WO2024009953A1 - 紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置 - Google Patents

紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置 Download PDF

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WO2024009953A1
WO2024009953A1 PCT/JP2023/024627 JP2023024627W WO2024009953A1 WO 2024009953 A1 WO2024009953 A1 WO 2024009953A1 JP 2023024627 W JP2023024627 W JP 2023024627W WO 2024009953 A1 WO2024009953 A1 WO 2024009953A1
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phosphorescence
light
paper sheet
signal value
estimated
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PCT/JP2023/024627
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直樹 上山
剛 佐藤
聡 岩▲崎▼
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グローリー株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation

Definitions

  • the present disclosure relates to a paper sheet identification device and a paper sheet processing device.
  • phosphorescence In recent years, devices have been developed that detect phosphorescence from phosphorescent ink printed on banknotes as a security element to prevent counterfeiting. Specifically, a device is known that irradiates excitation light onto a paper sheet being conveyed, then turns off the excitation light, and detects phosphorescence emitted from the paper sheet.
  • phosphorescence generally has a long lifetime (emission time) but low intensity, so there is a problem that it is difficult to detect.
  • An example of a device for detecting such phosphorescence is the excitation light detection device described in Patent Document 1.
  • a light source is supplied with a current to irradiate the paper sheet with light, and the detection unit detects the fluorescence emitted from the paper sheet, and the amount of current supplied to the light source is Or, if the intensity of the phosphorescence is low, by increasing the supply time to irradiate the paper sheet with light, and after stopping the irradiation of light by the light source, the detection unit detects the phosphorescence emitted from the paper sheet. This makes it possible to detect phosphorescence even when
  • Patent Document 1 does not disclose a phosphor discrimination method based on a time constant.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned current situation, and aims to provide a paper sheet identification device and a paper sheet processing device that can identify paper sheets with high accuracy based on phosphorescence. It is something.
  • a paper sheet identification device that detects fluorescence and phosphorescence emitted from paper sheets being conveyed;
  • the leaf identification device includes a light source that irradiates excitation light onto paper sheets, and a light source that irradiates the excitation light during a lighting period and turns off during a non-lighting period after the lighting period.
  • a light source control unit that outputs a fluorescent phosphorescence detection signal based on the light emitted from the paper sheet during the lighting period, and outputs a phosphorescence detection signal based on the light emitted from the paper sheet during the lighting period; a light receiving unit; a calculating unit that calculates an estimated phosphorescence signal value that is estimated to be a signal value based on phosphorescence received by the light receiving unit from the paper sheet in the fluorescent phosphorescence detection signal; and an identification section that identifies the paper sheet.
  • the light source control unit may control the light source to emit the excitation light in a plurality of lighting periods, and the light receiving unit may , a plurality of fluorescent phosphorescence detection signals based on the light emitted from the paper sheet during the plurality of lighting periods may be sequentially output, and the calculation unit may output a plurality of fluorescent phosphorescence detection signals from the second and subsequent ones of the plurality of fluorescent phosphorescence detection signals.
  • the light source control unit before the plurality of lighting periods, sets a lighting period shorter than a first lighting period among the plurality of lighting periods, and
  • the light source may be controlled so as to irradiate the excitation light for a short period of time during which phosphorescence is not substantially emitted from the paper sheet, and the light receiving section may be configured to emit light emitted from the paper sheet during the short period of time.
  • the calculation unit may output a fluorescence detection signal based on the first lighting period, where T is the time of the first lighting period, and t is the short period of time. Calculating the estimated phosphorescence signal value in the first output fluorescent phosphorescence detection signal by subtracting a value obtained by multiplying the signal value of the fluorescence detection signal by (T/t) from the signal value of the detection signal. You may.
  • the light source control unit is configured to emit the excitation light in a plurality of lighting periods, and to turn off the excitation light in a plurality of off periods after the plurality of lighting periods.
  • the light source may be controlled, and the light receiving unit sequentially outputs a plurality of fluorescent phosphorescence detection signals based on the light emitted from the paper sheet during the plurality of lighting periods, and the light receiving unit sequentially outputs a plurality of fluorescent phosphorescence detection signals based on the light emitted from the paper sheet during the plurality of lighting periods.
  • a plurality of phosphorescence detection signals based on light emitted from the paper sheets may be sequentially output, and the calculation unit calculates the plurality of fluorescence detection signals based on the plurality of fluorescence phosphorescence detection signals and the plurality of phosphorescence detection signals.
  • the phosphorescence detection signal an estimated fluorescence signal value that is estimated to be a signal value based on fluorescence received by the light receiving unit from the paper sheet may be calculated.
  • the calculation unit subtracts at least the estimated fluorescence signal value from at least one signal value of the plurality of fluorescent phosphorescence detection signals.
  • the estimated phosphorescence signal value may be calculated from the fluorescence phosphorescence detection signal.
  • the light source is located upstream of the measurement position of the light receiving unit and the measurement position in the transport direction of the paper sheet.
  • the excitation light may be applied to a region including at least a region, and the light source control unit controls the light source to repeat a predetermined cycle including the plurality of lighting periods and the plurality of lighting periods.
  • the calculation unit may calculate, as the estimated phosphorescence signal value, a signal value estimated to be based on an afterglow component of phosphorescence caused by the excitation light irradiated on the paper sheet before reaching the measurement position. may be calculated.
  • the identification unit selects at least one signal value of the estimated phosphorescence signal value and the signal value of the phosphorescence detection signal.
  • the presence or absence of phosphorescence emitted from the paper sheet may be determined based on the above.
  • the calculation unit may calculate the estimated phosphorescence signal value for each of a plurality of wavelength bands, and the identification unit The color of phosphorescence emitted from the paper sheet may be determined based on at least one of the estimated phosphorescence signal value of the plurality of wavelength bands and the signal value of the phosphorescence detection signal of the plurality of wavelength bands. good.
  • the identification unit normalizes the estimated phosphorescence signal value and the signal value of the phosphorescence detection signal; The phosphor provided on the paper sheet is identified based on the signal value.
  • the identification unit may detect phosphorescence based on at least one of the estimated phosphorescence signal value and the signal value of the phosphorescence detection signal. A determination value that varies depending on a time constant may be calculated, and the phosphor provided on the paper sheet may be identified based on the determination value.
  • a paper sheet processing device includes the paper sheet identification device according to any one of (1) to (10) above.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of temporal changes in the amounts of fluorescence and phosphorescence.
  • 1 is a schematic diagram for explaining an overview of a paper sheet identification device according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of a paper sheet identification device according to Embodiment 1, as viewed from an oblique direction.
  • FIG. 2 is a timing chart illustrating the timing of lighting up a light source and the timing of light reception by a light receiving unit included in the paper sheet identification device according to the first embodiment.
  • 2 is a flowchart illustrating an example of the operation of the paper sheet identification device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an overview of a paper sheet identification device according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of a paper sheet identification device according to Embodiment 1, as viewed from an oblique direction.
  • FIG. 2 is a timing chart illustrating the timing of lighting
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of calculating an estimated phosphorescence signal value by the paper sheet identification device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of calculating an estimated phosphorescence signal value according to a modified example of the paper sheet identification device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of calculating an estimated phosphorescence signal value by the paper sheet identification device according to Embodiment 3;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a banknote, seen from the side, which is irradiated with excitation light while being conveyed in the paper sheet identification device according to Embodiment 3;
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an overview of a paper sheet identification device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing the appearance of an example of a paper sheet processing device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of an imaging unit included in the paper sheet identification device according to Embodiment 4.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view illustrating an example of the configuration of a light receiving section included in the imaging section of Embodiment 4.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing wavelength characteristics of a color resist of a light receiving section included in an imaging section of Embodiment 4.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of the configuration of a paper sheet identification device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a timing chart illustrating the timing of lighting up a light source and the timing of light reception by a light receiving unit included in the paper sheet identification device according to Embodiment 4.
  • FIG. 11 is a timing chart illustrating a modification of the lighting timing of a light source and the timing of light reception by a light receiving unit included in the paper sheet identification device according to Embodiment 4.
  • FIG. 12 is a graph showing estimated phosphorescent signal values and phosphorescent signal values in each phase obtained from four types of phosphorescent inks A to D by the paper sheet identification device according to Embodiment 4.
  • 19 is a graph showing the results of normalizing each signal value shown in FIG. 18 by the signal value of phase D for each phosphorescent ink.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the operation of the paper sheet identification device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of calculating an estimated phosphorescence signal value according to a modification of the paper sheet identification device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic side view illustrating an example of the configuration of a paper sheet identification device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic diagram in which the broken line portion shown in FIG. 22 is enlarged.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the classification of components included in the amount of light emitted after excitation over multiple cycles when there is a fluorescence feature and a phosphorescence feature.
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of simulating the emission and decay characteristics of a phosphorescent ink having only phosphorescent characteristics.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the integrated amount of received light in adjacent integration sections at the time of rising.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between adjacent integration sections during excitation and the amount of increase ⁇ in the amount of light emission due to phosphorescence characteristics at the time of rise.
  • FIG. 7 is another diagram illustrating the results of simulating the emission and decay characteristics of a phosphorescent ink having only phosphorescent characteristics.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between adjacent integration sections at the time of attenuation and the attenuation amount ⁇ of the amount of light emission due to the phosphorescence characteristic at the time of falling. It is a schematic diagram showing the relationship between the first integration section PH_1 and attenuation amount ⁇ at the time of falling, and a virtual integration section PH_0. It is another schematic diagram showing the relationship between the first integration section PH_1 and the attenuation amount ⁇ at the time of falling, and the virtual integration section PH_0.
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of simulating light emission and attenuation characteristics when fluorescent ink and phosphorescent ink are mixed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the results of simulating the emission and decay characteristics after excitation over multiple cycles in the presence of fluorescence and phosphorescence characteristics.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing emission and decay characteristics upon excitation over multiple cycles in the presence of fluorescence and phosphorescence characteristics.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of calculating a fluorescence component F.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a temporal change in the amount of phosphorescence.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of temporal changes in the amounts of fluorescence and phosphorescence.
  • the paper sheet identification device irradiates excitation light onto a banknote being conveyed and detects fluorescence and phosphorescence emitted from the banknote.
  • excitation light when irradiated with excitation light, fluorescent substances such as fluorescent ink emit fluorescence, and phosphorescent substances such as phosphorescent ink emit phosphorescence, but the amount of phosphorescence depends on its time constant. gradually increases and eventually saturates. Thereafter, when the excitation light is turned off, the luminescence of the phosphor disappears in a very short time. On the other hand, the amount of light emitted by the phosphor gradually decreases depending on its time constant.
  • the phosphorescence increases (increases) or attenuates (diminishes) depending on the individual time constants both during irradiation with the excitation light and after the excitation light is turned off.
  • the phosphorescence emitted during the excitation light irradiation includes, in addition to the phosphorescence component that increases due to the excitation light irradiation, the phosphorescence that has decreased after increasing due to the previous excitation light irradiation. component (afterglow component) may also be included.
  • excitation light is irradiated onto the banknote during at least one lighting period during one cycle, and fluorescence and phosphorescence emitted from the banknote are received during each lighting period. It outputs a fluorescent phosphorescence detection signal Sfp, and also receives phosphorescence emitted from a banknote during at least one light-off period and outputs a phosphorescence detection signal Sp.
  • the main feature is that in the fluorescent phosphorescence detection signal Sfp, an estimated phosphorescence signal value that is estimated to be a signal value based on the phosphorescence emitted from the banknote is calculated, and the banknote is identified using the estimated phosphorescence signal value. There is.
  • This estimated phosphorescence signal value is a value that changes depending on the time constant of the phosphor, as shown in FIG.
  • the phosphorescence detection is The detection time can be used longer (more effectively). Therefore, the accuracy of discrimination based on the difference in the time constant of the phosphor can be improved.
  • the presence or absence of phosphorescence emitted from banknotes can be determined with higher accuracy. Therefore, banknotes can be identified with high precision based on phosphorescence.
  • one cycle refers to a control pattern in which the timing of turning on and off the light emitting elements of each wavelength band, the timing of signal reading, and the like are set.
  • a control pattern of one cycle is defined as one period, and by continuously and repeatedly executing this control pattern, a fluorescent phosphorescence detection signal and a phosphorescence detection signal are obtained from the entire paper sheet.
  • One cycle may indicate a periodic control pattern related to lighting, turning off, and light reception that is set to obtain a reflected image and/or a transmitted image of a paper sheet.
  • the reflected image is an image based on light that is emitted from a light source placed on the same side of the paper sheet as the light receiving unit and reflected by the paper sheet.
  • a transmitted image is an image based on light that is emitted from a light source placed on the opposite side of the light receiving unit to the paper sheet and transmitted through the paper sheet. Therefore, reflected images and transmitted images are distinguished from fluorescence images based on fluorescence (including a phosphorescent component) emitted from paper sheets and phosphorescence images based on phosphorescence emitted from paper sheets.
  • the paper sheet identification device 1 detects fluorescence and phosphorescence emitted from the transported banknote BN, and includes a light source 11, a light source control section 21, and a light receiving section 13. , a calculating section 22 and an identifying section 23.
  • the banknote BN is conveyed in the X direction within the XY plane.
  • the Y direction corresponds to the main scanning direction of the light receiving section 13
  • the X direction corresponds to the sub scanning direction of the light receiving section 13.
  • Fluorescent ink containing a fluorescent substance and phosphorescent ink containing a phosphorescent substance are printed on at least a portion of the banknote BN.
  • the phosphor When irradiated with excitation light, the phosphor emits fluorescence, for example in the visible light region, during irradiation with the excitation light.
  • the phosphor When irradiated with excitation light, the phosphor emits phosphorescence, for example in the visible light range, after the excitation light is turned off.
  • the light source 11 irradiates the banknote BN with excitation light.
  • the light source 11 may be provided on the same side of the bill BN as the light receiving section 13.
  • the light source 11 may irradiate the bill BN with excitation light in a straight line extending in the Y direction (main scanning direction).
  • the type (wavelength band) of excitation light is not particularly limited, but visible light and/or ultraviolet light (UV) may be used.
  • the light source 11 may emit excitation light in different wavelength bands for excitation of the phosphor and excitation of the phosphor, or may emit excitation light in a common wavelength band.
  • the light source control unit 21 controls lighting and extinguishing of the light source 11. Specifically, under the control of the light source control unit 21, the light source 11 emits excitation light during a lighting period, and turns off during a lighting period following the lighting period.
  • the light source control unit 21 may control the light source 11 to emit excitation light in a plurality of lighting periods, as shown in FIG. 2 .
  • the types (wavelength bands) of excitation light irradiated during the plurality of lighting periods may be different from each other, but are usually the same type (wavelength band).
  • the lengths of the plurality of lighting periods (light emission times) may be different from each other, but here they are set to substantially the same length.
  • the light source control unit 21 may control the light source 11 so that the light source 11 is turned off in a plurality of turn-off periods after the turn-on period.
  • the lengths of the plurality of light-out periods (light-out time) may be different from each other, but here they are set to substantially the same length.
  • each lighting period may be different from the length of each lighting period (lights out time), but here, the length of each lighting period (lights out time) is substantially the same as the length of each lighting period (lights out time). It is set to
  • the light receiving unit 13 receives the light emitted from the banknote BN during the lighting period, and outputs the fluorescent phosphorescence detection signal Sfp based on the light, and also receives the light emitted from the banknote BN during the non-lighting period, and outputs the phosphorescence detection signal Sfp based on the light.
  • a detection signal Sp is output (see FIG. 2). More specifically, as shown in FIG. 1, the light emitted from the banknote BN during the lighting period includes a fluorescent component emitted by the phosphor and a phosphorescent component emitted by the phosphor.
  • the light emitted from the banknote BN during the lights-out period does not contain the fluorescent component emitted by the phosphor, but contains the phosphorescent component emitted by the phosphor. Then, the light receiving section 13 outputs an electric signal (a digital signal may be used) according to the amount of incident light (amount of received light). That is, the fluorescent phosphorescence detection signal Sfp is an electric signal corresponding to the amount of incident fluorescence and phosphorescence emitted from the banknote BN during the lighting period, and the phosphorescence detection signal Sp is an electric signal corresponding to the amount of incident phosphorescence emitted from the banknote BN during the lighting period. This is an electrical signal that corresponds to the amount of light.
  • the light receiving section 13 may include a plurality of pixels arranged in a line in the Y direction (main scanning direction). That is, the light receiving unit 13 sends electrical signals (fluorescent phosphorescence detection signal Sfp and phosphorescence detection signal Sp) according to the amount of incident light to a plurality of channels corresponding to a plurality of pixels (positions in the Y direction (main scanning direction)). You can also output it.
  • electrical signals fluorescent phosphorescence detection signal Sfp and phosphorescence detection signal Sp
  • the light receiving unit 13 may receive light in a plurality of wavelength bands coming from the banknote BN, and output electric signals (fluorescence phosphorescence detection signal Sfp and phosphorescence detection signal Sp) for each of the plurality of wavelength bands.
  • each pixel may include a plurality of light receiving elements (imaging elements) that selectively receive light in different wavelength bands.
  • the fluorescent phosphorescence detection signals Sfp may be sequentially output.
  • the time periods during which light is received during the plurality of lighting periods may be different from each other, but here they are set to substantially the same length.
  • the light receiving unit 13 sequentially receives the light emitted from the banknote BN in the plurality of light-off periods, and uses the light to A plurality of phosphorescence detection signals Sp based on the above may be sequentially output.
  • the time periods during which light is received during the plurality of light-off periods may be different from each other, but here they are set to substantially the same length.
  • the time for receiving light in each lighting period may be different from the time for receiving light in each turning off period (light receiving time), but here, the time for receiving light in each turning off period (light receiving time)
  • the length is set to be substantially the same as the light reception time).
  • the light source control section 21 may control the lighting and extinguishing of the light source 11 according to the control pattern shown in FIG. 4, and the light receiving section 13 may control the detection signal according to the control pattern shown in FIG. It may be output sequentially.
  • UV1 to UV5 are lighting periods in which the light source 11 emits excitation light, and phases in which the light receiving unit 13 receives light emitted from the banknote BN during the lighting period and outputs a fluorescent phosphorescence detection signal Sfp. It shows.
  • PH1 to PH4 indicate a light-off period in which the light source 11 does not emit excitation light, and a phase in which the light receiving unit 13 receives light emitted from the banknote BN during the light-off period and outputs a phosphorescence detection signal Sp.
  • the blank space may be a blank phase in which neither the light source 11 is turned on nor the light receiving unit 13 receives light, or may be a phase for acquiring a reflected image or a transmitted image.
  • the calculation unit 22 calculates an estimated phosphorescence signal value in the fluorescence phosphorescence detection signal Sfp.
  • the estimated phosphorescence signal value is a signal value estimated based on the phosphorescence received by the light receiving unit 13 from the banknote BN. That is, the fluorescent phosphorescence detection signal Sfp is an electrical signal that corresponds to the incident light amount of fluorescence and phosphorescence emitted from the banknote BN during the lighting period, and the signal value of the fluorescent phosphorescence detection signal Sfp is a signal that corresponds to the incident light amount of fluorescence.
  • the estimated phosphorescence signal value corresponds to the signal value corresponding to the amount of incident phosphorescence.
  • the estimated phosphorescence signal value only needs to capture the tendency of the signal value according to the amount of incident phosphorescence light, and does not necessarily need to exactly match the signal value according to the amount of incident phosphorescence light. This is because the purpose of this embodiment is not to calculate the time constant of the phosphor per se, but to identify the banknote BN based on characteristics such as an evaluation value according to the time constant of the phosphor.
  • the "signal value” indicates the light intensity (brightness) of the signal, and when the light receiving section 13 includes a plurality of pixels, it is represented by a pixel value.
  • the identification unit 23 identifies the banknote BN based on the estimated phosphorescent signal value. Therefore, as described above, the identification unit 23 can identify the banknote BN with high accuracy based on the phosphorescence.
  • the identification unit 23 may determine the presence or absence of phosphorescence emitted from the banknote BN based on at least one signal value of the estimated phosphorescence signal value and the signal value of the phosphorescence detection signal Sp. Thereby, the presence or absence of phosphorescence can be determined by short-time detection.
  • the signal value of the phosphorescence detection signal Sp may be referred to as a phosphorescence signal value.
  • the identification unit 23 may determine the presence or absence of phosphorescence emitted from the banknote BN based on the total value of the estimated phosphorescence signal value and the phosphorescence signal value. Further, as described above, when the light receiving section 13 sequentially outputs a plurality of fluorescent phosphorescence detection signals Sfp and a plurality of phosphorescence detection signals Sp, the identification section 23 outputs a plurality of estimated phosphorescence signal values and a plurality of phosphorescence detection signals Sfp and phosphorescence detection signals Sp. The presence or absence of phosphorescence emitted from the banknote BN may be determined based on the total value of all the signal values.
  • the identification unit 23 determines the presence or absence of phosphorescence emitted from the banknote BN based only on the phosphorescence signal value, for example, based only on the phosphorescence signal value obtained during the first non-lighting period after the lighting period. Good too.
  • the light-off period that first arrives after the lighting period may be referred to as the first light-off period.
  • the identification unit 23 adds up the signal values (estimated phosphorescence signal value and/or phosphorescence signal value) of the two wavelength bands, and determines the presence or absence of phosphorescence emitted from the banknote BN based on the obtained total value. You can. Thereby, the presence or absence of broad or intermediate color phosphorescence can be determined. For example, in the case of yellow light emission, the determination can be made based on the sum of the signal value in the red wavelength band and the signal value in the green wavelength band.
  • the calculation unit 22 may calculate the estimated phosphorescence signal value for each of the plurality of wavelength bands, and the identification unit 23 may calculate the estimated phosphorescence signal value for each of the plurality of wavelength bands and the signal of the phosphorescence detection signal for each of the plurality of wavelength bands.
  • the color of phosphorescence emitted from the banknote BN may be determined based on at least one of the value (phosphorescence signal value). This makes it possible to determine the color of phosphorescence in a short period of time.
  • the identification unit 23 adds up the estimated phosphorescence signal value for each of the plurality of wavelength bands and the phosphorescence signal value for each of the plurality of wavelength bands, and adds up the obtained total value for each wavelength band. Based on this, the color of phosphorescence emitted from the banknote BN may be determined.
  • multiple wavelength bands include, for example, a red wavelength band (approximately 600 nm to 750 nm), a green wavelength band (approximately 500 nm to 600 nm), a blue wavelength band (approximately 400 nm to 500 nm), and infrared light.
  • the wavelength band may be at least two of the wavelength bands (approximately 750 nm to 1500 nm). That is, the colors determined by the identification unit 23 are not limited to colors in the visible range, and may include light in wavelength ranges other than visible (for example, infrared light).
  • the type of wavelength band of the signal value used in the color determination process by the identification unit 23 may completely correspond to (match) the type of wavelength band of the signal output from the light receiving unit 13. However, at least some of them may not correspond (match).
  • the light receiving section 13 may output R, G, and B signals
  • the identification section 23 may perform color determination processing for each of the R, G, and B signals.
  • the identification unit 23 performs color determination processing for each of the R, G, and IR signals, good.
  • the total value of B signal and G signal, the total value of G signal and R signal, the total value of R signal and IR signal, or the total value of G signal, R signal, and IR signal may be determined based on this.
  • broad and weak light emission centered on the green wavelength band, it is difficult to judge because the signal amount in each wavelength band is small, but it may be possible to judge the color based on the sum of the G signal, R signal, and IR signal.
  • white may be determined from the sum of the B signal, G signal, and R signal.
  • SO correction which will be described later, is not performed, if the signal values of the B signal, G signal, and R signal are substantially the same, it may be determined that the light is white or infrared light.
  • the identification unit 23 may standardize the estimated phosphorescence signal value and the signal value (phosphorescence signal value) of the phosphorescence detection signal, and identify the phosphor provided on the banknote BN based on the standardized signal value. This makes it possible to reduce the influence of the printing density of individual banknotes, allowing for more stable identification based on time constants.
  • the identification unit 23 may normalize the phosphorescent signal value obtained during the first light-off period. That is, the identification unit 23 may normalize the estimated phosphorescent signal value and the phosphorescent signal value by dividing them by the phosphorescent signal value obtained during the first light-off period.
  • the identification unit 23 calculates a determination value that varies according to the time constant of phosphorescence based on at least one of the estimated phosphorescence signal value and the signal value of the phosphorescence detection signal (phosphorescence signal value), and identifies the banknote BN based on the determination value.
  • the identification of a phosphor e.g., phosphorescent ink
  • banknotes BN can be discriminated based on the difference in the time constant of the phosphor, it is possible to further improve the identification accuracy of banknotes BN.
  • a determination value that varies depending on the time constant of phosphorescence may be referred to as a time constant determination value.
  • the time constant judgment value may be, for example, an estimated phosphorescence signal value obtained in the last lighting period of a plurality of lighting periods and a value obtained in the first lighting period. It may be calculated from the phosphorescence signal value obtained. Further, the time constant determination value may be calculated from the estimated phosphorescence signal value obtained in the first lighting period of the plurality of lighting periods and the phosphorescence signal value obtained in the first non-lighting period. In either case, a difference or a ratio between two signal values (which may be normalized signal values as described above) may be used as the time constant determination value. Further, the estimated phosphorescence signal value obtained in the last lighting period among the plurality of lighting periods may be used as it is, or may be normalized as described above and used as the time constant determination value.
  • the light source control section 21, the calculation section 22, and the identification section 23 may function by executing corresponding programs by a control section described later.
  • the light source 11 irradiates the banknote BN with excitation light during a lighting period, and turns off the light during a non-lighting period after the lighting period (step S11).
  • the light receiving unit 13 outputs a fluorescent phosphorescence detection signal Sfp based on the light emitted from the banknote BN during the lighting period, and outputs a phosphorescence detection signal Sp based on the light emitted from the banknote BN during the non-lighting period (step S12 ).
  • the calculation unit 22 calculates an estimated phosphorescence signal value in the fluorescence phosphorescence detection signal Sfp (step S13).
  • the identification unit 23 identifies the banknote BN based on the estimated phosphorescence signal value (step S14), and the operation of the paper sheet identification device 1 ends.
  • Embodiment 2 In this embodiment, a more specific method of calculating an estimated phosphorescence signal value by the calculation unit of Embodiment 1 will be described.
  • the light source control unit controls the light source (not shown) to emit excitation light in a plurality of lighting periods
  • the light receiving unit controls the light source (not shown) to emit excitation light in multiple lighting periods.
  • the calculation unit calculates the value of the first output fluorescence phosphorescence detection signal Sfp from the signal value of the second and subsequent output fluorescence phosphorescence detection signals Sfp among the plurality of fluorescence phosphorescence detection signals Sfp. By subtracting the signal values, estimated phosphorescence signal values are calculated for the second and subsequent output fluorescent phosphorescence detection signals Sfp. As a result, a signal value that is estimated to be based on a phosphorescent component (afterglow component) that has increased and then attenuated due to excitation light irradiation in a lighting period prior to the lighting period is calculated as an estimated phosphorescence signal value. Can be done.
  • a phosphorescent component afterglow component
  • the signal value of the phosphorescence component ph1 which increased and then attenuated due to excitation light irradiation in the first lighting period, is calculated from the second output fluorescence phosphorescence detection signal Sfp. Can be done. Also, from the third output fluorescence phosphorescence detection signal Sfp, the signal value of this phosphorescence component ph1 is summed with the signal value of the phosphorescence component ph2 which increased and then attenuated due to excitation light irradiation in the second lighting period. The value can be calculated.
  • the light source control unit before the plurality of lighting periods, causes the lighting period to be shorter than the first lighting period among the plurality of lighting periods, and substantially emit phosphorescence from the banknote BN.
  • the light source may be controlled so as to irradiate excitation light for a short period of time when no excitation light is emitted, and the light receiving section may output a fluorescence detection signal Sf based on the light emitted from the banknote BN during this short period of time.
  • the calculation unit calculates the fluorescence detection signal Sf from the signal value of the first output fluorescent phosphorescence detection signal Sfp.
  • the estimated phosphorescence signal value may be calculated in the first output fluorescent phosphorescence detection signal Sfp by subtracting a value obtained by multiplying the signal value by (T/t).
  • a signal value estimated to be based on the phosphorescence component increased by the excitation light irradiation during the first lighting period can be calculated as the estimated phosphorescence signal value.
  • the light source control unit controls the light source so that the excitation light is emitted in a plurality of lighting periods and is turned off in a plurality of off periods after the plurality of lighting periods.
  • the light receiving unit sequentially outputs a plurality of fluorescent phosphorescence detection signals Sfp based on the light emitted from the banknote BN during a plurality of lighting periods, and outputs a plurality of fluorescent phosphorescence detection signals Sfp based on light emitted from the banknote BN during a plurality of lighting periods, and a A plurality of phosphorescence detection signals Sp based on light emitted from the BN are sequentially output.
  • the calculation section calculates a signal based on the fluorescence received by the light receiving section from the banknote BN in the plurality of fluorescent phosphorescence detection signals Sfp. Calculate the estimated fluorescence signal value. Thereby, the estimated phosphorescence signal value can be calculated from each fluorescence phosphorescence detection signal Sfp using the estimated fluorescence signal value.
  • the calculation unit calculates the estimated phosphorescence signal value in the fluorescent phosphorescence detection signal Sfp by subtracting at least the estimated fluorescence signal value from at least one signal value of the plurality of fluorescent phosphorescence detection signals Sfp.
  • a signal value estimated to be based on a phosphorescence component (an afterglow component) excluding a fluorescence component can be calculated as an estimated phosphorescence signal value.
  • the light source includes at least the measurement position of the light receiving unit and an area located upstream of the measurement position in the transport direction of the banknote BN (arrow direction in FIG. 9).
  • the region may be irradiated with excitation light.
  • the light source may irradiate excitation light to a region including the measurement position and regions located upstream and downstream of the measurement position in the transport direction of the banknote BN.
  • the light source control unit may control the light source to repeat a predetermined cycle including a plurality of lighting periods and a plurality of lighting periods.
  • the detection region (fluorescent material and phosphor material) of the banknote BN that is excited and signal-detected in the cycle corresponding to the measurement position of the light receiving section is also on the upstream side of the measurement position in at least one previous cycle. Excitation light is irradiated to excite it.
  • the calculation unit calculates, as the estimated phosphorescence signal value, a signal value that is estimated to be based on the afterglow component PHn of phosphorescence (see FIG. 8) caused by the excitation light irradiated on the banknote BN before reaching the measurement position. You may.
  • this signal value may be referred to as an estimated afterglow signal value.
  • a phosphor such as a phosphorescent ink can be identified by calculating a time constant determination value from the estimated afterglow signal value and the phosphorescence signal value obtained during the first light-off period.
  • the detection error of phosphorescent ink whose time constant is longer than the phosphorescent detection period within one cycle can be reduced. For example, in FIG.
  • Embodiment 2 as well, excitation may be repeated before reaching the measurement position as shown in FIG. 9, and even in that case, the estimated phosphorescence signal value may be calculated by the calculation method of Embodiment 2. Can be done.
  • ultraviolet light as excitation light is irradiated onto a banknote from a light source (not shown) in three lighting periods, and the light emitted from the banknote in each lighting period is transmitted to the light receiving unit. (not shown). Furthermore, with the light source turned off during three turn-off periods after three turn-on periods, the light-receiving section receives light emitted from the bill during each turn-off period. At this time, the light received in each lighting period includes a fluorescent component and a phosphorescent component p1, p2, or p3 that increases depending on the irradiation of the excitation light.
  • the second and subsequent lighting periods include a phosphorescent component (afterglow component) ph1 or ph2 that has been increased by excitation light irradiation in the previous lighting period and then attenuated.
  • the light received in each light-off period includes phosphorescence components (afterglow components) ph1, ph2, and ph3 that are increased by excitation light irradiation in any of the light-on periods and then attenuated. The amount of phosphorescence of each of the phosphorescent components ph1, ph2, and ph3 decreases over time.
  • the amounts of phosphorescence of the phosphorescent components p1, p2, and p3, which increase in accordance with the irradiation of the excitation light, are strictly different from each other, but since the amount of variation is small, the phosphorescence component p1, which increases in response to the irradiation of the excitation light, is different from each other.
  • p2 and p3 are assumed to have the same amount of phosphorescence. Then, the total amount of the fluorescent component and the phosphorescent component p1 in the first lighting period becomes equal to the total amount of the fluorescent component and the phosphorescent component p2 in the second lighting period. Therefore, it is possible to estimate the phosphorescence signal that occupies the fluorescence phosphorescence detection signal Sfp in each lighting period.
  • the estimated phosphorescence signal value is determined by the phosphorescence component (afterglow component) ph1. Signal values can be calculated (estimated).
  • the signal value due to the phosphorescence components (afterglow components) ph1 and ph2 is obtained as an estimated phosphorescence signal value. can be calculated (estimated).
  • a time constant evaluation value is calculated using the estimated phosphorescence signal values (ph1 and ph2) in the last lighting period and the phosphorescence signal values (ph1, ph2, and ph3) in the first lighting period, and the evaluation value is The phosphorescent ink is determined based on this.
  • the paper sheet processing apparatus may have the configuration shown in FIG. 11, for example.
  • the paper sheet processing device 300 shown in FIG. 11 is a small paper sheet processing device that is installed on a table and used, and includes a paper sheet identification device (not shown in FIG. 11) that performs banknote identification processing.
  • a hopper 301 on which a plurality of banknotes to be processed are placed in a stacked state, and a case where the banknote fed out from the hopper 301 into a housing 304 is a rejected banknote such as a counterfeit banknote or a banknote whose authenticity is uncertain.
  • reject units 302 for discharging rejected banknotes
  • an operation unit 303 for inputting instructions from the operator
  • a housing 304 for classifying and accumulating banknotes whose denomination, authenticity, and fitness are identified. It includes four stacking units 306a to 306d for displaying banknotes, and a display unit 305 for displaying information such as banknote identification and counting results and the stacking status of each stacking unit 306a to 306d.
  • the stacking units 306a to 306d Based on the result of the fitness determination by the sheet identification device, of the four stacking units 306a to 306d, the stacking units 306a to 306c store normal bills, and the stacking unit 306d stores soiled bills. Note that the method of distributing banknotes to the stacking units 306a to 306d can be set arbitrarily.
  • the imaging section 211 includes an upper unit 110 and a lower unit 120 that are arranged to face each other.
  • a gap is formed between the upper unit 110 and the lower unit 120 that are separated in the Z direction, through which banknotes BN are conveyed in the X direction within the XY plane, and this gap is It constitutes a part of the conveyance path 311.
  • the upper unit 110 and the lower unit 120 are located above (+Z direction) and below ( ⁇ Z direction) the conveyance path, respectively.
  • the Y direction corresponds to the main scanning direction of the imaging section 211
  • the X direction corresponds to the sub-scanning direction of the imaging section 211.
  • the upper unit 110 includes two reflective light sources 111, a condenser lens 112, and a light receiving section 113.
  • the light source 111 for reflection irradiates the main surface (hereinafter referred to as A surface) of the banknote BN on the side of the light receiving section 113 with irradiation light having different wavelength bands, specifically, infrared light, red light, green light, and blue light.
  • White light containing light and ultraviolet light as excitation light for fluorescence and phosphorescence are sequentially irradiated.
  • the condenser lens 112 collects the light emitted from the reflection light source 111 and reflected on the A side of the banknote BN, and the light emitted from the transmission light source 124 provided in the lower unit 120 and transmitted through the banknote BN. , and collects the fluorescence and phosphorescence emitted from the A side of the banknote BN.
  • the light receiving unit 113 receives the light focused by the condensing lens 112 and converts it into an electrical signal. Then, after amplifying the electrical signal, it is A/D converted into digital data and output.
  • the light received by the light receiving section is also referred to as incident light
  • the light emitted by the light source is also referred to as irradiated light.
  • the lower unit 120 includes two reflection light sources 121 , one transmission light source 124 , a condensing lens 122 , and a light receiving section 123 .
  • the light source 121 for reflection irradiates the main surface (hereinafter referred to as B surface) of the banknote BN on the side of the light receiving section 123 with irradiation light having different wavelength bands, specifically, infrared light, red light, green light, and blue light.
  • White light containing light and ultraviolet light as excitation light for fluorescence and phosphorescence are irradiated.
  • the condenser lens 122 condenses the light emitted from the reflection light source 121 and reflected by the B side of the banknote BN, and the fluorescence and phosphorescence emitted from the B side of the banknote BN.
  • the light receiving unit 123 receives the light focused by the condensing lens 122 and converts it into an electrical signal. Then, after amplifying the electrical signal, it is A/D converted into digital data and output.
  • the light source 124 for transmission is arranged on the optical axis of the condensing lens 112 of the upper unit 110, and a part of the light emitted from the light source 124 for transmission is transmitted through the banknote BN and is reflected in the upper unit 110.
  • the light is focused by a condensing lens 112 and detected by a light receiving section 113.
  • the light source 124 for transmission may irradiate the B side of the banknote BN with irradiation light having different wavelength bands sequentially or simultaneously.
  • light with different wavelength bands refers to, for example, visible light with different colors, and infrared light and ultraviolet light with different wavelength bands. This is light whose wavelength bands only partially overlap with each other, or whose wavelength bands do not overlap with each other.
  • Each of the light sources 111, 121, and 124 includes a linear light guide (not shown) extending in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. (not shown).
  • Each of the light sources 111 and 121 includes an LED element that emits infrared light with a peak wavelength of 750 nm or more, an LED element that emits red light (R) with a peak wavelength of 600 nm or more and less than 750 nm, and an LED element that emits red light (R) with a peak wavelength of 600 nm or more and less than 750 nm.
  • it may include an LED element that emits green light (G) with a peak wavelength of less than 600 nm, and an LED element that emits blue light (B) with a peak wavelength of 400 nm or more and less than 500 nm.
  • One light source 111 is arranged on the upstream side and one downstream in the transport direction with the condenser lens 112 in between, and one light source 121 is arranged on the upstream side and one downstream in the transport direction with the condenser lens 122 in between. be done.
  • the light source 124 may include a plurality of LED elements that emit light having different peak wavelengths. Note that the peak wavelength refers to the wavelength at which the light emission intensity is maximum.
  • each light receiving section 113, 123 includes a plurality of pixels 131GP arranged in a line in the main scanning direction D1 (direction orthogonal to the conveyance direction of banknotes BN, Y direction), and each pixel 131GP includes one first light receiving element (image sensor) 131B, one second light receiving element (image sensor) 131G, and one third light receiving element (image sensor) 131R.
  • the first light receiving element 131B, the second light receiving element 131G, and the third light receiving element 131R are arranged in this order in a line in the main scanning direction D1.
  • the first light receiving element 131B is a blue light receiving element that includes a photodetector 1310 and a blue color resist (color filter) 1311B that transmits infrared light and blue light and absorbs red light and green light. It is.
  • the second light receiving element 131G is a green light receiving element that includes a photodetector 1310 and a green color resist (color filter) 1311G that transmits infrared light and green light and absorbs red light and blue light. It is.
  • the third light receiving element 131R is a red light receiving element that includes a photodetector 1310 and a red color resist (color filter) 1311R that transmits infrared light and red light and absorbs green light and blue light. It is.
  • the light-receiving element means an element that detects the intensity of light in a predetermined wavelength band (converts it into an electrical signal), and includes a photodetector such as a photodiode and a photodetector on the light-receiving surface of the photodetector. It may be configured to include a color resist that is provided to suppress the transmission of light in wavelength bands (for example, green and red wavelength bands) other than predetermined wavelength bands to be detected (for example, blue and infrared wavelength bands).
  • wavelength bands for example, green and red wavelength bands
  • predetermined wavelength bands to be detected for example, blue and infrared wavelength bands
  • the blue color resist (color filter) 1311B mainly transmits blue light and infrared light (see broken line), and the green color resist (color filter) 1311G mainly transmits green light and infrared light.
  • the red color resist (color filter) 1311R mainly transmits red light and infrared light (see the two-dot chain line).
  • the first light-receiving element 131B, the second light-receiving element 131G, and the third light-receiving element 131R receive blue light (approximately 400 nm to 500 nm in wavelength), green light (approximately 500 nm to 600 nm in wavelength), and red light (approximately 500 nm to 600 nm in wavelength), respectively.
  • the first light receiving element 131B, the second light receiving element 131G, and the third light receiving element 131R are all capable of receiving infrared light (approximately wavelengths of 750 nm to 1500 nm). It is.
  • the color resist of each color can usually transmit a certain amount of light of colors other than the corresponding color
  • the first light receiving element 131B, the second light receiving element 131G, and the third light receiving element 131R are A certain amount of light of colors other than colors may also be received.
  • the upper unit 110 and the lower unit 120 each repeatedly image the banknote BN being transported in the transport direction, and output a signal according to the amount of received light, so that the imaging unit 211 captures an image of the entire banknote BN. get. Specifically, the imaging unit 211 acquires a transmitted image of the banknote BN and a reflection image of the A side based on the output signal of the upper unit 110, and acquires a reflection image of the B side of the banknote BN based on the output signal of the lower unit 120. Get the image.
  • the imaging unit 211 also acquires a fluorescent phosphorescence detection signal and a phosphorescence detection signal for the entire banknote BN on each of the A side and the B side of the banknote BN. That is, the imaging unit 211 can acquire a fluorescent image (including a phosphorescent component) and a phosphorescent image of the A side and the B side of the banknote BN.
  • the paper sheet identification device 200 includes a detection section 210, a control section 220, and a storage section 230.
  • the control unit 220 is a controller that controls each unit of the paper sheet identification device 200, and includes programs for realizing various processes stored in the storage unit 230, and a CPU (Central Processing Unit) that executes the programs. , and various hardware (for example, FPGA (Field Programmable Gate Array)) controlled by the CPU.
  • the control section 220 controls each section of the paper sheet identification device 200 based on the signals output from each section of the paper sheet identification device 200 and the control signal from the control section 220 according to the program stored in the storage section 230. control.
  • control unit 220 has the functions of a light source control unit 221, a sensor control unit 224, an image generation unit 225, a calculation unit 222, a correction unit 226, and an identification unit 223 according to a program stored in a storage unit 230. .
  • the detection unit 210 includes a magnetic detection unit 212 and a thickness detection unit 213 in addition to the above-described imaging unit 211 along the banknote conveyance path.
  • the imaging unit 211 images the bill as described above and outputs an image signal (image data).
  • the magnetic detection unit 212 includes a magnetic sensor (not shown) that measures magnetism, and uses the magnetic sensor to detect the magnetism of magnetic ink, security threads, etc. printed on banknotes.
  • the magnetic sensor is a magnetic line sensor in which a plurality of magnetic detection elements are arranged in a line.
  • the thickness detection unit 213 includes a thickness detection sensor (not shown) that measures the thickness of banknotes, and detects tapes, double feeding, etc. by the thickness detection sensor.
  • the thickness detection sensor detects the amount of displacement of the rollers facing each other across the conveyance path when the banknote passes, using a sensor provided on each roller.
  • the storage unit 230 is composed of a nonvolatile storage device such as a semiconductor memory or a hard disk, and stores various programs and various data for controlling the paper sheet identification device 200.
  • the storage unit 230 also stores the wavelength band of the irradiation light emitted from each light source 111, 121, and 124 during one cycle of imaging by the imaging unit 211, and the timing for turning on and off each light source 111, 121, and 124. , the value of the forward current flowing through the LED elements of each of the light sources 111, 121, and 124, the timing of reading signals from each of the upper unit 110 and the lower unit 120, and the like are stored as imaging parameters.
  • one cycle of imaging is an imaging pattern in which the wavelength band of the irradiation light emitted from each light source 111, 121, and 124, the timing of turning on and off each light source 111, 121, and 124, and the timing of signal reading are set. say about.
  • the light source control unit 221 performs dynamic lighting control of each light source 111 , 121 , 124 in order to capture an image of an individual banknote using each light source 111 , 121 , 124 . Specifically, the light source control unit 221 controls lighting and extinguishing of each light source 111, 121, and 124 based on the timing set in the imaging parameter. This control is performed using a mechanical clock that changes depending on the banknote transport speed and a system clock that is always output at a constant frequency regardless of the banknote transport speed.
  • FIG. 16 shows the details and timing of light source lighting and light reception.
  • PH in FIG. 16 indicates the off period (OFF) of the light source.
  • L1, L2, and L3 in FIG. 16 indicate light in predetermined wavelength bands other than white light emitted from the light sources 111, 121, and 124, respectively, and L1 of a plurality of phases indicate mutually different wavelength bands. It may be light of the same wavelength band, or it may contain light of the same wavelength band. The same applies to L2 and L3 of multiple phases.
  • the upper unit 110 and the lower unit 120 acquire data corresponding to the entire surface of the banknote by repeating the 18 phases of phases 1 to 18 as one cycle.
  • the upper unit 110 reads side A of the banknote BN, and the light receiving unit 113 receives transmitted light from the light L3 emitted from the light source 124 in phases 1, 2, and 4, and in phases 5, 7. and 8, the reflected light from the light L1 emitted from the light source 111 is received.
  • the light receiving unit 113 also receives reflected light (RGB) of white light including red light, green light, and blue light emitted from the light source 111 in phases 3, 6, 9, 12, 15, and 18.
  • RGB reflected light
  • the light receiving unit 113 receives fluorescence (including a phosphorescent component) due to ultraviolet light as excitation light irradiated from the light source 111 in phases 10, 11, and 13, and generates fluorescence based on the received fluorescence (including a phosphorescent component). Sequentially outputs phosphorescence detection signals.
  • the light receiving unit 113 receives phosphorescence in phases 14, 16, and 17 when all the light sources 111, 121, and 124 are turned off (PH and OFF in the figure), and generates a phosphorescence detection signal based on the received phosphorescence. Output sequentially.
  • the lower unit 120 reads the B side of the banknote BN, and the light receiving section 123 receives reflected light from the light L2 emitted from the light source 121 in phases 1, 2, 5, 7, and 8.
  • the light receiving unit 123 also receives reflected light (RGB) of white light including red light, green light, and blue light emitted from the light source 121 in phases 3, 6, 9, 12, 15, and 18.
  • RGB reflected light
  • the light receiving unit 123 receives fluorescence (including a phosphorescent component) due to ultraviolet light as excitation light irradiated from the light source 121 in phases 10, 11, and 13, and detects fluorescence based on the received fluorescence (including a phosphorescent component). Fluorescent phosphorescence detection signals are sequentially output.
  • the light receiving unit 123 receives phosphorescence in phases 14, 16, and 17 when all the light sources 111, 121, and 124 are turned off (PH and OFF in the figure), and generates a phosphorescence detection signal based on the received phosphorescence. Output sequentially.
  • the light emission time and light reception time of each phase can be set as appropriate, but here, the light reception time of fluorescence (including phosphorescence) and the light reception time of phosphorescence are all set to the same time.
  • the phase for fluorescence (including phosphorescence) detection and the phase for phosphorescence detection can be set as appropriate, and may be a control pattern shown in FIG. 17, for example.
  • PH in FIG. 17 indicates the turn-off period of the light source
  • the control pattern C in FIG. 17 corresponds to the control pattern shown in FIG. 16. Note that although FIG. 17 illustrates the lighting and extinguishing patterns of the reflective light source 111 of the upper unit 110, the lower unit 120 can also detect fluorescence and phosphorescence using a similar control pattern.
  • the sensor control unit 224 controls the timing of reading signals from each of the upper unit 110 and the lower unit 120 based on the timing set in the imaging parameter, and adjusts the timing of turning on and turning off each light source 111, 121, and 124. Signals are read out from each of the upper unit 110 and lower unit 120 in synchronization. This control is performed using a mechanical clock and a system clock. Then, the sensor control unit 224 sequentially stores the read signals, that is, line data, in a ring buffer (line memory) of the storage unit 230.
  • a ring buffer line memory
  • the line data herein refers to data based on signals obtained by one imaging by each of the upper unit 110 and the lower unit 120, and refers to data in the lateral direction of the acquired image (perpendicular to the banknote conveyance direction). This corresponds to one row of data in the Y direction).
  • the image generation unit 225 has a function of generating an image based on various signals related to banknotes acquired from the detection unit 210. Specifically, the image generation unit 225 first decomposes the data (image signal) stored in the ring buffer into data for each light irradiation and light reception condition. Then, the image generation unit 225 performs correction processing such as dark output cut, gain adjustment, and bright output level correction according to the characteristics of each decomposed data, generates various image data of the banknote, and stores it in the storage unit. Save to 230.
  • the four types of phosphorescent inks are a first monochrome ink (B) that emits blue light with a peak wavelength of 400 nm or more and less than 500 nm, and a second monochrome ink that emits green light that has a peak wavelength of 500 nm or more and less than 600 nm.
  • G a third monochrome ink (R) that emits red light having a peak wavelength of 600 nm or more and less than 750 nm, and a fourth monochrome ink (IR) that emits light that has a peak wavelength of 750 nm or more and less than 2500 nm. show.
  • the phosphorescence emitted from four types of phosphorescent inks is individually received by the light receiving unit 113 for each type of phosphorescent ink, and the amount of light emitted as a reference for each phosphorescent ink ( When the output value) is measured, for example, the output values shown in Table 1 below are obtained.
  • each of the first light receiving element 131B, the second light receiving element 131G, and the third light receiving element 131R is capable of receiving infrared light. Receive light. Therefore, as an output value related to infrared light, an added value (total value) of the output values (signal values) of the first light receiving element 131B, the second light receiving element 131G, and the third light receiving element 131R is calculated.
  • excitation light is irradiated from the light source 111 under the same conditions as when acquiring the fluorescent phosphorescence detection signal and the phosphorescence detection signal from the banknote to be identified. to detect phosphorescence.
  • CH_B represents the output value of the first light receiving element 131B when the excitation light is irradiated to the banknote to be identified
  • CH_G is the output value of the first light receiving element 131B when the banknote to be identified is irradiated with the excitation light
  • CH_R represents the output value of the third light receiving element 131R when excitation light is irradiated to the banknote to be identified
  • CH_IR represents the output value of the third light receiving element 131R when the banknote to be identified is irradiated with excitation light.
  • B_INK represents the phosphorescent signal of the first monochrome ink (B) after correction
  • R_INK represents the phosphorescence signal of the third monochrome ink (R) after correction
  • IR_INK represents the phosphorescence signal of the fourth monochrome ink (IR) after correction.
  • the correction unit 226 performs arithmetic processing of multiplying the detection data (estimated phosphorescence signal value and phosphorescence detection signal value of each phase) by an inverse matrix B(4) -1 as shown in the above (Equation 3). SO correction processing is performed.
  • the calculation unit 222 calculates the first output fluorescence phosphorescence from the signal value of the second and subsequent output fluorescence phosphorescence detection signals Sfp among the plurality of fluorescence phosphorescence detection signals Sfp. By subtracting the signal value of the detection signal Sfp, an estimated phosphorescence signal value is calculated in the second and subsequent output fluorescent phosphorescence detection signals Sfp.
  • the first fluorescent phosphorescence signal value UV1 is subtracted from the second fluorescent phosphorescence signal value UV2 to obtain the signal value of the phosphorescence component (afterglow component) ph1 in the second fluorescent phosphorescence detection signal Sfp (hereinafter referred to as The estimated phosphorescence signal value (UV2-UV1) is calculated.
  • the signal values of the phosphorescence components (afterglow components) ph1 and ph2 in the third fluorescence phosphorescence detection signal Sfp (hereinafter, estimated The phosphorescent signal value (UV3-UV1) is calculated.
  • the correction unit 226 performs SO correction of the estimated phosphorescence signal value and the phosphorescence detection signal value for each phase using an SO (spectral overlap) correction coefficient obtained from reference medium data collected and processed under the same sensor control conditions.
  • SO spectral overlap
  • R, G, and IR signals are obtained by performing SO correction on the R, G, and B output signals from the imaging unit 211.
  • the color of the phosphorescent ink that emits light in the red, green, and infrared wavelength bands can be determined using the imaging unit 211 having the above-described RGB pixel configuration.
  • the identification unit 223 calculates a phosphorescence presence/absence determination value. Specifically, the estimated phosphorescence signal value (UV2-UV1), the estimated phosphorescence signal value (UV3-UV1), and the signal value of the first output phosphorescence detection signal Sp (hereinafter referred to as phosphorescence signal value PHA1). , the signal value of the second output phosphorescence detection signal Sp (hereinafter referred to as phosphorescence signal value PHA2), and the signal value of the third output phosphorescence detection signal Sp (hereinafter referred to as phosphorescence signal value PHA3). Add up and. This phosphorescence presence/absence determination value is calculated for each R, G, and IR signal.
  • the identification unit 223 determines the presence or absence of phosphorescence from the banknote BN by comparing the phosphorescence presence/absence determination value of each R, G, and IR signal with a predetermined threshold value (which may be common to the R, G, and IR signals). judge. That is, when the phosphorescence presence/absence determination value of any one of the R, G, and IR signals exceeds the threshold value, the identification unit 223 determines that phosphorescence is present, and the phosphorescence presence/absence determination value of any of the R, G, and IR signals exceeds the threshold value. If the threshold value is not exceeded, it is determined that there is no phosphorescence.
  • a predetermined threshold value which may be common to the R, G, and IR signals.
  • the identification unit 223 determines the color of phosphorescence emitted from the banknote BN based on the phosphorescence presence/absence determination value of each R, G, and IR signal. Specifically, if there is a phosphorescence presence/absence determination value that exceeds a threshold value, it is determined that phosphorescence of a color corresponding to the wavelength band of the signal is emitted from the banknote BN.
  • the SO correction process may not be performed, and the presence or absence of phosphorescence may be determined based on each color of the R, G, and B signals.
  • the identification unit 223 performs a process of standardizing (normalizing) each estimated phosphorescence signal value and each phosphorescence signal value in order to correct variations in the time constant determination value due to the printing density of each banknote BN.
  • the estimated phosphorescent signal value (UV2-UV1), the estimated phosphorescent signal value (UV3-UV1), the phosphorescent signal value PHA1, the phosphorescent signal value PHA2, and the phosphorescent signal value PHA3 are each divided by the phosphorescent signal value PHA1.
  • the signal value used for standardization is not particularly limited to the phosphorescence signal value PHA1, and may be any other signal value.
  • the time constant determination value ⁇ is a value that reflects the time constant of the phosphorescent ink provided on the banknote BN. That is, as the time constant of the phosphorescent ink becomes larger, the time constant determination value ⁇ becomes larger or smaller. More specifically, when the time constant of the phosphorescent ink becomes large, ⁇ in the above (Formula 4) becomes large, and ⁇ in the above (Formula 5) becomes small.
  • the identification unit 223 then identifies the phosphorescent ink provided on the banknote BN based on the calculated time constant determination value ⁇ . Specifically, a determination table is prepared in advance by calculating time constant determination values ⁇ of various phosphorescent inks having different time constants. Here, the numerical range of the time constant determination value ⁇ is defined for each phosphorescent ink in the determination table. Then, the identification unit 223 identifies the phosphorescent ink to which the time constant determination value ⁇ corresponds by comparing the calculated time constant determination value ⁇ with the determination table.
  • FIG. 18 shows estimated phosphorescent signal values and phosphorescent signal values (both after OS correction and offset removal) in each phase actually obtained from four types of phosphorescent inks A to D.
  • the time constants of the four types of phosphorescent inks A to D are: Phosphorescent ink A ⁇ phosphorescent ink B ⁇ phosphorescent ink C ⁇ phosphorescent ink D are increasing in the order of
  • FIG. 19 shows the result of normalizing each signal value shown in FIG. 18 by the phosphorescence signal value PHA1 of phase D (the signal value of the first output phosphorescence detection signal Sp) for each phosphorescent ink.
  • the size of the arrow shown in FIG. 19 corresponds to the time constant determination value ⁇ calculated from the above (Formula 4). Therefore, as shown in FIG. 19, the time constant determination value ⁇ obtained for each phosphorescent ink has the same magnitude relationship as the time constants of the four types of phosphorescent inks A to D. That is, it can be seen that the phosphorescent ink can be determined based on the time constant using the time constant determination value ⁇ .
  • phosphorescence was calculated for each R, G, and IR signal.
  • the presence/absence determination value was calculated, the presence/absence of each ink could be determined with a determination margin. That is, for each phosphorescent ink, the phosphorescence presence/absence determination value based on the corresponding color signal exceeded a predetermined numerical range, while the phosphorescence presence/absence determination value based on other color signals fell below the numerical range. For example, for phosphorescent ink A, the phosphorescence presence/absence determination value based on the G signal exceeds a predetermined numerical range, while the phosphorescence presence/absence determination value based on the R and IR signals falls below the numerical range.
  • the identification unit 223 uses the above-described determination results of the presence or absence of phosphorescence, the color of the emitted light, and the phosphorescent ink (phosphor) in order to identify the denomination, authenticity, fitness, etc. For example, the identification unit 223 identifies authenticity based on the above-described determination result regarding phosphorescence.
  • the control unit 220 acquires a fluorescent phosphorescence detection signal and a phosphorescence detection signal for the A side and B side of the banknote BN for each R, G, and B output signal from the imaging unit 211. (Step S21).
  • the calculation unit 222 calculates estimated phosphorescence signal values in the second and third fluorescent phosphorescence detection signals Sfp for each of the R, G, and B signals (step S22).
  • the correction unit 226 performs SO correction on the estimated phosphorescence signal value and the phosphorescence detection signal value for each phase, and converts them into R, G, and IR signals (step S23).
  • the identification unit 223 calculates a phosphorescence presence/absence determination value for each of the R, G, and IR signals (step S24).
  • the identification unit 223 determines the presence or absence of phosphorescence from the banknote BN for each R, G, and IR signal based on the phosphorescence presence/absence determination value, and also determines the color of the phosphorescence emitted from the banknote BN (R, G, or IR) is determined (step S25).
  • the identification unit 223 divides each estimated phosphorescence signal value and each phosphorescence signal value by the phosphorescence signal value PHA1 for the signal determined to have phosphorescence among the R, G, and IR signals in step S25. Standardize (step S26).
  • the identification unit 223 calculates a time constant determination value ⁇ based on, for example, the above (Equation 4) from the signal value standardized in Step S26 (Step S27).
  • the identification unit 223 identifies the phosphorescent ink provided on the banknote BN based on the time constant determination value ⁇ (step S28), and the operation of the paper sheet identification device 200 ends.
  • the value obtained by multiplying the signal value of the fluorescence detection signal Sf by (T/t) is the value of the first fluorescence phosphorescence detection signal Sfp. It is equal to the signal value of the fluorescent component that occupies Therefore, by subtracting the value obtained by multiplying the signal value of the fluorescence detection signal Sf by (T/t) from the signal value of the first fluorescence phosphorescence detection signal Sfp, the estimated phosphorescence signal is obtained in the first fluorescence phosphorescence detection signal Sfp. As a value, it is possible to calculate (estimate) a signal value due to the phosphorescent component p1 that increases in accordance with the irradiation of the excitation light.
  • the light emitting time t (short period) can be set as appropriate as long as it is shorter than the first lighting period and during which phosphorescence is not substantially emitted from the banknote; ) may be about 1/10 to 1/20 of that.
  • This estimated phosphorescence signal value can be used in the above-described process of determining the presence or absence of phosphorescence. For example, this estimated phosphorescence signal value may be added to the phosphorescence presence/absence determination value described above.
  • Embodiment 5 In this embodiment, a more specific example of the paper sheet identification device of Embodiment 3 will be described. Further, this embodiment is substantially the same as Embodiment 4, except that the calculation method of the estimated phosphorescence signal value by the calculation unit is different. First, an overview of this embodiment will be explained.
  • an excitation light source (not shown) is turned on periodically.
  • excitation is repeated before reaching the measurement position as shown in FIG. 23.
  • the result at the measurement position of the light receiving section (not shown) is shown by the dashed line on the right side of FIG.
  • the features included during excitation include three components, as shown in FIG.
  • the fluorescent component F of the fluorescent ink (the fluorescent component from paper may be used), the attenuated phosphorescent component ⁇ of the phosphorescent ink, the excited phosphorescent component ⁇ of the phosphorescent ink, and the afterglow component PHn of the phosphorescent ink due to excitation from the previous irradiation.
  • an estimated fluorescence signal value estimated based on this fluorescence component F is calculated, and this estimated fluorescence signal value is used to calculate a signal value estimated based on the afterglow component PHn, that is, estimated afterglow. Calculate the signal value. This method will be explained in detail below.
  • excitation may be repeated before reaching the measurement position as shown in FIG. 23, and even in that case, the estimated phosphorescence signal value may be calculated by the calculation method of the fourth embodiment. Can be done.
  • the characteristics of the ink that emit light include fluorescent characteristics and phosphorescent characteristics. Fluorescence is characterized by emitting light only when it is irradiated with excitation light, and the amount of light emitted does not change as the irradiation time changes.
  • the phosphorescence characteristic is that when irradiated with excitation light, the amount of emitted light increases and changes with the irradiation time.
  • the phosphorescence characteristic is that it emits light even when the excitation light is stopped, and the amount of light emission also decreases with respect to time changes after the irradiation is stopped.
  • the relationship between the integrated amount A during the first exposure (for example, 0 to 20 ⁇ s) and the integrated amount B during the second exposure (for example, 20 to 40 ⁇ s) is as follows.
  • B 3 ⁇ A It can be defined as
  • ⁇ may be calculated from FL_2 and FL_3.
  • the amount of decrease in the amount of phosphorescence after the excitation light is turned off is measured in the integration section D: PH_1, the integration section E: PH_2, and the integration section F: PH_3.
  • the cumulative time is the same for PH_1, PH_2, and PH_3.
  • ⁇ may be calculated from PH_2 and PH_3.
  • SIM_FL_3 The increasing component of the phosphorescence feature during excitation is obtained from SIM_FL_3.
  • FL_3 which is the increasing component of the phosphorescent feature during excitation, is FL_3 ⁇ SIM_FL_3 It is.
  • FIGS. 37 and 38 an example is given for the case where there are fluorescent and phosphorescent features and after multiple cycles of excitation, as shown in FIGS. 37 and 38. Note that the area surrounded by the thick broken line in FIG. 38 is the measured quantity, that is, the signal value.
  • PH1_0 PH1_1+2 ⁇ Calculate.
  • the intensity of phosphorescence emitted by a phosphor such as a phosphorescent ink increases linearly when the excitation light is irradiated. Therefore, if the amount of phosphorescence (integrated amount of received light) from time t0 to t1 is m, the amount of phosphorescence (integrated amount of received light) from time t1 to t2 is m ⁇ 3, and the amount of phosphorescence (integrated amount of received light) from time t2 to t3 is Quantity) l is expressed as m ⁇ 5, respectively.
  • the amount of phosphorescence (integrated amount of received light) N and the amount of phosphorescence (integrated amount of received light) L from time t2 to t3 are respectively expressed by the formulas shown in the figure.
  • A represents a constant and ⁇ represents a time constant.
  • CIS general SN ratio of a contact image sensor
  • the luminescence amount of the fluorescent ink is taken as the luminescence amount immediately after the excitation light source is turned on, and the luminescence ratio of the fluorescent ink and the phosphorescent ink is calculated from the luminescence amount after a predetermined period of time (in this case, after 60 ⁇ s has elapsed).
  • the result was that the ratio of the amount of fluorescence to the amount of phosphorescence was approximately in the range of 0.3:0.7 to 0.6:0.4.
  • Table 2 shows the results of calculating the relationship between the time constant and the fluorescence amount ratio with respect to fluctuations in time T using this (Equation 16) and the above (Equation 11).
  • the fluorescence amount ratio is about 30% to 60% as mentioned above, and Table 2 shows the results from 10% to 90%. If the time constants are larger than these, the CIS can detect phosphorescence and fluorescence without error.
  • the time constant may be 120 ⁇ s or more, or 150 ⁇ s or more.
  • the upper limit of the time constant is not particularly limited, but may be, for example, 10 ms or less, or 7 ms or less.
  • the time constant is T x 13.5 ( ⁇ s) or more when the fluorescence amount ratio is 30%, and T x 7.5 ( ⁇ s) or more when the fluorescence amount ratio is 60%, then Phosphorescence and fluorescence can be detected with CIS without error. That is, if it is a general medium (banknote) with a fluorescence amount ratio of about 30% to 60%, the time constant may be T ⁇ 7.5 ( ⁇ s) or more.
  • the present disclosure is a technology useful for identifying paper sheets with high precision based on phosphorescence.

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Abstract

本開示に係る紙葉類識別装置は、搬送される紙葉類から発せられた蛍光及び燐光を検知する紙葉類識別装置であって、紙葉類に対して、励起光を照射する光源と、前記励起光を点灯期間で照射し、かつ前記点灯期間後の消灯期間で消灯するように、前記光源を制御する光源制御部と、前記点灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく蛍光燐光検知信号を出力するとともに、前記消灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく燐光検知信号を出力する受光部と、前記蛍光燐光検知信号において、前記受光部が前記紙葉類から受光した燐光に基づく信号値と推定される推定燐光信号値を算出する算出部と、前記推定燐光信号値に基づいて前記紙葉類の識別を行う識別部と、を備える紙葉類識別装置である。

Description

紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置
本開示は、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置に関する。
近年、偽造防止のセキュリティ要素として紙幣に印刷された燐光インクから燐光を検出する装置が開発されている。具体的には、搬送される紙葉類に対して励起光を照射した後、励起光を消灯して紙葉類から発せられる燐光を検出する装置が知られている。ここで、燐光は、一般的に、寿命（発光時間）は長いが強度が小さいため、検出し難いという課題がある。
そのような燐光を検出するための装置として、例えば、特許文献１に記載の励起光検知装置が挙げられる。特許文献１の励起光検知装置では、光源に電流を供給して紙葉類に光を照射させた状態で紙葉類から発せられた蛍光を検知部に検知させ、光源に供給する電流の量又は供給時間を増加させて紙葉類に光を照射させ、光源による光の照射を停止させた後に、紙葉類から発せられた燐光を検知部に検知させることにより、燐光の強度が小さい場合であっても燐光を検知することを可能にしている。
特許第６３１６１４８号公報
紙幣に採用されている各種燐光体（例えば燐光インク）を精度よく分類するためには燐光体の時定数の違いを判別するのが効果的であるが、そのためにはある程度長い時間で燐光を検知する必要がある。しかしながら、コンタクトイメージセンサを用いて可視画像や赤外画像等の複数の画像を採取する隙間で燐光を検知する場合、短時間に多くの光学的特徴量を検知しなければならないため、燐光検知に使える時間が限られてしまい、その時間内で燐光体の時定数の違いを判別するのは困難である。特に燐光体の時定数が長い場合（例えば１ｍｓ（ミリ秒）以上）、燐光検出の誤差が大きくなる。
それに対して、特許文献１は、時定数に基づく燐光体の判別方法を開示していない。
本開示は、上記現状に鑑みてなされたものであり、燐光に基づき紙葉類を高精度に識別することが可能な紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置を提供することを目的とするものである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、（１）本開示の第１の態様に係る紙葉類識別装置は、搬送される紙葉類から発せられた蛍光及び燐光を検知する紙葉類識別装置であって、紙葉類に対して、励起光を照射する光源と、前記励起光を点灯期間で照射し、かつ前記点灯期間後の消灯期間で消灯するように、前記光源を制御する光源制御部と、前記点灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく蛍光燐光検知信号を出力するとともに、前記消灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく燐光検知信号を出力する受光部と、前記蛍光燐光検知信号において、前記受光部が前記紙葉類から受光した燐光に基づく信号値と推定される推定燐光信号値を算出する算出部と、前記推定燐光信号値に基づいて前記紙葉類の識別を行う識別部と、を備える。
（２）上記（１）に記載の紙葉類識別装置において、前記光源制御部は、前記励起光を複数の点灯期間で照射するように、前記光源を制御してもよく、前記受光部は、前記複数の点灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく複数の蛍光燐光検知信号を順次出力してもよく、前記算出部は、前記複数の蛍光燐光検知信号のうち、２番目以降に出力された蛍光燐光検知信号の信号値から、１番目に出力された蛍光燐光検知信号の信号値を減算することによって、前記２番目以降に出力された前記蛍光燐光検知信号において前記推定燐光信号値を算出してもよい。
（３）上記（２）に記載の紙葉類識別装置において、前記光源制御部は、前記複数の点灯期間の前に、前記複数の点灯期間のうちの１番目の点灯期間よりも短く、かつ前記紙葉類から実質的に燐光が発しない短期間、前記励起光を照射するように、前記光源を制御してもよく、前記受光部は、前記短期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく蛍光検知信号を出力してもよく、前記１番目の点灯期間の時間をＴとし、前記短期間の時間をｔとしたとき、前記算出部は、前記１番目に出力された前記蛍光燐光検知信号の前記信号値から、前記蛍光検知信号の信号値を（Ｔ／ｔ）倍した値を減算することによって、前記１番目に出力された前記蛍光燐光検知信号において前記推定燐光信号値を算出してもよい。
（４）上記（１）に記載の紙葉類識別装置において、前記光源制御部は、前記励起光を複数の点灯期間で照射し、かつ前記複数の点灯期間後に複数の消灯期間で消灯するように、前記光源を制御してもよく、前記受光部は、前記複数の点灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく複数の蛍光燐光検知信号を順次出力するとともに、前記複数の消灯期間で前記紙葉類から発せられる光に基づく複数の燐光検知信号を順次出力してもよく、前記算出部は、前記複数の蛍光燐光検知信号及び前記複数の燐光検知信号に基づいて、前記複数の蛍光燐光検知信号において、前記受光部が前記紙葉類から受光した蛍光に基づく信号値と推定される推定蛍光信号値を算出してもよい。
（５）上記（４）に記載の紙葉類識別装置において、前記算出部は、前記複数の蛍光燐光検知信号の少なくとも１つの信号値から、少なくとも前記推定蛍光信号値を減算することによって、当該蛍光燐光検知信号において、前記推定燐光信号値を算出してもよい。
（６）上記（４）又は（５）に記載の紙葉類識別装置において、前記光源は、前記受光部の測定位置と、前記紙葉類の搬送方向において前記測定位置の上流側に位置する領域と、を少なくとも含む領域に前記励起光を照射してもよく、前記光源制御部は、前記複数の点灯期間及び前記複数の消灯期間を含む所定のサイクルを繰り返すように、前記光源を制御してもよく、前記算出部は、前記推定燐光信号値として、前記測定位置に到達する前に前記紙葉類に照射された前記励起光による燐光の残光成分に基づくものと推定される信号値を算出してもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれかに記載の紙葉類識別装置において、前記識別部は、前記推定燐光信号値及び前記燐光検知信号の信号値のうちの少なくとも１つの信号値に基づいて前記紙葉類から発せられる燐光の有無を判定してもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれかに記載の紙葉類識別装置において、前記算出部は、複数の波長帯域毎に前記推定燐光信号値を算出してもよく、前記識別部は、前記複数の波長帯域の前記推定燐光信号値と、前記複数の波長帯域の前記燐光検知信号の信号値との少なくとも一方に基づいて前記紙葉類から発せられる燐光の色を判定してもよい。
（９）上記（１）～（８）のいずれかに記載の紙葉類識別装置において、前記識別部は、前記推定燐光信号値及び前記燐光検知信号の信号値を規格化し、その規格化した信号値に基づいて前記紙葉類に設けられた燐光体の識別を行う。
（１０）上記（１）～（９）のいずれかに記載の紙葉類識別装置において、前記識別部は、前記推定燐光信号値及び前記燐光検知信号の信号値の少なくとも一方に基づいて燐光の時定数に応じて変動する判定値を算出してもよく、その判定値に基づいて前記紙葉類に設けられた燐光体の識別を行ってもよい。
（１１）また、本開示の第２の態様に係る紙葉類処理装置は、上記（１）～（１０）のいずれかに記載の紙葉類識別装置を備える。
本開示によれば、燐光に基づき紙葉類を高精度に識別することが可能な紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置を提供することができる。
蛍光及び燐光の発光量の時間変化の一例を示した模式図である。 実施形態１に係る紙葉類識別装置の概要を説明するための模式図である。 実施形態１に係る紙葉類識別装置の構成の一例を説明する模式図であり、斜め方向から見た図である。 実施形態１に係る紙葉類識別装置が備える光源の点灯のタイミングと受光部の受光のタイミングとについて説明するタイミングチャートである。 実施形態１に係る紙葉類識別装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 実施形態２に係る紙葉類識別装置による推定燐光信号値の算出方法を説明するための模式図である。 実施形態２に係る紙葉類識別装置の変形例による推定燐光信号値の算出方法を説明するための模式図である。 実施形態３に係る紙葉類識別装置による推定燐光信号値の算出方法を説明するための模式図である。 実施形態３に係る紙葉類識別装置において、搬送されながら励起光が照射される紙幣を側方からみた模式図である。 実施形態４に係る紙葉類識別装置の概要を説明するための模式図である。 実施形態４に係る紙葉類処理装置の一例の外観を示した斜視模式図である。 実施形態４に係る紙葉類識別装置が備える撮像部の構成の一例を説明する断面模式図である。 実施形態４の撮像部が備える受光部の構成の一例を説明する斜視模式図である。 実施形態４の撮像部が備える受光部のカラーレジストの波長特性を示す模式図である。 実施形態４に係る紙葉類識別装置の構成の一例を説明するブロック図である。 実施形態４に係る紙葉類識別装置が備える光源の点灯のタイミングと受光部の受光のタイミングとについて説明するタイミングチャートである。 実施形態４に係る紙葉類識別装置が備える光源の点灯のタイミングと受光部の受光のタイミングとの変形例について説明するタイミングチャートである。 実施形態４に係る紙葉類識別装置によって４種の燐光インクＡ～Ｄから得られた各フェーズにおける推定燐光信号値及び燐光信号値を示すグラフである。 図１８に示した各信号値を燐光インク毎にフェーズＤの信号値で規格化した結果を示すグラフである。 実施形態４に係る紙葉類識別装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 実施形態４に係る紙葉類識別装置の変形例による推定燐光信号値の算出方法を説明するための模式図である。 実施形態５に係る紙葉類識別装置の構成の一例を説明する側面模式図である。 図２２に示した破線部を拡大した模式図である。 蛍光特徴及び燐光特徴がある場合の複数サイクルにわたる励起後での発光量に含まれる成分区分を示した模式図である。 時定数が異なる５種類の燐光インクの立ち上がり特性をシミュレーションしたグラフである。 時定数が異なる５種類の燐光インクの立ち下がり特性をシミュレーションしたグラフである。 燐光特徴のみを有する燐光インクの発光と減衰特徴をシミュレーションした結果を示した図である。 立ち上がり時の隣接する積算区間における受光積算量の関係を示した模式図である。 励起時の隣接する積算区間と、立ち上がり時の燐光特徴による発光量の増加量βとの関係を示した模式図である。 燐光特徴のみを有する燐光インクの発光と減衰特徴をシミュレーションした結果を示した別の図である。 減衰時の隣接する積算区間と、立ち下がり時の燐光特徴による発光量の減衰量αとの関係を示した模式図である。 立ち下がり時の最初の積算区間ＰＨ＿１及び減衰量αと、仮想の積算区間ＰＨ＿０との関係を示した模式図である。 立ち下がり時の最初の積算区間ＰＨ＿１及び減衰量αと、仮想の積算区間ＰＨ＿０との関係を示した別の模式図である。 仮想の積算区間ＰＨ＿０と、励起中の燐光増加光量ＳＩＭ＿ＦＬ＿３との関係を示した模式図である。 仮想の積算区間ＰＨ＿０と、励起中の燐光増加光量ＳＩＭ＿ＦＬ＿３との関係を示した別の模式図である。 蛍光インク及び燐光インクが混在する場合の発光と減衰特徴をシミュレーションした結果を示した図である。 蛍光特徴及び燐光特徴がある場合の複数サイクルにわたる励起後での発光と減衰特徴をシミュレーションした結果を示した図である。 蛍光特徴及び燐光特徴がある場合の複数サイクルにわたる励起時の発光と減衰特徴を示した模式図である。 蛍光成分Ｆを算出する方法を説明するための模式図である。 燐光の発光量の時間変化の例を示した模式図である。 蛍光及び燐光の発光量の時間変化の一例を示した模式図である。
以下、図面を参照して、本開示に係る紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置の実施形態を詳細に説明する。本開示の対象となる紙葉類としては、紙幣、小切手、商品券、手形、帳票、有価証券、カード状媒体等の様々な紙葉類が適用可能であるが、以下においては、紙幣を対象とする装置を例として、本開示を説明する。
また、以下の説明において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して適宜用い、その繰り返しの説明は適宜省略する。また、構造を説明する図面には、互いに直交するＸＹＺ座標系を適宜示している。
（実施形態１）
まず、本実施形態の概要について説明する。
本実施形態に係る紙葉類識別装置は、搬送される紙幣に励起光を照射して紙幣から発せられた蛍光及び燐光を検知するものである。ここで、図１に示すように、励起光を照射すると、蛍光インク等の蛍光体は蛍光を発光し、燐光インク等の燐光体は燐光を発光するが、燐光の光量は、その時定数に応じて徐々に増加し、やがて飽和する。その後、励起光を消灯すると、蛍光体の発光は極短時間で無くなる。一方、燐光体の発光は、その時定数に応じて徐々に光量が減少していく。すなわち、燐光は、励起光の照射中も消灯後も、個々の時定数に応じて増加（増光）／減衰（減光）している。また、励起光が複数回照射される場合は、励起光照射中に発光する燐光には、当該励起光照射によって増加する燐光成分に加えて、前の励起光照射によって増加した後で減衰した燐光成分（残光成分）も含まれ得る。
そこで、本実施形態では、図２に示すように、１サイクル中に、少なくとも１回の点灯期間で励起光を紙幣に照射し、各点灯期間にて紙幣から発せられる蛍光及び燐光を受光して蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを出力するとともに、少なくとも１回の消灯期間に紙幣から発せられる燐光を受光して燐光検知信号Ｓｐを出力する。そして、蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて、紙幣から発せられた燐光に基づく信号値と推定される推定燐光信号値を算出し、その推定燐光信号値を用いて紙幣の識別を行うことを主な特徴としている。
この推定燐光信号値は、図１に示したように、燐光体の時定数に応じて変化する値である。また、推定燐光信号値は、燐光のみを検知する消灯期間ではなく励起光の点灯期間中に得られた信号に基づくものであることから、消灯期間だけで燐光を検知する場合に比べて燐光検知のための検知時間をより長く（より有効に）活用することができる。そのため、燐光体の時定数の違いによる判別精度を向上できる。また、紙幣から発せられる燐光の有無をより高精度に判定することができる。したがって、燐光に基づき紙幣を高精度に識別することができる。
なお、本明細書にて、１サイクルとは、各波長帯域の発光素子の点灯及び消灯、信号読出を行うタイミング等が設定された制御パターンのことを言う。１サイクルの制御パターンを１周期として、これを連続して繰り返し実行することにより、紙葉類全体から蛍光燐光検知信号及び燐光検知信号を取得する。１サイクルは、紙葉類の反射画像及び／又は透過画像を取得するために設定された点灯、消灯及び受光に係る周期的な制御パターンを示すものであってもよい。
また、反射画像とは、紙葉類に対して受光部と同じ側に配置された光源から照射され、紙葉類で反射された光に基づく画像である。透過画像とは、紙葉類に対して受光部と反対側に配置された光源から照射され、紙葉類を透過した光に基づく画像である。したがって、反射画像及び透過画像は、紙葉類から発せられた蛍光（燐光成分を含む）に基づく蛍光画像や、紙葉類から発せられた燐光に基づく燐光画像とは区別される。
次に、図３を用いて、本実施形態に係る紙葉類識別装置の構成について説明する。
図３に示すように、本実施形態に係る紙葉類識別装置１は、搬送される紙幣ＢＮから発せられた蛍光及び燐光を検知するものであり、光源１１、光源制御部２１、受光部１３、算出部２２及び識別部２３を備えている。
ここで、紙幣ＢＮは、ＸＹ平面内をＸ方向に搬送される。Ｙ方向が受光部１３の主走査方向に対応し、Ｘ方向が受光部１３の副走査方向に対応している。紙幣ＢＮの少なくとも一部には、蛍光体が含まれる蛍光インクと、燐光体が含まれる燐光インクとが印刷されている。蛍光体は、励起光が照射されると、当該励起光の照射中に蛍光を、例えば可視光領域で発する。燐光体は、励起光が照射されると、当該励起光の消灯後に燐光を、例えば可視光領域で発する。
光源１１は、紙幣ＢＮに対して、励起光を照射する。光源１１は、紙幣ＢＮに対して受光部１３と同じ側に設けられてもよい。光源１１は、紙幣ＢＮに対して、Ｙ方向（主走査方向）に延びる直線状に励起光を照射してもよい。
励起光の種類（波長帯域）は特に限定されないが、可視光及び／又は紫外光（ＵＶ）が用いられてもよい。
また、光源１１は、蛍光体の励起用と燐光体の励起用とにそれぞれ異なる波長帯域の励起光を照射してもよいし、互いの共通の波長帯域の励起光を照射してもよい。
光源制御部２１は、光源１１の点灯及び消灯を制御する。具体的には、光源制御部２１による制御の下、光源１１は、励起光を点灯期間で照射し、かつ点灯期間後の消灯期間で消灯する。
光源制御部２１は、図２に示したように、励起光を複数の点灯期間で照射するように、光源１１を制御してもよい。その場合、複数の点灯期間で照射される励起光の種類（波長帯域）は、互いに異なっていてもよいが、通常では同じ種類（波長帯域）である。また、複数の点灯期間の長さ（発光時間）は、互いに異なっていてもよいが、ここでは実質的に同じ長さに設定されている。
また、光源制御部２１は、図２に示したように、点灯期間後に複数の消灯期間で消灯するように、光源１１を制御してもよい。その場合、複数の消灯期間の長さ（消灯時間）は、互いに異なっていてもよいが、ここでは実質的に同じ長さに設定されている。
なお、各点灯期間の長さ（発光時間）は、各消灯期間の長さ（消灯時間）と異なっていてもよいが、ここでは各消灯期間の長さ（消灯時間）と実質的に同じ長さに設定されている。
受光部１３は、点灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光を受光し、当該光に基づく蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを出力するとともに、消灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光を受光し、当該光に基づく燐光検知信号Ｓｐを出力する（図２参照）。より詳細には、図１に示したように、点灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光には、蛍光体が発する蛍光成分と、燐光体が発する燐光成分とが含まれている。他方、消灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光には、蛍光体が発する蛍光成分は含まれず、燐光体が発する燐光成分が含まれている。そして、受光部１３は、入射光量（受光量）に応じた電気信号（デジタル信号でもよい）を出力する。すなわち、蛍光燐光検知信号Ｓｆｐは、点灯期間に紙幣ＢＮから発せられた蛍光及び燐光の入射光量に応じた電気信号であり、燐光検知信号Ｓｐは、消灯期間に紙幣ＢＮから発せられた燐光の入射光量に応じた電気信号である。
受光部１３は、Ｙ方向（主走査方向）に一列に配列された複数の画素を備えていてもよい。すなわち、受光部１３は、入射光量に応じた電気信号（蛍光燐光検知信号Ｓｆｐや燐光検知信号Ｓｐ）を、複数の画素（Ｙ方向（主走査方向）の位置）に対応する複数のチャンネルにて出力してもよい。
また、受光部１３は、紙幣ＢＮから到来した複数の波長帯域の光を受光し、電気信号（蛍光燐光検知信号Ｓｆｐや燐光検知信号Ｓｐ）を複数の波長帯域毎に出力してもよい。この場合、各画素は、互いに異なる波長帯域の光を選択的に受光する複数の受光素子（撮像素子）を備えていてもよい。
光源１１が励起光を複数の点灯期間で照射する場合、図２に示したように、受光部１３は、複数の点灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光を順次受光し、それらの光に基づく複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを順次出力してもよい。その場合、複数の点灯期間で光を受光する時間（受光時間）は、互いに異なっていてもよいが、ここでは実質的に同じ長さに設定されている。
また、光源１１が点灯期間後に複数の消灯期間で消灯する場合、図２に示したように、受光部１３は、複数の消灯期間で紙幣ＢＮから発せられる光を順次受光し、それらの光に基づく複数の燐光検知信号Ｓｐを順次出力してもよい。その場合、複数の消灯期間で光を受光する時間（受光時間）は、互いに異なっていてもよいが、ここでは実質的に同じ長さに設定されている。
なお、各点灯期間で光を受光する時間（受光時間）は、各消灯期間で光を受光する時間（受光時間）と異なっていてもよいが、ここでは各消灯期間で光を受光する時間（受光時間）と実質的に同じ長さに設定されている。
より具体的には、例えば、光源制御部２１は、図４に示す制御パターンにより光源１１の点灯及び消灯を制御してもよいし、受光部１３は、図４に示す制御パターンにより検知信号を順次出力してもよい。なお、図４において、ＵＶ１～ＵＶ５は、光源１１が励起光を照射する点灯期間であり、受光部１３が点灯期間で紙幣ＢＮから発せられる光を受光して蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを出力するフェーズを示している。また、ＰＨ１～ＰＨ４は、光源１１が励起光を照射しない消灯期間であり、受光部１３が消灯期間で紙幣ＢＮから発せられる光を受光して燐光検知信号Ｓｐを出力するフェーズを示している。更に、空欄は、光源１１の点灯及び受光部１３の受光も行わないブランクのフェーズであってもよいし、反射画像又は透過画像を取得するためのフェーズであってもよい。
このように、隣り合う２つの点灯期間の間や隣り合う２つの消灯期間の間、隣り合う２つの点灯期間と消灯期間の間には、ブランクのフェーズや反射画像又は透過画像を取得するためのフェーズ等を適宜設けてもよい。
算出部２２は、蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおける推定燐光信号値を算出する。ここで、推定燐光信号値とは、受光部１３が紙幣ＢＮから受光した燐光に基づくと推定される信号値である。すなわち、蛍光燐光検知信号Ｓｆｐは、点灯期間に紙幣ＢＮから発せられた蛍光及び燐光の入射光量に応じた電気信号であり、蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値は、蛍光の入射光量に応じた信号値と、燐光の入射光量に応じた信号値とを合算したものと考えらえるが、推定燐光信号値は、このうちの燐光の入射光量に応じた信号値に相当するものである。
ただし、推定燐光信号値は、この燐光の入射光量に応じた信号値の傾向を捉えたものであればよく、燐光の入射光量に応じた信号値に必ずしも厳密に一致する必要はない。本実施形態では、燐光体の時定数そのものを算出することが目的ではなく、燐光体の時定数に応じた評価値等の特徴に基づいて紙幣ＢＮを識別することが目的であるためである。
なお、「信号値」とは、当該信号の光強度（明るさ）を示すものであり、受光部１３が複数の画素を備える場合は画素値で表される。
そして、識別部２３は、推定燐光信号値に基づいて紙幣ＢＮを識別する。このため、上述のように、識別部２３は、燐光に基づき紙幣ＢＮを高精度に識別することができる。
より具体的には、識別部２３は、推定燐光信号値及び燐光検知信号Ｓｐの信号値のうちの少なくとも１つの信号値に基づいて紙幣ＢＮから発せられる燐光の有無を判定してもよい。これにより、短時間検知で燐光の有無判別を行うことができる。以下、燐光検知信号Ｓｐの信号値を燐光信号値と言う場合がある。
識別部２３は、推定燐光信号値及び燐光信号値の合算値に基づいて紙幣ＢＮから発せられる燐光の有無を判定してもよい。また、上述のように、受光部１３が複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを順次出力するとともに複数の燐光検知信号Ｓｐを順次出力する場合、識別部２３は、複数の推定燐光信号値及び複数の燐光信号値の全ての合算値に基づいて紙幣ＢＮから発せられる燐光の有無を判定してもよい。
他方、識別部２３は、燐光信号値のみに基づいて、例えば点灯期間の後に初めに到来する消灯期間に得られた燐光信号値のみに基づいて、紙幣ＢＮから発せられる燐光の有無を判定してもよい。以下、点灯期間の後に初めに到来する消灯期間を１番目の消灯期間と言う場合がある。
また、識別部２３は、２つの波長帯域の信号値（推定燐光信号値及び／又は燐光信号値）を互いに合算し、得られた合算値に基づいて紙幣ＢＮから発せられる燐光の有無を判定してもよい。これにより、ブロード又は中間色の燐光の有無を判定することができる。例えば、黄色発光であれば、赤色の波長帯域の信号値と緑色の波長帯域の信号値の合算値で判定することができる。
算出部２２は、複数の波長帯域毎に推定燐光信号値を算出してもよく、識別部２３は、複数の波長帯域毎の推定燐光信号値と、複数の波長帯域毎の燐光検知信号の信号値（燐光信号値）との少なくとも一方に基づいて紙幣ＢＮから発せられる燐光の色を判定してもよい。これにより、短時間検知で燐光の色判別を行うことができる。
より詳細には、識別部２３は、複数の波長帯域毎の推定燐光信号値と、複数の波長帯域毎の燐光信号値とを波長帯域毎に合算し、得られた波長帯域毎の合算値に基づいて紙幣ＢＮから発せられる燐光の色を判定してもよい。
なお、「複数の波長帯域」とは、例えば、赤色の波長帯域（概ね６００ｎｍ～７５０ｎｍ）、緑色の波長帯域（概ね５００ｎｍ～６００ｎｍ）、青色の波長帯域（概ね４００ｎｍ～５００ｎｍ）、及び赤外光の波長帯域（概ね７５０ｎｍ～１５００ｎｍ）のうちの少なくとも２つの波長帯域であってもよい。すなわち、識別部２３によって判定される色は、可視領域の色に限定されず、可視以外の波長領域の光（例えば赤外光）が含まれていてもよい。
また、ここで、識別部２３による色判定処理に使用される信号値の波長帯域の種類は、受光部１３から出力される信号の波長帯域の種類と完全に対応（一致）していてもよいし、少なとも一部が対応（一致）していなくてもよい。前者の場合、例えば、受光部１３からＲ、Ｇ、Ｂ信号が出力され、識別部２３によりＲ、Ｇ、Ｂ信号毎に色判定処理が行われてもよい。後者の場合、例えば、受光部１３からＲ、Ｇ、Ｂ信号（ただし、いずれもＩＲ成分を含む）が出力され、識別部２３によりＲ、Ｇ、ＩＲ信号毎に色判定処理が行われてもよい。
また、ブロード発光の場合は、例えば、Ｂ信号及びＧ信号の合算値、Ｇ信号及びＲ信号の合算値、Ｒ信号及びＩＲ信号の合算値、又はＧ信号、Ｒ信号及びＩＲ信号の合算値に基づいて色判定処理が行われてもよい。緑の波長帯域を中心としたブロードで弱い発光の場合、各波長帯域の信号量は小さいため判定し難いが、Ｇ信号、Ｒ信号及びＩＲ信号の合算値に基づけば色判定できる場合もある。また、Ｂ信号、Ｇ信号及びＲ信号の合算値から白色を判定してもよい。更に、後述するＳＯ補正を行わない場合、Ｂ信号、Ｇ信号及びＲ信号の信号値が互いに実質的に同じであれば、白色又は赤外光である判定してもよい。
なお、ここまで、推定燐光信号値及び／又は燐光検知信号に基づく燐光の有無判定及び色判定について説明したが、これと同様にして、蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値や、後述する推定蛍光信号値に基づいて蛍光の有無判定や色判定を行ってもよい。
識別部２３は、推定燐光信号値及び燐光検知信号の信号値（燐光信号値）を規格化し、その規格化した信号値に基づいて紙幣ＢＮに設けられた燐光体の識別を行ってもよい。これにより、個々の紙幣の印刷濃度の影響を低減できるため、より安定的に時定数に基づく識別が可能である。
より詳細には、識別部２３は、１番目の消灯期間に得られた燐光信号値で規格化してもよい。すなわち、識別部２３は、推定燐光信号値及び燐光信号値を、１番目の消灯期間に得られた燐光信号値で除算することによって規格化してもよい。
識別部２３は、推定燐光信号値及び燐光検知信号の信号値（燐光信号値）の少なくとも一方に基づいて燐光の時定数に応じて変動する判定値を算出し、その判定値に基づいて紙幣ＢＮに設けられた燐光体（例えば燐光インク）の識別を行ってもよい。これにより、燐光体の時定数の違いにより紙幣ＢＮを判別できることから、紙幣ＢＮの識別精度をより向上することができる。以下、燐光の時定数に応じて変動する判定値を時定数判定値と言う場合がある。
具体的な時定数判定値は、特に限定されないが、時定数判定値は、例えば、複数の点灯期間のうちの最後の点灯期間で得られた推定燐光信号値と、１番目の消灯期間で得られた燐光信号値とから算出されてもよい。また、複数の点灯期間のうちの１番目の点灯期間で得られた推定燐光信号値と、１番目の消灯期間で得られた燐光信号値とから時定数判定値が算出されてもよい。いずれの場合も、２つの信号値（上述のように規格化した信号値でもよい）の差分や比率を時定数判定値としてもよい。更に、複数の点灯期間のうちの最後の点灯期間で得られた推定燐光信号値をそのまま、又は上述のように規格化し、時定数判定値としてもよい。
なお、光源制御部２１、算出部２２及び識別部２３は、後述する制御部によってそれぞれ対応するプログラムを実行することによって機能してもよい。
次に、図５を用いて、本実施形態に係る紙葉類識別装置１の動作について説明する。
図５に示すように、まず、光源１１が、紙幣ＢＮに対して励起光を点灯期間で照射するとともに、点灯期間後の消灯期間で消灯する（ステップＳ１１）。
次に、受光部１３が、点灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光に基づく蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを出力するとともに、消灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光に基づく燐光検知信号Ｓｐを出力する（ステップＳ１２）。
次に、算出部２２が、蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて推定燐光信号値を算出する（ステップＳ１３）。
その後、識別部２３が、推定燐光信号値に基づいて紙幣ＢＮを識別し（ステップＳ１４）、紙葉類識別装置１の動作が終了する。
（実施形態２）
本実施形態では、実施形態１の算出部による推定燐光信号値のより具体的な算出方法について説明する。
図６に示すように、本実施形態では、光源制御部（図示せず）は、励起光を複数の点灯期間で照射するように、光源（図示せず）を制御し、受光部（図示せず）は、複数の点灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光に基づく複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを順次出力する。
そして、算出部（図示せず）は、複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐのうち、２番目以降に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値から、１番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値を減算することによって、２番目以降に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて推定燐光信号値を算出する。これにより、推定燐光信号値として、その点灯期間よりも前の点灯期間での励起光照射によって増加した後で減衰した燐光成分（残光成分）に基づくものと推定される信号値を算出することができる。
例えば、図６に示した例では、２番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐから、１番目の点灯期間での励起光照射によって増加した後で減衰した燐光成分ｐｈ１の信号値を算出することができる。また、３番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐから、この燐光成分ｐｈ１の信号値と、２番目の点灯期間での励起光照射によって増加した後で減衰した燐光成分ｐｈ２の信号値との合算値を算出することができる。
図７に示すように、本実施形態では、光源制御部は、複数の点灯期間の前に、複数の点灯期間のうちの１番目の点灯期間よりも短く、かつ紙幣ＢＮから実質的に燐光が発しない短期間、励起光を照射するように、光源を制御してもよく、受光部は、この短期間に紙幣ＢＮから発せられる光に基づく蛍光検知信号Ｓｆを出力してもよい。
ここで、１番目の点灯期間の時間をＴとし、この短期間の時間をｔとしたとき、算出部は、１番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値から、蛍光検知信号Ｓｆの信号値を（Ｔ／ｔ）倍した値を減算することによって、１番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて推定燐光信号値を算出してもよい。これにより、推定燐光信号値として、１番目の点灯期間での励起光照射によって増加した燐光成分に基づくものと推定される信号値を算出することができる。
（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１の算出部による推定燐光信号値のより具体的な他の算出方法について説明する。
図８に示すように、本実施形態では、光源制御部（図示せず）は、励起光を複数の点灯期間で照射し、かつ複数の点灯期間後に複数の消灯期間で消灯するように、光源（図示せず）を制御し、受光部（図示せず）は、複数の点灯期間に紙幣ＢＮから発せられる光に基づく複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを順次出力するとともに、複数の消灯期間で紙幣ＢＮから発せられる光に基づく複数の燐光検知信号Ｓｐを順次出力する。
そして、算出部（図示せず）は、複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐ及び複数の燐光検知信号Ｓｐに基づいて、複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて、受光部が紙幣ＢＮから受光した蛍光に基づく信号値と推定される推定蛍光信号値を算出する。これにより、推定蛍光信号値を用いて各蛍光燐光検知信号Ｓｆｐから推定燐光信号値を算出することができる。
具体的には、算出部は、複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの少なくとも１つの信号値から、少なくとも推定蛍光信号値を減算することによって、当該蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて、推定燐光信号値を算出してもよい。これにより、推定燐光信号値として、蛍光成分を除く燐光成分（残光成分）に基づくものと推定される信号値を算出することができる。
本実施形態では、図９に示すように、光源は、受光部の測定位置と、紙幣ＢＮの搬送方向（図９中の矢印方向）において測定位置の上流側に位置する領域と、を少なくとも含む領域に励起光を照射してもよい。例えば、光源は、測定位置と、紙幣ＢＮの搬送方向において測定位置の上流側及び下流側にそれぞれ位置する領域と、を含む領域に励起光を照射してもよい。
また、光源制御部は、複数の点灯期間及び複数の消灯期間を含む所定のサイクルを繰り返すように、光源を制御してもよい。これにより、受光部の測定位置に該当するサイクルにて励起及び信号検知される紙幣ＢＮの検知領域（蛍光体及び燐光体）は、その前の少なくとも１回のサイクルにおいても測定位置の上流側において励起光が照射されて励起されることになる。
そして、算出部は、推定燐光信号値として、測定位置に到達する前に紙幣ＢＮに照射された励起光による燐光の残光成分ＰＨｎ（図８参照）に基づくものと推定される信号値を算出してもよい。以下、この信号値を推定残光信号値と言う場合がある。
推定残光信号値を算出することで、消灯期間から減衰時間が最も離れた燐光光量値を推定できる。そのため、例えば、推定残光信号値と、１番目の消灯期間に得られた燐光信号値とから時定数判定値を算出して燐光インク等の燐光体を識別できる。その結果、１サイクル内の燐光検知期間より時定数が長い燐光インクの検知誤差を低減できる。例えば、図８において、２番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐ、３番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐ、・・・、３番目に出力された燐光検知信号Ｓｐ、１番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐを１サイクルと考えて、１番目～３番目の消灯期間に得られた燐光信号値と、１番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐから算出された推定残光信号値とを用いて燐光体の時定数を判定してもよい。
なお、実施形態２においても、図９に示したように測定位置に達する前に励起が繰り返されてもよく、その場合であっても実施形態２の算出方法により推定燐光信号値を算出することができる。
（実施形態４）
本実施形態では、実施形態２の紙葉類識別装置のより具体的な例について説明する。まず、図１０を用いて、本実施形態の概要について説明する。
図１０に示すように、本実施形態では、例えば、光源（図示せず）から励起光としての紫外光を３つの点灯期間で紙幣に照射し、各点灯期間で紙幣から発せられる光を受光部（図示せず）で受光する。また、３つの点灯期間後に３つの消灯期間で光源を消灯した状態で、各消灯期間で紙幣から発せられる光を受光部で受光する。このとき、各点灯期間で受光される光には、蛍光成分と、励起光の照射に応じて増加する燐光成分ｐ１、ｐ２又はｐ３とが含まれる。また、２番目以降の点灯期間では、前の点灯期間での励起光照射によって増加した後で減衰した燐光成分（残光成分）ｐｈ１又はｐｈ２が含まれる。また、各消灯期間で受光される光には、いずれかの点灯期間での励起光照射によって増加した後で減衰した燐光成分（残光成分）ｐｈ１、ｐｈ２及びｐｈ３が含まれる。この各燐光成分ｐｈ１、ｐｈ２、ｐｈ３の燐光量は、時間経過に伴い減少していく。
ここで、励起光の照射に応じて増加する燐光成分ｐ１、ｐ２及びｐ３の燐光量は、厳密には互いに異なるが、その変動量は小さいため、励起光の照射に応じて増加する燐光成分ｐ１、ｐ２及びｐ３の燐光量は同じであると仮定する。すると、１番目の点灯期間における蛍光成分と燐光成分ｐ１の合計量は、２番目の点灯期間における蛍光成分と燐光成分ｐ２の合計量と等しくなる。したがって、各点灯期間での蛍光燐光検知信号Ｓｆｐに占める燐光信号を推定することが可能である。
より具体的には、２番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値から１番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値を減算することによって、推定燐光信号値として、燐光成分（残光成分）ｐｈ１による信号値を算出（推定）できる。また、３番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値から１番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値を減算することによって、推定燐光信号値として、燐光成分（残光成分）ｐｈ１及びｐｈ２による信号値を算出（推定）できる。
そして、最後の点灯期間における推定燐光信号値（ｐｈ１及びｐｈ２）と、１番目の消灯期間における燐光信号値（ｐｈ１、ｐｈ２及びｐｈ３）とを用いて時定数評価値を算出し、その評価値に基づいて燐光インクの判別を行う。
次に、図１１を用いて、本実施形態に係る紙葉類処理装置の構成について説明する。
本実施形態に係る紙葉類処理装置は、例えば、図１１に示す構成を有するものであってもよい。図１１に示す紙葉類処理装置３００は、テーブル上に設置して利用する小型の紙葉類処理装置であり、紙幣の識別処理を行う紙葉類識別装置（図１１では図示せず）と、処理対象の複数の紙幣が積層状態で載置されるホッパ３０１と、ホッパ３０１から筐体３０４内に繰り出された紙幣が偽造券、真偽不確定券等のリジェクト紙幣であった場合に該リジェクト紙幣が排出される２つのリジェクト部３０２と、オペレータからの指示を入力するための操作部３０３と、筐体３０４内で金種、真偽及び正損が識別された紙幣を分類して集積するための４つの集積部３０６ａ～３０６ｄと、紙幣の識別計数結果や各集積部３０６ａ～３０６ｄの集積状況等の情報を表示するための表示部３０５とを備える。紙葉類識別装置による正損判定の結果に基づき、４つの集積部３０６ａ～３０６ｄのうち、集積部３０６ａ～３０６ｃには、正券が収納され、集積部３０６ｄには汚損券が収納される。なお、集積部３０６ａ～３０６ｄへの紙幣の振り分け方法は任意に設定可能である。
次に、図１２を用いて、本実施形態に係る紙葉類識別装置の主要部である撮像部の構成について説明する。図１２に示すように、撮像部２１１は、互いに対向配置された上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０を備えている。Ｚ方向において離間した上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０の間には、紙幣ＢＮがＸＹ平面内をＸ方向に搬送される隙間が形成されており、この隙間は本実施形態に係る紙葉類処理装置の搬送路３１１の一部を構成する。上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０は、それぞれ、搬送路の上側（＋Ｚ方向）及び下側（－Ｚ方向）に位置している。Ｙ方向が撮像部２１１の主走査方向に対応し、Ｘ方向が撮像部２１１副走査方向に対応している。
図１２に示すように、上部ユニット１１０は、２つの反射用の光源１１１、集光レンズ１１２及び受光部１１３を備えている。反射用の光源１１１は、紙幣ＢＮの受光部１１３側の主面（以下、Ａ面）に、波長帯域が互いに異なる照射光、具体的には、赤外光と、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光と、蛍光及び燐光用の励起光としての紫外光とを順次照射する。集光レンズ１１２は、反射用の光源１１１から出射され、紙幣ＢＮのＡ面で反射された光と、下部ユニット１２０に設けられた透過用の光源１２４から出射され、紙幣ＢＮを透過した光と、紙幣ＢＮのＡ面で発光した蛍光及び燐光とを集光する。受光部１１３は、集光レンズ１１２によって集光された光を受光して電気信号に変換する。そして、その電気信号を増幅処理した後、デジタルデータにＡ／Ｄ変換した上で出力する。ここで、受光部が受光する光を入射光ともいい、光源が照射する光を照射光ともいう。
下部ユニット１２０は、２つの反射用の光源１２１及び１つの透過用の光源１２４、集光レンズ１２２並びに受光部１２３を備えている。反射用の光源１２１は、紙幣ＢＮの受光部１２３側の主面（以下、Ｂ面）に、波長帯域が互いに異なる照射光、具体的には、赤外光と、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光と、蛍光及び燐光用の励起光としての紫外光とを照射する。集光レンズ１２２は、反射用の光源１２１から出射され、紙幣ＢＮのＢ面で反射された光と、紙幣ＢＮのＢ面で発光した蛍光及び燐光とを集光する。受光部１２３は、集光レンズ１２２によって集光された光を受光して電気信号に変換する。そして、その電気信号を増幅処理した後、デジタルデータにＡ／Ｄ変換した上で出力する。
透過用の光源１２４は、上部ユニット１１０の集光レンズ１１２の光軸上に配置されており、透過用の光源１２４から出射された光の一部は、紙幣ＢＮを透過し、上部ユニット１１０の集光レンズ１１２に集光されて受光部１１３で検出される。透過用の光源１２４は、紙幣ＢＮのＢ面に、波長帯域が互いに異なる照射光を順次照射してもよいし、同時に照射してもよい。
なお、本明細書にて、波長帯域が互いに異なる光（照射光、入射光等）とは、例えば、可視光については色が互いに異なる光であり、赤外光及び紫外光については、波長帯域の一部のみが互いに重なる光又は波長帯域が互いに重ならない光である。
各光源１１１、１２１、１２４は、図１２の紙面に垂直な方向（主走査方向Ｄ１）に延びるライン状の導光体（図示せず）と、導光体の両端部（一方の端部でもよい）に設けられた複数のＬＥＤ素子（図示せず）とを備えている。
各光源１１１、１２１は、ピーク波長が７５０ｎｍ以上である赤外光を発光するＬＥＤ素子と、ピーク波長が６００ｎｍ以上、７５０ｎｍ未満である赤色光（Ｒ）を発光するＬＥＤ素子と、ピーク波長が５００ｎｍ以上、６００ｎｍ未満である緑色光（Ｇ）を発光するＬＥＤ素子と、ピーク波長が４００ｎｍ以上、５００ｎｍ未満である青色光（Ｂ）を発光するＬＥＤ素子と、を備えていてもよい。光源１１１は、集光レンズ１１２を挟んで搬送方向の上流側及び下流側に１つずつ配置され、光源１２１は、集光レンズ１２２を挟んで搬送方向の上流側及び下流側に１つずつ配置される。
光源１２４は、互いに異なるピーク波長を有する光を発光する複数のＬＥＤ素子を備えていてもよい。なお、ピーク波長とは、光の発光強度が最大となる波長をいう。
図１３に示すように、各受光部１１３、１２３は、主走査方向Ｄ１（紙幣ＢＮの搬送方向に対して直交する方向、Ｙ方向）に一列に配列された複数の画素１３１ＧＰを備え、各画素１３１ＧＰは、第１の受光素子（撮像素子）１３１Ｂを１つ、第２の受光素子（撮像素子）１３１Ｇを１つ、及び第３の受光素子（撮像素子）１３１Ｒを１つ備えており、第１の受光素子１３１Ｂ、第２の受光素子１３１Ｇ及び第３の受光素子１３１Ｒは、この順番で主走査方向Ｄ１に一列に配置されている。
第１の受光素子１３１Ｂは、光検出器１３１０と、赤外光及び青色光を透過し、かつ赤色光及び緑色光を吸収する青色のカラーレジスト（カラーフィルタ）１３１１Ｂと、を備える青色の受光素子である。第２の受光素子１３１Ｇは、光検出器１３１０と、赤外光及緑色光を透過し、かつ赤色光及び青色光を吸収する緑色のカラーレジスト（カラーフィルタ）１３１１Ｇと、を備える緑色の受光素子である。第３の受光素子１３１Ｒは、光検出器１３１０と、赤外光及び赤色光を透過し、かつ緑色光及び青色光を吸収する赤色のカラーレジスト（カラーフィルタ）１３１１Ｒと、を備える赤色の受光素子である。
ここで、受光素子（撮像素子）とは、所定の波長帯域の光の強度を検出（電気信号に変換）する素子を意味し、フォトダイオード等の光検出器と、光検出器の受光面上に設けられ、検出すべき所定の波長帯域（例えば青色と赤外の波長帯域）を除く波長帯域（例えば緑色と赤色等）の光の透過を抑えるカラーレジストとを含んで構成されてもよい。
図１４に示すように、青色のカラーレジスト（カラーフィルタ）１３１１Ｂは主に青色光及び赤外光を透過し（破線参照）、緑色のカラーレジスト（カラーフィルタ）１３１１Ｇは主に緑色光及び赤外光を透過し（一点鎖線参照）、赤色のカラーレジスト（カラーフィルタ）１３１１Ｒは主に赤色光及び赤外光を透過する（二点鎖線参照）。したがって、第１の受光素子１３１Ｂ、第２の受光素子１３１Ｇ及び第３の受光素子１３１Ｒは、それぞれ、青色光（概ね波長４００ｎｍ～５００ｎｍ）、緑色光（概ね波長５００ｎｍ～６００ｎｍ）及び赤色光（概ね波長６００ｎｍ～７５０ｎｍ）を選択的に受光可能であり、第１の受光素子１３１Ｂ、第２の受光素子１３１Ｇ及び第３の受光素子１３１Ｒはいずれも赤外光（概ね波長７５０ｎｍ～１５００ｎｍ）を受光可能である。
ただし、各色のカラーレジストは、通常、対応する色以外の色の光もある程度は透過し得るため、第１の受光素子１３１Ｂ、第２の受光素子１３１Ｇ及び第３の受光素子１３１Ｒは、対応する色以外の色の光もある程度は受光してもよい。
上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０がそれぞれ、搬送方向に搬送されている紙幣ＢＮに対して撮像を繰り返し行い、受光量に応じた信号を出力することによって、撮像部２１１は、紙幣ＢＮ全体の画像を取得する。具体的には、撮像部２１１は、上部ユニット１１０の出力信号に基づいて紙幣ＢＮの透過画像、Ａ面の反射画像を取得し、下部ユニット１２０の出力信号に基づいて紙幣ＢＮのＢ面の反射画像を取得する。
また、撮像部２１１は、紙幣ＢＮのＡ面及びＢ面のそれぞれにおいて紙幣ＢＮ全体で蛍光燐光検知信号及び燐光検知信号を取得する。すなわち、撮像部２１１は、紙幣ＢＮのＡ面及びＢ面それぞれの蛍光画像（燐光成分を含む）及び燐光画像を取得可能である。
次に、図１５を用いて、本実施形態に係る紙葉類識別装置の構成について説明する。図１５に示すように、本実施形態に係る紙葉類識別装置２００は、検出部２１０、制御部２２０及び記憶部２３０を備えている。
制御部２２０は、紙葉類識別装置２００の各部を制御するコントローラであり、記憶部２３０に記憶された各種の処理を実現するためのプログラムと、当該プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）と、当該ＣＰＵによって制御される各種ハードウェア（例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ））等によって構成されている。制御部２２０は、記憶部２３０に記憶されたプログラムに従って、紙葉類識別装置２００の各部から出力された信号と、制御部２２０からの制御信号とに基づいて、紙葉類識別装置２００の各部を制御する。また、制御部２２０は、記憶部２３０に記憶されたプログラムにより、光源制御部２２１、センサ制御部２２４、画像生成部２２５、算出部２２２、補正部２２６及び識別部２２３の機能を有している。
検出部２１０は、紙幣の搬送路に沿って、上述の撮像部２１１に加え、磁気検出部２１２及び厚み検出部２１３を備えている。撮像部２１１は、上述のように紙幣を撮像して画像信号（画像データ）を出力する。磁気検出部２１２は、磁気を測定する磁気センサ（図示せず）を備え、磁気センサにより紙幣に印刷されている磁気インクやセキュリティスレッド等の磁気を検出する。磁気センサは、複数の磁気検出素子をライン状に配列した磁気ラインセンサである。厚み検出部２１３は、紙幣の厚みを測定する厚み検出センサ（図示せず）を備え、厚み検出センサによりテープや重送等を検出する。厚み検出センサは、搬送路を挟んで対向するローラにおける紙幣通過時の変位量を、各ローラに設けたセンサによって検出するものである。
記憶部２３０は、半導体メモリやハードディスク等の不揮発性の記憶装置から構成されており、紙葉類識別装置２００を制御するための各種プログラムと各種データとを記憶している。また、記憶部２３０には、撮像部２１１による１サイクル分の撮像の間に各光源１１１、１２１、１２４から照射する照射光の波長帯域、各光源１１１、１２１、１２４の点灯及び消灯を行うタイミング、各光源１１１、１２１、１２４のＬＥＤ素子に流す順電流の値、上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０の各々から信号を読み出すタイミング等が撮像用パラメータとして保存されている。
なお、１サイクルの撮像とは、各光源１１１、１２１、１２４から照射する照射光の波長帯域や、各光源１１１、１２１、１２４の点灯及び消灯、信号読出を行うタイミング等が設定された撮像パターンのことを言う。１サイクルの撮像を１周期として、これを連続して繰り返し実行することにより、紙幣全体の画像を取得する。
光源制御部２２１は、各光源１１１、１２１、１２４による個別の紙幣の画像を撮像するために、各光源１１１、１２１、１２４の動的点灯制御を行うものである。詳細には、光源制御部２２１は、撮像用パラメータに設定されたタイミングに基づいて、各光源１１１、１２１、１２４の点灯及び消灯を制御する。この制御は、紙幣の搬送速度に応じて変化するメカクロックと、紙幣の搬送速度によらず常に一定の周波数で出力されるシステムクロックとを利用して行われる。
ここで、図１６を用いて、光源制御部２２１による各光源１１１、１２１、１２４の制御（点灯タイミング）と、受光部１１３及び１２３による受光のタイミングとについてより詳しく説明する。なお、図１６は、光源点灯及び受光の内容及びタイミングを示している。また、図１６中のＰＨは光源の消灯期間（ＯＦＦ）を示している。また、図１６中のＬ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ光源１１１、１２１及び１２４から照射される白色光以外の所定の波長帯域の光を示しており、複数のフェーズのＬ１は、互いに異なる波長帯域の光であってもよいし、同じ波長帯域の光を含んでいてもよい。複数のフェーズのＬ２及びＬ３についても同様である。
図１６に示したように、上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０は、フェーズ１～１８の１８フェーズを１サイクルとして、該サイクルを繰り返すことによって紙幣の全面に対応するデータを取得する。
より具体的には、上部ユニット１１０にて紙幣ＢＮのＡ面を読み取り、受光部１１３は、フェーズ１、２及び４で光源１２４から照射された光Ｌ３による透過光を受光し、フェーズ５、７及び８で光源１１１から照射された光Ｌ１による反射光を受光する。
また、受光部１１３は、フェーズ３、６、９、１２、１５及び１８で光源１１１から照射された赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光による反射光（ＲＧＢ）を受光する。
更に、受光部１１３は、フェーズ１０、１１及び１３で光源１１１から照射された励起光としての紫外光による蛍光（燐光成分を含む）を受光し、受光した蛍光（燐光成分を含む）に基づく蛍光燐光検知信号を順次出力する。
そして、受光部１１３は、フェーズ１４、１６及び１７で全ての光源１１１、１２１及び１２４が消灯した状態（図中、ＰＨ及びＯＦＦ）にて燐光を受光し、受光した燐光に基づく燐光検知信号を順次出力する。
また、下部ユニット１２０にて紙幣ＢＮのＢ面を読み取り、受光部１２３は、フェーズ１、２、５、７及び８で光源１２１から照射された光Ｌ２による反射光を受光する。
また、受光部１２３は、フェーズ３、６、９、１２、１５及び１８で光源１２１から照射された赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光による反射光（ＲＧＢ）を受光する。
更に、受光部１２３は、フェーズ１０、１１及び１３で光源１２１から照射された励起光としての紫外光による蛍光（ただし燐光成分を含む）を受光し、受光した蛍光（燐光成分を含む）に基づく蛍光燐光検知信号を順次出力する。
そして、受光部１２３は、フェーズ１４、１６及び１７で全ての光源１１１、１２１及び１２４が消灯した状態（図中、ＰＨ及びＯＦＦ）にて燐光を受光し、受光した燐光に基づく燐光検知信号を順次出力する。
各フェーズの発光時間及び受光時間は、適宜設定可能であるが、ここでは、蛍光（燐光含む）の受光時間と燐光の受光時間は、全て同じ時間に設定されている。
蛍光（燐光含む）検知用のフェーズと燐光検知用のフェーズとは、適宜設定可能であり、例えば図１７に示す制御パターンであってもよい。図１７中のＰＨは光源の消灯期間を示し、図１７中のＣの制御パターンが図１６に示した制御パターンに対応する。なお、図１７は、上部ユニット１１０の反射用の光源１１１の点灯及び消灯パターンを例示しているが、下部ユニット１２０も同様の制御パターンにて蛍光及び燐光を検知可能である。
センサ制御部２２４は、撮像用パラメータに設定されたタイミングに基づいて、上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０の各々から信号を読み出すタイミングを制御し、各光源１１１、１２１、１２４の点灯及び消灯のタイミングに同期して上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０の各々から信号を読み出す。この制御は、メカクロックとシステムクロックとを利用して行われる。そして、センサ制御部２２４は、読み出した信号、すなわちラインデータを順次、記憶部２３０のリングバッファ（ラインメモリ）に保存する。
なお、ここで、ラインデータとは、上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０の各々による１回の撮像によって得られた信号に基づくデータを意味し、取得される画像の横方向（紙幣の搬送方向に直交する方向、Ｙ方向）の一列分のデータに対応する。
画像生成部２２５は、検出部２１０から取得した紙幣に係る各種信号に基づいて画像を生成する機能を有する。詳細には、画像生成部２２５は、まず、リングバッファに保存されたデータ（画像信号）を光の照射及び受光の条件毎のデータに分解する。そして、画像生成部２２５は、分解されたデータ毎の特性に応じて、暗出力カット、ゲイン調整、明出力レベルの補正等の補正処理を行い、紙幣の各種の画像データを生成して記憶部２３０へ保存する。
ここで、ＳＯ（スペクトルオーバーラップ）補正の方法について説明する。ここでは、発する燐光の波長帯域が互いに異なる４種の燐光インクの色を判別する場合について説明する。４種の燐光インクとは、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ未満にピーク波長を有する青色光を発する第１の単色インク（Ｂ）、５００ｎｍ以上、６００ｎｍ未満にピーク波長を有する緑色光を発する第２の単色インク（Ｇ）、６００ｎｍ以上、７５０ｎｍ未満にピーク波長を有する赤色光を発する第３の単色インク（Ｒ）、及び７５０ｎｍ以上、２５００ｎｍ未満にピーク波長を有する光を発する第４の単色インク（ＩＲ）を示す。
まず、紙葉類識別装置２００の出荷前に、４種の燐光インクから発せられる燐光を、燐光インクの種類毎に単独で受光部１１３にて受光し、各燐光インクの基準となる発光量（出力値）を測定すると、例えば、下記表１に示す出力値が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
ここで、赤外光を選択的に受光する受光素子は受光部１１３に備わってないが、第１の受光素子１３１Ｂ、第２の受光素子１３１Ｇ及び第３の受光素子１３１Ｒのそれぞれが、赤外光を受光する。そこで、赤外光に関する出力値として、第１の受光素子１３１Ｂ、第２の受光素子１３１Ｇ及び第３の受光素子１３１Ｒの出力値（信号値）の加算値（合算値）を算出する。なお、燐光インクの種類毎に基準となる発光量を測定するときは、識別対象の紙幣から蛍光燐光検知信号及び燐光検知信号を取得するときと同様の条件にて、光源１１１から励起光を照射して燐光を検出する。
上記表１の結果より、各受光素子と単色インクとの間に下記（式１）の関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 （上記（式１）中、ＣＨ＿Ｂは識別対象の紙幣に励起光を照射したときの第１の受光素子１３１Ｂの出力値を表し、ＣＨ＿Ｇは識別対象の紙幣に励起光を照射したときの第２の受光素子１３１Ｇの出力値を表し、ＣＨ＿Ｒは識別対象の紙幣に励起光を照射したときの第３の受光素子１３１Ｒの出力値を表し、ＣＨ＿ＩＲは、識別対象の紙幣に励起光を照射したときの第１の受光素子１３１Ｂ、第２の受光素子１３１Ｇ及び第３の受光素子１３１Ｒの出力値の加算値を表し、Ｂ＿ＩＮＫは補正後の第１の単色インク（Ｂ）の燐光信号を表し、Ｇ＿ＩＮＫは補正後の第２の単色インク（Ｇ）の燐光信号を表し、Ｒ＿ＩＮＫは補正後の第３の単色インク（Ｒ）の燐光信号を表し、ＩＲ＿ＩＮＫは補正後の第４の単色インク（ＩＲ）の燐光信号を表す。）
上記（式１）における行列Ａ（４）を正規化すると、下記（式２）の関係が成り立つ。なお、下記（式２）では小数点第４位以下は切り捨てている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
上記（式２）を変形すると下記（式３）の関係が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
ここで、（式２）及び（式３）におけるＣＨ＿Ｂ、ＣＨ＿Ｇ、ＣＨ＿Ｒ、ＣＨ＿ＩＲ、Ｂ＿ＩＮＫ、Ｇ＿ＩＮＫ、Ｒ＿ＩＮＫ、及びＩＲ＿ＩＮＫは、（式１）と同じである。
補正部２２６にて、上記（式３）に示すように検出データ（各フェーズの推定燐光信号値及び燐光検知信号値）に対して逆行列Ｂ（４）－１を乗算する演算処理を行うことによりＳＯ補正処理が行われる。
なお、識別対象の燐光インクの発光色が赤色、緑色、青色のいずれかである場合等では、このＳＯ補正処理は省略することができる。
算出部２２２は、図１０を用いて説明したように、複数の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐのうち、２番目以降に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値から、１番目に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値を減算することによって、２番目以降に出力された蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて推定燐光信号値を算出する。
具体的には、２番目の蛍光燐光信号値ＵＶ２から１番目の蛍光燐光信号値ＵＶ１を減算して、２番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおける燐光成分（残光成分）ｐｈ１の信号値（以下、推定燐光信号値（ＵＶ２－ＵＶ１）とする）を算出する。また、３番目の蛍光燐光信号値ＵＶ３から１番目の蛍光燐光信号値ＵＶ１を減算して、３番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおける燐光成分（残光成分）ｐｈ１及びｐｈ２の信号値（以下、推定燐光信号値（ＵＶ３－ＵＶ１）とする）を算出する。
補正部２２６は、同じセンサ制御条件で採取及び処理した基準媒体データより求めたＳＯ（スペクトルオーバーラップ）補正係数を用いて、フェーズ毎に推定燐光信号値及び燐光検知信号値のＳＯ補正を行う。具体的には、撮像部２１１からのＲ、Ｇ、Ｂ出力信号をＳＯ補正することでＲ、Ｇ、ＩＲ信号を得る。これにより、上述のＲＧＢの画素構成を有する撮像部２１１を用いて、赤色、緑色、赤外光の波長帯域でそれぞれ発光する燐光インクの色を判別することができる。
識別部２２３は、燐光有無判定値を算出する。具体的には、推定燐光信号値（ＵＶ２－ＵＶ１）と、推定燐光信号値（ＵＶ３－ＵＶ１）と、１番目に出力された燐光検知信号Ｓｐの信号値（以下、燐光信号値ＰＨＡ１とする）と、２番目に出力された燐光検知信号Ｓｐの信号値（以下、燐光信号値ＰＨＡ２とする）と、３番目に出力された燐光検知信号Ｓｐの信号値（以下、燐光信号値ＰＨＡ３とする）と、を合算する。この燐光有無判定値の算出は、各Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号について行う。
そして、識別部２２３は、各Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号の燐光有無判定値を所定の閾値（Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号に共通でもよい）と比較することによって、紙幣ＢＮからの燐光発光の有無を判定する。すなわち、識別部２２３は、Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号のいずれかの燐光有無判定値が上記閾値を超える場合、燐光発光が有ると判定し、Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号のいずれの燐光有無判定値も上記閾値を超えない場合、燐光発光が無いと判定する。
また、識別部２２３は、各Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号の燐光有無判定値に基づいて、紙幣ＢＮから発せられる燐光の色を判定する。具体的には、閾値を超える燐光有無判定値があれば、その信号の波長帯域に対応する色の燐光が紙幣ＢＮから発せられたと判定する。
なお、燐光インクの発光色が赤色、緑色又は青色（赤外光がない）の場合は、ＳＯ補正処理を行わず、燐光有無判定はＲ、Ｇ、Ｂ信号の各色で判定してもよい。
また、識別部２２３は、個々の紙幣ＢＮの印刷濃度による時定数判定値のバラツキを補正するために、各推定燐光信号値と各燐光信号値とを規格化（正規化）する処理を行う。具体的には、推定燐光信号値（ＵＶ２－ＵＶ１）、推定燐光信号値（ＵＶ３－ＵＶ１）、燐光信号値ＰＨＡ１、燐光信号値ＰＨＡ２及び燐光信号値ＰＨＡ３をそれぞれ燐光信号値ＰＨＡ１で除算する。
なお、規格化に使用する信号値は、燐光信号値ＰＨＡ１に特に限定されず、他の信号値であってもよい。
また、識別部２２３は、時定数判定値τを算出する。具体的には、時定数判定値τは、推定燐光信号値（ＵＶ２－ＵＶ１）及び燐光信号値ＰＨＡ１から算出され、下記（式４）から算出される。
τ＝１－（ＵＶ２－ＵＶ１）／ＰＨＡ１　　　（式４）
なお、時定数判定値τは、上記（式４）で算出されるものに限定されず、例えば、下記（式５）から算出されたものであってもよい。
τ＝（ＵＶ２－ＵＶ１）／ＰＨＡ１　　　（式５）
いずれの場合も時定数判定値τは、紙幣ＢＮに設けられる燐光インクの時定数を反映した値となる。すなわち、燐光インクの時定数が大きくなるにしたがって、時定数判定値τは大きく、又は小さくなる。より具体的には、燐光インクの時定数が大きくなると、上記（式４）のτは大きくなり、上記（式５）のτは小さくなる。
そして、識別部２２３は、算出した時定数判定値τに基づいて紙幣ＢＮに設けられた燐光インクを判別する。具体的には、時定数が互いに異なる各種の燐光インクの時定数判定値τを算出することによって予め判定テーブルを準備しておく。ここで、判定テーブルには、燐光インク毎に時定数判定値τの数値範囲が定義されている。そして、識別部２２３が、算出した時定数判定値τを判定テーブルと比較することによって、時定数判定値τが該当する燐光インクを特定する。
図１８に、４種の燐光インクＡ～Ｄから実際に得られた各フェーズにおける推定燐光信号値及び燐光信号値（いずれもＯＳ補正及びオフセット除去後）を示す。ここで、４種の燐光インクＡ～Ｄの時定数は、
燐光インクＡ＜燐光インクＢ＜燐光インクＣ＜燐光インクＤ
の順に大きくなっている。
また、図１９に、図１８に示した各信号値を燐光インク毎にフェーズＤの燐光信号値ＰＨＡ１（１番目に出力された燐光検知信号Ｓｐの信号値）で規格化した結果を示す。図１９に示された矢印の大きさが、上記（式４）から算出される時定数判定値τに対応している。そのため、図１９で示されるように、燐光インク毎に得られた時定数判定値τは、４種の燐光インクＡ～Ｄの時定数と同じ大小関係となる。すなわち、時定数判定値τを用いて時定数による燐光インクの判別が可能であることが分かる。
更に、上記４種の燐光インクＡ～Ｄから実際に得られた各フェーズにおける推定燐光信号値及び燐光信号値（いずれもＯＳ補正及びオフセット除去後）を用いて各Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号について燐光有無判定値の算出したところ、いずれのインクも判定マージンをもって有無を判定することができた。すなわち、各燐光インクについて、対応する色の信号による燐光有無判定値は所定の数値範囲を超える一方で、他の色の信号による燐光有無判定値は当該数値範囲を下回る結果が得られた。例えば、燐光インクＡについて、Ｇ信号による燐光有無判定値は所定の数値範囲を超える一方で、Ｒ、ＩＲ信号による燐光有無判定値は当該数値範囲を下回る結果が得られた。
識別部２２３は、金種、真偽、正損等を識別するために、上述の燐光の有無やその発光色、燐光インク（燐光体）の判定結果を利用する。例えば、識別部２２３は、上述の燐光に係る判定結果に基づいて真偽を識別する。
次に、図２０を用いて、本実施形態に係る紙葉類識別装置２００の燐光判定に係る動作について説明する。
図２０に示すように、まず、制御部２２０が、撮像部２１１から、Ｒ、Ｇ、Ｂ出力信号毎に、紙幣ＢＮのＡ面及びＢ面それぞれの蛍光燐光検知信号及び燐光検知信号を取得する（ステップＳ２１）。
次に、算出部２２２が、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号毎に、２番目及び３番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて推定燐光信号値を算出する（ステップＳ２２）。
次に、補正部２２６が、フェーズ毎に推定燐光信号値及び燐光検知信号値のＳＯ補正を行い、Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号に変換する（ステップＳ２３）。
次に、識別部２２３が、Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号毎に、燐光有無判定値を算出する（ステップＳ２４）。
次に、識別部２２３が、燐光有無判定値に基づいて、Ｒ、Ｇ、ＩＲ信号毎に紙幣ＢＮからの燐光発光の有無を判定するとともに、紙幣ＢＮから発せられる燐光の色（Ｒ、Ｇ又はＩＲ）を判定する（ステップＳ２５）。
次に、識別部２２３が、ステップＳ２５においてＲ、Ｇ、ＩＲ信号のうち燐光発光が有ると判定された信号について、各推定燐光信号値と各燐光信号値とを燐光信号値ＰＨＡ１で除算して規格化する（ステップＳ２６）。
次に、識別部２２３が、ステップＳ２６で規格化された信号値から、例えば上記（式４）に基づき時定数判定値τを算出する（ステップＳ２７）。
その後、識別部２２３が、時定数判定値τに基づいて紙幣ＢＮに設けられた燐光インクを判別し（ステップＳ２８）、紙葉類識別装置２００の動作が終了する。
次に、図２１を用いて、本実施形態の変形例について説明する。
図２１に示すように、複数の点灯期間の前に、１番目の点灯期間よりも短く、かつ紙幣から実質的に燐光が発しない短期間、光源から励起光としての紫外光を照射してもよい。そして、この短期間に紙幣から発せられる光を受光部で受光し、受光部から蛍光検知信号Ｓｆを出力してもよい。蛍光は時定数が極めて短く、短時間の受光でも信号を得られるため、この短期間で受光される光は、ほぼ蛍光成分のみとなる。
そこで、１番目の点灯期間の発光時間をＴとし、短期間の発光時間をｔとすると、蛍光検知信号Ｓｆの信号値を（Ｔ／ｔ）倍した値は、１番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐに占める蛍光成分の信号値に等しくなる。したがって、１番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐの信号値から、蛍光検知信号Ｓｆの信号値を（Ｔ／ｔ）倍した値を減算することによって、１番目の蛍光燐光検知信号Ｓｆｐにおいて、推定燐光信号値として、励起光の照射に応じて増加する燐光成分ｐ１による信号値を算出（推定）できる。
なお、発光時間ｔ（短期間）は、１番目の点灯期間よりも短く、かつ紙幣から実質的に燐光が発しない期間であれば適宜設定可能であるが、発光時間Ｔ（１番目の点灯期間）の１／１０～１／２０程度であってもよい。
この推定燐光信号値は、上述の燐光の有無等の判定処理に用いることができる。例えば、上述の燐光有無判定値に更にこの推定燐光信号値を合算して用いてもよい。
（実施形態５）
本実施形態では、実施形態３の紙葉類識別装置のより具体的な例について説明する。また、本実施形態は、算出部による推定燐光信号値の算出方法が異なる点を除いて、実施形態４と実質的に同じである。まず、本実施形態の概要について説明する。
図２２に示すように、紙葉類識別装置２００により搬送される紙幣ＢＮが撮像部２１１の上部ユニット１１０及び下部ユニット１２０の間を通過する際に励起用の光源（図示せず）を周期点灯した場合、照射幅があるため、図２３に示すように測定位置に達する前に励起が繰り返される。そして、受光部（図示せず）の測定位置での結果は、図２３の右側破線部となる。また、励起時に含まれる特徴は、図２４に示されるように、３つの成分が含まれている。すなわち、蛍光インク（紙による蛍光成分でもよい）の蛍光成分Ｆと、燐光インクの減衰燐光成分αと、燐光インクの励起燐光成分βと、前回照射の励起による燐光インクの残光成分ＰＨｎとである。そして、本実施形態では、この蛍光成分Ｆに基づくと推定される推定蛍光信号値を算出し、この推定蛍光信号値を用いて残光成分ＰＨｎに基づくと推定される信号値、すなわち推定残光信号値を算出する。以下、この方法について詳述する。
なお、実施形態４においても、図２３に示したように測定位置に達する前に励起が繰り返されてもよく、その場合であっても実施形態４の算出方法により推定燐光信号値を算出することができる。
まず、前提として、上述のように、発光するインクの特徴として、蛍光特徴及び燐光特徴がある。蛍光特徴は、励起光を照射したときのみ発光し、照射時間変化に対して発光量は変わらない。燐光特徴は、励起光を照射したときに、発光量が増加し、照射時間に対して増変化する。また、燐光特徴は、励起光を止めた場合も発光し、照射を止めてからの時間変化に対して発光量も減衰する特徴がある。
説明を容易にするためにまずは、燐光特徴のみに絞って説明する。
燐光特徴は、励起光の照射中の測定結果（立ち上がり）及び励起光の照射後の測定結果（立ち下がり）ともに線形の増減であると仮定する（図２５及び図２６参照）。例えば、時定数τが４００μｓの場合、立ち上がりの点灯時間＝６０μｓとすると、図２５のように、線形の増加特徴として仮定できる。
線形とした場合、励起光照射中の受光積算量を積算区間Ａ：ＦＬ＿１、積算区間Ｂ：ＦＬ＿２、積算区間Ｃ：ＦＬ＿３とする（図２７参照）。３つの積算時間（測定時間）が同じであれば、
ＦＬ＿２－ＦＬ＿１＝ＦＬ＿１×２　又は　３×ＦＬ＿１＝ＦＬ＿２
との計算が成り立つことがわかる（図２８参照）。
また、線形と定義すれば、１回目の露光時（例えば０～２０μｓ）の積算量Ａと、２回目の露光時（例えば２０～４０μｓ）積算量Ｂとの関係は、
Ｂ＝３×Ａ
と定義できる。
上記結果より、励起時の燐光特徴による発光量の増加量βは、
β＝（ＦＬ＿２－ＦＬ＿１）／２
として定義できる（図２９参照）。
なお、βは、ＦＬ＿２とＦＬ＿３から算出してもよい。この場合、βは、
β＝（ＦＬ＿３－ＦＬ＿２）／２
と定義できる。
次に、励起光消灯後の燐光発光量の減少量について、図３０のように、積算区間Ｄ：ＰＨ＿１、積算区間Ｅ：ＰＨ＿２、積算区間Ｆ：ＰＨ＿３を測定する。ただし、積算時間はＰＨ＿１、ＰＨ＿２、ＰＨ＿３ともに同じである。
３データの場合（ＰＨ＿１，２，３）を想定し、立下りともに線形で減少すると仮定する。すると、立ち上がり特性と同じく発光量の減衰量αは、
α＝（ＰＨ＿１－ＰＨ＿２）／２
と定義できる（図３１参照）。
そして、ＰＨ＿１とαより、仮想の積算区間ＰＨ＿０を、
ＰＨ＿０＝ＰＨ＿１＋２α
より算出する（図３２及び図３３参照）。
なお、αは、ＰＨ＿２とＰＨ＿３から算出してもよい。この場合、αは、
α＝（ＰＨ＿３－ＰＨ＿２）／２
と定義できる。
図３４に示すように、ＰＨ＿０は、
ＰＨ＿０＝γ＋ＳＩＭ＿ＦＬ＿３
として表現でき、ＳＩＭ＿ＦＬ＿３から励起中の燐光特徴の増加成分が得られる。
ここで、γをαとβを用いて表現すると、
γ＝α＋β
となる。
そのため、ＳＩＭ＿ＦＬ＿３は、
ＳＩＭ＿ＦＬ＿３＝ＰＨ＿０－γ
から算出できる（図３５参照）。
よって、励起中の燐光特徴の増加成分であるＦＬ＿３は、
ＦＬ＿３≒ＳＩＭ＿ＦＬ＿３
である。
次に、図３６に示すように、燐光インクと蛍光インクが混合した場合、又は、燐光インクの印刷した紙が蛍光発光した場合を想定する。この場合、励起中にのみ蛍光成分Ｆが追加される。
この場合、βは、
β＝｛（ＦＬ＿２＋Ｆ）－（ＦＬ＿１＋Ｆ）｝／２
　＝（ＦＬ＿２－ＦＬ＿１）／２
となり、βは蛍光発光量に左右されずに得られることが分かる。
α及びＰＨ＿０は、
α＝（ＰＨ＿１－ＰＨ＿２）／２
ＰＨ＿０＝ＰＨ＿１＋２α
となり、α及びＰＨ＿０は蛍光発光量に左右されずに得られることがわかる。
また、γ＝α＋βより、
ＳＩＭ＿ＦＬ＿３＝ＰＨ＿０－γ
として、ＳＩＭ＿ＦＬ＿３が算出される。
よって積算区間Ｃに含まれる蛍光成分Ｆは、
Ｆ＝ＦＬ＿３－ＳＩＭ＿ＦＬ＿３
より算出することができる。
最後に、図３７及び図３８に示すように、蛍光特徴及び燐光特徴がある場合であって複数サイクルにわたる励起後について例を示す。なお、図３８中の太い破線で囲まれた領域が測定される量、すなわち信号値となる。
まず、励起光消灯後の２データ（ＰＨ１＿１，２）より、
α＝（ＰＨ１＿１－ＰＨ１＿２）／２
と定義できる。
なお、励起光消灯後の別の２データ（ＰＨ１＿２，３）より、
α＝（ＰＨ１＿２－ＰＨ１＿３）／２
と定義してもよい。
ＰＨ１＿１とαより、
ＰＨ１＿０＝ＰＨ１＿１＋２α
を算出する。
励起光点灯中の２つのデータ（ＦＬ１＿１，２）より、
β＝（ＦＬ１＿２－ＦＬ１＿１）／２
が算出できる。
なお、励起光点灯中の別の２データ（ＦＬ１＿２，３）より、
β＝（ＦＬ１＿３－ＦＬ１＿２）／２
を算出してもよい。
更に、
ＳＩＭ＿ＦＬ１＿３＝ＰＨ１＿０－（α＋β）
からＳＩＭ＿ＦＬ１＿３を算出でき、含まれている蛍光量Ｆは、
Ｆ＝ＦＬ１＿３－ＳＩＭ＿ＦＬ１＿３
として算出できる（図３９参照）。この蛍光量Ｆが推定蛍光信号値となる。
そして、
ＰＨｎ＝ＦＬ１＿１－Ｆ－α－β
からＰＨｎが得られる（図３８参照）。なお、Ｆは蛍光量であるので一定である。このＰＨｎが推定残光信号値となる。
例えば、このＰＨｎとＰＨ１＿１を減衰特徴として利用することで燐光特徴による真偽判別として利用できる。
ここで、上記実施形態１～５において、識別対象の燐光体の時定数の範囲について説明する。
図４０の左に示すように、上記実施形態１～５では、励起光を照射すると燐光インク等の燐光体が発する燐光の強度が線形的に増加すると仮定した。そのため、時刻ｔ０からｔ１までの燐光量（受光積算量）をｍとすると、時刻ｔ１からｔ２までの燐光量（受光積算量）ｎはｍ×３、時刻ｔ２からｔ３までの燐光量（受光積算量）ｌはｍ×５、とそれぞれ表される。なお、この関係が成立するのは、ｔ０＝０、ｔ１＝Ｔ、ｔ２＝２Ｔ、ｔ３＝３Ｔを満たす場合である。すなわち、燐光量ｍ、ｎ、ｌの受光時間が同じ場合である。
しかしながら、厳密には、図４０の右に示すように、燐光の強度は、指数関数的に増加し、やがて飽和し、時刻ｔ０からｔ１までの燐光量（受光積算量）Ｍ、時刻ｔ１からｔ２までの燐光量（受光積算量）Ｎ、時刻ｔ２からｔ３までの燐光量（受光積算量）Ｌは、それぞれ図中に示した式で表される。各式中、Ａは定数を表し、τは時定数を表す。
このとき、下記（式６）が満たされれば上記仮定が成立すると考えられる。以下、この誤差範囲を定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
コンタクトイメージセンサ（以下、ＣＩＳと略記する）の一般的なＳＮ比は、４０ｄＢ程度であるため、ＣＩＳが８ｂｉｔの場合、２５５／１００＝２．５ｄｉｇｉｔのノイズ成分があると仮定できる。上記ノイズと同等の出力変動に対して誤差を許容するとした場合、燐光量Ｍは、下記式（式７）で表される。ただし、ｔ０＝０、ｔ１＝Ｔ、ｔ２＝２Ｔ、ｔ３＝３Ｔとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
また、下記式（式８）で表される燐光量Ｌを下記（式９）に変形すると、上記（式７）と、この（式９）と、燐光量Ｍを示す下記（式１０）とから下記（式１１）で表される燐光量Ｌが算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
ここで、図４１に示すように、燐光インクを含んだ蛍光発光する媒体（紙幣）の蛍光量と燐光量の関係について説明する。本発明者らによる測定の結果、励起光源点灯直後の発光量を蛍光インクの発光量とし、所定時間経過後（ここでは時間６０μｓ経過後）の発光量から蛍光インクと燐光インクの発光比率を算出すると、蛍光量：燐光量の比率は、およそ０．３：０．７から０．６：０．４の範囲という結果であった。
したがって、上記媒体による発光は、下記（式１２）で表される。
蛍光量：燐光量＝ＦＯ：（１－ＦＯ）　　　（式１２）
ただし、ＦＯは１以下とする。
また、ここではセンサは８ｂｉｔのＣＩＳを想定しているため、出力値が２５５以上あれば、誤差の影響なく燐光及び蛍光を検知ができる。したがって、センサの受光量、すなわち燐光量Ｌと蛍光量Ｆは、下記（式１３）で表すことができる。
Ｌ＋Ｆ＝２５５　　　（式１３）
また、上記（式１２）から下記（式１４）が成立し、これを上記（式１３）に代入すると、下記（式１５）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
この（式１５）を変形すると下記（式１６）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
この（式１６）と、上記（式１１）とにより、時間Ｔの変動に対する、時定数と蛍光量比率の関係を計算した結果を下記表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
蛍光量比率は調査した結果、上述のように３０％～６０％程度であるが、表２には、１０％から９０％の結果を示している。これらの時定数より大きければ上記ＣＩＳにて誤差なく燐光及び蛍光を検知することができる。
この結果より、蛍光量比率が３０％～６０％程度の一般的な媒体（紙幣）であれば、その時定数は１２０μｓ以上であってもよいし、１５０μｓ以上であってもよい。なお、時定数の上限は特に限定されないが、例えば、１０ｍｓ以下であってもよいし、７ｍｓ以下であってもよい。
また、表２より、時間Ｔに対する時定数τの比率（τ／Ｔ）を計算した結果を下記表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
この結果より、時定数は、蛍光量比率が３０％の時はＴ×１３．５（μｓ）以上、蛍光量比率が６０％の時はＴ×７．５（μｓ）以上であれば、上記ＣＩＳにて誤差なく燐光及び蛍光を検知することができる。すなわち、蛍光量比率が３０％～６０％程度の一般的な媒体（紙幣）であれば、その時定数はＴ×７．５（μｓ）以上であってもよい。
（変形例１）
上記実施形態１～５では、励起光が照射される際、他の種類の光は照射されないが、励起光照射による反射光、透過光、蛍光及び燐光が他の特徴量検出に対して影響を及ぼさなければ、反射画像及び／又は透過画像を取得するために照射する光と同時に、励起光を照射してもよい。
（変形例２）
上記実施形態４及び５では、白色光を照射して、青色光、緑色光及び赤色光を、それぞれ受光素子１３１Ｂ、緑色の受光素子１３１Ｇ及び赤色の受光素子１３１Ｒの３種類の受光素子で同時に受光するが、上記実施形態１～５では、青色光、緑色光及び赤色光を交互に点灯させ、紙幣から到達する光を１種類の受光素子で受光してもよい。
（変形例３）
上記実施形態１～５では、同じ１サイクル中における１以上の点灯期間及び１以上の消灯期間に関する１以上の蛍光燐光検知信号及び１以上の燐光検知信号を処理する場合について説明したが、上述の処理が行われる１以上の蛍光燐光検知信号及び１以上の燐光検知信号は、互いに異なる複数のサイクルで受光され光に基づくものであってもよい。ここで、複数のサイクルは、連続する複数（例えば２つ）のサイクルであってもよい。
以上、図面を参照しながら実施形態を説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
以上のように、本開示は、燐光に基づき紙葉類を高精度に識別するのに有用な技術である。

 

Claims (11)

  1. 搬送される紙葉類から発せられた蛍光及び燐光を検知する紙葉類識別装置であって、
    紙葉類に対して、励起光を照射する光源と、
    前記励起光を点灯期間で照射し、かつ前記点灯期間後の消灯期間で消灯するように、前記光源を制御する光源制御部と、
    前記点灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく蛍光燐光検知信号を出力するとともに、前記消灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく燐光検知信号を出力する受光部と、
    前記蛍光燐光検知信号において、前記受光部が前記紙葉類から受光した燐光に基づく信号値と推定される推定燐光信号値を算出する算出部と、
    前記推定燐光信号値に基づいて前記紙葉類の識別を行う識別部と、を備える
    ことを特徴とする紙葉類識別装置。
  2. 前記光源制御部は、前記励起光を複数の点灯期間で照射するように、前記光源を制御し、
    前記受光部は、前記複数の点灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく複数の蛍光燐光検知信号を順次出力し、
    前記算出部は、前記複数の蛍光燐光検知信号のうち、２番目以降に出力された蛍光燐光検知信号の信号値から、１番目に出力された蛍光燐光検知信号の信号値を減算することによって、前記２番目以降に出力された前記蛍光燐光検知信号において前記推定燐光信号値を算出する
    ことを特徴とする請求項１記載の紙葉類識別装置。
  3. 前記光源制御部は、前記複数の点灯期間の前に、前記複数の点灯期間のうちの１番目の点灯期間よりも短く、かつ前記紙葉類から実質的に燐光が発しない短期間、前記励起光を照射するように、前記光源を制御し、
    前記受光部は、前記短期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく蛍光検知信号を出力し、
    前記１番目の点灯期間の時間をＴとし、前記短期間の時間をｔとしたとき、
    前記算出部は、前記１番目に出力された前記蛍光燐光検知信号の前記信号値から、前記蛍光検知信号の信号値を（Ｔ／ｔ）倍した値を減算することによって、前記１番目に出力された前記蛍光燐光検知信号において前記推定燐光信号値を算出する
    ことを特徴とする請求項２記載の紙葉類識別装置。
  4. 前記光源制御部は、前記励起光を複数の点灯期間で照射し、かつ前記複数の点灯期間後に複数の消灯期間で消灯するように、前記光源を制御し、
    前記受光部は、前記複数の点灯期間に前記紙葉類から発せられる光に基づく複数の蛍光燐光検知信号を順次出力するとともに、前記複数の消灯期間で前記紙葉類から発せられる光に基づく複数の燐光検知信号を順次出力し、
    前記算出部は、前記複数の蛍光燐光検知信号及び前記複数の燐光検知信号に基づいて、前記複数の蛍光燐光検知信号において、前記受光部が前記紙葉類から受光した蛍光に基づく信号値と推定される推定蛍光信号値を算出する
    ことを特徴とする請求項１記載の紙葉類識別装置。
  5. 前記算出部は、前記複数の蛍光燐光検知信号の少なくとも１つの信号値から、少なくとも前記推定蛍光信号値を減算することによって、当該蛍光燐光検知信号において、前記推定燐光信号値を算出する
    ことを特徴とする請求項４記載の紙葉類識別装置。
  6. 前記光源は、前記受光部の測定位置と、前記紙葉類の搬送方向において前記測定位置の上流側に位置する領域と、を少なくとも含む領域に前記励起光を照射し、
    前記光源制御部は、前記複数の点灯期間及び前記複数の消灯期間を含む所定のサイクルを繰り返すように、前記光源を制御し、
    前記算出部は、前記推定燐光信号値として、前記測定位置に到達する前に前記紙葉類に照射された前記励起光による燐光の残光成分に基づくものと推定される信号値を算出する
    ことを特徴とする請求項４又は５記載の紙葉類識別装置。
  7. 前記識別部は、前記推定燐光信号値及び前記燐光検知信号の信号値のうちの少なくとも１つの信号値に基づいて前記紙葉類から発せられる燐光の有無を判定する
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の紙葉類識別装置。
  8. 前記算出部は、複数の波長帯域毎に前記推定燐光信号値を算出し、
    前記識別部は、前記複数の波長帯域の前記推定燐光信号値と、前記複数の波長帯域の前記燐光検知信号の信号値との少なくとも一方に基づいて前記紙葉類から発せられる燐光の色を判定する
    ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の紙葉類識別装置。
  9. 前記識別部は、前記推定燐光信号値及び前記燐光検知信号の信号値を規格化し、その規格化した信号値に基づいて前記紙葉類に設けられた燐光体の識別を行う
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の紙葉類識別装置。
  10. 前記識別部は、前記推定燐光信号値及び前記燐光検知信号の信号値の少なくとも一方に基づいて燐光の時定数に応じて変動する判定値を算出し、その判定値に基づいて前記紙葉類に設けられた燐光体の識別を行う
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の紙葉類識別装置。
  11. 請求項１～１０のいずれかに記載の紙葉類識別装置を備えることを特徴とする紙葉類処理装置。

     
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