JP4499964B2 - 硬貨識別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば硬貨の金種や、硬貨の真偽、或いは径方向の中心部と周辺部とで材質が異なる、いわゆるバイメタル硬貨の種類などを、硬貨の材質の違いに基づき識別する硬貨識別装置に関し、更に詳述すると、硬貨における微小部分の材質の差異も検出することができる識別精度が高い硬貨識別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したように硬貨における微小部分の材質の差異を検出することができる硬貨識別装置として、以下のものが知られている。
【０００３】
第１の硬貨識別装置として、バイメタル硬貨の直径よりも小さな距離をあけて２つの磁気センサを配置し、バイメタル硬貨の材質が異なる中心部と周辺部の両方の材質を同時に検出し、これら２つの磁気センサからの出力の差よりバイメタル硬貨の種類を検出する方式のものがある（例えば、ＵＳＰ ５，６０９，２３４）。
【０００４】
第２の硬貨識別装置として、光学センサと磁気センサを組み合わせて用い、光学センサにてバイメタル硬貨の位置を検出しつつ、バイメタル硬貨の中心部が磁気センサの検出位置に到達した時の磁気センサの出力と、バイメタル硬貨の周辺部が磁気センサに到達した時の磁気センサの出力とを求め、これらの出力の差よりバイメタル硬貨の種類を識別する方式のものがある（例えば、ＵＳＰ ５，６６２，２０５）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の第１、第２の硬貨識別装置においては、以下のような問題があった。
【０００６】
即ち、バイメタル硬貨の中心部と周辺部の材質の違いを検出する為には、第１の硬貨識別装置では２つの磁気センサが、第２の硬貨識別装置では２種類のセンサが必要であり、それ故にセンサ構成が複雑になるとともにセンサからの出力信号を処理する回路が複雑になるという欠点があった。
【０００７】
また、第１、第２硬貨識別装置においては、共に、２つのセンサの配置および構成に基づき検出できるバイメタル硬貨の種類が確定してしまうため、直径やバイメタルエリア（径方向の中心部と周辺部の寸法）の異なるバイメタル硬貨を検知する場合には、センサの配置および構成を変更する必要性があり、システムの汎用性や拡張性に劣るという欠点があった。
【０００８】
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あり、センサ構成を簡潔にできるとともに汎用性および拡張性に優れ、しかも判別精度が高い硬貨識別装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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する搬送通路と、磁場発生用のパルス信号が入力され、該搬送通路に前記パルス信号に応じた一定周波数の磁場を発生させる磁場発生手段と、該磁場を通る該被識別対象硬貨による磁場強度の時間的変化を検出する受信コイルと、該受信コイルにより検出された磁場強度の変化と上記一定周波数の波形との位相のずれ量を検出する位相差検出手段と、該位相差検出手段により検出された位相のずれ量の時間的変化および上記受信コイルにより検出された磁場強度の時間的変化に基づき被識別対象硬貨の種類を識別する識別手段とを具備し、前記位相差検出手段は、上記磁場強度の時間的変化を２値化信号に変換する２値化変換手段と、この２値化信号と前記パルス信号との位相差信号を得る論理回路と、該論理回路により得られた位相差信号を、該２値化信号と該パルス信号とのずれ量に比例したアナログ電圧に変換する変換手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の硬貨識別装置にあっては、１つの受信コイルで磁場強度の時間的変化を検出し、その磁場強度の時間的変化と、磁場発生手段により発生させる磁場の一定周波数の波形との間における位相のずれ量の時間的変化を検出する。このとき、位相のずれ量および磁場強度の時間的変化は、被識別対象硬貨の材質によって、それぞれ異なった特有の変化をする。よって、材質が異なる多数の硬貨について、予め特有の変化をする位相のずれ量および磁場強度の時間的変化を求めておくと、検出した位相のずれ量および磁場強度の時間的変化が、どの材質の硬貨のものかを把握することができ、これにより被識別対象硬貨の種類、つまり金額がいくらの硬貨またはバイメタル硬貨であるか、或いは偽硬貨であるか等を、高い判別精度で識別することが可能となる。したがって、本発明装置による場合には、１つの受信コイルを用いるだけでよいので、センサ構成を簡潔にできる。また、被識別対象硬貨のサイズ（バイメタル硬貨における径方向の中央部と周辺部のサイズ）や種類（バイメタル硬貨における中央部と周辺部の材質）が他のものに代わっても、２つの時間的変化のデータを処理するプログラムを変更するのみで対応することができ、汎用性および拡張性に優れたシステムを構成できるという効果を有する。
加えて、本発明装置にあっては、磁場発生手段には磁場発生用にパルス信号を入力して、一定周波数の磁場を発生させるようにする。そして、位相差検出手段は、受信コイルにより検出された磁場強度の時間的変化を２値化信号に変換し、この２値化信号と前記パルス信号との位相差信号を得、得られた位相差信号を、該２値化信号と該パルス信号とのずれ量に比例したアナログ電圧に変換する。よって、磁場発生手段に対し磁場発生用にパルス信号を入力するだけで、位相のずれ量と磁場強度の２種類の時間的変化を検出することが可能となる利点がある。
【００１１】
本発明の硬貨識別装置において、前記磁場発生手段は、前記受信コイルとは前記搬送通路を挟んで設けられた発振コイルを有する構成とすることができる。
【００１２】
この構成にあっては、１組の磁気センサ、つまり発振コイルと受信コイルを搬送通路を挟んで設ければよく、極めて簡潔なセンサを使用することができる。
【００１５】
本発明の硬貨識別装置において、前記識別手段は、前記位相差検出手段により検出された位相のずれ量に関するアナログ電圧の時間的変化の第１ピーク値と、前記受信コイルにより検出された磁場強度の時間的変化の第２ピーク値とに基づいて被識別対象硬貨の種類を予備判別し、その予備判別の結果に基づき、該第１ピーク値に対応して該位相差検出手段により検出される複数のアナログ電圧値と、該第２ピーク値に対応して該受信コイルにより検出される複数の磁場強度値とを決定し、更に決定したこれらの値に基づいて位相のずれ量の時間的変化と磁場強度の時間的変化との相関を求めることで、被識別対象硬貨の種類を識別する構成とすることができる。
【００１６】
この構成にあっては、上述したように位相のずれ量および磁場強度の時間的変化が、被識別対象硬貨の材質によってそれぞれ異なった特有の変化をすることを利用している。すなわち、各ピーク値と、複数のアナログ電圧値または磁場強度値とは、所定の値位置にあるので、各ピーク値に基づき被識別対象硬貨の種類を予備判別できる。そして、これらの複数の電圧値に基づき、位相のずれ量の時間的変化と磁場強度の時間的変化との相関を求めると、被識別対象硬貨の種類を識別することが可能となる。
【００１７】
本発明の硬貨識別装置において、前記識別手段は、多数種類の硬貨に関して予め求めている、前記第１ピーク値および第２ピーク値のそれぞれに対応する第１ピーク値の範囲および第２ピーク値の範囲と、検出された前記第１ピーク値および第２ピーク値とを比較することにより前記予備判別を行う構成とすることができる。
【００１８】
この構成にあっては、予備判別に際し、第１ピーク値の範囲および第２ピーク値の範囲と、検出された第１ピーク値および第２ピーク値とを比較すると、簡単に予備判別を行うことができるという利点がある。
【００１９】
本発明の硬貨識別装置において、前記識別手段は、前記複数のアナログ電圧値における相対差と、複数の磁場強度値における相対差とを求め、両相対差に基づいて前記相関を求める構成とすることができる。
【００２０】
この構成にあっては、複数のアナログ電圧値における相対差に基づき、位相のずれ量の時間的変化、例えばその時間的変化の傾き度合が判り、また、複数の磁場強度値における相対差に基づき、磁場強度の時間的変化、例えばその時間的変化の傾き度合が判るので、両相対差に基づいて位相のずれ量の時間的変化と磁場強度の時間的変化との相関が求められる。
【００２１】
本発明の硬貨識別装置において、前記識別手段は、前記位相差検出手段により検出された位相のずれ量に関するアナログ電圧の時間的変化と前記受信コイルにより検出された磁場強度の時間的変化とにおける或る時間での電圧差、および予め前記或る時間に対応して求めている該電圧差の範囲に基づいて被識別対象硬貨の種類を識別する構成とすることができる。
【００２２】
この構成にあっては、上述したように位相のずれ量および磁場強度の時間的変化が、被識別対象硬貨の材質によってそれぞれ異なった特有の変化をすることを利用している。すなわち、アナログ電圧値と磁場強度値との電圧差は、所定の時間位置で所定の範囲内に含まれるように変化するため、該電圧差と該電圧差の範囲とを比較することで、被識別対象硬貨の種類を識別することが可能となる。
【００２３】
本発明の硬貨識別装置において、前記電圧差に、位相のずれ量および磁場強度の時間的変化がピークとなる以前のデータを用いて、被識別対象硬貨の種類を識別する構成とすることができる。
【００２４】
この構成にあっては、位相のずれ量および磁場強度の時間的変化がピークとなる以前のデータを用いるため、被識別対象硬貨の種類を迅速に識別することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態につき具体的に説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る硬貨識別装置の構成を示すブロック図である。
【００２７】
この硬貨識別装置は、被識別対象硬貨１が搬送される搬送通路１５を挟んで設けられた発振コイル２ｂと受信コイル３ｂとで構成される磁気センサを有する。搬送通路１５は、非磁性材料により断面コの字状に形成された溝部材１４の内部にて構成されている。溝部材１４は溝の深さ方向を鉛直方向に対して傾斜させて設けられ、被識別対象硬貨１が一方の内壁面に接触するようになっており、かつ、搬送通路１５の底面は、図２（図１とは直交する方向から見た図）に示すように、被識別対象硬貨１の投入部から収納部に向かって緩やかに傾斜していて、被識別対象硬貨１がこの搬送通路１５に沿って矢印Ａの方向に転がりながら磁気センサの間を通過する。
【００２８】
発振コイル２ｂは、Ｅ型のコア２ａの中央部のポールに巻きつけられ、一定の周波数でサイン状に変化する磁界を発生する。受信コイル３ｂは、Ｉ型のコア３ａに巻きつけられ、Ｉ型コア３ａを被識別対象硬貨１が溝部材１４の内壁面と接触する側面に位置するように配置されており、受信コイル３ｂは発振コイル２ｂによって形成された発振磁界中を被識別対象硬貨１が通過する際の磁界の変化を検出する。受信コイル３ｂの出力は硬貨の種類によってそのピーク値や波形の形状が変化するので、この違いを検出して被識別対象硬貨１の材質を判定し識別を行う。
【００２９】
この磁気センサは、被識別対象硬貨１の材質を検知するために比較的低い発振周波数で駆動されていて、対象硬貨のほぼ中心部が発振コイル２ｂと受信コイル３ｂの間を通過する様に位置決めされている。また、コア２ａ、３ａは、その大きさを対象硬貨の直径に対して充分小さくして形成されており、その為、対象硬貨の局所的な材質の差異を検出する事が出来る。
【００３０】
上記発振コイル２ｂは、発振コイル駆動回路４に接続されていて、例えば２２．５ＫＨｚの周波数で発振され、この発振磁界と被識別対象硬貨１との相互作用による磁界の変化を受信コイル３ｂが受信する。なお、発振コイル２ｂに代えて、発振コイルとは異なる他の励磁方式の磁場発生手段で搬送通路１５に磁場を発生するようにしてもよい。
【００３１】
受信コイル３ｂの出力は、増幅器５で所定のレベルに増幅され、整流回路６で整流されて出力信号の強度変化成分が抽出され、その抽出信号がＣＰＵ１１のアナログ／デジタル入カポート（Ａ／Ｄ）１１ａに出力される。増幅器５の出力は、ローパスフィルター７にも与えられ、ここで高周波成分がカットされて平均値が出力される。この平均値と増幅器５の出力信号は比較器８に与えられて比較され、比較器８は増幅器５の出力が平均値を上回るときにハイとなり、下回る時にローとなる２値化信号を出力する。なお、上記ローパスフィルター７と比較器８は、２値化変換手段を構成する。
【００３２】
図３に比較器８の構成を示す。この図でＳＡはローパスフィルターの出力を、ＳＢは増幅器５の出力を示す。
【００３３】
増幅器５の出力ＳＢは、抵抗Ｒ１と、これと並列に接続されたコンデンサＣ１を介して、差動増幅回路を構成する２つのトランジスタＴｒ１とＴｒ２のうち、片方のトランジスタＴｒ１のべースに入力される。一方、ローパスフィルター７の出力ＳＡは、もう片方のトランジスタＴｒ２のべースに入力される。トランジスタＴｒ１のコレクタは抵抗Ｒ２を介して電源に、エミッタは抵抗Ｒ４を介してグランドに接続されている。トランジスタＴｒ２のコレクタは抵抗Ｒ３を介して電源に、エミッタは抵抗Ｒ５を介してグランドに接続されている。
【００３４】
また、トランジスタＴｒ１のコレクタはトランジスタＴｒ３のエミッタに、トランジスタＴｒ２のコレクタはトランジスタＴｒ３のべースに接続され、トランジスタＴｒ３のコレクタは抵抗Ｒ６を介してグランドに接続されると共に、抵抗Ｒ７及びこれと並列に接続されたコンデンサＣ２を介して、トランジスタＴｒ４のべースに接続されている。そして、トランジスタＴｒ４のコレクタは、抵抗Ｒ８を介して電源に接続されると共に論理回路９の一方の入力端に入力される（図１参照）。
【００３５】
図４は、このように構成された比較器８の出力信号を示す図である。図示したように、比較器８は２つの入力波形ＳＡとＳＢとを比較して、ＳＢがＳＡより大きいときにハイとなり、小さい時にローとなる２値化信号ＳＣを出力する。
【００３６】
図１に示すように論理回路９のもう一方の入力端には、ＣＰＵ１１から前記発振コイル駆動回路４に与えられる矩形波出力、例えば２２．５ＫＨｚの周波数の矩形波出力が入力され、論理回路９はその矩形波出力と比較器８の出力信号ＳＣとの位相差を検出する。
【００３７】
図５に論理回路の構成を示す。図５中のＳＤはＣＰＵ１１からの矩形波出力信号（発振信号）を、ＳＣは比較器８からの出力信号を示す。
【００３８】
ＣＰＵ１１からの発振信号ＳＤは、ナンド回路ＮＡ１の一方の入力端子と、ナンド回路ＮＡ２の一方の入力端子に入力される。比較器８からの出力信号ＳＣは、ナンド回路ＮＡ１の他方の入力端に入力されると共に、ナンド回路ＮＡ３の一方の入力端に入力されていて、ナンド回路ＮＡ１の出力は上記ナンド回路ＮＡ２とＮＡ３のそれぞれ他方の入力端に入力される。ナンド回路ＮＡ２とＮＡ３の出力端はナンド回路ＮＡ４の各入力端に入力されていて、ナンド回路ＮＡ４は発振信号ＳＤと比較器からの２値化信号ＳＣとに基づき、図６のタイミングチャートに示すような２つの信号の位相差に対応した信号ＳＥを出力する。
【００３９】
この論理回路９の出力は、整流回路１０で両信号ＳＤとＳＣの位相のずれ量に比例したアナログ電圧に変換され、ＣＰＵ１１のアナログ／デジタル入力ポート１１ｂに入力され、アナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ１１に取り込まれる。なお、ＣＰＵ１１には、ＲＯＭ１２とＲＡＭ１３とが接続されている。なお、ローパスフィルター７、比較器８、論理回路９および整流回路１０は、位相差検出手段を構成する。
【００４０】
次に、本発明の硬貨識別の原理につき説明する。
【００４１】
図７〜図９は、かかる構成の硬化識別装置のＣＰＵ１１に入力される信号波形の一例を示す。図７は被識別対象硬貨が日本の５００円硬貨の信号波形で、図８は被識別対象硬貨がロシアの１００ルーブル硬貨の信号波形で、図９は被識別対象硬貨がフランスの１０フラン硬貨の信号波形である。
【００４２】
各図における波形Ｐは、硬貨が磁気センサを通過する前後の期間の整流回路６より出力される信号波形の変化を示し、波形Ｑは同じく整流回路１０より出力される信号波形の変化の様子を示したものである。各図において、時刻Ｔ１からＴ２が硬貨が磁気センサの間を通過している期間である。なお、本発明の硬貨識別装置では整流回路６、１０から出力される信号を監視して予め決められた基準電圧Ｖ０を超えた場合に波形ＰとＱの信号をＣＰＵ１１に取込んで識別データとして用いるようにしている。
【００４３】
これら図７〜図９より理解されるように、時刻Ｔ１からＴ２の期間における波形Ｐと波形Ｑとが、硬貨の材質によってそれぞれ異なる変化をする。つまり、波形Ｐのピーク値ｐ１が各硬貨で異なっており、また波形Ｑのピーク値ｑ１が各硬貨で異なっている。より詳細には、ピーク値ｐ１については、
日本の５００円硬貨＜ロシアの１００ルーブル硬貨＜フランスの１０フラン硬貨
となっており、ピーク値ｑ１については、
日本の５００円硬貨＞ロシアの１００ルーブル硬貨＞フランスの１０フラン硬貨
となっている。
【００４４】
また、波形Ｑに関しては、日本の５００円硬貨では変曲点がなく、ロシアの１００ルーブル硬貨とフランスの１０フラン硬貨では共にバイメタル硬貨である故に変曲点Ｒが存在し、しかも変曲点Ｒより下の裾部分の傾きはフランスの１０フラン硬貨の方がロシアの１００ルーブル硬貨よりも小さくなっている。なお、変曲点Ｒは、バイメタル硬貨の材質が変わる部分に対応して発生している。
【００４５】
本発明の硬貨識別の原理は、このような２種類の波形ＰおよびＱの特徴を用いている。すなわち、ピーク値ｐ１およびｑ１を検出し、その検出したピーク値ｐ１およびｑ１の各出力値（電圧値）ＶｐおよびＶｐ′を、予め多数種類の硬貨を対象として求めているピーク出力値Ｖｐの範囲およびピーク出力値Ｖｐ′の範囲と比較することで硬貨の種類の予備判定を行う。そして、予備判定が日本の５００円硬貨の場合は、ピーク値ｐ１およびｑ１以外に、更に波形Ｐ上の３つの点ｐ２、ｐ３、ｐ４と、これらに対応する波形Ｑ上の３つの点ｑ２、ｑ３、ｑ４とに関する出力値ｖａ、ｖｂ、ｖｃ、ｖａ′、ｖｂ′、ｖｃ′を、波形認識用の参照電圧として用い、傾きに相当するＫ１＝ｖａ−ｖｂとＫ２＝ｖｂ−ｖｃとの比Ｋ１／Ｋ２、およびＫ１′＝ｖａ′−ｖｂ′とＫ２′＝ｖｂ′−ｖｃ′との比Ｋ１′／Ｋ２′を求め、２種類の波形ＰおよびＱの相関度ＹＫ＝（Ｋ１′／Ｋ２′）−（Ｋ１／Ｋ２）を、予め同様にして多数種類の硬貨を対象として求めている相関度ＹＫの範囲と比較し、範囲内にあれば日本の５００円硬貨と判定し、範囲外であれば偽硬貨と判定する。ここで、Ｖｐ、ｖａ、ｖｂおよびｖｃにより波形Ｐが認識され、Ｖｐ′、ｖａ′、ｖｂ′およびｖｃ′により波形Ｑが認識される。
【００４６】
また、予備判定がロシアの１００ルーブル硬貨またはフランスの１０フラン硬貨である場合には、ピーク値ｐ１およびｑ１以外に、更に波形Ｐ上の４つの点ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５と、これらに対応する波形Ｑ上の４つの点ｑ２、ｑ３、ｑ４、ｑ５とに関する出力値ｖａ、ｖｂ、ｖｃ、ｖｄ、ｖａ′、ｖｂ′、ｖｃ′、ｖｄ′を波形認識用の参照電圧として用い、傾きに相当するＫ１＝ｖａ−ｖｂとＫ２＝ｖｃ−ｖｄとの比Ｋ１／Ｋ２、およびＫ１′＝ｖａ′−ｖｂ′とＫ２′＝ｖｃ′−ｖｄ′との比Ｋ１′／Ｋ２′を求め、２種類の波形ＰおよびＱの相関度ＹＫ＝（Ｋ１′／Ｋ２′）−（Ｋ１／Ｋ２）を、予めロシアの１００ルーブル硬貨またはフランスの１０フラン硬貨に対して前同様にして求めている相関度ＹＫの範囲と比較する。そして、ロシアの１００ルーブル硬貨の範囲内にあればロシアの１００ルーブル硬貨と判定し、範囲外であれば偽硬貨と判定する。一方、フランスの１０フラン硬貨の範囲内にあればフランスの１０フラン硬貨と判定し、範囲外であれば偽硬貨と判定する。なお、点ｐ２とｐ３、点ｑ２とｑ３は、変曲点Ｒよりも上の位置に、点ｐ４とｐ５、点ｑ４とｑ５は、変曲点Ｒよりも下の位置になるように選定することで、Ｖｐ、ｖａ、ｖｂ、ｖｃおよびｖｄにより波形Ｐが認識され、Ｖｐ′、ｖａ′、ｖｂ′、ｖｃ′およびｖｄ′により波形Ｑが認識される。また、このような波形認識を可能と設定すべく、日本の５００円硬貨の場合よりもｐ２等やｑ２等の点（つまりｐ５とｑ５）を１つずつ増加させている。
【００４７】
また、本実施形態では、波形Ｐから３つの出力値ｖａ〜ｖｃまたは４つの出力値ｖａ〜ｖｄと、波形Ｑから３つの出力値ｖａ′〜ｖｃ′または４つの出力値ｖａ′〜ｖｄ′とは、以下のようにして求めている。すなわち、図１０に示すＶｐと、Ｖｐ／Ｖｐ′を変数とする二次元テーブルから、実検出データに基づくＶｐとＶｐ／Ｖｐ′に応じて各出力値ｖａ等を読み取り、整流回路６の出力を監視してその出力値が読み取った値に一致した時点で、整流回路１０の出力値をｖａ′等として求めている。
【００４８】
ここで、二次元テーブルにおけるｖａ〜ｖｄは、下記（１）〜（４）により表される値であり、各式中の定数ｘ、ｙ、ｚ、ｗは、Ｖｐ、ｖａ〜ｖｄの多数の実測値に基づき定まる値である。
ｖａ＝ｘ×Ｖｐ …（１）
ｖｂ＝ｙ×Ｖｐ …（２）
ｖｃ＝ｚ×Ｖｐ …（３）
ｖｄ＝ｗ×Ｖｐ …（４）
【００４９】
なお、上述したピーク出力値Ｖｐの範囲およびピーク出力値Ｖｐ′の範囲、相関度ＹＫの範囲および二次元テーブル等は、多数の種類の硬貨毎に前記ＲＯＭ１２に格納されている。
【００５０】
次に、第１実施形態に係る硬貨識別装置による識別処理の内容を、図１１に示すフローチャートに基づき説明する。この識別処理は、図１に示すＣＰＵ１１の硬貨識別部１１ｃにおいて実行される。
【００５１】
まず、ステップＳ０で硬貨識別装置の動作を開始すると、ステップＳ１でＣＰＵ１１はＲＯＭ１２に格納されているプログラムを実行し、各種のカウンタ、レジスタ及びフラグを初期化する。
【００５２】
次に、ステップＳ２で磁気センサの出力を監視して硬貨が投入されたか否かを検知する。即ち、ＣＰＵ１１は整流回路６の出力を監視してその値が一定の基準電圧Ｖ０を超えたか否かを判別し、超えた場合はステップＳ３へ、超えていない場合はステップＳ２を繰り返し実行する。
【００５３】
ステップＳ３では、ＣＰＵ１１は整流回路６の出力と整流回路１０の出力とからそれらの出力のピーク出力値Ｖｐ，Ｖｐ′を検知して前記ＲＡＭ１３へ格納する。
【００５４】
次いで、ステップＳ４に進み、検知したピーク出力値ＶｐとＶｐ′の値を予めＲＯＭ１２に記憶されたピーク出力値Ｖｐの範囲およびピーク出力値Ｖｐ′の範囲と対比し、ピーク出力値Ｖｐ及びＶｐ′が含まれる範囲を検出して投入硬貨の種類を予備的に検知する。なお、ピーク出力値Ｖｐ及びＶｐ′が含まれる範囲が存在しない時には偽貨として処理を行い、ステップＳ１０へ進む。一方、ステップＳ４で正貨と判定された時には、ステップＳ５へ進む。
【００５５】
ステップＳ５では、ステップＳ４で予備的に検出された金種データを基に、波形データを識別する為の参照電圧ｖａ，ｖｂ、…を求める。即ち、図１０に示す二次元テーブルからＶｐとＶｐ／Ｖｐ′に基づき上記参照電圧ｖａ，ｖｂ、…を読みとる。
【００５６】
次いで、ステップＳ６では整流回路６の出力を監視してその出力値が上記読みとられた参照電圧ｖａ，ｖｂ、…になった時点での整流回路１０の出力値ｖａ′、ｖｂ′、…をＣＰＵ１１に取り込んでＲＡＭ１３へと格納し、ステップＳ７でこれらの出力値データｖａ，ｖｂ、…とｖａ′、ｖｂ′、…を前述した計算式に当てはめて波形の傾きに相当するＫ１、Ｋ１′、Ｋ２及びＫ２′を算出し、ステップＳ８へと移行する。
【００５７】
ステップＳ８では、算出されたＫ１、Ｋ１′、Ｋ２及びＫ２′値より相関度ＹＫ値を算出し、そのＹＫ値を、予備判定で判定された金種に相当するＹＫ値の範囲と比較して、範囲内にある場合には正貨と判定してステップＳ９へ進み、範囲外と判定された場合にはステップＳ１０へ進む。ステップＳ９へ移行した場合には、投入硬貨を識別された金種に対応した硬貨収納部に導く。一方、ステップＳ１０へ移行した場合は、偽貨としてリジェクト通路等の別の通路に振り分ける処理を行う。
【００５８】
以上説明したように、第１実施形態による場合には、１つの受信コイル３ｂで磁場強度の時間的変化を検出し、その磁場強度の時間的変化と、磁場発生手段としての発振コイル２ｂにより発生させる磁場の一定周波数の波形との間における位相のずれ量の時間的変化を検出する。このとき、位相のずれ量および磁場強度の時間的変化は、被識別対象硬貨１の材質によって、それぞれ異なった特有の変化をするので、材質が異なる多数の硬貨について、予め特有の変化をする位相のずれ量および磁場強度の時間的変化を求めておくと、検出した位相のずれ量および磁場強度の時間的変化が、どの材質の硬貨のものかを把握することができ、これにより被識別対象硬貨１の種類、つまり金額がいくらの硬貨またはバイメタル硬貨であるか、或いは偽硬貨であるか等を、高い判別精度で識別することが可能となる。したがって、１つの受信コイル３ｂを用いるだけでよいので、センサ構成を簡潔にできる。また、被識別対象硬貨１のサイズ（バイメタル硬貨における径方向の中央部と周辺部のサイズ）や種類（バイメタル硬貨における中央部と周辺部の材質）が他のものに代わっても、２つの時間的変化のデータを処理するプログラムを変更するのみで対応することができ、汎用性および拡張性に優れたシステムを構成できるという効果を有する。
【００５９】
また、第１実施形態においては、磁場発生手段としては、受信コイル３ｂとは搬送通路１５を挟んで設けられた発振コイル２ｂを有する構成であるので、１組の磁気センサ、つまり発振コイル２ｂと受信コイル３ｂを搬送通路１５を挟んで設ければよく、極めて簡潔なセンサを使用することができる。
【００６０】
また、第１実施形態においては、磁場発生手段としての発振コイル２ｂには磁場発生用にパルス信号を入力して、一定周波数の磁場を発生させるようにし、位相差検出手段（７、８、９及び１０）は、受信コイル３ｂにより検出された磁場強度の時間的変化を２値化信号に変換し、この２値化信号と前記パルス信号との位相差信号を得、得られた位相差信号を、該２値化信号と該パルス信号とのずれ量に比例したアナログ電圧に変換する構成となっているので、発振コイル２ｂに対し磁場発生用にパルス信号を入力するだけで、位相のずれ量と磁場強度の２種類の時間的変化を検出することが可能となる利点がある。
【００６１】
また、第１実施形態においては、位相のずれ量および磁場強度の時間的変化が、被識別対象硬貨１の材質によってそれぞれ異なった特有の変化をすることを利用し、すなわち各ピーク値Ｖｐ、Ｖｐ′と、複数のアナログ電圧値ｖａ、ｖｂ等または磁場強度値ｖａ′、ｖｂ′等とは、所定の値位置にあることを利用しているので、各ピーク値Ｖｐ、Ｖｐ′に基づき被識別対象硬貨１の種類を予備判別できる。そして、これらの複数の電圧値ｖａ、ｖｂ等およびｖａ′、ｖｂ′等に基づき、位相のずれ量の時間的変化と磁場強度の時間的変化との相関を求めると、被識別対象硬貨１の種類を識別することが可能となる。
【００６２】
また、第１実施形態においては、予備判別に際し、各ピーク値の範囲と、検出されたピーク値Ｖｐ、Ｖｐ′とを比較しているので、簡単に予備判別を行うことができるという利点がある。
【００６３】
なお、上述した第１実施形態では、日本の５００円硬貨に関しては、参照電圧ｖａ等を３つ、ｖａ′も３つとし、ロシアの１００ルーブル硬貨およびフランスの１０フラン硬貨に関しては、参照電圧ｖａ等を４つ、ｖａ′も４つとしているが、本発明はこれに限らず、波形の形状の違いを特定できれば、２以上の任意の数としてもよいことは勿論である。
【００６４】
また、上述した第１実施形態では、日本の５００円硬貨、ロシアの１００ルーブル硬貨およびフランスの１０フラン硬貨を被識別対象硬貨として用いているが、本発明はこれに限らず、他の種類の硬貨を被識別対象硬貨として用いてもよく、また、被識別対象硬貨の数も３つに限らず、任意の数としてもよい。
【００６５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１２を参照して説明する。なお、本発明の硬貨識別装置の構成は図１と同様である。
【００６６】
図１２は整流回路６より出力される波形Ｐと整流回路１０より出力される波形Ｑの一例を示すグラフである。なお、横軸に時間軸を、縦軸に電圧をそれぞれとっている。
【００６７】
図１２中において、ｐ０，ｐ１，ｐ２，ｐ３、…、ｐｎ、…、ｐｐは波形Ｐ上にプロットした点を、ｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３、…、ｑｎ、…、ｑｐは波形Ｑ上にプロットした各点を表している。なお、ｐ０，ｐ１，ｐ２，ｐ３、…、ｐｎ、…、ｐｐおよびｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３、…、ｑｎ、…、ｑｐの位置は、波形の特徴を特定できる波形上の位置に対応して決められている。また、ｐ０とｑ０は基準電圧ｖ０における点で、ｐｐとｑｐは各波形のピーク位置の点を示す。
【００６８】
ここで、ｐ０，ｐ１，ｐ２，ｐ３、…、ｐｎ、…は、整流回路６の出力値が、予め波形の特徴を特定できる波形上の位置に対応して決められた所定数の参照電圧ｖａ，ｖｂ，ｖｃ、…、ｖｎ、…、Ｖｐになった時点における波形Ｐ上の各点を、参照電圧ｖａ′、ｖｂ′、ｖｃ′、…、ｖｎ′、…、Ｖｐ′はその各時点における波形Ｑ上のそれぞれ対応する点における整流回路１０の出力値を示す。
【００６９】
第２実施形態における識別方式は、前記参照電圧ｖａ、ｖｂ、ｖｃ、…、ｖｎ、…、Ｖｐが予め一義的に決められていて、整流回路６の出力（電圧）がその値になった時点を監視し、各時点での整流回路１０の出力値（電圧値）ｖａ′、ｖｂ′、ｖｃ′、…、ｖｎ′、…、Ｖｐ′を検出する。そして、該当する同時点での対応する２つの電圧差を、全時点に関して、下記（５）、（６）、（７）…（８）…（９）により算出する。なお、この例では、電圧差の算出は、整流回路６の出力値がピーク出力値Ｖｐに達するまでの期間としている。
Ｄａ＝ｖａ−ｖａ′ …（５）
Ｄｂ＝ｖｂ−ｖｂ′ …（６）
Ｄｃ＝ｖｃ−ｖｃ′ …（７）
…
Ｄｎ＝ｖｎ−ｖｎ′ …（８）
…
Ｄｐ＝Ｖｐ−Ｖｐ′ …（９）
【００７０】
その後、算出した電圧差Ｄａ〜Ｄｐの各値と、予めＲＯＭ１２に記憶されている差電圧の範囲、つまりＤａの範囲〜Ｄｐの範囲とを、全ての算出電圧差Ｄａ〜Ｄｐに関して各電圧差Ｄａ等毎に比較する。前記差電圧の範囲は、同様にして多数種類の硬貨を対象としかつ多数の参照電圧毎（電圧差Ｄａ〜Ｄｐの数と同数）に求められていて、ＲＯＭ１２に記憶されている。そして、比較の結果、算出した電圧差Ｄａ等が上記ＲＯＭ１２に記憶されている電圧差と一致しないとき、またはその不一致度が予め定めた値以下のときには偽貨として処理し、対応する範囲が存在するときはその範囲に関する金種の硬貨と識別する。
【００７１】
したがって、第２実施形態による場合には、上述したように位相のずれ量および磁場強度の時間的変化が、被識別対象硬貨１の材質によってそれぞれ異なった特有の変化をすることを利用し、すなわちアナログ電圧値と磁場強度値との電圧差ｖａ−ｖａ′等が、所定の時間位置で所定の範囲内に含まれるように変化することを利用しているため、該電圧差ｖａ−ｖａ′等と該電圧差の範囲Ｄａ等とを比較することで、被識別対象硬貨１の種類を識別することが可能となる。また、位相のずれ量および磁場強度の時間的変化がピークとなる以前のデータを用いるため、被識別対象硬貨１の種類を迅速に識別することが可能となる。
【００７２】
なお、上述した第２実施形態では、ピーク出力値ＶｐおよびＶｐ′が検出されるまでの全期間において、電圧差Ｄａ〜Ｄｐを算出するようにしているが、本発明はこれに限らない。例えば、ピーク出力値ＶｐおよびＶｐ′が検出される以前の波形に特徴がある場合は、その特徴部分を含む範囲内で、電圧差を算出するとともに、その算出電圧差と該当する電圧差の範囲とを比較して識別するようにしてもよいことは勿論である。また、ピーク出力値ＶｐおよびＶｐ′よりも後に波形の特徴がある場合には、ピーク出力値ＶｐおよびＶｐ′が検出された以降の範囲内で、電圧差を算出するとともに、その算出電圧差と該当する電圧差の範囲とを比較して識別するようにしてもよいことは勿論である。
【００７３】
また、上述した第２実施形態では、電圧差Ｄａ〜Ｄｐを算出する数については明言していないが、波形の特徴により波形の種類、つまり金種の特定が可能であれば、任意の数としてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による場合には、１つの受信コイルで磁場強度の時間的変化を検出し、その磁場強度の時間的変化と、磁場発生手段により発生させる磁場の一定周波数の波形との間における位相のずれ量の時間的変化を検出する。このとき、位相のずれ量および磁場強度の時間的変化は、被識別対象硬貨の材質によって、それぞれ異なった特有の変化をする。よって、材質が異なる多数の硬貨について、予め特有の変化をする位相のずれ量および磁場強度の時間的変化を求めておくと、検出した位相のずれ量および磁場強度の時間的変化が、どの材質の硬貨のものかを把握することができ、これにより被識別対象硬貨の種類、つまり金額がいくらの硬貨またはバイメタル硬貨であるか、或いは偽硬貨であるか等を、高い判別精度で識別することが可能となる。したがって、本発明装置による場合には、１つの受信コイルを用いるだけでよいので、センサ構成を簡潔にできる。また、被識別対象硬貨のサイズ（バイメタル硬貨における径方向の中央部と周辺部のサイズ）や種類（バイメタル硬貨における中央部と周辺部の材質）が他のものに代わっても、２つの時間的変化のデータを処理するプログラムを変更するのみで対応することができ、汎用性および拡張性に優れたシステムを構成できるという効果を有する。
加えて、本発明装置にあっては、磁場発生手段には磁場発生用にパルス信号を入力して、一定周波数の磁場を発生させるようにする。そして、位相差検出手段は、受信コイルにより検出された磁場強度の時間的変化を２値化信号に変換し、この２値化信号と前記パルス信号との位相差信号を得、得られた位相差信号を、該２値化信号と該パルス信号とのずれ量に比例したアナログ電圧に変換する。よって、磁場発生手段に対し磁場発生用にパルス信号を入力するだけで、位相のずれ量と磁場強度の２種類の時間的変化を検出することが可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る硬貨識別装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す硬貨識別装置における磁気センサの配置および構成を示す側面図である。
【図３】図１に示す硬貨識別装置に備わった比較器の回路構成を示す図である。
【図４】図３の比較器において入出力される信号波形を示す図である。
【図５】図１に示す硬貨識別装置に備わった論理回路の構成を示す図である。
【図６】図５に示す論理回路において入出力される信号波形を示す図である。
【図７】図１に示す硬貨識別装置における５００円硬貨の識別原理を説明するための信号波形図である。
【図８】図１に示す硬貨識別装置におけるロシア１００ルーブル硬貨の識別原理を説明するための信号波形図である。
【図９】図１に示す硬貨識別装置におけるフランス１０フラン硬貨の識別原理を説明するための信号波形図である。
【図１０】図１に示す硬貨識別装置による識別に際し用いる参照電圧を読みとるための二次元テーブルを示す図である。
【図１１】図１に示す硬貨識別装置による識別内容を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の他の実施例による硬貨識別方式を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 被識別対象硬貨
２ｂ 発振コイル
３ｂ 受信コイル
４ 発振コイル駆動回路
５ 増幅器
６ 整流回路
７ ローパスフィルター
８ 比較器
９ 論理回路
１０ 整流回路
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１５ 搬送通路

Claims (7)

1. 被識別対象硬貨を搬送する搬送通路と、
   磁場発生用のパルス信号が入力され、該搬送通路に前記パルス信号に応じた一定周波数の磁場を発生させる磁場発生手段と、
   該磁場を通る該被識別対象硬貨による磁場強度の時間的変化を検出する受信コイルと、
   該受信コイルにより検出された磁場強度の変化と上記一定周波数の波形との位相のずれ量を検出する位相差検出手段と、
   該位相差検出手段により検出された位相のずれ量の時間的変化および上記受信コイルにより検出された磁場強度の時間的変化に基づき被識別対象硬貨の種類を識別する識別手段とを具備し、
   前記位相差検出手段は、上記磁場強度の時間的変化を２値化信号に変換する２値化変換手段と、この２値化信号と前記パルス信号との位相差信号を得る論理回路と、該論理回路により得られた位相差信号を、該２値化信号と該パルス信号とのずれ量に比例したアナログ電圧に変換する変換手段とを備えることを特徴とする硬貨識別装置。
2. 前記磁場発生手段は、前記受信コイルとは前記搬送通路を挟んで設けられた発振コイルを有することを特徴とする請求項１に記載の硬貨識別装置。
3. 前記識別手段は、前記位相差検出手段により検出された位相のずれ量に関するアナログ電圧の時間的変化の第１ピーク値と、前記受信コイルにより検出された磁場強度の時間的変化の第２ピーク値とに基づいて被識別対象硬貨の種類を予備判別し、その予備判別の結果に基づき、該第１ピーク値に対応して該位相差検出手段により検出される複数のアナログ電圧値と、該第２ピーク値に対応して該受信コイルにより検出される複数の磁場強度値とを決定し、更に決定したこれらの値に基づいて位相のずれ量の時間的変化と磁場強度の時間的変化との相関を求めることで、被識別対象硬貨の種類を識別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。
4. 前記識別手段は、多数種類の硬貨に関して予め求めている、前記第１ピーク値および第２ピーク値のそれぞれに対応する第１ピーク値の範囲および第２ピーク値の範囲と、検出された前記第１ピーク値および第２ピーク値とを比較することにより前記予備判別を行うことを特徴とする請求項３に記載の硬貨識別装置。
5. 前記識別手段は、前記複数のアナログ電圧値における相対差と、複数の磁場強度値における相対差とを求め、両相対差に基づいて前記相関を求めることを特徴とする請求項４に記載の硬貨識別装置。
6. 前記識別手段は、前記位相差検出手段により検出された位相のずれ量に関するアナログ電圧の時間的変化と前記受信コイルにより検出された磁場強度の時間的変化とにおける或る時間での電圧差、および予め前記或る時間に対応して求めている該電圧差の範囲に基づいて被識別対象硬貨の種類を識別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。
7. 前記電圧差に、位相のずれ量および磁場強度の時間的変化がピークとなる以前のデータを用いて、被識別対象硬貨の種類を識別することを特徴とする請求項６に記載の硬貨識別装置。

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