JPH04288697A - 書類を検査するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動装置および書類に
より拡散反射された光および／または書類を透過した光
を検出するための走査手段からなる、書類を検査するた
めの手段および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】商業銀行や州立銀行の様な中央機関では
、現在ほとんど、完全自動選別検査装置だけを使用して
銀行券を計数、検査および選別している。これらの機械
は、各種の基準と照合しながら銀行券を検出または検査
している。好ましい検査基準は銀行券の大きさ、厚さお
よび印刷図形である。印刷図形の測定は、通常電気光学
的方法により行われるが、そこでは銀行券の全面または
予め決められた表面積を電気光学センサーにより走査す
る。得られた測定信号は直接または信号処理の後、予め
決められた許容範囲と比較される。比較結果は一般的に
他の測定結果と共に使用され、銀行券を判定する。

【０００３】処理公差、汚れ、銀行券の消耗および他の
影響により測定値が大きくばらつき、その結果、極めて
正当な銀行券でも許容範囲が広くなる。許容範囲が広が
れば、それだけ誤判定の可能性が高くなる。他方、自動
選別検査装置は、特に有価証券部門で、金額の検出、お
よび無効および不適銀行券の選別を行う時には高度の信
頼性が必要となる。したがって、これらの機械では益々
高度の測定方法が使用される様になっている。

【０００４】スイス特許第４７６３５６号も、銀行券の
特徴的な色調に基いて光学的に銀行券を検査する装置を
開示している。検査には、銀行券の特定表面を広域光源
から出る光で照明する。その反射光を光学的な散乱機構
、例えばガラスプリズムで様々な波長域に分光する。 様々な波長域に存在する色の明度を幾つかの、関連する
光電検出器で記録する。測定した信号を閾水準で評価し
、測定値が許容範囲と一致していればＯＫ信号が与えら
れる。

【０００５】しかし、この提案された機構は、自動銀行
券選別検査装置にのみ使用でき、現在では受け入れられ
ない制限が多い。最新の自動選別検査装置は、処理能力
の高いのが特徴で、銀行券を毎秒数メートルの速度で搬
送する。そのため、銀行券のセンサー区域における滞留
時間が短くなり、この時間内に得られる視感度は通常、
公差の下側領域に近い。光を幾つかの波長領域にスペク
トル分散するので、個々のセンサーが受ける光強度が小
さくなり、その結果生じる信号／ノイズ比により、色調
検査の利点が完全に消失する程度にまで信頼性が低下す
ることがある。

【０００６】独国「公示」３８１５３７５号は、色を基
準にして書類の真正性を検査するための装置を記載して
いる。この装置は幾つかの類似モジュールで構成されて
いる。各モジュールは、光誘導の照明機構および光セン
サーからなる。色フィルターの様な特殊な光学要素によ
り、各モジュールは予め選択したスペクトル領域でのみ
感応性がある。色検査には、書類がモジュールを通過す
る際、そのモジュールの光センサーがその書類を線毎に
、各種の予め決められたスペクトル領域で走査し、測定
値を評価手段に送る。

【０００７】各スペクトル領域毎に別のモジュールがあ
るので、モジュールを必要な構成部品と共に数倍過剰に
備える必要があり、そのため、大きさばかりでなく、特
にこの独国特許で提案されている様に高価な光ファイバ
ーを光誘導手段として使用する場合は、その機械の価格
をも著しく増加することになる。光をスペクトル的に分
離するためにフィルターを使用することにより、検査装
置の価格が増加するだけではなく、測定表面で得られる
照明力と照射された照明力との間の効率も低下する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の欠点を避けながら、少なくとも２つのスペクトル領域
で書類を光学的に検査するための装置およびそれに対応
する方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的は、本発明によ
り、独立請求項の特徴により達成される。

【００１０】本発明に係わる解決策の本質的な特徴は、
同時に他の放射源のための光誘導手段としても使用され
る、蛍光物質を備えた光誘導手段を使用して、異なった
スペクトル領域の光で書類を照明することである。蛍光
物質、例えばいわゆる蛍光板を備えた光誘導装置は以前
から公知である。これらの装置は蛍光着色分子を中に埋
め込んだ透明プラスチックからなる。この板の上に作用
する光は、その分子により吸収され、一般的により長波
長の光として再び放出される。その板の中であらゆる方
向に放出される光は、全反射により大部分がその板の中
で集められ、高強度の蛍光として板の縁部から外に出る
。蛍光板は、非常に簡単な様式で、高強度で、非常に均
質に分散した第一スペクトル領域の光で書類を照明する
のに使用できる。別のスペクトル領域の光に対しては、
この蛍光板は本発明により光誘導手段としてのみ作用す
る。この第二のスペクトル源の光は、板の端部または狭
い側面の一つを経由して一つになり、その板内の全反射
により他の端部から外に出る。特定スペクトル領域のこ
の光には、発光ダイオードを使用するのが好ましい。構
造上の理由から、発光ダイオードは、光が光誘導機構内
に効率的に導入される様に、限られた固体角度範囲で光
を放出する。しかし、第二のスペクトル源の光は、第一
の光を生じる板に光学的に連結した第二の蛍光板によっ
ても発生することができる。

【００１１】本発明により、構造的に比較的簡単に、す
なわち特にフィルター素子を使用せずに、異なったスペ
クトル領域の光を高強度で、均質に分散して、書類の共
通測定点上に向けることができ、ただ一つの検出器のみ
を使用してその光を評価することができる。光誘導機構
の使用により、照明形状を多様に変えることができる。 板状の光誘導機構を使用することにより、有価証券を均
一な溝状に照明することができる。板の端部から丸い突
出物の形で外に出る光は、検査物体を直接照明するのに
使用できる。しかし、出口端部の幾何学的形状を変える
、出口端部の画像を検査物体上に形成する、あるいは一
つ以上の蛍光板の幾つかの出口表面から出る幾つかの丸
い光束を重ね合わせることにより、望ましい照明形状を
調節することも可能である。

【００１２】書類の表面区域を異なったスペクトル領域
の光で照明するには、フィルター機構を使用しない場合
は、その使用するスペクトル領域で選択的な分析を行う
ために、異なった種類の光分離が必要である。

【００１３】したがって、本発明により、測定点に直接
的に、または共通の誘導機構を経由して間接的に光を向
ける異なったスペクトル源を、測定範囲が一つの時点で
一つのスペクトル源でのみ照明される様に、変調するこ
とを提案する。したがって、スペクトル源は時分割多重
により交互にスイッチ−オンおよびオフされ、その切換
え頻度は、書類が通過する間に十分な数の測定値を記録
できる様に十分高く設定する。

【００１４】高速計時は放射源自体の短かい立ち上がり
および衰退時間により左右される。そのため、一方で、
光が光誘導機構を経由して測定点に直接到達する発光ダ
イオードを使用し、他方、光が蛍光発光の励起に使われ
る蛍光ランプを使用する。蛍光ランプは、高い視感度を
有し、熱放出が少ないので、蛍光を生じるのに特に好適
である。

【００１５】放射源の高速計時のみならず、低損失自動
明度制御を可能にするために、本発明により、発光ダイ
オードおよび蛍光管の両方に特殊な切換え調整装置を提
供する。

【００１６】本発明の他の利点および展開は、従属請求
項並びに以下に記載する実施例で添付の図面を参照しな
がら説明する。

【００１７】

【実施例】図１は、２個のスペクトル源および１個の蛍
光板を使用した、有価証券、例えば銀行券を検査するた
めの、本発明に係わる手段の第一の実施形態を図式的に
示す。

【００１８】銀行券１は、搬送機構６により、矢印２の
方向でセンサー機構を通過する。センサーの照明部分は
、蛍光板３、２個の蛍光管４、およびもう一つの照明手
段５、例えば発光ダイオードからなる。板３は、蛍光着
色剤を均質に分散させたプラスチック材料からなる。 その様な板は市販されている。板の側方に配置した蛍光
管４は、短波長の光で板の表面を照明する。光は板に浸
透し、着色剤により吸収され、その吸収されたエネルギ
ーの大部分が吸収された光より長波長の蛍光として再び
放出される。蛍光のスペクトルは、一般に約１００ナノ
メートル幅の帯であり、着色剤に応じて、現在入手でき
る板の有効波長は、青から遠赤の範囲内である。板内の
全反射により、蛍光はその板の狭い側面または縁部から
外に出る。光の損失を最小に抑えるために、光の入り口
または出口縁部として必要とされない板の縁部は、金属
被覆する。効率を高くするには、蛍光ランプおよび蛍光
板のスペクトルを統一すべきである。青スペクトル領域
で発光する蛍光ランプは緑〜赤色発光蛍光板に適してお
り、紫外領域で放射するランプは青色発光板に好適であ
る。

【００１９】蛍光板３は、本発明により同時に、第二の
照明手段５のための誘導手段として作用する。光を効率
的に連結するために、第二の照明手段は、所望により光
学的連結手段を介して、板の入り口端７のすぐ上に配置
する。ここで例として使用する発光ダイオードの光は、
板に浸透し、底部および上部表面における全反射により
出口端に向けられる。損失を防ぐために、ダイオードの
波長は、蛍光板の吸収帯内に落ちない様に選択すべきで
ある。

【００２０】２つのスペクトル源の光は出口端９で板を
離れ、出口表面の幾何学的構造に応じて、縞状表面を高
輝度で均質に照明する。

【００２１】銀行券により拡散反射された、または透過
した光は幾つかの検出器１３、１４、１５により検出さ
れる。ＣＣＤ配列の様な直線状検出器を使用するのが好
ましい。検出器から来る信号は、単独で、または適切な
組合わせにより評価することができる。構成部品を配置
する際、一般に、散乱光または外部の光が検出器に当た
らない様に、遮蔽手段１１を適当な場所に確実に配置し
なければならない。色の分離を評価する場合、照明源４
および５を時分割多重で差動させる、すなわち交互に変
化するリズムで点滅させる。検出器は、この交互に変化
するリズムと同相で読み取り、したがって、その結果測
定信号は、２つの色分離を交互の順序で含み、個別に記
憶および／または処理することができる。

【００２２】図２は、測定表面を均一に照明するために
、２個の対称的に配置した蛍光板２０、２１を有する本
発明の実施形態を示す。センサーを小型化するために、
板２０、２１は照明手段の回りにアーチ型に配置してあ
る。板の厚さよりも曲率半径の方が明らかに大きい限り
、板の表面で光が外に出るために起こる光の損失は無視
できる。照明手段の光は図１と同様に連結される。 発光ダイオード２４、２５が板の細い側面上に位置し、
蛍光源４が蛍光板２０、２１の表面を照明する。支持構
造３８および３９の内側は、金属被覆してあり、そのた
めに空間内であらゆる方向に放射される蛍光源４の光が
蛍光板上に反射される。図に示す実施形態では、Ｕ字形
蛍光ランプを使用するのが好ましく、ランプ内の隙間を
通して観察することができる。この目的に適したランプ
は例えばオスラムのデュラックス−Ｓランプである。

【００２３】光を連結させるために、蛍光板２０、２１
のの２つの出口端に傾斜をつけ、できれば金属被覆する
。これらの傾斜が板の外で光線を一定角度で連結し、銀
行券１の望ましい区域上に光を向ける。傾斜の角度は、
蛍光板から外へ出る光束３２および３３が銀行券上で多
かれ少なかれ重なる様に選択することができる。

【００２４】検出器１３は２つの照明部分の間のシャフ
ト６８内にあり、散乱光から十分に保護されている。シ
ャフト内に配置された画像形成機構１２は、銀行券１の
望ましい照明区域の画像を検出器１３上に形成するのに
使用できる。窓４２を備えたカバー４０が銀行券の搬送
路とセンサー機構との間にあり、汚れおよび損傷から保
護している。色成分を分離するために、スペクトル源お
よび検出器を、図１で説明した様に、時分割多重様式で
操作する。

【００２５】図に示す配置は、原理的に３または４つの
スペクトル領域における測定にも使用できる。例えば、
２列の発光ダイオード２４、２５の一つを異なった波長
で発光するダイオードで置き換えると、測定点では３つ
のスペクトル色が得られる。異なった発光をする蛍光物
質を板２０、２１に使用することにより、第４の色を加
えることができる。

【００２６】図３は、測定点で３つ以上のスペクトル色
を造るための別の機構を示す。この場合、異なった蛍光
物質を備えた２つの蛍光板４５、４６を、その狭い側面
または端部４９で接続する。端部の表面およびその接続
部は、光が障害無く通過できる様になっている。板４５
、４６は蛍光ランプ５０および５２により照明する。 効率を高くするために、２つのランプは適当な形状の反
射版５３で取り囲まれている。板の蛍光物質および特定
の励起光線は、一つの板から放射された光が、銀行券の
方向で損失ができるだけ少なく、次の板を通過する様に
選択する。上記の実施例で説明した様に、板４５、４６
は、別の照明手段４８のための誘導手段としても作用す
る。

【００２７】上記の実施例により示される様に、本発明
の別の長所は、個々の構成要素を組合わせ、スペクトル
領域および照明形状を変化させる可能性が多いことであ
る。そのため、センサーは測定の必要条件に最適に合わ
せることができる。透過測定では、通常、蛍光板の出口
端を図１に示す様に、直接光源として使用すれば十分で
ある。明度は、測定表面の距離と共に単調に減少するこ
とを確認しなければならない。しかし、幾つかの出口光
束を重ねることにより、あるいは出口表面を光学的に画
像形成することにより、センサーからある一定の予め決
めた距離において最高明度を得ることができる。図２は
、すでに重ね合わせ原理の最初の例を示しているが、最
高明度区域は、蛍光板の出口端からある距離をおいた所
である。重なり会った区域では、検査する物体と照明源
との間隔の変化は、明度の変化にあまり影響しない。

【００２８】図４は、重ね合わせ原理の別の実施例を示
す。この場合、蛍光板３の出口端は、その中央部に、そ
の全長に渡って金属被覆５６を施してある。これにより
、最高強度を出口表面からずらしてある。この部分金属
被覆による、測定表面６２における絶対明度の低下は、
入り口端部上の手段により補償される。入り口端におけ
る金属被覆５７により、反射された光に出口窓５９、６
０の一つに到達する別の可能性が与えられる。しかし、
入り口端を金属被覆する場合、光源５から来る光の透過
を確保しなければならないが、これは例えば蛍光用の波
長選択性金属被覆または相当する窓６１により行うこと
ができる。

【００２９】図５は、重ね合わせ原理のもう一つの実施
例を示す。最適明度の区域６２を予め決めた距離に形成
し、同時に検出器内の散乱光を大幅に防ぐ。この場合、
２つの板の出口表面５５が共通の表面区域を向く様に、
蛍光板６４および６５を測定表面に対して４５°で配置
する。２つの板の間に、検出器シャフト６８があり、そ
の中に画像形成機構１２および線状検出器１３が公知の
様式で配置されている。出口端部の部分的金属被覆６６
並びに対称的配置により、最高明度区域６２をセンサー
から遠ざけ、書類１が通過する区域に移行させる。照明
手段は、この図には詳細に示していないが、例えば図２
に示す様に選択することができる。

【００３０】出口端の光学的画像形成により、高品質の
明度が得られる。最初に注意しなければならないのは、
基本的にどの様な球状または円筒状の画像形成機構によ
ってでも、出口端の画像を測定表面に形成できることで
ある。センサーモジュール内の空間が不十分なこと、お
よび特殊な照明および観察が必要なことから、幾つかの
光学的機能を同時に果たす、例えば光線を屈折させると
同時に焦点調節する様な、小型の光学機構を使用するの
が好ましい。

【００３１】図６に、対称的な構造を有するセンサーモ
ジュールの断面を示すが、蛍光板３の光は画像形成偏向
機構により測定表面に投影される。光の色成分は上記の
様に造り出され、蛍光板３の出口端に向けられる。板を
離れた後、光は画像形成偏向機構７１に当たる。偏向お
よび画像形成は、金属被覆表面７３および７４に対する
光線の反射により行われる。出口光束縁部の光線経路を
破線で示す。光は先ずガラス本体７１に浸透し、金属被
覆表面７３上で反射されるが、表面７３は、光が平行光
線の束として表面７４に反射される様に形成した放物面
である。表面７４は、やはり放物面を有し、光を測定表
面６３で焦点に合わせる。ガラス本体を損傷および汚れ
から保護するために、窓を備えた保護層７６を光線経路
に挿入する。焦点は、ガラス本体に対する放物面の位置
により横に移動し、検出器シャフト６８の下に精確に位
置する。第二の偏向機構７２は検出器シャフトに対して
対称的に、鏡像の関係で位置しているが、これにより、
均質な、距離にほとんど依存しない照明が測定表面に確
保される。測定表面における、通過する銀行券１の操作
は、画像形成機構１２および線状検出器１３により行わ
れる。検出器シャフトの壁７９は不透明でセンサーを散
乱光から保護する。

【００３２】センサーモジュールの光学的構造全体が極
めて小型に設計することができ、光学部品の配置が容易
になるので、組み立てる上で有利である。このセンサー
構造のもう一つの好ましい特性は、調節手段が不要なの
で、事実上スペクトル源の寿命全体に渡って、部品を調
節する必要がないことであり、このために測定結果の良
好な再現性が確保される。

【００３３】光学機構と同様に、スペクトル源も長期間
に渡って一定の測定条件を確保しなければならない、つ
まり、スペクトル源は長期間明度が安定していなければ
ならない。もう一つの必要条件は、スペクトル源は、例
えば時分割多重により銀行券の色分離が得られる様に、
交互リズムでスイッチの入、切を行える様になっていな
ければならない。これらの要件を満たすために、本発明
によりスペクトル源を作動させるための特殊な切換え調
製装置を提案する。これらの切換え調製装置は、事実上
、単に電源装置のスイッチを入、切するだけで、スペク
トル源の効率を制御する。スイッチのオンおよびオフ操
作は事実上損失無く行うことができるので、これらの切
換え調整装置は電力を最適に照明力に転換する。スペク
トル源の回路内の容量性および誘導性部品により、スイ
ッチ−オン状態で極めて連続的な電力流および光束が確
保される。

【００３４】図７は、蛍光ランプの明度制御運転のため
の、切換え調整装置の実施例を示す。ランプ８０は、変
圧器８２の二次側で誘導抵抗器８１と直列に接続されて
いる。コンデンサー８４は、直接加熱できる電極と直列
に接続されている。部品８１および８４は直列共振回路
を形成する。ランプの放電は、コンデンサーと平行に行
われる。変圧器８２の一次巻線とコンデンサー８５によ
り、もう一つの共振回路が形成される。調整回路８７は
、与えられた明度が最小の電力消費で一定に維持される
様に、切換えトランジスター８９を介して、周波数およ
びパルス形状により、一次側で電流を制御する。瞬間的
な明度が光電検出器８８により検出され、調整信号とし
て調整装置８７に送られる。制御パルスＳＰの周波数を
変えることにより、蛍光ランプの明度を調整することが
できる。調整装置に作用する別の信号Ｅ／Ａにより、制
御パルス順序、したがってランプもスイッチ−オンおよ
びオフされる。この回路は、制御パルスがＥ／Ａ信号と
同期して、いわゆる「バースト」で供給されても完璧に
作動し、最終的には他の放射源との多重様式も可能にな
る。

【００３５】図８は、時間と、Ｅ／Ａ信号と調整回路の
制御パルスＳＰおよび蛍光ランプの強度Ｉとの相互作用
を示す。Ｅ／Ａ信号は、蛍光ランプのスイッチ−オンま
たはスイッチ−オフ段階を決定する。切換えパルスＳＰ
の順序はそれぞれの正のＥ／Ａ信号により形成される。 明度センサーから来る信号に応じて、切換えパルスの周
波数は、例えば周波数の増加により明度が低下する時に
ランプへの電力供給が増加する様に、調整される。この
回路の誘導性および容量性部品がランプへの電力の流れ
を円滑にし、スイッチ−オン期間中、明度を極めて一定
に確保する。銀行券を毎秒数メートルの速度で搬送する
機械では、Ｅ／Ａ信号の周波数は約１０キロヘルツのオ
ーダーである。明度を制御できる様にするためには、制
御パルスの周波数を１０倍だけ高くするのが好ましい。

【００３６】発光ダイオードも、蛍光ランプと反対の相
で周期的にスイッチ−オンおよびオフする必要があり、
明度制御も同様に必要である。

【００３７】発光ダイオードの特性に合わせた切換え調
整装置のための基本的な回路図を図９に示す。発光ダイ
オード９０は直列に接続され、電源装置により作動する
。発光ダイオードの発光は通過する電流と共に大体直線
的に増加するので、電流のパルス幅変調により調整でき
る。この目的のために、パルス幅変調器９９により励振
される切換えトランジスター９５が発光ダイオードと直
列に接続されている。ダイオードの明度を検出するセン
サー９６がその信号をパルス幅変調器に供給する。この
センサーの信号水準に応じて、一定の明度が確保される
様に、切換えパルスのパルス幅が変化する。制御パルス
のスイッチ−オン期間中にピーク電流および電圧を均す
ために、誘導抵抗器９１が発光ダイオードと直列に接続
されている。この抵抗器はスイッチ−オンの間、切換え
トランジスター９５の電流増加を制限する。コイルに蓄
えられたエネルギーは、切換えトランジスターのスイッ
チ−オフの後、回復ダイオード９３を経由してダイオー
ド９０に供給され、それによってトランジスターのスイ
ッチ−オフ期間中でも電流を維持する。同じ目的が、発
光ダイオードと平行に接続されたコンデンサー９８によ
っても達成される。調節範囲を維持するために、ここで
は機械のサイクル全体に渡って、切換え頻度を少なくと
も１０倍に増加する必要がある。

【００３８】スペクトル源の無損失明度制御に加えて、
図７および９に示す回路には、測定信号の再現性を損な
うことなく、電源電圧が広範囲に変動できるという別の
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】蛍光板を使用したセンサーを図式的に示す図

【
図２】２個の湾曲した蛍光板を使用した機構

【図３】３
つのスペクトル領域で測定するための機構

【図４】出口
縁部の特別な実施形態

【図５】出口縁部のもう１つの特別な実施形態

【図６】
出口突出部を測定表面に焦点調節するための光学機構

【図７】蛍光管を計時運転するための切換え原理

【図８
】蛍光管の計時運転のフローチャート

【図９】発光ダイ
オードを計時運転するための基本的な回路図

【符号の説明】

１　　　　銀行券 ３、２０、２１、４５、４６、６４、６５　　　　蛍光
板４　　　　蛍光管 ５、２４、２５　　　　発光ダイオード１３、１４、１
５　　　　検出器 ５０、５２　　　　蛍光ランプ ６８　　　　シャフト ７１　　　　画像形成偏向機構 ７１　　　　ガラス本体 ７３、７４　　　　放物面 ８２　　　　変圧器 ８４、８５　　　　コンデンサー ８７　　　　調整回路 ８８　　　　光電検出器 ８９、９５　　　　切換えトランジスター９９　　　　
パルス幅変調器