JP2000292348A

JP2000292348A - 材質判定装置

Info

Publication number: JP2000292348A
Application number: JP11100390A
Authority: JP
Inventors: Noriomi Miyoshi; 紀臣三好
Original assignee: SANKI SYSTEM ENGINEERING KK
Current assignee: SANKI SYSTEM ENGINEERING KK
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】金属を損傷せず金属部の材質を判定できる材
質判定装置の提供。【解決手段】材質判定装置１は、判定対象物体（プラ
スチックカード８）を配置する設置部５０と、設置部５
０にある物体８の金属箔８１に対して波長の異なる複数
種類の光（青、赤）７１を選択的に切り替えて照射する
ことのできる光源部１０と、物体８の金属箔８１から反
射された光７２を検知し光電変換する光検知部２０と、
この光検知部２０の出力信号を受信し金属箔８１の材質
を判定する判定部３０とを有し、判定部３０は、波長の
異なる２つの光（青、赤）７１に対する光検知部２０の
出力信号Ｄａ，Ｄｂの比率α（＝Ｄｂ／Ｄａ）を算出
し、上記比率αの値に基づいて金属箔８１の材質を判定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、交換価値のある金属部を備えた
物体の金属の材質の種別を判定する材質判定装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】金、銀などの貴金属は高価であるから、比
較的軽量でも大きな交換価値を有し、また、金貨や銀貨
などの例にも見られるようにそれ自体で国際性の有る汎
用的な交換価値を有している。従って、貴金属は等価交
換用の物品として用いるのに適し、また貨幣価値の変動
に影響されにくい保管用の財産として優れた特性を有し
ている。即ち、一定の質量を有するように鋳造した貴金
属の板体等は、等価交換用の物品または蓄財用の財産と
して用いられる。

【０００３】例えば、等価交換用に利用する場合には、
取りあえずこのような貴金属製の板体を所持し、後から
好きな物と等価交換する。そして、貴金属の種類や大き
さを変えることによりその財産的な価値を適当な大きさ
にランク付けすることができる。そして、その貴金属の
種別、即ち金、銀、銅などの材質の種別の判定は、その
外観や硬度や化学的性質の差異などに基づいてなされて
いる。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら、従来の一般的
な金属材質の判定方法は、判定対象物の一部を傷つけた
り削り取るるなど判定対象物を傷つけたり損傷したりす
るという問題がある。本発明は、かかる従来の問題点に
鑑みてなされたものであり、金属板体の材質種別を判定
するのに際して、傷つけたり損傷したりすることがな
く、また人手による鑑識に頼ることなく比較的安価かつ
高速に材質を判定することのできる材質判定装置を提供
しようとするものである。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、金属板や金属箔等を装着
した板体など少なくともその表面の一部分に金属部を有
する物体又は金属板それ自体からなる物体における金属
部の材質を検知する材質判定装置であって、上記材質判
定装置は、上記判定対象物体を配置する設置部と、設置
部にある上記判定対象物体の金属部に対して波長の異な
る複数種類の光を選択的に切り替えて照射することので
きる光源部と、上記金属部から反射された光を検知し光
電変換する光検知部と、この光検知部の出力信号を受信
し上記判定対象物体の金属部の材質を判定する判定部と
を有しており、上記判定部は、波長の異なる２つの光に
対する光検知部の出力信号Ｄａ，Ｄｂの比率Ｄｂ／Ｄａ
を単一または複数個算出し、上記比率の値に基づいて金
属部の材質を判定することを特徴とする材質判定装置に
ある。

【０００６】本発明にかかる材質判定装置は、判定対象
物をセットする設置部と、光源部と、光検知部と、判定
部とを有する。そして、上記光源部は、波長の異なる複
数種類の光を選択的に切り替えて上記設置部の金属部に
向かって照射する。なお、照射する光は、可視光線に限
定されるものではなく、紫外線や赤外線等でもよく、要
は所定の金属材質に対してその材質を特徴付けるような
一定の波長対反射率特性を示す電磁波であれば良い。

【０００７】そして、光源部が選択する波長の種類の中
には、判定対象物の材質の種類に対応して、反射率に有
意差の生ずる波長を少なくとも１種類は含まれているも
のとする（代表的な金属に対する反射率と波長との関係
を示す図８参照）。即ち、任意の二つの材質の組み合わ
せを検知対象として取り出した時に、その二つの材質に
対して反射率に有意な差異の生ずる波長の光が選択可能
な上記の照射光の中に含まれていなければならない。上
記光源部は、例えばレーザーや発光ダイオードのように
発光波長自体が異なっている複数の光源を切り替える方
式や、発光帯域幅の広い光源を用い、光学フィルター等
を介して所望の狭帯域の波長を得る方式などがある。

【０００８】次に、光検知部は、設置部にセットされた
判定対象物体の金属部から反射された上記の照射光を検
知し、光を電気量に光電変換する。なお、出力される電
気量はアナログ値でもディジタル値でもよい。そして、
次の判定部は、この光検知部の出力信号を受信し判定対
象物体における金属部の材質を判定する。そして、その
判定の方法として、波長の異なる２つの光に対する光検
知部の出力信号Ｄａ，Ｄｂの比率Ｄｂ／Ｄａを単一また
は複数個算出し、上記比率の値に基づいて判定対象物の
金属部の材質を判定する。判定の指標として、上記のよ
うに比率Ｄｂ／Ｄａを用いることにより、光源部の光の
強度の短期的な変動又は経年変化や、ノイズの侵入によ
る影響が受けにくくなり、安定した判定精度を保持する
ことが可能となる。

【０００９】本発明にかかる材質判定装置は、光を照射
しその反射光により材質を判定するから、金属部に直接
接触することなく材質の判定が可能であり、交換価値の
源泉たる金属部に傷を付けたり、汚損したり、その一部
分を削り取る等の不具合が生じない。そして、特に金属
部の材質の種類が予め分かっている場合には、少ない種
類の波長をもとに迅速かつ簡便に材質判定が可能であ
り、その結果、装置も安価に構成することができる。例
えば、後述する実施形態例で詳細を説明するように、金
（Ａｕ）と銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）を判定する場合に
は、三者の反射率が赤色光では略同一であるのに対し青
色光では三者の反射率が大幅に異なっており、赤、青の
二つの発光源（例えばＬＥＤなど）を用いればよく、簡
素に装置を構成でき安価な材質判定装置の提供が可能と
なる。

【００１０】なお、請求項２に記載のように、上記判定
装置において、照射光の波長種別の切替周期よりも更に
短い一定の周期ｐで照射光をパルス状に断続的に出力さ
せるように前記光源部を構成し、前記光検知部には、そ
の共振周波数が上記断続周期ｐの逆数に対応する周波数
ｆである共振回路または上記周波数ｆを通過帯域周波数
に含むフィルタ回路を設け、出力中の上記周波数ｆの交
流成分のみを出力するように構成することが好ましい。
このようにして照射光の発光周期に対応した一定の周波
数成分の出力のみを取り出すことにより、ｆ以外の周波
数（高周波又は低周波）のノイズ成分や直流のノイズ成
分を除去することができ、光検知出力中のＳ／Ｎ比が向
上するようになる。

【００１１】そして、上記請求項２において共振回路を
用いる場合には、請求項３に記載のような回路方式が好
適である。即ち、光検知部にＰＮ接合型の光起電力変換
素子を備え、上記検出素子の両端に並列にインダクタン
ス素子を接続することによりその接合容量と一体となり
並列共振回路を形成する。そして、その共振周波数を上
記断続周期ｐの逆数に対応する周波数ｆとすることによ
り周波数ｆの交流成分のみを出力するようにする。

【００１２】上記のように、ＰＮ接合型光起電力素子を
用いることにより、共振回路を形成するための容量素子
を別個に配置することが不要となり、小型で簡素なＬＣ
共振回路を構成することが可能となる。なお、ＰＮ接合
型の光起電力変換素子には、太陽電池やフォトダイオー
ド等がある。

【００１３】そして、請求項４に記載のように、判定対
象物は金属部を貴金属により構成することにより、小型
軽量で交換価格が比較的大きい等価交換用の物体を構成
することができる。例えば、その表面の一部分に貴金属
部を設けたプラスチックカード等を用いれば、軽量で持
ち運びが便利となり且前記設置部へのセットが容易であ
ると共に記号等の印刷や磁気印刷などによって簡単に表
面に各種の標識を設けることができるようになる。

【００１４】そして、判定対象物がプラスチックカード
である場合には、請求項５に記載のように、前記設置部
にはカードの挿入機構を設けるとよい。カードの挿入機
構は、既に多くの分野で用いられる成熟した技術となっ
ており、これを用いることにより安価で取り扱いの容易
な装置とすることができるからである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施形態例１本例は、図６に示すようにその表面の一部分に金、銀又
は銅からなる金属箔８１を貼着したプラスチックカード
８の上記金属箔８１の材質（Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ）を検知
する材質判定装置１（図１）である。、図１に示すよう
に、材質判定装置１は、判定対象物体たるプラスチック
カード８を配置する設置部５０と、設置部５０にあるプ
ラスチックカード８の金属箔８１（図６）に対して波長
の異なる２種類の光（青、赤）７１を選択的に切り替え
て照射することのできる光源部１０と、プラスチックカ
ード８の金属箔８１から反射された光７２を検知し光電
変換する光検知部２０と、この光検知部２０の出力信号
を受信しプラスチックカード８の金属箔８１の材質を判
定する判定部３０とを有している。そして、判定部３０
は、図５に示すように、波長の異なる２つの光（青、
赤）７１に対する光検知部２０の出力信号Ｄａ，Ｄｂの
比率α（＝Ｄｂ／Ｄａ）を算出し、上記比率αの値に基
づいて金属箔８１の材質を判定する。

【００１６】また、図１に示すように、光源部１０は、
照射光７１を一定の周期ｐ（＝１／ｆ）でパルス状に断
続的に出力させるよう構成してあり、一方、光検知部２
０の光電変換部２１には、図３に示すようにＰＮ接合型
の光起電力変換素子２１１を備え、上記検出素子２１１
の両端に並列にインダクタンス素子２１２を接続するこ
とにより上記素子２１１の接合容量Ｃｊと一体となりＬ
−Ｃ並列共振回路を形成する。そして、その共振周波数
を上記断続周期ｐに対応する周波数ｆとすることによ
り、光電変換部２１は周波数ｆの交流成分のみを出力す
る。

【００１７】即ち、光源部１０は、短周期ｐでパルス状
に出力を断続させる電源１１によりフルカラー発光ダイ
オード１３を駆動し、これによって周期ｐで発光７１を
断続させ、一方、光検知部２０の光電変換部２１は、上
記共振回路により対応する周波数ｆ（＝１／ｐ）の交流
成分のみを後段の変換回路２３に出力する。なお、一例
を示せば、例えば接合容量１７００ＰＦの場合にはイン
ダクタンスを４．７ｍＨに設定し、これによって上記周
波数ｆを６０ｋＨＺなどの値に設定する。図３におい
て、Ｒｐは光電変換素子２１１における等価並列抵抗、
Ｒｓは直列抵抗である。

【００１８】また、光源部１０は、スイッチング回路１
２を介して発光ダイオード１３の端子（Ｂ又はＲ）を切
り替え、これによって発光波長を青色光（中心波長４７
０ｎｍ）または赤色光（中心波長６６０ｎｍ）に切り替
える（図７の(a)〜(c)参照）。即ち、図２に示すよう
に、１ｍｓｅｃ強の周期のクロック素子１２１とＪ−ｋ
フリップフロップ素子１２２とによりアンド回路１２
３，１２４を交互に作動させ、これによって発光ダイオ
ード１３のＢ（青色）端子及びＲ（赤色）端子を交互に
駆動し、青色光又は赤色光を交互に発光させる（図７
（ａ）においてＴ＝１ｍｓｅｃ）。そして、光源部１０
は、上記約１ｍｓｅｃの発光継続期間の間、前記の短い
周期ｐ（１／ｐ＝６０ｋＨＺ）で青色光又は赤色光を断
続的に発光させることになる。

【００１９】そして、図１に示す設置部５０上のプラス
チックカード８に照射された光７１のうちで、金属箔８
１（図６）で反射された光７２は、光検知部２０の光起
電力変換素子２１１に入射する。光起電力変換素子２１
１の出力回路には、前記のように共振周波数ｆのＬ−Ｃ
共振回路が設けて有り、周波数ｆの交流成分Ａｏ（図
４）のみを変換回路２３に出力する。変換回路２３で
は、図４に示すように、交流成分Ａｏは整流回路２３１
を介して直流値Ａｄに変換され、更にＡＤコンバータ２
３２を介してディジタル値Ｄに変換される。

【００２０】そして、上記光検知部２０の出力値Ｄは、
金属箔８１の材質（本例では、金、銀又は銅）と、照射
光７１の波長（青又は赤）によって変化する。即ち、図
８のグラフに示すように、赤色光（中心波長６６０ｎ
ｍ）に対しては、金、銀、銅の反射率はほぼ同レベルで
あるが、青色光（中心波長４７０ｎｍ）に対しては金、
銀、銅の反射率は、それぞれ大きく異なっている。その
ため、図７(d)〜(f)に示すように、青色光に対する出力
値Ｄａは、金銀銅の金属種別により大きく変化し、逆に
赤色光にする出力値Ｄｂは、ほぼ一定の高い値となる。

【００２１】そして、判定部３０は、図５に示す手順に
従って、金銀銅の金属種別を判定する。即ち、始めにス
テップ６０１、６０２において、光検知部２０から順番
に出力される、青色光に対する第１信号Ｄａと、赤色光
に対する第２信号Ｄｂとを順次読み込み、この値Ｄａ，
Ｄｂをレジスター等に記憶する。

【００２２】続いて、ステップ６０３において、第1信
号Ｄａに対する第2信号Ｄｂの比率αを算出する。そし
て、ステップ６０４において、上記比率αが小（例えば
１．０〜１．３）であるか否かを評価する。その結果
が、是であれば、ステップ６１１に進み、金属箔８１の
材質は、銀であると判定する。一方、ステップ６０４の
結果が否である場合には、ステップ６０５に進み、上記
比率αが大（例えば２．０〜３．０）であるか否かを評
価する。その結果が、是であれば、ステップ６１２に進
み、金属箔８１の材質は、金であると判定する。

【００２３】また、ステップ６０５の結果が否である場
合には、ステップ６０６に進み、上記比率αが中間値
（例えば１．５〜１．９）であるか否かを評価する。そ
の結果が、是であれば、ステップ６１３に進み、金属箔
８１の材質は、銅であると判定する。そして、ステップ
６０６の結果が否である場合には、ステップ６１４に進
み、例えば「金銀銅の何れでもない」または「判定不
可」と判定する。

【００２４】あるいは、この場合には、ステップ６０１
に戻り、再度判定を繰り返し、例えば３回ほど繰り返し
ても同じ結果の場合のみ上記判定結果を出力するように
しても良い。そしてこの場合には、通常より高度の鑑定
プロセスにより鑑定することになる。

【００２５】なお、図１において符号４０は、制御部で
あり、光源部１０、光検知部２０及び判定部３０を制御
し各部の協調をとるものである。また、図６において、
符号８２は、プラスチックカード８に設けた各種の標識
である。

【００２６】本例の材質判定装置１は、光７１をプラス
チックカード８に照射しその反射光７２により金属箔８
１の材質を判定する。従って、金属箔８１に接触するこ
となくその材質の判定をし、交換価値の基となる金属箔
８１に傷を付けたり、汚損したり、その一部分を削り取
る等の不具合が生じない。そして、２種類という少ない
種類の光をもとに迅速かつ簡便に金、銀、銅の材質判定
が可能であり、装置１を安価に構成することができる。

【００２７】また、判定の指標として、２種類の光に対
する出力値の比率Ｄｂ／Ｄａを用いているから、光源部
１０の光７１の強度の短期的な変動又は経年変化や、ノ
イズの侵入による影響が受けにくく、安定した材質判定
が可能となる。更に、光源部１０は、照射光７１を一定
の短周期ｐでパルス状に断続的に出力させるよう構成
し、光検知部２０は、その共振周波数が上記周期ｐに対
応する周波数ｆ（＝１／ｐ）である共振回路を設け上記
周波数ｆの交流成分のみを出力するように構成してあ
る。

【００２８】その結果、出力側には発光周期ｐに対応し
た周波数ｆの成分の出力のみを取り出すこととなり、他
の周波数（高周波又は低周波）、即ち高周波ノイズ成分
や直流ノイズ成分は出力に影響を与えない。そのため、
Ｓ／Ｎ比が改善され、判定精度が向上する。また、接合
容量を有するＰＮ接合型光起電力素子２１１を用いてい
るから、ＬＣ共振回路を形成するための容量素子を別個
に配置することが不要となり、小型で簡素な構成のＬＣ
共振回路を得ることができる。

【００２９】実施形態例２本例は、図９に示すように、実施形態例１において光検
知部２０における光電変換部２１のＬＣ共振回路に代え
て帯域通過フィルター２５を用いたもう一つの実施形態
例である。即ち、帯域通過フィルター２５は、前記周波
数ｆを通過帯域周波数に含むフィルタ回路であり、光起
電力変換素子２１１の出力中の上記周波数ｆの交流成分
のみを出力させる。その他については実施形態例１と同
様である。

【００３０】

【発明の効果】上記のように本発明によれば、金属部を
傷つけたり損傷したり汚損したりすることなく、比較的
安価かつ高速に金属部の材質を判定することのできる材
質判定装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１の材質判定装置のシステム構成
図。

【図２】実施形態例１のスイッチング回路の回路図。

【図３】実施形態例１の光電変換部の回路図

【図４】実施形態例１の変換回路のシステム構成図。

【図５】実施形態例１の判定部の判定手順を示すフロー
チャート。

【図６】実施形態例１のプラスチックカードの斜視図。

【図７】実施形態例１の材質判定装置の要部の波形を模
式的に示す図。

【図８】金、銀、銅などの波長と反射率との関係を示す
グラフ。

【図９】実施形態例２の材質判定装置のシステム構成
図。

【符号の説明】

１;材質判定装置８;プラスチックカード１０;光源部１１;電源１２;スイッチング回路１３;発光ダイオード２０;光検知部２１光電変換部２１１; 光起電力変換素子２３;変換回路２５帯域通過フィルター３０;判定部４０;制御部５０;設置部７１;照射光７２;反射光８１;金属箔１２１; クロック素子１２２; フリップフロップ素子２３１; 整流回路２３２; Ａ／Ｄコンバータ

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月１３日（１９９９．５．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】材質判定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板や金属箔等を装着した板体など少
なくともその表面の一部分に金属部を有する物体又は金
属板それ自体からなる物体における金属部の材質を検知
する材質判定装置であって、上記材質判定装置は、上記
判定対象物体を配置する設置部と、設置部にある上記判
定対象物体の金属部に対して波長の異なる複数種類の光
を選択的に切り替えて照射することのできる光源部と、
上記金属部から反射された光を検知し光電変換する光検
知部と、この光検知部の出力信号を受信し上記判定対象
物体の金属部の材質を判定する判定部とを有しており、
上記判定部は、波長の異なる２つの光に対する光検知部
の出力信号Ｄａ，Ｄｂの比率Ｄｂ／Ｄａを単一または複
数個算出し、上記比率の値に基づいて金属部の材質を判
定することを特徴とする材質判定装置。
【請求項２】請求項１において、前記光源部は、前記
照射光が切り替えられる周期よりも短い一定の周期で照
射光をパルス状に断続的に出力させるよう構成してあ
り、前記光検知部には、その共振周波数が上記断続周期
の逆数に対応する周波数ｆである共振回路または上記周
波数ｆを通過帯域周波数に含むフィルタ回路を設けてあ
り出力中の上記周波数ｆの交流成分のみを出力するよう
に構成してあることを特徴とする材質判定装置。
【請求項３】請求項１において、前記光源部は、前記
照射光が切り替えられる周期よりも短い一定の周期で照
射光をパルス状に断続的に出力させるよう構成してあ
り、前記光検知部は、ＰＮ接合型の光起電力変換素子を
備え、上記検出素子の両端に並列にインダクタンス素子
を接続することによりその接合容量と一体となって並列
共振回路を形成し、その共振周波数を上記断続周期の逆
数に対応する周波数ｆとすることにより周波数ｆの交流
成分のみを出力するように構成してあることを特徴とす
る材質判定装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか１項に
おいて、前記判定対象物体の金属部は貴金属により構成
されていることを特徴とする材質判定装置。
【請求項５】請求項４において、前記判定対象物体
は、その表面の一部分に貴金属部を設けたプラスチック
カードであり、前記設置部にはカードの挿入機構を設け
てあることを特徴とする材質判定装置。