TW517214B - Method and apparatus for paper material discrimination - Google Patents

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517214 A7 B7 五、發明説明（1) (發明之背景） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於一種檢知紙葉類之紙質的方法及裝置 特別是關於一種處理有價證券，紙幣等紙葉類之機器的紙 質識別方法及裝置。 作爲檢知紙質之方式，如記載於日本特開平8 -1 8 0 1 8 9號公報，著重在以紙葉類之製程所製成的紙 纖維之特有構造的技術。在該技術係在特定紙幣取入由來 於特有構造（抄上紙之規則性模樣）的格子狀濃淡圖案， 經資料解析來識別紙質。又，如記載於日本特開平1 1 -1 3 9 6 2 0號公報，爲利用藉著紙葉類之紙質而搬運時 之摩擦不相同，由搬運所定距離間所需時間來判定紙質的 方法。 又，如記載於日本特開平1 0 — 2 3 2 1 6 6號公報 ，爲有關於可識別未含有金屬的紙材質的紙容器之選別方 法的技術。在該技術中，爲將近紅外線照射於紙容器，藉 由特定材質固有的近紅外線波長之吸光度峰値之波長，來 識別紙容器之種類者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在特開平8 - 1 8 0 1 8 9號公報所著重之格子狀濃 淡圖案，係爲了識別真正紙幣而對於使用於紙幣之紙抄上 者。然而，該濃淡圖案係即使相同紙質，若製程不相同貝(J 會變化。因此藉由依該格子狀濃淡圖案之偏差所產生之影 響，具有在一資料解析法無法精密地識別之缺點問題。又 在特開平1 1 — 1 3 9 6 2 0號公報之技術中，因濕度之 影響或紙質之劣化等，紙葉類之摩擦程度或硬度會變動之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 517214 A7 B7 五、發明説明（2) 故，因而具有若不是在限定之狀況下無法適用之缺點問題 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，特開平1 0 - 2 3 2 1 6 6號公報之技術係爲了 特定吸光度峰値之波長，必須導出從8 0 0 n m至 2 5 〇 〇 nm爲止之所有反射光量。要導出所需之時間， 係如有價證券，紙幣等紙葉類等，對於成爲需要高速處理 者有過長的缺點問題。 (發明之槪要） 本發明之目的係在於提供一種不依存於藉由製程之差 異所產生的濃淡圖案來識別紙質的技術。又，本發明之其 他目的係在於提供一種不會受到濕度之影響或紙質之劣化 影響而能識別紙葉類之紙質的技術。又，本發明之其他目 的係在於提供一種高速地進行精密紙質之識別的技術。對 於其他目的，在以下之說明更成爲明白。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明係將波長不相同之種類之光照射於紙葉類，測 定該反射光之吸光度，而從吸光度差來識別紙葉類之紙質 。又更具體地，引導波長不同之兩件紅外線的吸光度，藉 著此些之吸光度之相違度，亦即藉著吸光度差或吸光度比 ，來特定紙質。 (發明之實施形態） 創作本發明，對於多種多樣之紙葉類解析了近紅外線 之分光光譜。結果，發現了在吸收度表示各紙葉類特有之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 517214 A7 B7 五、發明説明（3) 吸收度的複數波長。利用此些之波長的組合來導出吸收度 差，藉由使周該吸收度差，未依存於藉由製程之差異所產 生之濃淡圖案能高速且精密地識別紙質，又不會受到濕度 之影響或紙質劣化之影響而可識別紙葉類之紙質。以下， 使用圖式說明本發明之實施形態。 本實施形態係使用屬於從波長8 0 0 n m至2 2 0 0 n m爲止之領域的兩種類光來測光，使用此些之測光値來 識別紙葉類之紙質者。在本實施形態中，將該從8 0 0 n m至2 0 0 0 n m爲止之波長領域稱作爲近紅外線領域 〇 第1圖係表示實現本發明之測定裝置。該測定裝置1 係被組裝於未圖示之紙幣鑑別裝置或紙幣自動處理裝置等 〇 測定裝置1係由：照射波長不同之光的發光部2 ’及 受光在發光部2被發光之光反射於紙葉類之反射光的受光 部3，及記憶對應紙葉類之紙質與其紙質之吸光度差之表 格的記億部4，及從在受光部3所受光之反射光算出吸光 度差，參照被記憶在記憶部4之表格（未圖示）來識別紙 質的控制部5，及顯示控制部5之識別結果的顯示部6所 構成。 發光部2係具有生成特定之波長寬之光的獨立之兩件 發光單元之構成也可以，或是藉由濾光器生成兩種波長的 構成也可以。又，作成設置在發光部2生成複數不同之波 長，而在受光部透過兩種波長的濾光器之構成也可以。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） --------^裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 517214 A7 B7 _ 五、發明説明（4) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，在上述第1圖之構成中，作成藉著測定測定用光 反射於紙葉類時的反射光之衰減量的反射法來求出吸光度 之構成。然而，測定測定用光透過紙葉類時的透過光之衰 減量的透過法也無所謂，任何方法均可適用。又，在本實 施形態中，在透過法，反射法之任何方法，作爲識別用參 數也使用二波長間的吸光度差，或是吸光度比。 將使用之二波長作爲D 1，D 2 ( D 1 > D 2 )，則 二波長間的吸光度差D A係以下式（1 )被定義。 DA = LOG(Id2/Id2,〇)-LOG(Idi/Ldi,〇)...... ( 1 ) 式中I D i，ϋ，I D 2，Q係未存在各該紙時之D 1， D 2的反射光之光強度。I D 1，I D 2係存在各該紙時之 D1，D2的反射光之光強度。又使用透過光時， 1 D 1 ’。，I D 2，（3，I D i，I D 2係分別表示透過光之光強 同樣地，二波長間之吸光度比A r係以下式（2 )被 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 定義。 A r = L 〇 G (I d 1 /1 d 1，。）/ L 〇 G (I d 2 /1 d 2，。）...... （ 2 ) 作爲使用於兩種類之測光的光，藉著上述分光光譜之 解析，判明了以下事項。亦即，以1 4 8 0 n m， 2 1 Ο 〇 nm爲中心分別使用± 3 0 nm以內之波長最理 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） 517214 A7 __B7__ 五、發明説明（5) 想。又所使用之之光的波長頻帶並沒有加以特別限制者， 惟可分別使用1 n m至6 0 n m者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在1480nm，2100nm近旁之波長頻帶中， 起因於紙幣之底質模樣的格子狀濃淡圖案的製程之各紙幣 每一張之吸收參數之影響較小。因此，藉由使用此些之波 長頻帶之各紙葉類之吸收度，不會受到格子狀濃淡圖案之 影響，可識別紙質本身者。又，藉由組合對於此些之波長 之格子狀濃淡圖案的吸收度之特性，亦即，藉由使用此些 波長的吸光度差，進行對於紙幣之格子狀濃淡之偏位’成 爲可進行更高精度之紙質之識別。 又，在1480nm，2100nm附近’隨著纖維 素中之直鏈澱粉（包含支鏈澱粉）含有量，變化各該波長 的吸收強度差。因此，藉由求出此些波長的各紙幣類之吸 收度，可特定直鏈殿粉之含有量，甚至於成爲可特定使用 於紙幣之材質。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，經吸濕之水分之吸收係在（9 0 0 n m至 2 0 0 0 n m之間會強烈地出現。隨著劣化，紙質之變化 (因變黃等之增大吸收），係在8 0 0 n m以下之可視光 領域會強烈地出現。因此，藉由測定上述波長的吸收度， 也能同時地減少此些環境之影響或劣化之影響’可成爲更 高精度之識別。 以下，使用第2圖，說明本實施形態的紙葉類之紙質 識別之處理流程。 首先，發光部2係在測定對象之紙葉類照射波長不同 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 517214 A7 B7 五、發明説明（6) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之兩種類光（步驟1 1 )。之後，受光部3受光來自紙葉 類之反射光（步驟1 2 )。當受光部2受光反射光時，控 制部5係測定其受光的反射光的各該吸光度光譜（步驟 13)，同時算出兩個反射光的吸光度差（步驟14)。 又，控制部5係參照被記憶於記憶部之紙質與吸光度差之 對應表格（未圖示），識別紙葉類之紙質（步驟1 5 )。 將在反射法測定二波長間之吸光度差的測定結果，表 示於第3圖。作爲紙葉類，使用普通複印紙（1 )，彩色 複印紙A ( 2 ) ，B ( 3 )，表面塗工紙A ( 4 ) ，B ( 5 )，消磁紙（6 )，絕緣牛皮紙（7 )，濾紙（8 )， 紙幣 A ( 9 )，紙幣 B ( 1 0 )，紙幣 C ( 1 1 )。（） 之內部之數字係表示於第3圖之橫軸的各紙葉類之號碼。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先，在測定裝置使用設置內徑1 5 0 n m之積分球 單元的自動記錄分光光度計。識別對象之紙葉類試驗片係 作成大約5 0 m m方形大小（但是紙幣係直接使用之狀態 )，在從波長9 0 0 n m至2 2 0 0 n m之領域測定此些 之試驗片之（反射）吸光度光譜。由折求出之光譜讀取二 波長（ 1 480nm，2 100nm)的吸光度，並使用 上述（1 )式算出吸光度差。結果，如第4圖所示地，隨 著紙葉類之紙質可確認明確之相差。 又，在實驗，爲在從波長900nm至2200nm 之領域測定吸光度光譜，惟在測定裝置中，係求出對於兩 種不同之波長的吸光度。如此地，藉著使用特定之兩種波 長對於紅外線的各紙葉類之吸光度，即可以用簡單之構成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 八 -9- 517214 A7 B7 五、發明説明（7) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 迅速地實現作爲識別對象的紙葉類之底質條紋的影響較少 且精度優異之識別。又，在本案發明係使用爲了特定直鏈 澱粉中之含有量而有效果的二波長，使用於紙質判別。藉 著此種構成，從直鏈澱粉之含有量來判定紙質，又可有效 地進行該紙所用之紙幣的識別。 在創作本案發明之時候，作爲識別對象的紙幣之搬運 機構之速度，係被要求每秒數百張至千數百張之速度。因 此被要求著相同程度之紙幣之識別速度。在該速度下爲了 進行精度優異之紙質判別，本實施形態之技術係極有效者 〇 以下說明本發明之其他實施形態。在以下所說明之實 施形態，係對於以在近紅外線領域具有吸收影響的染料或 顏料等施以印刷，著色之紙葉類來識別精度優異之紙質的 技術。本實施形態之構成係對於施以印刷著色之紙葉類。 使用波長8 0 0 n m至2 2 0 0 n m的三種類之光進行測 光，在紙葉類之識別紙質中，來修正依施加於該紙葉類之 表面印刷等的測光値之影響者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 使用於該三種類之測光的光中，長波長側之二波長成 爲用以識別紙葉類之紙質本身的測光用波長。作爲該二波 長，與上述之實施形態同樣，使用以1 4 8 0 n m， 2 1 Ο 0 nm爲中心分別在± 3 0 nm以內之波長較理想 。又，使用光之波長頻帶也同樣，並沒有特別加以限制者 ，惟可分別使用1 nm至6 0 nm。 成爲本實施形態之特徵的第三測光用波長，係使用於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇x297公釐） -10- 517214 A7 B7 五、發明説明（8) 用以修正對於以在近紅外線領域具有吸收之影響的染料或 顏料等進行印刷。著色之紙葉類施以修正測光値之影響。 亦即，因各種顏料，污垢所產生之影響的反射光量逐漸衰 減時，則吸光度光譜之基準會增大。在這種狀態時，由於 吸收峰値係相對地減小之故，因而成爲使用基準値須修正 絕對値。 作爲上述第三測定用之波長，係在9 0 0 n m至 1 0 0 0 nm之領域中，波長頻帶係選擇在1 nm至6 0 n m之間較理想。波長頻帶係使用求出與上述之反射度的 紅外線光同等者較理想。 又，作爲該測光方法，與上述實施形態同樣地，反射 法或透過法均無所謂，任何方法均可適用。對於透過法， 反射法之任一方法，作爲識別用參數，也可使用在上述（ 1 )所表示之二波長間的吸光度差，或在上述式（2 )所 表示之吸光度比。 本實施例的測定裝置係與表示於第1圖者同樣，處理 流程也與第2圖同樣。與實施例1之不同處，係對於進行 印刷’著色之紙葉類’進行使用第三測光用波長之光所進 行的測光値之修正處理。乃爲控制部5。 又，該修正處理係使用以下之式。 Δ i r ~ I 1 — I 2 ...... (3) I ( New ) i / I ! C ( Used) = C ...... ( 4 ) 修正値△Ir>=AIr/C ...... (5) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，項再填办 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 517214 A7 B7 五、發明説明（9) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

這時候，與第4圖同樣地，測定兩波長間的吸光度差 。但是，與第4圖之情形不相同，使用透過法來導出吸光 度，惟其他測定裝置，或試驗片之大小，係作成與第4圖 之測定時同樣。作爲紙葉類，使用普通複印紙（1 )，彩 色複印紙A ( 2 ) ，B ( 3 )，表面塗工紙A ( 4 ) ，B (5 )，消磁紙（6 )，絕緣牛皮紙（7 )，濾紙（8 ) ，紙幣A ( 9 )，紙幣B ( 1 0 )，紙幣C ( 1 1 )。 如在第4圖表示各紙葉類之吸光度差（透過法），隨 著紙葉類之紙質可確認相差。但是如N〇· 6，9，1 1 ，雖有相差惟數値也有接近者。如此，若將上述之（透過 吸光度修正成每一單位厚度之吸光度，則得到第5圖之結 果，隨著紙葉類之紙質可確認明確之相差。如此地，厚度 修正係成爲適用於厚度不相同之紙葉類的紙質識別。 (圖式之簡單說明） 第1圖係表示識別本發明之一實施形態的紙葉類之紙 質之測定裝置的方塊圖。 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 第2圖係表示本發明之一實施形態的紙葉類之紙質識 別的處理流程圖。 第3圖係表示紙葉類每一個之吸光度差（反射法）的 圖式。 第4圖係表示紙葉類每一個之吸光度差（透過法）的 圖式。 第5圖係表示紙葉類每一個之吸光度差（透過法修正 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 517214 A7 五、發明説明（Φ )的圖式。 元件對照表 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 測定裝置 2 發光部 3 受光部 4 記憶部 5 控制部 6 顯示部。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13-

Claims (1)

1. 517214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1 · 一種紙質識別方法，其特徵爲： 在測定對象之紙葉類照射波長不同之近紅外線領域的 兩種類之光； 分別導出照射該兩種類之光的紙葉類的吸光度； 從該導出之吸光度算出吸光度差； 以對應具有於記憶手段的紙葉類之紙質與其紙質之吸 光度差的資訊爲基礎，從上述算出的吸光度差來識別紙葉 類的紙質者。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之紙質識別方法，其 中，上述近紅外線領域係波長8 0 0 n m至2 2 0 0 n m 之間的兩種類之光者。 3 .如申請專利範圍第1項所述之紙質識別方法，其 中，上述兩種類的光之波長係以1480nm，21〇〇 n m爲中心分別存在於± 3 0 n m以內者。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之紙質識別方法，其 中，分別測定對於上述兩種類之光之照射的反射光，來導 出上述吸光度者。 5 .如申請專利範圍第1項所述之紙質識別方法，其 中，分別測定對於上述兩種類之光之照射的透過光，來導 出上述吸光度者。 . 6 .如申請專利範圍第1項所述之紙質識別方法，其 中，代替上述吸光度差使用吸光度比者。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之紙質識別方法，其 中，又具備以下步驟： 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14- 裝 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 517214 A8 B8 C8 P8____'_ 六、申請專利範圍 2 對於上述測定對象之紙葉類照射第三種類之光； 導出上述第三種類之光的吸光度； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 修正上述第三種類之光的反射光的吸光度； 從上述經算出之吸光度差及上述經修正的吸光度來識 別紙葉類之紙質。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之紙質識別方法，其 中，上述第三種類之光的波長中心，係存在於9 0 0 n m 至1 Ο Ο 0 n m的領域中者。 9 · 一種紙質識別裝置，其特徵爲： 在測定對象之紙葉類的射波長不同之近紅外線領域的 兩種類之光的發光部，及 用以導出照射該兩種類之光的紙葉類吸光度而受光所 需光的受光部，及 從上述受光部受光之光算出上述各該兩種類之光的吸 光度差， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以對應具有於記憶手段的紙葉類之紙質與其紙質之吸 光度差的資訊爲基礎，從上述算出的吸光度差來識別紙葉 類的紙質的控制部。 1 〇 .如申請專利範圍第9項所述之紙質識別裝置， 其中，上述近紅外線領域係波長8 0· Ο n m至2 2 0 0 n m之間的兩種類之光者。 1 1 .如申請專利範圍第9項所述之紙質識別裝置， 其中，上述兩種類的光之波長係以1 4 8 0 nm， 2 1 0 0 nm爲中心分別存在於± 3 0 nm以內者。 本^:尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ： " -15 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517214 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 1 2 .如申請專利範圍第9項所述之紙質識別裝置， 其中’上述受光部係分別受光對於上述兩種類之光之反射 光’而上述控制部係從上述反射光，來導出上述吸光度者 〇 1 3 ·如申請專利範圍第9項所述之紙質識別裝置， 其中’上述受光部係分別受光對於上述兩種類光所照射的 透過光’而上述控制部係從上述透過光導出上述吸光度者 〇 1 4 ·如申請專利範圍第9項所述之紙質識別裝置， 其中’上述控制部係代替上述吸光度差使用吸光度比者。 1 5 ·如申請專利範圍第9項所述之紙質識別裝置， 其中’上述發光部係又對於上述測定對象之紙葉類照射第 三種類之光；上述控制部係導出上述第三種類之光的吸光 度並進行修正；從上述算出之吸光度差與上述修正之吸光 度來識別紙葉類之紙質者。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之紙質識別裝置 ’其中，上述第三種類之光的波長中心，係存在於9 0 0 nm至1 〇 〇 〇 nm的領域中者。 1 7 ·如申請專利範圍第9項所述之紙質識別裝置， 其中，上述紙葉類係紙幣者。 . 1 8 · —種紙質識別裝置，其特徵爲具備： 搬運紙幣的搬運機構，及 測定具有以藉由上述搬運機構所搬運之紙幣之 1 4 8 0 nm爲中心之波長寬的第一波長之第一吸光度與 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 裝 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -16- 517214 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 具有以2 1 0 0 nm爲中心之波長寬的第二波長之第二吸 光度所需要的物理量的測定機構，及 儲存對應識別的紙幣之紙質與上述第一，第二吸光度 之相差之資訊的記憶部，及 從上述測定機構所測定之上述物理量導出第一，第二 吸光度之相差，並從上述記憶部所具有之上述資訊來識別 上述紙幣之真僞的控制部。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之紙質識別裝置 ，其中，上述測定機構係測定上述第一，第二波長的上述 紙幣之反射光者。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 8項所述之紙質識別裝置 ，其中，上述測定機構係測定上述第一，第二波長的上述 紙幣之透過光， 上述控制部係從上述透過光算出上述第一，第二波長 的吸光度者。 2 1 .如申請專利範圍第1 8項所述之紙質識別裝置 ，其中，上述搬運機構之搬運速度係每秒5 0 0張者。 (請先閱讀背面之注意事- 項再填· 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17-