JPH08219730A

JPH08219730A - 紙葉類良否判別装置

Info

Publication number: JPH08219730A
Application number: JP7021996A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kanezashi; 康雄金指
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-02-09
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 1996-08-30
Anticipated expiration: 2019-03-15
Also published as: JP3507570B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、感度高く容易にかつ搬送時の振動の
影響を受けずに感度高く容易に良否判別する紙葉類良否
判別装置である。【構成】光源１０からの任意の波長の光を偏光子１２に
よりその振動面を所定方向に揃えて紙葉１に照射し、そ
の反射光のうち入射光と異なる方向の振動面を持つ光の
みを第１〜第６ラインの各検光子１５ａ〜１５ｅで透過
して各光センサ１６ａ〜１６ｅに入射し、これらの受光
強度に応じた各測定データと各参照データとの各相互相
関係数を求め、これら相互相関係数と各しきい値とを比
較して紙葉１の透かし部分の良否を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透かしの形成された紙
葉類に対する良否判別を行う紙葉類良否判別装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】かかる透かしの形成された紙葉に対する
良否判別は、透かし部分の厚み変化といった特徴をとら
えるために、紙葉の透過光量や反射光量をモニターして
判別する方法が行われている。

【０００３】このうち紙葉の透過光量をモニターする方
法は、図８に示すように紙葉１に対して赤外線の光を照
射してその透過光量をモニターするもので、このときの
透かし部分の各透過光ａ、ｂ、ｃの透過強度はａ＞ｂ＞
ｃとなり、透かし部分の厚みの最も薄い部分の透過強度
が高くなる。

【０００４】又、紙葉の反射光量をモニターする方法
は、図９に示すように紙葉１に赤外線の光を入射したと
きの反射光をモニターするもので、このときの反射光は
透かし部分におけるエッジ部分で散乱光となり、その偏
光状態はランダムに近いものとなる。

【０００５】一方、紙葉の透過光量や反射光量をモニタ
ーし、さらに紙葉１に対する可視光線の反射・透過光量
を加えた情報を比較することによって透かしのある紙葉
１に対する良否を判別することが行われている。

【０００６】しかしながら、これら方法では、赤外線を
紙葉１に照射するものであり、赤外線を使用する光学系
は、使用できる光学素子、センサー等が非常に限られて
しまい、例えば所望する使用を満たす光学素子等が存在
しなかったり、或いは価格が非常に高価となる。

【０００７】又、多くの赤外線センサでは、感度、Ｓ／
Ｎ比を向上させるために液体窒素等による素子の冷却が
必要であり、このためにメンテナンスを行う際にも問題
がある。

【０００８】しかしながら、紙葉１の透過光量から透か
し部分の凹凸を判断する方法では、紙葉１の折り目、紙
葉１の搬送時における振動によるバタツキといったこと
に影響されやすく、そのうえ透かし部分の表面に描かれ
た落書き、汚れといった外乱に影響されやすい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように紙葉１の
透過光量から透かし部分の凹凸を判断するので、紙葉１
の折り目や紙葉を搬送するときのバタツキの影響を受け
やすく、かつ落書きや汚れに影響されやすい。そこで本
発明は、感度高く容易にかつ搬送時の振動の影響を受け
ずに感度高く容易に良否判別ができる紙葉類良否判別装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、透か
しの形成された紙葉類の良否を判別する紙葉類良否判別
装置において、光を投光する光源と、この光源から投光
された光の振動面を所定方向に揃えて紙葉類に照射する
第１の光学系と、紙葉類からの反射光のうち投光された
光と異なる方向の振動面を持つ光のみを透過する第２の
光学系と、この第２の光学系を透過した光を受光して受
光強度に応じた検出信号を出力する光センサと、この光
センサから出力される検出信号と予め保持している真の
紙葉類に対する信号とに基づいて良否判別を行う判定手
段とを備えて上記目的を達成しようとする紙葉類良否判
別装置である。

【００１１】請求項２によれば、第１の光学系は、少な
くとも偏光子を用いている。請求項３によれば、第２の
光学系は、少なくとも検光子を用いている。請求項４に
よれば、偏光ビームスプリッタにより光源から投光され
た光の振動面を所定方向に揃えて紙葉類に照射し、かつ
この紙葉類からの反射光のうち散乱光のみを検出して光
センサに伝送する。

【００１２】請求項５によれば、複数の光センサを羅列
したセンサ群からの各検出信号を得る。請求項６によれ
ば、判定手段は、光センサから出力される検出信号と真
の紙葉類に対する信号との相互相関係数を求め、この相
互相関係数の大きさから紙葉類の良否を判別する。

【００１３】請求項７によれば、判定手段は、光センサ
から出力される検出信号に対して少なくとも標準偏差に
関する統計処理を行い、多変量解析を行って紙葉類の良
否を判別する。

【００１４】

【作用】請求項１によれば、光源から光が投光される
と、この光は第１の光学系によりその振動面を所定方向
に揃えられて紙葉類に照射され、この紙葉類からの反射
光のうち投光された光と異なる方向の振動面を持つ光の
みが第２の光学系で透過して光センサに入射する。この
光センサは、受光した受光強度に応じた検出信号を出力
し、この検出信号は判定手段に送られ、ここで、光セン
サから出力される検出信号と予め保持している真の紙葉
類に対する信号とに基づいて良否判別が行われる。

【００１５】請求項２によれば、光源から投光された光
を、偏光子によりその振動面を所定方向に揃えて紙葉類
に照射する。請求項３によれば、紙葉類にその振動面を
所定方向に揃えた光を照射したときの紙葉類からの反射
光のうち投光された光と異なる方向の振動面を持つ光の
みを検光子により透過して光センサに入射する。

【００１６】請求項４によれば、光源から投光された光
を、偏光ビームスプリッタによりその振動面を所定方向
に揃えて紙葉類に照射し、このときの紙葉類からの反射
光のうち散乱光のみを偏光ビームスプリッタにより透過
して光センサに入射する。

【００１７】請求項５によれば、複数の光センサを紙葉
類の例えば幅方向に羅列してセンサ群を形成し、このセ
ンサ群からの各検出信号と予め保持している真の紙葉類
に対する各信号とに基づいて良否判別を行う。

【００１８】請求項６によれば、光源から投光された光
をその振動面を所定方向に揃えて紙葉類に照射し、この
ときの紙葉類からの反射光のうち投光された光と異なる
方向の振動面を持つ光のみを透過して光センサに入射し
たときの検出信号と真の紙葉類に対する信号との相互相
関係数を求め、この相互相関係数の大きさから紙葉類の
良否を判別する。

【００１９】請求項７によれば、光源から投光された光
をその振動面を所定方向に揃えて紙葉類に照射し、この
ときの紙葉類からの反射光のうち投光された光と異なる
方向の振動面を持つ光のみを透過して光センサに入射し
たときの検出信号に対し、少なくとも標準偏差の統計処
理を行い、多変量解析を行って紙葉類の良否を判別す
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は紙葉に対する紙葉類良否判別装置
の構成図であり、図２は同装置を上方から見た構成図で
ある。

【００２１】紙葉１は、搬送機構により矢印（イ）方向
に所定の移動速度で搬送される。この紙葉１の搬送され
る上方には、光源１０が配置されている。この光源１０
は、任意の波長の光を投光するもので、例えば蛍光灯、
ＬＥＤ（発光ダイオード）、赤外レーザや赤外ランプ、
さらには可視光源としてのランプやフラッシュランプが
用いられる。

【００２２】この光源１０の光投光方向には、第１の光
学系としてのコンデンサレンズ１１及び偏光子１２が配
置されている。このうちコンデンサレンズ１１は、光源
１０から投光された光を紙葉１の透かし部分よりも大き
な直径をもった平行光に変換する機能を有している。

【００２３】偏光子１２は、コンデンサレンズ１１を透
過した光を直線偏光して光の振動面を所定方向に揃えて
紙葉１に照射する機能を有している。又、偏光子１２の
光進行側には、ハーフミラー１３が配置され、このハー
フミラー１３の一分岐方向には、第２の光学系であるレ
ンズ群１４及び検光子群１５が配置されている。

【００２４】これらレンズ群１４及び検光子群１５は、
それぞれ複数のレンズ１４ａ〜１４ｅ、複数の検光子１
５ａ〜１５ｅを紙葉１の幅方向に互いに対応させて羅列
配置されている。

【００２５】このうち複数の検光子１５ａ〜１５ｅは、
紙葉１からの反射光のうち散乱光のみを透過する機能を
有している。なお、偏光子１２及び検光子群１５は、光
源１０から投光される光の波長に対応する特性を持って
いる。

【００２６】センサ群１６は、複数の検光子１５ａ〜１
５ｅを透過した光を受光してその受光強度に応じた各検
出信号を出力するもので、複数の光センサ１６ａ〜１６
ｅを各検光子１５ａ〜１５ｅに対応させて羅列配置した
ものとなっている。

【００２７】このセンサ群１６の各光センサ１６ａ〜１
６ｅの出力端子には、Ａ／Ｄ変換器１７を介してコンピ
ュータ１８が接続されている。このコンピュータ１８
は、予め各光センサ１６ａ〜１６ｅの配置位置に対応す
る各ライン毎にこれら光センサ１６ａ〜１６ｅにより得
られる真の紙葉に対する信号を参照データとして保持
し、かつ予め設定された比較アルゴリズムに従って処理
を実行することにより、各参照データと各光センサ１６
ａ〜１６ｅから出力される各検出信号をディジタル化し
た各測定データとの各相互相関係数Ｒ1 〜Ｒ6 を求め、
これら相互相関係数Ｒ1 〜Ｒ6 と各しきい値Ｔ1 〜Ｔ6
とを比較して紙葉１の良否を判別する判定手段としての
機能を有している。ここで、相互相関係数Ｒ(x) ｘ＝１
〜６は、参照データをｆ(x) 、測定データをｇ(x) とす
ると、

【００２８】

【数１】により表される。ここで、ａは定数で、ここではａ＝０
である。

【００２９】この相互相関係数Ｒ(x) は、参照データｆ
(x) と測定データｇ(x) とが相似している程その値が大
きくなる。従って、コンピュータ１８は、相互相関係数
Ｒ1 〜Ｒ6 と各しきい値Ｔ1 〜Ｔ6 とをそれぞれ比較
し、各相互相関係数Ｒ1 〜Ｒ6 が各しきい値Ｔ1 〜Ｔ6
よりも大きい場合に良の透かし部分の紙葉１と判別し、
各相互相関係数Ｒ1 〜Ｒ6 のうち１つでも各しきい値Ｔ
1 〜Ｔ6 よりも小さい場合に不良の透かし部分の紙葉１
と判別する機能を有している。

【００３０】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。紙葉１は、搬送機構により矢印（イ）方
向に所定の移動速度で搬送されている。

【００３１】この状態に、光源１０から任意の波長の光
が投光されると、この光は、コンデンサレンズ１１によ
り紙葉１の透かし部分よりも大きな直径をもった平行光
に変換され、次の偏光子１２により直線偏光にされてそ
の振動面を所定方向に揃えられて紙葉１に対して垂直落
射照明される。

【００３２】すなわち、光源１０の投光光は、直線偏光
されて紙葉１に対して走査されて照射される。このとき
の紙葉１からの反射光は、ハーフミラー１３で反射し、
紙葉１の幅方向に所定間隔毎に羅列された各レンズ１４
ａ〜１４ｅにより集光されて各検光子１５ａ〜１５ｅに
入射する。

【００３３】これら検光子１５ａ〜１５ｅは、紙葉１か
らの反射光のうち入射光と異なる方向の振動面を持つ光
のみを透過し、それぞれ対応する各光センサ１６ａ〜１
６ｅに伝送する。

【００３４】ここで、偏向子１２と検光子１５ａ〜１５
ｅとは、互いに垂直な偏光方向を生じるように、すなわ
ちクロスニコルの位置に配置されている。これら光セン
サ１６ａ〜１６ｅは、各検光子１５ａ〜１５ｅを透過し
た光を受光してその受光強度に応じた各ライン、つまり
第１〜第６ラインの各検出信号を出力する。そして、こ
れら第１〜第６ラインの検出信号は、それぞれＡ／Ｄ変
換器１７によりディジタル変換されてコンピュータ１８
に送られる。

【００３５】このコンピュータ１８は、ディジタル化さ
れた第１〜第６ラインの検出信号を各測定データとして
取り込み、図３に示すように第１〜第６ラインの各測定
データと予め保持している第１〜第６ラインの各参照デ
ータとの各相互相関係数Ｒ1〜Ｒ6 を上記式(1) を演算
して求める。

【００３６】次にコンピュータ１８は、図４に示す判別
フローチャートに従って第１〜第６ラインの相互相関係
数Ｒ1 〜Ｒ6 と第１〜第６ラインのしきい値Ｔ1 〜Ｔ6
とをそれぞれ順次比較し、これら相互相関係数Ｒ1 〜Ｒ
6 が各しきい値Ｔ1 〜Ｔ6 よりも大きい場合に良の透か
し部分の紙葉１と判別する。

【００３７】ところが、各相互相関係数Ｒ1 〜Ｒ6 のう
ち１つでも各しきい値Ｔ1 〜Ｔ6 よりも小さい相互相関
係数Ｒ1 〜Ｒ6 があると、コンピュータ１８は、不良の
透かし部分の紙葉１と判別する。

【００３８】このように上記一実施例においては、光源
１０からの任意の波長の光を偏光子１２によりその振動
面を所定方向に揃えて紙葉１に照射し、その反射光のう
ち入射光と異なる方向の振動面を持つ光のみを第１〜第
６ラインの各検光子１５ａ〜１５ｅで透過して各光セン
サ１６ａ〜１６ｅに入射し、これらの受光強度に応じた
各測定データと各参照データとの各相互相関係数Ｒ1 〜
Ｒ6 を求め、これら相互相関係数Ｒ1 〜Ｒ6 と各しきい
値Ｔ1 〜Ｔ6 とを比較して紙葉１の透かし部分の良否を
判別するようにしたので、紙葉類の鑑査において頻繁に
使用される赤外線の光学系を必要とせずに、透かし部分
のある紙葉１に対する良否判別を感度高く容易にでき
る。

【００３９】すなわち、赤外線の光学系を必要としない
ので、赤外線光学系における困難な光軸調整を行わなく
てよく、そのうえ取扱いが容易で安価、かつ感度の高い
可視光線の光源１０及び光センサ１６ａ〜１６ｅを用い
ることができる。

【００４０】光源１０としては特別なものを必要とせず
に、例えば蛍光灯、ＬＥＤ、赤外レーザや赤外ランプ、
さらには可視光源としてのランプやフラッシュランプを
用いることができる。

【００４１】さらに、赤外線センサでは、感度、Ｓ／Ｎ
比を向上させるために液体窒素等による素子の冷却が必
要であるが、このような赤外線センサを用いないので、
メンテナンスを問題なくできる。

【００４２】又、紙葉１からの反射強度から透かし部分
の凹凸を見て良否判別するので、紙葉１を搬送するとき
の振動によるバタツキの影響を受けずに感度高く容易に
良否判別ができる。

【００４３】なお、本発明は、上記一実施例に限定され
るものでなく次の通り変形してもよい。例えば、光源１
０から投光された光を、偏光子１２によりその振動面を
所定方向に揃えて紙葉１に照射し、このときの紙葉１か
らの反射光のうち入射光と異なる方向の振動面を持つ光
のみを検光子１５により透過して各光センサ１６ａ〜１
６ｅに入射しているが、これら偏光子１２及び検光子１
５の作用を、ハーフミラー１３に代わって偏光ビームス
プリッタを用いて行ってもよい。

【００４４】又、紙葉１に対して垂直方向に落射照明さ
れているが、この光の照射を紙葉１に対して斜め方向か
ら行うようにしてもよい。この場合、検光子１５及び光
センサ群１６は紙葉１からの反射光の光路上に配置する
ことになる。

【００４５】又、コンピュータ１８は、光センサ群１６
から出力される各検出信号による各測定データに対し、
平均値、標準偏差といった統計処理を行い、多変量解析
を行って紙葉１の良否を判別する機能としてもよい。

【００４６】すなわち、統計的に意味のある数量の良紙
葉と不良紙葉について、基礎となるデ−タ（透過光強度
分布）取りを行う。つまり、良紙葉及び不良紙葉を搬送
しながらこの良紙葉及び不良紙葉に光を走査し、そのと
きの反射光を光センサ群１６により受光する。コンピュ
ータ１８は、多数の良紙葉及び不良紙葉毎の個々の透過
光強度分布のデータの平均値と標準偏差とを演算する。

【００４７】例えば、平均値の座標軸と標準偏差の座標
軸とによって張られる空間上に演算結果を点として表示
すると、良紙葉と不良紙葉のデータは或る程度の大きさ
の領域にまとまる。このため、これらのうちの良紙葉の
データを囲う領域は、誤判別率を考慮して、図５に示す
ようにしきい値Ｔａを設定して利用する。

【００４８】このしきい値Ｔａの設定の後、良否の分か
っていない任意の紙葉１に光を走査し、その反射光を光
センサ群１６に入射する。コンピュータ１８は、光セン
サ群１６の測定データについて平均値及び標準偏差を演
算し、良紙葉及び不良紙葉との演算結果を求める。そし
て、光センサ群１６の測定データについての演算結果が
しきい値Ｔａに収まった場合、紙葉１が良と判断され、
収まらない場合に否と判断される。

【００４９】なお、図６の例においては、しきい値Ｔａ
の定め方が問題となるので、これを解消するために図７
のようなしきい値Ｔｂの定め方をする。そのために、多
変量解析における一手法として、例えばマハラノビスの
距離の演算を適用してもよい。このマハラノビスの距離
とは、１変量のｘの場合は式(2) により定められるもの
である。ここで、マハラノビスの距離をＤとおくと、ｍ
はｘの平均値、ｓはｘの分散である。

【００５０】

【数２】このマハラノビスの距離を、ｐ変量ｘ_p （ｐ：自然数）
に拡張（即ち一般化）すると共役共分散行列を考えて式
(3) のようになる。

【００５１】

【数３】

【００５２】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、感
度高く容易にかつ搬送時の振動の影響を受けずに感度高
く容易に良否判別ができる紙葉類良否判別装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる紙葉類良否判別装置の一実施例
を示す構成図。

【図２】同装置を上方から見た構成図。

【図３】測定データと参照データとの相互相関係数を求
める作用を示す図。

【図４】相互相関係数としきい値との比較による良否判
別のフローチャート。

【図５】良紙葉と不良紙葉のデータの各集合のしきい値
を示す図。

【図６】良紙葉と不良紙葉のデータの各集合のしきい値
を示す図。

【図７】マハラノビスの距離を用いた良紙葉と不良紙葉
のデ−タの各集合のしきい値を示す図。

【図８】紙葉の透過光量をモニターして良否の判別する
方法を示す模式図。

【図９】紙葉の反射光量をモニターして良否の判別する
方法を示す模式図。

【符号の説明】

１…紙葉、１０…光源、１１…コンデンサレンズ、１２
…偏光子、１３…ハーフミラー、１４…レンズ群、１５
…検光子群、１６…センサ群、１７…Ａ／Ｄ変換器、１
８…コンピュータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透かしの形成された紙葉類の良否を判別
する紙葉類良否判別装置において、光を投光する光源と、この光源から投光された光の振動面を所定方向に揃えて
前記紙葉類に照射する第１の光学系と、前記紙葉類からの反射光のうち前記投光された光と異な
る方向の振動面を持つ光のみを透過する第２の光学系
と、この第２の光学系を透過した光を受光して受光強度に応
じた検出信号を出力する光センサと、この光センサから出力される検出信号と予め保持してい
る真の紙葉類に対する信号とに基づいて良否判別を行う
判定手段と、を具備したことを特徴とする紙葉類良否判
別装置。
【請求項２】第１の光学系は、少なくとも偏光子であ
ることを特徴とする請求項１記載の紙葉類良否判別装
置。
【請求項３】第２の光学系は、少なくとも検光子であ
ることを特徴とする請求項１記載の紙葉類良否判別装
置。
【請求項４】偏光ビームスプリッタにより光源から投
光された光の振動面を所定方向に揃えて紙葉類に照射
し、かつこの紙葉類からの反射光のうち散乱光のみを検
出して光センサに伝送することを特徴とする請求項１記
載の紙葉類良否判別装置。
【請求項５】複数の光センサを羅列したセンサ群から
の各検出信号を得ることを特徴とする請求項１記載の紙
葉類良否判別装置。
【請求項６】判定手段は、光センサから出力される検
出信号と真の紙葉類に対する信号との相互相関係数を求
め、この相互相関係数の大きさから前記紙葉類の良否を
判別することを特徴とする請求項１記載の紙葉類良否判
別装置。
【請求項７】判定手段は、光センサから出力される検
出信号に対して少なくとも標準偏差に関する統計処理を
行い、多変量解析を行って紙葉類の良否を判別すること
を特徴とする請求項１記載の紙葉類良否判別装置。