光検出センサ。
前記蛍光受光素子は、前記搬送経路上における照明領域と略同一の受光領域になるように、前記紫外線反射フィルタを透過して前記蛍光受光素子に向かう蛍光を制御するレンズ部を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の紙葉類蛍光検出センサ。