JP4221171B2 - 硬貨識別装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被識別対象硬貨が正貨または偽貨であるのかを光学的に識別するための硬貨識別装置であって、特に被識別対象硬貨の表面模様に基づき正貨または偽貨を識別するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から自動販売機などには、硬貨の材質、直径、或いは厚さなどの違いに着目して、硬貨の識別、正貨と偽貨との識別を行う硬貨識別装置が搭載されている。
【０００３】
ところで、最近においては、材質および直径の類似した硬貨の表面を加工することにより重量をも調整して所定の硬貨に極めて類似した変造偽貨が出現している。この偽貨へ対応可能な従来の硬貨識別装置としては、硬貨表面の模様をＣＣＤ等の二次元画像素子で読み取り、得られた画像データを処理することで正貨との違いを識別して選別する方式のものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来方式の硬貨識別装置による場合には、複雑な光学系や高度の画像処理技術が必要である故にコストがアップするという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたもので、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要とせず、正貨と偽貨のいずれかであることを識別することができる低コストの硬貨識別装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の硬貨識別装置は、被識別対象硬貨を搬送させるための搬送通路と、該搬送通路に対してほぼ直交する方向の光軸を有する光を投光する投光手段と、該投光手段と該搬送通路との間に配設され、一定方向に長い光束を形成させるスリットと、投光光軸に対して該スリットの長手方向に傾いた受光光軸を有し、該スリットを経た搬送通路からの反射光を受光する受光手段と、該受光手段により出力される光強度パターンが上記被識別対象硬貨の表面模様に対応することを利用して、該光強度パターンに基づき該被識別対象硬貨を識別する識別手段とを具備し、前記投光手段、前記スリットおよび前記受光手段は、前記搬送通路を挟んで両側にそれぞれ設けられ、前記識別手段は、硬貨識別に用いられる前記被識別対象硬貨の表裏面の表面模様のいずれか一方を特定し、その特定した表面模様に対 応する光強度パターンに基づいて該被識別対象硬貨を識別するものであって、前記受光手段の出力値を一定時間間隔でサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段によりサンプリングされた該出力値に基づいて、前記光の上記被識別対象硬貨の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光手段による検出位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出した投射開始時から投射終了時点までの間での該出力値における第１所定値に対する変化度合いに基づき前記被識別対象硬貨を識別する判定手段とを具備し、前記被識別対象硬貨が、所定重量の正貨と、該正貨の重量にほぼ一致させるべく複数の凹部が形成された第１偽貨と、該正貨の重量にほぼ一致させるべく少なくとも同心円状の凹凸状に切削された切削部が形成された第２偽貨とである場合に、前記判定手段は、前記検出手段が検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値が前記第１所定値以下となる１または２以上の区間を、前記検出手段が検出した前記検出位置に基づいて求め、求められた各区間における時間とその区間での最小出力値の積または積の和を算出し、その算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づいて上記正貨および第１偽貨のいずれであるかを判定し、また、出力値の最大値が存在する位置が投射開始時点から投射終了時点までの中央部の所定範囲内にあると判定した場合、第１所定値に代えて、それより大の第２所定値を用い、それよりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨と判定することを特徴とする。
【０００７】
本発明の硬貨識別装置による場合には、受光手段が、その受光光軸を投光光軸に対してスリットの長手方向に傾けて配置されているので、受光手段は被識別対象硬貨の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出することが可能となる。これに伴って受光手段が検出する光強度パターンが明確になり、しかもその光強度パターンが被識別対象硬貨の表面模様に対応しているので、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要とせず、正貨と偽貨のいずれかであることを識別することが可能となる。また、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要としないので、コストの低廉化が図れる。
【０００８】
また、本発明にあっては、両側の受光手段はそれぞれ被識別対象硬貨の表裏面の表面模様に応じた光強度パターンを検出するが、識別手段は、それら光強度パターンに基づいて被識別対象硬貨の表裏面のいずれかを特定して被識別対象硬貨を以下のように識別する。
【０００９】
すなわち、サンプリング手段は受光手段の出力値を一定時間間隔でサンプリングし、また、検出手段はサンプリング手段によりサンプリングされた出力値に基づいて、投光光の被識別対象硬貨の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光手段による検出位置を検出する。このとき、検出手段の検出した投射開始時点から投射終了時点までの間での出力値における第１所定値に対する変化度合いは、被識別対象硬貨の表面模様の窪みや切削模様に精度よく対応する。そして、被識別対象硬貨は、所定重量の正貨と複数の凹部が形成された第１偽貨と少なくとも同心円状の凹凸状に切削された切削部が形成された第２偽貨とであり、これら被識別対象硬貨の表面模様は次のとおりである。つまり、正貨に形成された所定の表面模様は全体的に凹凸が小さくかつ窪みも浅い、凹部が複数形成された第１偽貨の表面模様は全体的に凹凸が大きくかつ窪みも深い。よって、一般的に、検出手段による出力値は、第１所定値以下となる区間の数は正貨よりも第１偽貨の方が多く、かつ、区間内の最小出力値も正貨よりも第１偽貨の方が小さい。したがって、区間の時間と区間最小出力値の積または積の和の算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づき正貨と第１偽貨との識別を行うことが可能である。また、切削部を有する第２偽貨の表面模様は全体的にほぼ平坦であって、その凹凸程度も正貨の凹凸よりも小さい。このとき、出力値の最大値が得られる位置は、受光手段による検出域全体が硬貨表面の平坦部に含まれる状態となる位置に相当し、そのような位置は正貨では存在し難く、第２偽貨では確実に存在する。よって、出力値の最大値が存在する位置を判定条件に用いることにより、正貨と第２偽貨とを識別することが可能となる。
【００１０】
したがって、判定手段は、出力値が第１所定値以下となる区間の時間と区間最小出力値の積または積の和の算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づき、正貨と第１偽貨とを識別し、更に、第２偽貨の切削部が受光手段による検出域であると、その出力値は当然相当大きい最大値となる故に、その最大値と第１所定値との間の大きさに第２所定値を設定し、しかも第２所定値よりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨を判定することが可能となる。
【００１１】
なお、投光手段の投光光軸は、搬送通路に対してほぼ直交する面内において傾けるのが、被識別対象硬貨の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出する上でより好ましい。
【００１２】
本発明の硬貨識別装置において、前記搬送通路を挟んで両側にそれぞれ設けられた前記投光手段および前記受光手段が２組以上備わっている構成とすることができる。
【００１３】
この構成による場合には、検出精度を向上させ得、これに伴い偽貨の排除率を高めることが可能になる。
【００１４】
本発明の硬貨識別装置において、前記判定手段は、前記積または積の和の算出に下式を用い、その算出値Ｓ（−）が第３所定値よりも小のときに正貨と判定し、そうでないときに第１偽貨と判定する構成とすることができる。
【００１５】
【数２】
【００１６】
但し、ｍ：投射開始時点から投射まで終了時点の間において第１所定値以下と
なる区間の個数を最大値とする１からｎ（正の整数）までの数値
ｔｍ：１からｎ番目までの区間の時間
ｖｍ：１からｎ番目までの区間の最小出力値
Ｔｔ：投射開始時点から投射終了時点までの間における時間
本発明の硬貨識別装置において、前記投射開始時点から投射終了時点までの中央部に第１所定値以下となる区間を有し、該区間の時間が正貨および第１偽貨の時間よりも長い第２正貨が、更に前記被識別対象硬貨に含まれ、前記判定手段は、前記検出手段が検出した投射開始時点から投射終了時点までの間において、前記出力値が上記第１所定値以下となる区間を求め、その区間の時間とその区間での最小出力値の積を算出し、その算出値に基づき第２正貨を特定する構成とすることができる。
【００１７】
この構成における被識別対象硬貨に含まれる第２偽貨は、投射開始時点から投射終了時点までの中央部に第１所定値以下となる区間を有し、その区間の時間が正貨および第１偽貨の時間よりも長いものである。よって、判定手段は、第１所定値以下となる区間を求め、その区間の時間とその区間での最小出力値の積を算出することで、第２正貨を特定することが可能となる。
【００１８】
本発明の硬貨識別装置において、前記判定手段は、前記積の算出に下式を用い、その算出値Ｓ（−）′を、投射開始時点から投射終了時点までの全期間において第１所定値以下となる全区間の時間と各区間での最小出力値と同じく下式とを用いて算出された値の合計値で除した値が、第４所定値以上のときに正貨と判定し、そうでないときに第１偽貨と判定する構成とすることができる。
【００１９】
Ｓ（−）′＝ｔ×ｖ
但し、ｔ：区間の時間
ｖ：区間の最小出力値
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る硬貨識別装置を具体的に説明する。
【００２１】
（本実施形態の検出構成部）
まず、本実施形態に係る硬貨識別装置の要部である検出構成部を述べる。
【００２２】
図１（ａ）は硬貨識別装置の検出構成部の概略を示す正面図、図１（ｂ）はその右側面図である。
【００２３】
この硬貨識別装置の検出構成部は、台板１と、この台板１の前面側に各々設けられたトレー８、回転円板６及び搬送部材２と、台板１の後面側に設けられたモータ７とを有する。台板１は、前面の上辺を下辺に対して後側に位置させた状態に傾けられている。
【００２４】
トレー８は、図示しない投入口から投入された被識別対象硬貨２０を搬送部材２へ送り込むためのものであり、トレー８内には上記モータ７により回転駆動される上記回転円板６が設けられ、回転円板６の前面には被識別対象硬貨２０を引っ掛ける複数の突起６ａが設けられている。回転円板６の回転域の上部近傍には、搬送部材２の入口２ａが設けられており、回転円板６はトレー８内の被識別対象硬貨２０を突起６ａにより搬送部材２の入口２ａに供給する。搬送部材２は、例えば断面縦長の長方形をした搬送通路Ｄを内部空洞に有する枠状のものであり、搬送部材２に供給された被識別対象硬貨２０は、搬送部材２を介して台板１の下部に配設された排出部１ａへと送込まれる。
【００２５】
搬送部材２の途中には、入口２ａ側から光学センサ基板３、第１の磁気センサ基板４及び第２の磁気センサ基板５が設けられている。なお、光学センサ基板３の奥側には、後述する第２の光学センサ基板１１（図示せず）が設けられており、搬送部材２は、少なくとも光学センサ基板３及び第２の光学センサ基板１１が配置されてある場所は光を透過する透明な部材によって構成されている。
【００２６】
第１の磁気センサ基板４は、搬送通路Ｄを搬送される被識別対象硬貨２０の材質を検出し、第２の磁気センサ基板５は搬送通路Ｄを搬送される被識別対象硬貨２０の直径を検出するものであり、第１の磁気センサ基板４及び第２の磁気センサ基板５の各裏面には、図示しない磁気センサがそれぞれ取付けられ、これら磁気センサは、材質および直径が種々異なる複数の金額の被識別対象硬貨２０の種類を、搬送部材２に設けた開口部（図示せず）を介して磁気的な悪影響を受けることなく検出できるように構成されている。なお、磁気センサの詳細は、後述する。
【００２７】
図２は、上記光学センサ基板３が取付けてある搬送通路Ｄの近傍部分を、搬送通路Ｄと直交する斜め方向（図１における紙面内の方向）より見た図である。尚、図２では被識別対象硬貨２０が搬送通路Ｄを左から右へと矢印Ａに示すように移動するものとして描いている。ここで、矢印Ａ方向をＸ軸方向、搬送通路Ｄを下側から上側に直角に横切る方向をＹ軸方向、搬送通路Ｄを正面手前側から奥方向に横切る方向をＺ軸方向とする（図１においても同様）。
【００２８】
光学センサ基板３には、その裏面で被識別対象硬貨２０と対向する面側に光学センサ９及びミラー１０が取付けられ、光学センサ９は搬送通路Ｄと平行かつミラー１０に向けて光を投射し、ミラー１０は光学センサ９からの光を搬送通路Ｄへ向けて直角方向に反射させる。また、投射光の被識別対象硬貨２０からの反射光は、ミラー１０により光学センサ９へ向けて反射されるようになっている。
【００２９】
搬送通路Ｄを挟んで上記光学センサ基板３とは反対側には、前記第２の光学センサ基板１１が設けられ、この第２の光学センサ基板１１には、その被識別対象硬貨２０と対向する面に反射型光学センサ１２とミラー１３が取付けられている。反射型光学センサ１２は搬送通路Ｄと平行かつミラー１３に向けて光を投射し、ミラー１３は反射型光学センサ１２からの光を搬送通路Ｄへ向けて直角方向に反射させる。また、投射光の被識別対象硬貨２０からの反射光は、ミラー１３により反射型光学センサ１２へ向けて反射されるようになっている。
【００３０】
この反射型光学センサ１２は、被識別対象硬貨２０の一方の片面側を検出し、上記光学センサ９はもう一方の片面側を検出するものであり、光学センサ９と搬送通路Ｄとの間の投受光の光軸と、反射型光学センサ１２と搬送通路Ｄとの間の投受光の光軸とは、位置的にずらしている。これは、一方の光学センサ９（または１２）からの投射光が、他方の光学センサ１２（または９）に影響を及ぼすことが無いように、つまり互いに干渉することがないようにする為である。
【００３１】
また、第２光学センサ基板１１には、光学センサ９から投射され、ミラー１０にて反射された投射光を受光する位置に受光素子１４が配設されており、この受光素子１４は、被識別対象硬貨２０の通過状況と、被識別対象硬貨２０の中央部に形成される穴の有無とを検出する。
【００３２】
図３は、上記光学センサ９（１２）と搬送通路Ｄの一部の搬送面Ｐとの間における光路を概念的に｛光学センサ９（１２）の向く方向を無視して｝示す斜視図であり、ミラー１０（１３）を省略して示している。図４はその光学センサ９（１２）の断面図である。
【００３３】
光学センサ９と１２は同一構造であり、以下に一方の光学センサ９を代表例に挙げて説明する。光学センサ９は、投光手段としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１５と、受光手段としての受光素子１６と、円柱レンズ１７と、硬貨搬送方向Ａ（横方向）に短い縦長のスリット１８ａを有するマスク１８とを備える。
【００３４】
上記円柱レンズ１７は、上記ＬＥＤ１５から放射された光を横方向に集光させるもので、横方向で厚みを変え平面視円弧状の外表面（曲率）を持つ、正面視で長方形状に形成されている。また、上記マスク１８は、円柱レンズ１７から放射される光を線状に規制する為のものである。円柱レンズ１７のＬＥＤ１５と対向する面の上部には、上側を薄肉にして角度αで傾斜させたテーパ部１７ａが設けられ、このテーパ部１７ａはＬＥＤ１５からの投射光を偏向させて光軸よりも幾分下方（角度θ）へと傾ける機能を有する。よって、ＬＥＤ１５からの投射光は、円柱レンズ１７およびマスク１８を経て上記搬送面Ｐに対し左右方向で垂直に上下方向で下向き斜めに入射し、その搬送面Ｐ上に幅ｄ、長さｌの縦長線状の光像１９を形成する。
【００３５】
前記受光素子１６は、ＬＥＤ１５に対して下側に中心間距離Ｈだけ離して設けられ、搬送面Ｐ、つまり被識別対象硬貨２０からの反射光を検出する。この検出の際、被識別対象硬貨２０からの反射光は、前記スリット１８ａおよび円柱レンズ１７によって集光される。また、スリット１８ａは、その長手方向を硬貨搬送方向Ａと直交させており、また、前記テーパ部１７ａにより偏向させているので、受光素子１６は投射光と若干異なる方向へと戻って来る被識別対象硬貨２０からの反射光の一部を検出することになる。ここで、テーパ部１７ａを形成したのは、光学センサ９（１２）と被識別対象硬貨２０との間隔を短くしてコンパクトに配置する為と、後述するように変造硬貨特有の特徴を検出し易くする為であり、角度αは約１０゜〜３０゜としている。
【００３６】
これら光学センサ９、１２は、搬送通路Ｄを回転しつつ搬送される被識別対象硬貨２０に対し、図５に破線にて示すように投射開始端Ｓから投射終了端Ｇまでを結ぶ曲線状の線分上を検出域としている。また、光学センサ９は、被識別対象硬貨２０の中央部に貫通孔が形成されている場合には、その貫通孔の有無についても検出する。
【００３７】
（本実施形態の硬貨選別原理）
次に、本発明による硬貨選別原理につき説明する。
【００３８】
図５に示すような光像１９が形成される上述した硬貨識別装置の検出構成部に対し、旧５００円正貨、新５００円正貨、旧５００円正貨の重量に似せた第１偽貨および第２偽貨を搬送させ、光学センサ９の出力を調査した。ここで、新５００円正貨は、図６（ａ）に示す裏面を有するものである。旧５００円正貨は新５００円正貨と同様のデザインであるが、新５００円正貨の方が５００円の「０」の数字の中に刻まれた凹凸の面積および凹凸の高低差が大きい。第１偽貨は、図９（イ）に示すように旧５００円正貨の直径および材質がほぼ同様な硬貨２０の複数部分に凹部、例えばドリルにより円形凹状の座繰り穴２０ａが形成されて旧５００円正貨の重量に調整された変造硬貨である。第２偽貨は、図１０に示すように旧５００円硬貨の直径および材質がほぼ同様な硬貨２０の縁部を残した中央部に、例えば旋盤等により同心円状の凹凸状に切削された凹凸状切削部２０ｃが形成されて旧５００円正貨の重量に調整された変造硬貨である。
【００３９】
図１１は、旧５００円正貨の表側を光学センサ９に向けて搬送通路Ｄを回転させつつ搬送させた時の光学センサ９の出力変化の一例を示し、図１２は旧５００円正貨の裏側を光学センサ９に向けて搬送通路Ｄを回転させつつ搬送させた時の光学センサ９の出力変化の一例を示す。図１３は、新５００円正貨による反射パターンの変化の様子を説明するために、新５００円正貨の裏側を光学センサ９に向け、かつ図７に示すように５００の数字を横にした状態に保持して水平移動させた時の光学センサ９の出力変化を示し、図１４は、新５００円正貨の裏側を光学センサ９に向け、かつ図８に示すように５００の数字を縦にした状態に保持して水平移動させた時の光学センサ９の出力変化を示す。いずれにしても、新５００円正貨では、５００円の数字の「０」の中にある凹凸マークの存在によって中央で比較的長い時間大きく信号が低下することがわかる。図１５は、第１偽貨の座繰り穴２０ａの形成側を光学センサ９に向けて搬送通路を回転させつつ搬送させた時の光学センサ９の出力変化の一例を示す。図１６は、第２偽貨の凹凸状切削部２０ｃの形成側を光学センサ９に向けて搬送通路を回転させつつ搬送させた時の光学センサ９の出力変化の一例を示す。なお、これら図１１〜図１６の横軸は時間Ｔを、縦軸は光学センサ９の出力Ｖを示す。
【００４０】
ここで、図１１から図１６において、Ｔｏ以前とＴｅ以降は光学センサ９の検出域に被識別対象硬貨２０が存在しない時であり、被識別対象硬貨２０が存在しない故に搬送通路Ｄ等を介して光学センサ９に入射した、検出用本来の光ではない外乱光に基づく出力Ｖｏ（第１所定値）が発生している。なお、図中のＴｍはＴｏとＴｅとの間の中心点である。
【００４１】
図１１より理解されるように、旧５００円正貨の表側では、ＴｏとＴｅの間（但しＴｏ近傍およびＴｅ近傍を除く）において、光学センサ９の検出域へ入射する外乱光が硬貨により遮断されるとともに旧５００円正貨の表側の表面模様に応じて、光学センサ９の出力Ｖが複数の区間、この例では５つの区間ｔ１，ｔ２、…、ｔ５で上記出力Ｖｏよりも小さくなっている。なお、ｖ１、ｖ２、…、ｖ５は、各区間ｔ１〜ｔ５での出力Ｖの最小値を示す。
【００４２】
また、図１２より理解されるように、旧５００円正貨の裏側では、ＴｏとＴｅの間（但し、Ｔｏ近傍およびＴｅ近傍を除く）において、旧５００円正貨の裏側の表面模様に応じて光学センサ９の出力Ｖが上記出力Ｖｏよりも小さくなることはない。
【００４３】
このように、旧５００円正貨では光学センサ９の出力がＶｏを下回る確率が少ない上、下回った時の出力Ｖの最小値もそれほど小さくならない。
【００４４】
これに対し、第１偽貨の場合には、図９（ロ）に示すように前記座繰り穴２０ａに光が当たると、反射光が一定の方向に反射されて受光素子１６に戻る事が少なくなるので、図１５に示すように受光素子１６の出力がＶｏより下回る多数の区間、この例では７つの区間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７が存在することになる。なお、本実施形態では、この区間の数は、旧５００円正貨の場合よりも多く、また、区間内の最小値も旧５００円正貨の場合よりも小さい。よって、このような光強度パターンの相違に基づいて旧５００円正貨と第１偽貨との識別が可能となる。
【００４５】
また、第２偽貨の場合には、凹凸状切削部２０ｃが同心円状の凹凸状に形成されているので、回転しつつ搬送される第２偽貨への投射光の当たる場所が変化することによって、反射光の検出パターンが大きく変化する。例えば、図１７に示すようにスリット１８ａからの投射光により形成される縦長の光像が、第２偽貨２０の中心に一致している時は、反射光の全てはＹ−Ｚ面内を通って受光素子１６にて捉えられ、これに対し、図１８に示すように上記縦長の光像１９が、第２偽貨２０の中心と一致していない場合は、反射光はＸ軸方向にも傾いた方向へ反射し、受光素子１６にて捉えられ難くなる。それゆえ、第２偽貨の場合には、図１６に示すように、光像１９が第２偽貨２０の中心に一致する出力データの中央位置でのみ出力が急に高くなり、それ以外の位置では出力が減少するという特有の出力変化を示す。
【００４６】
また、新５００円正貨の場合には、図１３より理解されるように中央位置付近で出力Ｖが、５００を表す３つの数字のうちの２つの「０」が検出域とされることに基づいて、比較的大きく低下する区間ｔが存在し、また、図１４より理解されるように、新５００円正貨の中央位置付近で出力Ｖが、５００を表す３つの数字のうちの中央の１つの「０」が検出域とされることに基づいて、比較的大きく低下する区間ｔが存在する。
【００４７】
このように大きく出力Ｖが低下する理由は、以下のように考えられる。すなわち、図６（ａ）に示す新５００円正貨の「０」の数字中のＢ部分には、図６（ｂ）（図６（ａ）の縦断面図）に示すように凹凸が規則的に形成され、かつその凹凸が一定方向を向いて平行に形成された模様となっており、投射光がこの規則的な凹凸模様に当たると、反射光が一定の方向に反射し易くなって光学センサ９の受光素子１６に入射され難くなる（旧５００正貨では、この凹凸模様の面積が小さく、かつその凹凸の高低差も小さい。）。これに対し、Ｂ部分以外の部分では、模様を形成している凹凸の変化はそれほど大きくない上、模様も規則的ではないので、反射光の方向が特定の方向に大きく偏ることは無く、反射光が受光素子に入射し難くなることは少ないためと考えられる。
【００４８】
但し、図１３および図１４は、新５００円正貨を水平移動させた場合の出力例であるが、搬送通路Ｄを回転しつつ搬送させる場合には、図５の破線にて示す検出域を光学センサ９が検出するので異なった出力値が得られるものの、上記検出域が必ず中央の「０」を検出するので、図１３または図１４に類似した出力値が得られる。
【００４９】
したがって、以上説明した４種類の被識別対象硬貨の表面模様に対応して得られる光学センサ９または１２の出力パターン（光強度パターン）に基づき、各被識別対象硬貨を識別することが可能になる。
【００５０】
なお、第２偽貨については、切削面の形状によっては図１７で示すように反射光の方向が変化することも予見されるが、本実施形態では上述したように光学センサ９、１２の反射光の感度分布を縦長（Ｚ軸方向に長く）にする事によって感度分布を改善することができる。また、切削面の断面形状は、図６（ｂ）に示す新５００円正貨と同様に、通常台形形状となっているので、それに合わせて投射光の投射方向も上述したようにθだけ傾けておく方が好ましい。また、上述したように縦長の光像が被識別対象硬貨２０の中心と一致していない時には、受光素子１６に光が入り難くなるので、光学センサの出力変化を監視して一定以上の出力が得られない場合には、変造硬貨と判定する様にしてもよい。
【００５１】
また、以上の説明では、判定のための第１所定値を被識別対象硬貨が無い時の受光素子の出力Ｖｏとしたが、これに係わらず上記現象を検出するのに適した任意のレベルに設定する事もできる。
【００５２】
さらに、第１所定値を固定的に用いずに、図１６に示すようにそのピーク出力の半分の第２所定値とする様にしても良く、この第２所定値を用いることで図１０に示す第２偽貨を効果的に検出することができる。
【００５３】
（本実施形態に係る硬貨識別装置の全体構成）
図１９は、上述した検出構成部を有する硬貨識別装置の全体回路ブロック図を示したものである。
【００５４】
この硬貨識別装置は、上述した検出構成部の各種センサからの出力を処理・演算し、かつ硬貨識別装置全体のシーケンス制御と識別結果を含む各種の表示制御を行う為の中央処理装置としてのＣＰＵ２１を有する。ＣＰＵ２１はＲＯＭ３８に書き込まれているプログラムを実行し、入出力ポートを制御してデータのやり取りを制御したり、センサからのアナログ出力をデジタル出力に変換するＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換された信号を予め定められたアルゴリズムに従って処理して硬貨の種別や真偽判別を行うデータ処理を行ったり、その結果を表示装置に出力したり、硬貨識別装置全体のシーケンス制御を取り仕切る。
【００５５】
前記搬送部材２により形成される搬送通路Ｄの片側に配置された発振コイル２７と、これと対向する搬送通路Ｄの反対側に配置された受信コイル２８とは、被識別対象硬貨の直径を測定する為の前記第２の磁気センサ基板５に設けられたセンサであり、発振コイル２７には、ＣＰＵ２１から信号が与えられる直径用発振回路２９が接続され、受信コイル２８には出力信号をＣＰＵ２１のＡ／Ｄ入力ポートに出力する直径用受信回路３０が接続されている。
【００５６】
前記搬送通路Ｄの片側に配置された発振コイル２２と、これと対向する搬送通路Ｄの反対側に配置された受信コイル２３とは、主として被識別対象硬貨の材質を測定する為の前記第１の磁気センサ基板４に設けられたセンサであり、上記発振コイル２２には、これを一定の周波数で駆動する為の材質用発振回路２４が接続されていて、発振コイル２２は、ＣＰＵ２１から出力される一定周波数のパルス信号を増幅し、波形整形して発振コイル２２に出力する。上記受信コイル２３には、材質を検知するための材質用受信回路２５が接続されており、材質用受信回路２５は受信コイル２３の出力を増幅し整流してＣＰＵ２１のＡ／Ｄ入力ポートに出力する。
【００５７】
材質用発振回路２４から出力される発振コイル２２を駆動する発振波形と、材質用受信回路２５から出力される受信コイル２３の出力を増幅した交流信号とは、位相差検出回路２６に与えられ、位相差検出回路２６は両入力信号を比較してその位相差を検出し、その検出位相差をＣＰＵ２１のＡ／Ｄ入力ポートに出力する。
【００５８】
ＣＰＵ２１は、材質検知用受信回路２５の出力より受信信号の振幅変化を、位相差検知回路２６の出力より位相差を検出して被識別対象硬貨の材質を判定する。
【００５９】
また、前記搬送通路Ｄを臨ませて前記光学センサ９に内蔵されたＬＥＤ３１（前記１５に相当）が設けられ、このＬＥＤ３１には、これを駆動する為のＬＥＤ駆動回路３３が接続されている。ＬＥＤ駆動回路３３は、ＣＰＵ２１によって点灯制御され、硬貨識別装置に電源が投入されてＣＰＵ２１が動作準備状態になると、ＬＥＤ３１に一定の電流を供給してこれを一定の明るさで点灯させる。ＬＥＤ３１からの光の搬送通路Ｄ及び被識別対象硬貨２０からの反射光を受光する位置には、受光素子３２（前記１６に相当）が設けられ、受光素子３２は受光した光量に比例した光電流を出力する。上記受光素子３２は増幅回路３４に接続されていて、受光素子３２から出力された上記光電流を適当なレベルまで増幅してＣＰＵ２１のＡ／Ｄポートヘと出力する。
【００６０】
搬送通路Ｄを挟んで上記ＬＥＤ３１と対向する位置には、受光素子３５（前記１４に相当）が配置され、硬貨により上記ＬＥＤ３１の投光光束が遮られると、この受光素子３５に入射する光量が変化し、受光素子３５より出力される光電流が変化する。その出力端には増幅器３６が接続され、増幅器３６は上記受光素子３５の出力を増幅する。その出力端はＣＰＵ２１とコンパレータ３７に接続されている。
【００６１】
コンパレータ３７は、被識別対象硬貨がＬＥＤ３１と受光素子３５との間に存在しない時の受光素子３５の出力Ｖｏに対して少し低めに予め設定された基準レベルと、上記増幅器３６の出力とを比較して、増幅器３６の出力がこの基準レベル以上の時にロー、下回った時にハイとなる信号を出力する。従って、コンパレータ３７の出力は、被識別対象硬貨２０がＬＥＤ３１の投光光束を横切り始めた時に瞬間的にローからハイとなり、横切り終えた時点でハイからローへと瞬間的に変化する。
【００６２】
ＣＰＵ２１には、前記ＲＯＭ３８およびＲＡＭ４３が接続されており、ＲＯＭ３８はその一部として、判定の為の閾値範囲が格納されている書き換え可能なＥ2ＰＲＯＭ３８ａを備えており、Ｅ2ＰＲＯＭ３８ａには、識別すべき各種の被識別対象硬貨２０の上記閾値範囲が予め測定され格納されている。
【００６３】
ＣＰＵ２１は、光学センサ９、１２により出力される光強度パターンが被識別対象硬貨２０の表面模様に対応することを利用して、光強度パターンに基づき被識別対象硬貨２０を識別する識別手段２１ａを具備する。この識別手段２１ａは、光学センサ９、１２の出力値を一定時間間隔でサンプリングするサンプリング部２１ｂと、サンプリング部２１ｂによりサンプリングされた出力値に基づいて、光学センサ９、１２が投光する光の被識別対象硬貨２０への投射開始端Ｓから投射終了端Ｇまでにおける光学センサ９、１２による検出位置を検出する検出部２１ｃと、検出部２１ｃの検出した投射開始端Ｓから投射終了端Ｇまでの間での出力値における出力Ｖｏに対する変化度合いに基づき被識別対象硬貨２０を識別する判定部２１ｄとを有する。
【００６４】
判定部２１ｄは、検出部２１ｃにて検出された前記検出位置と、サンプリング部２１ｂにてサンプリングされた出力値とに基づいて、光学センサ９の出力値が被識別対象硬貨２０の表面側のものかつ光学センサ１２の出力値が被識別対象硬貨２０の裏面側のものであるか、或いは、光学センサ１２の出力値が被識別対象硬貨２０の表面側のものかつ光学センサ９の出力値が被識別対象硬貨２０の裏面側のものであるかを特定し、被識別対象硬貨２０の表裏面のうち、硬貨識別に用いる該当する面側の光強度パターンに基づいて後述する識別演算を行い、被識別対象硬貨２０を識別する。
【００６５】
また、ＣＰＵ２１の出力ポートにはデコーダ４０が接続され、デコーダ４０はＣＰＵ２１から出力される信号をデコードして表示回路４１へと出力する。表示回路４１は、上記デコードされた信号をＣＰＵ２１からのタイミング信号により取込み、その出力端に接続されたＬＥＤ金種表示ユニット４２を点灯制御し、金種の表示や真偽判走の結果の表示等を行う。なお、図１９中の３９は、ＣＰＵ２１に基準クロックを供給している発振子である。
【００６６】
図２０は、被識別対象硬貨の搬送に伴う受光素子１４、１６の出力変化をグラフに表したものである。（ａ）及び（ｂ）は穴の無い硬貨の例を、（ｃ）及び（ｄ）は穴開き硬貨の例を示しており、（ａ）及び（ｃ）は受光素子１４の出力を、（ｂ）及び（ｄ）は受光素子１６の出力変化を示している。（ａ）及び（ｃ）中のＶｔｈは前記コンパレータ３７のコンパレータレベルであるスレッショルドレベルを示している。
【００６７】
この図より理解されるように、穴開き硬貨では、硬貨の穴の部分がＬＥＤ１５と受光素子１４との間に来た時にＬＥＤからの投射光がこの穴を通過して受光素子１４に到達するので、受光素子１４の出力が（ｃ）で示す様に中央部で窪んだ波形となり、その時の受光素子の出力Ｖｈを測定して穴の直径を検出することができる。
【００６８】
（本実施形態に係る硬貨識別装置の全体動作）
図２１は、図１９の硬貨識別装置の全体動作をフローチャートで表したものである。
【００６９】
まず、硬貨識別装置の動作を開始すると（ステップＳ０）、ＣＰＵ２１はＲＯＭ３８に格納されているプログラムの実行を開始して各種のカウンタ、レジスタ及びフラグをクリアーまたは初期状態に設定して初期化を行い、ＬＥＤ３１を点灯して被識別対象硬貨２０を検出し識別する為の動作準備状態に入る（ステップＳ１）。
【００７０】
次に、ステップＳ２に移行して、受光素子３５（１４）の出力端に接続されているコンパレータ３７の出力を監視し、その出力が前記スレッショルドレベル（Ｖｔｈ）を超えたか否かを判定する。超えていない場合は、ステップＳ２を繰り返し、コンパレータ３７の出力を監視する。そして、被識別対象硬貨２０が投入口より投入されて搬送通路Ｄを転がって光学センサ９の位置まで来ると、ＬＥＤ１５から投射された光が遮られて受光素子１４の出力が変化し、上記スレッショルドレベル（Ｖｔｈ）を超えるとコンパレータ３７の出力が変化する。ＣＰＵ２１のサンプリング部２１ｂは、この変化を検知するとステップＳ３へと移行して、受光素子３２の出力を増幅する増幅器３４と受光素子３５の出力を増幅する増幅器３６の出力をサンプリングして取込み、Ａ／Ｄ変換した後、ＲＡＭ４３の所定のメモリー番地へと順次格納する。
【００７１】
次いで、ステップＳ４でコンパレータ３７の出力を検出し、未だ被識別対象硬貨２０が光学センサ９と受光素子１４との間に存在すると判定された時にはステップＳ３へと戻り、前回と同様に受光素子３２と受光素子３４の出力を増幅した信号をＣＰＵ２１に取込む動作を繰り返す。このようにして被識別対象硬貨２０が上記光学センサ９の光路中にある間、サンプリング部２１ｂは所定の時間間隔で上記２つの受光素子の出力をサンプリングしてＡ／Ｄ変換した後、ＲＡＭ４３の所定のメモリー番地へと順番に格納する。
【００７２】
そして、ステップＳ４にてコンパレータ３７の出力をチェックし、被識別対象硬貨２０が存在しない時のレベルに復帰したと判定された時には、ステップＳ５へと移行して光学センサ９（１２）の下流に配置されている磁気センサの出力をチェックし、その出力が変化した時には被識別対象硬貨２０が磁気センサに掛かり始めたと判断してステップＳ６に進み、ここで磁気センサからの出力をサンプリングしてＣＰＵ２１ヘと取込み、Ａ／Ｄ変換した後、ＲＡＭ４３の所定のメモリー番地へと格納する。他方、磁気センサの出力が変化しないときには、被識別対象硬貨２０が未だ磁気センサに到達していないと判断してステップＳ５を繰り返し、被識別対象硬貨２０の到達を待つ。
【００７３】
次に、ステップＳ７に進み、ここで磁気センサの出力が、被識別対象硬貨２０が無い時のレベルに復帰したか否かをチェックし、復帰していなければステップＳ６に戻って磁気センサの出力を繰返しサンプリングしてＲＡＭ４３に順次格納して行く。一方、復帰した場合は、ステップＳ８へと移行して、検出部２１ｃおよび判定部２１ｄはＲＡＭ４３に格納された光学センサ及び磁気センサのデータを後述する所定のアルゴリズムに従って処理して真偽判定と金種識別を行う。続いて、ステップＳ９に進み、ここでその結果を表示デバイスに出力し、その後ステップＳ１０に移行して、全体のフローを終了する。
【００７４】
（本実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算）
図２２〜図２５は、ＣＰＵ２１の判定部２１ｄにより行われる上記識別演算の手順を示すフローチャートである。この識別演算の手順は、ＣＰＵ２１の前記ＲＯＭ３８にプログラムおよびデータとして書き込まれている。なお、検出部２１ｃは、この識別演算の間、サンプリング部２１ｂによりサンプリングされた光学センサ９、１２の出力値に基づき、被識別対象硬貨２０上に投光された光の位置（検出位置）を検出する。
【００７５】
ステップＳ１１で識別演算フローを開始すると、先ずステップＳ１２で材質検知用磁気センサ及び直径検知用磁気センサのデータを読み出し、ステップＳ１３で材質検知用磁気センサの材質データの材質ピーク値ＭＶｐと、直径検知用磁気センサの直径データの直径ピーク値ＤＶｐを検出する。
【００７６】
ステップＳ１４では、検出した上記ピーク値ＭＶｐとＤＶｐが、旧５００円正貨のそれと一致しているか否かの判定を行う。即ち、ＭＶｐの値がｍＶａとｍＶｂとの間にあり旦つＤＶｐの値がｄＶａとｄＶｂとの間にあれば、旧５００円正貨である可能性があると判定してステップＳ１９へと移行する。これに対して一致していない場合には、ステップＳ１５へと進み、ここで、ピーク値ＭＶｐがｍＶｃとｍＶｄの間にあり、且つピーク値ＤＶｐがｄＶｃとｄＶｄの間にあるか否かが判定され、これらの両方の条件を満たす場合には、新５００円正貨である可能性があると判定してステップＳ２９へ、それ以外の場合はステップＳ１６へと移行する。ステップＳ１６では、前記ピーク値ＭＶｐとＤＶｐをそれぞれｍＶｅ、ｍＶｆ及びｄＶｅ，ｄＶｆと比較して、ＭＶｐがｍＶｅとｍＶｆとの間にあり、且つＤＶｐがｄＶｅとｄＶｆとの間にある場合には、１００円正貨と判定して、ステップＳ１８で１００円正貨を示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。他方、ＭＶｐまたはＤＶｐがステップＳ１６の条件を満足しないと判定された場合にはステップＳ１７へと移行する。ここで、前記ピーク値ＭＶｐがｍＶｇとｍＶｈとの間にあり、且つ、ＤＶｐがｄＶｇとｄＶｈとの間にあるか否かを判定し、これら両方の条件を満たす時には１０円正貨と判定してステップＳ３６へ、満たさない場合は５０円正貨の可能性があると判定してステップＳ３７へと移行する。
【００７７】
上記ｍＶａ、ｍＶｂ及びｄＶａ、ｄＶｂは、予め複数枚の旧５００円正貨を硬貨識別装置に通しそのときの磁気センサのピーク値を測定したもので、上記ｍＶｃ、ｍＶｄ及びｄＶｃ、ｄＶｄは、予め複数枚の新５００円正貨を硬貨識別装置に通しそのときの磁気センサのピーク値を測定したもので、上記ｍＶｅ、ｍＶｆ及びｄＶｅ、ｄＶｆは、予め複数枚の１００円正貨を硬貨識別装置に通しそのときの磁気センサのピーク値を測定したもので、上記ｍＶｇ、ｍＶｈ及びｄＶｇ、ｄＶｈは、予め複数枚の１０円正貨を硬貨識別装置に通しそのときの磁気センサのピーク値を測定したものであり、これらデータは基準データとして前記ＲＯＭ３８に格納されている。
【００７８】
まず、ステップＳ１６よりステップＳ１８へと移行した場合と、ステップＳ１７よりステップＳ３６へと移行した場合につき説明する。ステップＳ１８では、１００円正貨と判定して、１００円正貨を示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。一方、ステップＳ３６では、上記条件を満足するので１０円正貨と判定され、それを示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。
【００７９】
次に、ステップＳ１７よりステップＳ３７へと移行した場合につき説明する。ステップＳ３７では、ＭＶｐがｍＶｉとｍＶｊとの間にあり且つＤＶｐがｄＶｉとｄＶｊとの間にあるか否かを判定し、両方を満足するときにはステップＳ３８へと移行して受光素子３５（１４）のデータを読み出し、ステップＳ３９で中央部に凹部が存在するか否かを判定し、存在する場合には５０円正貨と判定してそれを示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。
【００８０】
これに対し、ステップＳ３７の条件を満たさない場合、及びステップＳ３９で中央に凹部が存在しないと判定された場合には、正貨ではないものと判定してステップＳ４１でリジェクト硬貨の処理を行って元のステップＳ１１に戻る。
【００８１】
次に、ステップＳ１４からステップＳ１９に進む場合につき説明する。ステップＳ１９では、光学センサ９または１２のデータを読み出し、次いでステップＳ２０では端部処理を行い、両端部Ｔo、Ｔｅより一定の範囲内のデータを無効データとして取り扱う。
【００８２】
端部処理の具体的内容を図１６に示す例を用いて説明すると、被識別対象硬貨の縁Ｔｏから一定の範囲Ｔｓまでと、被識別対象硬貨の縁Ｔｅから一定の範囲Ｔｕまでのデータを強制的にＶｏに置換する等の処理を行って、その範囲のデータを事実上無効にする処理を行う。
【００８３】
この端部処理を行う理由は、両端部のデータは被識別対象硬貨の縁の部分からの反射光を測定したものであり、被識別対象硬貨２０の縁の部分における微小な段差（コイニング）の影響を受けて反射光が微妙に変化して反射光の方向が安定せず、光学センサの出力も安定しないからである。
【００８４】
次いで、ステップＳ２１に進み、ここで出力Ｖのピーク値（最大値）ＨＶｐを検出し、ステップＳ２２でそのピーク値ＨＶｐがどの時間位置にあるかを検出し、そのピーク値ＨＶｐの時間位置が被識別対象硬貨の中央部に対応する位置にあると判定された時にはステップＳ２３へ、それ以外の場所にあると判定された時にはステップＳ２７へと移行する。即ち、ステップＳ２２では、ピーク値ＨＶｐの時間位置がデータの中央部（被識別対象硬貨の中央部に相当）の時間ＴｍａからＴｍｂ（図１６参照）の範囲内にあるか否かを検出し、その時間範囲内の時には中央部にあると判定してステップＳ２３へ、それ以外の時にはステップＳ２７へと移行する。
【００８５】
ステップＳ２３では上記ピーク値ＨＶｐが予め定められた所定値ＫＶｏより大きいか否かが判定され、大きいと判定された時にはステップＳ２４へ、それ以外の時には光学センサの出力が異常に小さいと判定してステップＳ２６へと移行する。ステップＳ２４では、ピーク値ＨＶｐの１／２のレベルを第２所定値とし、それ以上の信号をハイに、それ以下の信号をローに２値化する処理を行う。
【００８６】
次いで、ステップＳ２５でハイの区間が幾つ存在するかを判定し、ハイの区間が１箇所のみで且つその範囲の長さＬが所定の長さｅ（＞Ｌ）以下と判定された時には、図１６に示すように中央部に先鋭なピークを有するとともにそれ以外の部分では反射光が非常に小さい、図１０に示す第２偽貨に特有の反射パターンと判定してステップＳ２６へと移行し、それ以外の場合はステップＳ２７へと移行する。そしてステップＳ２６では、偽貨としてリジェクト処理を行う。
【００８７】
また、ステップＳ２７へ移行した場合は、上記光学センサのデータがＶｏ以下となる区間の時間を計測してそれぞれをｔ１、ｔ２、…ｔｎとし、各区間での出力Ｖの最小値をそれぞれｖ１、ｖ２、…、ｖｎとして、下記（１）式に示す合計値Ｓ（−）を算出する。ここで、本実施形態においては、旧５００円正貨ではｎは５、第１偽貨ではｎは７となる。
【００８８】
【数３】
【００８９】
但し、ｍは１からｎ（正の整数）までであり、Ｔｔは図１６に示したＴｏか
らＴｅまで（実質的にはＴｓからＴｕまで）のトータル時間である。
【００９０】
そして、算出された合計値Ｓ（−）と予め決められた第３所定値としての一定値Ｖｋとを比較し、Ｓ（−）がＶｋよりも小さい場合は、硬貨表面に通常の硬貨には存在しない異常な凹部が無いものと判定して旧５００円正貨と判別し（図１１及び図１２参照）、ステップＳ２８で旧５００円正貨のフラグを立てて元のステップＳ１１にリターンする。
【００９１】
これに対し、ステップＳ２７でＳ（−）が上記一定値Ｖｋ以上の場合には、異常な凹部等があるものと判定してステップＳ２６に進み、第１偽貨としてリジェクト処理を行い、ステップＳ１１にリターンする。
【００９２】
次に、ステップＳ１５よりステップＳ２９へと移行した場合につき説明する。ステップＳ２９ではステップＳ１９と同様に光学センサのデータを読み出し、ステップＳ３０に進み、ここでステップＳ２０と同様に端部処理を行う。次いで、ステップＳ３１に進み、ここでＶｏ以下の領域が、中央部の予め決められた所定の範囲（図１３及び図１４に示すＴａからＴｂまでの範囲）内に存在するか否かを判定し、その範囲内に存在する場合にはステップＳ３２へ、存在しない場合（範囲外の場合）はステップＳ３５へと移行する。
【００９３】
ステップＳ３２では、Ｖｏ以下の区間長さｔが得られる時間範囲であるＴＤ１からＴＤ２までの範囲が、前記所定の範囲（図１３及び図１４に示すＴａからＴｂまでの範囲）内に存在するか否かを判定し、存在する場合にはステップＳ３３へ、存在しない場合はステップＳ３５へと移行する。
【００９４】
ステップＳ３３では、下記（２）式により、上記区間長さｔでのＳ（−）′値を算出する。
【００９５】
Ｓ（−）′＝ｔ×ｖ ・・・（２）
但し、ｖ：ｔでの最小出力値
【００９６】
そして、そのＳ（−）′値と、全期間（Ｔｏ〜Ｔｅ）を対象としてＶｏ以下の全区間で同様にして算出したＳ（−）′の合計値とを比較して、この区間ｔでのＳ（−）′の値が全期間でのＳ（−）′の合計値に対し、予め定められた第４所定値としての比率（ｍ％）以上であると判定された場合はステップＳ３４へ、以下と判定された時にはステップＳ３５へと移行する。
【００９７】
ステップＳ３４では、被識別対象硬貨の中央部に新５００円正貨に特有の規則的な細やかな平行の模様があるものと判定して、新５００円正貨を示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。
【００９８】
これに対しステップＳ３５に進んだ場合は、被識別対象硬貨の中央部に新５００円正貨特有の上記パターンが存在しないものとして、偽貨の処理を行ってから元のステップＳ１１に戻る。
【００９９】
したがって、本実施形態による場合には、被識別対象硬貨２０を回転しつつ搬送させるための搬送通路Ｄと、搬送通路Ｄに対してほぼ直交する方向の光軸を有する光を投光するＬＥＤ１５と、ＬＥＤ１５と搬送通路Ｄとの間に配設され、一定方向に長い光束を形成させるスリット１８ａと、投光光軸に対してスリット１８ａの長手方向に傾いた受光光軸を有し、スリット１８ａを経た搬送通路Ｄからの反射光を受光する受光素子１６と、受光素子１６により出力される光強度パターンが被識別対象硬貨２０の表面模様に対応することを利用して、光強度パターンに基づき被識別対象硬貨２０を識別する識別手段２１ａとを具備する故に、受光素子１６が、その受光光軸を投光光軸に対してスリット１８ａの長手方向に傾けて配置されているので、受光素子１６は被識別対象硬貨２０の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出することが可能となり、これに伴って受光素子１６が検出する光強度パターンが明確になり、しかもその光強度パターンが被識別対象硬貨２０の表面模様に対応しているので、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要とせず、旧５００円正貨と偽貨（第１偽貨および第２偽貨）のいずれかであることを識別することが可能となる。また、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要としないので、コストの低廉化が図れる。なお、ＬＥＤ１５の投光光軸は、搬送通路Ｄに対してほぼ直交する面内において傾けるのが、被識別対象硬貨２０の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出する上でより好ましい。
【０１００】
また、本実施形態では、識別手段２１ａは、受光素子１６の出力値を一定時間間隔でサンプリングするサンプリング部２１ｂと、サンプリング部２１ｂによりサンプリングされた出力値に基づいて、投光光の被識別対象硬貨２０の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光素子１６による検出位置を検出する検出部２１ｃと、検出部２１ｃの検出した投射開始時点から投射終了時点までの間での出力値における第１所定値に対する変化度合いに基づき被識別対象硬貨２０を識別する判定部２１ｄとを具備する故、サンプリング部２１ｂは受光素子１６の出力値を一定時間間隔でサンプリングし、また、検出部２１ｃはサンプリング部２１ｂによりサンプリングされた出力値に基づいて、投光光の被識別対象硬貨２０の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光素子１６による検出位置を検出するが、このとき検出部２１ｃの検出した投射開始時点から投射終了時点までの間での出力値における第１所定値に対する変化度合いが、被識別対象硬貨２０の表面模様の窪みや切削模様に精度よく対応するので、判定部２１ｄは変化度合いに基づいて、被識別対象硬貨２０が所定の旧５００円正貨であるか、その旧５００円正貨の偽貨（第１偽貨または第２偽貨）であるかを高精度に識別することが可能となる。
【０１０１】
また、本実施形態では、判定部２１ｄは検出部２１ｃが検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値が第１所定値以下となる複数の区間を、検出部２１ｃが検出した検出位置に基づいて求め、各区間における時間とその区間での最小出力値の積の和を算出し、その算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づいて旧５００円正貨および複数の座繰り穴２０ａが形成された第１偽貨のいずれであるかを判定する構成であるので、旧５００円正貨と第１偽貨との識別を行うことが可能となる。
【０１０２】
また、本実施形態では、判定部２１ｄは、検出部２１ｃが検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の最大値が存在する位置を検出位置に基づき求め、その求められた位置を、旧５００円正貨および第２偽貨のいずれであるかを判定する判定条件に用いる構成であるので、出力値の最大値が存在する位置に基づき旧５００円正貨と第２偽貨とを識別することが可能となる。このとき、中央部の所定範囲内の平坦度が第２偽貨の凹状穴よりも旧５００円正貨の方が低いので、出力値の最大値が存在する位置が中央部の所定範囲外のとき正貨と判定する。また、第２偽貨の凹凸状切削部２０ｃが受光素子１６による検出域であると、その出力値は当然相当大きい最大値となる故に、その最大値とＶｏとの間の中間値に第２所定値を設定し、第２所定値よりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨を特定することが可能となる。なお、第２所定値は、最大値とＶｏとの間の任意の値に設定するようにしてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、判定部２１ｄは、検出部２１ｃが検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値が第１所定値以下となる区間を、検出部２１ｃが検出した検出位置に基づいて求め、求められた各区間における時間とその区間での最小出力値の積の和を算出し、その算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づいて旧５００円正貨および第１偽貨のいずれであるかを判定し、また、出力値の最大値が存在する位置が投射開始時点から投射終了時点までの中央部の所定範囲内にあると判定した場合、第１所定値に代えて、それより大の第２所定値を用い、それよりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨と判定する構成であるので、出力値が第１所定値以下となる各区間における時間と区間最小出力値の積の和の算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づき、旧５００円正貨と第１偽貨とを識別でき、更に、第２所定値よりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値ｅ以下のとき第２偽貨を特定することが可能となる。
【０１０４】
また、本実施形態では、判定部２１ｄは、検出部２１ｃが検出した投射開始時点から投射終了時点までの間において、出力値が第１所定値以下となる区間を求め、その区間の時間とその区間での最小出力値の積を算出し、その算出値に基づき新５００円正貨を特定する構成であるので、新５００円正貨を特定することが可能となる。
【０１０５】
（旧５００円正貨の受け取り率と第１偽貨の排除率との関係）
図２６は、Ｓ（−）に対する旧５００円正貨の受け取り率と、第１偽貨の排除率との関係を示す図である。尚、測定は光学センサより硬貨までの距離を約４ｍｍ、投射光の大きさを０．５ｍｍ×６ｍｍとして行った。投射光の角度は、前述の説明と同じ２０度に設定して行った。
【０１０６】
この図より理解されるように、Ｓ（−）が大きくなる程、旧５００円正貨の受け取り率は良くなるが、第１偽貨の排除率は悪化し、逆にＳ（−）が小さくなる程、旧５００円正貨の受け取り率は悪くなるが、第１偽貨の排除率が高くなる傾向にある。よって、これらのバランスを考慮して、第１所定値を決めることが好ましい。
【０１０７】
なお、上述した実施形態では、光学センサ９および１２のそれぞれに１つのＬＥＤ１５と受光素子１６を備える構成としているが、本発明はこれに限らず、光学センサ９および１２のそれぞれに複数のＬＥＤ１５と同数の受光素子１６を備える構成としてもよい。
【０１０８】
図２７は、本発明の他の実施形態に係る硬貨識別装置に備わった光学センサを示す図である。
【０１０９】
この光学センサは、偽貨の排除率を向上する為に、図３と同じ構成の一組のＬＥＤ及び受光素子を複数組、図示例では３組有する構造となっている。
【０１１０】
具体的には、筐体２１の内部には、各組のＬＥＤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃと受光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃが位置決めして保持されており、その前面にはマスク２２が配置されている。マスク２２には、短冊状の６つのスリット２２ａ〜２２ｆがＬＥＤ１５ａ等と受光素子１６ａ等に対応した位置に放射状に形成されていて、その後方にはシリンドリカルレンズがその曲率面の両薄肉部を開口の幅方向にして配置されている。このシリンドリカルレンズの後方には、３つのＬＥＤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配置されていて、ＬＥＤ１５ａから投射された光はスリット２２ａを透過して長方形状の光束となって被識別対象硬貨を照明し（図２８の２３）、その反射光が点対称位置に形成されたスリット２２ｂを透過してその後ろに配置された受光素子１６ａで受光される。ＬＥＤ１５ｂはスリット２２ｄの後方に配置されていて、スリット２２ｄを透過して長方形状の光束となって硬貨を照明し（図２８の２４）、その反射光が点対称位置に配置されたスリット２２ｃを透過してその背後に配置された受光素子１６ｂで受光される。ＬＥＤ１５ｃはスリット２２ｆの後ろに配置されていて、スリット２２ｆによって長方形状の光束を形成し、被識別対象硬貨を図２８の２５で示す様に照明し、その反射光がスリット２２ｅを透過してその背後に配置された受光素子１６ｃで受光される。
【０１１１】
尚、ＬＥＤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、組を構成する相手の特定受光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ以外に、被識別対象硬貨からの反射光が入射することを防ぐ為にそれぞれ異なる波長の光を投射するものを用いており、また、受光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃには組を構成する相手のＬＥＤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃから放射された光のみを受光する様に光学フィルターがその受光面に設けられている。
【０１１２】
この実施形態の硬貨識別装置による場合には、検出精度が向上するので、偽貨の排除率を大幅に向上させることが可能となる。
【０１１３】
また、上述した実施形態では、第１正貨が旧５００円硬貨、第２正貨が新５００円硬貨の場合を例に挙げているが、本発明はこの場合に限らず、第１正貨および第２正貨が他の金額の硬貨である場合にも同様に適用できることは勿論である。
【０１１４】
また、上述した実施形態では、Ｓ（−）の値の算出に際し、第１偽貨では第１所定値以下になる出力値が複数、例えば７箇所存在する場合を例に挙げているが、本発明はこれに限らず、第１所定値以下になる出力値が５箇所となっている旧５００円硬貨よりも少ない偽貨を被識別対象硬貨として識別することができる。なお、上述した実施形態では、Ｓ（−）の値の算出に際し、積の和を算出しているが、偽貨の凹部の個数や第１正貨の表面模様によっては単に積のみを算出することもある。
【０１１５】
また、上述した実施形態では、搬送通路Ｄが被識別対象硬貨２０を回転させつつ搬送する構成に形成されているが、本発明はこれに限らず、被識別対象硬貨２０を回転させずに搬送させる構成とした場合にも、同様にして適用することができる。
【０１１６】
また、上述した実施形態では明言していないが、光像１９の被識別対象硬貨２０に対する大きさは、被識別対象硬貨２０の直径よりも大きくても或いは小さくてもよい。
【０１１７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による場合には、受光手段が、その受光光軸を投光光軸に対してスリットの長手方向に傾けて配置されているので、受光手段は被識別対象硬貨の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出することが可能となる。これに伴って受光手段が検出する光強度パターンが明確になり、しかもその光強度パターンが被識別対象硬貨の表面模様に対応しているので、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要とせず、正貨と偽貨のいずれかであることを識別することが可能となる。また、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要としないので、コストの低廉化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は硬貨識別装置の検出構成部の概略を示す正面図、（ｂ）はその右側面図である。
【図２】 図１の検出構成部に設けられた光学センサ基板が取付けてある搬送通路を通路と直交する方向より眺めた図である。
【図３】 図１の検出構成部に設けられた光学センサ基板に備わった光学センサを示す斜視図である。
【図４】 図３の光学センサを示す断面図である。
【図５】 被識別対象硬貨と投光光束との位置関係を説明するための図である。
【図６】 （ａ）は新５００円正貨の裏面の表面模様を示す図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ部分の断面図である。
【図７】 被識別対象硬貨を投光光束に対して水平移動させる状況を示す図である。
【図８】 被識別対象硬貨を投光光束に対して別の回転角度に維持して水平移動させる状況を示す図である。
【図９】 （ａ）は第１偽貨の片面側を示す正面図、（ｂ）はその第１偽貨に形成された座繰り穴を示す断面図である。
【図１０】 第２偽貨の片面側を示す正面図である。
【図１１】 旧５００円正貨の表面の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１２】 旧５００円正貨の裏面の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１３】 新５００円正貨の裏面の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１４】 新５００円正貨の裏面の光強度パターン（センサ出力）の別の例を示す図である。
【図１５】 第１偽貨の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１６】 第２偽貨の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１７】 投射光束が中心と一致した場合における第２偽貨と反射光の関係を示した図である。
【図１８】 投射光束が中心から離れた場合における第２偽貨と反射光の関係を示した図である。
【図１９】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置の全体回路を示すブロック図である。
【図２０】 （ａ）および（ｂ）は貫通孔無しの硬貨に関するセンサ出力例を示し、（ｃ）および（ｄ）は貫通孔有りの硬貨に関するセンサ出力例を示す。
【図２１】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図２２】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算の内容を示すフローチャートである。
【図２３】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算の内容を示すフローチャートである（図２２の続き）。
【図２４】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算の内容を示すフローチャートである（図２２の続き）。
【図２５】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算の内容を示すフローチャートである（図２２の続き）。
【図２６】 旧５００円正貨の受取率と偽貨の排除率との関係の一例を示すグラフである。
【図２７】 本発明の他の実施形態に係る硬貨識別装置に備わった光学センサを示す図である。
【図２８】 図２７の光学センサにおける投光光束と硬貨との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
Ｄ 搬送通路
２ 搬送部材
３ 光学センサ基板
４ 第１の磁気センサ基板
５ 第２の磁気センサ基板
９ 光学センサ
１１ 第２の光学センサ基板
１２ 反射型光学センサ
１４ 受光素子
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ ＬＥＤ（投光手段）
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 受光素子（受光手段）
１７ 円柱レンズ
１７ａ テーパ部
１８ マスク
１８ａ スリット
１９ 光像
２０ 被識別対象硬貨
２０ａ 座繰り穴（凹部）
２０ｃ 凹凸状切削部
２１ ＣＰＵ
２１ａ 識別手段
２１ｂ サンプリング部
２１ｃ 検出部
２１ｄ 判定部
２２ マスク
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ スリット
【発明の属する技術分野】
本発明は、被識別対象硬貨が正貨または偽貨であるのかを光学的に識別するための硬貨識別装置であって、特に被識別対象硬貨の表面模様に基づき正貨または偽貨を識別するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から自動販売機などには、硬貨の材質、直径、或いは厚さなどの違いに着目して、硬貨の識別、正貨と偽貨との識別を行う硬貨識別装置が搭載されている。
【０００３】
ところで、最近においては、材質および直径の類似した硬貨の表面を加工することにより重量をも調整して所定の硬貨に極めて類似した変造偽貨が出現している。この偽貨へ対応可能な従来の硬貨識別装置としては、硬貨表面の模様をＣＣＤ等の二次元画像素子で読み取り、得られた画像データを処理することで正貨との違いを識別して選別する方式のものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来方式の硬貨識別装置による場合には、複雑な光学系や高度の画像処理技術が必要である故にコストがアップするという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたもので、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要とせず、正貨と偽貨のいずれかであることを識別することができる低コストの硬貨識別装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の硬貨識別装置は、被識別対象硬貨を搬送させるための搬送通路と、該搬送通路に対してほぼ直交する方向の光軸を有する光を投光する投光手段と、該投光手段と該搬送通路との間に配設され、一定方向に長い光束を形成させるスリットと、投光光軸に対して該スリットの長手方向に傾いた受光光軸を有し、該スリットを経た搬送通路からの反射光を受光する受光手段と、該受光手段により出力される光強度パターンが上記被識別対象硬貨の表面模様に対応することを利用して、該光強度パターンに基づき該被識別対象硬貨を識別する識別手段とを具備し、前記投光手段、前記スリットおよび前記受光手段は、前記搬送通路を挟んで両側にそれぞれ設けられ、前記識別手段は、硬貨識別に用いられる前記被識別対象硬貨の表裏面の表面模様のいずれか一方を特定し、その特定した表面模様に対 応する光強度パターンに基づいて該被識別対象硬貨を識別するものであって、前記受光手段の出力値を一定時間間隔でサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段によりサンプリングされた該出力値に基づいて、前記光の上記被識別対象硬貨の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光手段による検出位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出した投射開始時から投射終了時点までの間での該出力値における第１所定値に対する変化度合いに基づき前記被識別対象硬貨を識別する判定手段とを具備し、前記被識別対象硬貨が、所定重量の正貨と、該正貨の重量にほぼ一致させるべく複数の凹部が形成された第１偽貨と、該正貨の重量にほぼ一致させるべく少なくとも同心円状の凹凸状に切削された切削部が形成された第２偽貨とである場合に、前記判定手段は、前記検出手段が検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値が前記第１所定値以下となる１または２以上の区間を、前記検出手段が検出した前記検出位置に基づいて求め、求められた各区間における時間とその区間での最小出力値の積または積の和を算出し、その算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づいて上記正貨および第１偽貨のいずれであるかを判定し、また、出力値の最大値が存在する位置が投射開始時点から投射終了時点までの中央部の所定範囲内にあると判定した場合、第１所定値に代えて、それより大の第２所定値を用い、それよりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨と判定することを特徴とする。
【０００７】
本発明の硬貨識別装置による場合には、受光手段が、その受光光軸を投光光軸に対してスリットの長手方向に傾けて配置されているので、受光手段は被識別対象硬貨の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出することが可能となる。これに伴って受光手段が検出する光強度パターンが明確になり、しかもその光強度パターンが被識別対象硬貨の表面模様に対応しているので、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要とせず、正貨と偽貨のいずれかであることを識別することが可能となる。また、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要としないので、コストの低廉化が図れる。
【０００８】
また、本発明にあっては、両側の受光手段はそれぞれ被識別対象硬貨の表裏面の表面模様に応じた光強度パターンを検出するが、識別手段は、それら光強度パターンに基づいて被識別対象硬貨の表裏面のいずれかを特定して被識別対象硬貨を以下のように識別する。
【０００９】
すなわち、サンプリング手段は受光手段の出力値を一定時間間隔でサンプリングし、また、検出手段はサンプリング手段によりサンプリングされた出力値に基づいて、投光光の被識別対象硬貨の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光手段による検出位置を検出する。このとき、検出手段の検出した投射開始時点から投射終了時点までの間での出力値における第１所定値に対する変化度合いは、被識別対象硬貨の表面模様の窪みや切削模様に精度よく対応する。そして、被識別対象硬貨は、所定重量の正貨と複数の凹部が形成された第１偽貨と少なくとも同心円状の凹凸状に切削された切削部が形成された第２偽貨とであり、これら被識別対象硬貨の表面模様は次のとおりである。つまり、正貨に形成された所定の表面模様は全体的に凹凸が小さくかつ窪みも浅い、凹部が複数形成された第１偽貨の表面模様は全体的に凹凸が大きくかつ窪みも深い。よって、一般的に、検出手段による出力値は、第１所定値以下となる区間の数は正貨よりも第１偽貨の方が多く、かつ、区間内の最小出力値も正貨よりも第１偽貨の方が小さい。したがって、区間の時間と区間最小出力値の積または積の和の算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づき正貨と第１偽貨との識別を行うことが可能である。また、切削部を有する第２偽貨の表面模様は全体的にほぼ平坦であって、その凹凸程度も正貨の凹凸よりも小さい。このとき、出力値の最大値が得られる位置は、受光手段による検出域全体が硬貨表面の平坦部に含まれる状態となる位置に相当し、そのような位置は正貨では存在し難く、第２偽貨では確実に存在する。よって、出力値の最大値が存在する位置を判定条件に用いることにより、正貨と第２偽貨とを識別することが可能となる。
【００１０】
したがって、判定手段は、出力値が第１所定値以下となる区間の時間と区間最小出力値の積または積の和の算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づき、正貨と第１偽貨とを識別し、更に、第２偽貨の切削部が受光手段による検出域であると、その出力値は当然相当大きい最大値となる故に、その最大値と第１所定値との間の大きさに第２所定値を設定し、しかも第２所定値よりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨を判定することが可能となる。
【００１１】
なお、投光手段の投光光軸は、搬送通路に対してほぼ直交する面内において傾けるのが、被識別対象硬貨の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出する上でより好ましい。
【００１２】
本発明の硬貨識別装置において、前記搬送通路を挟んで両側にそれぞれ設けられた前記投光手段および前記受光手段が２組以上備わっている構成とすることができる。
【００１３】
この構成による場合には、検出精度を向上させ得、これに伴い偽貨の排除率を高めることが可能になる。
【００１４】
本発明の硬貨識別装置において、前記判定手段は、前記積または積の和の算出に下式を用い、その算出値Ｓ（−）が第３所定値よりも小のときに正貨と判定し、そうでないときに第１偽貨と判定する構成とすることができる。
【００１５】
【数２】
但し、ｍ：投射開始時点から投射まで終了時点の間において第１所定値以下と
なる区間の個数を最大値とする１からｎ（正の整数）までの数値
ｔｍ：１からｎ番目までの区間の時間
ｖｍ：１からｎ番目までの区間の最小出力値
Ｔｔ：投射開始時点から投射終了時点までの間における時間
本発明の硬貨識別装置において、前記投射開始時点から投射終了時点までの中央部に第１所定値以下となる区間を有し、該区間の時間が正貨および第１偽貨の時間よりも長い第２正貨が、更に前記被識別対象硬貨に含まれ、前記判定手段は、前記検出手段が検出した投射開始時点から投射終了時点までの間において、前記出力値が上記第１所定値以下となる区間を求め、その区間の時間とその区間での最小出力値の積を算出し、その算出値に基づき第２正貨を特定する構成とすることができる。
【００１７】
この構成における被識別対象硬貨に含まれる第２偽貨は、投射開始時点から投射終了時点までの中央部に第１所定値以下となる区間を有し、その区間の時間が正貨および第１偽貨の時間よりも長いものである。よって、判定手段は、第１所定値以下となる区間を求め、その区間の時間とその区間での最小出力値の積を算出することで、第２正貨を特定することが可能となる。
【００１８】
本発明の硬貨識別装置において、前記判定手段は、前記積の算出に下式を用い、その算出値Ｓ（−）′を、投射開始時点から投射終了時点までの全期間において第１所定値以下となる全区間の時間と各区間での最小出力値と同じく下式とを用いて算出された値の合計値で除した値が、第４所定値以上のときに正貨と判定し、そうでないときに第１偽貨と判定する構成とすることができる。
【００１９】
Ｓ（−）′＝ｔ×ｖ
但し、ｔ：区間の時間
ｖ：区間の最小出力値
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る硬貨識別装置を具体的に説明する。
【００２１】
（本実施形態の検出構成部）
まず、本実施形態に係る硬貨識別装置の要部である検出構成部を述べる。
【００２２】
図１（ａ）は硬貨識別装置の検出構成部の概略を示す正面図、図１（ｂ）はその右側面図である。
【００２３】
この硬貨識別装置の検出構成部は、台板１と、この台板１の前面側に各々設けられたトレー８、回転円板６及び搬送部材２と、台板１の後面側に設けられたモータ７とを有する。台板１は、前面の上辺を下辺に対して後側に位置させた状態に傾けられている。
【００２４】
トレー８は、図示しない投入口から投入された被識別対象硬貨２０を搬送部材２へ送り込むためのものであり、トレー８内には上記モータ７により回転駆動される上記回転円板６が設けられ、回転円板６の前面には被識別対象硬貨２０を引っ掛ける複数の突起６ａが設けられている。回転円板６の回転域の上部近傍には、搬送部材２の入口２ａが設けられており、回転円板６はトレー８内の被識別対象硬貨２０を突起６ａにより搬送部材２の入口２ａに供給する。搬送部材２は、例えば断面縦長の長方形をした搬送通路Ｄを内部空洞に有する枠状のものであり、搬送部材２に供給された被識別対象硬貨２０は、搬送部材２を介して台板１の下部に配設された排出部１ａへと送込まれる。
【００２５】
搬送部材２の途中には、入口２ａ側から光学センサ基板３、第１の磁気センサ基板４及び第２の磁気センサ基板５が設けられている。なお、光学センサ基板３の奥側には、後述する第２の光学センサ基板１１（図示せず）が設けられており、搬送部材２は、少なくとも光学センサ基板３及び第２の光学センサ基板１１が配置されてある場所は光を透過する透明な部材によって構成されている。
【００２６】
第１の磁気センサ基板４は、搬送通路Ｄを搬送される被識別対象硬貨２０の材質を検出し、第２の磁気センサ基板５は搬送通路Ｄを搬送される被識別対象硬貨２０の直径を検出するものであり、第１の磁気センサ基板４及び第２の磁気センサ基板５の各裏面には、図示しない磁気センサがそれぞれ取付けられ、これら磁気センサは、材質および直径が種々異なる複数の金額の被識別対象硬貨２０の種類を、搬送部材２に設けた開口部（図示せず）を介して磁気的な悪影響を受けることなく検出できるように構成されている。なお、磁気センサの詳細は、後述する。
【００２７】
図２は、上記光学センサ基板３が取付けてある搬送通路Ｄの近傍部分を、搬送通路Ｄと直交する斜め方向（図１における紙面内の方向）より見た図である。尚、図２では被識別対象硬貨２０が搬送通路Ｄを左から右へと矢印Ａに示すように移動するものとして描いている。ここで、矢印Ａ方向をＸ軸方向、搬送通路Ｄを下側から上側に直角に横切る方向をＹ軸方向、搬送通路Ｄを正面手前側から奥方向に横切る方向をＺ軸方向とする（図１においても同様）。
【００２８】
光学センサ基板３には、その裏面で被識別対象硬貨２０と対向する面側に光学センサ９及びミラー１０が取付けられ、光学センサ９は搬送通路Ｄと平行かつミラー１０に向けて光を投射し、ミラー１０は光学センサ９からの光を搬送通路Ｄへ向けて直角方向に反射させる。また、投射光の被識別対象硬貨２０からの反射光は、ミラー１０により光学センサ９へ向けて反射されるようになっている。
【００２９】
搬送通路Ｄを挟んで上記光学センサ基板３とは反対側には、前記第２の光学センサ基板１１が設けられ、この第２の光学センサ基板１１には、その被識別対象硬貨２０と対向する面に反射型光学センサ１２とミラー１３が取付けられている。反射型光学センサ１２は搬送通路Ｄと平行かつミラー１３に向けて光を投射し、ミラー１３は反射型光学センサ１２からの光を搬送通路Ｄへ向けて直角方向に反射させる。また、投射光の被識別対象硬貨２０からの反射光は、ミラー１３により反射型光学センサ１２へ向けて反射されるようになっている。
【００３０】
この反射型光学センサ１２は、被識別対象硬貨２０の一方の片面側を検出し、上記光学センサ９はもう一方の片面側を検出するものであり、光学センサ９と搬送通路Ｄとの間の投受光の光軸と、反射型光学センサ１２と搬送通路Ｄとの間の投受光の光軸とは、位置的にずらしている。これは、一方の光学センサ９（または１２）からの投射光が、他方の光学センサ１２（または９）に影響を及ぼすことが無いように、つまり互いに干渉することがないようにする為である。
【００３１】
また、第２光学センサ基板１１には、光学センサ９から投射され、ミラー１０にて反射された投射光を受光する位置に受光素子１４が配設されており、この受光素子１４は、被識別対象硬貨２０の通過状況と、被識別対象硬貨２０の中央部に形成される穴の有無とを検出する。
【００３２】
図３は、上記光学センサ９（１２）と搬送通路Ｄの一部の搬送面Ｐとの間における光路を概念的に｛光学センサ９（１２）の向く方向を無視して｝示す斜視図であり、ミラー１０（１３）を省略して示している。図４はその光学センサ９（１２）の断面図である。
【００３３】
光学センサ９と１２は同一構造であり、以下に一方の光学センサ９を代表例に挙げて説明する。光学センサ９は、投光手段としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１５と、受光手段としての受光素子１６と、円柱レンズ１７と、硬貨搬送方向Ａ（横方向）に短い縦長のスリット１８ａを有するマスク１８とを備える。
【００３４】
上記円柱レンズ１７は、上記ＬＥＤ１５から放射された光を横方向に集光させるもので、横方向で厚みを変え平面視円弧状の外表面（曲率）を持つ、正面視で長方形状に形成されている。また、上記マスク１８は、円柱レンズ１７から放射される光を線状に規制する為のものである。円柱レンズ１７のＬＥＤ１５と対向する面の上部には、上側を薄肉にして角度αで傾斜させたテーパ部１７ａが設けられ、このテーパ部１７ａはＬＥＤ１５からの投射光を偏向させて光軸よりも幾分下方（角度θ）へと傾ける機能を有する。よって、ＬＥＤ１５からの投射光は、円柱レンズ１７およびマスク１８を経て上記搬送面Ｐに対し左右方向で垂直に上下方向で下向き斜めに入射し、その搬送面Ｐ上に幅ｄ、長さｌの縦長線状の光像１９を形成する。
【００３５】
前記受光素子１６は、ＬＥＤ１５に対して下側に中心間距離Ｈだけ離して設けられ、搬送面Ｐ、つまり被識別対象硬貨２０からの反射光を検出する。この検出の際、被識別対象硬貨２０からの反射光は、前記スリット１８ａおよび円柱レンズ１７によって集光される。また、スリット１８ａは、その長手方向を硬貨搬送方向Ａと直交させており、また、前記テーパ部１７ａにより偏向させているので、受光素子１６は投射光と若干異なる方向へと戻って来る被識別対象硬貨２０からの反射光の一部を検出することになる。ここで、テーパ部１７ａを形成したのは、光学センサ９（１２）と被識別対象硬貨２０との間隔を短くしてコンパクトに配置する為と、後述するように変造硬貨特有の特徴を検出し易くする為であり、角度αは約１０゜〜３０゜としている。
【００３６】
これら光学センサ９、１２は、搬送通路Ｄを回転しつつ搬送される被識別対象硬貨２０に対し、図５に破線にて示すように投射開始端Ｓから投射終了端Ｇまでを結ぶ曲線状の線分上を検出域としている。また、光学センサ９は、被識別対象硬貨２０の中央部に貫通孔が形成されている場合には、その貫通孔の有無についても検出する。
【００３７】
（本実施形態の硬貨選別原理）
次に、本発明による硬貨選別原理につき説明する。
【００３８】
図５に示すような光像１９が形成される上述した硬貨識別装置の検出構成部に対し、旧５００円正貨、新５００円正貨、旧５００円正貨の重量に似せた第１偽貨および第２偽貨を搬送させ、光学センサ９の出力を調査した。ここで、新５００円正貨は、図６（ａ）に示す裏面を有するものである。旧５００円正貨は新５００円正貨と同様のデザインであるが、新５００円正貨の方が５００円の「０」の数字の中に刻まれた凹凸の面積および凹凸の高低差が大きい。第１偽貨は、図９（イ）に示すように旧５００円正貨の直径および材質がほぼ同様な硬貨２０の複数部分に凹部、例えばドリルにより円形凹状の座繰り穴２０ａが形成されて旧５００円正貨の重量に調整された変造硬貨である。第２偽貨は、図１０に示すように旧５００円硬貨の直径および材質がほぼ同様な硬貨２０の縁部を残した中央部に、例えば旋盤等により同心円状の凹凸状に切削された凹凸状切削部２０ｃが形成されて旧５００円正貨の重量に調整された変造硬貨である。
【００３９】
図１１は、旧５００円正貨の表側を光学センサ９に向けて搬送通路Ｄを回転させつつ搬送させた時の光学センサ９の出力変化の一例を示し、図１２は旧５００円正貨の裏側を光学センサ９に向けて搬送通路Ｄを回転させつつ搬送させた時の光学センサ９の出力変化の一例を示す。図１３は、新５００円正貨による反射パターンの変化の様子を説明するために、新５００円正貨の裏側を光学センサ９に向け、かつ図７に示すように５００の数字を横にした状態に保持して水平移動させた時の光学センサ９の出力変化を示し、図１４は、新５００円正貨の裏側を光学センサ９に向け、かつ図８に示すように５００の数字を縦にした状態に保持して水平移動させた時の光学センサ９の出力変化を示す。いずれにしても、新５００円正貨では、５００円の数字の「０」の中にある凹凸マークの存在によって中央で比較的長い時間大きく信号が低下することがわかる。図１５は、第１偽貨の座繰り穴２０ａの形成側を光学センサ９に向けて搬送通路を回転させつつ搬送させた時の光学センサ９の出力変化の一例を示す。図１６は、第２偽貨の凹凸状切削部２０ｃの形成側を光学センサ９に向けて搬送通路を回転させつつ搬送させた時の光学センサ９の出力変化の一例を示す。なお、これら図１１〜図１６の横軸は時間Ｔを、縦軸は光学センサ９の出力Ｖを示す。
【００４０】
ここで、図１１から図１６において、Ｔｏ以前とＴｅ以降は光学センサ９の検出域に被識別対象硬貨２０が存在しない時であり、被識別対象硬貨２０が存在しない故に搬送通路Ｄ等を介して光学センサ９に入射した、検出用本来の光ではない外乱光に基づく出力Ｖｏ（第１所定値）が発生している。なお、図中のＴｍはＴｏとＴｅとの間の中心点である。
【００４１】
図１１より理解されるように、旧５００円正貨の表側では、ＴｏとＴｅの間（但しＴｏ近傍およびＴｅ近傍を除く）において、光学センサ９の検出域へ入射する外乱光が硬貨により遮断されるとともに旧５００円正貨の表側の表面模様に応じて、光学センサ９の出力Ｖが複数の区間、この例では５つの区間ｔ１，ｔ２、…、ｔ５で上記出力Ｖｏよりも小さくなっている。なお、ｖ１、ｖ２、…、ｖ５は、各区間ｔ１〜ｔ５での出力Ｖの最小値を示す。
【００４２】
また、図１２より理解されるように、旧５００円正貨の裏側では、ＴｏとＴｅの間（但し、Ｔｏ近傍およびＴｅ近傍を除く）において、旧５００円正貨の裏側の表面模様に応じて光学センサ９の出力Ｖが上記出力Ｖｏよりも小さくなることはない。
【００４３】
このように、旧５００円正貨では光学センサ９の出力がＶｏを下回る確率が少ない上、下回った時の出力Ｖの最小値もそれほど小さくならない。
【００４４】
これに対し、第１偽貨の場合には、図９（ロ）に示すように前記座繰り穴２０ａに光が当たると、反射光が一定の方向に反射されて受光素子１６に戻る事が少なくなるので、図１５に示すように受光素子１６の出力がＶｏより下回る多数の区間、この例では７つの区間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７が存在することになる。なお、本実施形態では、この区間の数は、旧５００円正貨の場合よりも多く、また、区間内の最小値も旧５００円正貨の場合よりも小さい。よって、このような光強度パターンの相違に基づいて旧５００円正貨と第１偽貨との識別が可能となる。
【００４５】
また、第２偽貨の場合には、凹凸状切削部２０ｃが同心円状の凹凸状に形成されているので、回転しつつ搬送される第２偽貨への投射光の当たる場所が変化することによって、反射光の検出パターンが大きく変化する。例えば、図１７に示すようにスリット１８ａからの投射光により形成される縦長の光像が、第２偽貨２０の中心に一致している時は、反射光の全てはＹ−Ｚ面内を通って受光素子１６にて捉えられ、これに対し、図１８に示すように上記縦長の光像１９が、第２偽貨２０の中心と一致していない場合は、反射光はＸ軸方向にも傾いた方向へ反射し、受光素子１６にて捉えられ難くなる。それゆえ、第２偽貨の場合には、図１６に示すように、光像１９が第２偽貨２０の中心に一致する出力データの中央位置でのみ出力が急に高くなり、それ以外の位置では出力が減少するという特有の出力変化を示す。
【００４６】
また、新５００円正貨の場合には、図１３より理解されるように中央位置付近で出力Ｖが、５００を表す３つの数字のうちの２つの「０」が検出域とされることに基づいて、比較的大きく低下する区間ｔが存在し、また、図１４より理解されるように、新５００円正貨の中央位置付近で出力Ｖが、５００を表す３つの数字のうちの中央の１つの「０」が検出域とされることに基づいて、比較的大きく低下する区間ｔが存在する。
【００４７】
このように大きく出力Ｖが低下する理由は、以下のように考えられる。すなわち、図６（ａ）に示す新５００円正貨の「０」の数字中のＢ部分には、図６（ｂ）（図６（ａ）の縦断面図）に示すように凹凸が規則的に形成され、かつその凹凸が一定方向を向いて平行に形成された模様となっており、投射光がこの規則的な凹凸模様に当たると、反射光が一定の方向に反射し易くなって光学センサ９の受光素子１６に入射され難くなる（旧５００正貨では、この凹凸模様の面積が小さく、かつその凹凸の高低差も小さい。）。これに対し、Ｂ部分以外の部分では、模様を形成している凹凸の変化はそれほど大きくない上、模様も規則的ではないので、反射光の方向が特定の方向に大きく偏ることは無く、反射光が受光素子に入射し難くなることは少ないためと考えられる。
【００４８】
但し、図１３および図１４は、新５００円正貨を水平移動させた場合の出力例であるが、搬送通路Ｄを回転しつつ搬送させる場合には、図５の破線にて示す検出域を光学センサ９が検出するので異なった出力値が得られるものの、上記検出域が必ず中央の「０」を検出するので、図１３または図１４に類似した出力値が得られる。
【００４９】
したがって、以上説明した４種類の被識別対象硬貨の表面模様に対応して得られる光学センサ９または１２の出力パターン（光強度パターン）に基づき、各被識別対象硬貨を識別することが可能になる。
【００５０】
なお、第２偽貨については、切削面の形状によっては図１７で示すように反射光の方向が変化することも予見されるが、本実施形態では上述したように光学センサ９、１２の反射光の感度分布を縦長（Ｚ軸方向に長く）にする事によって感度分布を改善することができる。また、切削面の断面形状は、図６（ｂ）に示す新５００円正貨と同様に、通常台形形状となっているので、それに合わせて投射光の投射方向も上述したようにθだけ傾けておく方が好ましい。また、上述したように縦長の光像が被識別対象硬貨２０の中心と一致していない時には、受光素子１６に光が入り難くなるので、光学センサの出力変化を監視して一定以上の出力が得られない場合には、変造硬貨と判定する様にしてもよい。
【００５１】
また、以上の説明では、判定のための第１所定値を被識別対象硬貨が無い時の受光素子の出力Ｖｏとしたが、これに係わらず上記現象を検出するのに適した任意のレベルに設定する事もできる。
【００５２】
さらに、第１所定値を固定的に用いずに、図１６に示すようにそのピーク出力の半分の第２所定値とする様にしても良く、この第２所定値を用いることで図１０に示す第２偽貨を効果的に検出することができる。
【００５３】
（本実施形態に係る硬貨識別装置の全体構成）
図１９は、上述した検出構成部を有する硬貨識別装置の全体回路ブロック図を示したものである。
【００５４】
この硬貨識別装置は、上述した検出構成部の各種センサからの出力を処理・演算し、かつ硬貨識別装置全体のシーケンス制御と識別結果を含む各種の表示制御を行う為の中央処理装置としてのＣＰＵ２１を有する。ＣＰＵ２１はＲＯＭ３８に書き込まれているプログラムを実行し、入出力ポートを制御してデータのやり取りを制御したり、センサからのアナログ出力をデジタル出力に変換するＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換された信号を予め定められたアルゴリズムに従って処理して硬貨の種別や真偽判別を行うデータ処理を行ったり、その結果を表示装置に出力したり、硬貨識別装置全体のシーケンス制御を取り仕切る。
【００５５】
前記搬送部材２により形成される搬送通路Ｄの片側に配置された発振コイル２７と、これと対向する搬送通路Ｄの反対側に配置された受信コイル２８とは、被識別対象硬貨の直径を測定する為の前記第２の磁気センサ基板５に設けられたセンサであり、発振コイル２７には、ＣＰＵ２１から信号が与えられる直径用発振回路２９が接続され、受信コイル２８には出力信号をＣＰＵ２１のＡ／Ｄ入力ポートに出力する直径用受信回路３０が接続されている。
【００５６】
前記搬送通路Ｄの片側に配置された発振コイル２２と、これと対向する搬送通路Ｄの反対側に配置された受信コイル２３とは、主として被識別対象硬貨の材質を測定する為の前記第１の磁気センサ基板４に設けられたセンサであり、上記発振コイル２２には、これを一定の周波数で駆動する為の材質用発振回路２４が接続されていて、発振コイル２２は、ＣＰＵ２１から出力される一定周波数のパルス信号を増幅し、波形整形して発振コイル２２に出力する。上記受信コイル２３には、材質を検知するための材質用受信回路２５が接続されており、材質用受信回路２５は受信コイル２３の出力を増幅し整流してＣＰＵ２１のＡ／Ｄ入力ポートに出力する。
【００５７】
材質用発振回路２４から出力される発振コイル２２を駆動する発振波形と、材質用受信回路２５から出力される受信コイル２３の出力を増幅した交流信号とは、位相差検出回路２６に与えられ、位相差検出回路２６は両入力信号を比較してその位相差を検出し、その検出位相差をＣＰＵ２１のＡ／Ｄ入力ポートに出力する。
【００５８】
ＣＰＵ２１は、材質検知用受信回路２５の出力より受信信号の振幅変化を、位相差検知回路２６の出力より位相差を検出して被識別対象硬貨の材質を判定する。
【００５９】
また、前記搬送通路Ｄを臨ませて前記光学センサ９に内蔵されたＬＥＤ３１（前記１５に相当）が設けられ、このＬＥＤ３１には、これを駆動する為のＬＥＤ駆動回路３３が接続されている。ＬＥＤ駆動回路３３は、ＣＰＵ２１によって点灯制御され、硬貨識別装置に電源が投入されてＣＰＵ２１が動作準備状態になると、ＬＥＤ３１に一定の電流を供給してこれを一定の明るさで点灯させる。ＬＥＤ３１からの光の搬送通路Ｄ及び被識別対象硬貨２０からの反射光を受光する位置には、受光素子３２（前記１６に相当）が設けられ、受光素子３２は受光した光量に比例した光電流を出力する。上記受光素子３２は増幅回路３４に接続されていて、受光素子３２から出力された上記光電流を適当なレベルまで増幅してＣＰＵ２１のＡ／Ｄポートヘと出力する。
【００６０】
搬送通路Ｄを挟んで上記ＬＥＤ３１と対向する位置には、受光素子３５（前記１４に相当）が配置され、硬貨により上記ＬＥＤ３１の投光光束が遮られると、この受光素子３５に入射する光量が変化し、受光素子３５より出力される光電流が変化する。その出力端には増幅器３６が接続され、増幅器３６は上記受光素子３５の出力を増幅する。その出力端はＣＰＵ２１とコンパレータ３７に接続されている。
【００６１】
コンパレータ３７は、被識別対象硬貨がＬＥＤ３１と受光素子３５との間に存在しない時の受光素子３５の出力Ｖｏに対して少し低めに予め設定された基準レベルと、上記増幅器３６の出力とを比較して、増幅器３６の出力がこの基準レベル以上の時にロー、下回った時にハイとなる信号を出力する。従って、コンパレータ３７の出力は、被識別対象硬貨２０がＬＥＤ３１の投光光束を横切り始めた時に瞬間的にローからハイとなり、横切り終えた時点でハイからローへと瞬間的に変化する。
【００６２】
ＣＰＵ２１には、前記ＲＯＭ３８およびＲＡＭ４３が接続されており、ＲＯＭ３８はその一部として、判定の為の閾値範囲が格納されている書き換え可能なＥ2ＰＲＯＭ３８ａを備えており、Ｅ2ＰＲＯＭ３８ａには、識別すべき各種の被識別対象硬貨２０の上記閾値範囲が予め測定され格納されている。
【００６３】
ＣＰＵ２１は、光学センサ９、１２により出力される光強度パターンが被識別対象硬貨２０の表面模様に対応することを利用して、光強度パターンに基づき被識別対象硬貨２０を識別する識別手段２１ａを具備する。この識別手段２１ａは、光学センサ９、１２の出力値を一定時間間隔でサンプリングするサンプリング部２１ｂと、サンプリング部２１ｂによりサンプリングされた出力値に基づいて、光学センサ９、１２が投光する光の被識別対象硬貨２０への投射開始端Ｓから投射終了端Ｇまでにおける光学センサ９、１２による検出位置を検出する検出部２１ｃと、検出部２１ｃの検出した投射開始端Ｓから投射終了端Ｇまでの間での出力値における出力Ｖｏに対する変化度合いに基づき被識別対象硬貨２０を識別する判定部２１ｄとを有する。
【００６４】
判定部２１ｄは、検出部２１ｃにて検出された前記検出位置と、サンプリング部２１ｂにてサンプリングされた出力値とに基づいて、光学センサ９の出力値が被識別対象硬貨２０の表面側のものかつ光学センサ１２の出力値が被識別対象硬貨２０の裏面側のものであるか、或いは、光学センサ１２の出力値が被識別対象硬貨２０の表面側のものかつ光学センサ９の出力値が被識別対象硬貨２０の裏面側のものであるかを特定し、被識別対象硬貨２０の表裏面のうち、硬貨識別に用いる該当する面側の光強度パターンに基づいて後述する識別演算を行い、被識別対象硬貨２０を識別する。
【００６５】
また、ＣＰＵ２１の出力ポートにはデコーダ４０が接続され、デコーダ４０はＣＰＵ２１から出力される信号をデコードして表示回路４１へと出力する。表示回路４１は、上記デコードされた信号をＣＰＵ２１からのタイミング信号により取込み、その出力端に接続されたＬＥＤ金種表示ユニット４２を点灯制御し、金種の表示や真偽判走の結果の表示等を行う。なお、図１９中の３９は、ＣＰＵ２１に基準クロックを供給している発振子である。
【００６６】
図２０は、被識別対象硬貨の搬送に伴う受光素子１４、１６の出力変化をグラフに表したものである。（ａ）及び（ｂ）は穴の無い硬貨の例を、（ｃ）及び（ｄ）は穴開き硬貨の例を示しており、（ａ）及び（ｃ）は受光素子１４の出力を、（ｂ）及び（ｄ）は受光素子１６の出力変化を示している。（ａ）及び（ｃ）中のＶｔｈは前記コンパレータ３７のコンパレータレベルであるスレッショルドレベルを示している。
【００６７】
この図より理解されるように、穴開き硬貨では、硬貨の穴の部分がＬＥＤ１５と受光素子１４との間に来た時にＬＥＤからの投射光がこの穴を通過して受光素子１４に到達するので、受光素子１４の出力が（ｃ）で示す様に中央部で窪んだ波形となり、その時の受光素子の出力Ｖｈを測定して穴の直径を検出することができる。
【００６８】
（本実施形態に係る硬貨識別装置の全体動作）
図２１は、図１９の硬貨識別装置の全体動作をフローチャートで表したものである。
【００６９】
まず、硬貨識別装置の動作を開始すると（ステップＳ０）、ＣＰＵ２１はＲＯＭ３８に格納されているプログラムの実行を開始して各種のカウンタ、レジスタ及びフラグをクリアーまたは初期状態に設定して初期化を行い、ＬＥＤ３１を点灯して被識別対象硬貨２０を検出し識別する為の動作準備状態に入る（ステップＳ１）。
【００７０】
次に、ステップＳ２に移行して、受光素子３５（１４）の出力端に接続されているコンパレータ３７の出力を監視し、その出力が前記スレッショルドレベル（Ｖｔｈ）を超えたか否かを判定する。超えていない場合は、ステップＳ２を繰り返し、コンパレータ３７の出力を監視する。そして、被識別対象硬貨２０が投入口より投入されて搬送通路Ｄを転がって光学センサ９の位置まで来ると、ＬＥＤ１５から投射された光が遮られて受光素子１４の出力が変化し、上記スレッショルドレベル（Ｖｔｈ）を超えるとコンパレータ３７の出力が変化する。ＣＰＵ２１のサンプリング部２１ｂは、この変化を検知するとステップＳ３へと移行して、受光素子３２の出力を増幅する増幅器３４と受光素子３５の出力を増幅する増幅器３６の出力をサンプリングして取込み、Ａ／Ｄ変換した後、ＲＡＭ４３の所定のメモリー番地へと順次格納する。
【００７１】
次いで、ステップＳ４でコンパレータ３７の出力を検出し、未だ被識別対象硬貨２０が光学センサ９と受光素子１４との間に存在すると判定された時にはステップＳ３へと戻り、前回と同様に受光素子３２と受光素子３４の出力を増幅した信号をＣＰＵ２１に取込む動作を繰り返す。このようにして被識別対象硬貨２０が上記光学センサ９の光路中にある間、サンプリング部２１ｂは所定の時間間隔で上記２つの受光素子の出力をサンプリングしてＡ／Ｄ変換した後、ＲＡＭ４３の所定のメモリー番地へと順番に格納する。
【００７２】
そして、ステップＳ４にてコンパレータ３７の出力をチェックし、被識別対象硬貨２０が存在しない時のレベルに復帰したと判定された時には、ステップＳ５へと移行して光学センサ９（１２）の下流に配置されている磁気センサの出力をチェックし、その出力が変化した時には被識別対象硬貨２０が磁気センサに掛かり始めたと判断してステップＳ６に進み、ここで磁気センサからの出力をサンプリングしてＣＰＵ２１ヘと取込み、Ａ／Ｄ変換した後、ＲＡＭ４３の所定のメモリー番地へと格納する。他方、磁気センサの出力が変化しないときには、被識別対象硬貨２０が未だ磁気センサに到達していないと判断してステップＳ５を繰り返し、被識別対象硬貨２０の到達を待つ。
【００７３】
次に、ステップＳ７に進み、ここで磁気センサの出力が、被識別対象硬貨２０が無い時のレベルに復帰したか否かをチェックし、復帰していなければステップＳ６に戻って磁気センサの出力を繰返しサンプリングしてＲＡＭ４３に順次格納して行く。一方、復帰した場合は、ステップＳ８へと移行して、検出部２１ｃおよび判定部２１ｄはＲＡＭ４３に格納された光学センサ及び磁気センサのデータを後述する所定のアルゴリズムに従って処理して真偽判定と金種識別を行う。続いて、ステップＳ９に進み、ここでその結果を表示デバイスに出力し、その後ステップＳ１０に移行して、全体のフローを終了する。
【００７４】
（本実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算）
図２２〜図２５は、ＣＰＵ２１の判定部２１ｄにより行われる上記識別演算の手順を示すフローチャートである。この識別演算の手順は、ＣＰＵ２１の前記ＲＯＭ３８にプログラムおよびデータとして書き込まれている。なお、検出部２１ｃは、この識別演算の間、サンプリング部２１ｂによりサンプリングされた光学センサ９、１２の出力値に基づき、被識別対象硬貨２０上に投光された光の位置（検出位置）を検出する。
【００７５】
ステップＳ１１で識別演算フローを開始すると、先ずステップＳ１２で材質検知用磁気センサ及び直径検知用磁気センサのデータを読み出し、ステップＳ１３で材質検知用磁気センサの材質データの材質ピーク値ＭＶｐと、直径検知用磁気センサの直径データの直径ピーク値ＤＶｐを検出する。
【００７６】
ステップＳ１４では、検出した上記ピーク値ＭＶｐとＤＶｐが、旧５００円正貨のそれと一致しているか否かの判定を行う。即ち、ＭＶｐの値がｍＶａとｍＶｂとの間にあり旦つＤＶｐの値がｄＶａとｄＶｂとの間にあれば、旧５００円正貨である可能性があると判定してステップＳ１９へと移行する。これに対して一致していない場合には、ステップＳ１５へと進み、ここで、ピーク値ＭＶｐがｍＶｃとｍＶｄの間にあり、且つピーク値ＤＶｐがｄＶｃとｄＶｄの間にあるか否かが判定され、これらの両方の条件を満たす場合には、新５００円正貨である可能性があると判定してステップＳ２９へ、それ以外の場合はステップＳ１６へと移行する。ステップＳ１６では、前記ピーク値ＭＶｐとＤＶｐをそれぞれｍＶｅ、ｍＶｆ及びｄＶｅ，ｄＶｆと比較して、ＭＶｐがｍＶｅとｍＶｆとの間にあり、且つＤＶｐがｄＶｅとｄＶｆとの間にある場合には、１００円正貨と判定して、ステップＳ１８で１００円正貨を示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。他方、ＭＶｐまたはＤＶｐがステップＳ１６の条件を満足しないと判定された場合にはステップＳ１７へと移行する。ここで、前記ピーク値ＭＶｐがｍＶｇとｍＶｈとの間にあり、且つ、ＤＶｐがｄＶｇとｄＶｈとの間にあるか否かを判定し、これら両方の条件を満たす時には１０円正貨と判定してステップＳ３６へ、満たさない場合は５０円正貨の可能性があると判定してステップＳ３７へと移行する。
【００７７】
上記ｍＶａ、ｍＶｂ及びｄＶａ、ｄＶｂは、予め複数枚の旧５００円正貨を硬貨識別装置に通しそのときの磁気センサのピーク値を測定したもので、上記ｍＶｃ、ｍＶｄ及びｄＶｃ、ｄＶｄは、予め複数枚の新５００円正貨を硬貨識別装置に通しそのときの磁気センサのピーク値を測定したもので、上記ｍＶｅ、ｍＶｆ及びｄＶｅ、ｄＶｆは、予め複数枚の１００円正貨を硬貨識別装置に通しそのときの磁気センサのピーク値を測定したもので、上記ｍＶｇ、ｍＶｈ及びｄＶｇ、ｄＶｈは、予め複数枚の１０円正貨を硬貨識別装置に通しそのときの磁気センサのピーク値を測定したものであり、これらデータは基準データとして前記ＲＯＭ３８に格納されている。
【００７８】
まず、ステップＳ１６よりステップＳ１８へと移行した場合と、ステップＳ１７よりステップＳ３６へと移行した場合につき説明する。ステップＳ１８では、１００円正貨と判定して、１００円正貨を示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。一方、ステップＳ３６では、上記条件を満足するので１０円正貨と判定され、それを示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。
【００７９】
次に、ステップＳ１７よりステップＳ３７へと移行した場合につき説明する。ステップＳ３７では、ＭＶｐがｍＶｉとｍＶｊとの間にあり且つＤＶｐがｄＶｉとｄＶｊとの間にあるか否かを判定し、両方を満足するときにはステップＳ３８へと移行して受光素子３５（１４）のデータを読み出し、ステップＳ３９で中央部に凹部が存在するか否かを判定し、存在する場合には５０円正貨と判定してそれを示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。
【００８０】
これに対し、ステップＳ３７の条件を満たさない場合、及びステップＳ３９で中央に凹部が存在しないと判定された場合には、正貨ではないものと判定してステップＳ４１でリジェクト硬貨の処理を行って元のステップＳ１１に戻る。
【００８１】
次に、ステップＳ１４からステップＳ１９に進む場合につき説明する。ステップＳ１９では、光学センサ９または１２のデータを読み出し、次いでステップＳ２０では端部処理を行い、両端部Ｔo、Ｔｅより一定の範囲内のデータを無効データとして取り扱う。
【００８２】
端部処理の具体的内容を図１６に示す例を用いて説明すると、被識別対象硬貨の縁Ｔｏから一定の範囲Ｔｓまでと、被識別対象硬貨の縁Ｔｅから一定の範囲Ｔｕまでのデータを強制的にＶｏに置換する等の処理を行って、その範囲のデータを事実上無効にする処理を行う。
【００８３】
この端部処理を行う理由は、両端部のデータは被識別対象硬貨の縁の部分からの反射光を測定したものであり、被識別対象硬貨２０の縁の部分における微小な段差（コイニング）の影響を受けて反射光が微妙に変化して反射光の方向が安定せず、光学センサの出力も安定しないからである。
【００８４】
次いで、ステップＳ２１に進み、ここで出力Ｖのピーク値（最大値）ＨＶｐを検出し、ステップＳ２２でそのピーク値ＨＶｐがどの時間位置にあるかを検出し、そのピーク値ＨＶｐの時間位置が被識別対象硬貨の中央部に対応する位置にあると判定された時にはステップＳ２３へ、それ以外の場所にあると判定された時にはステップＳ２７へと移行する。即ち、ステップＳ２２では、ピーク値ＨＶｐの時間位置がデータの中央部（被識別対象硬貨の中央部に相当）の時間ＴｍａからＴｍｂ（図１６参照）の範囲内にあるか否かを検出し、その時間範囲内の時には中央部にあると判定してステップＳ２３へ、それ以外の時にはステップＳ２７へと移行する。
【００８５】
ステップＳ２３では上記ピーク値ＨＶｐが予め定められた所定値ＫＶｏより大きいか否かが判定され、大きいと判定された時にはステップＳ２４へ、それ以外の時には光学センサの出力が異常に小さいと判定してステップＳ２６へと移行する。ステップＳ２４では、ピーク値ＨＶｐの１／２のレベルを第２所定値とし、それ以上の信号をハイに、それ以下の信号をローに２値化する処理を行う。
【００８６】
次いで、ステップＳ２５でハイの区間が幾つ存在するかを判定し、ハイの区間が１箇所のみで且つその範囲の長さＬが所定の長さｅ（＞Ｌ）以下と判定された時には、図１６に示すように中央部に先鋭なピークを有するとともにそれ以外の部分では反射光が非常に小さい、図１０に示す第２偽貨に特有の反射パターンと判定してステップＳ２６へと移行し、それ以外の場合はステップＳ２７へと移行する。そしてステップＳ２６では、偽貨としてリジェクト処理を行う。
【００８７】
また、ステップＳ２７へ移行した場合は、上記光学センサのデータがＶｏ以下となる区間の時間を計測してそれぞれをｔ１、ｔ２、…ｔｎとし、各区間での出力Ｖの最小値をそれぞれｖ１、ｖ２、…、ｖｎとして、下記（１）式に示す合計値Ｓ（−）を算出する。ここで、本実施形態においては、旧５００円正貨ではｎは５、第１偽貨ではｎは７となる。
【００８８】
【数３】
但し、ｍは１からｎ（正の整数）までであり、Ｔｔは図１６に示したＴｏか
らＴｅまで（実質的にはＴｓからＴｕまで）のトータル時間である。
【００９０】
そして、算出された合計値Ｓ（−）と予め決められた第３所定値としての一定値Ｖｋとを比較し、Ｓ（−）がＶｋよりも小さい場合は、硬貨表面に通常の硬貨には存在しない異常な凹部が無いものと判定して旧５００円正貨と判別し（図１１及び図１２参照）、ステップＳ２８で旧５００円正貨のフラグを立てて元のステップＳ１１にリターンする。
【００９１】
これに対し、ステップＳ２７でＳ（−）が上記一定値Ｖｋ以上の場合には、異常な凹部等があるものと判定してステップＳ２６に進み、第１偽貨としてリジェクト処理を行い、ステップＳ１１にリターンする。
【００９２】
次に、ステップＳ１５よりステップＳ２９へと移行した場合につき説明する。ステップＳ２９ではステップＳ１９と同様に光学センサのデータを読み出し、ステップＳ３０に進み、ここでステップＳ２０と同様に端部処理を行う。次いで、ステップＳ３１に進み、ここでＶｏ以下の領域が、中央部の予め決められた所定の範囲（図１３及び図１４に示すＴａからＴｂまでの範囲）内に存在するか否かを判定し、その範囲内に存在する場合にはステップＳ３２へ、存在しない場合（範囲外の場合）はステップＳ３５へと移行する。
【００９３】
ステップＳ３２では、Ｖｏ以下の区間長さｔが得られる時間範囲であるＴＤ１からＴＤ２までの範囲が、前記所定の範囲（図１３及び図１４に示すＴａからＴｂまでの範囲）内に存在するか否かを判定し、存在する場合にはステップＳ３３へ、存在しない場合はステップＳ３５へと移行する。
【００９４】
ステップＳ３３では、下記（２）式により、上記区間長さｔでのＳ（−）′値を算出する。
【００９５】
Ｓ（−）′＝ｔ×ｖ ・・・（２）
但し、ｖ：ｔでの最小出力値
【００９６】
そして、そのＳ（−）′値と、全期間（Ｔｏ〜Ｔｅ）を対象としてＶｏ以下の全区間で同様にして算出したＳ（−）′の合計値とを比較して、この区間ｔでのＳ（−）′の値が全期間でのＳ（−）′の合計値に対し、予め定められた第４所定値としての比率（ｍ％）以上であると判定された場合はステップＳ３４へ、以下と判定された時にはステップＳ３５へと移行する。
【００９７】
ステップＳ３４では、被識別対象硬貨の中央部に新５００円正貨に特有の規則的な細やかな平行の模様があるものと判定して、新５００円正貨を示すフラグを立てて元のステップＳ１１に戻る。
【００９８】
これに対しステップＳ３５に進んだ場合は、被識別対象硬貨の中央部に新５００円正貨特有の上記パターンが存在しないものとして、偽貨の処理を行ってから元のステップＳ１１に戻る。
【００９９】
したがって、本実施形態による場合には、被識別対象硬貨２０を回転しつつ搬送させるための搬送通路Ｄと、搬送通路Ｄに対してほぼ直交する方向の光軸を有する光を投光するＬＥＤ１５と、ＬＥＤ１５と搬送通路Ｄとの間に配設され、一定方向に長い光束を形成させるスリット１８ａと、投光光軸に対してスリット１８ａの長手方向に傾いた受光光軸を有し、スリット１８ａを経た搬送通路Ｄからの反射光を受光する受光素子１６と、受光素子１６により出力される光強度パターンが被識別対象硬貨２０の表面模様に対応することを利用して、光強度パターンに基づき被識別対象硬貨２０を識別する識別手段２１ａとを具備する故に、受光素子１６が、その受光光軸を投光光軸に対してスリット１８ａの長手方向に傾けて配置されているので、受光素子１６は被識別対象硬貨２０の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出することが可能となり、これに伴って受光素子１６が検出する光強度パターンが明確になり、しかもその光強度パターンが被識別対象硬貨２０の表面模様に対応しているので、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要とせず、旧５００円正貨と偽貨（第１偽貨および第２偽貨）のいずれかであることを識別することが可能となる。また、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要としないので、コストの低廉化が図れる。なお、ＬＥＤ１５の投光光軸は、搬送通路Ｄに対してほぼ直交する面内において傾けるのが、被識別対象硬貨２０の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出する上でより好ましい。
【０１００】
また、本実施形態では、識別手段２１ａは、受光素子１６の出力値を一定時間間隔でサンプリングするサンプリング部２１ｂと、サンプリング部２１ｂによりサンプリングされた出力値に基づいて、投光光の被識別対象硬貨２０の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光素子１６による検出位置を検出する検出部２１ｃと、検出部２１ｃの検出した投射開始時点から投射終了時点までの間での出力値における第１所定値に対する変化度合いに基づき被識別対象硬貨２０を識別する判定部２１ｄとを具備する故、サンプリング部２１ｂは受光素子１６の出力値を一定時間間隔でサンプリングし、また、検出部２１ｃはサンプリング部２１ｂによりサンプリングされた出力値に基づいて、投光光の被識別対象硬貨２０の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光素子１６による検出位置を検出するが、このとき検出部２１ｃの検出した投射開始時点から投射終了時点までの間での出力値における第１所定値に対する変化度合いが、被識別対象硬貨２０の表面模様の窪みや切削模様に精度よく対応するので、判定部２１ｄは変化度合いに基づいて、被識別対象硬貨２０が所定の旧５００円正貨であるか、その旧５００円正貨の偽貨（第１偽貨または第２偽貨）であるかを高精度に識別することが可能となる。
【０１０１】
また、本実施形態では、判定部２１ｄは検出部２１ｃが検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値が第１所定値以下となる複数の区間を、検出部２１ｃが検出した検出位置に基づいて求め、各区間における時間とその区間での最小出力値の積の和を算出し、その算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づいて旧５００円正貨および複数の座繰り穴２０ａが形成された第１偽貨のいずれであるかを判定する構成であるので、旧５００円正貨と第１偽貨との識別を行うことが可能となる。
【０１０２】
また、本実施形態では、判定部２１ｄは、検出部２１ｃが検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の最大値が存在する位置を検出位置に基づき求め、その求められた位置を、旧５００円正貨および第２偽貨のいずれであるかを判定する判定条件に用いる構成であるので、出力値の最大値が存在する位置に基づき旧５００円正貨と第２偽貨とを識別することが可能となる。このとき、中央部の所定範囲内の平坦度が第２偽貨の凹状穴よりも旧５００円正貨の方が低いので、出力値の最大値が存在する位置が中央部の所定範囲外のとき正貨と判定する。また、第２偽貨の凹凸状切削部２０ｃが受光素子１６による検出域であると、その出力値は当然相当大きい最大値となる故に、その最大値とＶｏとの間の中間値に第２所定値を設定し、第２所定値よりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨を特定することが可能となる。なお、第２所定値は、最大値とＶｏとの間の任意の値に設定するようにしてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、判定部２１ｄは、検出部２１ｃが検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値が第１所定値以下となる区間を、検出部２１ｃが検出した検出位置に基づいて求め、求められた各区間における時間とその区間での最小出力値の積の和を算出し、その算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づいて旧５００円正貨および第１偽貨のいずれであるかを判定し、また、出力値の最大値が存在する位置が投射開始時点から投射終了時点までの中央部の所定範囲内にあると判定した場合、第１所定値に代えて、それより大の第２所定値を用い、それよりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨と判定する構成であるので、出力値が第１所定値以下となる各区間における時間と区間最小出力値の積の和の算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づき、旧５００円正貨と第１偽貨とを識別でき、更に、第２所定値よりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値ｅ以下のとき第２偽貨を特定することが可能となる。
【０１０４】
また、本実施形態では、判定部２１ｄは、検出部２１ｃが検出した投射開始時点から投射終了時点までの間において、出力値が第１所定値以下となる区間を求め、その区間の時間とその区間での最小出力値の積を算出し、その算出値に基づき新５００円正貨を特定する構成であるので、新５００円正貨を特定することが可能となる。
【０１０５】
（旧５００円正貨の受け取り率と第１偽貨の排除率との関係）
図２６は、Ｓ（−）に対する旧５００円正貨の受け取り率と、第１偽貨の排除率との関係を示す図である。尚、測定は光学センサより硬貨までの距離を約４ｍｍ、投射光の大きさを０．５ｍｍ×６ｍｍとして行った。投射光の角度は、前述の説明と同じ２０度に設定して行った。
【０１０６】
この図より理解されるように、Ｓ（−）が大きくなる程、旧５００円正貨の受け取り率は良くなるが、第１偽貨の排除率は悪化し、逆にＳ（−）が小さくなる程、旧５００円正貨の受け取り率は悪くなるが、第１偽貨の排除率が高くなる傾向にある。よって、これらのバランスを考慮して、第１所定値を決めることが好ましい。
【０１０７】
なお、上述した実施形態では、光学センサ９および１２のそれぞれに１つのＬＥＤ１５と受光素子１６を備える構成としているが、本発明はこれに限らず、光学センサ９および１２のそれぞれに複数のＬＥＤ１５と同数の受光素子１６を備える構成としてもよい。
【０１０８】
図２７は、本発明の他の実施形態に係る硬貨識別装置に備わった光学センサを示す図である。
【０１０９】
この光学センサは、偽貨の排除率を向上する為に、図３と同じ構成の一組のＬＥＤ及び受光素子を複数組、図示例では３組有する構造となっている。
【０１１０】
具体的には、筐体２１の内部には、各組のＬＥＤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃと受光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃが位置決めして保持されており、その前面にはマスク２２が配置されている。マスク２２には、短冊状の６つのスリット２２ａ〜２２ｆがＬＥＤ１５ａ等と受光素子１６ａ等に対応した位置に放射状に形成されていて、その後方にはシリンドリカルレンズがその曲率面の両薄肉部を開口の幅方向にして配置されている。このシリンドリカルレンズの後方には、３つのＬＥＤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配置されていて、ＬＥＤ１５ａから投射された光はスリット２２ａを透過して長方形状の光束となって被識別対象硬貨を照明し（図２８の２３）、その反射光が点対称位置に形成されたスリット２２ｂを透過してその後ろに配置された受光素子１６ａで受光される。ＬＥＤ１５ｂはスリット２２ｄの後方に配置されていて、スリット２２ｄを透過して長方形状の光束となって硬貨を照明し（図２８の２４）、その反射光が点対称位置に配置されたスリット２２ｃを透過してその背後に配置された受光素子１６ｂで受光される。ＬＥＤ１５ｃはスリット２２ｆの後ろに配置されていて、スリット２２ｆによって長方形状の光束を形成し、被識別対象硬貨を図２８の２５で示す様に照明し、その反射光がスリット２２ｅを透過してその背後に配置された受光素子１６ｃで受光される。
【０１１１】
尚、ＬＥＤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、組を構成する相手の特定受光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ以外に、被識別対象硬貨からの反射光が入射することを防ぐ為にそれぞれ異なる波長の光を投射するものを用いており、また、受光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃには組を構成する相手のＬＥＤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃから放射された光のみを受光する様に光学フィルターがその受光面に設けられている。
【０１１２】
この実施形態の硬貨識別装置による場合には、検出精度が向上するので、偽貨の排除率を大幅に向上させることが可能となる。
【０１１３】
また、上述した実施形態では、第１正貨が旧５００円硬貨、第２正貨が新５００円硬貨の場合を例に挙げているが、本発明はこの場合に限らず、第１正貨および第２正貨が他の金額の硬貨である場合にも同様に適用できることは勿論である。
【０１１４】
また、上述した実施形態では、Ｓ（−）の値の算出に際し、第１偽貨では第１所定値以下になる出力値が複数、例えば７箇所存在する場合を例に挙げているが、本発明はこれに限らず、第１所定値以下になる出力値が５箇所となっている旧５００円硬貨よりも少ない偽貨を被識別対象硬貨として識別することができる。なお、上述した実施形態では、Ｓ（−）の値の算出に際し、積の和を算出しているが、偽貨の凹部の個数や第１正貨の表面模様によっては単に積のみを算出することもある。
【０１１５】
また、上述した実施形態では、搬送通路Ｄが被識別対象硬貨２０を回転させつつ搬送する構成に形成されているが、本発明はこれに限らず、被識別対象硬貨２０を回転させずに搬送させる構成とした場合にも、同様にして適用することができる。
【０１１６】
また、上述した実施形態では明言していないが、光像１９の被識別対象硬貨２０に対する大きさは、被識別対象硬貨２０の直径よりも大きくても或いは小さくてもよい。
【０１１７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による場合には、受光手段が、その受光光軸を投光光軸に対してスリットの長手方向に傾けて配置されているので、受光手段は被識別対象硬貨の表面模様の窪みや切削模様を明瞭に検出することが可能となる。これに伴って受光手段が検出する光強度パターンが明確になり、しかもその光強度パターンが被識別対象硬貨の表面模様に対応しているので、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要とせず、正貨と偽貨のいずれかであることを識別することが可能となる。また、複雑な光学系や高度の画像処理技術を必要としないので、コストの低廉化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は硬貨識別装置の検出構成部の概略を示す正面図、（ｂ）はその右側面図である。
【図２】 図１の検出構成部に設けられた光学センサ基板が取付けてある搬送通路を通路と直交する方向より眺めた図である。
【図３】 図１の検出構成部に設けられた光学センサ基板に備わった光学センサを示す斜視図である。
【図４】 図３の光学センサを示す断面図である。
【図５】 被識別対象硬貨と投光光束との位置関係を説明するための図である。
【図６】 （ａ）は新５００円正貨の裏面の表面模様を示す図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ部分の断面図である。
【図７】 被識別対象硬貨を投光光束に対して水平移動させる状況を示す図である。
【図８】 被識別対象硬貨を投光光束に対して別の回転角度に維持して水平移動させる状況を示す図である。
【図９】 （ａ）は第１偽貨の片面側を示す正面図、（ｂ）はその第１偽貨に形成された座繰り穴を示す断面図である。
【図１０】 第２偽貨の片面側を示す正面図である。
【図１１】 旧５００円正貨の表面の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１２】 旧５００円正貨の裏面の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１３】 新５００円正貨の裏面の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１４】 新５００円正貨の裏面の光強度パターン（センサ出力）の別の例を示す図である。
【図１５】 第１偽貨の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１６】 第２偽貨の光強度パターン（センサ出力）を示す図である。
【図１７】 投射光束が中心と一致した場合における第２偽貨と反射光の関係を示した図である。
【図１８】 投射光束が中心から離れた場合における第２偽貨と反射光の関係を示した図である。
【図１９】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置の全体回路を示すブロック図である。
【図２０】 （ａ）および（ｂ）は貫通孔無しの硬貨に関するセンサ出力例を示し、（ｃ）および（ｄ）は貫通孔有りの硬貨に関するセンサ出力例を示す。
【図２１】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図２２】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算の内容を示すフローチャートである。
【図２３】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算の内容を示すフローチャートである（図２２の続き）。
【図２４】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算の内容を示すフローチャートである（図２２の続き）。
【図２５】 本発明の実施形態に係る硬貨識別装置が行う識別演算の内容を示すフローチャートである（図２２の続き）。
【図２６】 旧５００円正貨の受取率と偽貨の排除率との関係の一例を示すグラフである。
【図２７】 本発明の他の実施形態に係る硬貨識別装置に備わった光学センサを示す図である。
【図２８】 図２７の光学センサにおける投光光束と硬貨との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
Ｄ 搬送通路
２ 搬送部材
３ 光学センサ基板
４ 第１の磁気センサ基板
５ 第２の磁気センサ基板
９ 光学センサ
１１ 第２の光学センサ基板
１２ 反射型光学センサ
１４ 受光素子
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ ＬＥＤ（投光手段）
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 受光素子（受光手段）
１７ 円柱レンズ
１７ａ テーパ部
１８ マスク
１８ａ スリット
１９ 光像
２０ 被識別対象硬貨
２０ａ 座繰り穴（凹部）
２０ｃ 凹凸状切削部
２１ ＣＰＵ
２１ａ 識別手段
２１ｂ サンプリング部
２１ｃ 検出部
２１ｄ 判定部
２２ マスク
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ スリット
Claims (5)
- 被識別対象硬貨を搬送させるための搬送通路と、
該搬送通路に対してほぼ直交する方向の光軸を有する光を投光する投光手段と、
該投光手段と該搬送通路との間に配設され、一定方向に長い光束を形成させるスリットと、
投光光軸に対して該スリットの長手方向に傾いた受光光軸を有し、該スリットを経た搬送通路からの反射光を受光する受光手段と、
該受光手段により出力される光強度パターンが上記被識別対象硬貨の表面模様に対応することを利用して、該光強度パターンに基づき該被識別対象硬貨を識別する識別手段とを具備し、
前記投光手段、前記スリットおよび前記受光手段は、前記搬送通路を挟んで両側にそれぞれ設けられ、前記識別手段は、硬貨識別に用いられる前記被識別対象硬貨の表裏面の表面模様のいずれか一方を特定し、その特定した表面模様に対応する光強度パターンに基づいて該被識別対象硬貨を識別するものであって、前記受光手段の出力値を一定時間間隔でサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段によりサンプリングされた該出力値に基づいて、前記光の上記被識別対象硬貨の縁への投射開始時点から投射終了時点までにおける受光手段による検出位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出した投射開始時から投射終了時点までの間での該出力値における第１所定値に対する変化度合いに基づき前記被識別対象硬貨を識別する判定手段とを具備し、
前記被識別対象硬貨が、所定重量の正貨と、該正貨の重量にほぼ一致させるべく複数の凹部が形成された第１偽貨と、該正貨の重量にほぼ一致させるべく少なくとも同心円状の凹凸状に切削された切削部が形成された第２偽貨とである場合に、
前記判定手段は、前記検出手段が検出した投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値が前記第１所定値以下となる１または２以上の区間を、前記検出手段が検出した前記検出位置に基づいて求め、求められた各区間における時間とその区間での最小出力値の積または積の和を算出し、その算出値および投射開始時点から投射終了時点までの間における出力値の総和に基づいて上記正貨および第１偽貨のいずれであるかを判定し、また、出力値の最大値が存在する位置が投射開始時点から投射終了時点までの中央部の所定範囲内にあると判定した場合、第１所定値に代えて、それより大の第２所定値を用い、それよりも大となる区間が１箇所で、かつ、その区間長さ（Ｌ）が一定値以下のとき第２偽貨と判定することを特徴とする硬貨識別装置。 - 前記搬送通路を挟んで両側にそれぞれ設けられた前記投光手段および前記受光手段が２組以上備わっていることを特徴とする請求項１に記載の硬貨識別装置。
- 前記判定手段は、前記積または積の和の算出に下式を用い、その算出値Ｓ（−）が第３所定値よりも小のときに正貨と判定し、そうでないときに第１偽貨と判定することを特徴とする請求項１または２に記載の硬貨識別装置。
なる区間の個数を最大値とする１からｎ（正の整数）までの数値
ｔｍ：１からｎ番目までの区間の時間
ｖｍ：１からｎ番目までの区間の最小出力値
Ｔｔ：投射開始時点から投射終了時点までの間における時間 - 前記投射開始時点から投射終了時点までの中央部に第１所定値以下となる区間を有し、該区間の時間が正貨および第１偽貨の時間よりも長い第２正貨が、更に前記被識別対象硬貨に含まれ、
前記判定手段は、前記検出手段が検出した投射開始時点から投射終了時点までの間において、前記出力値が上記第１所定値以下となる区間を求め、その区間の時間とその区間での最小出力値の積を算出し、その算出値に基づき第２正貨を特定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の硬貨識別装置。 - 前記判定手段は、前記積の算出に下式を用い、その算出値Ｓ（−）′を、投射開始時点から投射終了時点までの全期間において第１所定値以下となる全区間の時間と各区間での最小出力値と同じく下式とを用いて算出された値の合計値で除した値が、第４所定値以上のときに正貨と判定し、そうでないときに第１偽貨と判定することを特徴とする請求項４に記載の硬貨識別装置。
Ｓ（−）′ ＝ｔ×ｖ
但し、ｔ：区間の時間
ｖ：区間の最小出力値
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