TWI580375B - 硬幣及檢查此硬幣的方法 - Google Patents

Description

硬幣及檢查此硬幣的方法

本發明係有關於一種如申請專利範圍第1項之硬幣，以及一種如申請專利範圍第11項之檢查此硬幣的方法。

由內芯與包圍該內芯之外環所構成之所謂“雙色硬幣”已在全球範圍內使用了很長時間。內環與外環用不同金屬材料製成。DE 10 2010 013 148提出，為硬幣增設一形式為中環之材料成分。此中環例如用聚合物或複合材料製成，此中環係絕緣且與外環及內芯固定連接。

主要用電磁測量法檢查雙色硬幣。然而，內芯與外環間例如因腐蝕而產生的接觸阻力會造成測量結果失真。所用金屬或合金的電位差愈大，失真效果愈顯著。

該文獻還提出，中環可由一種透明、半透明、乳光及/或產生色彩效果的材料構成。該案中的中環寬度較佳為0.5mm至3mm。

該案除用電磁途徑提高此類硬幣之可檢查性外，還相對其他傳統硬幣而言提高了可區別性。例如，使用者透過觀察很容易便能發現透明的中環。

本發明之目的在於提供一種可用光學裝置有效偵測的硬 幣。本發明之另一目的在於，提供一種簡單而有效地偵測具中環之硬幣的方法。

本發明用以達成上述目的之解決方案為申請專利範圍第1及11項的特徵。

如申請專利範圍第1項之硬幣，其特徵在於，該中環對一第一波長範圍的電磁波而言具透過性以及/或者針對一第二波長範圍的透過程度較低或不具透過性。

若此種硬幣(例如)通過一光障，則在該中環採用透過性材料的情況下為光障信號的數目或者光障中斷的數目計數。同時可以信號變化或信號持續時間的形式保持該等光中斷或透光性之相應時間。根據所得出的信號序列可偵測該透明或透光之環的在場狀況，並根據所測時間確定該外環、該透光之中環及該金屬內芯的相應寬度。

根據本發明的一種設計方案，該中環之材料對該可見波長範圍而言透光。根據本發明的另一設計方案，該中環之材料對該不可見波長範圍而言透光。根據本發明的又一設計方案，該中環之材料對該可見及不可見波長範圍而言透光，且對該可見或不可見光的一或特定個波長範圍、特別是對紅外範圍而言不具透過性。本發明的最後一個設計方案尤佳。其原因在於，硬幣檢查裝置中的在場-光障一般用紅外光工作。若中環由透明但不允許紅外光透過的材料構成，則在硬幣通過該光學裝置且感測器裝置以無阻礙或者以並非無阻礙的方式受到照射時，該既對紅外光又對可見光敏感的感測器裝置以不同方式作出響應。此外根據本發明，該中環之材料亦對一可見波長範圍、如紅色範圍而言不具透過性。

根據本發明的另一設計方案，該中環之材料對該可見波長範圍而言透光，且對該可見光的至少一特定波段而言不具透過性。根據本發明的另一設計方案，該中環之材料對該不可見波段而言透光，且對該可見光的至少一特定波段而言具透過性。

所有前述針對可見或不可見範圍內之電磁波的透過性或不透過性之方案皆能用來簡單地對中環由絕緣材料構成之硬幣加以區別，該材料對光的至少一限定光譜範圍而言具透過性。

根據本發明的另一設計方案，該中環的反射係數不同於該內芯或該外環。若硬幣表面之反射特性不同於外環或內芯之反射特性，則可用光學裝置偵測硬幣表面之反射特性。此時，該中環之反射能力例如可高於內芯或外環。此外，可用一相應光學裝置偵測該中環的其他光學特性，例如，色素、紫外穩定劑、螢光或全像粒子。

一種檢查具有由絕緣材料構成之中環的硬幣的方法，以一供該等硬幣所通過之光學裝置為出發點，其中，產生一信號，在一評價裝置中對該信號進行評價，以便產生一真實信號或錯誤信號。根據本發明，在該等硬幣通過一感測器裝置的情況下，由至少一光學發送器照射該等硬幣，該光學裝置接收該中環所反射以及/或者透過該中環的光，且一評價裝置產生一信號。若該中環之材料例如為透明材料，則可見波長範圍內的光透過該中環且可入射至該感測器裝置，並在該感測器裝置上產生一信號。若該中環對不可見波段內的光而言具透過性且該感測器裝置對此光敏感，且該光源或該光學感測器的不可見光透過該中環之材料併入射至該感測器裝置，則同樣可產生一信號。在此情況下，例如可設置一橫向於硬幣運動 方向佈置的光障，且該評價裝置在硬幣通過該光障時為信號變化的數目計數，同時藉由信號持續時間保持光中斷或透光性之相應時間。

根據本發明的一種設計方案，該評價裝置分析該感測器裝置的信號，並在所接收之光的光譜對應於一真實硬幣之中環材料的情況下產生一真實信號。例如在該光學感測器產生白色光的情況下，可藉由該感測器裝置所實施的光譜分析來查明：穿透之光的光譜是否符合真實硬幣之中環材料通常所引起的光譜。亦可根據該分析而確定該光學發送器之光是否具有不可見分量，以便檢查該中環之材料是否對該不可見光而言不具透過性。

上文及下文所提及之電磁波或光係指能夠用傳統及現有之元件及設備毋需保護措施進行處理，處於可見及不可見光譜範圍內的廣義上的光。

根據本發明的一種設計方案，該感測器裝置對至少一限定波段敏感。根據本發明的另一設計方案，該感測器裝置對該可見光的一波長範圍敏感。作為替代方案，該感測器裝置可對該不可見光的一波長範圍敏感。根據本發明的另一設計方案，該感測器裝置對該可見光的一波長範圍且對該不可見光的一波段敏感。

亦可並非自該感測器裝置自身之選擇性敏感出發，而是在該感測器裝置上游設置一或多個過濾器，其允許或阻斷該光學發送器之光的某些波長範圍通過。

該感測器裝置包括至少一例如實施為光電晶體之感測器元件。根據本發明的一種設計方案，亦可設置兩個或兩個以上感測器。根據 本發明的一種設計方案，採用面感測器或行感測器來替代視場較窄之感測器。為此，例如在硬幣通道的一側使用一光源，其發送具透過性及受阻斷之波長範圍的光，如白色光。相對一側設有一光敏式面感測器或行感測器。該感測器之寬度較佳至少等於該硬幣之中環的寬度。此環寬度通常為1.0mm至1.5mm。該光敏感測器裝置設計為對該二波長範圍，即穿透的光的波長範圍及受阻斷之波長範圍，即可見及不可見光進行偵測。該感測器裝置在靜止狀態下偵測兩波長範圍，因為在發送器與接收器之間不存在任何物體。而當帶中環的硬幣滾動經過感測器裝置時，首先，所有波長皆被金屬外環阻斷。中環的特別材料通過該感測器裝置時，唯有受阻斷的波長範圍(如紅外範圍)而非其他波長被吸收。此點係一可用來檢查或區別硬幣的可評價特徵。此後當內芯經過該感測器裝置時，所有波長皆重新被阻斷。隨後，該中環在第二點上通過該感測器裝置，最後是該金屬外環的第二面。

藉由此種光敏感測器裝置可確定整個照射面的大小，以及確定外環及內芯等組成部分之寬度。

根據本發明的一種設計方案，利用該感測器裝置的信號來確定該等硬幣之機械尺寸，特別是外環寬度、中環寬度、內芯直徑及硬幣直徑。

該檢查三分式硬幣用簡易光學裝置可由單獨一個光障構成。根據本發明的一種設計方案，較佳使該等硬幣通過兩個皆具光學發送器與光學感測器的光學路徑，其中，例如一路徑用可見光譜範圍的波長工作，另一路徑用不可見光譜範圍的波長工作。就既發送可見光又發送不可見光的光源而言，例如在兩個慣性感測器接收該光時將該二光學感測器激 活。若中環用對不可見光而言不透明的材料製成，則在該中環通過該二光學路徑時，該二光學路徑中唯有一感測器接收光。

作為替代方案，亦可使得該感測器裝置同時對可見與不可見範圍內的波長敏感，並依次激活該光學感測器，以便先在可見範圍內產生光，再在不可見範圍內產生光。根據本發明的一種設計方案，可為此而採用兩個光學發送器。亦可依次短時切換該光學感測器，以便針對不同情形、即對限定的波長範圍敏感。

1‧‧‧內芯

2‧‧‧外環

3‧‧‧中環

10‧‧‧硬幣

11，11'‧‧‧光障

12，12'‧‧‧光障

20‧‧‧硬幣通道，通道

30‧‧‧主板

32‧‧‧致偏板

34‧‧‧LED

36‧‧‧光電晶體

38‧‧‧光學元件

40‧‧‧區段

42‧‧‧凹槽

44‧‧‧行感測器或面感測器

46‧‧‧行感測器或面感測器

a‧‧‧間距

dd‧‧‧厚度

dr‧‧‧厚度

h，h'‧‧‧高度，距離

L1‧‧‧光障

L2‧‧‧光障

圖1A為由三種材料構成之硬幣的俯視圖；圖1B為沿圖1A中的線條B-B之剖面圖；圖2為圖1A及1B所示硬幣通過兩個光障L1及L2時的示意圖；圖3為該等光障針對硬幣中環的不同材料作出響應；圖4為一種類似於圖2的裝置，具有兩個上下相疊的光障；圖5為實施本發明之方法的光學裝置之剖視圖；圖6為一種類似於圖2的裝置，具有一用於該光學裝置的行偵測器或面偵測器；及圖7為圖6所示用於實施本發明之方法的光學裝置的剖視圖。

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

圖1A及1B所示硬幣由三個部分構成，即由第一金屬材料構成的內芯1、由第二金屬材料構成的外環2及由絕緣材料(如聚合物)構 成的中環3。中環3之材料亦可為透光或透明之材料。內芯1之厚度為dd，外環2之厚度為dr。

圖2為硬幣10滾動的硬幣通道20。兩光障L1與L2之間距為a，且自硬幣通道20出發之高度為h。該等光障例如由佈置於硬幣10之路徑的不同側面上的至少一光學發送器與光學接收器或感測器構成。光障L1用可見波長範圍內的光工作，光障L2在紅外波長範圍內工作。硬幣10通過光障L1及L2期間，藉由該等光障之中斷來實施時間記錄。首次中斷係硬幣10之滾入的外緣進入光障L1，此係圖3a中的時間點t0。在此瞬間，兩波長範圍(透光及不透光)皆被阻斷。若金屬外環與中環之過渡部的邊緣通過光障L1，則用光障L1之光學感測器偵測透光之波段，此點係用時間點t1表示。中環與金屬內芯之過渡段通過時，該二波長範圍同樣被阻斷。此種情況係時間點t2。硬幣10的第二半邊通過時，以類似的方式測定時間點t3、t4及t5。可根據所測時間段t0至t1、t1至t2、t2至t3、t3至t4及t4至t5確定單個之環寬度或內芯直徑以及整個硬幣直徑。此種確定係已知方法，參閱DE 27 24 868、EP 0 839 364及EP 0 694 888。所測單個之環寬度可用作防偽特徵。

光障L2與通道20的距離與光障L1與通道20的距離相等，且L1與L2之間距是已知的。故可據此算出硬幣之力學距離。光障L2採用某種波長範圍，如紅外光。在此波長範圍內，在t11及t12、t13及t14中未發現任何信號變化，而是同樣在整個硬幣10通過光障L2的時間點t15上才發生變化，因為中環之材料不允許紅外光透過。下方的圖3a以圖解方式示出此種情形。圖3b為檢查一硬幣的過程，該硬幣之中環的材料可供紅外光 透過。如圖所示，針對L1及L2所產生的信號曲線相同。利用此項區別特徵便能將中環所用材料有誤之硬幣檢出。

圖3c為傳統雙色硬幣以及帶中環之硬幣的針對該二光障L1及L2的信號曲線圖，該帶中環之硬幣的中環所用材料對可見光及不可見光而言皆不具透過性。

整體而言，存在以下防偽特徵：允許可見光透過的中環材料

阻斷紅外光的材料

外環寬度(左邊及右邊)

中環材料之寬度(左邊及右邊)

內芯直徑

圖4為四個光障的示意圖，該等光障由用元件符號11或11'及12或12'所表示的光學發送器及光學接收器疊置而成，該等光障與硬幣通道20的距離為h或h'，間距為a。直徑較小的傳統硬幣通過光障11及12時，產生信號曲線t1及t2。直徑較大的硬幣通過時，光障11'及12'額外產生類似的信號曲線。而若該等光障處於圖1A或1B所示中環之高度時，同樣可針對11及12以及11'及12'產生類似於圖3所示方式的信號曲線。

圖5為一主板30及一構成硬幣通道20之致偏板32的示意圖。致偏板32中嵌入一LED34，用於對沿通道20經過該LED的硬幣10進行照射。該主板中設有一光電晶體36，其與一光學元件38配合作用，該光學元件產生透鏡效果且其直徑較小之區段40嵌入主板30的凹槽42，在該LED所產生之光未被硬幣10阻斷或者該光被硬幣10的一區域允許透過的 情況下(參閱此前之附圖所示情形)，則該光學元件接收該光。

作為針對LED34之光的點狀接收器之替代方案，亦可沿豎向或水平方向佈置行感測器或面感測器，參閱圖6中的44或46。圖7為水平佈置的行感測器46，其整個寬度皆被LED34照射，從而自LED34接收未被硬幣阻斷或者被該硬幣允許透過的光。

1‧‧‧內芯

2‧‧‧外環

3‧‧‧中環

10‧‧‧硬幣

Claims (22)

1. 一種硬幣，包含一由一第一金屬構成的內芯、一由另一金屬材料構成且同心包圍該內芯的外環，及一在內芯與外環之間與該內芯及外環固定連接且由絕緣材料構成的中環，其中，該中環對一第一波長範圍的可見光而言具透過性，對一不包含此第一波長範圍的第二波長範圍的可見光的透過程度較低或不具透過性，或對於此第二波長範圍的不可見光的透過程度較低或不具透過性。
2. 如申請專利範圍第1項之硬幣，其中，該中環之材料對該可見或不可見波長範圍的光而言透光。
3. 如申請專利範圍第1項之硬幣，其中，該中環所用材料對該可見及不可見波長範圍的光而言透光。
4. 如申請專利範圍第1項之硬幣，其中，該中環所用材料對該可見波長範圍的光而言透光，且對該不可見光的至少一特定波長範圍而言不具透過性。
5. 如申請專利範圍第4項之硬幣，其中，該特定波長範圍係為紅外線範圍。
6. 如申請專利範圍第1項之硬幣，其中，該中環所用材料對該不可見波長範圍而言透光，且對該可見光的至少一特定波長範圍而言不具透過性。
7. 如申請專利範圍第1項之硬幣，其中，該中環之材料對該可見波長範圍而言透光，且對該可見光的該至少一特定波長範圍而言不具透過性。
8. 如申請專利範圍第1項之硬幣，其中，該中環所用材料對該不可見波長範圍而言透光，且對該可見光的該至少一特定波長範圍而言不具透過性。
9. 如申請專利範圍第1項之硬幣，其中，該中環的反射係數不同於該內芯或該外環。
10. 如申請專利範圍第8項之硬幣，其中，該中環之反射能力高於該內芯或該外環。
11. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之硬幣，其中，該中環由一聚合物構成。
12. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之硬幣，其中，該中環由一複合材料構成。
13. 一種檢查一硬幣的方法，該硬幣具有一由一第一金屬構成的內芯、一由一第二金屬材料構成的外環，及一佈置在內芯與外環之間且由絕緣材料構成的中環，該絕緣材料對於第一波長範圍的可見光具透過性，對一不包含此第一波長範圍的第二波長範圍的可見光透過程度較低或不透過或對此第二波長範圍的不可見光透過程度較低或不透過，此方法中，該硬幣被至少一光學發送器用可見光及/或不可見波長範圍的電磁波照射，有一光學感測器裝置接收通過該中環的光，如果該硬幣在該光學感測器裝置上移動去，則一評價裝置產生一信號，其中該光學感測器裝置對於該通過的光及不通過的或部分通過的波長範圍的電磁波係敏感者，當該光學感測器裝置對於不通過或部分透過的波長範圍的電磁波不反應時，該評價裝置就產生一真實信號。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，該硬幣通過二條光學路徑：一光學發送器及一光學感測器；其中之一用可見光工作，另一個用不可見光範圍的電磁波工作。
15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，該感測器裝置對該可見光及不可見光的光譜範圍的電磁波敏感，而該光學發送器短時地輪流動作，一次產生可見光，一次產生不可見光頻率的波。
16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，該光學發送器產生白光，該感測器裝置確認是否接收到的光具有不可見光成份。
17. 一種一檢查硬幣的方法，該硬幣具有一由一第一金屬構成的內芯、一由一第二金屬材料構成的外環，及一佈置在內芯與外環之間且由絕緣材料構成的中環，在此方法中，該硬幣移動通過一光學裝置，其產生之信號用一評價裝置評價，以產生或真實信號或假信號，其中，該硬幣被至少一光學發送器用白光照射，且如果通過該中環的光的光譜分析相當於一真實硬幣的中環的材料，則該評價裝置產生一真實信號。
18. 如申請專利範圍第13或14項之方法，其中，由一LED產生該光學發送器的光。
19. 如申請專利範圍第13或14項之方法，其中，採用光電晶體做為該光學感測器裝置。
20. 如申請專利範圍第13或14項之方法，其中，該光學感測器裝置採用一面感測器或行感測器。
21. 如申請專利範圍第13或14項之方法，其中，利用該光學感測器裝置的信號來確定該硬幣之機械尺寸：其包括外環寬度、中環寬度、內芯直徑及硬幣直徑。
22. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，採用兩個敏感性有所不同的光學感測器。