JP6416035B2 - 紙葉類判別装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙葉類の静電容量を検出する紙葉類判別装置に関する。

現在、例えば紙幣や有価証券、キャッシュカード、小切手などの紙葉類の判別が必要とされる装置として現金自動預け払い機（ＡＴＭ）がある。ＡＴＭでの紙幣判別には、圧延ローラもしくは超音波センサなどから構成される紙厚検出装置が一般的に使用され、異常な紙厚の紙幣を判別していた。また、海外では破損した紙幣をテープなどで補修し再利用しているケースが多くあり、このテープで補修した紙幣を判別し、当該判別された紙幣をＡＴＭ内で回収しユーザに再流通させないようにしていた。

現在普及している紙葉類の判別センサは紙厚センサであって紙葉類の再利用時に異常な紙葉類を判別してユーザの手元に渡らなくするためのセンサである。この紙厚センサは超音波式でありかつ大型であるので紙幣の判別精度に限界がありかつ実装数に限界があるという課題がある。さらに、この紙厚センサは高額であるので、これらを多数実装するには非常にコストがかかるという課題がある。

上述した課題に対して、例えば、特許文献１には、紙幣の判別を行うセンサが開示されている。ここで、コンデンサとコイルとを用いて並列共振回路を構成し、共振周波数の変化を検出することにより、紙幣の静電容量を検出している。

特開平９−２３７３６２号公報

しかしながら、共振周波数の変化を検出するためには大型の検出素子を用いる必要がある。従って、超音波センサを用いた従来のセンサ同様に、紙幣の判別精度に限界がありかつ実装数に限界があるという課題がある。さらに、この検出素子は高額であるので、これらを多数実装するには非常にコストがかかるという課題がある。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して少数の実装数でかつ高い判別精度で、紙葉類の状態変化を画像データで判別できる紙葉類判別装置を提供することにある。

本発明に係る紙葉類判別装置は、紙葉類を通過する空間に電界を形成するための複数の電極群を備えた紙葉類判別装置であって、
クロック信号に基づいて、上記電極群に所定の周波数を有する電圧を印加するための制御信号を生成する制御部と、
上記制御信号に基づいて、上記電極群に上記電圧を印加して上記電界を形成する駆動部と、
上記複数の電極群と上記紙葉類とで形成される静電容量に基づく上記電界の変化を検出し、当該検出された上記電界の変化を、複数のパルス信号として出力する静電容量検出回路とを備え、
上記静電容量検出回路は、
上記各電極群と上記紙葉類とで形成される静電容量に基づく上記電界の変化を検出し、当該検出された上記電界の変化を微分パルス電圧として出力する複数の静電容量検出部と、
上記各静電容量検出部に接続され、上記微分パルス電圧を蓄電し、当該蓄電された微分パルス電圧を蓄電電圧として出力する複数の蓄電部と、
上記各蓄電部に接続され、上記蓄電電圧を参照電圧と比較し、当該比較結果の信号を上記静電容量を表す上記パルス信号として出力する複数の静電容量判定部とを備え、
上記紙葉類判別装置は、
上記複数のパルス信号を所定のパルス幅でそれぞれ計数して複数のカウント値として出力する複数の計数部をさらに備えたことを特徴とする。

本発明に係る紙葉類判別装置によれば、紙葉類の静電容量の検出において微分回路を用いるので、高速かつ安定的に紙葉類の静電容量を検出することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置の概略図である。 図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は図１の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 図１の紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。 図２の電紙葉類判別装置の動作を示す各信号のタイミングチャートである。 図２の表示部５３が表示する画像の例を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。 図１０Ａの紙葉類判別装置により補間された１ライン分のカウント値の例を示す模式図である。 本発明の第６の実施の形態に係る紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。 図１１Ａの紙葉類判別装置により判別される紙葉類２００の状態を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る図４の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例３に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例４に係る図１の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例４に係る図１の紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例７に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同様の構成要素については同一の符号を付して説明は省略する。

第１の実施の形態．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置の概略図である。図１の紙葉類判別装置は、静電容量検出回路１と、制御部３と、駆動部４と、出力回路５とを備えて構成される。図１において、静電容量検出回路１は、複数Ｎ個の静電容量検出部１０−ｎ（自然数ｎ（１≦ｎ≦Ｎ））を備え、各静電容量検出部１０−ｎは、同一平面上に形成される第１電極１０１及び第２電極１０２からなる電極群をそれぞれ含む。ここで、紙葉類判別装置は、紙葉類２００を通過する空間に電界を形成するための複数の電極群を備える。

図１に示すように、第１電極１０１及び第２電極１０２は従来技術に比較して小型化され、紙葉類２００の読み取り方向（紙送り方向）であるＸ方向に対して垂直であるＹ方向にＮ個の静電容量検出部１０−ｎが一直線上に配置される。ここで、紙葉類２００は、この表面もしくは裏面に接する押圧用ローラ２０１により押さえられた状態で搬送路５００に沿ってＸ方向に搬送され、各静電容量検出部１０−ｎの第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過する。このとき、静電容量検出回路１は、紙葉類２００の静電容量を検出し、当該検出された静電容量を、出力回路５の例えば液晶ディスプレイなどの表示部５３に画像データに変換して表示する。すなわち、静電容量検出回路１は、複数の電極群と紙葉類２００とで形成される静電容量に基づく電界の変化を検出し、当該検出された電界の変化を、複数のパルス信号として出力し、これらのパルス信号に基づいて、検出された静電容量を画像データとして表示する。以下詳細に説明する。

図２は図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図２の紙葉類判別装置は、静電容量検出回路１と、Ｎ個の計数部であるカウンタ２０−ｎを含むカウンタ回路２と、制御部３と、駆動部４と、出力回路５とを備えて構成される。図２の静電容量検出回路１は、Ｎ個の静電容量検出部１０−ｎと、Ｎ個の蓄電部１１−ｎと、Ｎ個の放電部１２−ｎと、Ｎ個の静電容量判定部１３−ｎとを備えて構成される。ここで、各蓄電部１１−ｎは、整流ダイオード１１０と、コンデンサ１１１とを備えて構成される。また、各放電部１２−ｎは、例えば電界効果トランジスタなどのスイッチＳＷを備えて構成される。さらに、各静電容量判定部１３−ｎは、所定の参照電圧Ｖｒを有する比較器１３０とを備えて構成される。

各静電容量検出部１０−ｎは、第１電極１０１と、第２電極１０２と、第２電極１０２と接地との間に接続される抵抗１０３とを備えて構成される。ここで、抵抗１０３の一端は、整流ダイオード１１０のアノードに接続され、整流ダイオード１１０のカソードは、コンデンサ１１１の一端に接続される。また、コンデンサ１１１の他端は接地され、制御部３からの放電信号ＤＣＳに基づいてスイッチング制御するスイッチＳＷがコンデンサ１１１に並列接続される。すなわち、スイッチＳＷの一端は整流ダイオード１１０のカソードに接続され、スイッチＳＷの他端は接地される。従って、スイッチＳＷをオンすることにより、コンデンサ１１１に蓄電された電荷がグランドに放出される。この構成により、コンデンサ１１１に蓄電された電荷を放電するタイミングを任意に設定することができる。

各比較器１３０は、コンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃを反転入力端子に入力し、参照電圧Ｖｒの電圧を非反転入力端子に入力する。各比較器１３０の出力端子はカウンタ２０−ｎにそれぞれ接続される。

制御部３は、クロック信号ＣＬＫに基づいて、第１電極１０１に所定の電圧を印加するための駆動信号ＤＳを生成して駆動部４に出力する。また、制御部３は、クロック信号ＣＬＫに基づいて、スイッチＳＷのスイッチングを制御する放電信号ＤＣＳを生成してスイッチＳＷに出力する。

駆動部４は、駆動信号ＤＳに基づいて、所定の周波数の基準パルス電圧Ｖｉを第１電極１０１に印加する。ここで、搬送路５００において、第１電極１０１と、抵抗１０３を介して接地された第２電極１０２とで電界が形成される。すなわち、第１電極１０１には基準となるパルス電圧が印加され、第２電極１０２には微分パルスを取得するための抵抗１０３が接続される。ここで、抵抗１０３の抵抗値Ｒは、微分パルス電圧Ｖｏのパルス幅が基準パルス電圧Ｖｉの基準パルス幅以下となるように設定される。

各静電容量検出部１０−ｎは、第１電極１０１に印加された基準パルス電圧Ｖｉを、第１電極１０１，第２電極１０２，及び／または紙葉類２００とで形成される静電容量に基づいて、微分パルス電圧Ｖｏに変換して微分パルス電圧Ｖｏとして整流ダイオード１１０に出力する。すなわち、各静電容量検出部１０−ｎの第２電極１０２は、第１電極１０１が放射した電磁波を受信する。ここで、第１電極１０１上に紙葉類２００が通過する場合には、第１電極１０１から放射した電磁波は、紙葉類２００を介して第２電極１０２に受信される。従って、紙葉類２００が各第１電極１０１，第２電極１０２上を通過するときは、紙葉類２００と各第１電極１０１及び第２電極１０２とのそれぞれの間において静電容量が形成されるので、各静電容量検出部１０−ｎの出力電圧に変化が発生する。この変化に基づいて、紙葉類２００上の例えばテープなどの異物の付着を検出することが可能となる。

各コンデンサ１１１は、整流ダイオード１１０からの出力電圧を蓄電電圧Ｖｃとして蓄電する。比較器１３０は、コンデンサ１１１に蓄電された蓄電電圧Ｖｃと参照電圧Ｖｒとを比較し、当該比較結果の信号を静電容量検出信号ＣＤＳとしてカウンタ２０−ｎにそれぞれ出力する。

各カウンタ２０−ｎは、静電容量検出信号ＣＤＳを入力すると、静電容量検出信号ＣＤＳを所定のパルス幅でカウント（計数）してカウント値を算出し、当該算出されたカウント値を記憶部５０に格納する。ここで、記憶部５０は、１ライン分の静電容量データを格納する。

出力回路５は、記憶部５０と、表示輝度及び彩度調整部５１と、表示倍率調整部５２と、表示部５３とを備えて構成される。

表示輝度及び彩度変換部５１は、記憶部５０に格納された１ライン分の静電容量データに基づいて、表示部５３に対する表示輝度及び彩度に変換して１ライン分の画像データとして表示倍率調整部５２に出力する。表示倍率変換部５２は、１ライン分の画像データに基づいて、表示部５３に適した表示倍率に変換して表示部５３に出力する。表示部５３は、当該変換された１ライン分の画像データを表示する。ここで、表示輝度及び彩度調整部５１、表示倍率調整部５２、及び表示部５３は、紙葉類２００の紙送りの動作クロックにそれぞれ同期する。

図３（ａ）は図１の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の側面図である。ここで、第１電極１０１及び第２電極１０２は、回路などを実装するプリント基板１００の同一平面上に銅箔などのパターンで形成される。最大パターン寸法は紙葉類２００の縦または横の大きさまでとし、最小パターン寸法は検出しようとする例えば紙葉類２００に貼られるテープ幅の１／２以下の角型の形状とする。ここで、プリント基板１００は、透明の樹脂基板またはガラス基板である。なお、第１電極１０１及び第２電極１０２にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極が用いられてもよいし、微分パルス電圧Ｖｏの波形を維持するためにＩＴＯなどの透明電極よりも比抵抗が小さい金属メッシュが用いられてもよい。

以上のように構成された紙葉類判別装置の動作について以下に説明する。

図４は図１の紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。図４に示すように、駆動部４により基準パルス電圧Ｖｉが印加された第１電極１０１及び第２電極１０２の上部に紙葉類２００が通過することで、点線で示す電界分布Ｅに変化が生じる。

ここで、紙葉類２００の静電容量Ｃｐ、第１電極１０１及び第２電極１０２の静電容量Ｃｅ、抵抗１０３の抵抗値Ｒ、静電容量検出部１０−ｎの時定数τ、基準パルス電圧Ｖｉの基準パルス幅Ｔを用いて、以下の関係式（１）が成立する。

ここで、紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過することにより、電界分布Ｅが変化する。これにより、式（１）の静電容量Ｃｐが変化し、この変化により時定数τが変化する。

また、基準パルス電圧Ｖｉ及び時定数τを用いて、微分パルス電圧Ｖｏは次式で求めることができる。

放電部１２−ｎがオフされている期間において、静電容量検出部１０−ｎから出力される微分パルス電圧Ｖｏがコンデンサ１１１に蓄電される。すなわち、コンデンサ１１１に蓄電される蓄電電圧Ｖｃは次式で求めることができる。

（３）式で算出された蓄電電圧Ｖｃと参照電圧Ｖｒとを比較することにより、検出パルス幅Ｔｐを求めることができる。従って、検出パルス幅Ｔｐを求めることにより、紙葉類２００の静電容量Ｃｐを検出する。

図５（ａ）は図２の駆動部４の時刻ｔに対する第１電極１０１に印加する基準パルス電圧Ｖｉの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２の静電容量検出部１０−ｎの微分パルス電圧Ｖｏの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２のスイッチＳＷのオンもしくはオフするタイミングを示す時間軸波形図であり、図５（ｄ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２のコンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｅ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２の比較器１３０の比較結果である静電容量検出信号ＣＤＳの信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｆ）は図図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２のカウンタ２０−ｎにより発生するカウントパルスの信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｇ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２のカウンタ２０−ｎの状態を示すタイミングチャートである。ここで、１つの静電容量検出部１０−ｎの動作について説明し、時刻ｔ０において、１枚の紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部への通過を開始する。

図５（ａ）に示すように、駆動部４によりの基準パルス幅Ｔを有する基準パルス電圧Ｖｉが時刻ｔ０から時刻ｔ２の期間において第１電極１０１上に印加される。このとき、静電容量検出部１０−ｎから微分パルス電圧Ｖｏが出力される（図５（ｂ）参照）。

図５（ｄ）に示すように、微分パルス電圧Ｖｏはコンデンサ１１１において蓄電電圧Ｖｃとして蓄電される。ここで、蓄電電圧Ｖｃが反転増幅回路である比較器１３０の反転入力端子に入力されるので、蓄電電圧Ｖｃの極性は反転されて蓄電電圧Ｖｃは徐々に減少する。従って、時刻ｔ１において、蓄電電圧Ｖｃは参照電圧Ｖｒ以下となる。すなわち、時刻ｔ１は、第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過した紙葉類２００の静電容量の検出が完了した時点である。

図５（ｅ）に示すように、比較器１３０は、時刻ｔ０のときに、ハイレベル（Ｈ）の静電容量検出信号ＣＤＳを出力し、時刻ｔ１のときに、ローレベル（Ｌ）の静電容量検出信号ＣＤＳを出力する。次に、図５（ｆ）及び図５（ｇ）に示すように、カウンタ２０−ｎは、入力された静電容量検出信号ＣＤＳに基づいて、静電容量検出信号ＣＤＳがハイレベル（時刻ｔ０〜時刻ｔ１）であるパルス幅を所定のパルス幅でカウントしてカウントされた値をカウント値ＣＶとして記憶部５０に格納する。この例では、時刻ｔ０〜時刻ｔ１までのパルス幅のカウント値ＣＶは「２０」である。

次の紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過する。その前に、コンデンサ１１１の電荷を放電する。ここで、制御部３は、放電信号ＤＣＳに基づいて、放電部１２−ｎのスイッチＳＷをオンもしくはオフする。図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ０のときに、制御部３は、ローレベル（Ｌ）の放電信号ＤＣＳをスイッチＳＷに出力してスイッチＳＷをオフするように制御する。これにより、紙葉類２００の静電容量を検出するための蓄電電圧Ｖｃをコンデンサ１１１に蓄電することが可能となる。次に、紙葉類２００の静電容量の検出が終了すると、所定の時刻ｔ２において、制御部３は、ハイレベル（Ｈ）の放電信号ＤＣＳをスイッチＳＷに出力してスイッチＳＷをオンするように制御する。これにより、紙葉類２００の静電容量を検出した後にコンデンサ１１１に蓄電された電荷が一旦放電される。従って、次の紙葉類２００の静電容量を検出することができる。

次の紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過する時刻ｔ３において、制御部３は、基準パルス電圧Ｖｉを第１電極１０１に印加するように駆動部４を制御すると同時に、スイッチＳＷをオフするように制御する。以降の動作は、上述した動作と同様である。

図６は図２の表示部５３が表示する画像の例を示す概略図である。図６（ａ），（ｂ）に示すように、テープ２００ａが貼付された紙葉類２００を紙葉類判別装置に横向きに搬送した場合の出力画像の例を示している。本図では１つの静電容量検出部１０−ｎの検出対象部分が小さい四角で表示し、紙葉類２００に貼られたテープ２００ａの部分を濃い色で表示し、テープ２００ａが貼られていない部分の色を淡く表示している。ここで、表示部５３は、静電容量を示す画像をリアルタイムに表示してもよい。また、表示部５３は、画像表示速度が紙送りの速度に比較して遅い場合には、静電容量を示す画像データとして一定時間遅れて表示してもよく、次の紙葉類２００の静電容量を読み取るまで、前の紙葉類２００の画像データを表示させてもよい。この構成によれば、静電容量の変化を、色の濃淡の有無、色の濃淡の場所、色の濃淡の面積比率、色の濃淡の模様などから、紙葉類２００を判別することができる。

以上の実施の形態に係る紙葉類判別装置によれば、紙葉類２００の静電容量の検出において微分回路を用いるので、紙葉類２００の静電容量を高速かつ安定的に検出することができる。また、高周波数の基準パルス電圧Ｖｉを用いる場合でも、紙葉類２００の静電容量を微分パルスとして検出するので、隣り合うパルスが重ならない。従って、隣り合うパルスの重なりにより感度劣化などの影響が少ない。さらに、紙葉類２００の静電容量をカウンタでの計数値により算出するので、Ａ／Ｄコンバータなどでアナログ値を読み取る必要がない。従って、アナログ回路を設ける必要がないので、回路規模及びコストを低減することが可能となる。

第２の実施の形態．
図７は本発明の第２の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図７の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、制御部３の代わりに制御部３Ａを備え、カウンタ回路２の代わりにカウンタ２Ａを備え、静電容量検出回路１の代わりに静電容量検出回路１Ａを備えたことを特徴とする。ここで、カウンタ２Ａの動作は、第１の実施の形態に係るカウンタ２０−ｎと同様である。

図７の静電容量検出回路１Ａは、図２の静電容量検出回路１と比較すると、蓄電部１３−ｎとカウンタ２Ａとの間にマルチプレクサ６を備えたことが相違する。ここで、マルチプレクサ６は、複数の蓄電部１３−ｎを選択的にカウンタ２Ａに接続する。

図７の制御部３Ａは、図２の制御部３と比較すると、静電容量検出回路１の各比較器１３０の出力をカウンタ２Ａに順次切り替えて接続する切替信号ＣＳ１を生成してマルチプレクサ６に出力することが相違する。

以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。さらに、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、１つのカウンタ２Ａのみを用いて１ライン分の静電容量に対する画像データを求めることができる。従って、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、回路規模をさらに縮小することが可能となる。

第３の実施の形態．
図８は本発明の第３の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図８の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、静電容量検出回路１の代わりに静電容量検出回路１Ａを備え、制御部３の代わりに制御部３Ｂを備えたことを特徴とする。

図８の静電容量検出回路１Ａは、図２の静電容量検出回路１と比較すると、Ｎ個の静電容量検出部１０−ｎの前段及び後段にマルチプレクサ１３，１４を備え、蓄電部１１−ｎと、放電部１２−ｎと、静電容量判定部１３−ｎの代わりに、蓄電部１１Ａ、放電部１２Ａ、及び静電容量判定部１３Ａを備え、カウンタ回路２の代わりにカウンタ２Ａを備えたことを特徴とする。ここで、蓄電部１１Ａ、放電部１２Ａ、及び静電容量判定部１３Ａの構成及び動作は、第１の実施の形態に係る蓄電部１１−ｎと、放電部１２−ｎと、静電容量判定部１３−ｎと同様である。また、カウンタ２Ａの動作は、第１の実施の形態に係るカウンタ２０−ｎと同様である。

図８の制御部３Ｂは、図２の制御部３と比較すると、駆動部４の出力を静電容量検出部１−ｎに順次切り替え、静電容量検出部１−ｎの出力を蓄電部１１Ａに順次切り替えて接続する切替信号ＣＳ２を生成してマルチプレクサ１３，１４に出力することが相違する。

以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。また、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、１つの蓄電部１１−１，１つの比較器１３−１，１つの放電部１２−１，１つのカウンタ２０Ａを用いて１ライン分の静電容量に対する画像データを求めることができる。従って、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、回路規模をさらに縮小することが可能となる。

第４の実施の形態．
図９は本発明の第４の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図９の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、制御部３の代わりに制御部３Ｃを備え、出力回路５の代わりに出力回路５Ａを備えたことを特徴とする。

出力回路５Ａは、出力回路５と比較すると、図２の記憶部５０の代わりにバッファメモリ５０Ａを備え、アドレス生成部５４をさらに備えたことを特徴とする。ここで、バッファメモリ５０Ａは、アドレス生成部５４により生成された０〜（Ｎ−１）のＮ個のアドレスが割り当てられ、各比較器１３０から出力されるカウント値ＣＶは０〜（Ｎ−１）の各アドレスにそれぞれ格納される。

制御部３Ｃは、図２の制御部３と比較すると、以下の点が相違する。
（１）紙葉類２００が存在しない状態で取得したカウント値ＣＶをバッファメモリ５０Ａに格納する。
（２）紙葉類２００が存在する状態で取得したカウント値ＣＶからすでにバッファメモリ５０Ａに格納されたカウント値ＣＶを減算し、その減算結果をバッファメモリ５０Ａに格納する。

ここで、（１）の格納するタイミングは、紙葉類判別装置の起動時であってもよいし、紙葉類判別装置の稼働時に周期的であってもよい。

以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。また、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、紙葉類２００が存在しないときのカウント値ＣＶに基づいて紙葉類２００が存在するときのカウント値ＣＶを校正できるので、紙葉類２００の静電容量に対する画像データをさらに精度良く取得することが可能となる。

第５の実施の形態．
図１０Ａは本発明の第５の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図１０の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、制御部３の代わりに制御部３Ｄを備えたことを特徴とする。

制御部３Ｄは、図２の制御部３と比較すると、隣接する静電容量検出部１−ｎ及び静電容量検出部１−（ｎ＋１）で得られたカウント値ＣＶに基づいて、それらの中間点でのカウンタ値ＣＶを算出して画像データとして表示部５３に表示することが相違する。例えば、第１電極１０１及び第２電極１０２の配置の間隔が大きい場合でも、隣接する静電容量検出部１−ｎ及び静電容量検出部１−（ｎ＋１）で得られたカウント値ＣＶを補間し、見かけ上の電極を増加させることにより出力画像を滑らかにすることが可能となる。ここで、補間のタイミングは、紙葉類１枚分の読み取りを完了した時点に設定する。

図１０Ｂは図１０Ａの紙葉類判別装置により補間された１ライン分のカウント値の例を示す模式図である。図１０Ｂ（ａ）は補間前の各カウント値を示し、図１０Ｂ（ｂ）は補間後の各カウント値を示す。ここで、補間前の１ライン分の各隣接するカウント値の平均値が各カウント値間に挿入されて、補間後の１ライン分のカウント値が求められる（図１０Ｂ（ｂ）参照）。

以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。また、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、第１電極１０１及び第２電極１０２の配置の間隔が大きい場合でも、隣接する電極で検出された静電容量のカウンタ値ＣＶを補間できるので、紙葉類２００の静電容量に対する画像データをさらに精度良く取得することが可能となる。

第６の実施の形態．
図１１Ａは本発明の第６の実施の形態に係る紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。図１１Ａの紙葉類判別装置は、図１の紙葉類判別装置と比較すると、紙葉類２００の上面及び下面それぞれの静電容量を検出することが相違する。ここで、紙葉類２００の上面の静電容量を検出する紙葉類判別装置の第１電極１０１及び第２電極１０２と紙葉類２００の上面までの距離と、紙葉類２００の下面の静電容量を検出する紙葉類判別装置の第１電極１０１及び第２電極１０２と紙葉類２００の下面までの距離とは同一とする。この構成により、図２の紙葉類判別装置に比較すると、紙葉類２００の状態もしくは付着物をさらに精度良く判別することができる。以下に判別可能な紙葉類２００の状態について例示する。

図１１Ｂは図１１Ａの紙葉類判別装置により判別される紙葉類２００の状態を示す概略図である。図１１Ｂ（ａ）にはしわがある紙葉類２００が示され、図１１Ｂ（ｂ）には片面にテープ２０２が貼付された紙葉類２００が示され、図１１Ｂ（ｃ）には両面にテープ２０２が貼付された紙葉類２００が示される。

本実施の形態に係る紙葉類判別装置によれば、紙葉類２００のしわなどによる凹凸やテープ２０２などの付着物の影響を検出することが可能となる。

さらに、紙葉類２００の上面及び下面に等距離に配置された各紙葉類判別装置での各カウント値ＣＶでの差分を算出することにより、紙葉類２００のしわなどによる凹凸の影響やテープ２０２などの付着物の影響を軽減することができる。

以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。また、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、紙葉類２００の下面の静電容量と上面の静電容量とが異なる場合に、紙葉類２００の表裏別々の出力画像を得ることが可能となる。

なお、本実施の形態では、紙葉類２００の下面の静電容量を先に検出し上面の静電容量を後に検出したが、本発明はこれに限らない。例えば、紙葉類２００の上面の静電容量を先に検出し下面の静電容量を後に検出してもよい。

変形例１．
図１２は、本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る図４の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図である。図１２に示すように、最外殻の形状寸法をテープ幅１０ｍｍとしてその１／２の５ｍｍとし、外側のパターン線幅を１ｍｍから０．２５ｍｍとし、内側のパターン線幅を１ｍｍから２．５ｍｍとした。

この構成とすることにより、紙葉類２００に貼付されたテープの材質や紙葉類２００の材質に応じて紙葉類２００の静電容量を検出することが可能となる。さらに、第１電極１０１及び第２電極１０２の形状を変えるだけで第１電極１０１及び第２電極１０２が形成する電界分布Ｅを制御することが可能となる。従って、第１電極１０１及び第２電極１０２の形状を変えるだけで紙葉類２００の静電容量を検出する距離や感度を調整することが可能となる。

変形例２．
上述した実施の形態では、第１電極１０１に電圧を印加して第２電極１０２での電圧を検出することにより、紙葉類２００の静電容量を検出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２電極１０２に電圧を印加して第１電極１０１での電圧を検出することにより、紙葉類２００の静電容量を検出してもよい。

図１３は本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図１３の静電容量検出部１０Ａ−ｎは、図２の静電容量検出部１０−ｎと比較すると、駆動部４は第２電極１０２に接続され、第１電極１０１と接地との間に接続される。この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。

変形例３．
上述した実施の形態では、蓄電部１１−ｎを構成する整流ダイオード１１０を半波整流回路として用いた。これに対して、本変形例では、半波整流回路の代わりに全波整流回路を用いてもよい。

図１４は本発明の第１の実施の形態の変形例３に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図１４の蓄電部１１A−ｎは、図２の蓄電部１１−ｎと比較すると、整流ダイオード１１０と接地との間に整流ダイオード１１０Ａをさらに備えたことを特徴とする。ここで、整流ダイオード１１０Ａのカソードは整流ダイオード１１０のカソードに接続され、整流ダイオード１１０Ａのアノードは接地される。なお、整流ダイオード１１０と整流ダイオード１１０Ａとで全波整流回路を構成する。この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。

変形例４．
上述した実施の形態では、紙幣判別装置は、紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過するように構成された。これに対して、本変形例では、紙幣判別装置は、紙葉類２００がプリント基板１００の上部を通過するように構成される。

図１５A（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例４に係る図１の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図であり、図１５A（ｂ）は図１５A（ａ）の側面図である。図１５Ｂは本発明の第１の実施の形態の変形例４に係る図１の紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。この場合においても、紙葉類２００がプリント基板１００の上部を通過することにより、駆動部４により形成される電界分布Ｅに変化が生じる。従って、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。

変形例５．
上述した実施の形態では、各比較器１３０は、コンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃを反転入力端子に入力し、参照電圧Ｖｒの電圧を非反転入力端子に入力した。これに対して、本変形例では、蓄電部１１−ｎと静電容量判定部１３−ｎとの間に増幅器をさらに備え、各比較器１３０は、増幅された蓄電電圧Ｖｃを反転入力端子に入力してもよい。この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。

変形例６．
上述した実施の形態では、各比較器１３０は、コンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃを反転入力端子に入力し、参照電圧Ｖｒの電圧を非反転入力端子に入力した。これに対して、本変形例では、コンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃを非反転入力端子に入力し、参照電圧Ｖｒの電圧を反転入力端子に入力する。この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。

変形例７．
上述した実施の形態では、先ず、記憶部５０に格納された１ライン分の静電容量データを表示部５３に対する表示輝度及び彩度に変換した。これに対して、本変形例では、先ず、記憶部５０に格納された１ライン分の静電容量データを表示部５３に適した表示倍率に変換する。

図１６は本発明の第１の実施の形態の変形例７に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図１６の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、出力回路５の代わりに出力回路５Ａを備えたことを特徴とする。図１６の出力回路５Ａは、図２の出力回路５に比較すると、表示倍率調整部５２の代わりに表示倍率調整部５２Ａを備え、表示輝度及び彩度変換部５１の代わりに表示輝度及び彩度変換部５１Ａを備えたことを特徴とする。ここで、表示倍率調整部５２Ａは記憶部５に接続され、表示輝度及び彩度変換部５１Ａは表示倍率調整部５２Ａと表示部５３との間に接続される。

表示倍率変換部５２Ａは、記憶部５０に格納された１ライン分の静電容量データに基づいて、表示部５３に適した表示倍率に変換して１ライン分の画像データとして表示輝度及び彩度変換部５１Ａに出力する。表示輝度及び彩度変換部５１Ａは、１ライン分の画像データに基づいて、表示部５３に対する表示輝度及び彩度に変換して表示部５３に出力する。

この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。

以上詳述したように、本発明に係る紙葉類判別装置によれば、紙葉類の静電容量の検出において微分回路を用いるので、高速かつ安定的に紙葉類の静電容量を検出することができる。

１，１Ａ，１Ｂ 静電容量検出回路、２ カウンタ回路、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 制御部、４ 駆動部、５，５Ａ 出力回路、６，１３，１４ マルチプレクサ、１０−ｎ 静電容量検出部、１１−ｎ，１１Ａ 蓄電部、１２−ｎ，１２Ａ 放電部、１３−ｎ，１３Ａ 静電容量判定部、２０−ｎ，２Ａ カウンタ、５０ 記憶部、５０Ａ バッファメモリ、５１ 表示輝度及び彩度調整部、５２ 表示倍率調整部、５３ 表示部、５４ アドレス生成部、１０１ 第１電極、１０２ 第２電極、１０３ 抵抗、１１０ 整流ダイオード、１１１ コンデンサ、１３０ 比較器、２００ 紙葉類、２０１ 押圧用ローラ、２０２ テープ。

Claims (5)

1. 紙葉類を通過する空間に電界を形成するための複数の電極群を備えた紙葉類判別装置であって、
   クロック信号に基づいて、上記電極群に所定の周波数を有する電圧を印加するための制御信号を生成する制御部と、
   上記制御信号に基づいて、上記電極群に上記電圧を印加して上記電界を形成する駆動部と、
   上記複数の電極群と上記紙葉類とで形成される静電容量に基づく上記電界の変化を検出し、当該検出された上記電界の変化を、複数のパルス信号として出力する静電容量検出回路とを備え、
   上記静電容量検出回路は、
   上記各電極群と上記紙葉類とで形成される静電容量に基づく上記電界の変化を検出し、当該検出された上記電界の変化を微分パルス電圧として出力する複数の静電容量検出部と、
   上記各静電容量検出部に接続され、上記微分パルス電圧を蓄電し、当該蓄電された微分パルス電圧を蓄電電圧として出力する複数の蓄電部と、
   上記各蓄電部に接続され、上記蓄電電圧を参照電圧と比較し、当該比較結果の信号を上記静電容量を表す上記パルス信号として出力する複数の静電容量判定部とを備え、
   上記紙葉類判別装置は、
   上記複数のパルス信号を所定のパルス幅でそれぞれ計数して複数のカウント値として出力する複数の計数部をさらに備えたことを特徴とする紙葉類判別装置。
2. 上記複数のカウント値に基づいて、上記紙葉類の静電容量を画像データとして表示する表示部とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の紙葉類判別装置。
3. 上記複数の計数部は、第１の計数部を含み、
   上記静電容量検出回路は、
   上記各静電容量判定部と上記第１の計数部とを接続する第１のマルチプレクサをさらに備え、
   上記制御部は、上記各静電容量判定部と、上記第１の計数部とを接続するように上記第１のマルチプレクサを制御することを特徴とする請求項１または２記載の紙葉類判別装置。
4. 上記各蓄電部に接続され、上記各蓄電部に蓄電された電荷を放電するための複数の放電部をさらに備え、
   上記制御部は、上記蓄電された電荷を放電するように上記各放電部を制御することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の紙葉類判別装置。
5. 上記複数の電極群は、第１の電極群を含み、
   上記複数の蓄電部は、第１の蓄電部を含み、
   上記静電容量検出回路は、
   上記駆動部と、上記第１の電極群とを接続する第２のマルチプレクサと、
   上記各静電容量検出部と、上記第１の蓄電部とを接続する第３のマルチプレクサとをさらに備え、
   上記制御部は、
   上記駆動部と上記第１の電極群とを接続するように上記第２のマルチプレクサを制御し、
   上記第１の電極群を含む上記静電容量検出部と上記第１の蓄電部とを接続するように上記第３のマルチプレクサを制御することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の紙葉類判別装置。