JP5570771B2 - Authenticity discrimination method and apparatus for paper sheets using terahertz light - Google Patents

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Description

この発明は、紙葉類にテラヘルツ光を照射し、紙葉類の表面および裏面で反射されるテラヘルツ反射光を受信し、受信した信号から紙葉類の屈折率を求めて、紙葉類の屈折率が所望の屈折率であるか否かにより紙葉類の真偽を判別する方法および装置に関する。   The present invention irradiates a paper sheet with terahertz light, receives the terahertz reflected light reflected from the front and back surfaces of the paper sheet, obtains the refractive index of the paper sheet from the received signal, The present invention relates to a method and apparatus for determining the authenticity of a paper sheet depending on whether or not the refractive index is a desired refractive index.

特許文献１には、従来の紙質判別方法が開示されている。
特許文献１に記載の方法では、紙質を判別する際に、判別対象の紙に３７０ｎｍの短波長光、および４２０〜１０００ｎｍの長波長光を照射する。そして、それぞれの照射光について得られる紙の吸光度差に基づいて、紙質を判別する。紙の吸光度は、紙質によって相違するため、繊維の並びに依存する濃淡パターンのように、紙の製造工程の相違による影響を受けることなく、紙質を判別することが可能である。 Patent Document 1 discloses a conventional paper quality discrimination method.
In the method described in Patent Literature 1, when determining the paper quality, short-wavelength light with a wavelength of 370 nm and long-wavelength light with a wavelength of 420 to 1000 nm are irradiated on the paper to be determined. Then, the paper quality is determined based on the difference in absorbance of the paper obtained for each irradiation light. Since the absorbance of the paper varies depending on the paper quality, it is possible to determine the paper quality without being affected by the difference in the paper manufacturing process, such as a density pattern depending on the arrangement of fibers.

また、短波長光と長波長光とを併用することにより、湿度などの環境要因や紙の劣化などによる吸光度への影響を抑制することができる。
この結果、特許文献１によれば、安定して紙質を判別することが可能となる。 Further, by using the short wavelength light and the long wavelength light in combination, it is possible to suppress the influence on the absorbance due to environmental factors such as humidity and paper deterioration.
As a result, according to Patent Document 1, it is possible to determine the paper quality stably.

特開２００３−３１５２６０号公報JP 2003-315260 A 特開２００５−９２７１２号公報JP 2005-92712 A 特願２００８−１５５７１５号Japanese Patent Application No. 2008-155715

上記特許文献１に記載の紙質判別方法は、安定して紙質を判別することが可能である反面、紙にインクによる印刷が施されている場合には、その印刷色によっては、光が吸収されてしまい、反射率が紙質に依存しなくなって、紙質の判別を正確にできないという課題がある。たとえば、紙にインクによる印刷が施されている場合において、その印刷部に青色〜近赤外光を照射した場合には、印刷部のインクによって光が吸収されてしまい、反射率が変化するという課題がある。   Although the paper quality determination method described in Patent Document 1 can stably determine the paper quality, light is absorbed depending on the printing color when the paper is printed with ink. As a result, the reflectance does not depend on the paper quality, and the paper quality cannot be accurately determined. For example, when printing is performed on paper with ink, when the printed portion is irradiated with blue to near infrared light, the light is absorbed by the ink in the printed portion, and the reflectance changes. There are challenges.

また、特許文献２には、青色発光ダイオードを用いて紙質による光の透過率の相違を測定し、紙幣の真偽判定を行える旨の内容が記載されている。しかしながら、この先行技術の場合も、紙幣に青色系のインクで印刷が施されている場合には、青色発光ダイオードで照射される光はインクにより反射または吸収されて透過しないので、その透過率を正確に測れないという課題がある。   Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 describes that a difference in light transmittance due to paper quality is measured using a blue light-emitting diode, and whether or not a banknote is authentic can be determined. However, even in the case of this prior art, when the banknote is printed with blue ink, the light irradiated by the blue light emitting diode is reflected or absorbed by the ink and does not pass through. There is a problem that it cannot be measured accurately.

ところで、本願発明者は、特許文献３において、テラヘルツ光を用いて紙葉類を検査する方法を提案した。すなわち、紙葉類（紙幣、商品券、証券類、免許証、クレジットカードなど）に対し、テラヘルツ領域（電波と赤外の間の領域）の電磁波、すなわちテラヘルツ光を照射し、紙葉類で反射されるテラヘルツ反射光を測定することにより、紙葉類の厚さを検出するという発明を提案した。   By the way, this inventor proposed the method of inspecting paper sheets in patent document 3 using terahertz light. In other words, paper sheets (banknotes, gift certificates, securities, licenses, credit cards, etc.) are irradiated with electromagnetic waves in the terahertz region (between radio waves and infrared), that is, terahertz light. An invention was proposed in which the thickness of a paper sheet is detected by measuring the reflected terahertz reflected light.

今回は、テラヘルツ光を用いることにより、紙葉類にインクによる印刷が施されている場合であっても、インクの有無に関係なく、紙葉類の屈折率を検出して、検出した屈折率に基づいて紙葉類の真偽を判定するための方法および装置を提供することを主たる目的とする。   This time, by using terahertz light, even if the paper is printed with ink, the refractive index of the paper is detected regardless of the presence or absence of ink. It is a main object to provide a method and an apparatus for determining the authenticity of a paper sheet based on the above.

請求項１記載の発明は、テラヘルツ光を用いて紙葉類の真偽を判別する方法であって、検査対象である紙葉類の厚さの数分の１〜数倍の波長のテラヘルツ光を紙葉類に対して照射し、紙葉類の表面および裏面で反射されるテラヘルツ反射光を検出し、検出したテラヘルツ反射光に基づいて紙葉類の基材の屈折率を算出し、算出した屈折率が所定の屈折率であるか否かに基づいて、紙葉類の真偽を判別することを特徴とする紙葉類の真偽判別方法である。   The invention according to claim 1 is a method for determining the authenticity of a paper sheet using terahertz light, the terahertz light having a wavelength that is one to several times the thickness of the thickness of the paper sheet to be inspected. Is applied to the paper sheet, terahertz reflected light reflected from the front and back surfaces of the paper sheet is detected, and the refractive index of the base material of the paper sheet is calculated based on the detected terahertz reflected light. The paper sheet authenticity determination method is characterized in that the authenticity of the paper sheet is determined based on whether or not the determined refractive index is a predetermined refractive index.

請求項２記載の発明は、検査対象である紙葉類の厚みを検知する厚み検知ステップを含み、厚み検知ステップにおいて検知された紙葉類の厚みを用い、前記紙葉類の基材の屈折率を算出することを特徴とする、請求項１記載の紙葉類の真偽判別方法である。 The invention according to claim 2 includes a thickness detection step for detecting the thickness of the paper sheet to be inspected, and uses the thickness of the paper sheet detected in the thickness detection step to refract the base material of the paper sheet. The paper sheet authenticity determination method according to claim 1, wherein the rate is calculated .

請求項３記載の発明は、テラヘルツ光を用いて紙葉類の真偽を判別する方法であって、検査対象である紙葉類の厚さ〜その厚さの約２０倍の波長のテラヘルツ光を偏光Ｐ波および偏光Ｓ波に制限し、偏光Ｐ波および偏光Ｓ波をそれぞれ紙葉類に対して照射し、紙葉類の表面および裏面で反射される各テラヘルツ光の偏光Ｐ波および偏光Ｓ波毎に、テラヘルツ反射光を検出し、検出したテラヘルツ反射光の偏光Ｐ波および偏光Ｓ波の反射率を求め、該反射率を用いて紙葉類の基材の屈折率を算出し、算出した屈折率が所定の屈折率であるか否かに基づいて、紙葉類の真偽を判別することを特徴とする紙葉類の真偽判別方法である。 The invention according to claim 3 is a method for determining the authenticity of a paper sheet using terahertz light, the terahertz light having a wavelength of about 20 times the thickness of the paper sheet to be inspected. Is limited to the polarized P wave and the polarized S wave, the polarized P wave and the polarized S wave are respectively applied to the paper sheet, and the polarized P wave and polarization of each terahertz light reflected on the front and back surfaces of the paper sheet For each S wave, terahertz reflected light is detected, the reflectance of the detected polarized P wave and polarized S wave of the terahertz reflected light is determined , and the refractive index of the substrate of the paper sheet is calculated using the reflectance , A paper sheet authenticity determination method characterized in determining whether a paper sheet is true or false based on whether or not the calculated refractive index is a predetermined refractive index .

請求項４記載の発明は、テラヘルツ光を用いて紙葉類の真偽を判別する装置であって、検査対象である紙葉類の厚さ〜その厚さの約２０倍の波長のテラヘルツ光を紙葉類に対して照射するための送信子と、紙葉類の表面および裏面で反射されるテラヘルツ反射光を受信するための受信子と、前記受信子で受信されたテラヘルツ反射光に基づいて紙葉類の基材の屈折率を算出する屈折率算出手段と、前記屈折率算出手段で算出された屈折率に基づいて、紙葉類の真偽を判別する判別手段と、を含むことを特徴とする紙葉類の真偽判別装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for determining the authenticity of a paper sheet using terahertz light, the terahertz light having a wavelength of about 20 times the thickness of the paper sheet to be inspected. Based on the terahertz reflected light received by the receiver, the transmitter for receiving the terahertz reflected light reflected on the front and back surfaces of the paper, and the transmitter include a refractive index calculating means for calculating the refractive index of the substrate sheet, on the basis of the refractive index calculated by the refractive index calculation means, and determination means for determining the authenticity of the paper sheet, the Te Is a paper sheet authenticity determination device characterized by

請求項５記載の発明は、前記検査対象である紙葉類の厚みを検出するための厚み検出装置をさらに備え、前記紙葉類の屈折率を算出する手段は、前記厚み検出装置で検出された紙葉類の厚み情報に基づいて紙葉類の屈折率を計算することを特徴とする、請求項４記載の紙葉類の真偽判別装置である。
請求項６記載の発明は、前記テラヘルツ光を紙葉類に対して照射する送信子および紙葉類で反射されるテラヘルツ反射光を検出する受信子は、送信・受信対ユニットとなっており、かつ、当該送信・受信対ユニットは、少なくとも２組設けられていて、一方はテラヘルツ光の偏光Ｐ波の送信および受信を行い、他方はテラヘルツ光の偏光Ｓ波の送信および受信を行うことを特徴とする、請求項４または５記載の紙葉類の真偽判別装置である。 The invention according to claim 5 further includes a thickness detection device for detecting the thickness of the paper sheet to be inspected, and the means for calculating the refractive index of the paper sheet is detected by the thickness detection device. 5. The paper sheet authenticity discrimination apparatus according to claim 4 , wherein the refractive index of the paper sheet is calculated based on the thickness information of the paper sheet.
In the invention of claim 6, the transmitter for irradiating the paper with the terahertz light and the receiver for detecting the terahertz reflected light reflected by the paper are a transmission / reception pair unit. In addition, at least two pairs of the transmission / reception pair units are provided, one of which transmits and receives polarized P waves of terahertz light, and the other transmits and receives polarized S waves of terahertz light. The authenticity determination apparatus for paper sheets according to claim 4 or 5 .

請求項７記載の発明は、前記演算手段は、前記テラヘルツ光の偏光Ｐ波と偏光Ｓ波との反射率の比を算出し、当該反射率の比が所定の値の範囲内にあるか否かにより紙葉類の真偽を判別することを特徴とする、請求項６記載の紙葉類の真偽判別装置である。
請求項８記載の発明は、テラヘルツ光を用いて紙葉類の真偽を判別する方法であって、検査対象である紙葉類の厚さの数分の１〜数倍の波長のテラヘルツ光を偏光Ｐ波および偏光Ｓ波に制限し、偏光Ｐ波および偏光Ｓ波をそれぞれ紙葉類に対して照射し、各偏光Ｐ波および偏光Ｓ波毎に、紙葉類の表面および裏面で反射されるテラヘルツ反射光を検出し、検出した偏光Ｐ波のテラヘルツ反射光および偏光Ｓ波のテラヘルツ反射光の反射光量の比を算出し、前記反射光量の比が所定の値の範囲にあるか否かに基づいて、紙葉類の真偽を判別することを特徴とする紙葉類の真偽判別方法である。 Or 請 Motomeko 7 the described invention, the calculating means calculates a ratio of the reflectance of the polarization P-wave and the polarization S wave of the terahertz light, the ratio of the reflectance is within a predetermined range of values 7. The paper sheet authenticity determination apparatus according to claim 6 , wherein the authenticity of the paper sheet is determined based on whether or not.
The invention according to claim 8 is a method for determining the authenticity of a paper sheet using terahertz light, the terahertz light having a wavelength that is one to several times the thickness of the paper sheet to be inspected. Is limited to the polarized P wave and the polarized S wave, the polarized P wave and the polarized S wave are respectively irradiated on the paper sheet, and reflected by the front and back surfaces of the paper sheet for each polarized P wave and polarized S wave. The reflected terahertz reflected light is detected, the ratio of the reflected light amount of the detected polarized P wave terahertz reflected light and the polarized S wave terahertz reflected light is calculated, and whether or not the ratio of the reflected light amount is within a predetermined value range. On the basis of this, it is a paper sheet authenticity determination method characterized by determining the authenticity of a paper sheet.

この発明によれば、テラヘルツ光を用い、テラヘルツ光を紙葉類に照射し、紙葉類で反射されるテラヘルツ反射光の反射率または反射光量に基いて紙葉類の屈折率を算出できる。そして、算出した屈折率を予め設定された屈折率と比較することで、紙葉類の真偽判別を正確に行うことができる。   According to the present invention, terahertz light is used, terahertz light is irradiated onto a paper sheet, and the refractive index of the paper sheet can be calculated based on the reflectance or reflected light amount of the terahertz reflected light reflected by the paper sheet. Then, by comparing the calculated refractive index with a preset refractive index, it is possible to accurately determine the authenticity of the paper sheet.

図１は、この発明により紙葉類を検査する原理を示す。FIG. 1 shows the principle of inspecting paper sheets according to the present invention. 図２は、テラヘルツ光を利用した紙葉類の真偽判別装置の具体的な構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration example of a paper sheet authenticity determination apparatus using terahertz light. 図３は、図２に示す装置を用いて実際に測定した各種の紙の屈折率と厚さとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the refractive index and thickness of various papers actually measured using the apparatus shown in FIG. 図４は、着色されているＮＩＰ（Non Impact Printer）用紙を測定した結果およびインクジェット用紙を測定した結果を示す表である。FIG. 4 is a table showing results of measuring colored NIP (Non Impact Printer) paper and ink jet paper. 図５は、ＯＣＲ用紙の周波数特性の測定結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating measurement results of frequency characteristics of OCR paper. 図６は、周波数０．２５ＴＨｚのテラヘルツ光を用い、入射角度４５°で、厚さが１００ミクロンの紙を測定した場合の、振幅反射率と屈折率の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amplitude reflectivity and the refractive index when terahertz light having a frequency of 0.25 THz is used and a paper having an incident angle of 45 ° and a thickness of 100 microns is measured. 図７は、屈折率が１．５の場合の、紙の厚さ変化から振幅反射率変化を求めた図である。FIG. 7 is a diagram showing the change in amplitude reflectance from the change in paper thickness when the refractive index is 1.5. 図８は、Ｐ波において、屈折率ｎ＝一定としたときの振幅反射率と紙の厚さとの関係を表わす図であり、測定に用いたテラヘルツ光は、入射角度４５°で照射し、周波数は０．２５ＴＨｚとしたＳ波における振幅対厚さの関係を示す。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the amplitude reflectance and the paper thickness when the refractive index n is constant in the P wave. The terahertz light used for the measurement is irradiated at an incident angle of 45 °, and the frequency Indicates the relationship between the amplitude and thickness of an S wave at 0.25 THz. 図９は、Ｓ波において、屈折率ｎ＝一定としたときの振幅反射率と紙の厚さとの関係を表わす図であり、測定に用いたテラヘルツ光は、入射角度４５°で照射し、周波数は０．２５ＴＨｚとしたＰ波における振幅対厚さの関係を示す。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the amplitude reflectance and the paper thickness when the refractive index n is constant in the S wave. The terahertz light used for the measurement is irradiated at an incident angle of 45 °, and the frequency Indicates the relationship between amplitude and thickness in a P wave at 0.25 THz. 図１０は、Ｐ波／Ｓ波の振幅比と、紙の厚さとの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between the amplitude ratio of the P wave / S wave and the thickness of the paper. 図１１は、図１０から屈折率と振幅比との関係を求めた図である。FIG. 11 is a diagram in which the relationship between the refractive index and the amplitude ratio is obtained from FIG. 図１２は、図２に示す真偽判別装置の演算判別処理部２８のメモリに予め登録されている判別対象物の厚み情報および屈折率情報の例示内容を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing exemplary contents of thickness information and refractive index information of the discrimination target registered in advance in the memory of the arithmetic discrimination processing unit 28 of the authenticity discrimination device shown in FIG. 図１３は、図２に示す真偽判別装置の判別動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart for explaining the determination operation of the authenticity determination apparatus shown in FIG.

以下には、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
＜発明の原理・概要＞
（１）この発明の検査対象は紙葉類（紙幣、有価証券、証拠証券その他の紙類、免許証、クレジットカードその他のカード類など）である。この発明は、これら紙葉類自体の屈折率を検出して、紙葉類の真偽を判定するものである。
（２）検査にはテラヘルツ光を用いる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.
<Principle / Inventory>
(1) The inspection object of the present invention is paper sheets (banknotes, securities, evidence securities and other papers, licenses, credit cards and other cards). In the present invention, the authenticity of the paper sheet is determined by detecting the refractive index of the paper sheet itself.
(2) Terahertz light is used for the inspection.

（ａ）この明細書で、テラヘルツ光とは、波長が２５μｍ〜１０ｍｍ（＝周波数が１２ＴＨｚ〜３０ＧＨｚ）の周波数帯域の電磁波のことをいう。テラヘルツ光は、テラヘルツ波、テラヘルツ電磁波などとも称されることがあるが、この明細書では、テラヘルツ光と称する。
（ｂ）使用するテラヘルツ光の波長は、検査対象である紙葉類の厚さと相関する。紙葉類の厚さ〜その厚さの約２０倍の波長のテラヘルツ光を用いる。好ましくは、テラヘルツ光の波長は０．３〜２ｍｍ、換言すれば、周波数が０．１５〜１．０ＴＨｚのものを用いる。検査の感度が良いからである。 (A) In this specification, terahertz light refers to electromagnetic waves in a frequency band having a wavelength of 25 μm to 10 mm (= frequency is 12 THz to 30 GHz). The terahertz light is sometimes referred to as a terahertz wave, a terahertz electromagnetic wave, or the like, but is referred to as terahertz light in this specification.
(B) The wavelength of the terahertz light used correlates with the thickness of the paper sheet to be inspected. Terahertz light having a wavelength of about 20 times the thickness of the paper sheet is used. Preferably, the wavelength of the terahertz light is 0.3 to 2 mm, in other words, the frequency is 0.15 to 1.0 THz. This is because the inspection sensitivity is good.

（ｃ）使用するテラヘルツ光は、連続波（ＣＷ：Continuous Wave）であって、単一周波数のコヒーレント光が好ましい。
（３）図１に、この発明により紙葉類を検査する原理を示す。
テラヘルツ光放射素子（送信子）１１は、０．１５〜１．０ＴＨｚの周波数のテラヘルツ光１２を照射することができる。このテラヘルツ光１２は、検査対象である紙葉類１４の一面１４１へ照射される。テラヘルツ光１２の入射角度は、紙葉類１４の一面１４１に対して角度φ１（０≦φ１＜（π／２）（単位はラジアン））である。もし、垂直入射の場合には、φ１＝０となる。 (C) The terahertz light to be used is continuous wave (CW), and preferably single-frequency coherent light.
(3) FIG. 1 shows the principle of inspecting paper sheets according to the present invention.
The terahertz light emitting element (transmitter) 11 can irradiate terahertz light 12 having a frequency of 0.15 to 1.0 THz. The terahertz light 12 is applied to one surface 141 of the paper sheet 14 to be inspected. The incident angle of the terahertz light 12 is an angle φ1 (0 ≦ φ1 <(π / 2) (unit is radian)) with respect to the one surface 141 of the paper sheet 14. In the case of normal incidence, φ1 = 0.

テラヘルツ光１２は、乾性の物質を透過し易い性質を有するので、紙葉類１４を透過し易く、紙葉類１４内での吸収による影響を受けにくい。また、紙葉類１４にインクによる印刷が施されている場合であっても、インクによる影響を受けにくい。
かかる性質のテラヘルツ光１２は、その一部が紙葉類１４の一面１４１で反射されてテラヘルツ反射光１２１となる一方、その一部１２２は紙葉類１４内へ進入する。そして進入したテラヘルツ光１２２の一部は紙葉類１４の他面１４２で反射され、テラヘルツ反射光１２３は紙葉類１４内を戻り、一面１４１から外部へテラヘルツ反射光１２４として出力される。 Since the terahertz light 12 has a property of easily transmitting a dry substance, the terahertz light 12 is easily transmitted through the paper sheet 14 and is not easily influenced by absorption in the paper sheet 14. Even when the paper sheet 14 is printed with ink, it is less susceptible to ink.
Part of the terahertz light 12 having such properties is reflected by one surface 141 of the paper sheet 14 to become terahertz reflected light 121, while a part 122 enters the paper sheet 14. A part of the entering terahertz light 122 is reflected by the other surface 142 of the paper sheet 14, and the terahertz reflected light 123 returns inside the paper sheet 14 and is output from the one surface 141 to the outside as the terahertz reflected light 124.

紙葉類１４内へ進入したテラヘルツ光１２２の一部は、紙葉類１４の他面１４２から外側へ透過するテラヘルツ透過光１２５となる。
さらに、紙葉類１４内を戻るテラヘルツ反射光１２３の一部は、紙葉類１４の一面１４１で再反射され、反射光１２６となって紙葉類１４内を進み、その一部は紙葉類１４の他面１４２で再反射されて反射光１２７となり、紙葉類１４の一面１４１から外部へテラヘルツ反射光１２８として出力される。さらに、反射光１２６の一部は紙葉類１４の他面１４２から外側へ出力されるテラヘルツ透過光１２９となる。 Part of the terahertz light 122 that has entered the paper sheet 14 becomes terahertz transmitted light 125 that is transmitted outward from the other surface 142 of the paper sheet 14.
Further, a part of the terahertz reflected light 123 that returns inside the paper sheet 14 is re-reflected by the one surface 141 of the paper sheet 14 and travels through the paper sheet 14 as a reflected light 126, and a part of the terahertz reflected light 123 is a paper sheet. The reflected light 127 is re-reflected by the other surface 142 of the class 14 and is output as the terahertz reflected light 128 from the one surface 141 of the paper sheet 14 to the outside. Further, a part of the reflected light 126 becomes terahertz transmitted light 129 output to the outside from the other surface 142 of the paper sheet 14.

このように、紙葉類１４へ入射するテラヘルツ光１２は、紙葉類１４の一面１４１および他面１４２で多重反射され、一面１４１側から少なくともテラヘルツ反射光１２１および１２４が出力される。これら２種類のテラヘルツ反射光１２１、１２４はテラヘルツ光検出素子（受光子）１６で検出される。
テラヘルツ光検出素子１６で検出されるテラヘルツ反射光には、上述した通り、紙葉類１４の一面（表面）１４１で反射された第１反射光１２１および他面（裏面）１４２で反射された第２反射光１２４の２種類が含まれている。これら２種類のテラヘルツ反射光１２１、１２４は、紙葉類１４内を厚さｄ方向に往復したか否かの違いを有し、この違いは２種類のテラヘルツ反射光１２１、１２４の位相差となる。そして、位相差のある２種類のテラヘルツ反射光１２１、１２４は干渉し合うので、その干渉の強さまたは振幅反射率を検知することができる。検知した干渉の強さまたは振幅反射率は、位相差と相関しており、その位相差は紙葉類１４の厚さｄと相関関係があるので、紙葉類１４の厚さを検出することができる。 Thus, the terahertz light 12 incident on the paper sheet 14 is multiple-reflected by the one surface 141 and the other surface 142 of the paper sheet 14, and at least the terahertz reflected lights 121 and 124 are output from the one surface 141 side. These two types of terahertz reflected lights 121 and 124 are detected by a terahertz light detecting element (photodetector) 16.
As described above, the terahertz reflected light detected by the terahertz light detecting element 16 includes the first reflected light 121 reflected by the one surface (front surface) 141 of the paper sheet 14 and the first reflected light 121 reflected by the other surface (back surface) 142. Two types of reflected light 124 are included. These two types of terahertz reflected lights 121 and 124 have a difference in whether or not they have reciprocated in the thickness d direction within the paper sheet 14, and this difference is different from the phase difference between the two types of terahertz reflected lights 121 and 124. Become. Since the two types of terahertz reflected lights 121 and 124 having a phase difference interfere with each other, the intensity or amplitude reflectance of the interference can be detected. The detected interference intensity or amplitude reflectivity is correlated with the phase difference, and the phase difference is correlated with the thickness d of the paper sheet 14, so that the thickness of the paper sheet 14 is detected. Can do.

ところで、テラヘルツ光を用いると、紙葉類１４の厚さｄに依存せずに、紙葉類１４の屈折率を求めることが可能であり、この発明はこれを前提としてなされたものである。
一般に、図１において、紙葉類１４の振幅反射率ｒは、下記の式（１）で表わされる。 By the way, when terahertz light is used, the refractive index of the paper sheet 14 can be obtained without depending on the thickness d of the paper sheet 14, and the present invention has been made on the premise of this.
In general, in FIG. 1, the amplitude reflectance r of the paper sheet 14 is expressed by the following formula (1).

Figure 0005570771
Figure 0005570771

このように、紙葉類１４にテラヘルツ光１２を照射した場合の振幅反射率ｒは、上記式（１）〜（７）によって計算することができる。
つまり、紙葉類１４の振幅反射率ｒは、紙葉類の厚さ、屈折率、入射角度、周波数および偏光方向の関数Ｆとして、次のように表わすことができる。
振幅反射率ｒ＝Ｆ（厚さ、屈折率、入射角度、周波数、偏光方向）
ここで、各パラメータを分類すると次のようになる。 Thus, the amplitude reflectance r when the paper sheet 14 is irradiated with the terahertz light 12 can be calculated by the above formulas (1) to (7).
That is, the amplitude reflectance r of the paper sheet 14 can be expressed as a function F of the paper sheet thickness, refractive index, incident angle, frequency, and polarization direction as follows.
Amplitude reflectivity r = F (thickness, refractive index, incident angle, frequency, polarization direction)
Here, each parameter is classified as follows.

測定値：
（ｉ）紙葉類の振幅反射率（反射強度）
未知数：求めたい値
（ｉｉ）紙葉類の厚さ（但し、他の手段を使うことで、同時計測も可
能）
（ｉｉｉ）紙葉類の屈折率（テラヘルツ光の周波数に依存しており、こ
の値が紙葉類の光学特性を示す１つの指標である。）
設定可能値：
（ｉｖ）テラヘルツ光の入射角度
（ｖ）テラヘルツ光の周波数
（ｖｉ）テラヘルツ光の偏光方向；Ｐ波（入射面に平行）、Ｓ波（入射
面に垂直）
従って、未知数としては、（ｉｉ）「紙葉類の厚さ」、および、（ｉｉｉ）「紙葉類の屈折率」の２つの値になる。つまり、同じ対象物（紙葉類）に対し、設定可能な値を変えて最低２つの測定量を得られれば、紙葉類の「厚さ」および「屈折率」を求めることが可能である。 measured value:
(I) Amplitude reflectivity (reflection intensity) of paper sheets
Unknown: Value to be obtained (ii) Sheet thickness (However, simultaneous measurement is possible by using other means.
Noh)
(Iii) The refractive index of the paper sheet (which depends on the frequency of the terahertz light,
Is an index indicating the optical characteristics of the paper sheet. )
Possible values:
(Iv) Incident angle of terahertz light (v) Frequency of terahertz light (vi) Polarization direction of terahertz light; P wave (parallel to incident plane), S wave (incident
Perpendicular to the surface)
Accordingly, there are two unknown values: (ii) “paper sheet thickness” and (iii) “paper sheet refractive index”. In other words, the “thickness” and “refractive index” of the paper sheet can be obtained if the settable value is changed and at least two measurement amounts are obtained for the same object (paper sheet). .

換言すれば、テラヘルツ光の入射角度および周波数を設定して、振幅反射率または反射強度（＝振幅の二乗）を測定すれば、紙葉類の厚さ、屈折率を求めることが可能である。
厚さ、屈折率を求めるには、以下の条件が必要である。
（１）紙に印刷されたインクによる吸収・反射がない。
（２）透過光が検出可能な程度に、光が紙葉類を透過すること。 In other words, the thickness and refractive index of the paper sheet can be obtained by setting the incident angle and frequency of the terahertz light and measuring the amplitude reflectivity or the reflection intensity (= the square of the amplitude).
In order to obtain the thickness and refractive index, the following conditions are required.
(1) There is no absorption / reflection by ink printed on paper.
(2) The light passes through the paper sheet to such an extent that the transmitted light can be detected.

この条件を満たす光は、表１に示す様に、テラヘルツ光が最適である。   As shown in Table 1, terahertz light is optimal as the light satisfying this condition.

Figure 0005570771
Figure 0005570771

テラヘルツ光（テラヘルツ周波数帯域）においては、紙葉類は［表1］の条件を満たす。よって、本願発明では、テラヘルツ光を有効活用して、紙葉類の屈折率を求め、紙葉類の真偽判別を行える発明が完成された。
＜真偽判別装置の具体例＞
図２は、テラヘルツ光を利用した紙葉類の真偽判別装置の具体的な構成例を示すブロック図である。 In terahertz light (terahertz frequency band), paper sheets satisfy the conditions in [Table 1]. Therefore, in the present invention, an invention has been completed in which terahertz light can be effectively used to obtain the refractive index of a paper sheet and to determine the authenticity of the paper sheet.
<Specific example of authenticity determination device>
FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration example of a paper sheet authenticity determination apparatus using terahertz light.

この装置には、テラヘルツ光センサ１０が備えられている。テラヘルツ光センサ１０には、第１レーザー１１および第２レーザー１２が備えられている。これら第１レーザー１１および第２レーザー１２は、たとえば１．５μｍ帯域の通信用ＤＦＢレーザー（分布帰還型レーザー）で構成することが可能である。第１レーザー１１から出力されるレーザー光（波長λ１）は光ファイバ１３およびファイバカプラ１４を経由し、また、第２レーザー１２から出力されるレーザー光（波長λ２）は光ファイバ１５およびファイバカプラ１４を経由して、ファイバカプラ１４で混合されたレーザー光は、光ファイバ１６および１７を介して第１送信子１８および第２送信子１９へ与えられる。また、バイアス電圧発生源２０で発生されるバイアス電圧が、第１送信子１８および第２送信子１９へ与えられる。   This apparatus includes a terahertz light sensor 10. The terahertz light sensor 10 includes a first laser 11 and a second laser 12. The first laser 11 and the second laser 12 can be composed of, for example, a communication DFB laser (distributed feedback laser) in a 1.5 μm band. Laser light (wavelength λ 1) output from the first laser 11 passes through the optical fiber 13 and fiber coupler 14, and laser light (wavelength λ 2) output from the second laser 12 is optical fiber 15 and fiber coupler 14. The laser light mixed by the fiber coupler 14 is supplied to the first transmitter 18 and the second transmitter 19 via the optical fibers 16 and 17. Further, a bias voltage generated by the bias voltage generation source 20 is applied to the first transmitter 18 and the second transmitter 19.

第１送信子１８および第２送信子１９は、たとえばＵＴＣ−ＰＤ（単一走行キャリア−フォトダイオード）で構成することができる。第１送信子１８および第２送信子１９では、与えられるレーザー光の差周波に応じた周波数のテラヘルツ光を生成し、当該テラヘルツ光を照射（出力）する。
すなわち、第１送信子１８および第２送信子１９では、それぞれ、第１レーザー１１のレーザー光の周波数と第２レーザー１２のレーザー光の周波数の差のテラヘルツ領域の周波数を有するテラヘルツ光を照射位置に向けて放射する。照射位置には、紙幣Ｂが搬送されて来る前は、金属の基準板１００が位置されている。この金属基準板１００は、表面が鏡面仕上げされたアルミニウム板、ステンレス板その他の金属板である。金属基準板１００に照射されるテラヘルツ光は、金属基準板１００によりほぼ１００％反射される。 The first transmitter 18 and the second transmitter 19 can be constituted by, for example, UTC-PD (single traveling carrier-photodiode). The first transmitter 18 and the second transmitter 19 generate terahertz light having a frequency corresponding to the difference frequency of the applied laser light, and irradiate (output) the terahertz light.
That is, each of the first transmitter 18 and the second transmitter 19 is irradiated with terahertz light having a frequency in a terahertz region that is a difference between the frequency of the laser light of the first laser 11 and the frequency of the laser light of the second laser 12. Radiates toward Before the banknote B is conveyed, the metal reference plate 100 is positioned at the irradiation position. The metal reference plate 100 is an aluminum plate, a stainless plate or other metal plate having a mirror-finished surface. The terahertz light irradiated on the metal reference plate 100 is reflected almost 100% by the metal reference plate 100.

この反射されたテラヘルツ光は、それぞれ、第１送信子１８および第２送信子と対をなして設けられた第１受信子２１および第２受信子２２で受信される。そして受信されたテラヘルツ反射光の信号は第１プリアンプ２５および第２プリアンプ２６へ与えられる。そして、各プリアンプ２５、２６において増幅された信号は、Ａ／Ｄコンバータ２７でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ等を含む演算判定処理部２８へ与えられて、基準受信量（基準反射光量）として記憶される。   The reflected terahertz light is received by the first receiver 21 and the second receiver 22 provided in pairs with the first transmitter 18 and the second transmitter, respectively. The received terahertz reflected light signal is applied to the first preamplifier 25 and the second preamplifier 26. The signals amplified by the preamplifiers 25 and 26 are converted into digital signals by the A / D converter 27, given to the operation determination processing unit 28 including a CPU and the like, and stored as a reference received amount (reference reflected light amount). Is done.

次いで、金属基準板１００が退避され、紙幣Ｂが搬送され、第１送信子１８および第２送信子１９では、それぞれ、第１レーザー１１のレーザー光の周波数と第２レーザー１２のレーザー光の周波数の差のテラヘルツ領域の周波数を有するテラヘルツ光を紙葉類Ｂの表面に向けて放射する。放射されたテラヘルツ光は紙葉類Ｂで反射され、それぞれ、第１送信子１８および第２送信子１９と対をなして設けられた第１受信子２１および第２受信子２２で受信される。そして受信されたテラヘルツ反射光の信号は、第１プリアンプ２５および第２プリアンプ２６へ与えられる。そして、各プリアンプ２５、２６において増幅された信号は、Ａ／Ｄコンバータ２７でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ等を含む演算判定処理部２８へ与えられる。   Next, the metal reference plate 100 is retracted, the bill B is conveyed, and in the first transmitter 18 and the second transmitter 19, the frequency of the laser beam of the first laser 11 and the frequency of the laser beam of the second laser 12, respectively. Terahertz light having a frequency in the terahertz region of the difference is emitted toward the surface of the paper sheet B. The emitted terahertz light is reflected by the paper sheet B, and is received by the first receiver 21 and the second receiver 22 provided in pairs with the first transmitter 18 and the second transmitter 19, respectively. . The received terahertz reflected light signal is applied to the first preamplifier 25 and the second preamplifier 26. The signals amplified in the preamplifiers 25 and 26 are converted into digital signals by the A / D converter 27 and given to the arithmetic determination processing unit 28 including a CPU and the like.

ここに、第１受信子２１および第２受信子２２は、たとえばＳＢＤ（ショットキバリアダイオード）で構成することが可能である。そしてこの場合には、センサの信号は、テラヘルツ光のパワーに比例しているので、振幅反射率を求める場合は、出力信号の平方根を求めればよい。
図２に示す構成において、第１送信子１８および第１受信子２１の対１０ａ、第２送信子１９および第２受信子２２の対１０ｂは、共に、ユニット化されているのが、配置や取り扱いに便利で好ましい。 Here, the first receiver 21 and the second receiver 22 can be composed of, for example, an SBD (Schottky barrier diode). In this case, since the sensor signal is proportional to the power of the terahertz light, the square root of the output signal may be obtained when obtaining the amplitude reflectance.
In the configuration shown in FIG. 2, the pair 10a of the first transmitter 18 and the first receiver 21 and the pair 10b of the second transmitter 19 and the second receiver 22 are both unitized. It is convenient and preferable for handling.

また、第１送信子１８および第１受信子２１の対１０ａと、第２送信子１９および第２受信子２２の対１０ｂとは、同じ構成を有しているが、両者は、回転角を９０°異ならせて設置されている。
このため、偏光方向を見ると、第１送信子１８からＰ偏光波が放射され、紙葉類Ｂで反射されて第１受信子２１で受信されるテラヘルツ光は、Ｐ偏光のテラヘルツ光である。また、第２送信子１９からＳ偏光波が放射され、紙葉類Ｂで反射されて第２受信子２２で受信されるテラヘルツ光は、Ｓ偏光のテラヘルツ光である。 Further, the pair 10a of the first transmitter 18 and the first receiver 21 and the pair 10b of the second transmitter 19 and the second receiver 22 have the same configuration, but both have a rotation angle. It is installed 90 degrees different.
Therefore, when viewing the polarization direction, the terahertz light that is emitted from the first transmitter 18 and is reflected by the paper B and received by the first receiver 21 is P-polarized terahertz light. . The terahertz light that is radiated from the second transmitter 19 and is reflected by the paper B and received by the second receiver 22 is S-polarized terahertz light.

ここで、テラヘルツ光の周波数について説明しておく。
第１レーザー１１、第２レーザー１２から出力される各レーザー光の波長をそれぞれλ１、λ２とすると、第１送信子１８および第２送信子１９から放射されるテラヘルツ光の周波数ｆは、
ｆ＝ｃ・（λ２−λ１）／λ１・λ２
となる。ここに、ｃは光速である。 Here, the frequency of the terahertz light will be described.
When the wavelengths of the laser beams output from the first laser 11 and the second laser 12 are λ1 and λ2, respectively, the frequency f of the terahertz light emitted from the first transmitter 18 and the second transmitter 19 is
f = c · (λ2−λ1) / λ1 · λ2
It becomes. Here, c is the speed of light.

図２に示す判別装置には、さらに、紙葉類Ｂの厚みを検出するためのメカ式厚み検出装置３０が備えられている。メカ式厚み検出装置３０は、一対のローラー３１ａ、３１ｂ間に紙葉類Ｂを挟み、ローラー３１ａ、３１ｂの少なくとも一方の変位量をセンサ３２により検出する構成を備えている。センサ３２は、角度センサ、変位センサ等で構成することが可能である。このセンサ３２の検出出力は、演算判定処理部２８へ与えられる。   The discriminating apparatus shown in FIG. 2 further includes a mechanical thickness detecting device 30 for detecting the thickness of the paper sheet B. The mechanical thickness detection device 30 has a configuration in which a paper sheet B is sandwiched between a pair of rollers 31a and 31b, and a displacement amount of at least one of the rollers 31a and 31b is detected by a sensor 32. The sensor 32 can be configured by an angle sensor, a displacement sensor, or the like. The detection output of the sensor 32 is given to the calculation determination processing unit 28.

真偽判別装置には、さらに、操作・表示パネル２９が備えられている。操作・表示パネル２９により、予め設定可能な値を演算判定処理部２８に設定したり、演算判定処理部２８で判定処理された結果を操作・表示部２９に表示させることが可能である。
次に、図２に示す装置を用いて実際に測定した各種の紙の屈折率と厚さとの関係を、図３に示す。図３のグラフは、０．２５ＴＨｚのテラヘルツ光により、（１）耐水耐油用紙、（２）ＯＣＲ用紙、（３）インクジェット用紙を測定し、得られた屈折率と厚さとの関係を示している。 The authenticity determination device further includes an operation / display panel 29. With the operation / display panel 29, a presettable value can be set in the calculation determination processing unit 28, and the result determined by the calculation determination processing unit 28 can be displayed on the operation / display unit 29.
Next, FIG. 3 shows the relationship between the refractive index and thickness of various papers actually measured using the apparatus shown in FIG. The graph of FIG. 3 shows the relationship between refractive index and thickness obtained by measuring (1) water- and oil-resistant paper, (2) OCR paper, and (3) inkjet paper with terahertz light of 0.25 THz. .

図３において、各用紙の屈折率は前述の式（７）から求めたものである。
図３から、紙の種類によって屈折率が異なること、言い換えれば屈折率により紙の種類を判別可能であることが理解できる。
図４は、着色されているＮＩＰ（Non Impact Printer）用紙を測定した結果およびインクジェット用紙を測定した結果を示す表である。 In FIG. 3, the refractive index of each sheet is obtained from the above equation (7).
It can be understood from FIG. 3 that the refractive index varies depending on the paper type, in other words, the paper type can be determined based on the refractive index.
FIG. 4 is a table showing results of measuring colored NIP (Non Impact Printer) paper and ink jet paper.

可視光で反射率を測定したときには、Ｒ、Ｇ、Ｂごとに、それぞれ用紙の「色情報」を反映した値が得られる。従って、可視光領域で用紙を測定すると、反射率は用紙の色毎に変わり、同一の用紙であるか否かの判別が困難であることがわかる。
一方、テラヘルツ光で測定すると、色情報は反射率に反映されずに、紙の１つの特性値として屈折率を計測することができ、同じ性質を持った紙か否かの判別が可能であることがわかる。 When the reflectance is measured with visible light, a value reflecting the “color information” of the paper is obtained for each of R, G, and B. Therefore, when the paper is measured in the visible light region, it can be seen that the reflectance changes for each paper color and it is difficult to determine whether or not the paper is the same.
On the other hand, when measured with terahertz light, the color information is not reflected in the reflectance, the refractive index can be measured as one characteristic value of the paper, and it is possible to determine whether the paper has the same property. I understand that.

図４において、同じ坪量、厚さで作られているＮＩＰ用紙は、「色」が変わっているにもかかわらず、テラヘルツ光で測定した場合は、屈折率が同一であることがわかる。
これに対して、インクジェット紙は、ＮＩＰ用紙と坪量は同じであるが、厚さが異なり、屈折率も異なっている。
従って、図４の測定結果から、紙質が同一であれば、その紙に付された色情報は屈折率に関与しないことが検証されている。 In FIG. 4, it can be seen that NIP papers made with the same basis weight and thickness have the same refractive index when measured with terahertz light, although the “color” is changed.
On the other hand, inkjet paper has the same basis weight as NIP paper, but has a different thickness and a different refractive index.
Therefore, it is verified from the measurement result of FIG. 4 that if the paper quality is the same, the color information attached to the paper does not contribute to the refractive index.

さらに、図５に、ＯＣＲ用紙の周波数特性の測定結果を示す。図５において、横軸は周波数であり、縦軸は振幅反射率比（反射のＰ波とＳ波との比）を表わしている。
図５から、Ｐ波とＳ波との振幅反射率比は、周波数が変わってもほぼ一定であることが理解できる。
テラヘルツ光を用いて紙葉類を測定する場合において、紙葉類の厚さがわかれば、未知数は屈折率ｎのみの１つとなり、前述した式（１）〜（７)を用いて、逐次代入法により紙葉類の屈折率ｎ２が求まる。 Further, FIG. 5 shows the measurement result of the frequency characteristics of the OCR paper. In FIG. 5, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the amplitude reflectance ratio (the ratio between the reflected P wave and the S wave).
From FIG. 5, it can be understood that the amplitude reflectance ratio between the P wave and the S wave is substantially constant even when the frequency is changed.
When measuring a paper sheet using terahertz light, if the thickness of the paper sheet is known, the unknown is only one of the refractive index n, and is sequentially substituted using the above-described equations (1) to (7). The refractive index n2 of the paper sheet is obtained by the method.

図２に示す装置では、紙葉類の厚さはメカ式厚み検出装置３０により検出されるから、演算判定処理部２８では、上述の式（１）〜（７）を用いて、逐次代入法により紙葉類の屈折率ｎ２を算出することができる。
図６に、周波数０．２５ＴＨｚのテラヘルツ光を用い、入射角度４５°で、厚さが１００ミクロンの紙を測定した場合の、振幅反射率と屈折率の関係を示す。 In the apparatus shown in FIG. 2, since the thickness of the paper sheet is detected by the mechanical thickness detection apparatus 30, the arithmetic determination processing unit 28 uses the above-described expressions (1) to (7) to perform the successive substitution method. Thus, the refractive index n2 of the paper sheet can be calculated.
FIG. 6 shows the relationship between the amplitude reflectivity and the refractive index when terahertz light having a frequency of 0.25 THz is used and a paper having an incident angle of 45 ° and a thickness of 100 microns is measured.

図６に示すように、たとえば振幅反射率が０．４のとき、紙の屈折率が１．５であることがわかる。従って、図２に示す装置において振幅反射率を測定することにより、測定した紙（紙葉類）の屈折率を求めることができる。
反対に、屈折率がわかっていれば、紙の厚さを知ることができる。図７には、屈折率が１．５の場合の、紙の厚さ変化から振幅反射率変化を求めた図を示す。 As shown in FIG. 6, for example, when the amplitude reflectance is 0.4, it is understood that the refractive index of the paper is 1.5. Therefore, by measuring the amplitude reflectance in the apparatus shown in FIG. 2, the measured refractive index of the paper (paper sheets) can be obtained.
On the other hand, if the refractive index is known, the thickness of the paper can be known. FIG. 7 shows a diagram in which the change in amplitude reflectance is obtained from the change in paper thickness when the refractive index is 1.5.

図８、９に、Ｐ波、Ｓ波のそれぞれにおいて、屈折率ｎ＝一定としたときの振幅反射率と紙の厚さとの関係を表わす。図８、９のグラフでは、測定に用いたテラヘルツ光は、入射角度４５°で照射し、周波数は０．２５ＴＨｚとした。
図８は、Ｓ波における振幅反射率対厚さの関係を示し、図９は、Ｐ波における振幅反射率対厚さの関係を示す。 FIGS. 8 and 9 show the relationship between the amplitude reflectance and the paper thickness when the refractive index n is constant in each of the P wave and the S wave. In the graphs of FIGS. 8 and 9, the terahertz light used for the measurement was irradiated at an incident angle of 45 °, and the frequency was 0.25 THz.
FIG. 8 shows the relationship between the amplitude reflectivity and thickness in the S wave, and FIG. 9 shows the relationship between the amplitude reflectivity and thickness in the P wave.

さらに、図１０に、Ｐ波／Ｓ波の振幅反射率比と、紙の厚さとの関係を示す。図１０を参照すると、特徴的なこととして、各屈折率において紙の厚さに対して屈折率が同一であれば振幅反射率比が大きく変化せず、ほぼ一定であることがわかる。
このことは、この実施形態が判別対象としている紙葉類の厚さは、たとえば８０〜１２０μｍ程度であるから、その場合、屈折率が１．２〜１．８程度の範囲で変化する。よって、屈折率に基づいて、紙葉類の真偽判別が行えることが実証されている。 Further, FIG. 10 shows the relationship between the amplitude reflectance ratio of P wave / S wave and the paper thickness. Referring to FIG. 10, as a characteristic, it can be seen that if the refractive index is the same as the thickness of the paper at each refractive index, the amplitude reflectance ratio does not change greatly and is substantially constant.
This is because the thickness of the paper sheet to be determined in this embodiment is, for example, about 80 to 120 μm, and in that case, the refractive index changes in the range of about 1.2 to 1.8. Thus, it has been demonstrated that the authenticity of paper sheets can be determined based on the refractive index.

より具体的に述べると、真偽判別を必要とする紙葉類としては、紙幣、商品券、パスポート等であるが、これらの用紙は上述の範囲内に入るため、屈折率に基づいてこれら紙葉類の真偽を判別することが可能である。
図１１は、図１０から屈折率と振幅反射率比との関係を求めた図である。点線が計算で求めた結果であり、実線が近似式である。 More specifically, paper sheets that require authenticity determination are banknotes, gift certificates, passports, etc., but these papers fall within the above-mentioned range. It is possible to determine whether the leaf is true or false.
FIG. 11 is a diagram in which the relationship between the refractive index and the amplitude reflectance ratio is obtained from FIG. A dotted line is a result obtained by calculation, and a solid line is an approximate expression.

近似式は、
屈折率ｎ＝０．８９＋２．０２×振幅反射率比
の式に基づいて求めた。この式により、紙葉類の屈折率を求めることができる。
この実施例、すなわち図２に示す真偽判別装置によれば、検査対象である紙葉類の厚さ〜その厚さの約２０倍の波長のテラヘルツ光を紙葉類に照射し、紙葉類で反射されるテラヘルツ反射光を検出する。また、メカ式厚み検出装置３０により検査する紙葉類の厚さを検出する。そしてその結果、紙葉類の屈折率を求めることができる。 The approximate expression is
It calculated | required based on the formula of refractive index n = 0.89 + 2.02x amplitude reflectance ratio. From this equation, the refractive index of the paper sheet can be obtained.
According to this embodiment, that is, the authenticity discrimination apparatus shown in FIG. 2, the paper sheet is irradiated with terahertz light having a wavelength of about 20 times the thickness of the paper sheet to be inspected. Detects terahertz reflected light that is reflected from the surface. Further, the mechanical thickness detecting device 30 detects the thickness of the paper sheet to be inspected. As a result, the refractive index of the paper sheet can be obtained.

検査対象である紙葉類が、予め定められた紙葉類（たとえば紙幣）である場合には、その紙幣の屈折率は既知であり、予め登録されており、登録された屈折率と測定により求められた屈折率とを対比することにより、検査対象である紙幣（紙葉類）の真偽判別を行うことができる。
図１２は、図２に示す真偽判別装置の演算判別処理部２８のメモリに予め登録されている判別対象物の厚み情報および屈折率情報の例示である。判別対象となる紙葉類の厚み情報および屈折率情報は、予め既知であるから、これら情報がメモリに登録されている。 When the paper sheet to be inspected is a predetermined paper sheet (for example, banknote), the refractive index of the banknote is known and registered in advance, and the registered refractive index and measurement are performed. By comparing with the obtained refractive index, it is possible to determine the authenticity of the bill (paper sheet) to be inspected.
FIG. 12 is an example of the thickness information and refractive index information of the discrimination target registered in advance in the memory of the arithmetic discrimination processing unit 28 of the authenticity discrimination device shown in FIG. Since the thickness information and refractive index information of the paper sheet to be discriminated are already known, these information are registered in the memory.

この装置では、テラヘルツ光を用いて、判別対象物である紙葉類の振幅反射率を求め、その振幅反射率に基づいて屈折率を算出する。算出された屈折率が、予め設定されている判別対象物の屈折率と一致するか否かにより、判別対象物である紙葉類の真偽判別を行うことができるものである。
図１３は、図２に示す真偽判別装置の判別動作を説明するためのフローチャートである。 In this apparatus, the terahertz light is used to determine the amplitude reflectance of the paper sheet that is the discrimination target, and the refractive index is calculated based on the amplitude reflectance. Depending on whether or not the calculated refractive index matches the refractive index of the discrimination target set in advance, the authenticity of the paper sheet that is the discrimination target can be determined.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the determination operation of the authenticity determination apparatus shown in FIG.

図１３を参照して説明すると、まず、測定対象物に応じて、使用するテラヘルツ光の周波数、測定対象物の厚み情報、屈折率情報が設定登録される（ステップＳ１）。
そして、装置は、テラヘルツ光センサ１０（１０ａ、１０ｂ）により、テラヘルツ光を用いて、測定対象物の振幅反射率検出処理を行う（ステップＳ２）。
振幅反射率検出処理では、まず、照射位置に金属基準板１００が配置される（図２において、金属基準板１００が上方へ変位されて、照射位置に配置される。）。そして、ステップＳ１で設定されたテラヘルツ光を金属基準板１００に照射し、そのテラヘルツ反射光を受信して、基準受信量（基準反射光量）として記憶する（ステップＳ２−１）。次いで、金属基準板１００を退避させる（図２において破線で示されるように、金属基準板１００を下方へ変位させて、退避位置にする。）（ステップＳ２−１）。そして、照射位置に測定対象物である紙葉類Ｂが搬送されてくるので、設定されたテラヘルツ光を紙葉類Ｂに照射し、そのテラヘルツ反射光を受信する（ステップＳ２−３）。 Referring to FIG. 13, first, the frequency of the terahertz light to be used, the thickness information of the measurement object, and the refractive index information are set and registered according to the measurement object (step S1).
And an apparatus performs the amplitude reflectance detection process of a measuring object using terahertz light by terahertz light sensor 10 (10a, 10b) (step S2).
In the amplitude reflectance detection process, first, the metal reference plate 100 is disposed at the irradiation position (in FIG. 2, the metal reference plate 100 is displaced upward and disposed at the irradiation position). Then, the terahertz light set in step S1 is irradiated onto the metal reference plate 100, the terahertz reflected light is received, and stored as a reference received amount (reference reflected light amount) (step S2-1). Next, the metal reference plate 100 is retracted (as indicated by the broken line in FIG. 2, the metal reference plate 100 is displaced downward to the retracted position) (step S2-1). And since the paper B which is a measurement object is conveyed to an irradiation position, the set terahertz light is irradiated to the paper B, and the terahertz reflected light is received (step S2-3).

そして、演算判定処理部２８では、
判別に用いる反射光＝（測定対象物（紙葉類Ｂ）の反射光）
÷（金属基準板１００の反射光）
という演算を、ステップＳ−２で行う。
また、メカ式厚み検出装置３０により、測定対象物の厚みが検出される（ステップＳ３）。 And in the arithmetic determination processing unit 28,
Reflected light used for discrimination = (reflected light of measurement object (paper sheet B))
÷ (Reflected light of metal reference plate 100)
The calculation is performed in step S-2.
Further, the thickness of the measurement object is detected by the mechanical thickness detection device 30 (step S3).

そして、メカ式厚み検出装置３０で検出された厚みと、メモリに設定されている検出対象物の予め登録された厚みとが一致するか否かの判別がされる（ステップＳ４）。測定された厚みが、登録されている厚みと異なる場合には、測定対象物は正しい厚みを有していないから、測定対象物は偽であると判定される（ステップＳ８）。
一方、メカ式厚み検出装置３０で検出された厚みと、設定されている厚みとが一致する場合には、演算判定処理部２８において、テラヘルツ光センサ１０で得られた振幅反射率と、検出された厚みとに基づいて、測定対象物の屈折率が算出される（ステップＳ５）。 And it is discriminate | determined whether the thickness detected with the mechanical thickness detection apparatus 30 and the thickness registered beforehand of the detection target set to memory correspond (step S4). If the measured thickness is different from the registered thickness, the measurement object does not have the correct thickness, and therefore it is determined that the measurement object is false (step S8).
On the other hand, when the thickness detected by the mechanical thickness detection device 30 matches the set thickness, the calculation determination processing unit 28 detects the amplitude reflectance obtained by the terahertz light sensor 10. Based on the measured thickness, the refractive index of the measurement object is calculated (step S5).

そして、算出された屈折率が、予め設定されている測定対象物の屈折と対比される（ステップＳ６）。その結果、演算された屈折率が登録された屈折率と異なる場合には、測定対象物は偽であると判別される（ステップＳ８）。
一方、演算された屈折率とメモリに設定されている屈折率とが一致する場合には、測定対象物は真であると判定される（ステップＳ７）。 Then, the calculated refractive index is compared with the refraction of the measurement object set in advance (step S6). As a result, when the calculated refractive index is different from the registered refractive index, it is determined that the measurement object is false (step S8).
On the other hand, when the calculated refractive index matches the refractive index set in the memory, it is determined that the measurement object is true (step S7).

この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made within the scope of the claims.

１１ テラヘルツ光放射素子（送信子）
１２ テラヘルツ光
１４、Ｂ 紙葉類
１６ テラヘルツ光検出素子（受信子）
１０ テラヘルツ光センサ
１１ 第１レーザー
１２ 第２レーザー
１８ 第１送信子
１９ 第２送信子
２１ 第１受信子
２２ 第２受信子
２８ 演算判定処理部 11 Terahertz radiation element (transmitter)
12 Terahertz light 14, B Paper 16 Terahertz light detector (receiver)
10 Terahertz Optical Sensor 11 First Laser 12 Second Laser 18 First Transmitter 19 Second Transmitter 21 First Receiver 22 Second Receiver 28 Operation Determination Processing Unit

Claims (7)

テラヘルツ光を用いて１枚ずつ搬送される紙葉類の真偽を判別する方法であって、
検査対象である紙葉類の厚さの数分の１〜数倍の単一波長のテラヘルツ光の連続波であって、回転角が９０°ずれた２種類の光、すなわち偏光Ｐ波および偏光Ｓ波を紙葉類に対して照射し、
紙葉類の表面および裏面で反射される偏光Ｐ波および偏光Ｓ波のテラヘルツ反射光を検出し、
検出したテラヘルツ反射光に基づいて紙葉類の基材の屈折率を算出し、
算出した屈折率が所定の屈折率であるか否かに基づいて、紙葉類の真偽を判別すること
を特徴とする紙葉類の真偽判別方法。 A method for determining the authenticity of paper sheets conveyed one by one using terahertz light,
Two types of light that is a continuous wave of terahertz light having a single wavelength that is one to several times the thickness of the paper sheet to be inspected , with a rotation angle shifted by 90 °, that is, polarized P wave and polarized light Irradiate the paper with S wave ,
Detecting terahertz reflected light of polarized P waves and polarized S waves reflected on the front and back surfaces of the paper sheet;
Calculate the refractive index of the base material of the paper sheet based on the detected terahertz reflected light,
A method of determining authenticity of a paper sheet, wherein the authenticity of the paper sheet is determined based on whether or not the calculated refractive index is a predetermined refractive index. 検査対象である紙葉類の厚みを検知する厚み検知ステップを含み、
厚み検知ステップにおいて検知された紙葉類の厚みを用い、前記紙葉類の基材の屈折率を算出することを特徴とする、請求項１記載の紙葉類の真偽判別方法。 Including a thickness detection step of detecting the thickness of the paper sheet to be inspected,
The method of determining authenticity of a paper sheet according to claim 1, wherein the thickness of the paper sheet detected in the thickness detection step is used to calculate the refractive index of the base material of the paper sheet. テラヘルツ光を用いて紙葉類の真偽を判別する装置であって、
検査対象である紙葉類の厚さの数分の１〜数倍の単一波長のテラヘルツ光の連続波であって、回転角が９０°ずれた２種類の光、すなわち偏光Ｐ波および偏光Ｓ波を紙葉類に対して照射するための送信子と、
紙葉類の表面および裏面で反射される偏光Ｐ波および偏光Ｓ波のテラヘルツ反射光を受信するための受信子と、
前記受信子で受信されたテラヘルツ反射光に基づいて紙葉類の基材の屈折率を算出する屈折率算出手段と、
前記屈折率算出手段で算出された屈折率に基づいて、紙葉類の真偽を判別する判別手段と、
を含むことを特徴とする紙葉類の真偽判別装置。 An apparatus for determining the authenticity of a paper sheet using terahertz light,
Two types of light that is a continuous wave of terahertz light having a single wavelength that is one to several times the thickness of the paper sheet to be inspected , with a rotation angle shifted by 90 °, that is, polarized P wave and polarized light A transmitter for irradiating a paper sheet with S waves ;
A receiver for receiving terahertz reflected light of polarized P waves and polarized S waves reflected by the front and back surfaces of the paper sheet;
Refractive index calculating means for calculating the refractive index of the paper sheet base material based on the terahertz reflected light received by the receiver;
Based on the refractive index calculated by the refractive index calculating means, a determination means for determining the authenticity of the paper sheet,
An apparatus for discriminating authenticity of paper sheets, comprising: 前記検査対象である紙葉類の厚みを検出するための厚み検出装置をさらに備え、
前記紙葉類の屈折率を算出する手段は、前記厚み検出装置で検出された紙葉類の厚み情報に基づいて紙葉類の屈折率を計算することを特徴とする、請求項３記載の紙葉類の真偽判別装置。 A thickness detecting device for detecting the thickness of the paper sheet to be inspected;
Means for calculating the refractive index of the paper sheet is characterized by calculating a refractive index of the paper sheet based on the thickness information of the sheet detected by the thickness detection device, according to claim 3, wherein Authenticity discrimination device for paper sheets. 前記テラヘルツ光を紙葉類に対して照射する送信子および紙葉類で反射されるテラヘルツ反射光を検出する受信子は、送信・受信対ユニットとなっており、かつ、当該送信・受信対ユニットは、少なくとも２組設けられていて、一方はテラヘルツ光の偏光Ｐ波の送信および受信を行い、他方はテラヘルツ光の偏光Ｓ波の送信および受信を行うことを特徴とする、請求項３記載の紙葉類の真偽判別装置。 The transmitter for irradiating the paper with the terahertz light and the receiver for detecting the terahertz reflected light reflected by the paper are a transmission / reception pair unit, and the transmission / reception pair unit. is provided at least two pairs, one performs transmission and reception of the polarization P wave of the terahertz beam, the other and performs transmission and reception of the polarized light S-wave of the terahertz light, according to claim 3, wherein Authenticity discrimination device for paper sheets. 前記演算手段は、前記テラヘルツ光の偏光Ｐ波と偏光Ｓ波との反射率の比を算出し、
当該反射率の比が所定の値の範囲内にあるか否かにより紙葉類の真偽を判別することを特徴とする、請求項３記載の紙葉類の真偽判別装置。 The calculation means calculates a ratio of reflectance between the polarized P wave and the polarized S wave of the terahertz light,
4. The paper sheet authenticity determination apparatus according to claim 3 , wherein the authenticity of the paper sheet is determined based on whether the ratio of the reflectances is within a predetermined value range. テラヘルツ光を用いて紙葉類の真偽を判別する方法であって、
検査対象である紙葉類の厚さの数分の１〜数倍の単一波長のテラヘルツ光の連続波であって、回転角が９０°ずれた２種類の光、すなわち偏光Ｐ波および偏光Ｓ波をそれぞれ紙葉類に対して照射し、
偏光Ｐ波および偏光Ｓ波毎に、紙葉類の表面および裏面で反射されるテラヘルツ反射光を検出し、検出した偏光Ｐ波のテラヘルツ反射光および偏光Ｓ波のテラヘルツ反射光の反射光量の比を算出し、
前記反射光量の比が所定の値の範囲にあるか否かに基づいて、紙葉類の真偽を判別することを特徴とする紙葉類の真偽判別方法。 A method for determining the authenticity of a paper sheet using terahertz light,
Two types of light that is a continuous wave of terahertz light having a single wavelength that is one to several times the thickness of the paper sheet to be inspected , with a rotation angle shifted by 90 °, that is, polarized P wave and polarized light Irradiate each paper sheet with S wave,
For each polarized P wave and polarized S wave, terahertz reflected light reflected on the front and back surfaces of the paper sheet is detected, and the amount of reflected light of the detected polarized P wave terahertz reflected light and polarized S wave terahertz reflected light is determined. Calculate the ratio,
A method for determining the authenticity of a paper sheet, wherein the authenticity of the paper sheet is determined based on whether or not the ratio of the amount of reflected light is within a predetermined value range.
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