JP2014235577A - 紙葉類識別装置および光学センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紙葉類の発する蛍光の検出精度を向上させる。【解決手段】本発明の紙葉類識別装置は、光学センサ部と、識別部と、を備える。前記光学センサ部は、搬送路と、光源部と、搬送方向に垂直な第１の方向に沿った蛍光を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って分光する分光器と、前記第１の方向および前記第２の方向に沿って格子状に配列された複数の受光素子を有する受光部と、前記蛍光の分光光に応じた蛍光分光画像信号を出力する信号処理部と、を備える。前記識別部は、前記光学センサ部から出力される前記蛍光分光画像信号に基づいて、前記紙葉類の識別を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、紙幣や有価証券等のような紙葉類として、特に、蛍光を発する画像（以下、「蛍光発光画像」とも呼ぶ）を含む紙葉類を識別する紙葉類識別装置に関するものである。

蛍光発光画像を含む紙葉類を識別するために、紙葉類の画像のパターンを検出する装置として、例えば特許文献１に記載された光学ラインセンサ装置が利用されている。特許文献１の光学ラインセンサ装置は、検出対象の紙葉類に紫外光を照射することによって紙葉類から発する蛍光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各カラーフィルタを介してセンサーモジュールの各受光素子で受光することにより、各色の蛍光の画像のパターンを検出する装置である。光学ラインセンサ装置で検出された各色の蛍光の画像のパターンは、紙葉類の識別に利用される。

特開２０１２−６８７３１号公報

しかしながら、紙葉類で用いられる蛍光物質にはさまざまなものがあり、蛍光の色もさまざまである。例えば、赤色、緑色、黄色、青色等の異なった単色の波長の可視光で蛍光するものがあり、複数の色の波長を混色した可視光で蛍光するものもある。また、蛍光物質が有機物で構成されているものや、希土類等の無機物で構成されているものがあり、蛍光する波長やスペクトル分布が異なる。例えば、蛍光のピーク波長が等しくても、有機物と無機物との相違により、蛍光のスペクトル分布が異なる。一般に、有機物の蛍光物質のスペクトル分布は幅広くなだらかになり、無機物の蛍光物質は幅狭く急峻になる。

従って、特許文献１に記載された従来の光学ラインセンサ装置では、上記したさまざまな蛍光する色の違いを詳細に切り分けて検出することが困難であり、紙葉類の発する蛍光の検出精度の点で十分ではなく、蛍光の違いに基づく紙葉類の識別精度の点で十分ではなかった。

本発明は、紙葉類の発する蛍光の検出精度を向上させ、紙葉類の識別精度を向上させた紙葉類識別装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の紙葉類識別装置は、光学センサ部と、前記紙葉類の識別を行う識別部と、を備える。前記光学センサ部は、搬送路と、光源部と、搬送方向に垂直な第１の方向に沿った蛍光を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って分光する分光器と、前記第１の方向および前記第２の方向に沿って格子状に配列された複数の受光素子を有する受光部と、前記蛍光の分光光に応じた蛍光分光画像信号を出力する信号処理部と、を備える。前記識別部は、前記光学センサ部から出力される前記蛍光分光画像信号に基づいて、前記紙葉類の識別を行う。

本発明によれば、紙葉類から発する蛍光色の違いを高精度に区別することができ、紙葉類の高精度な識別を行うことができる。

実施例１としての紙幣識別装置の概略構成を示す説明図である。 光学センサ部の概略構成を示す説明図である。 受光部と受光部の受光面に照射される分光器からの分光光との関係を示す説明図である。 一定の搬送距離単位で区分された紙幣のライン状のブロックの例を示す説明図である。 受光部によって読み取られた分光画像の一例を示す説明図である。 受光部によって読み取られた分光画像の他の一例を示す説明図である。 受光部によって読み取られた分光画像のさらに別の一例を示す説明図である。 図７（ｂ）に示した位置座標において検出される蛍光分光分布の例を示した説明図である。 ライン状のブロックごとに読み取られた紙幣の分光画像を組み合わせることにより得られた紙幣を特定の蛍光色で表した蛍光画像の一例を示す説明図である。 実施例２の紙幣識別装置の光学センサ部の概略構成を示す説明図である。 紫外光の発光および白色光の発光の切り替えについて示す説明図である。 受光部によって時分割的に読み取られた反射分光画像および蛍光分光画像の例を示す説明図である。

以下、本発明の紙葉類識別装置の実施形態として、紙幣や有価証券、小切手等の紙葉類のうち、紙幣を識別対象とする紙幣識別装置を例に説明する。紙幣識別装置は、金融機関に設置されるＡＴＭ（Automated Teller Mａchine）のような自動取引装置や、精算機、券売機等の紙幣を取り扱う各種機器に内蔵されている。

実施例１は、紙幣から発せられる蛍光のパターン（「蛍光画像」とも呼ぶ）を読み取って、紙幣の識別を行う紙幣識別装置について説明する。

図１は、実施例１としての紙幣識別装置１０の概略構成を示す説明図である。この紙幣識別装置１０は、搬送路１１と、搬送路１１に沿って順に配置された搬送駆動部１３と、光学センサ部１４と、磁気センサ部１５と、エンコーダ部１２と、制御部１６と、を備える。

搬送駆動部１３は、ｘ方向に沿った搬送路１１の幅方向（ｙ方向）に沿って架設された上下方向（ｚ方向）に対向する搬送ローラ１３ａ，１３ｂを備える。搬送ローラ１３ａ，１３ｂは搬送モータ（不図示）からの回転力が伝達されることにより駆動されて回転する。上側の搬送ローラ１３ａは搬送モータによって駆動される駆動側搬送ローラであり、下側の搬送ローラ１３ｂは、上側の搬送ローラ１３ａの回転に従動される従動側搬送ローラである。搬送駆動部１３は、搬送路１１に順に導かれてくる紙幣Ｓを、一対の搬送ローラ１３ａ，１３ｂで挟持して、搬送路１１に沿って後端へと搬送する。なお、紙幣Ｓは、搬送方向（ｘ方向）に短く幅方向（ｙ方向）に長い横長の状態で搬送路１１を搬送される。

エンコーダ部１２は、搬送駆動部１３による搬送のタイミングとして、一定の搬送距離を表す搬送間隔（搬送周期）ごとにパルス状のクロックを出力する。光学センサ部１４は、搬送される紙幣Ｓのパターンを、クロックに基づく動作タイミングに従って、搬送周期ごとに順次読み取る。磁気センサ部１５は、搬送される紙幣Ｓに塗られている磁気インクの磁性を、クロックに基づく動作タイミングに従って判別する。

制御部１６は、クロックに基づいて、搬送駆動部１３、光学センサ部１４および磁気センサ部１５の動作を制御するとともに、光学センサ部１４で読み取った紙幣Ｓのパターン情報、および、磁気センサ１５で判別した紙幣Ｓの磁性情報に基づいて、紙幣の金種の識別、枚数の検出、紙幣の真偽の鑑別を行う。

図２は、光学センサ部１４の概略構成を示す説明図である。光学センサ部１４は、箱状の筐体３０中に配置されており、光源部２１と、レンズアレイ２５と、分光器２６と、受光部２７および信号処理部２８が実装された光学処理基板２９と、を備える。

光源部２１は、ｙ方向に沿って一列に配置された紫外光を発する複数のＬＥＤ２３と、複数のＬＥＤ２３が発したそれぞれの光線束を拡散してひとまとめの光線束として射出する導光レンズ２２と、を備える。ＬＥＤ２３の発する紫外光は、紙幣Ｓに含まれている蛍光物質を励起する波長に設定される。

導光レンズ２２は、複数のＬＥＤ２３に対向する平面状の底面２２ｂを有し、底面２２ｂに対して複数のＬＥＤ２３とは反対側に、ｙ方向（搬送路１１の幅方向）にのびる凸面２２ｔを有するシリンドリカルレンズである。複数のＬＥＤ２３は、ＬＥＤアレイ基板２４上にｙ方向に沿って並べて実装され、それぞれの発した光が導光レンズ２２の底面２２ｂに効率良く入射するように、底面２２ｂの近傍に、より好ましくはＬＥＤ２３の射出面が底面２２ｂに接するように配置されている。

光源部２１は、導光レンズ２２から射出する光が搬送路１１中の所定のライン状のエリアを照射するように設置されている。例えば、光源部２１は、搬送路１１の仮想中心面１１ｘ（ｘｙ平面に平行な面）上において、ｙ方向に細長いライン状の照射エリアＤＬに光を照射するように、光源２１の光軸中心が、搬送路１１の下流側の上方の位置から搬送路１１の上流側の照射エリアＤＬに向くように斜めに設置されている。照射エリアＤＬは、搬送されてくる紙幣Ｓの長手方向（ｙ方向）の一方端から他方端までを覆うように設定される。なお、ライン状の照射エリアＤＬを照射する光（以下、「照射光」とも呼ぶ）は、照射エリアＤＬと同様に、搬送方向に垂直なｙ方向に延びるライン状または帯状（以下、「ライン状等」と呼ぶ）の光に限定されるものではない。照射エリアＤＬを覆うように照射できれば、必ずしも搬送方向に垂直なライン状等の照射光である必要はない。ただし、光の照射効率を考慮すれば、照射エリアＤＬのラインの方向に実質的に平行、すなわち、搬送方向に実質的に垂直な範囲内、例えば、９０度に対して±１０％の範囲内のライン状等の照射光であるほうが好ましい。また、搬送方向に垂直な方向に近いほどよりこの好ましく、搬送方向に垂直なライン状等の照射光が最も好ましい。また、ライン状の照射エリアＤＬの方向も、搬送方向に垂直な方向に限定されるものではなく、実質的に垂直な範囲内、例えば、９０度に対して±１０％の範囲内の方向であってもよい。ただし、搬送方向に垂直な方向に近いほど好ましく、搬送方向に垂直な方向であることが最も好ましい。

レンズアレイ２５は、照射エリアＤＬからｘ方向（搬送方向）およびｙ方向に垂直なｚ方向に向かう光軸中心を有し、ｚ方向に細長い形状の複数のロッドレンズが、ｙ方向に沿って配列された構造のレンズ素子である。照射エリアＤＬに搬送されてきた紙幣Ｓの部分（「被照射部分」とも呼ばれる）に照射された光の反射光と、紙幣Ｓから発せられる蛍光とは、紙幣Ｓの被照射部分における画像を表す画像光として利用される。ただし、本例では、以下で説明するように、蛍光のみが有効な画像光として利用される。レンズアレイ２５は、照射エリアＤＬに搬送されてきた紙幣Ｓからの画像光の表す光学像（分光画像）を、受光部２７の受光面上で結像させるように収束する。

分光器２６は、レンズアレイ２５と受光部２７との間に配置されており、レンズアレイ２５から射出されたライン状（「帯状」とも呼ぶ）の画像光を、ｙ方向に垂直な方向に沿って分光して、ｙ方向に垂直な方向に沿って拡がった二次元分布状（面状）の分光画像光に変換する。この分光器２６としては、種々のプリズムやグレーティング（回折格子）等が用いられる。本例では、三角柱状のプリズムが用いられているものとする。分光器２６から射出される二次元分布状の分光画像光は、波長の異なる光ごとの分光波長光学像（分光波長画像）が、それぞれ波長に応じた位置に配置された二次元分布状の分光画像を表す。なお、分光器２６を通過する光は、波長が短いほど光が大きく屈折するので、ｙ方向に垂直な方向で下から上に向かって（図では、右斜め上方向に）短波長側から長波長側の光に分光される。なお、ライン状の画像光のラインの方向が本発明の第１の方向に相当し、ライン状の画像光が分光される方向が本発明の第２の方向に相当する。このライン状の画像光が分光される方向（第２の方向）は、第１の方向（本例ではｙ方向）に垂直な方向に限定されるものではなく、実質的に垂直な範囲内、例えば、９０度に対して±１０％の範囲内の方向であってもよい。ただし、第１の方向に垂直な方向に近いほど好ましく、第１の方向に垂直な方向であることが最も好ましい。

図３は、受光部２７と受光部２７の受光面に照射される分光画像光との関係を示す説明図である。受光部２７は、複数の受光素子２７ｐが主走査方向（ｙ方向に平行なｖ方向）および主走査方向に垂直な副走査方向（ｗ方向）に配列された二次元センサである。受光素子２７ｐは、受光した光をその強弱に応じた起電力に変換する光電変換素子であり、図示しない駆動回路によりその動作が制御される。受光部２７としては、受光素子および駆動回路が組み込まれた種々の二次元センサＩＣ、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを用いることができる。

受光部２７の複数の受光素子２７ｐは、分光器２６から射出される分光画像光の分布方向である第１の方向および第２の方向とで構成される面内に格子状に配列されており、分光器２６から射出される分光光(分光画像光)Ｙｓａを受光する。従って、主走査方向ｖに並ぶ受光素子２７ｐの位置は、紙幣Ｓの長手方向（ｙ方向）の位置を表す座標（「位置座標」とも呼ぶ）を示しており、副走査方向ｗに並ぶ受光素子２７ｐの位置は、分光光Ｙｓａの長波長側から短波長側の波長を表す座標（「波長座標」とも呼ぶ）を示している。

受光部２７では、各受光素子２７ｐによって受光された光が光電変換されることによって、受光された分光光（分光画像光）の表す分光光学像が分光画像として読み取られる。ただし、上記したように、各受光素子２７ｐの動作は、紙幣Ｓの一定の搬送距離ごとにエンコーダ部１２から出力されるクロックの周期（「搬送周期」、あるいは、「搬送期間」とも呼ばれる）ごとに制御される。このため、実際には、一定の搬送距離単位で区分される紙幣Ｓのライン状（帯状）の領域（ブロック）ごとの分光光学像が分光画像として順に読み取られる。従って、紙幣Ｓの短手方向（搬送方向，ｘ方向）の読み取りの分解能は、搬送周期における紙幣Ｓの搬送量（搬送距離）となる。また、紙幣Ｓの長手方向（搬送方向に垂直な方向，ｙ方向）の分解能は、受光素子２７ｐの主走査方向の配列数に対応する。なお、受光素子２７ｐの副走査方向の配列数は分光波長の分解能に対応する。主走査方向の受光素子２７ｐの配列数が多いほど、紙幣Ｓの長手方向の位置を詳細に識別することができ、副走査方向の受光素子の配列数が多いほど、検出される光の波長、すなわち、色の違いを詳細に識別することができる。また、搬送周期における紙幣Ｓの搬送距離が短いほど、紙幣Ｓの短手方向（搬送方向）の位置を詳細に識別することができる。

図４は、一定の搬送距離単位で区分された紙幣Ｓのライン状のブロックの例を示す説明図である。ＤＡ（１）〜ＤＡ（ｎ）は、各搬送周期において読み取られるライン状のブロックを示している。

受光部２７で読み取った分光画像に対応するアナログ信号は、光学処理基板２９に実装された信号処理部２８（図２）において処理され、種々の演算・加工処理がなされる。これにより、紙幣Ｓから読み取った種々の画像情報が取得される。なお、信号処理部２８は、通常、上記各種処理を行う回路が集積化されたＩＣにより構成される。信号処理部２８で得られた紙幣Ｓの種々の画像情報は、制御部１６の識別部１６ａに送られる。識別部１６ａは、得られた画像情報に基づいて紙幣Ｓの識別を行う。

紙幣識別装置１０では、光学センサ部１４において読み取った紙幣Ｓの画像、具体的には、紙幣Ｓのライン状のブロックごとに発せられる蛍光の分光画像光による分光画像に基づいて、以下で説明するように、紙幣Ｓの識別を行うことができる。

図５は、受光部２７によって読み取られた分光画像の一例を示す説明図である。図５（ａ）は、受光部２７によって読み取られた分光画像の一部を切り出して示している。副走査方向に並ぶ各画素は帯域幅２５ｎｍごとに区分された９つの帯域幅に対応しており、それぞれの区分の中心波長は６８０，６５５，６３０，６０５，５８０，５５５，５３０，５０５，４８０ｎｍである。また、主走査方向に並ぶ各画素は、紙幣Ｓの長手方向の位置に対応するが、本例では説明を容易にするため、紙幣Ｓの長手方向の長さを２０等分した間隔ごとに区分された領域として示している。なお、図５（ａ）では、画素内の色が濃いほど検出した光強度が高いこと、すなわち、明るい画素であることを示している。

図５（ａ）の分光画像は、中心波長５８０ｎｍに対応する波長座標の画素のラインが光強度の高い明るい画素のラインとして検出された状態を示している。この場合、例えば、図５（ｂ）に示すように、分光画像が読み取られた紙幣Ｓのライン状のブロックＤＡに、検出した波長座標に対応する色の蛍光を発する蛍光画像Ｐｆｌａが、紙幣Ｓの長手方向に沿ってライン状（帯状）に形成されていることを認識できる。具体的には、この分光画像で検出された画素のラインの波長座標は中心波長が５８０ｎｍの座標であるので、蛍光画像Ｐｆｌａが発する蛍光の色は黄色であることを認識できる。また、蛍光色の明るさは各画素で検出された光の強度に応じて認識できる。

なお、上記分光画像は黄色の蛍光を発する蛍光画像を例に説明したが、他の色の蛍光を発する蛍光画像においても同様である。また、３８０ｎｍ程度〜７８０ｎｍ程度の一般的な可視光の色だけでなく、より短波長側の紫外光や、より長波長側の赤外光の蛍光を発する蛍光画像も同様に認識することができる。

図６は、受光部２７によって読み取られた分光画像の他の一例を示す説明図である。図６（ａ）の分光画像も、図５（ａ）と同様に受光部２７によって読み取られた分光画像の一部を切り出して示している。この分光画像は、中心波長６３０ｎｍ、５８０ｎｍ、および５３０ｎｍに対応する波長座標の画素のラインが、それぞれ、光強度が高く明るい画素のラインとして検出された状態を示している。この場合も、図５で説明した分光画像の場合と同様に、例えば、図６（ｂ）に示すように、分光画像が読み取られた紙幣Ｓのライン状のブロックＤＡに、検出した波長座標に対応する色の蛍光を発する蛍光画像Ｐｆｌｂが、紙幣Ｓの長手方向に沿ってライン状（帯状）に形成されていることを認識できる。具体的には、この分光画像で検出された画素のラインの波長座標は、中心波長６３０ｎｍ、５８０ｎｍ、および５３０ｎｍであるので、蛍光画像Ｐｆｌｂが発する蛍光の色は、赤，黄，緑の３色であることを認識できる。また、それぞれの蛍光色の明るさは、それぞれの光の強度に応じて認識できる。なお、この分光画像では、赤，黄，緑の３つの蛍光色を発する場合を例に説明したが、他の複数の蛍光色を発する場合においても同様に認識することができる。

以上のように、図５，６では、読み取った分光画像において、光強度が高く明るい画素のラインに対応する波長座標が示す蛍光色を発する蛍光画像を認識でき、紙幣Ｓから発せられる蛍光色およびその明るさを検出することができるので、これを紙幣Ｓの識別に利用することが可能である。また、逆に、あらかじめ定めた特定の波長座標、すなわち、特定の蛍光色の画素のラインの光強度の状態を検出することにより、特定の蛍光色を発する蛍光画像の有無を検出することもできるので、これを紙幣Ｓの識別に利用することも可能である。

図７は、受光部２７によって読み取られた分光画像のさらに別の一例を示す説明図である。図７（ａ）の分光画像も、図５（ａ），図６（ａ）と同様に受光部２７によって読み取られた分光画像の一部を切り出して示している。この分光画像は、紙幣Ｓの長手方向（ｙ方向）の特定位置を示す位置座標の画素のラインが光強度の高い明るい画素のラインとして検出された状態を示している。この場合、例えば、図７（ｂ）に示すように、分光画像が読み取られた紙幣Ｓのライン状のブロックＤＡのうち、検出された位置座標に対応する紙幣Ｓの長手方向の特定位置に、蛍光を発する蛍光画像Ｐｆｌｃが形成されていることを認識できる。また、蛍光画像Ｐｆｌｃが発する蛍光の色およびその明るさは、検出された波長座標および光の強度に応じて認識できる。読み取った分光画像において光強度が高く明るい画素の位置を認識でき、その位置で紙幣Ｓから発せられる蛍光色およびその明るさを検出することができるので、これを紙幣Ｓの識別に利用することが可能である。また、あらかじめ定めた特定の蛍光色を発する蛍光物質の有無を検出することも可能である。さらにまた、以下で説明するように、各波長座標にて検出される蛍光の光の強度の分布（以下、「蛍光分光分布」とも呼ぶ）から、用いられている蛍光物質を特定することもできる。

図８は、図７（ｂ）に示した位置座標において検出される蛍光分光分布の例を示した説明図である。図８（ａ）に示すように蛍光分光分布が急峻である場合には、無機化合物による蛍光物質であることがわかる。また、図８（ｂ）に示すように蛍光分光分布がなだらかである場合には、有機化合物による蛍光物質であることがわかる。このように、蛍光の波長分布（スペクトル分布）の形状に基づいて、用いられている蛍光物質を特定することが可能となる。

図９は、ライン状のブロックごとに読み取られた紙幣の分光画像を組み合わせることにより得られた紙幣Ｓを特定の蛍光色で表した蛍光画像の一例を示す説明図である。ライン状のブロック（図４参照）ごとに順次読み取られる紙幣Ｓの分光画像のそれぞれから、特定の波長座標の画素のラインＰＤＡ（１）〜ＰＤＡ（ｎ）を切り出して組み合わせることにより、特定の波長座標に対応する波長の蛍光色のみで紙幣Ｓを表した蛍光画像Ｐｆｌｓを生成することができる。図９の蛍光画像Ｐｆｌｓは、波長が５８０ｎｍの蛍光、すなわち、黄色の蛍光が発せられる矩形状の画像Ｐｆｌ１〜Ｐｆｌ４が形成された例を示している。このように紙幣Ｓを特定の波長座標に対応する波長の蛍光色のみで表した画像を生成することにより、紙幣Ｓの識別に利用することが可能である。

以上説明したように、本実施例の紙幣識別装置１０では、光学センサ部１４で紙幣Ｓから発せられる蛍光を分光し、分光した波長の表す色の蛍光の発する位置および明るさを詳細に検出することにより、蛍光の色と明るさの違いを詳細に区別することが可能である。これにより、紙幣Ｓの蛍光のパターン（蛍光画像）を高精度に読み取ることができ、紙幣Ｓの識別を高精度に行うことが可能である。

実施例２は、実施例１と同様に紙幣から発生される蛍光のパターン（蛍光画像）を読み取るとともに、併せて紙幣からの反射光のパターン（「非蛍光画像」とも呼ぶ）を読み取り、紙幣の識別を行う紙幣識別装置について説明する。

図１０は、実施例２の紙幣識別装置１０Ｂの光学センサ部１４Ｂの概略構成を示す説明図である。光学センサ部１４Ｂは、実施例１の光学センサ部１４の光源部２１に代えて光源部２１Ｂを備えている。これ以外の構成は実施例１と基本的に同じであり、他の構成についての説明を省略する。

光源部２１Ｂは、導光レンズ２２のｙ方向側の端面２２ｓに、自然光のような広く均一な波長分布特性を有する通常の光、例えば、白色光を発するＬＥＤ４０が設けられており、導光レンズ２２の底面２２ｂにｙ方向に沿って導光機構４１が設けられている。ただし、必ずしも白色光で必要はなく、識別する紙葉類Ｓの色を読み取ることが可能な光の可視波長分布特性を有する光であればよい。本例では、白色光を発するものとする。ＬＥＤ４０から発する光は、端面２２ｓから入射し、導光機構４１で反射されることによって、照射エリアＤＬを照射するように、凸面２２ｔから射出される。なお、導光機構４１は、例えば、反射板によって構成することができる。また、導光レンズ２２の底面２２ｂの構造を、ＬＥＤ４０から導光レンズ２２内に入射した光が凸面２２ｔの方向に反射する全反射面とすることによっても、導光機構４１を設けることができる。また、導光レンズ２２の底面２２ｂに全反射プリズムを導光機構４１として設けることも可能である。

図１１は、紫外光の発光および白色光の発光の切り替えについて示す説明図である。図１１（ａ）は、紙幣Ｓの一定の搬送距離ごとにエンコーダ部１２から出力されるクロックを示しており、このクロックの１周期は紙幣Ｓの搬送期間を示している。図１１（ｂ）は、図１１(ａ)の搬送期間を時分割し、搬送周期の前半においてＬＥＤ４０が点灯されて白色光が発光される期間を示しており、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の搬送周期を時分割し、搬送周期の後半においてＬＥＤ２３が点灯されて紫外光が発光される期間を示している。なお、これらＬＥＤ２３およびＬＥＤ４０の点灯は、ＬＥＤアレイ基板２４に実装された点灯制御回路（不図示）によって実行される。

図１１（ｂ）に示した前半の白色光発光期間においては、紙幣Ｓに照射された白色光の反射光（「反射画像光」あるいは「非蛍光画像光」とも呼ぶ）の分光光（「反射分光光」あるいは「非蛍光分光光」とも呼び、また、「反射分光画像光」あるいは「非蛍光分光画像光」とも呼ぶ）の表す分光光学像が分光画像（「反射分光画像」あるいは「非蛍光分光画像」とも呼ぶ）として読み取られる。また、図１１（ｃ）に示した後半の紫外光発光期間においては、実施例１と同様に、蛍光の分光光（「蛍光分光光」あるいは「蛍光分光画像光」とも呼ぶ）の表す分光光学像が分光画像（「蛍光分光画像」とも呼ぶ）として読み取られる。すなわち、紙幣Ｓが搬送されて紙幣Ｓの情報を読み取る１回の読み取り過程において、紙幣Ｓの一定の搬送距離ごとに区分される搬送周期を時分割することによって、通常の反射分光画像および蛍光分光画像の両方を読み取ることができる。

図１２は、受光部２７によって時分割的に読み取られた反射分光画像および蛍光分光画像の例を示す説明図である。図１２（ａ）の反射分光画像および図１２（ｂ）の蛍光分光画像は、紙幣Ｓの同じ搬送周期に対応するライン状のブロック（図４参照）で読み取られた分光画像である。図１２（ａ），（ｂ）のいずれの分光画像も、図５（ａ），図６（ａ），図７（ａ）と同様に受光部２７によって読み取られた分光画像の一部を切り出して示している。

図１２（ａ）の反射分光画像では、画素内の色が濃いほど、反射量が多く明るいことを示している。従って、画素領域Ａｗ１，Ａｗ２は、これらの周辺画素領域Ａｗ３に比べて、反射量が多く明るい状態を示している。このことから、図１２（ｃ）に示すように、反射分光画像が読み取られた紙幣Ｓのライン状のブロックＤＡのうち、画素領域Ａｗ１に対応する画素位置には、中心波長が５０５ｎ〜６０５ｎｍの波長域のそれぞれでの光強度に対応する明るさの色を含む画像Ｐｗａが形成されていることを認識できる。また、画素領域Ａｗ２に対応する画素位置には、中心波長が５８０ｎｍ〜６３０ｎｍの波長域のそれぞれの光強度に対応する明るさの色を含む画像Ｐｗｂが形成されていることを認識できる。

また、図１２（ｂ）の蛍光分光画像では、画素内の色が濃いほど、蛍光量が多く明るいことを示している。従って、画素領域Ａｆｌ１は中心波長５８０ｎｍの蛍光が検出されており、画像領域Ａｆｌ２は中心波長６３０ｎｍの蛍光が検出されている状態を示している。このことから、図１２（ｃ）に示すように、蛍光分光画像が読み取られた紙幣Ｓのライン状のブロックＤＡのうち、画素領域Ａｆｌ１，Ａｆｌ２に対応する画素位置には、黄色と赤色の蛍光を発する画像Ｐｆｌｄが形成されていることを認識できる。

なお、上記反射分光画像では、分光した波長ごとに対応する色の明るさを詳細に認識することができるので、色の違いを詳細に区別することが可能となり、色の違いに基づいて紙幣Ｓの識別を高精度に行うことが可能となる。同様に、上記蛍光分光画像においても、蛍光色の違いを詳細に区別することが可能となり、色の違いに基づいて紙幣Ｓの識別を高精度に行うことが可能となる。さらに、反射分光画像による紙幣Ｓの識別と蛍光分光画像による紙幣Ｓの識別を組み合わせることにより、さらに高精度な紙幣Ｓの識別が可能となる。

以上説明したように、本実施例の紙幣識別装置１０Ｂの光学センサ部１４Ｂでは、紙幣Ｓが搬送される際の１回の読み取り過程において、搬送周期を時分割することによって、紙幣Ｓの反射分光画像の読み取りと、紙幣Ｓの蛍光分光画像の読み取りを行うことができる。これにより、従来の紙幣識別装置と同様に、読み取った反射画像に基づいて紙幣Ｓの一般的な識別が可能であるとともに、反射分光画像に基づいて紙幣Ｓの識別を行うことにより、従来の紙幣識別装置に比べて色の違いを詳細に区別することが可能であり、高精度な識別が可能である。また、実施例１と同様に、読み取った蛍光分光画像に基づいて色の違いを詳細に区別して、紙幣Ｓの識別を高精度に行うことができる。さらに、反射分光画像から得られる情報および蛍光分光画像から得られる情報を組み合わせて複合的に紙幣Ｓの識別が可能であり、より高精度な識別が可能である。

なお、本実施例の光源部２１Ｂは、白色光を発するＬＥＤ４０と導光機構４１と導光レンズ２２とによって、照射エリアＤＬに白色光を照射する構成としているが、紫外光を発する複数のＬＥＤ２３と同様に、白色光を発する複数のＬＥＤを導光レンズ２２の底面２２ｂにアレイ状に配置して、導光レンズ２２を介して照射エリアＤＬに白色光を照射する構成としてもよい。また、本例では、光源としてＬＥＤを例に説明しているが、ＬＥＤに限定するものではなく、種々の光源を用いることができる。

また、本実施例の光学センサ部１４Ｂでは、搬送路１１に対して受光部２７と同じ上部側に光源部２１Ｂを配置した反射光学系を例に説明している。しかしながら、搬送路１１に対して受光部２７と反対の下部側に光源部２１Ｂを配置した透過光学系であっても良い。また、反射光学系に加えて透過光学系を備える構成としてもよい。例えば、蛍光を発光する光源を搬送路１１の上部側あるいは下部側に配置し、白色光を発光する光源を搬送走路１１の上部側および下部側に配置する構成としてもよい。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１０…紙幣識別装置
１０Ａ…紙幣識別装置
１０Ｂ…紙幣識別装置
１１…搬送路
１１ｘ…仮想中心面
１２…エンコーダ部
１３…搬送駆動部
１３ａ…搬送ローラ
１３ｂ…搬送ローラ
１４…光学センサ部
１４Ｂ…光学センサ部
１５…磁気センサ部
１６…制御部
１６ａ…識別部
２１…光源部
２１Ｂ…光源部
２２…導光レンズ
２２ｂ…底面
２２ｓ…端面
２２ｔ…凸面
２５…レンズアレイ
２６…分光器
２７…受光部
２７ｐ…受光素子
２８…信号処理部
２９…光学処理基板
３０…筐体
４１…導光機構
Ｓ…紙幣
ＤＬ…照射エリア

Claims (7)

1. 紙葉類を識別する紙葉類識別装置であって、
   光学センサ部と、
   前記紙葉類の識別を行う識別部と、を備え、
   前記光学センサ部は、
   前記紙葉類が搬送方向に沿って搬送される搬送路と、
   前記搬送路を移動する前記紙葉類に対して、前記紙葉類に含まれる蛍光物質を蛍光させる波長を有する光を、前記搬送方向に垂直な方向に延びるライン状又は帯状の照射光として前記紙葉類に照射する光源部と、
   前記照射光が照射された前記紙葉類の被照射部分から入射した前記搬送方向に垂直な第１の方向に沿ったライン状の蛍光を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って分光する分光器と、
   前記第１の方向および前記第２の方向に沿って格子状に配列された複数の受光素子を有し、前記分光器からの蛍光の分光光を受光する受光部と、
   前記受光部で受光された前記蛍光の分光光に応じた蛍光分光画像信号を出力する信号処理部と、
   を備え、
   前記識別部は、前記光学センサ部から出力される前記蛍光分光画像信号に基づいて、前記紙葉類の識別を行う
   ことを特徴とする紙葉類識別装置。
2. 請求項１に記載の紙葉類識別装置であって、
   前記識別部は、前記蛍光分光画像のうち、所定の波長に対応し前記第１の方向に沿ったライン状の分光波長画像に基づいて、前記被照射部分から発する蛍光の強度および色を検出し、検出結果に基づいて前記紙葉類の識別を行う
   ことを特徴とする紙葉類識別装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の紙葉類識別装置であって、
   前記識別部は、
   前記蛍光分光画像のうち、前記第１の方向の所定の位置に対応し前記第２の方向に沿ったライン状の分光位置画像に基づいて、前記紙葉類の被照射部分の前記所定の位置から発する蛍光の強度および分光分布を検出し、検出結果に基づいて前記紙葉類の識別を行う
   ことを特徴とする紙葉類識別装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の紙葉類識別装置であって、
   前記識別部は、
   前記搬送方向に沿って一定の搬送距離ごとに区分される前記紙葉類の帯状の領域ごとに得られる蛍光分光画像のそれぞれに含まれる所定波長のライン状の分光波長画像を組み合わせることにより、前記所定波長の蛍光で表された前記紙葉類を示す画像を生成し、生成した画像に基づいて前記紙葉類の識別を行う
   ことを特徴とする紙葉類識別装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の紙葉類識別装置であって、
   前記光源部は、
   前記蛍光物質を蛍光させる波長を有する第１の光を発する第１の光源と、非蛍光で所定の波長域を有する第２の光を発する第２の光源と、を有し、
   前記紙葉類の一定の搬送量に対応する搬送期間を時分割した第１の期間では、前記第１の光が前記照射光として前記被照射部分に照射されることによって、前記信号処理部から前記蛍光分光画像信号が出力され、
   前記搬送期間を時分割した第２の期間では、前記第２の光が前記照射光として前記被照射部分に照射されることによって、前記被照射部分から入射したライン状の非蛍光光が前記分光器で分光され、前記分光器からの前記非蛍光の分光光が前記受光部で受光され、前記受光部で受光された前記非蛍光の分光光に応じた非蛍光分光画像信号が前記信号処理部から出力され、
   前記識別部は、前記蛍光分光画像信号および前記非蛍光分光画像信号に基づいて、前記紙葉類の識別を行う
   ことを特徴とする紙葉類識別装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の紙葉類識別装置であって、
   前記識別部は、
   前記蛍光分光画像の前記第２の方向に沿ったライン状の分光画像の表す蛍光の波長分布の形状に基づいて蛍光を発する蛍光物質を特定し、特定結果に基づいて前記紙葉類の識別を行う
   ことを特徴とする紙葉類識別装置。
7. 紙葉類を識別するための光学センサ装置であって、
   前記紙葉類が搬送方向に沿って搬送される搬送路と、
   前記搬送路を移動する前記紙葉類に対して、前記紙葉類に含まれる蛍光物質を蛍光させる波長を有する光を、前記搬送方向に垂直な方向に延びるライン状又は帯状の照射光として前記紙葉類に照射する光源部と、
   前記照射光が照射された前記紙葉類の被照射部分から入射した前記搬送方向に垂直な第１の方向に沿ったライン状の蛍光を、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って分光する分光器と、
   前記第１の方向および前記第２の方向に沿って格子状に配列された複数の受光素子を有し、前記分光器からの蛍光の分光光を受光する受光部と、
   前記受光部で受光された前記蛍光の分光光に応じた蛍光分光画像信号を出力する信号処理部と、
   を備える、光学センサ装置。