JP6505512B2

JP6505512B2 - 光学識別装置

Info

Publication number: JP6505512B2
Application number: JP2015116773A
Authority: JP
Inventors: 晃司丸山; 靖智林
Original assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Current assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: JP2017004215A

Description

本発明は光学識別装置であって、例えば、紙葉類に付された識別標識を判別して紙葉類の識別を行うことに好適な紙葉類識別装置に関するものである。

紙幣等の紙葉類には、偽造防止の対策として、特殊インクの印刷やホログラム等からなる識別標識が施されている。紙葉類識別装置が紙葉類の識別を行う際に、識別標識に検出光を投光すると、検出光は識別標識によって正反射され、紙葉類識別装置はこの正反射光を利用して、紙葉類の識別を行う。この種の識別技術の一例として、例えば、特開２０００−１１２３０号公報に記載されたものが存在する。この従来例は、光源と識別標識との間に偏光フィルタを配置して光源からの光を偏光させて識別標識に投光し、識別標識からの反射光を二つの受光部で夫々受光する、ことを開示している。

各受光部と識別標識との間には、偏光フィルタが存在し、一方の受光部に対する偏光フィルタは光源に対して配置された偏光フィルタと同方向に偏光するように配置され、他方の受光部に対する偏光フィルタは光源に対して配置された偏光フィルタと異なる方向に偏光するように配置されている。前者の偏光フィルタを通過した反射光の強度は大きく、後者の偏光フィルタを通過した反射光の強度は小さいために、二つの受光部で夫々得られた識別標識の検出強度の差分に基づいて、識別標識の真偽等の判別が可能になる。

特開２０００−１１２３０号公報

しかしながら、複数の受光部間で識別標識に対する角度等の相対位置が異なるために、複数の受光部の夫々で検出された識別標識の情報について、位置の補正が必要となり、また、補正の精度によっては、識別標識の検出精度が低下するという課題があった。そこで、本発明は、対象体からの反射光の情報に対して位置補正を要することなく、対象体を精度よく識別可能な光学識別装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本願発明は、対象体に検出光を投光し、当該対象体からの反射光に基づいて当該対象体を識別可能な光学識別装置であって、第１の光源と、当該第１の光源から出力される第１の検出光を所定方向に偏光して前記対象体に投光する第１の偏光部と、第２の光源と、当該第２の光源から出力される第２の検出光を前記第１の偏光部の偏光方向とは異なる方向に偏光して前記対象体に投光する第２の偏光部と、前記第１の検出光に基づく前記対象体からの反射光と、前記第２の検出光に基づく前記対象体からの反射光とを共通して受光する一つの受光部と、前記受光部に受光される前の反射光を、前記第１の偏光部と同方向に偏光する第３の偏光部と、前記受光部で受光された反射光の情報に基づいて、前記対象体の検出情報を形成するコントローラと、を備え、前記第１の検出光と、前記第２の検出光とは、互いに異なる側から同一の入射角で、前記対象体に対して投光されるように前記第1の光源と第２の光源が設けられ、前記第１の光源、及び、前記第２の光源との間に、前記受光部が配置され、前記対象体からの反射光が前記受光部に対して直角に受光され、前記コントローラは、前記第１の検出光に基づく前記受光部に到達した第１の反射光の強度と、前記第２の検出光に基いて前記受光部に到達した第２の反射光の強度との差分に応じて、前記検出情報を生成する、というものである。

以上説明したように、本発明によれば、一つの受光部が、第１の光源からの検出光に基づく第１の反射光と、第２の光源からの検出光に基づく第２の反射光とを共通して検出しているために、従来のように複数の受光部が存在する構成に於ける検出情報に対して必要、受光部の相対位置の相違に基づく補正を必要せず、よって、対象体を精度よく、かつ、迅速に識別可能な光学識別装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る紙葉類識別装置のブロック図である。紙葉類識別装置の偏光フィルタにおける偏光動作を示すための、当該偏光フィルタの斜視図である。紙葉類識別装置のコントローラのハードウェアブロック図である。紙葉類識別装置の受光部で受光された反射光の特性図である。紙葉類識別装置の受光動作を示す紙葉類識別装置のブロックである。コントローラの動作を説明するフローチャートである。紙葉類識別装置の投受光部の平面図（Ａ）とその右側面図（Ｂ）である。

本発明の実施形態を、紙葉類識別装置を例として、図１に基づいて説明する。紙葉類識別装置１００は、投受光部１０２と投受光部１０２を制御するコントローラ１０４とを備える。投受光部１０２は、紙葉類の一例である紙幣１０６に向けて検出光（主として可視光）を投光する、第１の光源１０８と第２の光源１１０とを備える。

紙葉類１０６には、検出対象体としての識別標識１０６Ｍが付されている。第１の光源１０８からの出力光と、第２の光源１１０からの出力光とは、互いに異なる側から同一の入射角で、紙葉類１０６の識別標識１０６Ｍに対して投光される。紙葉類１０６は、識別標識１０６Ｍが紙葉類識別装置１００に対して特定の位置になるように位置決めされる。

第１の光源１０８、及び、第２の光源１１０との間には、受光部１１２が配置されている。受光部１１２は、識別標識１０６Ｍからの反射光を電気信号に変換して検出する。受光部１１２に対する反射光の光軸は、前記第１の光源１０８からの出力光の光軸と第２の光源１１０からの出力光の光軸とに対して対称になるように調整され（受光部１１２は第１の光源１０８と第２の光源１１０とに対称の位置になる）、即ち、受光部１１２への識別標識１０６Ｍからの反射光の光軸は紙葉類１０６に対して直角にされる。識別標識１０６Ｍは、光源からの出力光の波長や偏光方向を変えることなく出力光を正反射できるような、特殊インクやホログラムによって形成される。光源からの出力光は、識別標識１０６Ｍの部分では乱反射されて、受光部１１２で受光される。

第１の光源１０８と識別標識１０６Ｍとの間には、第１の偏光フィルタ１１４が配置されている。第２の光源１１０と識別標識１０６Ｍとの間には第２の偏光フィルタ１１６が配置されている。受光部１１２と識別標識１０６Ｍとの間には第３の偏光フィルタ１１８が配置されている。第１の偏光フィルタ１１４と第３の偏光フィルタ１１８は同一方向への偏光特性を有し、第２の偏光フィルタ１１６は異なる方向（直交方向）への偏光特性を有している。

例えば、第１の偏光フィルタ１１４、及び、第３の偏光フィルタ１１８は、縦方向に振動する光を透過させ（図２（Ａ）の実線）し、横方向に振動する光を透過させない（図２（Ａ）の点線）。第２の偏光フィルタ１１６は、横方向に振動する光を透過させ（図２（Ｂ）の点線）、縦方向に振動する波を透過させない（図２（Ｂ）の実線）。

図３に示すように、コントローラ１０４は、ＣＰＵ１２０、ＲＡＭ１２２、ＲＯＭ１２４、入出力部（Ｉ／Ｏ）１２６、及び、これらを接続するデータバスやコントローラバス等からなるバス１２８から構成されている。Ｉ／Ｏ１２６には、第１の光源１０８、第２の光源１１０、受光部１１２、そして、紙葉類１０６の搬送を制御する搬送制御部１３０が接続されている。搬送制御部１３０は、図示しないモータ等の駆動系を制御して、紙葉類１０６を所定の搬送路に沿って搬送すると共に、投受光部１０２において、識別標識１０６Ｍを受光部１１２への反射光の光軸に臨むように位置決めする。なお、搬送制御部１３０は、紙葉類１０６を特定位置に停止させて、受光部１１２が識別標識１０６Ｍからの反射光を検出するようにしても、あるいは、紙葉類１０６を搬送させながら特定位置で反射光を検出するようにしてもよい。

図５（１）に示すように、第１の光源１０８が発光した場合、第１の偏光フィルタ１１４と受光用の第３の偏光フィルタ１１８との偏光方向は同一であるために、第１の偏光フィルタ１１４を通過した検出光は、識別標識１０６Ｍで反射されて、第３の偏光フィルタ１１８を通過して受光部１１２に到達する。反射光は、識別標識１０６Ｍの領域で正反射された正反射光と、識別標識１０６Ｍの領域外で乱反射された乱反射光を含む。従って、受光部１１２において、識別標識１０６Ｍの領域での反射光の強度は周囲の領域よりも大きく、識別標識１０６Ｍの領域での検出信号の強度が大きくなる（図４の（Ａ））。

一方、図５（２）に示すように、第２の光源１１０を発光させた場合、第２の偏光フィルタ１１６と第３の偏光フィルタ１１８との偏光方向が異なるため、第２の偏光フィルタ１１６を通過した検出光は、識別標識１０６Ｍで正反射されても、第３の偏光フィルタ１１８を通過できず、乱反射光の一部が第３の偏光フィルタ１１８を通過して受光部１１２に到達する。したがって、受光部１１２において、識別標識１０６Ｍの領域での反射光の強度は周囲の領域よりも小さく、識別標識１０６Ｍの領域での検出信号の強度は、図４（Ａ）よりも遥かに小さくなる（図４の（Ｂ））。

両検出信号の差分（識別標識１０６Ｍの領域での明暗の出力差）である図４（Ｃ）に示す特性は、識別標識１０６Ｍの領域以外の情報を含まないため、識別標識１０６Ｍの固有情報と１：１に対応し、この差分情報を、例えば、比較テーブルの情報を利用して、評価することによって、識別標識の真偽等の判別が可能となる。

次に、識別標識の判別処理を、コントローラ１０４の動作として、フローチャート（図６）に基づいて説明する。ステップ１６０では、コントローラ１０４は、紙葉類搬送制御によって、紙葉類１０６を、識別標識１０６Ｍが受光部１１２への反射光の光軸に臨むように位置決めする。

ステップ１６２では、コントローラ１０４は、紙葉類１０６が所定位置で位置決めされたか否かを判断し、これを否定すると、ステップ１６０へ戻り紙葉類１０６の搬送制御を継続する。ステップ１６２を肯定判定すると、ステップ１６４へ移行して、第１の光源１０８を発光する。

ステップ１６６では、コントローラ１０４は、受光部１１２で紙幣１０６からの反射光を検出する。検出された反射光は光電変換され、検出信号（電気信号）としてＲＡＭ１２２の第１格納部に格納して（ステップ１６８）、第１の光源１０８を消灯させる（ステップ１７０）。

ステップ１７２では、コントローラ１０４は、第２の光源１１０を発光させ、ステップ１７４では、受光部１１２によって、識別標識１０６Ｍからの反射光を受光する。受光した光は光電変換され、検出信号（電気信号）として、ＲＡＭ１２２の第２格納部へ格納し（ステップ１７６）、第２の光源１１０を消灯させる（ステップ１７８）。

ステップ１８０では、コントローラ１０４は、第１格納部及び第２格納部１から検出信号を読み出し、ステップ１８２へ移行して、両検出信号の差分を演算し、差分情報に基づき、識別標識を判別し（ステップ１８４）、次いで、その結果を出力する（ステップ１８６）。

図７は投受光部１０２の一例であり、（Ａ）はその平面図であり、（Ｂ）はその右側面図である。第１の微小光源１０８と、第２の微小光源１１０と、微小受光部１１２とが、互いの相対位置を保持しながら、一つのユニットを形成し、複数のユニットが紙葉類の長さ方向にベース１０２Ｌ上に均等に配列されている。コントローラ１０４は、複数のユニットに対して、第１の微小光源１０８を点灯させ、次いで、第２の微小光源１１０を点灯させて、複数のユニットの微小受光部１１２から検出信号を、順番に取得する。複数のユニットが配列されているために、コントローラ１０４は、各ユニットからの検出情報を合成することにより、紙葉類１０６の全面を把握しながら、紙葉類の所定位置に存在する識別標識１０６Ｍの形状の範囲で当該識別標識の固有情報を取得することができる。なお、１ユニットに対して紙葉類１０６を移動させるようにしてもよい。

既述の実施形態によれば、第１の光源１０８及び第２の光源１１０に対称に受光部１１２が配置され、受光部１１２は、第１の光源１０８からの検出光に基づく第１の反射光と、第２の光源１１０からの検出光に基づく第２の反射光とを共通して検出しているために、従来のように、検出情報に対して、受光部の相対位置の相違に基づく補正を必要としない。したがって、既述の識別装置は、識別標識の画像情報を精度良く、かつ、迅速に取得することができる。さらに、複数の投光部に対して一つの受光部を対応させればよく、複数の受光部を要しないため、コストの点においても有利である。

なお、既述の実施形態では、第１の光源１０８と、第２の光源１１０とを順番に点灯させたが、両光源を同時に発光させてもよい。この態様では、受光部１１２での反射光の強度が増加されるために、図１に示す装置を、紙葉類に付された特殊識別標識に限らず、パッケージやシール等の対象物に含まれるマークやイメージを識別可能なイメージセンサとして利用することができる。既述の紙葉類識別装置は、現金自動預払機に搭載される紙幣取扱装置の鑑別部に適用される。

１００・・・紙葉類識別装置、１０２…投受光部、１０４…コントローラ、１０６…紙葉類、１０８…第１の光源、１１０…第２の光源、１０６Ｍ…識別標識、１１２…受光部、１１４…第１の偏光フィルタ、１１６…第２の偏光フィルタ、１１８…第３の偏光フィルタ。

Claims

対象体に検出光を投光し、当該対象体からの反射光に基づいて当該対象体を識別可能な光学識別装置であって、
第１の光源と、
当該第１の光源から出力される第１の検出光を所定方向に偏光して前記対象体に投光する第１の偏光部と、
第２の光源と、
当該第２の光源から出力される第２の検出光を前記第１の偏光部の偏光方向とは異なる方向に偏光して前記対象体に投光する第２の偏光部と、
前記第１の検出光に基づく前記対象体からの反射光と、前記第２の検出光に基づく前記対象体からの反射光とを共通して受光する一つの受光部と、
前記受光部に受光される前の反射光を、前記第１の偏光部と同方向に偏光する第３の偏光部と、
前記受光部で受光された反射光の情報に基づいて、前記対象体の検出情報を形成するコントローラと、
を備え、
前記第１の検出光と、前記第２の検出光とは、互いに異なる側から同一の入射角で、前記対象体に対して投光されるように前記第1の光源と第２の光源が設けられ、
前記第１の光源、及び、前記第２の光源との間に、前記受光部が配置され、
前記対象体からの反射光が前記受光部に対して直角に受光され、
前記コントローラは、前記第１の検出光に基づく前記受光部に到達した第１の反射光の強度と、前記第２の検出光に基いて前記受光部に到達した第２の反射光の強度との差分に応じて、前記検出情報を生成する、
光学識別装置。
前記第１の反射光は、前記対象体の領域で正反射された正反射光を含んで、前記第３の偏光部を通過して前記受光部に至るため、当該受光部において、前記対象体の領域はその外側よりも反射光の強度が大きく、
前記第２の反射光は、前記対象体の領域で正反射されても、前記第３の偏光部を通過できないため、前記受光部において、前記対象体の領域はその外側よりも反射光の強度が小さく、前記コントローラは、前記差分によって、前記対象体の領域とその外での反射光の強度差を増加させるようにした、
請求項１記載の光学識別装置。
前記差分と前記対象体の固有情報とを対応させたテーブルに基いて、前記対象体の真偽を識別する、
請求項２記載の光学識別装置。