JP3768280B2 - 紙葉類の光学データ収集装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送される紙葉類の光学データを収集し、光学データに基づいて紙葉類の有無,重送,幅などを検出する紙葉類検出装置、及び光学データに基づいて紙葉類の種類を判別する紙葉類判別装置の光学データ収集装置に関し、特に、LED(発光ダイオード)を発光素子と受光素子に兼用し、紙幣の通過位置が変わっても安定した光学データを収集できるようにした光学データ収集装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
紙幣識別機において、紙幣の幅(搬送方向に対して直角方向の長さ)を測定して紙幣を特定することは通常なされている。このような紙幣識別機では、一般的には、LEDアレイとフォトダイオードアレイの組み合わせ、或いは、LEDアレイとリニアCCDの組み合わせでライン状のセンサを構成し、横方向に搬送されてくる紙幣によって遮光されるセンサの遮光部分の長さを検出して紙幣の長さを測定している。
【0003】
ところで、LEDは発光素子として用いるばかりでなく、受光素子として用いることもできる。すなわち、LEDは順方向バイアス状態では発光素子として動作するが、セロバイアス状態ではフォトセルのように動作し、逆方向バイアス状態ではフォトダイオードのように動作する特性を持っている。このような特性を利用したものの例としては、光ファイバを用いた双方向伝送(二重通信)システムが挙げられる。例えば特開昭62−198234号公報には、LEDを発光素子と受光素子に兼用した光通信装置が示されている。この光通信装置は、送信信号に対応した順方向電流をLEDに与え且つそのLEDが光ファイバからの光を受光した時に流れる逆方向電流を検知して受信する光電変換回路と、受信時に送信動作を禁止する送信禁止回路とを備えることにより、単一の光ファイバを通して双方向光通信を行なえるようにしたものである。
【0004】
また、特開昭60−248067号公報には、複数のLEDを並設したアレイ型センサ(以下、「LEDアレイ」と呼ぶ)を用いて原稿を読取るようにした原稿読取装置が示されている。図20は、この原稿読取装置の主要部の断面構成例を示しており、この読取装置は、LEDアレイ2内のLEDn を発光させて透明保護層4上の原稿1に照明し、そのLEDn に隣接するLEDn-1 とLEDn+1 を消灯させ、LEDn に対応する領域Rの原稿1から反射されてくる反射光a,bを上記LEDn-1 とLEDn+1 で受光させて電気信号に変換するように構成し、この読取り動作を、基板3に配置されたLEDアレイ2の全てのLEDについて順次繰返すことにより、原稿1を読取るようにしたものである。
【0005】
しかしながら、搬送される紙葉類の光学データを収集し、紙葉類の有無,重送,幅などを検出する装置や、紙葉類の種類を判別する装置においては、上述した紙幣識別機のように、検出センサとして、LEDアレイとフォトダイオードアレイを組み合わせたもの、或いは、LEDアレイとリニアCCDを組み合わせたものを使用しており、次のような問題があった。
【0006】
フォトダイオード及びフォトトランジスタは、一般に受光分光感度が発光LEDよりも広くなっているために、外光が入る場合には外乱を受けやすい特徴がある。この様な組み合わせであると通路の一方側が光源でもう一方側が受光センサ側となるため、紙幣通路にある程度の間隙があるため紙幣が光源側若しくは受光側を通過することによってその影の出来方が異なるので、紙幣の通過位置によって検出した札長が異なってくるといった問題点をもっていた。また、重送検出を目的として透過光量により厚みを測定する場合は、紙幣(紙葉類)が発光側,受光側のどちらを通るかにより出力変動する問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
LED(発光ダイオード)と、Ph−D(フォトダイオード)或いはPh−Tr(フォトトランジスタ)による透過形センサは、図21に示すように、LEDとPh−D(或いはPh−Tr)との間dにおける媒体1の通過位置xによって受光出力が変動する。すなわち、LEDと媒体1との距離をx、Ph−D(或いはPh−Tr)の検出出力をeO とすると、検出出力をeO は次の数1で示され、媒体1の通過位置xと検出出力eO の関係は図22のように表される。
【0008】
【数1】
eO =K/x2
ここで、0≦x≦d、Kは係数である。
すなわち、検出出力eO は、LEDと媒体との距離xの二乗に反比例して変動することになる。
【0009】
例えば紙葉類2枚が重なって搬送されてきた場合、LED側を通過したときの検出出力eO と、Ph−D(或いはPh−Tr)側を通過したときの検出出力eO は、図23に示すような波形となり、2枚券の判定基準と検出出力eO とを単純比較したのでは2枚重なりを検出することができなかった。また、フォトダイオード或いはフォトトランジスタは分光特性が広く外乱光の影響を受ける。日本国の5000円紙幣は透かしが紙幣の中央になく、油汚れがある場合には光の透過率が高くなり、透過光による札幅検出を行う場合に紙幣が光源側に近づいたときには受光光量が増えて紙幣無しと検知し、紙幣の有無の検出が難しい場合がしばしば発生していた。
【0010】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、紙葉類の通過位置が変わっても安定した光学データを収集できると共に、光源と受光センサを共通の部材(LED)で構成することにより安価に紙葉類の幅や重送、種類等を検出できる紙葉類の光学データ収集装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、搬送される紙葉類の光学データを収集して前記紙葉類の有無及び/又は重送を検出する紙葉類検出装置の光学データ収集装置において、2個のLEDを対向させて設け、1個には発光電流を流して投光用とし、もう1個には電流電圧変換抵抗を直列に接続して受光用とし、一方のLEDが光源として動作する場合は他方のLEDが受光センサとして動作し、前記他方のLEDが光源として動作する場合は前記一方のLEDが受光センサとして動作するように、前記投光用と受光用とを切替える切替手段と、前記切替手段による切替え前後の前記受光用のLEDからの受光信号値をそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された切替え前後の受光信号値の加算又は平均の演算を行ない予め定められた値と比較する比較手段とを具備することによって達成される。
【0012】
また、搬送される紙葉類の光学データを収集して前記紙葉類の種類を判別する紙葉類判別装置の光学データ収集装置おいて、前記紙葉類の搬送方向に対して横断する方向に通路幅のほぼ全面に略直線状にかつ通路面の両側に対向させると共に所定の間隔を空けてLEDを並設した発光/受光センサ手段と;時分割されて、第1のモードでは前記通路面の一方側のLEDが発光光源側として動作する際には対向するLEDが受光側センサとして動作し、第2のモードでは前記対向するLEDが発光光源側として動作する際には前記一方側のLEDが受光側センサとして動作するように、前記発光光源側と前記受光側センサとを切替える発光/受光切替手段と;前記第1及び第2のモードの時に前記受光側センサの出力を順次読み出しAD変換する読出AD変換手段と;該読出AD変換手段からのデジタル値を、読み出したLEDを特定するアドレス情報と共に前記第1及び第2のモードに対応させて記憶する第1及び第2の記憶手段と;前記第1の記憶手段と第2の記憶手段に記憶されている同一のアドレスの記憶値の平均値を演算する平均値演算手段とを具備することによって達成される。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の紙葉類の光学データ収集装置の第1の実施形態の構成例を示すブロック図である。この図1において、通路上を搬送されて来る紙葉類の光学データを読取るセンサ手段10は、発光素子と受光素子とを兼用する1対のLED(発光ダイオード)11及び12から構成され、LED11とLED12は通路面の上下に対向して設置されている。LED11とLED12は同一部材のLEDであり、一方のLEDが光源として動作する場合は他方のLEDが受光センサとして動作し、投光側と受光側とが交互に切替わるように投光/受光切替手段20によって制御される。
【0014】
投光/受光切替手段20は、図2の構成例に示すように、2つの投光/受光切替回路21,22で構成され、一方の切替回路21にはインバータ23が接続されており、切替信号CHG及びその反転信号の入力によって投光側と受光側の切替を行なうようになっている。投光/受光切替手段20では、投光/受光の切替信号CHGが“0”(モード1)の場合は、切替回路22によってLED12に順方向電流を流してLED12を発光素子として動作させると共に、切替回路21によってLED11に逆電圧(逆バイアス電圧)又は0V(ゼロバイアス)を印加してLED11を受光素子(フォトダイオード)として動作させ、投光/受光の切替信号CHGが“1”の場合(モード2)は、上記の動作とは逆に、LED12を受光素子,LED11を発光素子として動作させるように構成されている。この切替信号CHGによる上記モード1とモード2の切替えは、外部クロック60に応じて紙葉の所定の搬送距離毎(例えばメカクロックの所定のパルス数毎)に時分割されて行なわれ、受光モードに切替えられたLED11,12の受光出力eo1,eo2が交互に投光/受光切替手段20から出力されるようになっている。なお、投光/受光切替手段20の構成の詳細については、後述の実施例において切替え回路の具体例を示して説明する。
【0015】
記憶手段41,42は、LED11側の受光出力eo1及びLED12側の受光出力eo2を記憶する手段であり、図1の例ではS/H回路(サンプルホールド回路)1,2で構成され、信号増幅手段30により増幅された受光出力eo1,eo2(切替える前後の受光出力)がそれぞれS/H回路1と2に記憶されるようになっている。比較手段50は、切替え前後のLED11,12の受光(増幅)出力eo1,eo2(S/H回路1,2の出力)と予め定められた値とを比較する手段であり、例えば加算回路51及び比較回路52から構成される。比較手段50では、S/H回路1と2からの受光信号eo1,eo2の和が閾値を越えるか否かを比較して媒体の有無,2枚重なりの有無などを判別し、その判別結果を示す信号を出力するようになっている。
【0016】
上述のような構成において、その基本的動作例を図3のタイミングチャートを用いて説明する。投光/受光切替手段20は、LED11及びLED12に切替信号CHGを送出し、図3の(1)に示すように、基本クロックの所定のパルス数毎にモード1とモード2とを交互に切替える。モード1では、LED12に対して順方向電流が流されると共にLED11に対して逆電圧が印加され、図4 (A)に示すように、LED12が投光側でLED11が受光側となり、紙葉類1の透過光をLED11で受光する。他方、モード2では、LED12に対して逆電圧が印加されると共にLED11に対して順方向電流が流され、図4(B)に示すように、LED12が受光側でLED11が投光側となり、紙葉類1の透過光をLED12で受光する。
【0017】
受光用に切替えられたLED11,12からは、信号増幅手段30を介して例えば図3の(2)に示すような波形の増幅された受光信号eo1,eo2が出力される。受光信号eo1,eo2のサンプリングは、モード1では、図3の(3)に示すS/H回路1の制御信号の“S1”の時点で行なわれ、LED11の受光信号eo1が図3の(3A)に示すようにS/H回路1にホールドされる。またモード2では、図3の(4)に示すS/H回路2の制御信号の“S2”の時点で行なわれ、LED12の受光信号eo2が図3の(4A)に示すようにS/H回路2にホールドされる。S/H回路1,2にホールドされた受光信号eo2,eo1は、それぞれ図3の(3)及び(4)に示すS/H回路1,2の制御信号の“H1”,“H2”の時点で加算器51に入力されて加算される。加算器51の出力信号は、図3の(5)に示すような波形となり、比較手段50内のコンパレータ(比較回路)52により予め設定した閾値と加算値とが比較され、図3の(6)に示すような比較結果を示す信号eo が出力される。これを図3の(7)のタイミングで読み出せば判定ができる。なお、図3のコンパレータ出力eo は、“H”が紙葉類有り(或いは重なり有り)を示しており、“L”が紙葉類無し(或いは重なり無し)を示している。
【0018】
上述のように発光側と受光側とを交互に切替え、紙葉類の両側での受光信号に基づいて紙葉類の有無などを検出することで、紙葉類の通過位置による出力変動を吸収することができる。すなわち、図4(A)及び(B)に示すように、LED11とLED12との間の距離をd、LED12と紙葉類1との距離をxとすると、紙葉類1の通過位置xとLED11,12の検出出力eo1,eo2の関係は図5のように表され、通過位置x=aにおけるLED11及びLED12の検出出力をそれぞれeo1(a),eo2(d−a)として次の数2により補正すれば、補正後の検出出力eo は、紙葉類の通過位置の影響を受けない安定した出力となる。なお、LED11,12の間の距離dが小さい場合、検出出力eo の特性は直線と見なせるので、下記の数2において係数α1=α2=0.5とし、単純平均を検出出力eo とすれば良い。
【0019】
【数2】
eo =α1・eo1(a)+α2・eo2(d−a)
但し、α1,α2≦1
図6は、上記の数2により補正した検出出力eo をグラフ(図6中の破線)で示しており、比較手段50で比較する閾値に2枚券の判定基準So を設定しておけば、紙葉類の重送を検出することができる。すなわち、透過光量の大小による2枚重なりのチェックが実現可能となる。また、透過光量による紙葉類のパターン検出においても、従来のような正規化処理は不要になり、より安定で高速な処理が可能となる。
【0020】
上述した第1の実施形態の構成例では、ハードウェア回路を用いてデータ収集及び比較処理を行なう例を示したが、図7のブロック構成図に示すように、図1の構成例における記憶手段41及び42をRAM73とし、比較手段50による処理をCPU71で行なう構成としても実現することができる。この場合、サンプリング開始の制御信号を送出後、一定の搬送距離毎の割込み処理で、切替え前後のAD変換値の読込み及びRAM73内の配列エリアD1(i),D2(i)への格納によるデータ収集処理を行ない、配列エリアD1(i)及びD2(i)のデータを前記数2によって補正し、補正後のデータD(i)に基づいて2枚重なり等の判定処理を行えうようにすればよい。
【0021】
以下に、図7の構成例における受光データのサンプリング制御と補正演算処理について、それぞれフローチャートを参照して説明する。なお、切替え前後の受光出力をサンプリングする毎に補正演算処理を行なうようにしても良いが、ここでは紙葉類1枚のデータを全てサンプリングした後に補正演算処理を行なう場合を例として説明する。
【0022】
始めに、図8のフローチャートを参照して受光データのサンプリング手順の一例を説明する。先ず、各種レジスタ,カウンタ,フラッグ等をクリアして初期化する。この投光/受光切替手段20のカウンタ類は、CPU71のサンプリングスタート信号の出力或いはリセット信号の出力により初期化される(ステップS1)。CPU71では、先ずモード1とモード2の切替えの回数をカウントするカウンタiに“0”をセットする。このカウントiは、RAM73内の配列エリアD1(i)及びD2(i)のポインタとしても使用される(ステップS2)。続いて、投光/受光の切替信号CHG=“0”としてLED11を受光側,LED12を投光側として動作させる(ステップS3)。
【0023】
モード1の切替信号CHGを受けた投光/受光切替手段20は、LED11の受光出力が安定するまで一定時間ウェイトした後(ステップS4)、LED11の検出出力eo1を出力する。CPU71では、A/D変換器31で変換された検出出力eo1のAD変換値AD1をRAM73内の配列エリアD1(i)に記憶する(ステップS5〜S7)。続いて、投光/受光の切替信号CHG=“1”として投光/受光切替手段20に送出し、LED12を受光側,LED11を投光側に切替える(ステップS8)。モード2の切替信号CHGを受けた投光/受光切替手段20は、LED12の受光出力が安定するまで一定時間ウェイトした後 (ステップS9)、LED12の検出出力eo2を出力する。CPU71では、LED12の検出出力eo2のA/D変換値AD2をRAM73内の配列エリアD2(i)に記憶する(ステップS10〜S12)。
【0024】
そして、カウンタiを“1”インクリメントし(ステップS13)、i≦N−1でなければステップS3に戻り(ステップS14)、切替え前後の受光データをサンプリングする上記処理を繰返し、ステップS14においてi≦N−1の場合、すなわち切替え前後の受光データをN個サンプリングしたのであれば、サンプリング処理を終了する。
【0025】
次に、図9のフローチャートを用いて補正演算処理における動作例を説明する。補正演算処理では、紙葉類1枚の通過を検知した後に次の処理により補正演算を行なう。なお、紙葉類の通過の検知は例えば通過検知センサ手段により行なう。先ず、CPU71では、カウンタiに“0”をセットした後(ステップS21)、配列エリアD1(i)及びD2(i)からi番目の切替え前後のデータを読み出し、次の数3により平均値を求めてRAM73内の配列エリアD(i)に記憶する(ステップS22)。
【0026】
【数3】
D(i)=α1・D1(i)+α2・D2(i)
但し、α1,α2は補正係数、α1,α2≦1
通常は、α1=α2=0.5
【0027】
そして、カウンタiを“1”インクリメントし(ステップS23)、i≦N−1でなければステップS22に戻って上記処理を繰返し(ステップS24)、ステップS24においてi≦N−1の場合、すなわち切替え前後の受光データをN個補正したのであれば、補正演算処理を終了する。
【0028】
以上の処理により、配列エリアD(i)には、搬送紙葉類1枚分の光学データが収集されたことになり、配列エリアD(i)に記憶されているデータを読むことにより、紙葉類の重なりがあったかどうかの判定ができる。すなわち、2枚券の閾値以下の“i”の数を計数し、例えば計数値が所定値以上であれば重送と判断する。また、紙葉類の搬送方向における長さは、閾値以下の“i”の数の計数値から求めることができる。
【0029】
次に、紙葉類の光学データ収集装置の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態における光学データ収集装置は、LED素子を略直線状に並設したアレイ型センサ(以下、「LEDアレイ」と呼ぶ)を対向させて設け、投光側と受光側とを交互に切替えて紙葉類の光学データを紙葉全面に渡って収集するようにしたものである。図10は第2の実施形態の構成例を示しており、第2の実施形態では第1の実施形態の構成と区別するため、紙葉類の光学データを読取るセンサ手段を「発光/受光センサ手段」、投光/受光の切替手段を「発光/受光切替手段」、切替え前後の光学データの記憶手段を「第1及び第2の記憶手段」と称している。なお、第2の実施形態では受光データの補正演算処理をソフトェアで行なう場合の構成を例としている。
【0030】
図10において、発光/受光センサ手段110としては1対のLEDアレイ111,112を使用しており、これらのLEDアレイ111,112は紙葉類の搬送路の上下に対向して設置されている。LEDアレイ111,112内のLED素子は、紙葉類1の搬送方向に対して横断する方向に通路幅のほぼ全面(例えば幅検出装置では全面でなく両脇で良い)に略直線状に並設されている。図11(A)及び(B)は、LEDアレイ111,112内の各LED素子11Aの配置構成の例を示しており、図11(A)はLED(1〜n)を一定間隔L(例えば2mm)で1列に並設した例、図4は、分解能を上げるために図3の配置間隔Lを(1/2)*Lとし、LED(1〜n)を2列に並設した例である。発光/受光センサ手段110は、一方のLEDアレイが光源として動作する場合は他方のLEDアレイが受光センサとして動作し、投光側と受光側とが交互に切替わるように発光/受光切替手段120によって制御される。
【0031】
発光/受光切替手段120は、第1のモードでは一方のLEDアレイに順方向電流を流してLED(1〜n)を発光素子として動作させると共に、他方のLEDアレイに逆電圧を印加してLED(1〜n)を受光素子(フォトダイオードアレイ)として動作させ、第2のモードでは逆の動作をさせるように構成されている。この第1及び第2のモードの切替えは、読出AD変換手段130からの発光/受光の切替信号CTLの入力により行なわれる。
【0032】
読出AD変換手段130は、発光/受光切替手段120に切替信号CTLを送出して上記第1及び第2のモードの切替え制御を行ない、受光側のLEDアレイ内のn個のLEDから受光出力を順次1個づつ読出してA/D変換する。その際、LEDアレイ111からの受光出力は第1の記憶手段141のアドレスを指定して書込む。また、LEDアレイ112からの受光出力は第2の記憶手段142のアドレスを指定して書込む。受光データの書込みが終了すると、割込み信号を出力してCPU101にサンプリング終了を通知するようになっている。この割込み信号は、LED1個分の受光データ,1ライン分の受光データ,又は全ライン分の受光データのサンプリング終了時に出力される。
【0033】
第1及び第2の記憶手段140はデュアルポートRAMにより構成され、読出AD変換手段130によって紙幣1枚分の受光データが書込まれる。第1の記憶手段141にはLEDアレイ111の受光データが書込まれ、第2の記憶手段142にはLEDアレイ112の受光データが書込まれている。これらの読出しはCPU101によって行なわれる。
【0034】
平均値演算手段100は、CPU101,ROM102及びRAM103から構成され、第1及び第2の記憶手段140の同一アドレスに書込まれている各LED受光出力のA/D変換値を読出し、対向するLED(1〜n)の受光出力のA/D変換値との平均値を各LED(1〜n)毎に求め、紙幣1枚分の平均値を得る。通過検知センサ手段150は、紙葉類1の発光/受光センサ部への到来と通過を検知する手段であり、検知信号を平均値演算手段100に送出する。平均値演算手段100では、検知信号の入力によりサンプリング開始信号CTLを読出AD変換手段130に送出し、受光データのサンプリング動作を開始させる。
【0035】
図12は図10の読出AD変換手段130の構成例を示しており、読出AD変換手段130は、OSC(oscilloscope)131,タイミング制御回路132,セレクタ(マルチプレクサ)133,増幅器134,A/Dコンバータ135及びバイナリカウンタ136から構成され、CPU101の制御指令(H:動作の開始,L:リセット)により作動する。
【0036】
OSC131は動作用のクロック(搬送クロック)MLCKを発生する。タイミング制御回路132は、A/Dコンバータ135の制御及びデュアルポートRAM140の書込み制御,及び第1及び第2のモードの切替え制御を行なうための回路であり、制御信号を出力して各動作のタイミング制御を行なう。このタイミング制御回路132は、CPU101からの制御指令によりサンプリング動作を開始し、発光/受光の切替信号CTLを発光/受光切替手段20に送出してLEDアレイ111,112の発光側と受光側を切替え、同時に制御信号を出力してデュアルポートRAM140のHigh/Lowアドレスを切換える。また、バイナリカウンタ136にリセット信号を出力してカウンタをリセットした後、パルスを出力し、受光データの読出し制御を行なう。
【0037】
セレクタ133は、バイナリカウンタ136からの選択信号の入力によりLEDアレイ内の各LED(n→1)の受光出力を1個づつ選択して出力する回路であり、n本の入力線が発光/受光切替手段120を介して受光側LEDアレイの出力線に接続される。セレクタ133の出力線は増幅器134を介してA/Dコンバータ135に接続されており、バイナリカウンタのカウント値(1〜n)に対応するLED(1〜n)の受光出力が増幅されてA/Dコンバータ135に出力される。
【0038】
A/Dコンバータ135は、タイミング制御回路132からの変換開始の制御信号により受光出力増幅信号のA/D変換を行なう。LEDアレイ111及びLEDアレイ112の受光データのA/D変換値は、タイミング制御回路132によって切換えられたデュアルポートRAM140のHighアドレス及びLowアドレスの保存エリアにそれぞれ書込まれる。バイナリカウンタ136は、セレクタ133の選択信号及びデュアルポートRAM140のアドレス(ロケーション)信号を出力するカウンタであり、タイミング制御回路132からのパルスを受けて動作する。
【0039】
上述のような構成において、第2の実施形態における光学データ収集装置の全体の動作例について説明する。平均値演算手段100は、紙葉類1の到来の検知信号を通過検知センサ手段150から受けると、読出AD変換手段130に開始信号(制御指令;H)を送出してサンプリング動作を開始させる。その際、割込みモードを全ライン分と指定していれば、全ライン分のサンプリング終了時に割込み信号が入力される。ここでは、割込みモードを全ライン分と指定したものとして説明する。開始信号を受けた読出AD変換手段130は、初期化処理(バイナリカウンタ136のリセット等)をした後、切替信号CTLを発光/受光切替手段20に送出してLEDアレイ111,112の発光側と受光側を切替えると共に、記憶手段140に制御信号(H/Lアドレス)を送出してLEDアレイ111,112に対応する記憶手段141,142に切換える。
【0040】
続いて、受光側となったLEDアレイ内のLEDからの受光出力を順次読出し、受光出力を増幅してA/D変換を行ない、書込み信号を出力して該当の記憶手段141又は142にデジタル値を書込む。n個のLEDについて書込みが終了すると、第1及び第2のモードを切替えて当該モードの切替信号CTLを発光/受光切替手段20に送出して上記の動作を繰返す。そして、紙葉類1枚分の受光データの取込みが終了すると、割込み信号を平均値演算手段100に送出して読出AD変換手段130での動作を終了する。なお、受光データの取込みは、予め設定されたKライン分のデータを取込んだ時点、或いは、通過検知センサ手段150の通過検知信号を入力した時点で終了する。
【0041】
割込み信号を受けた平均値演算手段100では、第1及び第2の記憶手段141,142からLEDアレイ111,112の受光データを読出し、対向するLED(1〜n)の受光出力のA/D変換値の平均値を各LED(1〜n)毎に全ライン分求める。そして、求めた紙幣1枚分の平均値を収集データとしてRAM103に記憶し、紙幣1枚分のデータサンプリング処理を終了する。なお、図10の構成例において、第1及び第2の記憶手段141,142を設けずに、読出AD変換手段130の出力をCPU101が直接読出して処理する構成としても良い。
【0042】
以下に、上述した第1及び第2の実施形態における投光/受光の切替え方法について、切替回路の具体的な実施例を示して説明する。
【0043】
【実施例】
図13は、第1の実施形態における投光/受光切替手段20の構成例を概念図で示しており、R1は電流電圧変換抵抗、R2は電流制御抵抗(R1>R2)である。LED(11又は12)を受光モードとする場合は、図13中の接点1と接点2とを接続し、図14(A)の等価回路に示すようにLEDと電流電圧変換抵抗R1とを直列に接続する。これにより、LEDには逆電圧(−Vcc)が印加され、LEDが受光素子(フォトダイオード)として動作し、LEDと電流電圧変換抵抗R1との間の節点に接続される増幅器AMPを介して受光出力が増幅されて出力される。LEDを投光モードとする場合は、図13中の接点3と接点2とを接続し、図14(B)の等価回路に示すようにLEDと電流制御抵抗R2とを直列に接続する。これによりLED11には順方向電流が流れ、LED11が発光素子として動作する。
【0044】
図15は、第1の実施形態における投光/受光切替手段20の具体的な回路構成の一例を示している。この投光/受光切替回路は、切替回路21,22のスイッチ部をPNP形とNPN形のトランジスタで構成した例であり、切替信号CHGの入力により、LED11,12の投光/受光の動作をトランジスタによって切替え、LED11,12からの出力をアナログスイッチASWによって切換えることで、受光側に切替えられたLED11,12の受光出力を出力するように構成されている。図15中のPNP形とNPN形のトランジスタは、それぞれPチャネル形とNチャネル形のFET(電界効果トランジスタ)を使用しても良く、また、アナログスイッチASWを使用しても実現可能である。
【0045】
図16は、第2の実施形態における発光/受光切替手段120の具体的な回路構成の一例を示しており、LEDアレイ111側の構成を示している。LEDアレイ112側の構成は、制御信号CTLを反転するためのインバータINVが挿入されていないだけであり、投光/受光切替回路の構成は同一である。この投光/受光切替回路は、制御信号CTL(Hレベル=投光モード,Lレベル=受光モード)の入力により、LEDアレイ内のLED素子1〜nの投光/受光の動作をPNP形のトランジスタによって切替えるように構成されている。図16において、トランジスタTr1とLEDn(n=1〜8)との間には、抵抗RDnとダイオードDnが直列に接続され、ダイオードDnとLEDnとの間の節点と、接地との間に抵抗RLnが接続されている。なお、スイッチ部はPNP形のトランジスタTr1の代わりにPチャネル形のFETを使用しても良い。
【0046】
図17(A)は投光時の等価回路を示しており、投光モードの場合は、LEDnに電流ILED が流れてLEDnが発光素子として動作する。抵抗値はRLn>>RDn(抵抗RLnに流れる電流IRLの値はほぼ0)であり、抵抗RLnを無視すると等価回路は図17(B)で示され、電圧Vccを印加した場合のLEDnに流れる電流ILED は次の数4で示される。
【数4】
ILED =(Vcc−(VF(LED)+VF(D) ))/RDn
但し、VF(LED):LEDの順方向電圧降下、
VF(D) :ダイオードの順方向電圧降下
【0047】
一方、受光モードにおける図16の等価回路は図18(A)で示され、逆方向バイアス状態となり、LEDnから抵抗RLnに向けて逆方向の電流IPnが流れてLEDnが受光素子として動作する。ダイオードDnには漏れ電流Ienが流れるが、Ien<<IPnであるため、この漏れ電流Ienを無視、即ち抵抗RDnとダイオードDnを無視すると等価回路は図18(B)で示され、LEDnの受光出力en は次の数5で示される。
【数5】
en =−IPn・RLn
【0048】
以上のように、LEDとPh−D(フォトダイオード)或いはPh−Tr(フォトトランジスタ)による従来の透過形センサは、媒体の通過位置により出力が変動するという欠点があったが、媒体に光を当てる方向及びその光を受ける位置を入れ変え、検出したデータを平均(或いは加算)することにより、媒体の通過位置により出力が変動する影響を無くすことができる。また、Ph−D或いはPh−Trは分光特性が広く、従来の透過形センサは外乱の影響を受けていたが、本発明では、発光側と受光側に同じものを用いるのでその発光分光特性及び受光の分光感度特性が等しく、しかも狭帯域とすることができ、蛍光等の影響を受けることがない。また、札幅の検出を行う場合に、通路を通過する5000円が光源側を通過したとしても、もう一方の側から投光した場合のセンサ出力を加味できるので、紙幣があるのに紙幣破れが発生したかの様な誤検出をなくすことができる。
【0049】
なお、上述した第1,第2の実施形態及び実施例においては透過形センサを例として説明したが、図19の反射型センサの構成例に示すように、2個のLED11,12(或いはLEDアレイ)を並設し、LED11,12の投光/受光を切替えて切替え前後の反射光の光学データを収集する構成としても良い。
【0050】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項1及び請求項2の発明によれば、通路を搬送する紙幣の通過位置が変わっても検出した値は変わらないので、2枚重ね紙幣の検出が安定して行える。また、請求項2の発明によれば、投光器側の近傍を紙幣が通過した場合に油汚れが生じた紙幣であれば、従来の検出方式では穴が開いていると誤認識していたが、発光/受光を入れ替えることによりもう一方の検出値との両方の値に基づいて判断できるので誤認識を防ぐことができる。さらに、同一のLEDを投光器、受光器としたので、急峻な分光感度特性が得られ外乱光による影響が少ない。また、受光器に安価なLEDを使うので装置の制作費用を低く押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の紙葉類の光学データ収集装置の第1の実施形態の構成例を示すブロックである。
【図2】図1の投光/受光切替手段20の構成例を示すブロック図である。
【図3】第1の実施形態における基本的動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図4】第1の実施形態におけるセンサ部の投光/受光動作を説明するための図である。
【図5】媒体の通過位置とLEDの出力特性の関係を示す図である。
【図6】紙葉類の重送の検出方法を説明するための図である。
【図7】第1の実施形態の他の構成例を示すブロックである。
【図8】第1の実施形態における受光データのサンプリング手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【図9】第1の実施形態における受光データの補正演算処理における動作例を説明するためのフローチャートである。
【図10】本発明の紙葉類の光学データ収集装置の第2の実施形態の構成例を示すブロックである。
【図11】図10のLEDアレイ111,112内の各LED素子の配置構成の例を示す図である。
【図12】図10の読出AD変換手段130の構成例を示すブロック図である。
【図13】第1の実施形態における投光/受光切替手段の構成例を示す概念図である。
【図14】図13の投光/受光切替回路の受光モード時及び投光モード時の等価回路を示す図である。
【図15】第1の実施形態における投光/受光切替手段の具体的な回路構成の一例を示
【図16】第2の実施形態における発光/受光切替手段の具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図17】図16の発光/受光切替回路の投光時の等価回路を示す図である。
【図18】図16の発光/受光切替回路の受光時の等価回路を示す図である。
【図19】本発明を反射型センサに適用した場合の実施例を示すブロックである。
【図20】LEDを発光素子と受光素子に兼用した従来の装置の一例を説明するための図である。
【図21】センサ間の媒体の通過位置を示す図である。
【図22】媒体の通過位置とPh−D或いはPh−Trの出力特性の関係を示す図である。
【図23】2枚券の通過位置による検出出力の差を示す図である。
【符号の説明】
1 紙葉類
10 センサ部
11,12 LED
20 投光/受光切替手段
21,22 切替回路
30 信号増幅手段
31 A/D変換器
41,42 記憶手段
50 比較手段
60 外部クロック
100 平均値演算手段
101 CPU
102 ROM
103 RAM
110 発光/受光センサ手段
111,112 LEDアレイ
120 発光/受光切替手段
130 読出AD変換手段
140 記憶手段
141 第1の記憶手段
142 第2の記憶手段
Claims (2)
- 搬送される紙葉類の光学データを収集して前記紙葉類の有無及び/又は重送を検出する紙葉類検出装置の光学データ収集装置において、2個のLEDを対向させて設け、1個には発光電流を流して投光用とし、もう1個には電流電圧変換抵抗を直列に接続して受光用とし、一方のLEDが光源として動作する場合は他方のLEDが受光センサとして動作し、前記他方のLEDが光源として動作する場合は前記一方のLEDが受光センサとして動作するように、前記投光用と受光用とを切替える切替手段と、前記切替手段による切替え前後の前記受光用のLEDからの受光信号値をそれぞれ記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された切替え前後の受光信号値の加算又は平均の演算を行ない予め定められた値と比較する比較手段とを具備したことを特徴とする紙葉類の光学データ収集装置。
- 搬送される紙葉類の光学データを収集して前記紙葉類の種類を判別する紙葉類判別装置の光学データ収集装置おいて、前記紙葉類の搬送方向に対して横断する方向に通路幅のほぼ全面に略直線状にかつ通路面の両側に対向させると共に所定の間隔を空けてLEDを並設した発光/受光センサ手段と;時分割されて、第1のモードでは前記通路面の一方側のLEDが発光光源側として動作する際には対向するLEDが受光側センサとして動作し、第2のモードでは前記対向するLEDが発光光源側として動作する際には前記一方側のLEDが受光側センサとして動作するように、前記発光光源側と前記受光側センサとを切替える発光/受光切替手段と;前記第1及び第2のモードの時に前記受光側センサの出力を順次読み出しAD変換する読出AD変換手段と;該読出AD変換手段からのデジタル値を、読み出したLEDを特定するアドレス情報と共に前記第1及び第2のモードに対応させて記憶する第1及び第2の記憶手段と;前記第1の記憶手段と第2の記憶手段に記憶されている同一のアドレスの記憶値の平均値を演算する平均値演算手段とを具備したことを特徴とする紙葉類判別装置の光学データ収集装置。
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