JPH1137740A - 紙葉類の損傷検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光源から効率良く平行光を照射して、紙葉類表
面の粗さによる光沢度に基づく損傷検知を精度良く行う
ことができる紙葉類の損傷検知装置を提供すること。 【解決手段】基板面上に逆裁頭円錐状の形状を有する凹
部を所定間隔で設け、各凹部の底部にそれぞれＬＥＤを
配設するとともに、該凹部の上部に球面の樹脂モールド
レンズを配設した絞り反射機構を有する光源１１から平
行光を照射し、センサ系１２において該平行光をブリュ
ースター角で紙幣１４に入射して、その正反射光のｐ偏
光成分とｓ偏光成分をそれぞれＣＣＤ１及びＣＣＤ２で
受光し、検知処理部１３がｐ／ｓ画像に基づいて紙幣１
４の損傷検知を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙幣計数整理機な
どの紙葉類処理機における損傷検知装置に関し、特に、
紙葉類に対して光を照射し、その正反射光のｐ偏光成分
とｓ偏光成分との比に基づいて紙葉類の損傷程度を検知
する紙葉類の損傷検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射光の散乱指向特性等を利用し
て、紙葉類の損傷程度を検知する技術が知られている。

【０００３】例えば、特開昭６４−１３６９５号公報に
は、光源の照射光の紙幣面での正反射光を受光する第１
受光素子と、紙幣面での拡散反射光を受光する第２受光
素子とを設け、第１受光素子の出力に対する第２受光素
子の比率を所定の設定値と比較するよう構成した損傷紙
幣判別装置が開示されている。

【０００４】しかし、かかる反射光の散乱指向特性を用
いる場合には、紙葉類の面の傾きの変動や搬送通路に対
する紙葉類の上下動など姿勢変化による変動が大きいた
め、損傷による散乱指向特性変化の検知が困難となる。
このため、最近では、正反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成
分の比を用いて、紙葉類表面の粗さによる光沢度から損
傷検知を行う技術が注目されている。

【０００５】例えば、特開昭６３−５２２８４号公報に
は、光線を紙幣に対して斜めに入射させ、その反射光の
平行偏光成分（ｐ偏光成分）と垂直偏光成分（ｓ偏光成
分）の比率を検出して、紙幣表面の粘着テープの有無を
検出するよう構成した紙幣選別装置が開示されている。

【０００６】また、特開平８−２１９７３０号公報に
は、光源から投光された光の振動面を所定方向に揃えて
紙葉類に照射し、この紙葉類からの反射光のうち投光さ
れた光と異なる方向の振動面を持つ散乱光のみを光セン
サで検出し、該光センサが出力する検出信号と予め保持
する真の紙葉類に対する信号とに基づいて良否判別を行
うよう構成した紙葉類良否判別装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術を用いた場合には、光源が発する光の広がり角
が狭くなければ、精度良く紙葉類の損傷を検知すること
ができないという大きな問題がある。

【０００８】この点を具体的に説明すると、図８に示す
ように、光源の法線方向に射出した光がＡ点に対してブ
リュースター角で入射するようロッドレンズを配置した
場合には、該ロッドレンズの中心軸と光源の法線とのな
す面内で、光源の法線方向からθずれた方向に射出した
光線が、紙幣に入射角ηで照射され、その正反射光は結
像系光軸となす角φの方向へ反射する。

【０００９】このため、光源の法線とロッドレンズの中
心軸とのなす面内に射出した光に関してはθ＝φとな
り、このφが結像系レンズの開口角より小さければ正反
射光が結像面に結像され、φが結像系レンズの開口角よ
り大きければ正反射光が結像面に結像されず散乱光のみ
が結像される。

【００１０】その結果、散乱光の偏光は完全に乱される
ために、紙葉類表面の粗さにほとんど依存しないことと
なり、また、開口角の範囲内であってもφが大きくなる
と、正反射光に対する散乱光の比が大きくなるため、紙
葉類表面の状態に対する感度が低下してしまう。

【００１１】したがって、紙葉類表面の粗さによる光沢
度に基づいて損傷検知を行うためには、その照射光をで
きるだけ平行光にする必要が生じるが、平行光化された
半導体レーザ光等を用いることとすると、経済性が悪く
又ポイントでの検知しかできない。

【００１２】これらのことから、小型、安価で広い範囲
を照射できる照射光源としてＬＥＤアレイがもっとも実
用的であり、図９に示すように平面基板にＬＥＤチップ
を配置する方法が主流となっている。

【００１３】しかしながら、平坦な基板にＬＥＤを単に
ボンディングしたのでは、任意の方向に射出した光が広
がりながら伝播することとなるため、理想的にφは０°
が最も望ましいのにも係わらず、図１０に示すようにφ
は約３０°をピークとして広がってしまうことになる。

【００１４】そして、かかる照射光の広がりによって、
紙葉類表面からの反射光についても観測光軸に対して広
がり、その結果として観測面に到達する光には散乱成分
が多く含まれ、紙葉類表面の粗さ情報を含む正反射成分
の割合が減少し、正確な正反射光成分を検出できなくな
る。

【００１５】これらのことから、正反射光のｐ偏光成分
とｓ偏光成分の比を用いて、紙葉類表面の粗さによる光
沢度から損傷検知を行う場合には、いかにして指向特性
の良い光源を取得するかが極めて重要な要素技術とな
る。

【００１６】そこで、本発明では、上記課題を解決し
て、光源から効率良く平行光を照射して、紙葉類表面の
粗さによる光沢度に基づく損傷検知を精度良く行うこと
ができる紙葉類の損傷検知装置を提供することを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、紙葉類に対して光を照射し、その正
反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分との比に基づいて前記
紙葉類の損傷程度を検知する紙葉類の損傷検知装置にお
いて、基板面上に逆裁頭円錐状の形状を有する凹部を所
定の間隔で設け、各凹部の底部にそれぞれＬＥＤを配設
した絞り反射機構を有する発光手段と、前記発光手段が
発光した光をブリュースター角で前記紙葉類に入射し、
その正反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分とをそれぞれ受
光する受光手段と、前記受光手段が受光した前記正反射
光のｐ偏光成分とｓ偏光成分との比を求め、求めた比に
基づいて前記紙葉類の損傷程度を検知する検知手段とを
具備したことを特徴とする。

【００１８】また、第２の発明は、前記発光手段は、前
記凹部の開口部に球面の樹脂モールドレンズを有するこ
とを特徴とする。

【００１９】また、第３の発明は、紙葉類に対して光を
照射し、その正反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分との比
に基づいて前記紙葉類の損傷程度を検知する紙葉類の損
傷検知装置において、基板面上に所定の間隔でＬＥＤを
配設したＬＥＤアレイと、前記ＬＥＤアレイが発光した
光が前記紙葉類へ入射する入射面と平行に黒樹脂フィル
ムを配設したルーバーフィルムを介して前記光をブリュ
ースター角で前記紙葉類に入射し、その正反射光のｐ偏
光成分とｓ偏光成分とをそれぞれ受光する受光手段と、
前記受光手段が受光した前記正反射光のｐ偏光成分とｓ
偏光成分との比を求め、求めた比に基づいて前記紙葉類
の損傷程度を検知する検知手段とを具備したことを特徴
とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、
本発明を紙幣損傷検知装置に適用した場合を示すことと
する。

【００２１】図１は、本実施の形態で用いる紙幣損傷検
知装置１０の構成を示す機能ブロック図である。

【００２２】同図に示すように、この紙幣損傷検知装置
１０は、光源１１と、センサ系１２と、検知処理部１３
とからなる。

【００２３】光源１１は、ＬＥＤが発光する光を平行光
化しつつその指向方向を狭める機構（以下「絞り反射機
構」と言う。）を有し、具体的には、基板面上に逆裁頭
円錐状の形状（円錐の頭部を裁断して逆向きにした形
状）を有する凹部を所定間隔で設け、各凹部の底部にそ
れぞれＬＥＤを配設するとともに、該凹部の上部に球面
の樹脂モールドレンズを配設することにより、かかる絞
り反射機構を実現している。

【００２４】センサ系１２は、光源１１から入射する光
を紙幣１４に対しブリュースター角の入射角で照射する
とともに、その正反射光のｐ偏光成分をＣＣＤ１で受光
し、またｓ偏光成分をＣＣＤ２で受光する。

【００２５】検知処理部１３は、ＣＣＤ１が受光したｐ
偏光成分をＣＣＤ２で受光したｓ偏光成分で除算し、そ
の結果得られるｐ／ｓを指標として紙幣１４の損傷度を
検知する処理部である。

【００２６】このように、この紙幣検知装置１０では、
効率良く平行光を照射できる光源１１を用いて、紙幣１
４の表面の粗さによる光沢度に基づく損傷検知を行うも
のである。なお、本実施の形態で検出対象とした損傷
は、経年的な使用により紙繊維そのものまたはその結合
が弱まって硬さが喪失し、紙幣表面が荒れたものであ
る。

【００２７】次に、図１に示す光源１１の具体的な構成
について説明する。

【００２８】図２は、図１に示す光源１１の構成の一例
を示す図である。

【００２９】同図に示すように、この光源１１は、基板
２０上に所定の間隔で所定サイズの逆裁頭円錐状の形状
を有する凹部を設け、各凹部の底面部分にＬＥＤ２１を
配設して構成される。なお、凹部の円錐面は、反射ミラ
ーの如く機能するように、金メッキを施している。

【００３０】ここで、本実施の形態では、かかる凹部の
開口部の幅を１．３ｍｍとし、凹部の底面の幅を０．６
ｍｍとし、凹部の深さを０．６ｍｍとし、凹部の開口部
から底面に向かう円錐面が底面となす角を６０°として
いる。

【００３１】このため、ＬＥＤ２１が発光した光のう
ち、凹部の円錐面に対して発せられた光は該円錐面によ
って開口部方向に反射するため、結果的にＬＥＤ２１が
発光する光の広がりが抑制される。

【００３２】図３は、図２に示す光源１１を用いた場合
の反射光と結像光軸がなす角φと光量との関係を示す図
である。なお、ここでは、かかる光量を実験的に得られ
た指向特性を用いて光線追跡法により求めている。

【００３３】同図に示すように、光源１１を用いた場合
には、φが約０°のときにその光量が最大となり、角φ
が３０°以上となる場合の光量が抑制されるため、紙幣
１４の光沢分布が正確に検知することができ、紙幣１４
の損傷が検知可能となる。

【００３４】次に、図１に示す光源１１の別の構成につ
いて説明する。

【００３５】図４は、図１に示す光源１１の別の構成を
示す図である。

【００３６】同図に示すように、光源１１は、図２に示
した逆裁頭円錐状の形状を有する凹部の上部に球面の樹
脂モールドレンズ４０を配設し、この樹脂モールドレン
ズ４０をレンズとして作用させることにより、より平行
光に近い光源を形成できるようにしたものである。

【００３７】すなわち、かかる樹脂モールドレンズ４０
は、ＬＥＤ２１が発光する光と、凹部の側壁をなす円錐
面での反射光とを平行光化する役割を果たしている。

【００３８】次に、図１に示すセンサ系１２の具体的な
構成について説明する。

【００３９】図５は、図１に示すセンサ系１２の具体的
な構成を示すブロック図である。

【００４０】同図に示すように、光源１１が発光した非
偏光の光は、円柱状ロッドレンズ５１によってレンズの
軸に垂直方向の広がりを抑えられつつ、カバーガラス５
２を介して紙幣１４に対しブリュースター角の入射角で
照射し、その反射光が、カバーガラス５２及び折り返し
ミラー５３を介して結像用セルフォックレンズアレイ５
４に入射する。

【００４１】その後、この結像用セルフォックレンズア
レイ５４を通過した光は、偏光ビームスプリッタ５５に
より分光され、ＣＣＤ１が正反射光のｐ偏光成分を受光
し、ＣＣＤ２がｓ偏光成分を受光する。

【００４２】このように、このセンサ系１２では、紙幣
１４からの正反射光のｐ偏光成分及びｓ偏光成分を別々
に受光し、その受光量をそれぞれ検知処理部１３に出力
するよう構成されている。

【００４３】次に、図１に示す検知処理部１３の構成に
ついて説明する。

【００４４】図６は、図１に示す検知処理部１３のハー
ドウエア構成を示す図である。

【００４５】同図に示すように、この検知処理部１３
は、アンプ６１及び６２と、マルチプレクサ６３と、Ａ
／Ｄコンバータ６４と、メモリ６５と、ＣＰＵ６６とか
らなる。

【００４６】そして、ＣＣＤ１及びＣＣＤ２がそれぞれ
検知した受光出力は、アンプ６１及び６２によって増幅
され、マルチプレクサ６３において時系列データに変換
される。

【００４７】そして、かかる時系列データは、Ａ／Ｄコ
ンバータ６４によってＡ／Ｄ変換され、メモリ６５に格
納されるため、ＣＰＵ６６は、該メモリ６５に記憶した
データに基づいて演算処理を行う。

【００４８】具体的には、このＣＰＵ６６は、ＣＣＤ１
から得たｐ偏光成分画像をＣＣＤ２から得たｓ偏光成分
画像で除算して、ｐ偏光成分／ｓ偏光成分画像（以下
「ｐ／ｓ画像」と言う。）を取得し、該ｐ／ｓ画像の画
素値が大きな部分を損傷度の大きな部分と検知する。

【００４９】例えば、紙幣の真ん中を何度も折り返し、
真ん中付近が集中的に損傷した紙幣の場合には、ｐ／ｓ
画像の真ん中近傍の部分的な積分量から部分的な損傷度
を検知できる。

【００５０】なお、全体的に損傷が大きな紙幣の場合に
は、ｐ／ｓ画像の画素値が全体的に大きくなるため、あ
らかじめ保持した新券の総積分量との比から損傷程度を
検知できる。

【００５１】上述してきたように、本実施の形態では、
基板面上に逆裁頭円錐状の形状を有する凹部を所定間隔
で設け、各凹部の底部にそれぞれＬＥＤを配設するとと
もに、該凹部の上部に球面の樹脂モールドレンズを配設
した絞り反射機構を有する光源１１から平行光を照射
し、センサ系１２において該平行光をブリュースター角
で紙幣１４に入射して、その正反射光のｐ偏光成分とｓ
偏光成分をそれぞれＣＣＤ１及びＣＣＤ２で受光し、判
定処理部１３がｐ／ｓ画像に基づいて紙幣１４の損傷検
知を行うよう構成したので、下記に示す効果が得られ
る。

【００５２】１）簡易な構成で指向性の良い平行光を発
光する光源を取得できる。

【００５３】２）紙幣１４の表面の粗さによる光沢度に
基づく損傷検知を精度良く行うことができる。

【００５４】３）損傷度合いを安定に検知できるセンサ
系を小型、安価に構築できる。

【００５５】ところで、本実施の形態では、基板面上に
逆裁頭円錐状の形状を有する凹部を所定間隔で設け、各
凹部の底部にそれぞれＬＥＤを配設するとともに、該凹
部の上部に球面の樹脂モールドレンズを配設した絞り反
射機構を有する光源１１を用いることとしたが、ルーバ
ーフィルムを用いて紙幣１４に平行光を照射することも
可能である。

【００５６】図７は、ルーバーフィルムの構造を示す図
であり、同図（ａ）に示すように、このルーバーフィル
ムは、薄い黒樹脂フィルムと透明樹脂を多層に配した構
造を有するため、同図（ｂ）に示すように、黒樹脂フィ
ルムと平行な方向へ照射された広がりを持つ光が黒樹脂
フィルムの間隔とルーバーフィルムの厚みで決まるある
角度以上の光が遮られる。

【００５７】このため、図５に示したセンサ系１２にお
いて、光が紙幣１４に至るまでの照射光学系中に上記ル
ーバーフィルムの黒樹脂フィルムとロッドレンズ５１の
軸とが直交するよう配置することにより、ロッドレンズ
５１の軸方向の広がりを抑えることができ、もって平行
光に近い光を紙幣１４に照射することが可能となる。

【００５８】なお、かかるルーバーフィルムを用いた場
合には、広がりを持つ光成分が該ルーバーフィルムによ
って吸収されるため、上記絞り反射機構を用いる場合と
比べて照射光強度が低下するものの、上記紙幣損傷検知
装置１０と同様に、紙幣１４の表面の粗さによる光沢度
に基づく損傷検知を精度良く行うことができる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
は、基板面上に逆裁頭円錐状の形状を有する凹部を所定
の間隔で設け、各凹部の底部にそれぞれＬＥＤを配設し
た絞り反射機構を有する発光手段が光を発光するよう構
成したので、下記に示す効果が得られる。

【００６０】１）簡易な構成で指向性の良い平行光を取
得することが可能となる。

【００６１】２）紙葉類表面の粗さによる光沢度に基づ
く損傷検知を精度良く行うことが可能となる。

【００６２】３）損傷度合いを安定に検知できるセンサ
を小型、安価に構築することが可能となる。

【００６３】また、第２の発明では、凹部の開口部に球
面の樹脂モールドレンズをさらに配設するよう構成した
ので、より一層指向性の良い平行光を取得することが可
能となる。

【００６４】また、第３の発明は、ＬＥＤアレイが発光
した光が紙葉類へ入射する入射面と平行に黒樹脂フィル
ムを配設したルーバーフィルムを介して光を紙葉類に入
射するよう構成したので、紙葉類表面の粗さによる光沢
度に基づく損傷検知を精度良く行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態で用いる紙幣損傷検知装置の構成
を示す機能ブロック図。

【図２】図１に示す光源の構成の一例を示す図。

【図３】図２に示す光源を用いた場合の反射光と結像光
軸がなす角φと光量との関係を示す図。

【図４】図１に示す光源の別の構成を示す図。

【図５】図１に示すセンサ系の具体的な構成を示すブロ
ック図。

【図６】図１に示す検知処理部のハードウエア構成を示
す図。

【図７】ルーバーフィルムの構造を示す図。

【図８】従来のセンサ照射光学系の概念を示す図。

【図９】従来のＬＥＤ基板の形状を示す図。

【図１０】図９に示すＬＥＤ基板を用いた場合の正反射
光が結像光軸となす角φの強度分布を示す図。

【符号の説明】

１，２…ＣＣＤ、 １０…紙幣損傷検知装置、 １１…
光源、１２…センサ系、 １３…検知処理部、 １４…
紙幣、２０…基板、 ２１…ＬＥＤ、 ４０…樹脂モー
ルドレンズ、５１…ロッドレンズ、 ５２…カバーガラ
ス、 ５３…折返しミラー、５４…セルフォックレンズ
アレイ、 ５５…偏光ビームスプリッタ、６１，６２…
アンプ、 ６３…マルチプレクサ、６４…Ａ／Ｄコンバ
ータ、 ６５…メモリ、６６…ＣＰＵ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙葉類に対して光を照射し、その正反射
   光のｐ偏光成分とｓ偏光成分との比に基づいて前記紙葉
   類の損傷程度を検知する紙葉類の損傷検知装置におい
   て、 基板面上に逆裁頭円錐状の形状を有する凹部を所定の間
   隔で設け、各凹部の底部にそれぞれＬＥＤを配設した絞
   り反射機構を有する発光手段と、 前記発光手段が発光した光をブリュースター角で前記紙
   葉類に入射し、その正反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分
   とをそれぞれ受光する受光手段と、 前記受光手段が受光した前記正反射光のｐ偏光成分とｓ
   偏光成分との比を求め、求めた比に基づいて前記紙葉類
   の損傷程度を検知する検知手段とを具備したことを特徴
   とする紙葉類の損傷検知装置。
2. 【請求項２】 前記発光手段は、 前記凹部の開口部に球面の樹脂モールドレンズを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の紙葉類の損傷検知装
   置。
3. 【請求項３】 紙葉類に対して光を照射し、その正反射
   光のｐ偏光成分とｓ偏光成分との比に基づいて前記紙葉
   類の損傷程度を検知する紙葉類の損傷検知装置におい
   て、 基板面上に所定の間隔でＬＥＤを配設したＬＥＤアレイ
   と、 前記ＬＥＤアレイが発光した光が前記紙葉類へ入射する
   入射面と平行に黒樹脂フィルムを配設したルーバーフィ
   ルムを介して前記光をブリュースター角で前記紙葉類に
   入射し、その正反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分とをそ
   れぞれ受光する受光手段と、 前記受光手段が受光した前記正反射光のｐ偏光成分とｓ
   偏光成分との比を求め、求めた比に基づいて前記紙葉類
   の損傷程度を検知する検知手段とを具備したことを特徴
   とする紙葉類の損傷検知装置。