WO2001029785A1

WO2001029785A1 - Detecteur de pieces de monnaie

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Publication number: WO2001029785A1
Application number: PCT/JP2000/002109
Authority: WO
Inventors: Larry J. House; Richard J. Davis
Original assignee: Japan Tobacco Inc.
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-04-26
Also published as: US6340082B1; CN1339144A; KR20010099855A; TW418372B; JP2001126103A; DE10083658T1

Description

明細書

コイン識別装置技術分野

本発明は、複数の渦電流コイルを用いてコインに渦電流を生起させ、この渦電流により変化する上記各渦電流コイルのインピーダンスから、コイン表面における打抜模様ゃコィンの材質等を調べて該コィンの種別や真偽を判定するコイン識別装置に関する。背景技術

自動販売機や自動金銭処理機（ATM) 等には、投入金額を計算する上での前処理装置として、コィンの種別やその真偽を判定するコィン識別装置が組み込まれる。この種のコイン識別装置は、専ら、コインの外径やその厚み、重さを計測し、予め求められている正規のコイン（取り扱い対象とする複数種のコイン）の外径、厚み、および重さとそれぞれ比較することでコインの種別とその真偽を判定し、また偽貨についてはリジェクトするように構成されている。しかし数多くのコインの中には、取り扱い対象とする正規のコインの特徴 (外径、厚み、重さ等）に似た取り扱い対象外のコイン、例えば他国のコインがあり、これを誤認識する虞がある。

そこでコイン表面における打抜模様がなす凹凸情報を画像として検出し、この画像の特徴を認識処理してその種別を識別することが試みられている。しかしコィン表面に付着した埃や汚れが原因となって、コィン表面の打抜模様の特徵自体を精度良く検出することが困難な場合がある。更にはコイン表面の打抜模様がなす画像の特徴を、取り扱い対象とする正規のコインの打抜模様によつて示される画像の特徴と比較する場合、処理対象画像を回転処理した上でマツチング処理したり、適宜、フーリエ変換を施す等の処理が必要となる。これ故、コインの識別に要する処理が複雑であり、多大な処理時間を要すると言う不具合がある。発明の開示

本発明は、コイン表面における打抜模様がなす凹凸情報に着目して、その種別や真偽を簡易に、しかも精度良く識別することのできるコイン識別装置を提供する。特に本発明は渦電流コイルを用いてコインに磁界を加えたとき、この磁界によりコインに生じる渦電流が該コインの材質や厚み等によって変化し、この渦電流の影響を受けて該渦電流コイルのインピーダンスが変化することに着目している。

そこで本発明に係るコィン識別装置は、コィンの種別やその真偽を簡易にして高精度に識別するべく、請求の範囲 1に記載するように渦電流コイルを用いてコィンの全域に亘つて順次局所的に高周波磁界を加えながら、この高周波磁界によってコィンに生じる渦電流の影響を受けて変化する前記渦電流コィルのインピーダンスを計測して、コイン表面における打抜模様の凹凸情報を得、一方、前記渦電流コイルを用いてコインに低周波磁界を加え、この低周波磁界によってコィンに生じる渦電流の影響を受けて変化する前記渦電流コイルのィンピーダンスを計測して、コインの材質に関する情報を得、これらの情報に従つてコインを識別するようにしたことを特徴としている。

即ち、本発明は複数の渦電流コイルを高周波駆動したときの各渦電流コイルのインピーダンスからコイン表面における打抜模様の凹凸情報を得、また特定の渦電流コイルを低周波駆動したときの渦電流コイルのインピーダンスからコィンの材質に関する情報を得ることで、コィンの種類や真偽を簡易にして高精度に識別し得るようにしたコイン識別装置を提供する。

より具体的には、 2次元配列されてコイン表面に対向配置される複数の渦電流コイルを高周波駆動し、また前記渦電流コイルを低周波駆動して、これらの渦電流コイルの駆動に同期して前記コインに生じる渦電流の影響を受けて変化する前記渦電流コイルのインピーダンスを検出する。そして前記渦電流コイルを低周波駆動したときの前記渦電流コイルのインピーダンスと、正規のコィンについて予め求められている上記インピーダンスとを比較して該コインの材質を判定する。また前記渦電流コイルを高周波駆動したときの各渦電流コイルのインピーダンスを、コィン表面における打抜模様の凹凸情報を表す特徴情報として求め、この特徴情報と予め求められている正規のコインの特徴情報とを比較してコインの種別を識別する。特にインピーダンスの分布を示すヒストダラムを、コイン表面における打抜模様の凹凸情報を表す特徴情報として作成し、このヒストグラムと予め求められている正規のコインの上記ヒストグラムとを比較してコィンの種別を識別することを特徴としている。

本発明の好ましい態様は、前記複数の渦電流コイルは、平面上に方形状の格子をなして配列されたコイルアレイとして、或いは所定の幾何学的配列をなすコイルアレイとして実現される。また前記高周波駆動手段は、前記コイルァレィを構成する全ての渦電流コイルを順に高周波駆動してコィンの全域を走査し、前記低周波駆動手段は前記コイルアレイ中の特定の渦電流コイルだけを低周波駆動するように構成される。例えば低周波駆動される特定の渦電流コイルは、コイルアレイをなす複数の渦電流コイル中の略中央部に配列された所定個数の渦電流コイルとして設定される。尚、低周波駆動される渦電流コイルを、コィルアレイを複数の渦電流コイルの側部に並べて設けた、或いは重ねて設けた前記コイルアレイとは独立した専用の渦電流コイルとしても良い。

また本発明に係るコイン識別装置は、更に前記渦電流コイルを所定の周波数で駆動したときの各渦電流コイルのインピーダンスからコィンの直径を計測するコイン径計測手段を備えて構成される。更には前記渦電流コイルを所定の周波数で駆動したときの各渦電流コイルのインピーダンスからコインの厚みを計測するコイン厚計測手段を備えて構成される。また本発明に係るコイン識別装置は、前記渦電流コイルを高周波駆動したときの各渦電流コィルのィンビーダンスから、コイル表面における打抜模様の凹凸情報を 2次元または 3次元ィメ —ジとして捉えるイメージ処理手段を備えて構成される。

尚、前記高周波駆動手段はコインの表面近傍に渦電流を生起するべく、例えば渦電流コイルを 7 0 0 k H z〜l MHz程度の周波数で駆動して高周波電磁界を発生させるように構成され、また前記低周波駆動手段はコインの内部に渦電流を生起するべく、例えば渦電流コイルを 1 0 k Hz〜l 0 0 k Hz程度の周波数で駆動して低周波電磁界を発生させるように構成される。

具体的には前記高周波駆動手段および低周波駆動手段は、外部から加えられる制御電圧により発振周波数が可変制御される電圧制御型発振器として実現され、上記制御電圧を切り替えることにより渦電流コィルを駆動する周波数を切り替えて、高周波駆動手段または低周波駆動手段として機能する。

また本発明に係る複数の渦電流コイルは、マルチプレクサを介して電圧制御型発振器からの出力を択一的に受けて発振駆動され、上記マルチプレクサは発振駆動する渦電流コイルを高速に走査するように構成される。

尚、低周波駆動される渦電流コイルを、高周波駆動される複数の渦電流コィルとは別に設けることも可能である。また渦電流コイルを低周波駆動してコィンの材質を調べるに際しては、例えば 1 0 0 k Hz近傍の複数種の周波数で前記渦電流コイルを選択的に駆動して、或いは 1 0 0 k Hz〜7 0 0 k Hz程度の周波数範囲で前記渦電流コイルの駆動周波数を連続的に変化させ、これによつて発生させた低周波電磁界をコインの複数の部位に加えることが望ましい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態に係るコイン識別装置に組み込まれるコイルァレイの概略構成、およびコイン識別装置に組み込まれるコイルアレイと低周波駆動用の渦電流コィルとの配列構成を示す図。図 2は、図 1に示すコイルアレイを構成する平面コイル（渦電流コイル）の構成を示す図。

図 3は、本発明の一実施例に係るコイン識別装置におけるセンシング部の一部を破断してその内部構造を示した正面図。

図 4は、センシング部を上方から見た平面図。

図 5は、センシング部をコィンの移動方向から見た側面図。

図 6は、本発明の別の実施形態における渦電流コイルのコインに対する配置例を示す図。

図 7は、本発明の一実施形態に係るコィン識別装置の全体的な概略構成図。図 8は、コイン識別装置における渦電流コイルと、この渦電流コイルにより局部的に交流磁界が加えられるコインとの関係を模式的に示す図。

図 9は、マイクロプロセッサにおいて実行されるコィン識別処理の概略的な処理手順の一例を示す図。

図 1 0は、コイン識別処理に用いられるコインの情報を格納したテーブルの例を示す図。

図 1 1は、コインの打抜模様がなす凹凸の分布を表すインピーダンスのヒストグラムの例を示す図。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るコイン識別装置について説明する。

図 1 ( a )はこの実施形態に係るコイン識別装置に組み込まれるコイルアレイ 1の概略構成を示している。このコイルアレイ 1は、複数（m X n個）の渦電流コイル 2を平面上に m行 X n列の方形状の格子配列（マトリックス配列）をなして構成される。具体的にはコイルアレイ 1は、取り扱い対象とするコインの外径より大きい、例えば 3 O mm x 5 0 mm程度の大きさの所定の絶縁基板 3上に、図 2に示すような外径 2 mm〜 5 mm程度の渦巻き状の平面コイルを渦電流コイル 2として、複数個の平面コイル（渦電流コイル 2 ) を所定の配列ピッチ Px， Py (例えば 6 mm程度）で形成したプリント回路基板として実現される。

これらの各渦電流コイル 2の一対のリード端子 2 a , 2 bは、行および列毎にそれぞれ共通接続されてコィルァレイ 1における行選択用のリード端子 4 a および列選択用のリード端子 4 bとして導出される。これらの行選択用のリード端子 4 aの 1つを指定し、同時に列選択用のリード端子 4 bの 1つを指定して、これらのリード端子 4 a , 4 b間を通電することで、コイルアレイ 1中の 1つの渦電流コイル 2が択一的に指定されて駆動される。

尚、コイルアレイ 1を構成する複数の渦電流コイル 2は、後述するようにコィンに対して局部的に高周波磁界を印加する為に用いられる。またマトリックス配列された複数の渦電流コイル 2中の特定の渦電流コィル 2、例えば略中央部に配列された 4つの渦電流コイル 2 Xは、コインに対して低周波磁界を印加する為にも用いられる。

渦電流コイル 2 ( 2 x) は、所定の周波数の交流電流により通電駆動されて磁界（高周波磁界または低周波磁界）を発生し、この磁界（交流磁界）をコィンに局部的に印加することで該コィンにその材質や厚み等に応じた渦電流を生起する役割を担う。そしてコインに生じた渦電流が、後述するように渦電流コィル 2 ( 2 x) に作用して該渦電流コイル 2 ( 2 x) のインピーダンスに変化をもたらすことを利用して、渦電流コイル 2 ( 2 x) はそのインピーダンスの変化をコインの特徴として検出する為のセンサ部として機能する役割を担う。このような複数の渦電流コイル 2を備えたコイルアレイ 1は、図 3〜図 5にコイン識別装置におけるセンシング部の概略構成を示すように、コイン 1 0の通路を形成するガイド 1 1に沿って配置される。ちなみに図 3はセンシング部の一部を破断してその内部構造を示した正面図、図 4はセンシング部を上方から見た平面図、図 5はセンシング部をコイン 1 0の移動方向から見た側面図である。

即ち、センシング部は、コイン 1 0の通路を形成するガイド 1 1を挟んで 2 つのコイルアレイ 1を平行に設けて構成される。これらのコイルアレイ 1は、

5 その渦電流コイル 2の配列面を、ガイド 1 1に導かれて転動しながら移動するコイン 1 0の表裏面にそれぞれ平行に対峙するように配置される。特にコイルアレイ 1は、コイン 1 0の凹凸状の打抜模様が形成された表裏面にそれぞれ微小な間隙を隔てて近接配置され、渦電流コイル 2の発生磁界がコイル 1 0に十分強く作用し、またコイン 1 0に生じた渦電流の影響が当該渦電流コイル 2に

10 十分強く作用するように設定される。

尚、ここではコイン 1 0を転動させながら移動させる通路にセンシング部を設ける例について示しているが、コイン 1 0を横滑りさせながら移動させる通路ゃ、コイン 1 0の落下通路にセンシング部を設けることも可能である。またコイルアレイ 1における渦電流コイル 2の形成面を保護膜で覆い、このコイル i s アレイ 1自体をコィンの通路を形成するガイド 1 1の一部として用いることも勿論可能である。

ところでコイン 1 0に対して低周波磁界を印加する為の渦電流コイルを、コィルアレイ 1をなして設けられて高周波駆動される複数の渦電流コイル 2とは別に、例えば図 1 (b)に示すようにコイルアレイ 1に並べて設けた専用の渦電

20 流コイル 2 yとして実現することも可能である。また或いは低周波磁界を印加する為の渦電流コイルを、コイルアレイ 1に重ねて設けた専用の渦電流コイル 2 yとして実現することも可能である。この場合、低周波駆動用の渦電流コィル 2 yとしては、コイン 1 0の径程度の大径のものとすることが好ましい。また図 6 ( a) ( b)にそれぞれ示すように、これらの渦電流コイル 2， 2 x， 2 yを

25 それぞれコイン 1 0に対峙するように、その通路に沿って配置すれば良い。

さて上述したコイルアレイ 1の各渦電流コイル 2を駆動してコイン 1 0の特徴を検出して該コイン 1 0の種別を識別するコイン識別装置は、概略的には図 7に示すように構成される。このコイン識別装置は、マイクロプロセッサ 2 1 の制御の下でコントローラ 2 2を作動させ、以下に説明するようにコイルァレィ 1の各渦電流コイル 2を駆動し、コイン 1 0の特徴を該コイン 1 0によって変化する各渦電流コイル 2のインピーダンスとして検出する。そして検出した各渦電流コイル 2のインピーダンスに従ってコィン 1 0の種別やその真偽を判定するように構成される。

即ち、コントローラ 2 2はマルチプレクサ 2 3を駆動してコイルアレイ 1の複数の渦電流コィル 2を順に選択しながら、選択した渦電流コィル 2に電圧制御型発振器（V C O) 2 4から出力される所定周波数の交流電流を加えることで該渦電流コイル 2を駆動する。マルチプレクサ 2 3は、例えばコントローラ 2 2から発せられる所定周期数のクロック信号 C L Kに従って、コイルアレイ 1の列選択用のリード端子 4 bの 1つを順次巡回的に選択して電圧制御型発振器 2 4の出力（交流電流）を複数の渦電流コイル 2に対して列毎に印加する。同時にマルチプレクサ 2 3は、コイルアレイ 1の行選択用のリード端子 4 a の 1つを選択的に接地すると共に、上記列選択用のリード端子 4 bの選択が一巡する毎に、接地する行選択用のリード端子 4 aを順次切り替える。このようなマルチプレクサ 2 3によるコイルアレイ 1の行および列の選択動作により、マトリックス配列された複数の渦電流コイル 2の 1つが順に選択されて電圧制御型発振器 2 4により通電駆動される。つまり複数の渦電流コイル 2の通電駆動が、その配列に従って 2次元的に走査される。

またマルチプレクサ 2 3によって選択されて通電駆動される渦電流コイル 2 の端子間電圧（振幅またはその位相）は、例えばコイルアレイ 1の列選択用のリ一ド端子 4 bに選択的に加えられる電圧制御型発振器 2 4からの出力（交流電圧）として増幅器 2 5を介して検出される。この増幅器 2 5は、渦電流コィル 2のインピーダンスの変化を、該渦電流コイル 2を駆動する信号（電圧制御型発振器 2 4の出力）の振幅または位相の変化として検出する役割を担う。そして振幅 Z位相検出器 2 6は、前記コントローラ 2 2によるマルチプレクサ 2 3の動作タイミングに同期して、即ち、渦電流コイル 2の選択動作に同期して増幅器 2 5の出力をサンプリングし、その振幅や位相を検出してマイクロプロ 5 セッサ 2 1によるデータ収集とその記憶に供する。

ちなみにコントローラ 2 2は前述したセンシング部にコイン 1 0が導かれたとき、マイクロプロセッサ 2 1からの指令を受けて、例えば先ずコイルアレイ 1の全ての渦電流コイル 2を順に通電駆動するようにマルチプレクサ 2 3の作動を制御する。この際、コントローラ 2 2は電圧制御型発振器 2 4に対して第

10 1の制御電圧を印加して、該電圧制御型発振器 2 4を 7 0 O KH z以上の周波数、好ましくは 1 MHz程度の周波数で発振動作させる。これによつて全ての渦電流コイル 2が 1 MHz程度の周波数で順次高周波駆動される。

そして全ての渦電流コィル 2の高周波駆動が終了したときには、コント口一ラ 2 2は、今度は前述した特定の渦電流コイル 2 Xだけを順次通電駆動するよ t s うにマルチプレクサ 2 3の作動を制御する。そしてこのとき、コントローラ 2 2は電圧制御型発振器 2 4に対して第 2の制御電圧を印加して、該電圧制御型発振器 2 4を 1 0 0 k Hz〜 7 0 0 k H z程度の周波数で発振動作させる。これによって特定の渦電流コイル 2 Xだけが 1 0 0 k Hz〜7 0 0 k H z程度の周波数で順次低周波駆動される。従って電圧制御型発振器 2 4はコントローラ

20 2 2と協働して、渦電流コイル 2を高周波駆動する高周波駆動手段、および渦電流コイル 2を低周波駆動する低周波駆動手段として選択的に機能する。尚、渦電流コイル 2を順に選択しながら高周波駆動している過程において、前述した特定の渦電流コイル 2 Xが選択されたとき、これに同期して電圧制御型発振器 2 4の作動を制御して該渦電流コイル 2 Xを低周波駆動するようにし

25 ても良い。つまり特定の渦電流コイル 2 Xを低周波駆動し、他の渦電流コイル 2を高周波駆動するように予め設定しておき、コイルアレイ 1が有する複数の渦電流コイル 2 ( 2 x ) を、順次 1回だけ駆動することでコイルアレイ 1の全域に亘る走査を完了するようにしても良い。

このようにして駆動条件を変えながら各渦電流コイル 2 ( 2 x ) を通電駆動したときの各渦電流コイル 2 ( 2 x) の発振振幅が、コイン 1 0によって変化した渦電流コイル 2 ( 2 x) のインピーダンスを示す情報として、増幅器 2 5 および振幅 Z位相検出器 2 6を介して順に検出される。つまり増幅器 2 5は、渦電流コイル 2 ( 2 x ) に対するインピーダンス計測手段として用いられている。

ここでコイン 1 0によって変化する渦電流コイル 2 ( 2 x ) のインピーダンスについて説明する。

図 8は電圧制御型発振器 2 4からの出力を受け、マルチプレクサ 2 3の作動の下で選択的に通電駆動される 1つの渦電流コイル 2と、この渦電流コイル 2 により局部的に交流電磁界が加えられるコイン 1 0との関係を模式的に示している。渦電流コイル 2が発生した交流電磁界 Ψがコイン 1 0に加えられると、コイン 1 0の交流電磁界が横切る部位に渦電流 I cが発生する。この渦電流 I c の大きさはコイン 1 0の材質や厚み（抵抗率）によって変化する。またこの渦電流 I cが発生する磁束は、渦電流コイル 2が発生する交流磁束を打ち消すように作用する。この為、渦電流コイル 2を駆動する電流が一定であっても、渦電流コイル 2が実質的に発生する磁束が減らされることになるので、該渦電流コイル 2のインダクタンス、つまりインピーダンス Zが減少することになる。換言すれば渦電流コイル 2からコイン 1 0に交流磁界を加えて該コイン 1 0 に渦電流を生起すると，この渦電流の影響を受けて渦電流コイル 2のインピーダンスが低下する。しかも渦電流 I cが発生する磁束が渦電流コイル 2に及ぼす影響は、渦電流コイル 2とコイン 1 0の表面との距離 dが短い程強く作用し、渦電流コイル 2のインピーダンスの低下が大きい。

増幅器 2 5はこのような渦電流コイル 2のインピーダンスの変化を、渦電流コイル 2を駆動する信号の振幅の変化として捉えることで、該渦電流コイル 2 のインピーダンスを検出する。特にコイン 1 0に生じた渦電流の影響を受けて変化する渦電流コイル 2のインピーダンスは、コイン 1 0の材質のみならず、コイン 1 0の表面の打抜模様による凹凸、ひいては渦電流コイル 2との距離 d

5 の変化に依存するので、このインピーダンスを検出することによりコイン 1 0 の特徴を抽出することが可能となる。

ちなみに渦電流コイル 2が発生する交流電磁界の周波数が高いほど、コイン 1 0の表面に近い領域に渦電流が発生し、逆に交流電磁界の周波数が低くなるとコイン 1 0の内部に磁界が浸透してその内部に渦電流が発生し易くなる。従

10 つてコイル表面の打抜模様をなす凹凸の情報を検出する場合には、打抜模様をなす凹凸面を有するコイン 1 0の表面に渦電流を生起するように、例えば 1 M Hz程度の高周波にて渦電流コイル 2を駆動するようにすれば良い。このようにしてコィン 1 0の表面に渦電流 I cを生起すれば、コイン 1 0の表面の凹凸によって変化する渦電流コイル 2との距離 dによって、上記渦電流 I cの影響 i s が渦電流コイル 2に大きく作用し、該渦電流コイル 2のインピーダンスを大きく変化させる。この結果、渦電流コイル 2のインピーダンスの変化から、コィン 1 0の表面の打抜模様がなす凹凸を効果的に検出することが可能となる。逆にコイン 1 0の材質の情報を検出する場合には、その材質によって渦電流 I cが大きく変化するようにコイン 1 0の内部において渦電流を発生させるベ

20 く、例えば渦電流コイル 2の駆動周波数を 1 0 k H z〜l 0 0 k Hz程度と低く設定するようにすれば良い。このようにコイン 1 0の内部に渦電流 I cを発生させれば、その表面の凹凸による渦電流コイル 2との距離 dの変化の影響を殆ど受けることなく、コイン 1 0の内部に発生した渦電流 I cの大きさの影響だけが渦電流コイル 2に及ぶことになる。しかもコイン 1 0の内部に発生する

25 渦電流 I cの大きさは、コイン 1 0の材質に大きく左右されるので、渦電流コィル 2のインピーダンスの変化から、コイン 1 0の材質に関する情報を得ることが可能となる。前述した如く電圧制御型発振器 2 4の作動を制御して設定される渦電流コイル 2の駆動条件（駆動周波数）は、このような知見に基づいて定められている。

次にマイクロプロセッサ 2 1により実行されるコイン識別処理について説明

5 する。

図 9はマイクロプ pセッサ 2 1の概略的な処理手順の一例を示している。この処理は、コイン通路に組み込まれる種々のコイン検出センサ（図示せず）を用いてコイン 1 0の入力を検出することから開始される [ステップ S 1 ] 。識別対象とするコイン 1 0の入力が検出されると、マイクロプロセッサ 2 1はコ 10 ン卜ローラ 2 2を起動し、先ず電圧制御型発振器 2 4を高周波数で作動させる [ステップ S 2 ] と共に、マルチプレクサ 2 3の作動を制御してコイルアレイ 1の全ての渦電流コイル 2を順に高周波駆動する [ステップ S 3 ] 。そしてこれらの渦電流コイル 2の高周波駆動に同期して振幅 Z位相検出器 2 6を駆動し、増幅器 2 5を介して計測される渦電流コイル 2のインピーダンスを順次検出し、 i s サンプル ·ホールドする [ステップ S 4 ] 。このようにして計測された各渦電流コイル 2のインピーダンスは、マイクロプロセッサ 2 1が備えた内部メモリ (図示せず）に順次格納され [ステップ S 5 ] 、これによつて複数の渦電流コィル 2の高周波駆動によるコイン 1 0の表面の凹凸情報の検出処理が終了する。その後、マイクロプロセッサ 2 1は、先ず電圧制御型発振器 2 4を低周波数 20 で作動させる [ステップ S 6 ] と共に、マルチプレクサ 2 3の作動を制御してコイルアレイ 1の中の特定された渦電流コイル 2 Xだけを順に高周波駆動する [ステップ S 7 ] 。そしてこれらの渦電流コイル 2 Xの低周波駆動に同期して振幅 Z位相検出器 2 6を駆動し、増幅器 2 5を介して計測される渦電流コイル 2のインピーダンスを順次検出し、これをサンプル ·ホールドする [ステップ 25 S 8 ] 。このようにして計測された各渦電流コイル 2 Xのインピーダンスについても、マイクロプロセッサ 2 1が備えた内部メモリ（図示せず）に順次格納する [ステップ S 9 ] 。以上の処理によって渦電流コイル 2の低周波駆動によるコイン 1 0の材質に関する情報の検出処理が終了する。

しかる後、マイクロプロセッサ 2 1はその内部処理として、前述した如くメモリに格納した各渦電流コイル 2 ( 2 x) のインピーダンスに従い、コイン 1 0の識別処理を開始する。この識別処理は、例えば先ず高周波駆動された各渦電流コイル 2のインピーダンスを所定の閾値で弁別し、インピーダンスの変化のない渦電流コイル 2と、該渦電流コイル 2のコイルアレイ 1上における配列位置とを調べる [ステップ S 1 0 ] 。そしてインピーダンス変化のない渦電流コイル 2の位置情報から、逆にインピーダンス計測時にコイン 1 0に対峙していた渦電流コイル 2を求めて該コイン 1 0の外郭（全体的な大きさ）を調べ、その最大径をコイン 1 0の外径として計測する [ステップ S 1 1 ] 。そしてこの外径に従い、予めマイクロプロセッサ 2 1に準備されている、例えば図 1 0 に示すようなテーブルを参照してコイン 1 0の種別候補を選定する [ステップ S 1 2 ] 。

即ち、テーブルには、取り扱い対象（識別対象）とする複数種のコイン（正規のコイン）の外径や肉厚の情報、更には材質の情報（材質により変化する渦電流コイルのインピーダンス）、打抜模様の凹凸情報（凹凸によって変化するインピーダンスの情報）等が、予め基準データとして記述されている。このようなテーブルを参照することで、計測されたコイン 1 0の外郭（外径）に従つて該コイン 1 0が該当すると考えられるコインの種別をその候補として選定する。尚、該当する種別候補が見出されなかった場合には [ステップ S 1 3 ] 、当該コイン 1 0を取り扱い対象とするコインでない（偽貨）としてリジェクトする [ステップ S 1 4 ] 。

さて上述した如くしてコィン 1 0に対する種別候補が求められたならば、次に前述した特定の渦電流コイル 2 Xを低周波駆動して検出された該渦電流コィル 2のインピーダンスをメモリから読み出し、このインピーダンスを前記テ一ブルに記述されている該当種別候補の材質の情報（材質により変化する渦電流コイルのインピーダンス）とマッチング処理する [ステップ S 1 5 ] 。この場合、テーブルに記述されたコイン 1 0の材質の情報を示す渦電流コイルのインピーダンスの求め方に応じて、例えば特定された 4個の渦電流コイル 2 Xの各

5 インピーダンスの総和、或いは各インピーダンスの平均を計測インピーダンスとして求め、この計測ィンピ一ダンスをテーブルに記述されたィンピーダンスと比較する。

そしてこのインピーダンスのマッチング処理により、前述した如くコイン 1 0の外径を基準として選択した種別候補が、その材質の点でも整合性がとれて 10 いるか否かを判定する [ステップ S 1 6 ] 。尚、このインピーダンスのマッチング処理においてその整合性が見出されず、コイン 1 0の材質が取り扱い対象とするコインの材質と異なる場合には、これを偽貨としてリジェクトする [ステツプ S 1 4 ] 。

上述した材質についてのマッチング処理において、種別候補との整合性が確 i s 認されたならば、次にコイン 1 0の表面の打抜模様がなす凹凸情報に基づく識別処理を実行する。この処理は、複数の渦電流コイル 2を高周波駆動した際に求められる各渦電流コイル 2のインピーダンスを読み出し、そのヒストグラムを作成することから開始される [ステップ S 1 7 ] 。このヒストグラムは、各渦電流コイル 2のインピーダンスを、その大きさに応じて予め設定した複数の 20 レベルに区分けし、各レベル毎にその大きさのインピーダンスを有する渦電流コイル 2の数を計数することによって作成される。そして複数のレベルに区画したインピーダンスを横軸とし、渦電流コイル 2の数を縦軸とするヒス卜ダラムを作成することで、インピーダンスの分布を表す。

ちなみに渦電流コイル 2を高周波駆動した際に求められる各渦電流コイル 2 25 のインピーダンスは、前述したようにコイン 1 0の表面における凹凸面と渦電流コイル 2との距離 dによって変化する。しかもコイン 1 0の表面の凹凸はコイン 1 0の打抜模様を示すものである。これ故、上述したように複数のレベルに区画されたインピーダンスは、上記距離 dの違い、ひいてはコイン 1 0の表面の凹凸の程度を示す。従って上述したヒストグラムは、コイン 1 0の打抜模様が形成された表面の凹凸の分布状況を示すものとなる。

このようなヒストグラムを、テーブルに予め登録された取り扱い対象とするコィンの打抜模様の凹凸情報（凹凸によって変化するインピーダンスのヒストグラム）、特に前述した如く求められた種別候補のヒストグラムとマッチング処理し [ステップ S 1 8 ] 、これによつてコイン 1 0の打抜模様の整合性を判定する [ステップ S 1 9 ] 。

ちなみに種別の異なるコイン 1 0の打抜模様が似ていても、一般的にその打抜模様がなす凹凸の具合が、コインの種別によって大きく異なり、またコイン 1 0の表面全域における凹凸の分布状況にも大きな違いがある。特にコイン 1 0の重みを調整するべく、その表面に穴を穿いて変造したような場合、コイン 1 0の打抜模様自体が大きく変形される上、凹凸の分布状況が大幅に変化する。即ち、外径や打抜模様が似ている 2種類のコインであっても、例えば図 1 1 に示すように、取り扱い対象とするコイン表面の凹凸の分布（ヒストグラム

A) に比較して、取り扱い対象外のコイン表面の凹凸の分布（ヒストグラム

B ) は、そのピーク位置や拡がりの幅、偏差等において顕著な差異を持つ。従つて凹凸の分布を示すヒストグラムを比較すれば、コイン 1 0の表面に形成された打抜模様がなす凹凸の状態、つまり打抜模様の特徴を効果的に判定することが可能となる。

そこでこのようなヒストグラムのマッチング処理により、打抜模様が示す凹凸情報の整合性が確認されたとき、前述した如く求められた候補種別を、当該コイン 1 0の種別であるとして確定する [ステップ S 2 0 ] 。またヒストグラムのマッチングに失敗した場合には、その打抜模様が不的確であるとして、つまり取り扱い対象とするコインのものとは異なるとして、そのコイン 1 0をリジェクトする [ステップ S I 4 ] 。

尚、上述したインピーダンスのヒストグラムによるコイン 1 0の表面の打抜模様のマッチング処理については、コイン 1 0の両面（表裏面）にそれぞれ対向配置された 2つのコイルアレイ 1にてそれぞれ検出される情報（インピーダンス）について、コイン 1 0の表面および裏面の各打抜模様に対してそれぞれ実行することが好ましい。

かくしてこのようにして渦電流コイル 2 ( 2 x ) のインピーダンスの変化として、コイン 1 0の材質やコイン 1 0の外径、更にはその表面の打抜模様がなす凹凸情報を検出し、これらの情報に従ってコイン 1 0の種別やその真偽を判定するコィン識別装置によれば、光学的にコィン 1 0の表面の情報を検出するものと異なって、コイン表面に付着した埃や汚れに左右されることなく、簡易に、且つ精度良くその識別を行い得る。しかも渦電流コイル 2 ( 2 x ) から加えた交流磁界によりコイン 1 0に生じる渦電流の影響を受けて変化する該渦電流コイル 2 ( 2 x ) のインピーダンス自体を、コイン 1 0の特徴情報として検出するので、交流磁界発生用のコイルとセンシング用のコイルとを別個に設ける必要がなく、センシング部の構成が非常に簡単である。従ってコイン 1 0の表裏面の打抜模様がなす凹凸情報をそれぞれ検出するに際しても、 2つのコィルアレイ 1をコイン 1 0の両面にそれぞれ設けるだけで良いので、その構成が簡単である。

また渦電流コイル 2を高周波駆動することでコイン 1 0の表面部に渦電流を生起させ、そのときの渦電流コイル 2のインピーダンスの変化から凹凸情報を検出し、また渦電流コイル 2 Xを低周波駆動することでコイン 1 0の内部に渦電流を生起させ、そのときの渦電流コイル 2 Xのインピーダンスの変化からコイン 1 0の材質に関する情報を得るので、例えば渦電流コイル 2 ( 2 x ) の駆動条件を変えるだけでコィン 1 0の異なる性質の特徴をそれぞれ効果的に検出することができる。更にはコィン 1 0の表面の打抜模様がなす凹凸を示す渦電流コイル 2のインピ一ダンスの変化として検出し、このインピーダンスの分布を示すヒストグラムを、インピーダンス値を横軸とし、各インピーダンス値を得た渦電流コイル 2の数を縦軸として作成することで、コイン 1 0の表面の凹凸がなす打抜模様の特徴を捉えている。そしてこのヒストグラムをマッチング処理するので、コイン 1 0の表面の打抜模様の特徴に基づく識別（照合）が容易であり、しかもその識別精度を十分に高くし得る。またこのようなヒストグラムを用いることにより、打抜模様を示す情報を回転させて模様の方向を揃える等の煩雑な処理が不要となるので、識別処理の大幅な簡素化と、処理所要時間の短縮化を図ることとができる等の利点がある。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば渦電流コィル 2を高周波駆動して求められるコイン 1 0の表面の凹凸情報から、図 5に示すようにコイン 1 0の表裏面と、その両側に対向配置された 2つのコイルァレイ 1 (渦電流コイル 2 ) との平均的な離間距離 d avel , d ave2をそれぞれ求め、これらのコイルアレイ 1間の対向距離 Dとから（t = D— d avel— d ave2) としてコイン 1 0の厚み tを計測し、この厚み tをテーブルに登録されているコィンの厚み情報と比較照合して、コィンの識別処理を補助するようにしても良い。

また実施形態においては、コイン 1 0の打抜模様の情報を、凹凸を示すインピーダンスのヒストグラムとして捉えて識別処理に用いたが、打抜模様が形成するコイン 1 0の各部における凹凸情報（インピーダンス）を輝度情報とし、その検出位置を平面座標として展開した 2次元画像ィメージとして捉えて識別処理するようにしても良い。或いは打抜模様が形成するコイン 1 0の各部における凹凸情報（インピーダンス）を渦電流コイル 2との距離（高さ）とし、その検出位置を平面座標として展開した 3次元的データとして捉えて識別処理に用いることも可能である。更には渦電流コイル 2 xを低周波駆動してコイン 1 0の材質に関する情報を得るに際し、その駆動周波数を所定の周波数範囲（例えば 1 0 k H z〜7 0 0 k Hz) において段階的に変えて、或いは所定の周波数範囲において連続的に変化させて各周波数毎にそのインピーダンスを計測し、このインピーダンスの周波数に依存する変化パターンを捉えてコイン 1 0の材質を判定するように構成することも可能である。この場合には、渦電流コイル 2 Xを低周波駆動する際、コントローラ 2 2の制御の下で電圧可変型発振器 2 4の発振周波数を可変制御するようにすれば良い。

またコイン 1 0の厚みを求めるに際し、渦電流コイル 2 x， 2 yを高周波駆動することのみならず、低周波駆動したときのインピーダンスに着目しても良い。更には渦電流コイル 2 x， 2 yの駆動周波数を、低周波域から高周波行きに亘つて走査し、計測されたインピーダンスとそのときの駆動周波数との関係等に着目してコイン 1 0の厚みを求めるようにすることも可能である。

またコイルアレイ 1として組み込む渦電流コイル 2の数や、その配列ピッチ、更にはその配列パターン等は、取り扱い対象とするコインの仕様に応じて定めれば良いものであり、要は本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。産業上の利用可能性

本発明によれば、渦電流コイルを高周波駆動してコインに高周波磁界を加え、そのときの各渦電流コイルのインピーダンスからコイン表面における打抜模様の凹凸情報を得、また特定の渦電流コイルを低周波駆動したときの渦電流コィルのィンピーダンスからコィンの材質に関する情報を得てコインの種類や真偽を識別するので、簡易にして高精度にコインを識別することができる。これ故、コイン表面に付着した埃や汚れ等の影響を受けることなく高精度にコインの種別や真偽を識別しうるコィン識別装置を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 2次元配列されてコイン表面に対向配置される複数の渦電流コイルと、これらの渦電流コイルを高周波駆動し、前記コインに局所的に高周波磁界を加えて渦電流を生起する高周波駆動手段と、

前記渦電流コイルを低周波駆動し、前記コインに低周波磁界を加えて渦電流を生起する低周波駆動手段と、

前記コィンに磁界を加えた渦電流コイルの、該コィンに生じる渦電流に起因して変化するインピーダンスを検出するインピーダンス計測手段と、

前記渦電流コイルを低周波駆動したときの該渦電流コイルのインピーダンスと、正規のコインについて予め求められている上記インピーダンスの標準値とを比較して該コィンの材質を判定する材質判定手段と、

前記渦電流コイルを高周波駆動したときの各渦電流コイルのインピーダンスから、コイン表面における打抜模様の凹凸情報を求める特徴抽出手段と、この特徴抽出手段にて求められた打抜模様の凹凸情報と、予め求められている正規のコインの打抜模様の凹凸情報とを比較してコインの種別を識別する模様判定手段と

を具備したことを特徴とするコィン識別装置。

2 . 前記特徴抽出手段は、前記渦電流コイルを高周波駆動したときの各渦電流コイルのインピーダンスから、該インピーダンスの分布を示すヒストグラムを、コイン表面における打抜模様の凹凸情報を表す特徴情報として作成するヒストグラム作成手段からなることを特徴とする請求の範囲 1に記載のコィン識別装置。

3 . 前記複数の渦電流コイルは、平面上に方形状の格子をなして或いは所定の幾何学的配列をなしてコイルアレイを形成し、

前記高周波駆動手段は、前記コイルアレイを構成する全ての渦電流コイルを順に高周波駆動してコィンの全域を走査し、前記低周波駆動手段は前記コイルァレイ中の特定の渦電流コイルだけを低周波駆動することを特徴とする請求の範囲 1に記載のコィン識別装置。

4. 前記低周波駆動される特定の渦電流コイルは、コイルアレイをなす複数の渦電流コイル中の略中央部に配列された所定個数の渦電流コイルからなることを特徴とする請求の範囲 3に記載のコィン識別装置。

5. 前記複数の渦電流コイルは、コイルアレイを形成して設けられて高周波駆動される複数の渦電流コイルと、このコイルアレイの側部に並べて設けられて低周波駆動される渦電流コイルとからなることを特徴とする請求の範囲 1に記載のコイン識別装置。

6. 前記複数の渦電流コイルは、コイルアレイを形成して設けられて高周波駆動される複数の渦電流コイルと、このコイルアレイに重ねて設けられて低周波駆動される渦電流コイルとからなることを特徴とする請求の範囲 1に記載のコイン識別装置。

7. 請求の範囲 1に記載のコイン識別装置であって、

更に前記渦電流コイルを高周波駆動したときの各渦電流コイルのインピーダンスからコインの直径を計測するコイン径計測手段を備えることを特徴とするコイン識別装置。

8. 請求の範囲 1に記載のコイン識別装置であって、

更に前記渦電流コィルを所定の周波数で駆動したときの各渦電流コィルのィンピ一ダンスからコインの厚みを計測するコイン厚計測手段を備える特徴とするコイン識別装置。

9. 請求の範囲 1に記載のコィン識別装置であって、

更に前記渦電流コイルを高周波駆動したときの各渦電流コイルのインピーダンスから、コィル表面における打抜模様の凹凸情報を 2次元または 3次元ィメージとして捉えるイメージ処理手段を備えることを特徴とするコイン識別装置。

1 0. 前記高周波駆動手段は、 7 0 0 k H z〜 1 MHz程度の周波数で前記渦電流コイルを駆動して高周波電磁界を発生させ、前記低周波駆動手段は、 1 0 k H z〜l 0 0 k Hz程度の周波数で前記渦電流コイルを駆動して低周波電磁界を発生させることを特徴とする請求の範囲 1に記載のコイン識別装置。

1 1 . 前記高周波駆動手段および低周波駆動手段は、外部から加えられる制御電圧により発振周波数が可変制御される電圧制御型発振器からなり、上記制御電圧を切り替えることにより渦電流コイルを駆動する周波数を切り替えて、高周波駆動手段または低周波駆動手段として機能することを特徴とする請求の範囲 1に記載のコイン識別装置。

1 2. 前記複数の渦電流コイルは、マルチプレクサを介して電圧制御型発振器からの出力を択一的に受けて発振駆動され、

上記マルチプレクサは、電圧制御型発振器の出力を加える渦電流コイルを高速に走査することを特徴とする請求の範囲 1に記載のコイン識別装置。

1 3. 前記低周波駆動される渦電流コイルは、高周波駆動される複数の渦電流コイルとは別に設けられることを特徵とする請求の範囲 1に記載のコイン識別装置。

1 4. 前記低周波駆動手段は、 1 0 0 k Hz近傍の複数種の周波数で前記渦電流コイルを選択的に駆動して、或いは 1 0 0 k Hz近傍の周波数範囲で前記渦電流コイルの駆動周波数を連続的に変化させて、コインの複数の部位に加える低周波電磁界を発生させることを特徴とする請求の範囲 1に記載のコイン識別装置。

1 5. 前記複数の渦電流コイルは、平面上にマトリックス配列されてコイルアレイをなし、コインの表裏面にそれぞれ対向配置されることを特徴とする請求の範囲 1に記載のコィン識別装置。