JPH11250308A - 紙葉類反射センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトセンサの検出分解能が紙葉類の上下動
によって変動してしまった。 【解決手段】 紙葉類Ａを搬送させる搬送路２に接して
配置され、紙葉類Ａの表面反射を測定する紙葉類反射セ
ンサ１において、搬送路２と対向する面に開口部４が形
成された筐体３と、筐体３の内部で且つ開口部４と対向
する位置に設けられ、開口部４を介して紙葉類Ａの表面
反射を測定するフォトセンサ７と、筐体３の内部で且つ
フォトセンサ７の側方に設けられ、開口部４に対して光
を照射する照明部８と、開口部４とフォトセンサ７との
間に設けられ、搬送路２の搬送方向Ｂに対して垂直に延
在させることにより、搬送路２の搬送方向Ｂにおけるフ
ォトセンサ７の測定領域を規制する円柱面レンズ９とを
備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙幣等の紙葉類の
金種及び紙葉類の真偽を識別するために、紙葉類の表面
反射を測定する紙葉類反射センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の紙葉類反射センサ１００は、図１
０（ａ）に示すように、搬送路１０１上に配置されたブ
ロック形状の筐体１０２を有し、この筐体１０２の内部
にＬＥＤ１０３およびフォトセンサ１０４が組み込まれ
ている。そして、紙葉類反射センサ１００は、搬送路１
０１を搬送される紙葉類Ａに対してＬＥＤ１０３から光
を照射し、この照射による紙葉類Ａの表面での反射光を
フォトセンサ１０４で検出している。このように検出さ
れた反射光の光強度は、紙葉類反射センサ１００に接続
された信号処理装置（図示せず）に電圧信号として伝送
され、信号処理装置ではこの電圧信号を解析することに
より、紙葉類Ａの金種及び紙葉類Ａの真偽を識別してい
る。

【０００３】しかし、紙葉類反射センサ１００は、フォ
トセンサ１０４の測定領域が広いため、紙葉類Ａの大き
なパターン変化しか検出できない。そこで、図１０
（ｂ）に示すように、筐体１０２下部のガラス面１０５
にスリット孔１０６を有する遮光膜１０７を貼付し、フ
ォトセンサ１０４と搬送路１０１との間にスリットを形
成した紙葉類反射センサ１１０が改良型として作製され
た。この紙葉類反射センサ１１０は測定範囲をスリット
で規制しているので、検出分解能を大幅に向上させるこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、搬送路１０
１は紙葉類Ａをスムーズに搬送させるために、上下方向
に約２ｍｍの搬送隙間が設けられている。このため、筐
体１０２下部のガラス面１０５と紙葉類Ａとの間隔は、
紙葉類Ａの上下動によって０ｍｍから２ｍｍまでのばら
つきが生じる。ここで、スリット孔１０６の幅は１．９
ｍｍと狭く、且つＬＥＤ１０３からの光はスリット孔１
０６を斜めに通過するので、スリット孔１０６を通過し
た光による照明領域は、紙葉類Ａの上下動によって搬送
方向に大きくずれる。そして、照明領域がずれるとフォ
トセンサ１０４の測定領域に照明されない部分が生じる
ので、フォトセンサ１０４で実際に測定できる範囲は、
紙葉類Ａの上下動によって大きく変動する。

【０００５】図１１に示すように、フォトセンサ１０４
の検出幅（照明領域と測定領域との重畳部分の幅）は、
ガラス面１０５と紙葉類Ａとの間隔が０ｍｍ（即ち、紙
葉類Ａがガラス面１０５に接触した状態）のときが最も
広く、ガラス面１０５と紙葉類Ａとの間隔が２ｍｍ（即
ち、紙葉類Ａが搬送路１０１の底面に接触した状態）の
ときが最も狭い。そして、スリット幅が１．９ｍｍの場
合、フォトセンサ１０４の検出幅は１．６ｍｍから０．
５ｍｍまで変化する。このため、フォトセンサ１０４の
検出分解能は紙葉類Ａの上下動によって約３倍変化し、
フォトセンサ１０４の出力レベルも約３倍変動する。そ
の結果、フォトセンサ１０４の出力レベルの変動が紙葉
類Ａ表面のパターン変化によるものか、或いは紙葉類Ａ
の上下動によるものかの判別が困難であった。

【０００６】本発明は、このような問題を解決し、紙葉
類の上下動にほとんど影響されることなく、紙葉類の表
面反射を高い分解能で検出できる紙葉類反射センサを提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の紙葉類反射センサは、紙葉類を搬送させる
搬送路に接して配置され、紙葉類の表面反射を測定する
紙葉類反射センサにおいて、搬送路と対向する面に開口
部が形成された筐体と、筐体の内部で且つ開口部と対向
する位置に設けられ、開口部を介して紙葉類の表面反射
を測定するフォトセンサと、筐体の内部で且つフォトセ
ンサの側方に設けられ、開口部に対して光を照射する照
明部と、開口部とフォトセンサとの間に設けられ、搬送
路の搬送方向に対して垂直に延在させることにより、搬
送路の搬送方向におけるフォトセンサの測定領域を規制
する円柱面レンズとを備えることを特徴とする。

【０００８】このような構成を採用しているので、搬送
路を搬送される紙葉類が筐体の開口部に対向する位置に
到達すると、照明部からの光が開口部を通して紙葉類の
表面を照明する。紙葉類の表面で反射した一部の光は円
柱面レンズで集光されて、フォトセンサに入射する。そ
の結果、フォトセンサで検出される光の光量が増加し
て、フォトセンサのＳＮ比が向上する。

【０００９】ここで、紙葉類の表面で反射した光のう
ち、円柱面レンズの延在方向に対して垂直な成分につい
ては、開口部を通過した後に円柱面レンズで屈折して、
光学設計された倍率でフォトセンサの受光面に結像す
る。また、紙葉類の表面で反射した光のうち、搬送方向
に対して垂直な成分については、開口部および円柱面レ
ンズをそのまま通過して、フォトセンサの受光面に入射
する。このように、フォトセンサと開口部との間に円柱
面レンズを配置することによって、フォトセンサの受光
面を円柱面レンズの倍率の逆数倍の幅に制限するスリッ
トがフォトセンサと紙葉類との間に設けられたのと同様
の働きをする。その結果、フォトセンサの検出分解能を
向上させることができる。

【００１０】さらに、紙葉類が搬送路内を上下動して紙
葉類とフォトセンサとの間隔が広がった場合にも、実際
にスリットが設けられている訳ではないので、フォトセ
ンサの測定領域の変動は僅かである。よって、紙葉類の
上下動にほとんど影響されることなく、紙葉類の表面反
射を高い分解能で検出することができる。

【００１１】ここで、フォトセンサと照明部との間に配
置され、照明部から照射された光がフォトセンサに直接
入射するのを制限する遮光部材を更に備えることが好ま
しい。このような構成を採用した場合、照明部から照射
されてフォトセンサに向けて直交する光は遮光部材で反
射・吸収されるので、この光がフォトセンサに直接入射
することはない。このため、フォトセンサには紙葉類で
反射した光のみが入射され、紙葉類の表面反射を高い信
頼性で検出することができる。

【００１２】また、フォトセンサの受光面の中心および
円柱面レンズの円柱面の曲率中心線を含む平面と、照明
部から照射される光の中心軸線との交点を、搬送路を介
してフォトセンサの反対側に位置させることが好まし
い。このような構成を採用した場合、照明部から照射さ
れる光は略紡錘形の光量分布をなしているので、光軸近
傍の光量の多い部分の光が搬送路の下部を照射し、光軸
から離れた光量の少ない部分の光が搬送路の上部を照射
することとなる。このため、搬送路の下部に位置した紙
葉類には多量の光が照射され、搬送路の上部に位置した
紙葉類には少量の光が照射される。その結果、光源から
の距離の変化による照度の変化が小さくなり、紙葉類の
上下動の影響を受け難くなる。よって、紙葉類の表面反
射を高精度に検出することが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る紙葉類反射セ
ンサの好適な実施形態について添付図面を参照して説明
する。図１は、本実施形態である紙葉類反射センサ１を
示す斜視図である。図１に示すように、紙葉類反射セン
サ１は、搬送路２上に配置されたブロック形状の筐体３
を備えている。搬送路２は上下方向に約２ｍｍの搬送隙
間を有しており、この隙間を紙幣等の紙葉類Ａが搬送さ
れる。また、搬送路２と対向する面である筐体３の下面
には、略矩形状の開口部４が幅１０ｍｍで形成されてい
る。更に、筐体３の下面の外側には透明なアクリルカバ
ー５が固着されており、開口部４の全面がアクリルカバ
ー５で外から覆われる。このため、筐体３は気密構造と
なり、筐体３の内部への埃の侵入が防止される。なお、
アクリルカバー５の代わりに、ガラス板或いはアクリル
以外の透明樹脂の板を用いてもよい。

【００１４】開口部４と対向する位置である筐体３の内
部上面には、幅１．１ｍｍの矩形状の受光面６を有する
フォトセンサ７が設けられている。また、フォトセンサ
７の両側方には、一対のＬＥＤ列（照明部）８がＶ字型
に配置され、開口部４を斜め上方から照明する。更に、
フォトセンサ７と開口部４との間には、円筒形状のロッ
ドレンズ（円柱面レンズ）９が配置されている。ロッド
レンズ９は搬送路２の搬送面に対して平行で、且つ搬送
路２の搬送方向Ｂに対して垂直に延在しており、搬送方
向Ｂにおけるフォトセンサ７の測定領域を規制するよう
に機能する。更にまた、フォトセンサ７とＬＥＤ列８と
の間には遮光板（遮光部材）１０が配置され、ＬＥＤ列
８から照射された光が直接フォトセンサ７に入射するの
を防いでいる。

【００１５】図２に示すように、フォトセンサ７の受光
面６の中心６ａおよびロッドレンズ９の円柱面の曲率中
心線９ａを含む平面１１と、ＬＥＤ列８から照射される
光の中心軸線８ａとの交点１２は、搬送路２を介してフ
ォトセンサ７の反対側に位置している。ＬＥＤ列８から
照射される光は略紡錘形の光量分布をなしているので、
光軸近傍の光量の多い部分の光が搬送路２の下部を照射
し、光軸から離れた光量の少ない部分の光が搬送路２の
上部を照射することとなる。このため、搬送路２の下部
に位置した紙葉類Ａには多量の光が照射され、搬送路２
の上部に位置した紙葉類Ａには少量の光が照射される。
その結果、ＬＥＤ列８からの距離の変化による照度の変
化が小さくなり、紙葉類Ａの上下動に対する表面の照度
変化が少なくなる。

【００１６】図３に示すように、ＬＥＤ列８から照射さ
れる光は中心軸線８ａ上の光度が最も高く、中心軸線８
ａから外れるにつれて光度が低くなる。このため、中心
軸線８ａからずれた照射光で紙葉類Ａを照射することに
より、搬送路２内での紙葉類Ａの上下動に対して、表面
の照度変動を極力抑えることができる。このように、紙
葉類Ａの上下動による表面の照度変化が少なければ、フ
ォトセンサ７の受光量の変化も少なくなり、紙葉類Ａの
上下動の影響を受け難くなる。

【００１７】ＬＥＤ列８の傾斜は、ＬＥＤ列８から照射
される光の中心軸線８ａと、ＬＥＤ列８および搬送路２
の上端を結ぶ線分との角度θが、約１６°になるように
調整されている。即ち、図４に示すようなシュミレーシ
ョンに基づいて判断すると、例えば角度θが約１６°以
下になると、フォトセンサ７と紙葉類Ａとの距離が離れ
るにつれてフォトセンサ７の出力レベルが大きく低下
し、紙葉類Ａの上下動による出力レベルの変化量が多く
なる。これに対して、角度θが約１６°の場合には、ア
クリルカバー５の下面と紙葉類Ａとの間隔を２ｍｍに設
定すると、フォトセンサ７の出力レベルの変化が最も少
なくなり、紙葉類Ａの上下動による出力レベルの変化量
が少なくなる。その結果、角度θが約１６°になるよう
に調整することにより、紙葉類Ａの上下動の影響を受け
難くなる。この図４は、ＬＥＤの配光特性からシュミレ
ーションにより描いた図であるため、角度θが１６°で
ある場合に最適であると判断されるが、実際上、この角
度θは、紙葉類反射センサ１が置かれる環境の影響を考
慮して決定するとよい。

【００１８】次に、本実施形態である紙葉類反射センサ
１の動作について説明する。図２に示すように、紙葉類
Ａが搬送路２を搬送され、筐体３の開口部４に対向する
位置に到達すると、ＬＥＤ列８からの光が幅１０ｍｍの
開口部４を通して紙葉類Ａの表面を照明する。紙葉類Ａ
の表面で反射した一部の光はロッドレンズ９で集光され
て、フォトセンサ８に入射する。そして、フォトセンサ
８に入射した光は、信号処理装置（図示せず）に電圧信
号として伝送される。信号処理装置では、この電圧信号
を解析することにより、紙葉類Ａの種類（紙葉類Ａが紙
幣であるなら金種）および紙葉類Ａの真偽を識別するこ
とができる。

【００１９】ここで、紙葉類Ａの表面で反射した光のう
ち、ロッドレンズ９の延在方向に対して垂直な成分につ
いては、開口部４を通過した後にロッドレンズ９で屈折
して、図５に示すように、光学設計された倍率でフォト
センサ７の受光面６に結像する。また、紙葉類Ａの表面
で反射した光のうち、搬送方向に対して垂直な成分につ
いては、幅１０ｍｍの開口部４およびロッドレンズ９を
そのまま通過して、フォトセンサ７の受光面６に入射す
る。このように、フォトセンサ７と開口部４との間にロ
ッドレンズ９を配置することによって、フォトセンサ７
の受光面６の幅をロッドレンズ９の倍率の逆数倍の幅に
制限するスリットがフォトセンサ７と紙葉類Ａとの間に
設けられたのと同様の働きをする。その結果、フォトセ
ンサ７の検出分解能を向上させることができる。

【００２０】さらに、紙葉類Ａが搬送路２内を上下動し
て紙葉類Ａとフォトセンサ７との間隔が広がった場合に
も、図５に示すように搬送路２内における光路の広がり
Ｃが少ないので、フォトセンサ７の出力レベルは紙葉類
Ａの上下動の影響を受け難い。よって、紙葉類Ａの上下
動にほとんど影響されることなく、紙葉類Ａの表面反射
を高い分解能で検出することができる。

【００２１】図６（ａ）（ｂ）は、ロッドレンズ９によ
るスリット効果を確認した例を示す図である。この例で
は、表面を黒く塗ったステージ上に隙間を開けて紙葉類
反射センサ１を配置して、アクリルカバー５とステージ
との間に白い紙を挿入させている。ここで、紙葉類Ａを
挿入する前のフォトセンサ７の出力レベルは黒レベル
で、白い紙を完全に挿入した後のフォトセンサ７の出力
レベルは白レベルである。そして、フォトセンサ７の出
力レベルが黒レベルから白レベルに変化している間の白
い紙の移動量が、フォトセンサ７の測定領域の幅を示し
ている。

【００２２】まず、搬送方向Ｂにおけるフォトセンサ７
の測定領域は、図６（ａ）に示すように、約１．５ｍｍ
の幅を有している。また、搬送方向Ｂに垂直な方向にお
けるフォトセンサ７の測定領域は、図６（ｂ）に示すよ
うに、約１０．０ｍｍの幅を有している。このことよ
り、ロッドレンズ９によって、フォトセンサ７と紙葉類
Ａとの間に、長さが約１０．０ｍｍで幅が約１．５ｍｍ
のスリットを備えたのと同様の働きをしていることが判
る。さらに、図６（ａ）（ｂ）の図では、アクリルカバ
ー５と白い紙との間隔をそれぞれ０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍ
ｍにして測定している。ところが、これらの測定結果は
ほぼ一致している。このことより、紙葉類Ａが搬送路２
内を上下動しても、フォトセンサ７の出力レベルは影響
をほとんど受けないことが判る。

【００２３】図７（ａ）〜（ｃ）および図８（ａ）〜
（ｃ）は、従来の紙葉類反射センサ１００，１１０と本
実施形態の紙葉類反射センサ１とを比較した例を示す図
である。図７（ａ）〜（ｃ）は、白い紙葉類Ａに対する
フォトセンサ７の出力レベルを示している。図７（ａ）
は従来の紙葉類反射センサ１００による出力レベル、図
７（ｂ）は従来の紙葉類反射センサ１１０による出力レ
ベルであり、どちらも白レベルの出力が搬送中の紙葉類
Ａの上下動で変化している。これに対して、図７（ｃ）
の紙葉類反射センサ１の出力レベルは、白レベルが安定
した直線状になっている。一方、図８（ａ）〜（ｃ）
は、黒線を一本引いた白い紙葉類Ａに対するフォトセン
サ７の出力レベルを示している。この例でも、図８
（ａ）（ｂ）に示す従来の紙葉類反射センサ１００，１
１０の白レベルの出力は、搬送中の紙葉類Ａの上下動で
変化している。また、黒線の位置での黒レベルへの変化
量は不十分である。これに対して、図８（ｃ）の紙葉類
反射センサ１の出力レベルは、白レベルが安定した直線
状であり、且つ黒線の位置での黒レベルへの変化量も十
分である。

【００２４】なお、図７（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）
（ｂ）において、符号Ｋの部分でグラフが急激に立ち上
がるのは、図９に示すように、下流側ローラ２０と上流
側ローラ２１との間にフォトセンサ１０４が配置され、
搬送路１０１が下流側で下方向けてに湾曲していること
に起因する。すなわち、図９（ａ）に示すように、下流
側ローラ２０と上流側ローラ２１との双方で紙葉類Ａが
支えられながら搬送される結果、フォトセンサ１０４と
紙葉類Ａとの間隔Ｓは大きくとられている。これに対し
て、図９（ｂ）に示すように、紙葉類Ａの後端が下流側
ローラ２０から離れると、紙葉類Ａは自らの弾性により
その後端をハネ上げ、フォトセンサ１０４との間隔Ｓを
急激に小さくする。従って、図７及び図８に示すよう
に、符号Ｋの部分でグラフが急激に立ち上がることにな
る。

【００２５】また、紙葉類反射センサ１も、図９に示す
ような状況下に置かれていることは、言うまでもない
が、図７（ｃ）及び図８（ｃ）のグラフから見ても明ら
かなように、前述した立ち上がり現象が発生しないの
は、紙葉類Ａが、搬送路２内を上下動しても、フォトセ
ンサ７の出力レベルが影響をほとんど受けないことを裏
付けるものである。

【００２６】本発明は上記実施形態に限定されることな
く、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内において、例え
ば以下のように変更することも可能である。

【００２７】（１）上記実施形態では、フォトセンサ７
の測定領域を規制する円柱面レンズとしてロッドレンズ
９を用いていたが、シリンドリカルレンズ等の一部に円
柱面、楕円面、或いは放射面等を有するレンズを用いて
もよい。

【００２８】（２）上記実施形態では、一対のＬＥＤ列
８をＶ字状に配置して紙葉類Ａを斜めから照明していた
が、単一のＬＥＤ列８をどちらか一方側に配置して紙葉
類Ａを斜めから照明してもよい。

【００２９】（３）上記実施形態では、単一のフォトセ
ンサ７を用いて紙葉類Ａの表面反射を測定していたが、
複数のフォトセンサを搬送方向と垂直に並べて同時に複
数箇所の表面反射を測定してもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明による紙葉類反射センサは、以上
のように構成されているため次のような効果を得ること
ができる。

【００３１】即ち、フォトセンサと開口部との間に円柱
面レンズを配置することによって、フォトセンサの受光
面を円柱面レンズの倍率の逆数倍の幅に制限するスリッ
トがフォトセンサと紙葉類との間に設けられたのと同様
の働きをする。その結果、フォトセンサの検出分解能を
向上させることができる。さらに、紙葉類が搬送路内を
上下動して紙葉類とフォトセンサとの間隔が広がった場
合にも、実際にスリットが設けられている訳ではないの
で、フォトセンサの測定領域が紙葉類の上下動によって
変動することはない。よって、紙葉類の上下動にほとん
ど影響されることなく、紙葉類の表面反射を高い分解能
で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る紙葉類反射センサの一実施形態を
示す斜視図である。

【図２】本発明に係る紙葉類反射センサの一実施形態を
示す断面図である。

【図３】ＬＥＤ列の輝度分布を示す図である。

【図４】ＬＥＤ列の傾斜角度とフォトセンサの出力レベ
ルとの関係を示す図である。

【図５】ロッドレンズによる反射光の集光の状態を示す
図である。

【図６】（ａ）（ｂ）は、ロッドレンズによるスリット
効果を確認した例を示す図である。

【図７】（ａ）（ｂ）は、従来の紙葉類反射センサによ
る測定結果を示す図である。（ｃ）は、本実施形態の紙
葉類反射センサによる測定結果を示す図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は、従来の紙葉類反射センサによ
る測定結果を示す図である。（ｃ）は、本実施形態の紙
葉類反射センサによる測定結果を示す図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は、紙葉類の搬送状況を示す図で
ある。

【図１０】（ａ）（ｂ）は、従来の紙葉類反射センサを
示す断面図である。

【図１１】ガラス面から紙葉類までの距離とフォトセン
サの検出幅との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…紙葉類反射センサ、２…搬送路、３…筐体、４…開
口部、７…フォトセンサ、８…ＬＥＤ列（照明部）、８
ａ…中心軸線、９…ロッドレンズ（円柱面レンズ）、９
ａ…曲率中心線、１０…遮光板（遮光部材）、１１…平
面、１２…交点、Ａ…紙葉類、Ｂ…搬送方向。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙葉類を搬送させる搬送路に接して配置
   され、前記紙葉類の表面反射を測定する紙葉類反射セン
   サにおいて、 前記搬送路と対向する面に開口部が形成された筐体と、 前記筐体の内部で且つ前記開口部と対向する位置に設け
   られ、前記開口部を介して前記紙葉類の表面反射を測定
   するフォトセンサと、 前記筐体の内部で且つ前記フォトセンサの側方に設けら
   れ、前記開口部に対して光を照射する照明部と、 前記開口部と前記フォトセンサとの間に設けられ、前記
   搬送路の搬送方向に対して垂直に延在させることによ
   り、前記搬送路の搬送方向における前記フォトセンサの
   測定領域を規制する円柱面レンズとを備えることを特徴
   とした紙葉類反射センサ。
2. 【請求項２】 前記フォトセンサと前記照明部との間に
   配置され、前記照明部から照射された光が前記フォトセ
   ンサに直接入射するのを制限する遮光部材を更に備える
   ことを特徴とした請求項１記載の紙葉類反射センサ。
3. 【請求項３】 前記フォトセンサの受光面の中心および
   前記円柱面レンズの円柱面の曲率中心線を含む平面と、
   前記照明部から照射される光の中心軸線との交点を、前
   記搬送路を介して前記フォトセンサの反対側に位置させ
   ることを特徴とした請求項１又は請求項２に記載の紙葉
   類反射センサ。