JP4381570B2 - Circular object identification device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被識別対象である硬貨やメダル等の円形物体を光学的に識別するための円形物体識別装置であって、特に硬貨の直径や厚みなどの複数の特徴を光学的に同時に検出して円形物体を識別することができる簡単な構成の円形物体識別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から硬貨の直径を光学的に検出して硬貨の識別を行う識別装置は知られている。例えば、特開昭５８−１３２８８４号には、図４２（ａ）に示すように円形物体３００が通る通路の両縁部を検出視野として一対の光電変換器３０１、３０２を設置し、それら光電変換器３０１、３０２が図４２（ｂ）に示すように円形物体３００によって遮光される部分の面積に応じた光電出力Ｖ３０１、Ｖ３０２を発生することを利用して、上記一対の光電変換器３０１、３０２における遮光部分の面積が最大になっている時のデータに基づいて、円形物体３００の径を求めて硬貨を識別する技術が開示されている。なお、出力Ｖ３０１は光電変換器３０１によるもので、出力Ｖ３０２は光電変換器３０２によるものである。
【０００３】
他に、特公昭６３−６７７１４号にも同様の構成の光学式硬貨識別装置が提案されている。また、特開昭５５−１５９１０３号には、被測定物体を挟むよう光源と多数の光ファイバよりなる光導帯とを対向配設し、上記光導帯の出射面に対向して多数の受光素子を配置した外形測定による識別装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこれらの識別装置は、硬貨等の円形物体の外径（直径）のみを光学的に測定して識別するものであり、厚みや穴の有無などの特徴を光学的に測定する機能は備えておらず、識別対象が狭いものであった。
【０００５】
ところで、光学的に硬貨の孔の部分と外形とを測定する機能を有する識別装置が知られている。しかし、この技術は、光学的に硬貨の複数の特徴を同時に測定するものではなく、硬貨の外形と、これに加えて硬貨の厚みまたは穴の有無等とを同時に光学的に測定する機能は有していない。さらに、この技術に、仮に光学的に硬貨の厚みまたは穴の有無を検出する装置を付加したとしても、硬貨の外形のみならず硬貨の厚みまたは穴の有無を有効に検出できるとは限らない。その理由は、高価なラインセンサを用いると共にラインセンサによる検出タイミングを制御することや、大量のデータを高速処理するための高度な演算処理手段を用いることをせずに、簡単な構成により硬貨の外形、厚みまたは穴の有無を検出する為には、一般に、ホトダイオード等の光電変換素子を用いて遮光部分の面積が最大になった時を、識別データの検出位置と判断しているため、データ検出を行う時期の相違により硬貨の外形、厚みや穴の有無を正確に測定することが出来ないからである。より詳細に説明すると、以下の通りである。
【０００６】
即ち、図４２（ｂ）に示すように、硬貨３００が一対の光電変換器３０１、３０２を通過するに従って一対の光電変換器３０１、３０２の出力は、Ｖ３０１、Ｖ３０２のように変化するが、図示のように遮光部分が最大となる部分近傍におけるＶ３０１、Ｖ３０２は非常になだらかに変化するので、通過する硬貨のセンター位置を上記一対の光電変換器により正確に検出することが困難であるからである。
【０００７】
このため、従来においては、硬貨の外形のみならず、硬貨の厚みや穴の有無に基づいて正確に識別することについて改良の余地が残っていた。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、簡単な構成であっても、円形物体の識別タイミングを正確に検出して円形物体を確実に識別可能とし得る円形物体識別装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の円形物体識別装置は、被識別対象である円形物体が搬送されていく搬送域の両側の縁に関する明暗境界を検出視野内とする一対の光電変換素子と、その一方の光電変換素子による検出視野より搬送方向にずれた位置にある搬送域の縁に関する明暗境界を検出視野内とする第３の光電変換素子とを有し、上記一方の光電変換素子および第３の光電変換素子の出力に基づいて円形物体が特定位置に達したことを検出し、その検出時点における、上記一対の光電変換素子の検出値および第３の光電変換素子の検出値のうちの２値または３値に基づいて把握される円形物体の外形認識により円形物体を識別する構成である。
【００１０】
この構成にあっては、円形物体の搬送方向に離隔した２つの光電変換素子の各々が、例えば予め特定位置に円形物体が位置するときに実測して定めた所定出力値と一致すると、円形物体が特定位置に達したことが検出され、その検出時点における２または３つの光電変換素子の出力に基づいて円形物体の外形認識を行い得、よって円形物体を正確に識別することが可能になる。
【００１１】
ここで、上記各光電変換素子を照明する光源としては、各光電変換素子に対して１つずつ光源を配しても、或いは、２つの光源の一方で２つの光電変換素子を照明し、他方の光源で１つの光電変換素子を照明してもよく、或いは、１つの光源で３つの光電変換素子を照明するようにしてもよい。
【００１２】
この場合において、１つの光源で３つの光電変換素子を照明するときは、円形物体の搬送域の両側の縁と光源との位置関係により各光電変換素子の位置が決定され、つまり３つの光電変換素子の相互間の位置関係が決定される状態となる。このとき、単一の光源としては、そのうちの１つの光電変換素子を真上から照明し、他の光電変換素子に対して斜め方向から照明する配置としたり、或いは、３つの光電変換素子に対して全て斜め方向から照明する配置としてもよい。
【００１３】
また、２つの光源の一方で２つの光電変換素子を照明し、他方の光源で１つの光電変換素子を照明するときは、一方の光源が２つの光電変換素子の片方を真上から照明し、もう片方の光電変換素子を斜め方向から照明し、他方の光源が１つの光電変換素子に対して真上から又は斜め方向から照明する配置としてもよい。
【００１４】
また、３つの光電変換素子を各々別の光源で照明するときは、各光源が該当する光電変換素子に対し、各々真上から又は斜め方向から照明する配置としてもよい。
【００１５】
更には、或る１つの円形物体を識別するとき、３つの光電変換素子の各出力値は、全て同一である方が好ましいが、異なる値となっていても構わない。例えば、後者の場合は、円形物体の縁により生じる明暗境界が、上記検出時点において３つの光電変換素子の各受光面の任意位置に位置することになり、それ故に、各光電変換素子の出力値はまちまちとなり、直接それら出力値により検出時点を判定できない。そこで、予め検出時点のときの各光電変換素子の出力値を求めておき、出力値の各々が予め求めた値に一致するときに検出時点と判定し得る。
【００１６】
これに対し、前者の場合は、例えば円形物体の縁により生じる明暗境界が、上記検出時点において、３つの光電変換素子の各受光面の中央位置に位置するように３つの光電変換素子を配していると、その出力値の直接的な比較、つまり３つの出力値が相互に一致したときに検出時点を判定でき、判定を行う際の演算処理が容易に行えるという利点がある。
【００１７】
また、各光電変換素子の円形物体搬送域に対する高さ位置は、光電変換素子の出力値との関係を考慮して相互に違う位置としたり、同一高さ位置としてもよい。
【００１８】
本発明の円形物体識別装置において、上記一対の光電変換素子の少なくとも片方および上記第３の光電変換素子が、最小径円形物体および最大径円形物体の縁に関する明暗境界を検出するように設けられている構成とすることができる。
【００１９】
この構成にあっては、光電変換素子の受光面の全域が明または暗となって検出不能になることが防止される。
【００２０】
本発明の円形物体識別装置において、上記一対の光電変換素子が搬送域の幅方向中央より等距離の位置の上方に設けられ、かつ上記第３の光電変換素子が上記距離と同一距離だけ上記幅方向中央から離れた位置の上方に設けられている構成とすることができる。
【００２１】
この構成にあっては、各光電変換素子の位置が対称性を有する状態になり、検出結果の取り扱い性を向上させ得る。
【００２２】
本発明の円形物体識別装置において、上記第３の光電変換素子および上記一対の光電変換素子を照明する光源が、これら光電変換素子とは上記搬送域を挟んで反対側に設けられている構成とすることができる。
【００２３】
この構成にあっては、透過式の光学系を用いた検出により円形物体の識別を行うことが可能になる。
【００２４】
本発明の円形物体識別装置において、上記光源とは別に第２の光源と、この第２の光源にて照明される第４の光電変換素子とが設けられ、これら第２の光源と第４の光電変換素子にて捉えられる円形物体の縁に関する明暗境界との位置関係と、上記第３の光電変換素子および上記一対の光電変換素子の一つにて捉えられる円形物体の縁に関する明暗境界と上記光源との位置関係とに基づいて円形物体の厚みも測定する構成とすることができる。
【００２５】
この構成にあっては、円形物体の外形と厚みとの両者を一緒に検出して識別でき、識別精度が向上する。
【００２６】
本発明の円形物体識別装置において、上記光源および上記第２の光源が搬送域に対して同じ側に、上記一対の光電変換素子、上記第３の光電変換素子および上記第４の光電変換素子が光源とは反対側であって、搬送域に対して同じ側に設けられている構成とすることができる。
【００２７】
この構成にあっては、搬送域を挟んで光源側と光電変換素子側とが分離された状態になり、各光源の支持構造および各光電変換素子の支持構造を簡略化することが可能になる。
【００２８】
本発明の円形物体識別装置において、上記光源と上記第２の光源とが搬送域に対して反対側に、上記一対の光電変換素子および上記第３の光電変換素子が光源とは反対側であって、搬送域に対して上記第４の光電変換素子と反対側に設けられている構成とすることができる。
【００２９】
この構成にあっては、円形物体の厚み検出用の第４の光電変換素子と、その光源としての第２の光源とが、円形物体の外形認識用の光電変換素子および光源とは逆方向配置で設けられているので、検出用の両方の光が干渉し難くでき、その結果として厚み検出用の光電変換素子および光源の配置と、外形検出用の光電変換素子および光源の配置との自由度を向上させ得る。
【００３０】
本発明の円形物体識別装置において、上記光源からの光を上記一対の光電変換素子および上記第３の光電変換素子へ平行光として照明するレンズ系が設けられている構成とすることができる。
【００３１】
この構成にあっては、光源から放射される光が複数の平行光に処理されるため、唯一の光源を用いることが可能であり、それ故に各光電変換素子の出力を比較することで、搬送通路に汚れが存在するか否かを判定することが可能になる。また、光束の距離に応じた広がり程度を考慮する必要がなく、円形物体識別装置の小型化が図れる。
【００３２】
本発明の円形物体識別装置において、予め求めている円形物体の直径と厚みとの関係に基づく識別データと、これらの実測値とに基づき円形物体の真偽を判定する構成とすることができる。
【００３３】
この構成にあっては、識別データと実測値との対比により円形物体の真偽を判定でき、識別処理速度の向上が図れる。
【００３４】
本発明の円形物体識別装置において、上記一方の光電変換素子および第３の光電変換素子の出力信号が入力され、両光電変換素子が共に円形物体の縁部に関する明暗境界を検出した時の出力信号に基づいて識別タイミングを判定して識別タイミング信号を出力する判定手段と、上記判定手段からの識別タイミング信号を入力すると共に上記一対の光電変換素子の出力信号を入力し、識別タイミング信号の入力時における一対の光電変換素子の各出力信号を加算する加算手段と、上記加算手段にて加算された信号を入力し、その加算された信号と、予め設定されている演算式とに基づいて円形物体の直径を算出する手段とを具備する構成とすることができる。
【００３５】
この構成にあっては、一対の光電変換素子の各出力信号を加算して円形物体の識別を行うので、円形物体が搬送域に対してその幅方向に位置ずれが生じていても、その位置ずれに伴う検出誤差を解消できる利点がある。
【００３６】
本発明の円形物体識別装置において、上記一対の光電変換素子の各出力信号の基準値を記憶する記憶手段と、上記一方の光電変換素子および第３の光電変換素子の出力信号が入力され、両光電変換素子が共に円形物体の縁部に関する明暗境界を検出した時の出力信号に基づいて識別タイミングを判定して識別タイミング信号を出力する判定手段と、上記判定手段からの識別タイミング信号、上記記憶手段の基準値、上記一対の光電変換素子の各出力信号を入力し、識別タイミング信号を入力した時の上記各出力信号を基準値により除算して規格化する規格化手段と、上記規格化手段にて規格化された各信号を加算する加算手段と、上記加算手段にて加算された信号を入力し、その加算された信号と、予め設定されている演算式とに基づいて円形物体の直径を算出する手段とを具備する構成とすることができる。
【００３７】
この構成にあっては、規格化された信号を使用するため、複数の光電変換素子の間の照度差に伴って発生する測定エラーを解消させることが可能になる。
【００３８】
本発明の円形物体識別装置において、上記第２の光源と第４の光電変換素子にて捉えられる円形物体の縁に関する明暗境界との位置関係と、上記第３の光電変換素子および上記一対の光電変換素子の一つにて捉えられる円形物体の縁に関する明暗境界と上記光源との位置関係とに基づいて円形物体の厚みを検出する厚み検出手段を備える構成とすることができる。
【００３９】
この構成にあっては、２つの位置関係に基づいて円形物体の厚みを検出するので、円形物体の厚みを直接厚み検出手段により検出する場合よりも安価な検出手段を使用することができるという利点がある。
【００４０】
本発明の円形物体識別装置において、上記搬送域に対して、上記一対の光電変換素子および上記第３の光電変換素子が光源と同じ側に設けられ、各光電変換素子が円形物体からの反射光を捉える構成とすることができる。
【００４１】
この構成にあっては、反射式光学系を使用して円形物体の識別を行うことが可能になる。
【００４２】
本発明の円形物体識別装置において、上記一対の光電変換素子の出力が一定レベル以上に達すると、円形物体の通過を示す信号を出力する構成とすることができる。
【００４３】
この構成にあっては、その信号を捉えた時点以降の信号を記憶する等すればよく、識別に必要になる信号のみを有効に利用でき、識別に用いることがない信号の記憶等を不要にすることができるため、信号処理回路における簡略化が図れることとなる。
【００４４】
本発明の円形物体識別装置において、上記一対の光電変換素子の他方と上記第３の光電変換素子との中間位置に第５の光電変換素子が設けられ、この第５の光電変換素子の出力に基づき円形物体に設けられる穴の有無が検出される構成とすることができる。
【００４５】
この構成にあっては、円形物体の外形および厚みの他に、円形物体に設けられる穴の有無を円形物体の識別条件として利用することができる。
【００４６】
本発明の円形物体識別装置において、上記第５の光電変換素子の出力に基づき検出された穴の有無に基づいて円形物体の真偽が判定される構成とすることができる。
【００４７】
この構成にあっては、円形物体の外形や厚みに加えて、円形物体に設けられた穴の有無に基づき円形物体を識別できるので、より正確な識別が可能になる。
【００４８】
本発明の円形物体識別装置において、予め求めている円形物体の直径と穴の有無との関係に基づく識別データと、これらの実測値とに基づき円形物体の真偽が判定される構成とすることができる。
【００４９】
この構成にあっては、予め求めている円形物体の直径と穴の有無との関係に基づく識別データと、これらの実測値とに基づいて円形物体の識別が行われるので、識別処理速度の向上が図れると共に円形物体の外形（直径）だけによる識別よりも精度の向上が図れる。
【００５０】
本発明の円形物体識別装置において、予め求めている円形物体の直径、厚みおよび穴の有無の関係に基づく識別データと、これらの実測値とに基づき円形物体の真偽が判定される構成とすることができる。
【００５１】
この構成にあっては、予め求めている円形物体の直径、厚みおよび穴の有無との関係に基づく識別データと、これらの実測値とに基づいて円形物体の識別が行われるので、識別処理速度の向上が図れると共に円形物体の直径と穴の有無による識別よりも精度の向上が図れる。
【００５２】
本発明の円形物体識別装置において、上記光源からの放射光を平行光とするレンズと、レンズを透過した平行光を部分的に遮光して円形物体に照射させるマスクとが設けられている構成とすることができる。
【００５３】
この構成にあっては、光源から放射される光が平行光に処理されるため、光束の距離に応じた広がり程度を考慮する必要がなく、投光系および受光系、特に受光系の配置や光電変換素子の形状について簡潔化が可能になる。
【００５４】
本発明の円形物体識別装置において、上記一対の光電変換素子、第３の光電変換素子および第５の光電変換素子の前に、円形物体からの反射光を集光するレンズが設けられている構成とすることができる。
【００５５】
この構成にあっては、上記複数の光電変換素子の前面に集光レンズが存在するため、各光電変換素子を接近して配設することが可能となり、受光系を小型化することができる。
【００５６】
本発明の円形物体識別装置において、上記光源からの放射光を所定エリアの光束にするマスクを有する構成とすることができる。この構成にあっては、単一光源からの光を同一強さで複数取り出すことができる。また、この円形物体識別装置において、円形物体からの反射光を集光するレンズが設けられている構成とすることができる。この構成にすると、光源から放射されて円形物体を反射した光を検出すべく平行光の場合よりも光電変換素子の間を大きく離隔する必要があるのを解消でき、隣り合う光電変換素子の離隔距離を短くすることができ、受光系の小型化を図ることが可能である。
【００５７】
本発明の円形物体識別装置において、上記第５の光電変換素子は、その中央部に位置する第１受光部と、その外側を包囲する第２受光部とを有し、第１受光部と第２受光部の出力の比または差に基づいて、円形物体に設けられる穴の有無に加えて穴の径をも検出する構成とすることができる。
【００５８】
この構成にあっては、穴の径（半径または直径）をも識別条件として用いることができるので、より正確に円形物体の識別を行うことが可能になる。
【００５９】
本発明の円形物体識別装置において、上記第５の光電変換素子を照明する第３の光源が別に設けられている構成とすることができる。
【００６０】
この構成にあっては、穴の有無または穴の大きさを検出する第５の光電変換素子を照明する光源が独立して設けられているので、他の光源からの光との干渉を解消し易くでき、また、そのような状態で配設するときの配設自由度を向上できる。
【００６１】
本発明の円形物体識別装置において、上記一方の光電変換素子および第３の光電変換素子の出力信号が入力され、両光電変換素子が共に円形物体の縁部に関する明暗境界を検出した時の出力信号に基づいて識別タイミングを判定して識別タイミング信号を出力する判定手段と、上記判定手段からの識別タイミング信号を入力すると共に上記一対の光電変換素子の出力信号を入力し、識別タイミング信号の入力時における一対の光電変換素子の各出力信号を加算する加算手段と、上記加算手段にて加算された信号を入力し、その加算された信号と、予め設定されている演算式とに基づいて円形物体の直径を算出する手段と、上記第５の光電変換素子からの出力を入力し、そのピーク値を検出するピークホールド回路と、上記第５の光電変換素子からの出力を記憶し、その記憶値とピークホールド回路からのピーク値との比により円形物体の穴径を算出する手段とを具備する構成とすることができる。
【００６２】
この構成にあっては、ピーク値は円形物体に穴が設けられていない部分からの光出力であり、円形物体の穴径を算出する手段は第５の光電変換素子からの出力値とピークホールド回路からのピーク値との比により円形物体の穴径を算出することとなる。
【００６３】
本発明の円形物体識別装置において、上記ピークホールド回路に記憶されたピーク値に基づいて各光電変換素子の出力を規格化した値により円形物体の直径と穴径とを算出する構成とすることができる。
【００６４】
この構成にあっては、ピーク値と第５の光電変換素子からの出力との比が一定値より大きいと穴無し円形物体と判定され、また、穴の直径に応じて予め求めている該当する値との対比により穴の直径が求められる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置を硬貨の識別に適用した状態を示す平面図、図２はその円形物体識別装置のＹ方向における断面図、図３はその円形物体識別装置のＸ方向における断面図である。
【００６６】
この円形物体識別装置は、硬貨４が上側を滑動される底板１を有し、その底板１は光学的な検出を可能とすべく、その一部が無色透明なガラス板にて構成されている。底板１の幅方向の両側には側壁２、３が設けられ、側壁２、３の間の底板１部分が搬送通路を構成している。上記硬貨４は、底板１の上方であって、その長手方向に張られた強制搬送用の搬送ベルト５により矢印Ｄ方向に上記搬送通路に沿って搬送される。ここで、搬送通路の幅は識別しようとする硬貨の最大径よりも若干大きめに設定されている。
【００６７】
上記底板１のガラス板の下側には、光電変換素子としてのホトダイオード（ＰＤ）６、７、８、９が同じ高さ位置に配置されており、各ホトダイオード６〜９は長方形状の受光面を有する。一対のホトダイオード６と７は、搬送通路の幅方向中央に対して対称な位置に、各受光面の長手方向を搬送通路と直交するように配置されている。また、一対のホトダイオード８と９は、ホトダイオード６と７よりも搬送通路の下流側であって、搬送通路の幅方向中央に対して対称な位置に、各受光面の長手方向を搬送通路と直交させ、つまり一対のホトダイオード６と７に平行に配置されている。
【００６８】
なお、ホトダイオード６（または７）と、ホトダイオード８（または９）との間隔は、識別すべき最小径の硬貨の中心が、一対のホトダイオード対６、７と別の一対のホトダイオード対８、９との中間位置に到達した時、つまり図１においてＰ２で示す位置に硬貨４が到達した時に全てのホトダイオード６〜９の一部が遮光されるように決められている。つまり、各ホトダイオード６〜９は、各々の受光面が硬貨４の搬送域における両縁のうち該当するものを検出できるようになっている。ここで、硬貨４の搬送域とは、搬送通路を硬貨が実際に搬送される領域をいい、硬貨の直径に応じた幅を持つ領域である。また、各ホトダイオード６〜９の長さについては、搬送中に硬貨４が搬送通路の幅方向にずれることと、搬送ベルト５によって照明光束が遮られることとを加味して決められており、識別すべき最大径の硬貨の縁を検出できるようになっている。
【００６９】
一方、底板１のガラス板の上側には、ホトダイオード６〜９の中央位置の上方に点状の第１の光源１０が配置されており、この第１の光源１０は各ホトダイオード６〜８の受光面を均一に照明する。各ホトダイオード６〜８を均一に照明するのに適した光源としては、発光面積が小さく指向特性ができる限り均一なＬＥＤ（Light−Emitting−Diode）が適しており、第１の光源１０にはＬＥＤを用いている。
【００７０】
第１の光源１０と底板１との間には第１の遮光マスク１１が配置されている。この遮光マスク１１は、第１の光源１０から放射された光をホトダイオード６〜８のみへ入射させるべく設けており、フレアー光などの有害光の発生を防止すると共に第１の光源１０から放射された光がホトダイオード９に入射することを防止する役目を有する。なお、図１において遮光マスク１１は省略している。
【００７１】
図４は遮光マスク１１の詳細を示す正面図である。遮光マスク１１には、長方形状の穴１１ａ、１１ｂ、１１ｃが開設されており、第１の光源１０から放射されて穴１１ａを透過した光はホトダイオード６の受光面を均一に照明し、穴１１ｂを透過した光はホトダイオード７の受光面を均一に照明し、穴１１ｃを透過した光はホトダイオード８の受光面を均一に照明する。遮光マスク１１に開けられた穴１１ａ〜１１ｃは、上述したように照射領域を規制する基本的な役目の他にホトダイオード６〜８の位置誤差を吸収する役目も有する。即ち、これらの穴１１ａ〜１１ｃを通過した光束がホトダイオード６〜８の受光面に到達したときのサイズが受光面に対して幾分か小さめとなるように、これらの穴１１ａ〜１１ｃのサイズを設定している。それ故に、ホトダイオード６〜８の設置位置に誤差が生じてもホトダイオード６〜８の出力に変化が生じない。
【００７２】
第１の光源１０の下方には、第１の光源１０と同様にホトダイオード６〜９のセンター位置で搬送通路の上方に、第１の光源１０と同様の特性を有するＬＥＤからなる第２の光源１２が配設されており、この第２の光源１２はホトダイオード９の受光面を均一に照明する。第２の光源１２の下方には第２の遮光マスク１３が設けられ、この第２の遮光マスク１３は、第１の遮光マスク１１と同様、第２の光源１２から放射された光線をホトダイオード９に入射させる目的を有する。図５は第２の遮光マスク１３の詳細を示す正面図である。第２の遮光マスク１３には、長方形状の開口部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが形成されている。開口部１３ａ〜１３ｃは、第１の光源１０から放射された光を遮らずにホトダイオード６〜８へ到達させるべく形成され、第１の光源１０から放射された光線をホトダイオード６〜８に入射させる光路を確保する。一方、開口部１３ｄは、第２の光源１２から放射された光線をホトダイオード９に入射させる光路を確保するためのものである。
【００７３】
第２の光源１２には、その近傍に遮光部材１４が設けられている。この遮光部材１４は、第２の光源１２から放射された光の光路を規制し、第２の光源１２から放射された光線が第２の遮光マスク１３を透過してホトダイオード６〜８に入射することの無いようその光路を規制するものである。なお、第２の光源１２の設置位置としては、第１の光源１０の下方位置以外に、図２および図３に１３′で示す位置としてもよい。要は、ホトダイオード９に対して、第１の光源１０とは異なる角度で照明できる位置であればよい。
【００７４】
次に、本実施形態の円形物体識別装置により硬貨の外形と厚みとを検出する原理を説明する。
【００７５】
第１の光源１０は、図１に示したようにホトダイオード６〜８の丁度センター位置であって搬送通路の上方に配置されていて、第１の光源１０から放射される光線によりホトダイオード６〜８を均一に照明するようになっている。この状態のとき、硬貨４がｐ１位置から搬送通路を矢印Ｄ方向に移動してきてホトダイオード６、７の受光面上に達すると、第１の光源１０からの光線の一部が硬貨４によって遮られてホトダイオード６と７の受光面上に影が生じる。さらに、硬貨４が矢印Ｄ方向に移動してホトダイオード８、９の受光面上に達すると、ホトダイオード８と９の受光面上にも影が生じる。そして、硬貨４がホトダイオード６（７）と、８（９）との中間位置Ｐ２に達すると、ホトダイオード６と８の受光面上に形成される影の面積は等しくなり、ホトダイオード６と８の出力は等しくなる。この時点におけるホトダイオード６またはホトダイオード７に形成される硬貨の影の位置は硬貨４の外形サイズに対応している。
【００７６】
ところで、硬貨４は、図６に示すように、搬送方向と直交する方向にある程度の位置ずれｄを含んで搬送されてくる。よって、この位置ずれｄを取り除くために、搬送通路の幅中央を挟んで対称となるようにホトダイオード６と７を配置し、これら２つのホトダイオード６と７の出力Ｖ１とＶ３の和を求める。なお、図６において、Ｖ２はホトダイオード８の出力、Ｖ４はホトダイオード９の出力である。
【００７７】
このようにホトダイオード６と７の出力Ｖ１とＶ３の和を求めることで、位置ずれｄに影響されずに硬貨４の外形サイズにほぼ比例した出力を得ることができる。そして、図７に示すようにホトダイオード６と７の出力を加算した出力は、硬貨４の外形サイズに対してほぼリニアーに一義的に変化する。このため、ホトダイオード６と７の出力和を求めることで硬貨４の外形サイズを正確に求めることができる。
【００７８】
以上の説明では各ホトダイオード６〜８上の照度は全て等しく均一なものとして説明しているが、実際には光源の指向特性の不均一性や取付け時の位置や傾き誤差等による影響により各ホトダイオード６〜８の受光面上での照度は必ずしも等しくはならない。そのため、図８に示すように、通常は隣接する２つのホトダイオード間、例えばホトダイオード６と７の間で受光面上の照度に照度差ΔＩｅ（＝Ｖ１−Ｖ３）が生じ、これによって測定エラーが発生する。
【００７９】
そこで、この誤差を取り除くために、本実施形態では予め各ホトダイオード６〜８の受光面上の平均照度を測定しておいて、この値を基準として各ホトダイオード６〜８の出力を規格化し、この規格化された値に基づいて硬貨の外形を算出する。
【００８０】
次に、図９に基づいて硬貨の厚みを測定する原理について述べる。この図９は、硬貨４がホトダイオード６、７とホトダイオード８、９の中間位置Ｐ２にある状態において、第１の光源１０と第２の光源１２から放射された光がホトダイオード７とホトダイオード９に入射する様子を模式的に示している。
【００８１】
硬貨４が中間位置Ｐ２にある時には、硬貨４のホトダイオード７と９に対する位置関係は同じであるので、図９のように２つの光源１０と１２を通る光軸線（ｌ−ｌ′）に対して対称に硬貨４が位置しているものとして取り扱ってもよい。ここで、第１の光源１０から底板（ガラス板）１の表面までの距離をＡとし、第１の光源１０から同一高さのホトダイオード６〜９の受光面までの距離をＳａ、第２の光源１２から底板（ガラス板）１の表面までの距離をＢ、第２の光源１２からホトダイオード６〜９の受光面までの距離をＳｂ、上記光軸線よりホトダイオード７の受光面上における硬貨４の影のエッジまでの距離をＬａ、上記光軸線よりホトダイオード９の受光面上における硬貨４の影のエッジまでの距離をＬｂ、上記光軸線から硬貨４のエッジまでの距離をＣ、硬貨の厚さをＴとする。すると、ＬａとＳａとの関係は下記（１）式で、ＬｂとＳｂとの関係は下記（２）式で各々表される。
【００８２】
Ｌａ／Ｓａ＝Ｃ／（Ａ−Ｔ） …（１）
Ｌｂ／Ｓｂ＝Ｃ／（Ｂ−Ｔ） …（２）
これら（１）式および（２）式により、硬貨の厚さＴは下記（３）式で表される。
【００８３】
Ｔ＝（Ａ・Ｓｂ−Ｂ・Ｓａ・Ｋ）／（Ｓｂ−Ｓａ・Ｋ） …（３）
但し、Ｋ＝Ｌｂ／Ｌａ
したがって、図７と同様にしてホトダイオード７、９の出力より影のエッジの位置ＬａとＬｂとを算出し、それらの算出値と、予め定められた固定値Ａ、Ｂ、Ｓａ、Ｓｂと、上記（３）式とに基づいて演算を行うことにより硬貨の厚さＴを求めることができる。
【００８４】
図１０は、本実施形態の円形物体識別装置に備わった制御回路を示すブロック図である。この制御回路は、システム全体の制御およびホトダイオード出力信号の演算処理を行う中央演算処理装置としてのＣＰＵ２０を備える。このＣＰＵ２０にはＲＯＭ２１およびＲＡＭ２２が接続されており、ＣＰＵ２０はＲＯＭ２１に書き込まれているプログラムに従って入出力ポートからデータを読み取ったり出力したり、ＲＡＭ２２に対してデータの読み書きを行ったり、演算処理を行ったりする。
【００８５】
ＣＰＵ２０の入力ポートには各種のスイッチを収めたスイッチボックス２３が接続され、ＣＰＵ２０の出力ポートにはディスプレイ２４が接続されている。上記スイッチボックス２３は、識別すべき金種の設定を含む各種のモード設定やディスプレイ２４に対する表示情報の設定などの各種の情報を入力する。また、ＣＰＵ２０の出力ポートにはＬＥＤ制御回路２５が接続されており、このＬＥＤ制御回路２５は、その出力端に接続されている照明用光源（ＬＥＤ）１０、１２の点灯制御を行う。
【００８６】
前記光源１０、１２から放射される光を受光する位置にはホトダイオード６〜９が配置され、ホトダイオード６の出力端には増幅器３２が、ホトダイオード７の出力端には増幅器３４が、ホトダイオード８の出力端には増幅器３３が、ホトダイオード９の出力端には増幅器３５が各々接続されている。これら増幅器３２〜３５はホトダイオード６〜９より出力される光電流を増幅して出力する。増幅器３２〜３５の出力端にはＡ／Ｄ変換器３６〜３９が接続されており、Ａ／Ｄ変換器３６〜３９は増幅器３２〜３５より出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ２０へ出力する。
【００８７】
また、増幅器３２の出力端にはハイパスフィルター４０が接続され、ハイパスフィルター４０は増幅器３２より出力される高周波信号のみを選択的に出力する。増幅器３４の出力端にもハイパスフィルター４１が接続され、ハイパスフィルター４１は増幅器３４より出力される高周波信号のみを選択的に出力する。ハイパスフィルター４０と４１の出力端には加算回路４２が接続され、加算回路４２はハイパスフィルター４０と４１の出力を加算する。加算回路４２の出力端には増幅器４３が接続され、増幅器４３は加算回路４２の出力を増幅する。増幅器４３の出力端にはコンパレーター４４が接続され、コンパレーター４４は増幅器４３の出力を入力してハイ、ローの２値化した信号をＣＰＵ２０へと出力する。
【００８８】
上記ハイパスフィルター４０と４１、加算回路４２、増幅器４３およびコンパレーター４４は、硬貨の通過を検出するための硬貨通過検出回路４５を構成し、硬貨通過検出回路４５は硬貨がホトダイオード６と７の上に到達したことを検出した時にハイからローレベルへと切り替わる。
【００８９】
また、増幅器３３の出力端にはハイパスフィルター４０Ａが接続され、ハイパスフィルター４０Ａは増幅器３３より出力される高周波信号のみを選択的に出力する。増幅器３５の出力端にもハイパスフィルター４１Ａが接続され、ハイパスフィルター４１Ａは増幅器３５より出力される高周波信号のみを選択的に出力する。ハイパスフィルター４０Ａと４１Ａの出力端には加算回路４２Ａが接続され、加算回路４２Ａはハイパスフィルター４０Ａと４１Ａの出力を加算する。加算回路４２Ａの出力端には増幅器４３Ａが接続され、増幅器４３Ａは加算回路４２Ａの出力を増幅する。増幅器４３Ａの出力端にはコンパレーター４４Ａが接続され、コンパレーター４４Ａは増幅器４３Ａの出力を入力してハイ、ローの２値化した信号を出力する。
【００９０】
上記ハイパスフィルター４０Ａと４１Ａ、加算回路４２Ａ、増幅器４３Ａおよびコンパレーター４４Ａは硬貨の通過を検出するための硬貨通過検出回路４６を構成し、硬貨通過検出回路４６は、硬貨通過検出回路４５と同様の硬貨通過を検出するための回路であり、硬貨４がホトダイオード８と９の上に到達したことを検出した時にハイからローレベルへと変化する信号を出力する。硬貨通過検出回路４６の出力端にはゲート回路４７が接続され、ゲート回路４７はＣＰＵ２０からの制御信号により硬貨通過検出回路４６から入力した信号をＣＰＵ２０の入力ポートに出力する。
【００９１】
また、ＣＰＵ２０の出力ポートにはフラッパー制御回路４８が接続され、フラッパー制御回路４８の出力端には硬貨の選別を行う為のフラッパー制御用モータ等の駆動源（図示せず）が接続されており、フラッパー制御回路４８はＣＰＵ２０から出力されるコントロール信号に基づいて識別した硬貨の選別を行う為のフラッパー制御用モータ等の駆動源（図示せず）への通電制御を行う。上記駆動源（図示せず）は、フラッパー機構４９の一部を構成するものである。フラッパー機構４９の動作状態はセンサー５０により監視され、センサー５０による監視結果はＣＰＵ２０へ出力される。なお、硬貨の仕分けのためのフラッパー機構４９や、硬貨を強制的に搬送する機構については、本発明の直接的な構成要素ではないので、詳細な説明は省略する。
【００９２】
次に、本実施形態に係る円形物体識別装置の全体的な動作について、図１１のフローチャートと図１２のタイミングチャートに基づき説明する。
【００９３】
まず、最初に硬貨識別動作をスタートさせると、ＣＰＵ２０はＲＯＭ２１に格納されたプログラムの実行を開始し、システム及び各部機構の初期化、ディスプレー２４に対する初期画面表示と硬貨搬送機構の動作開始を行う（ステップＳ１）。
【００９４】
次に、硬貨の識別を行うために２つのＬＥＤ光源１０、１２を点灯し（ステップＳ２）、ホトダイオード６〜９から出力されるアナログ信号を増幅器３２〜３５で増幅し、Ａ／Ｄ変換器３６〜３９でデジタル信号に変換してＣＰＵ２０へ取り込む（ステップＳ３、Ｓ４）。また、同時にカウンターをスタートさせて、予め決められた一定時間毎にホトダイオード６〜９から出力されるデータをＣＰＵ２０へと連続して取り込み、所定のメモリー番地へと順次格納する。そして、その取り込み回数（Ｎ）が、予め決められた一定の回数（Ｃ）だけ取り込まれたかをチェックして、一定の回数のデータが取り込まれるまで、この動作を繰り返す（ステップＳ５）。
【００９５】
一定回数のデータ取り込みが完了すると前記ＮをＣに設定してデータ取り込みを一旦終了し（ステップＳ６）、各ホトダイオード６〜９毎に複数回取り込まれた上記メモリー番地のデータを平均化処理し、その平均値を算出する（ステップＳ７）。このように各ホトダイオード６〜９毎に複数回取り込んだデータの平均値を求めることで、ノイズの影響を除去して各ホトダイオード６〜９の受光面上の明るさを正確に求めることができる。しかして、図８を用いて説明したように、各ホトダイオード６〜８の受光面上における平均照度値が求められる。
【００９６】
ここで、求められたホトダイオード６〜８の３つの受光面上の平均照度データは相互に比較され、これらのホトダイオード６〜８の受光面上における照度分布の差がチェックされ、いわゆるフラットネスチェックが行われる（ステップＳ８）。そして、平均照度値に一定以上の差がある場合には搬送通路を構成するガラス表面などにゴミやほこりなどが付着した可能性が高く、この状態で識別を行うと正確な判定が行えないと判断して識別動作を中断して警告表示を行い、使用者にガラス面の清掃を指示する（ステップＳ９）。
【００９７】
なお、本実施形態の円形物体識別装置を組み立てる際に、予め各ホトダイオード６〜８の平均照度を測定し、この測定値をメモリーに記憶しておけば、この記憶されたデータと上記の実際の使用時に求められた平均照度データを比較することでより正確に上記判断を行うことができる。
【００９８】
次に、ステップＳ８のフラットネスチェックにおいて各ホトダイオード６〜８の受光面上の平均照度値が正常と判断されると、硬貨通過検出回路４５の出力信号がローレベルであるか否かチェックする（ステップＳ１０）。そして、出力信号がハイレベルの場合には硬貨４がまだホトダイオード６、７に到達していないと判断し、複数回連続して取り込まれた前記各ホトダイオード６、７のデータが格納されている記憶番地を１つずつシフトして最初に取り込まれたデータを削除し、代わりに最新の現時点における各ホトダイオード６、７の出力信号を取り込んでシフトした後に開いた所定のメモリー番地に格納して、出力信号がローレベルになるまでこの動作を繰り返す（ステップＳ１１）。このようにして常時最新の照度データのチェックが行えるようにしている。
【００９９】
図１２のタイムチャートに示すように、Ｔ１時点において硬貨が搬送通路の最も上流側に配置されているホトダイオード６と７に到達すると、ホトダイオード６の出力Ｖ１とホトダイオード７の出力Ｖ３は減少し始め、高周波信号のみを取り出すハイパスフィルター４０、４１の出力も同様に変化して硬貨通過検出回路４５の出力信号がハイよりローへと変化する。ここで、加算回路４２と増幅器４３は、硬貨がホトダイオード６または７に到達した瞬間をできるだけ早く検出する目的の為に設けてある。
【０１００】
そして、硬貨通過検出回路４５の出力信号がローへと変化すると、上記平均化処理で求められた各ホトダイオード６〜８の平均照度値を確定し（ステップＳ１２）、各ホトダイオード６〜９より出力される信号をＣＰＵ２０へと取り込む（ステップＳ１３）。その取り込まれたデータが一定以上のレベルにあるか否かをチェックし（ステップＳ１４）、一定以下の場合には搬送されてきた硬貨のサイズが一定以上であると判断して識別を行わずに偽硬貨として処理を行う（ステップＳ２６）。一定以上の場合には、各ホトダイオード６〜９の出力を、対応する各ホトダイオード６〜９の平均照度データにて除算して規格化されたホトダイオード出力を求める（ステップＳ１５）。そして、求められた上記規格化されたホトダイオード６とホトダイオード８の出力Ｖ１とＶ２を比較し（ステップＳ１６）、一致していなければステップＳ１３に戻って再び各ホトダイオード６〜９の出力を取り込み上記のステップを繰り返し、一致するまでこのステップを繰り返す。規格化された上記２つのデータが一致すると、これらのデータを一旦記憶すると共に識別タイミングと判定する（ステップＳ１７）。そして、その記憶されている規格化されたホトダイオード６とホトダイオード７の出力Ｖ１とＶ３を加算してＶｘを求める（ステップＳ１８）。このＶｘは、図６に示すようにホトダイオード６上の影のエッジの位置と、ホトダイオード７上の影のエッジの位置との離隔距離に応じた値であり、硬貨の直径Ｄと相関性がある。次に、このＶｘ値より硬貨の直径Ｄを算出する（ステップＳ１９）。
【０１０１】
即ち、図７に示すようにＶｘ値は硬貨の直径Ｄに対して一義的に変化するので、予めこの式をプログラミングしておけばＶｘ値を入力して硬貨の直径Ｄを算出することが出来る。または、Ｖｘ値と直径Ｄとの関係をルックアップテーブルとして記憶しておいてもよい。なお、実際には図７に示すように硬貨の直径Ｄの値は硬貨の厚さＴによって影響を受けるが、予め一定の厚さと仮定して硬貨の直径Ｄを算出し、後で求められた硬貨の厚さと仮定した厚みとを比較することによって硬貨の真偽を確かめることが出来る。または、最初に硬貨の厚さを求めておき、この求められた値を基にしてＶｘと直径との関係を決めるほぼ直線の勾配（近似値）を決定し、決定されたほぼ直線の近似式に当てはめてＶｘ値より直径を求めてもよい。図１１のフローチャートの実施例では前者に基づいて記載してあるが、いずれのケースも本発明の範囲内であることは明らかである。
【０１０２】
次に、規格化されたホトダイオード７と９の出力データに基づいてホトダイオード７と９上における硬貨の影のエッジまでの距離ＬａとＬｂを求める（ステップ Ｓ２０、Ｓ２１）。図７において直径の代わりに横軸をＬａまたはＬｂと置き換えれば、同様にして求めることが出来る。
【０１０３】
そして、求められたＬａ，Ｌｂ値と予め記憶されている光学系の寸法に関する固定データ値（Ｓａ、Ｓｂ、Ａ、Ｂ）とを前記（３）式に入力して硬貨の厚さＴを算出する（ステップ Ｓ２２）。そして、予め記憶されている硬貨の直径と厚さとの関係をまとめたテーブルを参照して、ステップ Ｓ１９で求められた直径Ｄに対応する硬貨の厚さＴ０を求め（ステップ Ｓ２３）、本実施形態の円形物体識別装置で光学的に求められた硬貨の厚さＴと比較する（ステップ Ｓ２４）。そして、両者ＴとＴ０の差が一定の範囲を超えている時には偽硬貨として処理を行い（ステップ Ｓ２６）、フラッパー制御回路４８の出力でフラッパー機構を駆動して偽硬貨格納部へ格納させる。一方、一定の範囲内の時には、硬貨がホトダイオード７と９を通過することを硬貨通過検出回路４６の出力変化より確認し（ステップＳ２５）、その後、真正硬貨として処理し、フラッパー制御回路４８の出力でフラッパー機構４９を駆動して金種毎の仕分けして、格納を行う（ステップＳ２７）。
【０１０４】
かかるフローにおいては真偽の判定を硬貨の直径データと厚さデータの両方に基づいて行うようにしてあるが、直径を求めた段階でその値が既に真正硬貨の値よりも充分外れていると判断される時には、厚さによる判定を待たずに偽硬貨として処理を行ってもよい。
【０１０５】
本実施形態１による場合は、硬貨の搬送方向に離隔した光電変換素子の検出データに基づいて識別タイミングを範囲し、そのタイミングで検出した直径（外形）データと厚みデータに基づいて硬貨を識別するので、正確に硬貨の識別をすることが可能になる。
（実施形態２）
本実施形態２は、硬貨の外形（直径）と厚みとの検出を唯一つの光源で共用した場合である。
【０１０６】
図１３は実施形態２に係る円形物体識別装置を示す正面図、図１４は実施形態２に係る円形物体識別装置における硬貨とホトダイオードとの位置関係を示す平面図、図１５は実施形態２に係る円形物体識別装置において用いるフレネルレンズを示す平面図である。
【０１０７】
この円形物体識別装置は、被識別対象である硬貨６１が上方を搬送される搬送通路の底部の一部を構成するガラス板６０を有する。このガラス板６０の下側には、図１４に示すような位置に光電変換素子としてのホトダイオード６２〜６５が同一高さ位置に配置され、ホトダイオード６２〜６５は受光した光を電気信号へ変換して出力する。尚これらのホトダイオード６２〜６５は図１で示した４つのホトダイオード６〜９にそれぞれ対応するものであり、ホトダイオード６２〜６４、特に６２と６３は、硬貨６１の直径に対応する外形を測定し、ホトダイオード６３と６５は硬貨の厚さを測定する働きをする。また、ホトダイオード６５は、他のホトダイオード６２〜６４に対して幾分長めに設計されているが、これは後述する点光源６６から斜め方向に照射された光の硬貨による影を検出するためである。
【０１０８】
一方、搬送通路の上方には、上記４つのホトダイオード６２〜６５のちょうど中心位置の上方に点光源６６が配置されており、点光源６６はガラス板６０を透過してホトダイオード６２〜６５を照明する。上記点光源６６とガラス板６０との間には、図１５に示すように一部に開口穴６７ａを有するフレネルレンズ６７が、その焦点位置に点光源６６を位置させるようにして配置されている。このフレネルレンズ６７は、点光源６６より発散された光をレンズ部により平行にしてホトダイオード６２〜６５へと放射し、開口穴６７ａを通過した発散光をホトダイオード６５へと入射するように構成されている。
【０１０９】
フレネルレンズ６７の下側には、光路規制用のマスク６８が配置されている。このマスク６８は、点光源６６より放射された光を４つのホトダイオード６２〜６５のみに入射するように光路を規制し、不要な有害光の発生を防止するものである。ここで、ホトダイオード６２〜６４に入射する光は光軸線（ｌ−ｌ’）に対して平行である。よって、硬貨６１の厚さに影響されずにホトダイオード６２〜６４の出力信号より硬貨６１の直径を正確に求めることが出来る。また、ホトダイオード６３と６５の出力より硬貨６１の厚さが算出される。その算出は前述した方法に準じて行われる。この場合、光源が１つである故に、図９に示すＡとＢを同一、ＳａとＳｂを同一とした算出を行うこととなる。
【０１１０】
本実施形態２においても、ホトダイオード６２と６４とに基づいて識別タイミングを検出し、その識別タイミングのときのホトダイオード出力に基づいて硬貨の直径と厚みとを求めて、硬貨を識別するため、正確な識別が可能となる。
【０１１１】
また、本実施形態２においては、硬貨の直径と厚さを測定するために唯一つの点光源６６を用いているので、４つのホトダイオード６２〜６５の平均照度値をそれぞれ比較して、より詳細に通路の汚れなどの判定を行い得るという効果を奏する。なお、フレネルレンズ６７は円形物体識別装置全体の厚さを薄くするために用いたものであって、代わりに通常のレンズ系を採用してもよく、何ら機能、性能に変化は生じないことは言うまでも無い。また、レンズの代わりに、単なるプリズムを用いてもよく、同様の機能を有する。
（実施形態３）
本実施形態３は、硬貨の外形（直径）と厚みとに基づいて硬貨を識別する構成であり、硬貨の外形を識別する光学系と、硬貨の厚みを識別する光学系とを、硬貨の搬送通路に対して逆側に設けた場合である。
【０１１２】
図１６は本実施形態３の円形物体識別装置を示す正面図である。この円形物体識別装置は、被識別対象である硬貨７１が上方を搬送される搬送通路の一部を構成するガラス板７０を有する。ガラス板７０の下側には光電変換素子としてのホトダイオード７２、７３、７４が実施形態１と同様に配置されており、これらホトダイオード７２、７３、７４はそれぞれ図１に示すホトダイオード６、７、８に対応する。ガラス板７０の上方には第１の点光源７６が設けられ、この第１の点光源７６は図１の第１の光源１０に対応し、ホトダイオード７２、７３、７４を照明するものである。上記第１の点光源７６と搬送通路との間には、第１の点光源７６から放射される光束の光路を規制するマスク７８が設けられており、このマスク７８は図４に示す遮光マスク１１に対応するものである。
【０１１３】
一方、搬送通路を挟んで、第１の光源７６とは反対側に、つまり搬送通路の下側に第２の点光源７７が配置されている。この第２の点光源７７は、搬送通路の上方に配置されたホトダイオード７５を照明するためのものであり、図１に示す第２の光源１２に対応する。なお、ホトダイオード７５は図１におけるホトダイオード９に対応している。第２の光源７７と搬送通路との間には光束規制用のマスク７９が配置され、このマスク７９は第２の光源７７から放射された光の光路を規制するものである。
【０１１４】
この実施形態３にあっても、上述した実施形態１と同様に、硬貨の直径と厚みとにより正確に硬貨の識別が可能になる。
【０１１５】
また、実施形態３にあっては、硬貨の厚み検出用のホトダイオード７５と、その光源としての第２の点光源７７とが、固化の外形認識用のホトダイオード７２〜７４および光源７６とは逆方向配置で設けられているので、両光源７６と７７からの光が干渉し難くでき、その結果として厚み検出用のホトダイオード７５および光源７７の配置と、外形検出用のホトダイオード７２〜７４および光源７６の配置との自由度を向上させ得る。
（実施形態４）
本実施形態４は硬貨の外形と穴の有無とに基づいて硬貨を識別する場合であり、反射式光学系を用いて構成した場合である。
【０１１６】
図１７は、本実施形態４に係る円形物体識別装置を示す正面図、図１８はその円形物体識別装置における光学系を展開した状態を示す図、図１９はその円形物体識別装置における硬貨と光照射位置との関係を示す平面図である。
【０１１７】
この円形物体識別装置は、被識別対象である硬貨８１が上方を搬送される搬送通路の一部を構成するガラス板８０を有する。ガラス板８０の下側には、搬送されてくる硬貨に対して斜め下方より光を投射するための投光系８２と、投光系８２により投射された光の硬貨による正反射光を検出する受光系８３とが設けられている。なお、ガラス板８０の下側に投光系８２と受光系８３とを設けたのは、ガラス板８０の上側に硬貨８１を搬送する搬送ベルト８９が硬貨８１の中心部、つまり穴部分を塞ぐ虞れがあるためである。以下の実施形態において、穴の有無を検出する場合は、同様の理由により反射式光学系を用いている。但し、搬送ベルトを２列にして硬貨の穴を塞ぐことを回避できる場合には透過式光学系を使用することも可能である。
【０１１８】
投光系８２は、微小光源としてのＬＥＤ８２ａ、レンズ８２ｂ、ホルダー８２ｃおよび光束規制マスク８２ｄから構成されている。ＬＥＤ８２ａより放射された光はレンズ８２ｂにより平行にされて硬貨を照明するようになっている。これらＬＥＤ８２ａおよびレンズ８２ｂはホルダー８２ｃにて一体的に支持されている。上記ホルダー８２ｃの前面部に、上記光束規制マスク８２ｄが取付けられている。この光束規制マスク８２ｄには、５つの長方形状の開口が設けられていて、搬送される硬貨８１に対して図１９に破線で示す様な５つの長方形状の光束９０〜９４を投射するものである。
【０１１９】
投射光束９０〜９３は、図１で説明した光電変換素子としてのホトダイオード６〜９を照明するための投射光に対応しており、被識別対象である硬貨８１の外形を測定するために、図示のように硬貨８１から幾分かはみ出した長方形状に形成されている。一方、投射光束９４は、これら４つの投射光束９０〜９３の中心に配置された縦長長方形状の光束であって、硬貨８１の中心付近を照明し、穴の有無を検査する為のものであり、長辺が硬貨８１の穴の直径よりも長く、かつ短辺が硬貨８１の穴の直径よりも短い長方形状に形成されている。
【０１２０】
上記受光系８３は、上記投光系８２より投射された光の硬貨８１による正反射光を検出する位置に配置されており、硬貨８１によって反射された反射光を集光するためのレンズ８３ａと、その受光面に配置された受光素子基板８３ｂと、これらレンズ８３ａ、受光素子基板８３ｂを支持するためのホルダー８３ｃとから構成されている。なお受光素子基板８３ｂは、硬貨８１の表面に形成される像が受光素子基板８３ｂ上に結像するよう、つまり図１７に示す如く、硬貨８１とレンズ８３ａに対してシャインプルーフの関係を満足するように、受光系８３のレンズ８３ａの光軸に対して斜めに配置されているものとする。受光素子基板８３ｂ上には、上記投射光束の硬貨８１からの反射光を受光する位置に、上記５つの投射光束に対応して５つのホトダイオード８４〜８８が配置されている。
【０１２１】
したがって、本実施形態４にあっては、図１と同様に、硬貨８１が一対のホトダイオード８４、８５に対応する位置と、別の一対のホトダイオード８６、８７に対応する位置とのちょうど中間に達すると、ホトダイオード８４と８６より出力される光電流が等しくなり、この時ホトダイオード８４と８５の出力を加算した信号は硬貨の外形に対応した信号を与える事になる。よって、硬貨８１を正確に識別することが可能になる。
【０１２２】
また、ホトダイオード８４、８５が硬貨８１の通過を検知し初めてからホトダイオード８８の出力を時系列的に検出する事によって、硬貨８１の穴の有無を検出することが出来る。即ち、穴の無い硬貨の場合には、硬貨が一対のホトダイオード８４、８５と、別の一対のホトダイオード８６、８７との中間位置にきても、中央のホトダイオード８８の出力はその前後の状態と殆ど変化しない。これに対して、穴明き硬貨の場合には、中間位置付近において反射光の強度に急激な減少が見られるのでこれを検出する事で硬貨８１に設けた穴を検出することが出来る。よって、硬貨の外形だけでなく、穴の有無によっても硬貨８１を識別できるので、より正確な硬貨の識別が可能になる。
【０１２３】
なお、上述した実施形態４にあっては光源から放射される光が平行光に処理されるため、光束の距離に応じた広がり程度を考慮する必要がなく、投光系および受光系、特に受光系の配置や光電変換素子の形状について簡潔化が可能になる。また、上記複数の光電変換素子の前面に集光レンズが存在するため、各光電変換素子を接近して配設することが可能となり、受光系を小型化することができる。
（実施形態５）
本実施形態５は、上述した実施形態４で平行光を用いているのに対し、光源からの放射光を硬貨に照射し、硬貨の外形（直径）と穴の有無とにより硬貨を識別する場合である。
【０１２４】
図２０は本実施形態５に係る円形物体識別装置を示す正面図であり、図２１は上記円形物体識別装置における投光系の投影光束を説明するための正面図、図２２は硬貨と投影光束との位置関係及び硬貨面上における投影光束の形状を説明するための正面図、図２３は上記硬貨より反射した上記投影光の受光面上における結像状態を示した正面図、図２４は上記円形物体識別装置に備わった投光系と受光系との関係を展開して示す模式図である。
【０１２５】
この円形物体識別装置は、被識別対象である硬貨１０４が上方を搬送される搬送通路の底部を構成する底板１０１を有し、その底板１０１は光学的な検出を可能とすべく、その一部が無色透明なガラス板にて構成されている。図２０中の１０２及び１０３は、上記搬送通路の側面を構成している側壁であり、硬貨１０４は上記ガラス板からなる底板１０１の上側を図２０の紙面に対して垂直方向に搬送されている。また、図２０中の１０５は上記被測定硬貨を上記した搬送方向に対して強制的に搬送する為の搬送ベルトであり、不図示の機構によって上記硬貨を上記搬送通路に沿って強制的に駆動する。
【０１２６】
上記ガラス板（１０１）の下側には、光学的に上記硬貨１０４の直径や穴の有無などを測定する為の投光系１０６が、斜め右上方に光出射方向を向けて設けられている。この投光系１０６は、ガラス板（１０１）を透過してその上側を搬送されてくる硬貨１０４に対して斜め方向より光を投影するものであり、ホルダー１０６ａと、ホルダー１０６ａに取り付けられた光源１０６ｂと、上記ホルダー１０６ａの前面に取り付けられたマスク１０６ｃとを有する。光源１０６ｂは、上記硬貨１０４を照明するための光を発生し、この光源１０６ｂより投影された光を所定のエリア内に規制して投影する。ここで、硬貨１０４の直径や穴の有無を安定して測定する為にはできるだけ均一に硬貨を照明する事が必要であるから、光源１０６ｂとしては発光面積が微小で指向特性に優れたＬＥＤ（発光ダイオード）を用いている。
【０１２７】
上記硬貨１０４による反射光は受光系１０７にて捉えられる。この受光系１０７は、上記反射光を受光して硬貨１０４の直径や穴の有無を識別する為の信号を出力するものであり、ホルダー１０７ａと、ホルダー１０７ａに取り付けられた受光レンズ１０７ｂと、上記受光レンズ１０７ｂの結像面位置に配置された受光素子基板１０７ｃとからなる。この受光素子基板１０７ｃには、硬貨からの正反射光を結像する結像面に沿って後述する４つの光電変換素子が配置されている。
【０１２８】
ここで、上記受光レンズ１０７ｂは硬貨１０４の反射面の像を上記受光素子基板１０７ｃ上に結像する様に配置構成されている。硬貨１０４の反射面、即ちガラス板１０１の上面をＯ−Ｃとし、受光レンズ１０７ｂの光軸に直交する軸線をＯ−Ｄとしたとき、硬貨１０４の反射面の像はシャインプルーフの法則により図２０にＯ−Ｅで示す面上に結像するから、受光素子基板１０７ｃは受光レンズ１０７ｂの光軸に対して図示のように傾けて配置してある。図２４は、この場合の展開図を示す。このように傾けて配置しているのは、受光素子基板１０７ｃの受光エリアと、上記硬貨１０４の反射面、つまりガラス板１０１の上面位置とを対応づけ、硬貨１０４の反射面（Ｏ−Ｃ）上に結像した上記投影光の像を受光素子基板１０７ｃ上に結像させる為である。
【０１２９】
次に、図２１から図２３を参照して投影光束と受光光束との関係を詳細に説明する。図２３中の１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは上記受光素子基板１０７ｃ上に図示のような位置に配置された４つの台形形状の光電変換素子である。光電変換素子１１０ａは、図２２に示すように上記ガラス板１０１の上面（Ｏ−Ｃ）において、図示のように硬貨の搬送方向（図２２の左右方向）に対して直交する方向で、搬送通路の幅方向中央より片側（図２２の上側）に寄った位置に設定された長方形状のエリア１０９ａからの反射光を受光するように配置されている。
【０１３０】
光電変換素子１１０ｂは、上記長方形状のエリア１０９ａに対して搬送通路の幅方向中心に対して反対側（図２２の下側）であって対称位置に設定された、上記エリア１０９ａと同一形状のエリア１０９ｂからの反射光を受光するように配置されている。
【０１３１】
光電変換素子１１０ｃは、上記エリア１０９ａに対し搬送方向に平行な位置であって、識別すべき最小径の硬貨１０４の直径よりも短い距離離れた位置に設定された、上記エリア１０９ａと同一形状の長方形状のエリア１０９ｃからの反射光を受光するよう配置されている。
【０１３２】
光電変換素子１１０ｄは、上記エリア１０９ａと１０９ｃとの中間位置で、かつエリア１０９ａと１０９ｂの中間であって搬送通路の幅方向中央の位置に設定された、搬送方向と直交する方向に縦長い長方形状のエリア１０９ｄからの反射光を受光するように配置されている。ここで、エリア１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの搬送方向に直交する方向の長さは識別すべき最小径の硬貨１０４が上記エリア１０９ａ〜１０９ｃを通過する際に、各エリア１０９ａ〜１０９ｃの一部を同時に通過するように、また、識別すべき最大径の硬貨１０４が上記エリア１０９ａ〜１０９ｃを通過する際に各エリア１０９ａ〜１０９ｃを同時に硬貨１０４の縁が通過するように大きさやその位置が設定されている。
【０１３３】
また、エリア１０９ｄの大きさは、識別すべき最小径の硬貨１０４の直径よりも小さく、かつ、長手方向が識別すべき穴明き硬貨の穴の直径よりも長く、長手方向と直交する方向が識別すべき穴明き硬貨の穴の直径とほぼ同じか、またはそれよりも短くなるように設定されている。
【０１３４】
上記光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄを台形形状としたことについては、図２４に示す様に各エリア１０９ａ〜１０９ｄに対応する光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの距離が各々異なる事によって結像倍率がそれぞれ異なる事による。
【０１３５】
図２１は、投光系１０６に設けたマスク１０６ｃ面上における上記エリア１０９ａ〜１０９ｄに対応する投影光束の形状を示したものであり、投影光束１０８ａが１０９ａに、投影光束１０８ｂが１０９ｂに、投影光束１０８ｃが１０９ｃに、投影光束１０８dが１０９dにそれぞれ対応している。従って、マスク１０６ｃとしては、上記投影光束１０８ａ〜１０８dを遮る事の無いように、例えば図２１に点線で示す様な上記の４つの投影光束を包含した台形形状の開口が設けられたものが用いられる。
【０１３６】
なお、上記マスク１０６ｃは、不要な光が本実施形態の円形物体識別装置の一部に反射して有害光となって受光系１０７に入射することの無いように投影光束を規制する為のものである。
【０１３７】
かかる構成において、硬貨１０４が搬送通路を移動して来て上記投光系１０６の投影光束エリア内に達し、エリア１０９ａ、１０９ｂを横切ると、上記エリア１０９ａ、１０９ｂを照明する光束の一部が上記硬貨１０４によって受光系１０７側に反射され、受光レンズ１０７ｂによって光電変換素子１１０ａ、１１０ｂ上に、上記エリア１０９ａ、１０９ｂを横切る上記硬貨１０４の反射像を結像する。
【０１３８】
さらに、硬貨１０４が移動してエリア１０９ｄに達すると、上記エリア１０９ｄを照明する光束の一部が上記硬貨１０４によって受光系１０７側に反射され、受光レンズ１０７ｂによって光電変換素子１１０ｄ上に、上記エリア１０９ｄを横切る上記硬貨１０４の反射像を結像する。
【０１３９】
そして、硬貨１０４がエリア１０９ｃに達すると、上記エリア１０９ｃを照明する光束の一部が上記硬貨１０４によって受光系１０７側へと反射され、受光レンズ１０７ｂによって光電変換素子１１０ｃ上に、上記エリア１０９ｃを横切る上記硬貨１０４の像を結像する。
【０１４０】
このようにして上記硬貨１０４の中心が上記エリア１０９ｄの中心に達して図２２にて示す位置になると、エリア１０９ａとエリア１０９ｃとを横切る上記硬貨１０４の面積が等しくなり、上記硬貨１０４上の上記エリア１０９ａと１０９ｃから反射される光量が等しくなるので、上記エリア１０９ａと１０９ｃからの反射光を受光する位置に配置された２つの光電変換素子１１０ａと１１０ｃの出力が等しくなる。
【０１４１】
この時、上記光電変換素子１１０ａと１１０ｃに入射する上記硬貨１０４からの反射光は硬貨の外形サイズに対応している（硬貨の外形に比例して光電変換素子に入射する光量が変化する）ので、上記光電変換素子１１０ａまたは１１０ｂの出力を検出する事で硬貨の外形サイズを検出する事が出来るが、実際には硬貨が搬送されて来る時に搬送方向に対して直交する方向にある程度の位置ずれが発生するので、そのままでは測定誤差が発生する。
【０１４２】
そこで、本実施形態ではエリア１０９ａとは搬送通路の幅方向中心に対して反対側（図の下側）であってかつ対称な位置に上記エリア１０９ａと同じ形状の長方形の別のエリア１０９ｂを設け、このエリア１０９ｂを横切る硬貨１０４からの反射光を受光する受光レンズ１０７ｂの結像面位置に光電変換素子１１０ｂを別設して、上記光電変換素子１１０ａと１１０ｂの出力の和を求めて上記硬貨１０４の外形を算出するようにしてある。このようにする事で上記硬貨１０４の搬送に付随して発生する上記誤差を効率よく除去できる。また、光電変換素子１１０ｄの出力に基づき硬貨に設けられる穴の有無を確実に検出できる。
【０１４３】
したがって、本実施形態５においても、実施形態４と同様に、硬貨の外形と穴の有無とに基づき硬貨の識別を正確に行い得る。
【０１４４】
なお、本実施形態５においては、図２５〜図２７に示すようにすることもできる。
【０１４５】
図２５〜図２７は、硬貨の搬送方向に対して平行となる方向に上記投光系１０６と受光系１０７を配置した構成図であり、図２５は図２０に、図２６は図２１に、図２７は図２３にそれぞれ対応している。また、対応する部分には同じ番号を付してある。
【０１４６】
この例では図示のように搬送方向に対して平行となるように投光系１０６及び受光系１０７が配置してあるので、投影光束１０８ａ〜１０８ｄの並びと光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの並びとが前記例とは異なっているが、それ以外は同じであるので詳細な説明は省略する。
（実施形態６）
本実施形態６は、硬貨の外形と穴の有無とを検出して硬貨の識別を行うものの、実施形態５とは異なり、平行光を用いている。但し、受光素子基板１０７ｃは受光系における光軸に対して垂直に配している。
【０１４７】
図２８は、本実施形態６に係る円形物体識別装置を示す図であり、図２９は上記円形物体識別装置における硬貨と投影光束との位置関係及び硬貨面上における投影光束の形状を説明するための正面図、図３０は上記円形物体識別装置に備わった投光系と受光系との関係を展開して示す模式図である。なお、図２８〜図３０において図２５と同様の機能を果たす部品には同一の番号を付けており、詳細な説明は省略する。
【０１４８】
この実施形態６においては、光源１０６ｂから投射された光を、光源１０６ｂの前方に配置されたレンズ１０６ｄによって平行光として投影する。レンズ１０６ｄの直前にはマスク１０６ｃが配置されている。このマスク１０６ｃには前述した搬送通路を構成するガラス板１０１の上面におけるエリア１０９ａ〜１０９ｄに対応した４つの開口が設けられていて、図２９に１０９ａ〜１０９ｄにて示すような４つの長方形状の光を上記ガラス板１０１の上面に投影する構成となっており、光源１０６ｂからの光は上記マスク１０６ｃに開けられた開口に等しい形状の光束として上記ガラス板１０１の上面に投影される。
【０１４９】
一方、受光系１０７は上記投光系１０６から投影された平行光の上記投影光束１０９ａ〜１０９ｄを通過する硬貨１０４からの正反射光をレンズ１０７ｂにより集光して、上記レンズ１０７ｂの結像面に配置された複数の受光素子にて受光するように配置、構成されており、光電変換素子は上記レンズ１０７ｂによる上記マスク１０６ｃの結像位置に配置されている。図３０は、その光路を展開して示す図である。
【０１５０】
なお、図２９中の１１１ａ〜１１１ｄは上記光電変換素子における受光エリアであり、受光素子基板上での光電変換素子の取り付け誤差を考慮して、ガラス板１０１の上面における投影光エリア１０９ａ〜１０９ｄよりも若干大き目に設定されている。
【０１５１】
図３１は本実施形態６の円形物体識別装置に備わった制御回路を示すブロック図である。
【０１５２】
この制御回路は、システム全体の制御および光電変換素子の出力信号の演算処理を行なう中央演算処理装置としてのＣＰＵ１２０を備える。このＣＰＵ１２０には、ＲＯＭ１２１およびＲＡＭ１２２が接続されており、ＣＰＵ１２０はＲＯＭ１２１に書き込まれているプログラムに従って入出力ポートからデータを読み取ったり出力したり、ＲＡＭ１２２に対してデータの読み書きを行ったり、演算処理を行なったりする。
【０１５３】
ＣＰＵ１２０の入力ポートには各種スイッチを内蔵したスイッチボックス１２３が接続され、ＣＰＵ１２０の出力ポートにはディスプレイ１２４が接続されている。上記スイッチボックス１２３は識別すべき金種の設定を含む各種のモード設定やディスプレイ１２４に対する表示情報の設定などの各種の情報を入力する。また、ＣＰＵ１２０の出力ポートにはＬＥＤ制御回路１２５が接続されており、このＬＥＤ制御回路１２５は、その出力端に接続されている照明用照明光源（ＬＥＤ）１０６ｂの点灯制御を行なう。
【０１５４】
上記光源１０６ｂから放射された光の硬貨による反射光を受光する位置には光電変換素子（ホトダイオード：ＰＤ）１１０ａ〜１１０ｄが配置され、光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの出力端には増幅器１３１、１３２、１３３、１３４が接続され、これら増幅器１３１〜１３４は上記光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄより出力される光電流を増幅して出力する。
【０１５５】
上記増幅器１３１〜１３４の出力端にはＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１３５〜１３８が接続され、これらＡ／Ｄ変換器１３５〜１３８は増幅器１３１〜１３４より出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ１２０へ出力する。
【０１５６】
上記増幅器１３１の出力端にはハイパスフィルター１３９が接続され、このハイパスフィルター１３９は上記増幅器１３１より出力される高周波信号のみを選択的に出力する。上記増幅器１３２の出力端にはハイパスフィルター１４０が接続され、このハイパスフィルター１４０は上記増幅器１３２より出力される高周波信号のみを選択的に出力する。ハイパスフィルター１３９と１４０の出力端には加算回路１４１が接続され、加算回路１４１はハイパスフィルター１３９と１４０の出力を加算する。
【０１５７】
加算回路１４１の出力端には増幅器１４２が接続され、この増幅器１４２は加算回路１４１の出力を増幅する。増幅器１４２の出力端にはコンパレータ１４３が接続され、このコンパレータ１４３は増幅器１４２の出力を予め定められた一定のレベルの信号と比較し、上記増幅器１４２の出力が上記一定レベル以上の場合にハイ信号をＣＰＵ１２０へ出力する。
【０１５８】
上記ハイパスフィルター１３９と１４０、加算回路１４１、増幅器１４２およびコンパレータ１４３は、硬貨の通過を検出するための硬貨通過検出回路１４４を構成し、硬貨通過検出回路１４４は硬貨が光電変換素子１１０ａと１１０ｂの光路中、つまりガラス板１０１の上面におけるエリア１０９ａ、１０９ｂに到達した瞬間を、光電変換素子１１０ａと１１０ｂの出力変化より検出してローからハイヘと切り替わる。
【０１５９】
また、上記増幅器１３３の出力端にはハイパスフィルタ１４５が接続され、ハイパスフィルタ１４５は増幅器１３３の出力から高周波信号のみを選択的に出力する。ハイパスフィルタ１４５の出力端には増幅器１４６が接続され、増幅器１４６は上記ハイパスフィルタ１４５から出力される信号を増幅する。増幅器１４６の出力端にはコンパレータ１４７が接続され、コンパレータ１４７は増幅器１４６の出力を予め定められた一定レベルの信号と比較して、上記増幅器１４６の出力が上記一定レベル以上の場合にハイ信号を、一定レベル以下の場合にロー信号を出力する。
【０１６０】
上記ハイパスフィルタ１４５、増幅器１４６およびコンパレータ１４７は、上記硬貨通過検出回路１４４と同様、全体として硬貨の通過を検出する硬貨通過検出回路を構成し、特に硬貨１０４が光電変換素子１１０ｃの光路中を通過し終わった事を検出するためのもので、硬貨１０４が光電変換素子１１０ｃの光路中、つまりガラス板１０１の上面におけるエリア１０９ｃを通過し終わった瞬間を上記光電変換素子１１０ｃの出力変化より検出し、ハイよりローへと変化する信号を出力する。
【０１６１】
上記コンパレータ１４７の出力端にはゲート回路１４８が接続され、ゲート回路１４８はＣＰＵ１２０からの制御信号により上記コンパレータ１４６の出力を所定のタイミングでＣＰＵ１２０の入力ポートに出力する。
【０１６２】
上記Ａ／Ｄ変換器１３８の出力端にはピークホールド回路１４９が接続され、ピークホールド回路１４９はＣＰＵ１２０から出力されるコントロール信号に基づいて上記Ａ／Ｄ変換器１３８より出力される信号のピーク値をサンプルホールドしてＣＰＵ１２０へ出力する。
【０１６３】
ＣＰＵ１２０の出力ポートにはフラッパー制御回路１５０が接続され、フラッパー制御回路１５０はＣＰＵ１２０から出力されるコントロール信号に基づいて、識別した硬貨の選別を行なう為の不図示のフラッパー制御用モータ等の駆動源への通電制御を行なう。
【０１６４】
上記フラッパー制御回路１５０の出力端にはフラッパー駆動用のフラッパー機構１５１が接続され、フラッパー機構１５１の動作状態はセンサー１５２にて監視され、センサー１５２はその監視結果をＣＰＵ１２０へ出力する。なお、フラッパー機構１５１や、硬貨を強制的に駆動して仕分けする機構については、本発明の直接的な構成要素ではないので詳細な説明は省略する。
【０１６５】
次に、図３２および３３のフローチャートと、図３４のタイミングチャートとに基づいて本実施形態６の円形物体識別装置の全体的な動作について説明する。
【０１６６】
先ず、硬貨識別動作をスタートさせると、ＣＰＵ１２０はＲＯＭ１２１に格納されたプログラムの実行を開始しシステム及び各部機構の初期化、ディスプレー１２４に対する初期画面表示と硬貨搬送機構の動作開始を指令する信号を出力する（ステップＳ１０１）。
【０１６７】
次に、硬貨の識別を行なうために出力ポートよりＬＥＤ制御回路１２５に対してＬＥＤ点灯信号を出力し、光源（ＬＥＤ）１０６ｂを点灯する（ステップＳ１０２）。そして光電変換素子１１０ａから出力されるアナログ信号Ｖ10、光電変換素子１１０ｂから出力されるアナログ信号Ｖ30、光電変換素子１１０ｃから出力されるアナログ信号Ｖ20、光電変換素子１１０ｄから出力されるアナログ信号Ｖ40を増幅器１３１〜１３４で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器１３５〜１３８でデジタル信号に変換してＣＰＵ１２０へ取り込み（ステップＳ１０３）、光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの出力を以下のようにチェックする（ステップＳ１０４）。即ち、上記光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄに入射する光は、光源（ＬＥＤ）１０６ｂから投射された光がガラス板１０１の表面にて反射して受光系１０７に入射し、光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄ上に結像したものであり、いわばガラス板１０１の表面の反射特性に関係している。一般にガラス板表面での反射は硬貨表面での反射に比べて充分小さいと考えてよく、通常上記光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの出力は非常に小さなものであるが、何らかの原因によって、例えば上記ガラス板１０１の表面に付着したゴミやほこり、あるいはガラス表面に発生した傷等の影響によって、光源１０６ｂから投射された光が上記ガラス板１０１の表面で散乱して受光系１０７に入射して光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄ上に結像して有害光を形成する場合も考えられるので、上記光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの各出力をチェックし、上記光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの出力が全て一定レベル（α）以下であるかを確認する。
【０１６８】
また、上記光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄにおける相互の出力のバランスをチェックし（ステップＳ１０７）、光電変換素子相互の出力のずれが一定以下である事を確認する。このとき、上記光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの出力が硬貨が存在しないにも係わらず一定レベル以上の信号を出力しているか、または各光電変換素子の出力にばらつきがある場合には、上記ガラス板１０１か光源１０６ｂにトラブルが有るものとして動作を中断して光源（ＬＥＤ）１０６ｂを消灯し（ステップＳ１０５）、ディスプレー１２４上に警告表示を行なう（ステップＳ１０６）。
【０１６９】
この様に２段階のチェックを設けている理由は、仮に光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄ上に無視し得ない有害光が結像していたとしても、光電変換素子相互の出力のバランスが悪くなければ測定に与える影響は小さいと考えて上記判定レベル（α）を多少ゆるめに設定し、できるだけ装置が停止する確率を減少させるためである。また、この円形物体識別装置を組み立てる際に、予め各光電変換素子上の平均照度を測定してこの測定値を所定のメモリーに記憶しておけば、この記憶されたデータと上記の実際の使用時に測定された平均照度データを比較する事で、より正確に上記判断を行なうことが出来る。
【０１７０】
上述したステップＳ１０７のフラットネスチェックにおいて各光電変換素子上の照度ばらつきが正常値以内と判断されると、硬貨通過検出回路１４４の出力がチェックされ、硬貨通過検出回路１４４の出力がローの場合には硬貨がまだ光電変換素子１１０ａ、１１０ｂに到達していないと判断して上記ステップＳ１０４からＳ１０９を繰り返し、硬貨通過検出回路１４４の出力がハイレベルになるのを待つ。
【０１７１】
そして、図３４のタイムチャートに示す様にｔ１時点において硬貨が搬送通路の最も上流側のエリア１０９ａと１０９ｂに到達すると、上記エリア１０９ａ,１０９ｂを通過する硬貨からの反射光が光電変換素子１１０ａと１１０ｂ上に結像し、上記光電変換素子１１０ａと１１０ｂの出力Ｖ10、Ｖ30が増加し始める。この変化は上記光電変換素子１１０ａと１１０ｂの出力端に接続された増幅器１３１と１３２で増幅された後、交流信号のみを取出すハイパスフィルタ１３９,１４０によって変化成分のみが抽出され加算回路１４１に入力される。
【０１７２】
上記加算回路１４１の出力端には増幅器１４２が接続されていて、増幅器１４２は上記変化信号をさらに増幅してコンパレータ１４３へ出力し、コンパレータ１４３は予め決められた信号レベルと上記増幅器１４２の出力を比較して上記増幅器１４２の出力が上記固定の信号レベルを超えた時にハイレベルの信号を出力する。
【０１７３】
このようにして硬貨が上記エリアに到達した瞬間を検出する。ここで加算回路１４１により光電変換素子１１０ａと光電変換素子１１０ｂの出力を加算しているのは硬貨の上記エリア１０９ａと１０９ｂへの到達を反射光を先に検知した方の受光素子の信号によって出来るだけ早いタイミングで検出する目的のためである。
【０１７４】
ステップＳ１０９で硬貨通過検出回路１４４の出力がハイレベルになると、各光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの出力がサンプリングされ（ステップＳ１０９）、ＣＰＵ１２０からのコントロール信号によってピークホールド回路１４９は光電変換素子１１０ｄより出力される信号をサンプルホールドし、ピーク値（図３４の（ｂ）に示すＶ４ｍａｘ）をメモリーする（ステップＳ１１０）。
【０１７５】
続いて、ステップＳ１１１で、上記ピーク値にて光電変換素子１１０ａ〜１１０ｄの出力Ｖ10〜Ｖ40を除算して規格化された光電変換素子出力（Ｖ1〜Ｖ4）を算出し、硬貨の汚れや傷等による反射率の変化を補償する。即ち、光電変換素子１１０ｄの長辺方向の長さは識別すべき最小径の硬貨径よりも短く、またその短辺方向の長さは識別すべき穴明き硬貨の穴径か又はそれよりも短いので、上記エリア１０９dが搬送される硬貨１０４によって完全に包含された時に上記光電変換素子１１０ｄの出力がピークとなり、この時の上記光電変換素子１１０ｄの出力を上記硬貨１０４の反射率の基準値として用いる事が出来る。
【０１７６】
次に、上記規格化された光電変換素子１１０ａと１１０ｂの出力Ｖ1とＶ3を比較して、一致していなければステップＳ１０９に戻って再び各光電変換素子の出力を取り込み、上記ステップを繰り返す（ステップＳ１１２）。そして、上記硬貨が上記エリア１０９ａと１０９ｃのちょうど中間に達した時、つまり図３４のｔ４時点において、上記規格化された２つの光電変換素子出力Ｖ1とＶ3とが一致し、この信号を受けてＣＰＵ１２０は光電変換素子１１０ａと１１０ｂの出力を取り込んで上記のピーク値にて規格化してＶ1とＶ2を算出し、それらのデータを所定の番地に記憶する（ステップＳ１１３）。
【０１７７】
また、同様にして光電変換素子１１０dの出力を取り込み（ステップＳ１１４）、その出力Ｖ40をピーク値にて規格化してＶ4を求め、所定の番地に記憶する（ステップＳ１１５）。次に、ステップＳ１１６で、上記規格化された光電変換素子出力Ｖ1とＶ2を加算してＶdを算出し、硬貨の直径Ｄを算出する（ステップＳ１１７）。ここで、上記のＶdの値は硬貨の直径に対してほぼリニアーに変化して一義的に定まるので、予めこの関係式をプログラミングしておけば上記Ｖd値より上記硬貨の直径Ｄを算出することが出来る。
【０１７８】
次に、上記の所定の番地に記憶された光電変換素子１１０ｄの規格化データＶ4の値を予め定められた一定の値ｋと比較し、上記Ｖ4の値が上記一定値ｋよりも小さい場合には上記硬貨の中央部からの反射光量が少ないので穴明き硬貨と判定し、また上記Ｖ4の値が上記一定値ｋよりも大きい場合には上記硬貨の中央部からの反射光量が穴明き硬貨の場合に比べて相対的に多いので穴無し硬貨と判定する（ステップＳ１１８）。
【０１７９】
そして、前者の場合には、上記Ｖ4の値より上記硬貨の穴の直径Ｈを算出し（ステップＳ１２０）、後者の場合には、穴の直径を示す変数Ｈを０に設定する（ステップＳ１１９）。即ち、上記Ｖ4は上記硬貨の穴の無い部分からの反射光（硬貨による反射光のピーク値）と、穴を含む部分からの反射光（硬貨の中心が光電変換素子１１０ａと１１０ｃとの中央にある時の光電変換素子１１０dの出力）との比であるから、穴の直径に比例していて、穴の直径と上記反射光量との関係を事前に基準硬貨を用いて測定し、記憶しておいた基準データと上記検出された光電変換素子出力に基づいて求められたＶ4とを対比する事で上記硬貨の穴の直径を求めるものである。
【０１８０】
次に、上記のようにして求められた直径Ｄと穴の直径Ｈとに基づいて上記硬貨の選別を行なう。即ち、直径Ｄが予め設定されたａとｂとの範囲内にあって、かつ上記硬貨が穴明き硬貨でない場合は５００円硬貨として処理し、穴明き硬貨の場合には偽造硬貨として処理する（ステップＳ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３、Ｓ１３３）。
【０１８１】
また、直径Ｄが予め設定されたｃとdとの範囲内にあって、かつ上記硬貨が穴明き硬貨でない場合は１０円硬貨として処理し、穴明き硬貨の場合には偽造硬貨として処理する（ステップＳ１２４、Ｓ１２５、Ｓ１２６、Ｓ１３３）。
【０１８２】
また、直径Ｄが予め設定されたeとｆとの範囲内にあって、かつ上記硬貨が穴明き硬貨でない場合は１００円硬貨として処理し、穴明き硬貨の場合には偽造硬貨として処理する（ステップＳ１２７、Ｓ１２８、Ｓ１２９、Ｓ１３３）。
【０１８３】
また、直径Ｄが予め設定されたｇとｈとの範囲内にあって、かつ上記硬貨の穴の大きさＨがｌとｍとの間にある場合には５０円硬貨として処理し、穴明き硬貨でない場合には偽造硬貨として処理する（ステップＳ１３０、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１３３）。
【０１８４】
上記選別出力に基づき上記硬貨が上記の円形物体識別装置を通過した事を光電変換素子１１０ｄの出力変化より確認した後にフラッパー制御回路１５０の出力でフラッパー機構１５１を駆動して金種毎の仕分け、格納を行なう。
（実施形態７）
本実施形態７は、上述した実施形態５、６と同様に、硬貨の外形と穴の有無とを検出して硬貨を識別する場合であるものの、硬貨の外形は透過式光学系を用い、硬貨の穴の有無は反射式光学系を用いている。また、穴の有無だけでなく、穴の大きさをも検出する構成としている。
【０１８５】
図３５は、本実施形態７に係る円形物体識別装置を示す正面図であり、図３６は硬貨と光電変換素子との位置関係を説明するための正面図、図３７は硬貨と光電変換素子との位置関係の他の例を説明するための正面図、図３８は上記円形物体識別装置に備わった投光系と受光系との関係を展開して示す模式図、図３９は上記円形物体識別装置に設けられた投光系に備わったマスクを示す正面図、図４０は上記円形物体識別装置に設けられた受光系に備わった受光素子基板を示す正面図である。
【０１８６】
この円形物体識別装置は、図３５に示すように被識別対象である硬貨２０１が上方を搬送される搬送通路の底部を構成する底板２００を有し、この底板２００は光学的に硬貨２０１を識別する為に無色透明なガラス板にて構成されている。底板２００の上方には、上記硬貨２０１の上面に接触して上記硬貨２０１を強制的に搬送するための搬送ベルト２０２が設けられている。搬送ベルト２０２による硬貨２０１の搬送域の上方には、微小な光源２０３が設けられ、この光源２０３は上記搬送通路を移動してくる硬貨２０１を一様に照明する。上記光源２０３と上記硬貨２０１の搬送域との間には投光マスク２０４が設けられ、この投光マスク２０４は上記光源２０３から投影される光を所定のエリアに規制して不要な光の発生を防止する。
【０１８７】
なお、この照明エリアは後述する３つの光電変換素子２０５、２０６、２０７全体をカバーする様に設定されている。光電変換素子２０５〜２０７は上記ガラス板２００の下側表面に形成された長方形状のアモルファスシリコンホトダイオードであり、図３６または図３７にて示す様に硬貨２０１の搬送方向に対して直交する方向で搬送通路の両側の図の位置に配置されている。即ち、光電変換素子２０５と光電変換素子２０６は硬貨２０１の搬送通路の上流側で、上記搬送通路の両側で上記搬送通路の幅方向中心に対して対称となる位置に配置されている。
【０１８８】
上記光電変換素子２０５と光電変換素子２０６とは少なくとも上記搬送ベルト２０２の幅の分だけ離して上記の位置に配置されており、識別すべき最大径の硬貨が上記搬送通路を通過した際に、上記光電変換素子２０５と光電変換素子２０６に入射する、上記光源２０３からのマスク２０４を経た照明光がすべて上記硬貨によって遮られる事のない様にまた、識別すべき最小径の硬貨が上記搬送通路を通過した際に、上記光源２０３からのマスク２０４を経た照明光の一部が必ず上記硬貨によって遮られる様に上記光電変換素子２０５と光電変換素子２０６の長さが決められている。
【０１８９】
光電変換素子２０７は、上記光電変換素子２０５と光電変換素子２０６に対して搬送通路の下流側に配置されていて、識別すべき最小径の硬貨が通過時に上記光電変換素子２０５と光電変換素子２０７に入射する、上記光源２０３からのマスク２０４を経た照明光の一部が同時に遮られるような間隔で上記光電変換素子２０５と平行に上記搬送通路の片側に配置されている。
【０１９０】
上記ガラス板２００の下側には投光系２０８が設けられ、この投光系２０８は、上記光電変換素子２０５と光電変換素子２０７の中間で搬送通路の幅方向中央に対して搬送方向に対して直交または平行する長方形状の光を斜め方向より投射する。
【０１９１】
上記投光系２０８は、後述する部品を保持する為のホルダー２０８ａと、光源２０８ｂと、上記光源２０８ｂより投射された光を平行にして投影する為のレンズ２０８ｃと、上記レンズ２０８ｃの直前に配置されたマスク２０８ｄとを有し、マスク２０８ｄは上記投影光を上述した長方形状に整形する。また、上記ガラス板２００の下側には上記硬貨２０１によって正反射された上記投光系２０８からの光を検出する為の受光系２０９が設けられている。この受光系２０９はホルダー２０９ａと、上記正反射光を集光するためのレンズ２０９ｂと、上記レンズ２０９ｂの結像面に配置された光電変換素子を搭載した受光素子基板２０９ｃとから構成される。
【０１９２】
なお、硬貨と上記投影光束との位置関係を図３６と図３７に示す。図で矢印で示した方向が硬貨の搬送方向である。図３８は、上記投光系２０８と受光系２０９の展開図である。受光レンズ２０９ｂは上記マスク２０８dの像を上記基板２０９ｃ上の光電変換素子に結像させるように設定されている。
【０１９３】
図３９は、上記マスク２０８ｄを示す正面図、図４０は上記受光素子基板２０９ｃの平面図である。受光素子基板２０９ｃには、図４０に示すように２つの光電変換素子２１１と２１２とを有し、光電変換素子２１１は、上記レンズ２０９ｂの光軸センターに配置された円形のもので、上記搬送通路の中央部からの反射光、即ち硬貨の中央部からの反射光を受光する。光電変換素子２１２は上記光電変換素子２１１が設けられた円形領域および配線部を除いた長方形状のもので、上記搬送通路の主として周辺寄りの領域、即ち硬貨の周辺寄りの部分からの反射光を受光する様に配置・構成されている。上記光電変換素子２１１の出力と２１２の出力との差、または比を求める事で搬送される硬貨２０１の穴の有無や穴の大きさ（半径または直径）が測定される。
【０１９４】
図４１は、硬貨の搬送に伴う上記光電変換素子２０５、２０７、２１１、２１２の出力の変化の様子を示したタイミングチャートである。図でｔｌは硬貨２０１の影が光電変換素子２０５の受光面上にかかり始めた時点を、ｔ２は上記硬貨２０１の先端が上記投光系２０８の投影光路（光電変換素子２１１と２１２の受光光路）内にかかり始めた時点を、ｔ３は上記硬貨２０１の影が光電変換素子２０７の受光面上にかかり始めた時点を、ｔ４は上記硬貨２０１が上記光電変換素子２０５と２０７の中間位置にある時を、ｔ５は上記硬貨２０１が上記光電変換素子２０５を照明する上記光源２０３からのマスク２０４を経た光路より外れ始めた時点を、ｔ６は上記硬貨２０１の後端が上記投光系２０８の投影光路（光電変換素子２１１と２１２の受光光路）より外れ始めた時点を、ｔ７は上記硬貨２０１が上記光電変換素子２０７を照明する上記光源２０３からのマスク２０４を経た光路より外れ始めた時点を示している。
【０１９５】
ここで、図３１から図３４にて説明したのと同様に、上記硬貨２０１が上記搬送通路の同じ側に平行に並んで配置された上記光電変換素子２０５と光電変換素子２０７の中間に来た時点ｔ４において、上記光電変換素子２０５と２０７の受光面上に投影される上記硬貨２０１の影の面積が等しくなり、上記光電変換素子２０５と光電変換素子２０７の出力が等しくなる（Ｖｂ）。よって、識別タイミングを判定できる。そして、このタイミングのときの光電変換素子２０５、２０６および２０７の少なくとも２以上の出力を用いて硬貨の外形を検出できる。また、この時点において上記光電変換素子２１１は上記硬貨２０１の中央部からの反射光を、光電変換素子２１２は上記硬貨２０１の上記中央部の両側からの反射光を受光する事となり、例えば上記硬貨２０１が穴明き硬貨の場合には上記投光系２０８からの投影光の一部が上記硬貨２０１の穴の部分を通過し、その部分からの反射光が減少して上記光電変換素子２１１の出力が少なくなる。
【０１９６】
これに対して光電変換素子２１２は上記硬貨２０１の周辺部からの反射光を受光しているのでその出力は大きく、上記光電変換素子２１１と２１２の出力ＶcとＶaとの差または比を求める事によって上記硬貨の穴の有無と穴の大きさを検出する事が出来る。
【０１９７】
したがって、本実施形態７による場合は、硬貨の外形と穴の有無と穴の大きさとに基づいて硬貨を識別できるので、正確な硬貨識別が可能になる。
【０１９８】
なお、上記各実施形態１〜７においては、硬貨の外形（直径）と厚み、または、硬貨の外形（直径）と穴の有無、または、硬貨の外形（直径）と穴の大きさに基づいて硬貨を識別する場合を説明しているが、本発明はこれに限らず、硬貨の外形のみに基づいて硬貨の識別を行うようにしてもよい。また、本発明は、硬貨の外形（直径）と厚みと穴の有無とに基づき、または、硬貨の外形（直径）と厚みと穴の有無と穴の大きさとに基づき硬貨を識別するようにしてもよい。
【０１９９】
また、上記各実施形態１〜７においては、硬貨の識別を行う場合を例に挙げているが、本発明はこれに限らず、メダルや他の円形物体の識別にも同様に適用することができる。
【０２００】
また、上述した実施形態では光電変換素子としてホトダイオードやアモルファスシリコンホトダイオードを例に挙げているが、本発明はこれらのホトダイオードに限らず他の光電変換素子を使用することができる。
【０２０１】
【発明の効果】
上述したように本発明の円形物体識別装置による場合には、一対の光電変換素子の一方および第３の光電変換素子が円形物体の縁部に関する明暗境界を検出した時点における、一対の光電変換素子の検出値および第３の光電変換素子の検出値のうちの２値または３値に基づいて把握される円形物体の外形認識により円形物体を識別する構成である故に、円形物体の搬送方向に離隔した２つの光電変換素子が円形物体を捉えた時を識別タイミングと判定し、円形物体の外形認識に基づいて円形物体を正確に識別することが可能になり、よって光電変換素子による簡単な構成であっても、円形物体の識別タイミングを正確に検出して円形物体を確実に識別可能とし得る円形物体識別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置を硬貨の識別に適用した状態を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置のＹ方向における断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置のＸ方向における断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置に備わった遮光マスクの詳細を示す正面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置に備わった第２の遮光マスクの詳細を示す正面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置により硬貨の厚みを測定する原理の説明図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置における一対のホトダイオードの出力を加算した出力が硬貨の外形サイズに対してリニアーに変化することを示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置において、搬送方向に対して直交する方向に搬送誤差が生じている状態を示す平面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置において、各ホトダイオード面上の照度に照度差が生じた場合に発生する測定エラーを防止する理由の説明図である。
【図１０】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置の制御回路を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置の全体的な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態１に係る円形物体識別装置の全体的な動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施形態２に係る円形物体識別装置を示す正面図である。
【図１４】本発明の実施形態２に係る円形物体識別装置における硬貨とホトダイオードとの位置関係を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施形態２に係る円形物体識別装置において用いるフレネルレンズを示す平面図である。
【図１６】本発明の実施形態３に係る円形物体識別装置を示す正面図である。
【図１７】本発明の実施形態４に係る円形物体識別装置を示す正面図である。
【図１８】本発明の実施形態４に係る円形物体識別装置における光学系を展開した状態を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態４に係る円形物体識別装置における硬貨と光照射位置との関係を示す説明図である。
【図２０】本発明の本実施形態５に係る円形物体識別装置を示す正面図である。
【図２１】本発明の本実施形態５に係る円形物体識別装置における投光系の投影光束を説明するための正面図である。
【図２２】本発明の本実施形態５に係る円形物体識別装置において、硬貨と投影光束との位置関係及び硬貨面上における投影光束の形状を説明するための正面図である。
【図２３】本発明の本実施形態５に係る円形物体識別装置における硬貨より反射した投影光の受光面上における結像状態を示した正面図である。
【図２４】本発明の本実施形態５に係る円形物体識別装置における円形物体識別装置に備わった投光系と受光系との関係を展開して示す模式図である。
【図２５】本発明の本実施形態５に係る円形物体識別装置の他の例を示す正面図である。
【図２６】本発明の本実施形態５に係る円形物体識別装置の他の例における投光系の投影光束を説明するための正面図である。
【図２７】本発明の本実施形態５に係る円形物体識別装置の他の例における硬貨より反射した投影光の受光面上における結像状態を示した正面図である。
【図２８】本発明の実施形態６に係る円形物体識別装置を示す図である。
【図２９】本発明の実施形態６に係る円形物体識別装置における硬貨と投影光束との位置関係及び硬貨面上における投影光束の形状を説明するための正面図である。
【図３０】本発明の実施形態６に係る円形物体識別装置に備わった投光系と受光系との関係を展開して示す模式図である。
【図３１】本発明の実施形態６に係る円形物体識別装置に備わった制御回路を示すブロック図である。
【図３２】本発明の実施形態６に係る円形物体識別装置の全体的な動作を示すフローチャート（前半部）である。
【図３３】本発明の実施形態６に係る円形物体識別装置の全体的な動作を示すフローチャート（後半部）である。
【図３４】本発明の実施形態６に係る円形物体識別装置の全体的な動作を示すタイミングチャートである。
【図３５】本発明の実施形態７に係る円形物体識別装置を示す正面図である。
【図３６】本発明の実施形態７に係る円形物体識別装置における硬貨と光電変換素子との位置関係を説明するための正面図である。
【図３７】本発明の実施形態７に係る円形物体識別装置における硬貨と光電変換素子との位置関係の他の例を説明するための正面図である。
【図３８】本発明の実施形態７に係る円形物体識別装置に備わった投光系と受光系との関係を展開して示す模式図である。
【図３９】本発明の実施形態７に係る円形物体識別装置に設けられた投光系に備わったマスクを示す正面図である。
【図４０】本発明の実施形態７に係る円形物体識別装置に設けられた受光系に備わった受光素子基板を示す正面図である。
【図４１】本発明の実施形態７に係る円形物体識別装置の受光素子基板に設れられた光電変換素子の出力の変化の様子を示したタイミングチャートである。
【図４２】従来の円形物体識別装置により硬貨の直径の検出内容を説明する図である。
【符号の説明】
４、６１、８１、１０４ 硬貨（円形物体）
６、７、８、９、６２、６３、６４、６５、７２、７３、７４、７５、８４、８５、８６、８７、８８、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ ホトダイオード（光電変換素子）
１０、７６ 第１の光源
１２、７７ 第２の光源
６６ 点光源
８２、１０６ 投光系
８２ａ ＬＥＤ
８３、１０７ 受光系
８３ｂ 受光素子基板
１０６ｂ 光源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a circular object identification device for optically identifying a circular object such as a coin or medal to be identified, and in particular, optically detects a plurality of features such as the diameter and thickness of a coin simultaneously. It is related with the circular object identification device of the simple structure which can identify a circular object.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an identification device that optically detects the diameter of a coin and identifies the coin is known. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 58-132848, a pair of photoelectric converters 301 and 302 are installed with both edges of a passage through which a circular object 300 passes as a detection visual field as shown in FIG. As shown in FIG. 42B, the pair of photoelectric converters 301 and 302 is utilized by generating the photoelectric outputs V301 and V302 corresponding to the area of the portion shielded by the circular object 300. A technique is disclosed in which a coin is identified by obtaining the diameter of a circular object 300 based on data when the area of the light-shielding portion is maximum. The output V301 is from the photoelectric converter 301, and the output V302 is from the photoelectric converter 302.
[0003]
In addition, Japanese Patent Publication No. 63-67714 proposes an optical coin discriminating device having a similar configuration. In Japanese Patent Laid-Open No. 55-159103, a light source and a light band made up of a large number of optical fibers are arranged so as to sandwich the object to be measured, and a large number of light receiving elements are arranged facing the light emission surface of the light band. Discriminating devices based on arranged outer shape measurements have been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, these conventional identification devices optically measure and identify only the outer diameter (diameter) of a circular object such as a coin, and have a function of optically measuring characteristics such as thickness and presence / absence of a hole. Was not provided, and the identification object was narrow.
[0005]
By the way, an identification device having a function of optically measuring a hole portion and an outer shape of a coin is known. However, this technique does not optically measure multiple characteristics of coins simultaneously, but has the function of optically measuring the outer shape of coins and the thickness of coins or the presence or absence of holes at the same time. Not done. Furthermore, even if a device for optically detecting the thickness of a coin or the presence / absence of a hole is added to this technique, it is not always possible to effectively detect not only the outer shape of the coin but also the thickness of the coin or the presence / absence of a hole. The reason is that an expensive line sensor is used and the timing of detection by the line sensor is controlled, and an advanced arithmetic processing means for processing a large amount of data at high speed is not used. In order to detect the outer shape, thickness, or the presence of holes, generally, when the area of the light-shielding portion is maximized using a photoelectric conversion element such as a photodiode, the detection position of the identification data is determined. This is because the outer shape, thickness, and presence / absence of a hole cannot be accurately measured due to the difference in detection timing. This will be described in more detail as follows.
[0006]
That is, as shown in FIG. 42B, as the coin 300 passes through the pair of photoelectric converters 301 and 302, the outputs of the pair of photoelectric converters 301 and 302 change like V301 and V302. This is because it is difficult to accurately detect the center position of the passing coin by the pair of photoelectric converters, because V301 and V302 in the vicinity of the portion where the light-shielding portion becomes the maximum changes as shown in FIG. .
[0007]
For this reason, in the prior art, there remains room for improvement regarding accurate identification based not only on the outer shape of the coin but also on the thickness of the coin and the presence or absence of a hole.
[0008]
The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and even with a simple configuration, a circular object that can accurately identify a circular object by accurately detecting the identification timing of the circular object. An object is to provide an object identification device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The circular object identification device according to the present invention includes a pair of photoelectric conversion elements having a light / dark boundary in the detection field of view on both sides of a conveyance area where a circular object to be identified is conveyed, and one of the photoelectric conversion elements. A third photoelectric conversion element having a detection boundary in the light-dark boundary relating to the edge of the conveyance area at a position shifted in the conveyance direction from the detection visual field, and outputs of the one photoelectric conversion element and the third photoelectric conversion element Is detected based on a binary object or a binary value of the detected value of the pair of photoelectric conversion elements and the detected value of the third photoelectric conversion element at the time of detection. In this configuration, a circular object is identified by recognizing the outer shape of the circular object.
[0010]
In this configuration, when each of the two photoelectric conversion elements separated in the conveyance direction of the circular object matches a predetermined output value determined by actual measurement when the circular object is positioned in advance at a specific position, for example, Is detected, and the outer shape of the circular object can be recognized based on the outputs of the two or three photoelectric conversion elements at the time of the detection, so that the circular object can be accurately identified.
[0011]
Here, as a light source for illuminating each of the photoelectric conversion elements, one light source is arranged for each photoelectric conversion element, or two photoelectric conversion elements are illuminated by one of the two light sources, and the other One photoelectric conversion element may be illuminated with one light source, or three photoelectric conversion elements may be illuminated with one light source.
[0012]
In this case, when illuminating three photoelectric conversion elements with one light source, the position of each photoelectric conversion element is determined based on the positional relationship between the light source and the edges on both sides of the conveyance area of the circular object. The positional relationship between the elements is determined. At this time, as a single light source, one of the photoelectric conversion elements is illuminated from directly above, and the other photoelectric conversion elements are illuminated from an oblique direction, or three photoelectric conversion elements are It is good also as the arrangement which illuminates all from the diagonal direction.
[0013]
Also, when illuminating one photoelectric conversion element with one of the two light sources and illuminating one photoelectric conversion element with the other light source, one light source illuminates one of the two photoelectric conversion elements from directly above, The other photoelectric conversion element may be illuminated from an oblique direction, and the other light source may be arranged to illuminate one photoelectric conversion element from directly above or from an oblique direction.
[0014]
When illuminating the three photoelectric conversion elements with different light sources, the respective light sources may be arranged to illuminate the corresponding photoelectric conversion elements from directly above or from an oblique direction.
[0015]
Furthermore, when identifying a certain circular object, the output values of the three photoelectric conversion elements are preferably all the same, but they may be different values. For example, in the latter case, the light / dark boundary generated by the edge of the circular object is located at an arbitrary position on the light receiving surfaces of the three photoelectric conversion elements at the time of detection, and therefore, the output value of each photoelectric conversion element. The detection time cannot be determined directly from the output values. Therefore, the output value of each photoelectric conversion element at the time of detection is obtained in advance, and the detection time can be determined when each of the output values matches the value obtained in advance.
[0016]
On the other hand, in the former case, for example, the three photoelectric conversion elements are arranged so that the light / dark boundary caused by the edge of the circular object is located at the center position of the light receiving surfaces of the three photoelectric conversion elements at the detection time point. In this case, there is an advantage that the detection time can be determined when the output values are directly compared, that is, when the three output values coincide with each other, and the arithmetic processing at the time of determination can be easily performed.
[0017]
Further, the height position of each photoelectric conversion element with respect to the circular object conveyance area may be different from each other in consideration of the relationship with the output value of the photoelectric conversion element, or may be the same height position.
[0018]
In the circular object identification device of the present invention, at least one of the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element are provided so as to detect a light / dark boundary with respect to an edge of the minimum diameter circular object and the maximum diameter circular object. It can be set as a structure.
[0019]
In this configuration, the entire light receiving surface of the photoelectric conversion element is prevented from becoming undetectable due to being bright or dark.
[0020]
In the circular object identification device of the present invention, the pair of photoelectric conversion elements are provided above a position equidistant from the center in the width direction of the transport area, and the third photoelectric conversion element has the same width as the distance. It can be set as the structure provided above the position away from the direction center.
[0021]
In this configuration, the position of each photoelectric conversion element is in a symmetric state, and the handling of detection results can be improved.
[0022]
In the circular object identification device of the present invention, the light source that illuminates the third photoelectric conversion element and the pair of photoelectric conversion elements is provided on the opposite side of the photoelectric conversion element across the transport area. can do.
[0023]
With this configuration, it becomes possible to identify a circular object by detection using a transmission optical system.
[0024]
In the circular object identification device of the present invention, in addition to the light source, a second light source and a fourth photoelectric conversion element illuminated by the second light source are provided. The second light source and the fourth light source The positional relationship with the light / dark boundary regarding the edge of the circular object captured by the photoelectric conversion element, the light / dark boundary regarding the edge of the circular object captured by one of the third photoelectric conversion element and the pair of photoelectric conversion elements, and the above The thickness of the circular object can also be measured based on the positional relationship with the light source.
[0025]
In this configuration, both the outer shape and thickness of the circular object can be detected and identified together, and the identification accuracy is improved.
[0026]
In the circular object identification device of the present invention, the pair of photoelectric conversion elements, the third photoelectric conversion element, and the fourth photoelectric conversion element are disposed on the same side of the transport area with the light source and the second light source. It can be set as the structure provided in the other side and the same side with respect to a conveyance area | region with respect to a light source.
[0027]
In this configuration, the light source side and the photoelectric conversion element side are separated with the conveyance area interposed therebetween, and the support structure of each light source and the support structure of each photoelectric conversion element can be simplified. .
[0028]
In the circular object identification device of the present invention, the light source and the second light source are opposite to the transport area, and the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element are opposite to the light source. Thus, a configuration may be adopted in which the fourth photoelectric conversion element is provided on the opposite side with respect to the transport area.
[0029]
In this configuration, the fourth photoelectric conversion element for detecting the thickness of the circular object and the second light source as the light source are arranged in the opposite direction to the photoelectric conversion element for recognizing the outer shape of the circular object and the light source. As a result, the degree of freedom of the arrangement of the photoelectric conversion element and the light source for detecting the thickness and the arrangement of the photoelectric conversion element and the light source for detecting the outer shape can be reduced. Can be improved.
[0030]
In the circular object identification device of the present invention, a lens system for illuminating the light from the light source as parallel light on the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element may be provided.
[0031]
In this configuration, since the light emitted from the light source is processed into a plurality of parallel lights, it is possible to use only one light source. Therefore, by comparing the output of each photoelectric conversion element, it can be transported. It is possible to determine whether there is dirt in the passage. Further, it is not necessary to consider the extent of spread according to the distance of the light beam, and the circular object identification device can be reduced in size.
[0032]
The circular object identification device of the present invention can be configured to determine the authenticity of the circular object based on identification data based on the relationship between the diameter and thickness of the circular object determined in advance and these measured values.
[0033]
In this configuration, the authenticity of the circular object can be determined by comparing the identification data with the actual measurement value, and the identification processing speed can be improved.
[0034]
In the circular object identification device of the present invention, the output signals when the output signals of the one photoelectric conversion element and the third photoelectric conversion element are input and both the photoelectric conversion elements detect the light / dark boundary related to the edge of the circular object. A determination means for determining an identification timing based on the output timing and outputting an identification timing signal; an input of an identification timing signal from the determination means; and an output signal of the pair of photoelectric conversion elements; A circular object based on an addition means for adding the respective output signals of the pair of photoelectric conversion elements and a signal added by the addition means and an arithmetic expression set in advance And a means for calculating the diameter.
[0035]
In this configuration, since the circular object is identified by adding the output signals of the pair of photoelectric conversion elements, even if the circular object is misaligned in the width direction with respect to the conveyance area, There is an advantage that the detection error due to the deviation can be eliminated.
[0036]
In the circular object identification device of the present invention, storage means for storing reference values of the output signals of the pair of photoelectric conversion elements, and output signals of the one photoelectric conversion element and the third photoelectric conversion element are input. A determination unit that determines an identification timing based on an output signal when both photoelectric conversion elements detect a light / dark boundary relating to the edge of a circular object and outputs an identification timing signal; an identification timing signal from the determination unit; and the storage A normalization means for inputting a reference value of each means and each output signal of the pair of photoelectric conversion elements, and normalizing by dividing each output signal when the identification timing signal is inputted by the reference value; and the normalization means The addition means for adding each signal standardized in the above, the signal added by the addition means is input, and based on the added signal and a preset arithmetic expression It may be configured to and means for calculating the diameter of the object.
[0037]
In this configuration, since a standardized signal is used, it is possible to eliminate a measurement error that occurs due to an illuminance difference between the plurality of photoelectric conversion elements.
[0038]
In the circular object identification device of the present invention, the positional relationship between the second light source and a light / dark boundary relating to the edge of the circular object captured by the fourth photoelectric conversion element, the third photoelectric conversion element, and the pair of photoelectric conversion elements A thickness detecting means for detecting the thickness of the circular object based on the light / dark boundary relating to the edge of the circular object captured by one of the conversion elements and the positional relationship between the light sources may be provided.
[0039]
In this configuration, since the thickness of the circular object is detected based on the two positional relationships, it is possible to use a detection means that is less expensive than when the thickness of the circular object is directly detected by the thickness detection means. There is.
[0040]
In the circular object identification device of the present invention, the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element are provided on the same side as the light source with respect to the transport area, and each photoelectric conversion element is reflected light from the circular object. It can be set as the structure which catches.
[0041]
With this configuration, it becomes possible to identify a circular object using a reflective optical system.
[0042]
In the circular object identification device of the present invention, when the output of the pair of photoelectric conversion elements reaches a certain level or more, a signal indicating the passage of the circular object can be output.
[0043]
In this configuration, it is only necessary to store a signal after the time when the signal is captured, and only a signal necessary for identification can be effectively used, and storage of a signal that is not used for identification is unnecessary. Therefore, simplification in the signal processing circuit can be achieved.
[0044]
In the circular object identification device of the present invention, a fifth photoelectric conversion element is provided at an intermediate position between the other of the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element, and an output of the fifth photoelectric conversion element is provided. Based on this, it is possible to detect the presence or absence of a hole provided in the circular object.
[0045]
In this configuration, in addition to the outer shape and thickness of the circular object, the presence or absence of a hole provided in the circular object can be used as a circular object identification condition.
[0046]
In the circular object identification device of the present invention, the authenticity of the circular object can be determined based on the presence or absence of a hole detected based on the output of the fifth photoelectric conversion element.
[0047]
In this configuration, since the circular object can be identified based on the presence or absence of a hole provided in the circular object in addition to the outer shape and thickness of the circular object, more accurate identification is possible.
[0048]
In the circular object identification device of the present invention, the authenticity of the circular object is determined based on the identification data based on the relationship between the diameter of the circular object obtained in advance and the presence or absence of a hole, and these measured values. Can do.
[0049]
In this configuration, the identification processing speed is improved because the identification of the circular object is performed based on the identification data based on the relationship between the diameter of the circular object and the presence / absence of the hole obtained in advance and the measured values thereof. In addition, the accuracy can be improved as compared with the identification based only on the outer shape (diameter) of the circular object.
[0050]
In the circular object identification device of the present invention, the authenticity of the circular object is determined based on the identification data based on the relationship between the diameter and thickness of the circular object obtained in advance and the presence / absence of a hole, and these measured values. be able to.
[0051]
In this configuration, since the identification of the circular object is performed based on the identification data based on the relationship between the diameter and thickness of the circular object obtained in advance and the presence / absence of a hole, and these measured values, the identification processing speed The accuracy can be improved as compared with the identification based on the diameter of the circular object and the presence or absence of the hole.
[0052]
In the circular object identification device of the present invention, there are provided a lens that collimates the radiated light from the light source, and a mask that partially shields the parallel light transmitted through the lens and irradiates the circular object. can do.
[0053]
In this configuration, since the light emitted from the light source is processed into parallel light, it is not necessary to consider the extent of spread according to the distance of the light beam, and the arrangement of the light projecting system and the light receiving system, particularly the light receiving system, The shape of the photoelectric conversion element can be simplified.
[0054]
In the circular object identification device of the present invention, a lens for condensing the reflected light from the circular object is provided in front of the pair of photoelectric conversion elements, the third photoelectric conversion element, and the fifth photoelectric conversion element. It can be.
[0055]
In this configuration, since the condenser lens exists in front of the plurality of photoelectric conversion elements, the photoelectric conversion elements can be arranged close to each other, and the light receiving system can be reduced in size.
[0056]
The circular object identification device of the present invention may have a configuration having a mask that converts the emitted light from the light source into a light beam of a predetermined area. With this configuration, a plurality of lights from a single light source can be extracted with the same intensity. In addition, this circular object identification device can be configured to be provided with a lens that collects the reflected light from the circular object. With this configuration, it is possible to eliminate the necessity of separating the photoelectric conversion elements larger than in the case of parallel light in order to detect light emitted from the light source and reflected from the circular object. The distance can be shortened, and the light receiving system can be downsized.
[0057]
In the circular object identification device of the present invention, the fifth photoelectric conversion element has a first light receiving portion located in the center thereof and a second light receiving portion surrounding the outside thereof, and the first light receiving portion and the first light receiving portion Based on the ratio or difference between the outputs of the two light receiving sections, the diameter of the hole can be detected in addition to the presence or absence of the hole provided in the circular object.
[0058]
In this configuration, since the diameter (radius or diameter) of the hole can also be used as the identification condition, it becomes possible to identify the circular object more accurately.
[0059]
In the circular object identification device of the present invention, a third light source for illuminating the fifth photoelectric conversion element may be separately provided.
[0060]
In this configuration, since the light source for illuminating the fifth photoelectric conversion element that detects the presence or absence of the hole or the size of the hole is provided independently, interference with light from other light sources is eliminated. In addition, the degree of freedom of arrangement when arranged in such a state can be improved.
[0061]
In the circular object identification device of the present invention, the output signals when the output signals of the one photoelectric conversion element and the third photoelectric conversion element are input and both the photoelectric conversion elements detect the light / dark boundary relating to the edge of the circular object. A determination unit that determines an identification timing based on the output timing and outputs an identification timing signal; inputs an identification timing signal from the determination unit; and inputs an output signal of the pair of photoelectric conversion elements; A circular object based on an addition means for adding the respective output signals of the pair of photoelectric conversion elements and a signal added by the addition means and an arithmetic expression set in advance Means for calculating the diameter, a peak hold circuit for inputting an output from the fifth photoelectric conversion element and detecting a peak value thereof, and the fifth photoelectric conversion element Storing the output of al, it may be configured to and means for calculating the hole diameter of the circular object by the ratio of the peak value from the stored value and the peak hold circuit.
[0062]
In this configuration, the peak value is the light output from the portion where the hole is not provided in the circular object, and the means for calculating the hole diameter of the circular object is the output value from the fifth photoelectric conversion element and the peak hold. The hole diameter of the circular object is calculated based on the ratio with the peak value from the circuit.
[0063]
In the circular object identification device of the present invention, the diameter and the hole diameter of the circular object may be calculated based on a value obtained by standardizing the output of each photoelectric conversion element based on the peak value stored in the peak hold circuit. it can.
[0064]
In this configuration, when the ratio of the peak value to the output from the fifth photoelectric conversion element is larger than a certain value, it is determined as a circular object without a hole, and the corresponding is obtained in advance according to the diameter of the hole. The diameter of the hole is obtained by comparison with the value.
[0065]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing a state in which the circular object identification device according to Embodiment 1 of the present invention is applied to coin recognition, FIG. 2 is a sectional view of the circular object identification device in the Y direction, and FIG. 3 is the circular object. It is sectional drawing in the X direction of an identification device.
[0066]
This circular object identification device has a bottom plate 1 on which a coin 4 is slid, and a part of the bottom plate 1 is made of a colorless and transparent glass plate so as to enable optical detection. . Side walls 2 and 3 are provided on both sides in the width direction of the bottom plate 1, and a portion of the bottom plate 1 between the side walls 2 and 3 constitutes a conveyance path. The coin 4 is transported along the transport path in the direction of arrow D by a transport belt 5 forcibly transported above the bottom plate 1 and stretched in the longitudinal direction. Here, the width of the conveyance path is set to be slightly larger than the maximum diameter of the coin to be identified.
[0067]
Photodiodes (PD) 6, 7, 8, 9 as photoelectric conversion elements are arranged at the same height position below the glass plate of the bottom plate 1, and each of the photodiodes 6 to 9 has a rectangular light receiving surface. Have The pair of photodiodes 6 and 7 are arranged at positions symmetrical with respect to the center in the width direction of the transport passage so that the longitudinal direction of each light receiving surface is orthogonal to the transport passage. In addition, the pair of photodiodes 8 and 9 are located downstream of the photodiodes 6 and 7 in the conveyance path and symmetrical with respect to the center in the width direction of the conveyance path, and the longitudinal direction of each light receiving surface is orthogonal to the conveyance path. That is, they are arranged in parallel with the pair of photodiodes 6 and 7.
[0068]
The distance between the photodiode 6 (or 7) and the photodiode 8 (or 9) is such that the center of the coin having the smallest diameter to be identified is a pair of photodiode pairs 6 and 7 and another pair of photodiodes 8 and 9. 1, that is, when the coin 4 arrives at the position indicated by P <b> 2 in FIG. 1, all of the photodiodes 6 to 9 are determined to be shielded from light. In other words, each of the photodiodes 6 to 9 can detect a corresponding one of both edges in the transport area of the coin 4 on each light receiving surface. Here, the conveyance area | region of the coin 4 means the area | region where a coin is actually conveyed through a conveyance path | route, and is an area | region with the width | variety according to the diameter of the coin. The lengths of the photodiodes 6 to 9 are determined in consideration of the fact that the coin 4 is displaced in the width direction of the conveyance path during conveyance and the illumination light beam is blocked by the conveyance belt 5. The edge of the coin with the largest diameter to be detected can be detected.
[0069]
On the other hand, on the upper side of the glass plate of the bottom plate 1, a dotted first light source 10 is arranged above the center position of the photodiodes 6 to 9. The first light source 10 receives light from the photodiodes 6 to 8. Illuminate the surface uniformly. As a light source suitable for illuminating each of the photodiodes 6 to 8 uniformly, an LED (Light-Emitting-Diode) having a small light emitting area and a directional characteristic as much as possible is suitable. Is used.
[0070]
A first light shielding mask 11 is disposed between the first light source 10 and the bottom plate 1. The light shielding mask 11 is provided so that the light emitted from the first light source 10 is incident only on the photodiodes 6 to 8, and prevents the generation of harmful light such as flare light and is emitted from the first light source 10. It serves to prevent the incident light from entering the photodiode 9. In FIG. 1, the light shielding mask 11 is omitted.
[0071]
FIG. 4 is a front view showing details of the light shielding mask 11. The light shielding mask 11 has rectangular holes 11a, 11b, and 11c, and the light emitted from the first light source 10 and transmitted through the holes 11a uniformly illuminates the light receiving surface of the photodiode 6, and the holes 11b. The light transmitted through the light uniformly illuminates the light receiving surface of the photodiode 7, and the light transmitted through the hole 11c uniformly illuminates the light receiving surface of the photodiode 8. As described above, the holes 11a to 11c formed in the light shielding mask 11 have a role of absorbing position errors of the photodiodes 6 to 8 in addition to the basic role of restricting the irradiation area. That is, the size of the holes 11a to 11c is set so that the size of the light beam that has passed through the holes 11a to 11c reaches the light receiving surface of the photodiodes 6 to 8 is somewhat smaller than the light receiving surface. It is set. Therefore, even if an error occurs in the installation position of the photodiodes 6 to 8, the output of the photodiodes 6 to 8 does not change.
[0072]
Below the first light source 10, a second light source composed of LEDs having the same characteristics as the first light source 10 above the conveyance path at the center position of the photodiodes 6 to 9 as in the first light source 10. The second light source 12 uniformly illuminates the light receiving surface of the photodiode 9. A second light shielding mask 13 is provided below the second light source 12, and the second light shielding mask 13, similar to the first light shielding mask 11, transmits light emitted from the second light source 12 to the photodiode 9. For the purpose of being incident on. FIG. 5 is a front view showing details of the second light shielding mask 13. In the second light shielding mask 13, rectangular openings 13a, 13b, 13c, and 13d are formed. The openings 13a to 13c are formed so as to reach the photodiodes 6 to 8 without blocking the light emitted from the first light source 10, and allow the light rays emitted from the first light source 10 to enter the photodiodes 6 to 8. Secure the light path. On the other hand, the opening 13d is for securing an optical path for allowing the light emitted from the second light source 12 to enter the photodiode 9.
[0073]
The second light source 12 is provided with a light shielding member 14 in the vicinity thereof. The light shielding member 14 regulates the optical path of the light emitted from the second light source 12, and the light emitted from the second light source 12 passes through the second light shielding mask 13 and enters the photodiodes 6 to 8. The optical path is regulated so that nothing happens. The installation position of the second light source 12 may be a position indicated by 13 ′ in FIGS. 2 and 3 in addition to the position below the first light source 10. In short, any position that can illuminate the photodiode 9 at an angle different from that of the first light source 10 may be used.
[0074]
Next, the principle of detecting the outer shape and thickness of a coin by the circular object identification device of the present embodiment will be described.
[0075]
As shown in FIG. 1, the first light source 10 is located at the center position of the photodiodes 6 to 8 and above the conveyance path, and the photodiodes 6 to 8 are emitted by the light emitted from the first light source 10. Is designed to illuminate evenly. In this state, when the coin 4 moves in the direction of the arrow D from the p1 position and reaches the light receiving surface of the photodiodes 6 and 7, a part of the light beam from the first light source 10 is blocked by the coin 4. As a result, shadows are formed on the light receiving surfaces of the photodiodes 6 and 7. Further, when the coin 4 moves in the direction of arrow D and reaches the light receiving surfaces of the photodiodes 8 and 9, a shadow is also generated on the light receiving surfaces of the photodiodes 8 and 9. When the coin 4 reaches the intermediate position P2 between the photodiodes 6 (7) and 8 (9), the areas of the shadows formed on the light receiving surfaces of the photodiodes 6 and 8 become equal, and the outputs of the photodiodes 6 and 8 are the same. Are equal. The position of the shadow of the coin formed on the photodiode 6 or the photodiode 7 at this time corresponds to the outer size of the coin 4.
[0076]
By the way, as shown in FIG. 6, the coin 4 is conveyed including a certain amount of positional deviation d in a direction orthogonal to the conveying direction. Therefore, in order to remove this positional deviation d, the photodiodes 6 and 7 are arranged so as to be symmetric with respect to the center of the width of the transport path, and the sum of the outputs V1 and V3 of these two photodiodes 6 and 7 is obtained. In FIG. 6, V2 is the output of the photodiode 8, and V4 is the output of the photodiode 9.
[0077]
Thus, by obtaining the sum of the outputs V1 and V3 of the photodiodes 6 and 7, an output substantially proportional to the outer size of the coin 4 can be obtained without being affected by the positional deviation d. Then, as shown in FIG. 7, the output obtained by adding the outputs of the photodiodes 6 and 7 changes substantially linearly with respect to the outer size of the coin 4. For this reason, the outer size of the coin 4 can be accurately obtained by obtaining the output sum of the photodiodes 6 and 7.
[0078]
In the above description, the illuminances on the photodiodes 6 to 8 are all assumed to be equal and uniform. The illuminance on the light receiving surfaces 6 to 8 is not necessarily equal. Therefore, as shown in FIG. 8, usually, an illuminance difference ΔIe (= V1−V3) is generated in the illuminance on the light receiving surface between two adjacent photodiodes, for example, between the photodiodes 6 and 7, and this causes a measurement error. To do.
[0079]
Therefore, in order to remove this error, in this embodiment, the average illuminance on the light receiving surface of each photodiode 6 to 8 is measured in advance, and the output of each photodiode 6 to 8 is normalized based on this value. The outer shape of the coin is calculated based on the standardized value.
[0080]
Next, the principle of measuring the thickness of a coin will be described based on FIG. FIG. 9 shows that light emitted from the first light source 10 and the second light source 12 is incident on the photodiode 7 and the photodiode 9 when the coin 4 is in the intermediate position P2 between the photodiodes 6 and 7 and the photodiodes 8 and 9. It shows how to do.
[0081]
When the coin 4 is in the intermediate position P2, the positional relationship of the coin 4 with respect to the photodiodes 7 and 9 is the same, so that the optical axis (l-l ') passing through the two light sources 10 and 12 as shown in FIG. The coin 4 may be handled symmetrically. Here, the distance from the first light source 10 to the surface of the bottom plate (glass plate) 1 is A, the distance from the first light source 10 to the light receiving surfaces of the photodiodes 6 to 9 of the same height is Sa, the second The distance from the light source 12 to the surface of the bottom plate (glass plate) 1 is B, the distance from the second light source 12 to the light-receiving surfaces of the photodiodes 6 to 9 is Sb, and the coin 4 on the light-receiving surface of the photodiode 7 from the optical axis. La is the distance to the shadow edge, Lb is the distance from the optical axis to the shadow edge of the coin 4 on the light receiving surface of the photodiode 9, C is the distance from the optical axis to the edge of the coin 4, and the thickness of the coin Let T be T. Then, the relationship between La and Sa is expressed by the following equation (1), and the relationship between Lb and Sb is expressed by the following equation (2).
[0082]
La / Sa = C / (AT) (1)
Lb / Sb = C / (BT) (2)
From these formulas (1) and (2), the thickness T of the coin is expressed by the following formula (3).
[0083]
T = (A.Sb-B.Sa.K) / (Sb-Sa.K) (3)
However, K = Lb / La
Therefore, the shadow edge positions La and Lb are calculated from the outputs of the photodiodes 7 and 9 in the same manner as in FIG. 7, and the calculated values and predetermined fixed values A, B, Sa, Sb, and the above The thickness T of the coin can be obtained by performing the calculation based on the equation (3).
[0084]
FIG. 10 is a block diagram showing a control circuit provided in the circular object identification device of this embodiment. This control circuit includes a CPU 20 as a central processing unit that controls the entire system and performs processing of photodiode output signals. A ROM 21 and a RAM 22 are connected to the CPU 20. The CPU 20 reads and outputs data from the input / output port according to a program written in the ROM 21, reads / writes data from / to the RAM 22, and performs arithmetic processing. Or
[0085]
A switch box 23 containing various switches is connected to the input port of the CPU 20, and a display 24 is connected to the output port of the CPU 20. The switch box 23 inputs various information such as various mode settings including setting of denominations to be identified and display information settings for the display 24. An LED control circuit 25 is connected to the output port of the CPU 20, and the LED control circuit 25 controls lighting of the illumination light sources (LEDs) 10 and 12 connected to the output terminals.
[0086]
Photodiodes 6 to 9 are arranged at positions where the light emitted from the light sources 10 and 12 is received, an amplifier 32 is provided at the output end of the photodiode 6, an amplifier 34 is provided at the output end of the photodiode 7, and an output of the photodiode 8 is provided. An amplifier 33 is connected to the end, and an amplifier 35 is connected to the output end of the photodiode 9. These amplifiers 32 to 35 amplify and output the photocurrent output from the photodiodes 6 to 9. A / D converters 36 to 39 are connected to the output terminals of the amplifiers 32 to 35. The A / D converters 36 to 39 convert the analog signals output from the amplifiers 32 to 35 into digital signals, and the CPU 20 Output to.
[0087]
Further, a high-pass filter 40 is connected to the output terminal of the amplifier 32, and the high-pass filter 40 selectively outputs only a high-frequency signal output from the amplifier 32. A high pass filter 41 is also connected to the output terminal of the amplifier 34, and the high pass filter 41 selectively outputs only the high frequency signal output from the amplifier 34. An adder circuit 42 is connected to the output ends of the high-pass filters 40 and 41, and the adder circuit 42 adds the outputs of the high-pass filters 40 and 41. An amplifier 43 is connected to the output terminal of the adder circuit 42, and the amplifier 43 amplifies the output of the adder circuit 42. A comparator 44 is connected to the output terminal of the amplifier 43, and the comparator 44 inputs the output of the amplifier 43 and outputs a binary signal of high and low to the CPU 20.
[0088]
The high-pass filters 40 and 41, the adder circuit 42, the amplifier 43 and the comparator 44 constitute a coin passage detection circuit 45 for detecting the passage of coins, and the coin passage detection circuit 45 has coins on the photodiodes 6 and 7. It switches from high to low level when it detects that it has reached.
[0089]
A high-pass filter 40A is connected to the output terminal of the amplifier 33, and the high-pass filter 40A selectively outputs only the high-frequency signal output from the amplifier 33. A high-pass filter 41A is also connected to the output terminal of the amplifier 35, and the high-pass filter 41A selectively outputs only the high-frequency signal output from the amplifier 35. An adder circuit 42A is connected to the output ends of the high pass filters 40A and 41A, and the adder circuit 42A adds the outputs of the high pass filters 40A and 41A. An amplifier 43A is connected to the output terminal of the adder circuit 42A, and the amplifier 43A amplifies the output of the adder circuit 42A. A comparator 44A is connected to the output terminal of the amplifier 43A. The comparator 44A inputs the output of the amplifier 43A and outputs a binary signal of high and low.
[0090]
The high-pass filters 40A and 41A, the adding circuit 42A, the amplifier 43A and the comparator 44A constitute a coin passage detection circuit 46 for detecting the passage of coins. The coin passage detection circuit 46 is the same as the coin passage detection circuit 45. It is a circuit for detecting the passage of coins, and outputs a signal that changes from a high level to a low level when it is detected that the coin 4 has reached the photodiodes 8 and 9. A gate circuit 47 is connected to the output end of the coin passage detection circuit 46, and the gate circuit 47 outputs a signal input from the coin passage detection circuit 46 to an input port of the CPU 20 in accordance with a control signal from the CPU 20.
[0091]
Also, a flapper control circuit 48 is connected to the output port of the CPU 20, and a drive source (not shown) such as a flapper control motor for selecting coins is connected to the output end of the flapper control circuit 48. The flapper control circuit 48 performs energization control to a drive source (not shown) such as a flapper control motor for selecting coins identified based on a control signal output from the CPU 20. The drive source (not shown) constitutes a part of the flapper mechanism 49. The operation state of the flapper mechanism 49 is monitored by the sensor 50, and the monitoring result by the sensor 50 is output to the CPU 20. Note that the flapper mechanism 49 for sorting coins and the mechanism for forcibly transporting coins are not direct components of the present invention and will not be described in detail.
[0092]
Next, the overall operation of the circular object identification device according to the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG. 11 and the timing chart of FIG.
[0093]
First, when the coin recognition operation is first started, the CPU 20 starts executing the program stored in the ROM 21, initializes the system and each mechanism, displays the initial screen on the display 24, and starts the operation of the coin transport mechanism ( Step S1).
[0094]
Next, in order to identify the coin, the two LED light sources 10 and 12 are turned on (step S2), the analog signals output from the photodiodes 6 to 9 are amplified by the amplifiers 32 to 35, and the A / D converter 36 is obtained. Are converted into digital signals and loaded into the CPU 20 (steps S3 and S4). At the same time, the counter is started, and the data output from the photodiodes 6 to 9 is continuously taken into the CPU 20 at predetermined time intervals, and sequentially stored in a predetermined memory address. Then, it is checked whether or not the number of fetches (N) has been fetched a predetermined number of times (C), and this operation is repeated until a certain number of data is fetched (step S5).
[0095]
When a certain number of data acquisition is completed, N is set to C and the data acquisition is temporarily terminated (step S6), and the data at the memory address acquired a plurality of times for each of the photodiodes 6 to 9 is averaged, The average value is calculated (step S7). Thus, by obtaining the average value of the data captured a plurality of times for each of the photodiodes 6 to 9, it is possible to accurately determine the brightness on the light receiving surface of each of the photodiodes 6 to 9 by removing the influence of noise. Accordingly, as described with reference to FIG. 8, the average illuminance value on the light receiving surface of each of the photodiodes 6 to 8 is obtained.
[0096]
Here, the obtained average illuminance data on the three light receiving surfaces of the photodiodes 6 to 8 are compared with each other, a difference in illuminance distribution on the light receiving surfaces of these photodiodes 6 to 8 is checked, and so-called flatness check is performed. Performed (step S8). If there is a certain difference in the average illuminance value, there is a high possibility that dust or dust has adhered to the glass surface that constitutes the transport path. If identification is performed in this state, accurate determination cannot be made. Judgment is made and the identification operation is interrupted to display a warning, and the user is instructed to clean the glass surface (step S9).
[0097]
When assembling the circular object identification device of this embodiment, if the average illuminance of each of the photodiodes 6 to 8 is measured in advance and this measured value is stored in the memory, the stored data and the above actual data are stored. The above determination can be made more accurately by comparing the average illuminance data obtained at the time of use.
[0098]
Next, when the average illuminance value on the light receiving surfaces of the photodiodes 6 to 8 is determined to be normal in the flatness check of step S8, it is checked whether or not the output signal of the coin passage detection circuit 45 is at a low level ( Step S10). When the output signal is at a high level, it is determined that the coin 4 has not yet reached the photodiodes 6 and 7, and a memory storing the data of the photodiodes 6 and 7 taken in a plurality of times in succession is stored. The address is shifted one by one and the first captured data is deleted. Instead, the latest output signals of the respective photodiodes 6 and 7 at the present time are captured, shifted and stored in a predetermined memory address that is opened, and then output. This operation is repeated until the signal becomes low level (step S11). In this way, the latest illuminance data can always be checked.
[0099]
As shown in the time chart of FIG. 12, when the coin reaches the photodiodes 6 and 7 arranged at the most upstream side of the transport path at time T1, the output V1 of the photodiode 6 and the output V3 of the photodiode 7 start to decrease, Similarly, the outputs of the high-pass filters 40 and 41 that extract only the high-frequency signal change, and the output signal of the coin passage detection circuit 45 changes from high to low. Here, the adding circuit 42 and the amplifier 43 are provided for the purpose of detecting as soon as possible the moment when the coin reaches the photodiode 6 or 7.
[0100]
When the output signal of the coin passage detection circuit 45 changes to low, the average illuminance value of each of the photodiodes 6 to 8 obtained by the averaging process is determined (step S12) and output from each of the photodiodes 6 to 9. Is taken into the CPU 20 (step S13). It is checked whether or not the fetched data is at a certain level or more (step S14). If it is less than a certain level, it is judged that the size of the conveyed coin is equal to or greater than a certain level and is not identified. Processing is performed as a false coin (step S26). If it is above a certain level, the output of each photodiode 6-9 is divided by the average illuminance data of the corresponding photodiode 6-9 to obtain a standardized photodiode output (step S15). Then, the obtained outputs V1 and V2 of the standardized photodiode 6 and photodiode 8 are compared (step S16), and if they do not match, the process returns to step S13 and the outputs of the respective photodiodes 6 to 9 are taken in again. Repeat the step until it matches. When the two standardized data coincide with each other, the data is temporarily stored and determined as the identification timing (step S17). Then, the stored standardized photodiode 6 and outputs V1 and V3 of the photodiode 7 are added to obtain Vx (step S18). This Vx is a value corresponding to the distance between the position of the shadow edge on the photodiode 6 and the position of the shadow edge on the photodiode 7 as shown in FIG. 6, and is correlated with the diameter D of the coin. . Next, the diameter D of the coin is calculated from the Vx value (step S19).
[0101]
That is, as shown in FIG. 7, the Vx value changes uniquely with respect to the coin diameter D. If this equation is programmed in advance, the Vx value can be input to calculate the coin diameter D. . Alternatively, the relationship between the Vx value and the diameter D may be stored as a lookup table. Actually, as shown in FIG. 7, the value of the diameter D of the coin is influenced by the thickness T of the coin. However, the diameter D of the coin is calculated in advance by assuming a constant thickness, and is obtained later. The authenticity of the coin can be confirmed by comparing the thickness of the coin with the assumed thickness. Alternatively, the thickness of the coin is first obtained, and a substantially linear gradient (approximate value) for determining the relationship between Vx and the diameter is determined based on the obtained value, and the determined approximate expression for the substantially straight line. And the diameter may be obtained from the Vx value. In the embodiment of the flowchart of FIG. 11, the description is based on the former, but it is obvious that both cases are within the scope of the present invention.
[0102]
Next, distances La and Lb to the shadow edges of the coins on the photodiodes 7 and 9 are obtained based on the standardized output data of the photodiodes 7 and 9 (steps S20 and S21). If the horizontal axis is replaced with La or Lb instead of the diameter in FIG.
[0103]
Then, the calculated La and Lb values and the fixed data values (Sa, Sb, A, and B) relating to the dimensions of the optical system stored in advance are inputted into the equation (3) to calculate the thickness T of the coin. (Step S22). Then, the coin thickness T0 corresponding to the diameter D obtained in step S19 is obtained by referring to a table in which the relationship between the diameter and thickness of coins stored in advance is obtained (step S23). Are compared with the coin thickness T obtained optically by the circular object identification device (step S24). When the difference between the two T and T0 exceeds a certain range, it is processed as a false coin (step S26), and the flapper mechanism is driven by the output of the flapper control circuit 48 to be stored in the false coin storage. On the other hand, when it is within a certain range, it is confirmed from the change in the output of the coin passage detection circuit 46 that the coin passes through the photodiodes 7 and 9 (step S25), and then processed as a genuine coin, and the output of the flapper control circuit 48. Then, the flapper mechanism 49 is driven to sort by denomination and store (step S27).
[0104]
In such a flow, the authenticity is determined based on both the diameter data and the thickness data of the coin, but when the diameter is obtained, the value is already sufficiently deviated from the value of the genuine coin. When the determination is made, the processing may be performed as a false coin without waiting for the determination based on the thickness.
[0105]
In the case of the first embodiment, the identification timing is set based on the detection data of the photoelectric conversion elements separated in the coin conveyance direction, and the coin is identified based on the diameter (outer shape) data and the thickness data detected at the timing. Therefore, it becomes possible to accurately identify coins.
(Embodiment 2)
The second embodiment is a case where the detection of the outer shape (diameter) and thickness of a coin is shared by a single light source.
[0106]
13 is a front view showing a circular object identification device according to the second embodiment, FIG. 14 is a plan view showing the positional relationship between coins and photodiodes in the circular object identification device according to the second embodiment, and FIG. 15 is related to the second embodiment. It is a top view which shows the Fresnel lens used in a circular object identification apparatus.
[0107]
This circular object identification device has a glass plate 60 that constitutes a part of the bottom of a conveyance path through which a coin 61 to be identified is conveyed. Under the glass plate 60, photodiodes 62 to 65 as photoelectric conversion elements are arranged at the same height position as shown in FIG. 14, and the photodiodes 62 to 65 convert the received light into an electrical signal. Output. These photodiodes 62 to 65 correspond to the four photodiodes 6 to 9 shown in FIG. 1, respectively. The photodiodes 62 to 64, particularly 62 and 63, measure the outer shape corresponding to the diameter of the coin 61, The photodiodes 63 and 65 serve to measure the thickness of the coin. The photodiode 65 is designed to be somewhat longer than the other photodiodes 62 to 64. This is to detect a shadow caused by coins of light irradiated obliquely from a point light source 66 described later. .
[0108]
On the other hand, a point light source 66 is disposed just above the central position of the four photodiodes 62 to 65 above the conveyance path, and the point light source 66 passes through the glass plate 60 and illuminates the photodiodes 62 to 65. . Between the point light source 66 and the glass plate 60, as shown in FIG. 15, a Fresnel lens 67 partially having an opening hole 67a is disposed so that the point light source 66 is positioned at the focal position. . The Fresnel lens 67 is configured so that light emitted from the point light source 66 is made parallel by the lens unit and radiated to the photodiodes 62 to 65, and the diverged light that has passed through the opening hole 67 a is incident on the photodiode 65. Yes.
[0109]
An optical path regulating mask 68 is disposed below the Fresnel lens 67. The mask 68 restricts the optical path so that the light emitted from the point light source 66 is incident on only the four photodiodes 62 to 65, thereby preventing the generation of unnecessary harmful light. Here, the light incident on the photodiodes 62 to 64 is parallel to the optical axis (l−l ′). Therefore, the diameter of the coin 61 can be accurately obtained from the output signals of the photodiodes 62 to 64 without being affected by the thickness of the coin 61. Further, the thickness of the coin 61 is calculated from the outputs of the photodiodes 63 and 65. The calculation is performed according to the method described above. In this case, since there is one light source, calculation is performed with A and B shown in FIG. 9 being identical and Sa and Sb being identical.
[0110]
Also in the second embodiment, the identification timing is detected based on the photodiodes 62 and 64, and the diameter and thickness of the coin are obtained based on the photodiode output at the identification timing, so that the coin is identified. Identification becomes possible.
[0111]
In the second embodiment, since only one point light source 66 is used to measure the diameter and thickness of the coin, the average illuminance values of the four photodiodes 62 to 65 are compared with each other in more detail. There is an effect that it is possible to determine whether the passage is dirty. Note that the Fresnel lens 67 is used to reduce the thickness of the entire circular object identification device, and a normal lens system may be used instead, and there is no change in function or performance. Needless to say. Further, instead of the lens, a simple prism may be used and has the same function.
(Embodiment 3)
The third embodiment is configured to identify a coin based on the outer shape (diameter) and thickness of the coin, and includes an optical system that identifies the outer shape of the coin and an optical system that identifies the thickness of the coin. This is a case where it is provided on the opposite side to the passage.
[0112]
FIG. 16 is a front view showing the circular object identification device of the third exemplary embodiment. This circular object identification device has a glass plate 70 that constitutes a part of a conveyance path through which a coin 71 to be identified is conveyed upward. Photodiodes 72, 73, and 74 as photoelectric conversion elements are arranged below the glass plate 70 in the same manner as in the first embodiment. These photodiodes 72, 73, and 74 are the photodiodes 6, 7, and 8 shown in FIG. Corresponding to A first point light source 76 is provided above the glass plate 70, and the first point light source 76 corresponds to the first light source 10 of FIG. 1 and illuminates the photodiodes 72, 73 and 74. Between the first point light source 76 and the conveyance path, a mask 78 for restricting the optical path of the light beam emitted from the first point light source 76 is provided. This mask 78 is a light shielding mask shown in FIG. 11 corresponds.
[0113]
On the other hand, a second point light source 77 is arranged on the opposite side of the first light source 76 across the conveyance path, that is, below the conveyance path. The second point light source 77 is for illuminating the photodiode 75 disposed above the transport path, and corresponds to the second light source 12 shown in FIG. The photodiode 75 corresponds to the photodiode 9 in FIG. A light flux restricting mask 79 is disposed between the second light source 77 and the transport path, and this mask 79 restricts the optical path of the light emitted from the second light source 77.
[0114]
Even in the third embodiment, the coin can be accurately identified by the diameter and the thickness of the coin as in the first embodiment.
[0115]
In the third embodiment, a photodiode 75 for detecting the thickness of a coin and a second point light source 77 as a light source thereof are opposite to the photodiodes 72 to 74 and the light source 76 for solidification recognition. Since they are provided in an arrangement, the light from both the light sources 76 and 77 can hardly interfere with each other. As a result, the arrangement of the thickness detecting photodiode 75 and the light source 77 and the outer shape detecting photodiodes 72 to 74 and the light source 76 can be reduced. The degree of freedom in arrangement can be improved.
(Embodiment 4)
The fourth embodiment is a case where a coin is identified based on the outer shape of the coin and the presence / absence of a hole, and is a case where the coin is configured using a reflective optical system.
[0116]
FIG. 17 is a front view showing a circular object identification device according to the fourth embodiment, FIG. 18 is a diagram showing a state where an optical system in the circular object identification device is developed, and FIG. 19 is a diagram showing coins and light in the circular object identification device. It is a top view which shows the relationship with an irradiation position.
[0117]
This circular object identification device has a glass plate 80 that constitutes a part of a conveyance path through which a coin 81 to be identified is conveyed upward. On the lower side of the glass plate 80, a light projecting system 82 for projecting light from obliquely below to the coins being conveyed, and regular reflection light by the coins of the light projected by the light projecting system 82 are detected. A light receiving system 83 is provided. The light projecting system 82 and the light receiving system 83 are provided on the lower side of the glass plate 80 because the transport belt 89 that transports the coin 81 on the upper side of the glass plate 80 closes the central portion of the coin 81, that is, the hole portion. This is because there is a fear. In the following embodiments, when detecting the presence or absence of a hole, a reflective optical system is used for the same reason. However, a transmission optical system can be used when it is possible to avoid clogging the coin holes by arranging the transport belt in two rows.
[0118]
The light projecting system 82 includes an LED 82a as a minute light source, a lens 82b, a holder 82c, and a light flux regulating mask 82d. The light emitted from the LED 82a is collimated by the lens 82b to illuminate the coin. The LED 82a and the lens 82b are integrally supported by a holder 82c. The light flux regulating mask 82d is attached to the front surface of the holder 82c. This light beam restricting mask 82d is provided with five rectangular openings, and projects five rectangular light beams 90 to 94 as indicated by broken lines in FIG. is there.
[0119]
The projected light beams 90 to 93 correspond to the projection light for illuminating the photodiodes 6 to 9 as the photoelectric conversion elements described with reference to FIG. 1, and are illustrated in order to measure the outer shape of the coin 81 to be identified. It is formed in a rectangular shape that protrudes somewhat from the coin 81. On the other hand, the projection light beam 94 is a vertically long rectangular light beam arranged at the center of these four projection light beams 90 to 93, and illuminates the vicinity of the center of the coin 81 to inspect the presence or absence of a hole. The long side is longer than the diameter of the hole of the coin 81, and the short side is formed in a rectangular shape shorter than the diameter of the hole of the coin 81.
[0120]
The light receiving system 83 is disposed at a position for detecting specularly reflected light by the coin 81 of the light projected from the light projecting system 82, and a lens 83a for collecting the reflected light reflected by the coin 81; The light receiving element substrate 83b disposed on the light receiving surface, the lens 83a, and a holder 83c for supporting the light receiving element substrate 83b. The light receiving element substrate 83b satisfies the Scheinproof relationship with respect to the coin 81 and the lens 83a so that an image formed on the surface of the coin 81 is formed on the light receiving element substrate 83b, that is, as shown in FIG. As described above, it is assumed that the light receiving system 83 is disposed obliquely with respect to the optical axis of the lens 83a. On the light receiving element substrate 83b, five photodiodes 84 to 88 corresponding to the five projected light beams are arranged at positions where the reflected light from the coin 81 of the projected light beam is received.
[0121]
Therefore, in the fourth embodiment, as in FIG. 1, the coin 81 reaches an intermediate position between the position corresponding to the pair of photodiodes 84 and 85 and the position corresponding to another pair of photodiodes 86 and 87. Then, the photocurrents output from the photodiodes 84 and 86 become equal, and at this time, the signal obtained by adding the outputs of the photodiodes 84 and 85 gives a signal corresponding to the outer shape of the coin. Therefore, the coin 81 can be accurately identified.
[0122]
Further, by detecting the output of the photodiode 88 in time series from the first time when the photodiodes 84 and 85 detect the passage of the coin 81, it is possible to detect the presence or absence of the hole in the coin 81. That is, in the case of a coin without a hole, even if the coin is at an intermediate position between a pair of photodiodes 84 and 85 and another pair of photodiodes 86 and 87, the output of the center photodiode 88 is the state before and after that. Almost no change. On the other hand, in the case of a perforated coin, a sharp decrease in the intensity of the reflected light is observed near the intermediate position, so that the hole provided in the coin 81 can be detected by detecting this. Therefore, since the coin 81 can be identified not only by the outer shape of the coin but also by the presence or absence of a hole, the coin can be more accurately identified.
[0123]
In Embodiment 4 described above, the light emitted from the light source is processed into parallel light, so there is no need to consider the extent of spread according to the distance of the light beam, and the light projecting system and the light receiving system, particularly the light receiving system. It is possible to simplify the arrangement of the system and the shape of the photoelectric conversion element. In addition, since the condensing lens exists in front of the plurality of photoelectric conversion elements, the photoelectric conversion elements can be arranged close to each other, and the light receiving system can be downsized.
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, the parallel light is used in the fourth embodiment described above, whereas the coin is identified by the outer shape (diameter) of the coin and the presence / absence of a hole by irradiating the coin with the radiated light from the light source. It is.
[0124]
FIG. 20 is a front view showing a circular object identification device according to the fifth embodiment, FIG. 21 is a front view for explaining a projected light beam of a light projection system in the circular object identification device, and FIG. 22 is a coin and a projected light beam. FIG. 23 is a front view showing the image formation state on the light receiving surface of the projection light reflected from the coin, and FIG. 24 is the front view for explaining the positional relationship between the projection light and the shape of the projected light beam on the coin surface. It is a schematic diagram which expand | deploys and shows the relationship between the light projection system and light reception system with which the circular object identification device was equipped.
[0125]
This circular object identification device has a bottom plate 101 that constitutes the bottom of a conveyance path through which coins 104 to be identified are conveyed, and a portion of the bottom plate 101 is capable of optical detection. Is made of a colorless and transparent glass plate. Reference numerals 102 and 103 in FIG. 20 denote side walls constituting the side surface of the transport passage, and the coin 104 is transported in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 20 on the upper side of the bottom plate 101 made of the glass plate. . In addition, 105 in FIG. 20 is a transport belt for forcibly transporting the coin to be measured in the transport direction described above, and forcibly driving the coin along the transport path by a mechanism (not shown). To do.
[0126]
Below the glass plate (101), a light projecting system 106 for optically measuring the diameter of the coin 104, the presence / absence of a hole, etc. is provided obliquely upward to the right and facing the light emission direction. . The light projecting system 106 projects light from an oblique direction onto a coin 104 that passes through the glass plate (101) and is conveyed on the upper side, and includes a holder 106a and a light source attached to the holder 106a. 106b and a mask 106c attached to the front surface of the holder 106a. The light source 106b generates light for illuminating the coin 104, and projects the light projected from the light source 106b within a predetermined area. Here, in order to stably measure the diameter of the coin 104 and the presence or absence of a hole, it is necessary to illuminate the coin as uniformly as possible. Therefore, the light source 106b has a small light emitting area and an LED (with excellent directivity). Light emitting diode).
[0127]
The light reflected by the coin 104 is captured by the light receiving system 107. The light receiving system 107 receives the reflected light and outputs a signal for identifying the diameter of the coin 104 and the presence / absence of a hole, the holder 107a, the light receiving lens 107b attached to the holder 107a, and the above And a light receiving element substrate 107c disposed at the position of the image forming surface of the light receiving lens 107b. On the light receiving element substrate 107c, four photoelectric conversion elements, which will be described later, are arranged along an imaging plane for imaging regular reflection light from a coin.
[0128]
Here, the light receiving lens 107b is arranged and configured to form an image of the reflection surface of the coin 104 on the light receiving element substrate 107c. When the reflecting surface of the coin 104, that is, the upper surface of the glass plate 101 is OC, and the axis perpendicular to the optical axis of the light receiving lens 107b is OD, the image of the reflecting surface of the coin 104 is represented by the Scheinproof law. Since the image is formed on the surface indicated by OE at 20, the light receiving element substrate 107 c is arranged so as to be inclined with respect to the optical axis of the light receiving lens 107 b as shown in the figure. FIG. 24 shows a development view in this case. In this manner, the light receiving area of the light receiving element substrate 107c and the reflecting surface of the coin 104, that is, the upper surface position of the glass plate 101 are associated with each other, and the reflecting surface (OC) of the coin 104 is disposed. This is because the image of the projection light formed above is formed on the light receiving element substrate 107c.
[0129]
Next, the relationship between the projected light beam and the received light beam will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 23, reference numerals 110a, 110b, 110c, and 110d denote four trapezoidal photoelectric conversion elements arranged on the light receiving element substrate 107c at positions as shown in the figure. As shown in FIG. 22, the photoelectric conversion element 110a has a transport path in a direction perpendicular to the coin transport direction (left-right direction in FIG. 22) on the upper surface (OC) of the glass plate 101 as shown. Is arranged so as to receive the reflected light from the rectangular area 109a set at a position closer to one side (upper side in FIG. 22) than the center in the width direction.
[0130]
The photoelectric conversion element 110b has the same shape as the area 109a set on the opposite side (lower side in FIG. 22) to the rectangular area 109a with respect to the center in the width direction of the conveyance path and at a symmetrical position. It arrange | positions so that the reflected light from the area 109b may be received.
[0131]
The photoelectric conversion element 110c has the same shape as the area 109a, which is set in a position parallel to the conveyance direction with respect to the area 109a and at a distance shorter than the diameter of the smallest diameter coin 104 to be identified. It arrange | positions so that the reflected light from the rectangular area 109c may be received.
[0132]
The photoelectric conversion element 110d is a rectangle that is vertically long in a direction orthogonal to the transport direction, which is set at a middle position between the areas 109a and 109c and at a middle position in the width direction of the transport path between the areas 109a and 109b. It arrange | positions so that the reflected light from 109d area 109d may be received. Here, the lengths of the areas 109a, 109b, and 109c in the direction orthogonal to the transport direction are such that when the coin 104 having the smallest diameter to be identified passes through the areas 109a to 109c, a part of each of the areas 109a to 109c is simultaneously used. The size and position are set so that the edge of the coin 104 passes through each of the areas 109a to 109c when the coin 104 having the maximum diameter to be identified passes through the areas 109a to 109c. Yes.
[0133]
The size of the area 109d is smaller than the diameter of the coin 104 having the smallest diameter to be identified, the longitudinal direction is longer than the diameter of the hole of the perforated coin to be identified, and the direction orthogonal to the longitudinal direction is It is set to be approximately the same as or shorter than the diameter of the hole of the holed coin to be identified.
[0134]
Regarding the photoelectric conversion elements 110a to 110d having a trapezoidal shape, as shown in FIG. 24, the imaging magnifications are different depending on the distances of the photoelectric conversion elements 110a to 110d corresponding to the areas 109a to 109d. by.
[0135]
FIG. 21 shows the shape of the projected light beam corresponding to the areas 109a to 109d on the mask 106c surface provided in the light projecting system 106. The projected light beam 108a is projected to 109a and the projected light beam 108b is projected to 109b. The luminous flux 108c corresponds to 109c, and the projected luminous flux 108d corresponds to 109d. Therefore, as the mask 106c, a mask provided with trapezoidal openings including the four projected light beams as shown by dotted lines in FIG. 21, for example, is used so as not to block the projected light beams 108a to 108d. It is done.
[0136]
The mask 106c is for restricting the projected light beam so that unnecessary light is not reflected by a part of the circular object identification device of the present embodiment and becomes harmful light and enters the light receiving system 107. It is.
[0137]
In such a configuration, when the coin 104 moves along the conveyance path and reaches the projected light flux area of the light projecting system 106 and crosses the areas 109a and 109b, part of the light flux that illuminates the areas 109a and 109b is The coin 104 is reflected to the light receiving system 107 side, and the light receiving lens 107b forms a reflection image of the coin 104 across the areas 109a and 109b on the photoelectric conversion elements 110a and 110b.
[0138]
Further, when the coin 104 moves to reach the area 109d, a part of the light beam that illuminates the area 109d is reflected by the coin 104 to the light receiving system 107 side, and is received on the photoelectric conversion element 110d by the light receiving lens 107b. A reflected image of the coin 104 crossing 109d is formed.
[0139]
When the coin 104 reaches the area 109c, a part of the light beam that illuminates the area 109c is reflected toward the light receiving system 107 by the coin 104, and the area 109c is reflected on the photoelectric conversion element 110c by the light receiving lens 107b. An image of the coin 104 traversing is formed.
[0140]
In this way, when the center of the coin 104 reaches the center of the area 109d and reaches the position shown in FIG. 22, the areas of the coin 104 crossing the area 109a and the area 109c become equal, and the above-mentioned coins on the coin 104 are Since the amounts of light reflected from the areas 109a and 109c are equal, the outputs of the two photoelectric conversion elements 110a and 110c arranged at the positions for receiving the reflected light from the areas 109a and 109c are equal.
[0141]
At this time, the reflected light from the coin 104 incident on the photoelectric conversion elements 110a and 110c corresponds to the outer size of the coin (the amount of light incident on the photoelectric conversion element changes in proportion to the outer shape of the coin). The outer size of the coin can be detected by detecting the output of the photoelectric conversion element 110a or 110b. However, when the coin is actually transported, a certain amount of misalignment occurs in the direction orthogonal to the transport direction. As a result, a measurement error occurs.
[0142]
Therefore, in the present embodiment, another area 109b having the same shape as the area 109a is provided on the opposite side (lower side in the figure) to the area 109a in the width direction of the conveyance path and at a symmetrical position. The photoelectric conversion element 110b is separately provided at the imaging plane position of the light receiving lens 107b that receives the reflected light from the coin 104 crossing the area 109b, and the sum of the outputs of the photoelectric conversion elements 110a and 110b is obtained. The external shape 104 is calculated. By doing in this way, the said error which generate | occur | produces accompanying conveyance of the said coin 104 can be removed efficiently. Moreover, the presence or absence of the hole provided in the coin can be reliably detected based on the output of the photoelectric conversion element 110d.
[0143]
Therefore, also in the fifth embodiment, similarly to the fourth embodiment, the coin can be accurately identified based on the outer shape of the coin and the presence / absence of the hole.
[0144]
In addition, in this Embodiment 5, it can also be made to show in FIGS.
[0145]
25 to 27 are configuration diagrams in which the light projecting system 106 and the light receiving system 107 are arranged in a direction parallel to the coin conveying direction, FIG. 25 is a diagram in FIG. 20, FIG. 26 is a diagram in FIG. FIG. 27 corresponds to FIG. 23, respectively. Corresponding parts are given the same numbers.
[0146]
In this example, since the light projecting system 106 and the light receiving system 107 are arranged so as to be parallel to the transport direction as shown in the figure, the arrangement of the projected light beams 108a to 108d and the arrangement of the photoelectric conversion elements 110a to 110d are different. Although different from the above example, the rest of the configuration is the same and the detailed description is omitted.
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, although the coin is identified by detecting the outer shape of the coin and the presence / absence of a hole, unlike the fifth embodiment, parallel light is used. However, the light receiving element substrate 107c is arranged perpendicular to the optical axis in the light receiving system.
[0147]
FIG. 28 is a diagram showing a circular object identification device according to the sixth embodiment, and FIG. 29 is a diagram for explaining the positional relationship between coins and projection light flux and the shape of the projection light flux on the coin surface in the circular object identification device. FIG. 30 is a schematic diagram showing a developed relationship between a light projecting system and a light receiving system provided in the circular object identification device. 28 to 30, parts having the same functions as those in FIG. 25 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0148]
In the sixth embodiment, the light projected from the light source 106b is projected as parallel light by the lens 106d disposed in front of the light source 106b. A mask 106c is disposed immediately before the lens 106d. The mask 106c is provided with four openings corresponding to the areas 109a to 109d on the upper surface of the glass plate 101 constituting the above-described transport path, and has four rectangular shapes as shown by 109a to 109d in FIG. Light is projected onto the upper surface of the glass plate 101, and the light from the light source 106b is projected onto the upper surface of the glass plate 101 as a light beam having a shape equal to the opening opened in the mask 106c.
[0149]
On the other hand, the light receiving system 107 condenses the specularly reflected light from the coin 104 that passes through the projected light beams 109a to 109d of the parallel light projected from the light projecting system 106 by the lens 107b, and forms the imaging surface of the lens 107b. The plurality of light receiving elements disposed in the light receiving element are disposed and configured, and the photoelectric conversion element is disposed at an image forming position of the mask 106c by the lens 107b. FIG. 30 is a diagram showing the optical path developed.
[0150]
Note that reference numerals 111a to 111d in FIG. 29 denote light receiving areas in the photoelectric conversion elements, and from projection light areas 109a to 109d on the upper surface of the glass plate 101 in consideration of an attachment error of the photoelectric conversion elements on the light receiving element substrate. Is also set slightly larger.
[0151]
FIG. 31 is a block diagram showing a control circuit provided in the circular object identification device of the sixth embodiment.
[0152]
This control circuit includes a CPU 120 as a central processing unit that controls the entire system and performs processing of output signals of photoelectric conversion elements. The CPU 120 is connected to a ROM 121 and a RAM 122. The CPU 120 reads and outputs data from an input / output port according to a program written in the ROM 121, reads and writes data from and to the RAM 122, and performs arithmetic processing. Or do it.
[0153]
A switch box 123 containing various switches is connected to the input port of the CPU 120, and a display 124 is connected to the output port of the CPU 120. The switch box 123 inputs various information such as various mode settings including settings of denominations to be identified and display information settings for the display 124. Further, an LED control circuit 125 is connected to the output port of the CPU 120, and the LED control circuit 125 performs lighting control of the illumination light source (LED) 106b connected to the output terminal.
[0154]
Photoelectric conversion elements (photodiodes: PD) 110a to 110d are arranged at positions where light reflected from the light emitted from the light source 106b is received by coins, and amplifiers 131 and 132 are provided at output ends of the photoelectric conversion elements 110a to 110d. 133 and 134 are connected, and these amplifiers 131 to 134 amplify and output the photocurrent output from the photoelectric conversion elements 110a to 110d.
[0155]
A / D (analog / digital) converters 135 to 138 are connected to the output terminals of the amplifiers 131 to 134. The A / D converters 135 to 138 convert analog signals output from the amplifiers 131 to 134 into digital signals. And output to the CPU 120.
[0156]
A high-pass filter 139 is connected to the output terminal of the amplifier 131, and the high-pass filter 139 selectively outputs only a high-frequency signal output from the amplifier 131. A high-pass filter 140 is connected to the output terminal of the amplifier 132, and the high-pass filter 140 selectively outputs only the high-frequency signal output from the amplifier 132. An adder circuit 141 is connected to the output terminals of the high pass filters 139 and 140, and the adder circuit 141 adds the outputs of the high pass filters 139 and 140.
[0157]
An amplifier 142 is connected to the output terminal of the adder circuit 141, and the amplifier 142 amplifies the output of the adder circuit 141. A comparator 143 is connected to the output terminal of the amplifier 142. The comparator 143 compares the output of the amplifier 142 with a signal having a predetermined level, and a high signal is output when the output of the amplifier 142 is equal to or higher than the predetermined level. Is output to the CPU 120.
[0158]
The high-pass filters 139 and 140, the adder circuit 141, the amplifier 142, and the comparator 143 constitute a coin passage detection circuit 144 for detecting the passage of coins. The coin passage detection circuit 144 is configured such that the coins are photoelectric conversion elements 110a and 110b. The moment when the light reaches the areas 109a and 109b on the upper surface of the glass plate 101 is detected from the output change of the photoelectric conversion elements 110a and 110b, and switches from low to high.
[0159]
A high pass filter 145 is connected to the output terminal of the amplifier 133, and the high pass filter 145 selectively outputs only a high frequency signal from the output of the amplifier 133. An amplifier 146 is connected to the output terminal of the high pass filter 145, and the amplifier 146 amplifies the signal output from the high pass filter 145. A comparator 147 is connected to the output terminal of the amplifier 146. The comparator 147 compares the output of the amplifier 146 with a predetermined level signal, and outputs a high signal when the output of the amplifier 146 is equal to or higher than the predetermined level. When the signal is below a certain level, a low signal is output.
[0160]
The high-pass filter 145, the amplifier 146, and the comparator 147 constitute a coin passage detection circuit that detects the passage of coins as a whole, like the coin passage detection circuit 144, and in particular, the coin 104 passes through the optical path of the photoelectric conversion element 110c. In order to detect that the coin 104 has passed through the optical path of the photoelectric conversion element 110c, that is, the moment when it has passed through the area 109c on the upper surface of the glass plate 101, the change in the output of the photoelectric conversion element 110c is detected. Output a signal that changes from high to low.
[0161]
A gate circuit 148 is connected to the output terminal of the comparator 147, and the gate circuit 148 outputs the output of the comparator 146 to the input port of the CPU 120 at a predetermined timing in response to a control signal from the CPU 120.
[0162]
A peak hold circuit 149 is connected to the output terminal of the A / D converter 138. The peak hold circuit 149 is a peak value of a signal output from the A / D converter 138 based on a control signal output from the CPU 120. Is sampled and held and output to the CPU 120.
[0163]
A flapper control circuit 150 is connected to the output port of the CPU 120. The flapper control circuit 150 is a drive source such as a flapper control motor (not shown) for selecting the identified coins based on a control signal output from the CPU 120. Energization control is performed.
[0164]
A flapper mechanism 151 for driving the flapper is connected to the output end of the flapper control circuit 150. The operation state of the flapper mechanism 151 is monitored by the sensor 152, and the sensor 152 outputs the monitoring result to the CPU 120. Note that the flapper mechanism 151 and the mechanism for forcibly driving and sorting coins are not direct components of the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.
[0165]
Next, the overall operation of the circular object identification device of Embodiment 6 will be described based on the flowcharts of FIGS. 32 and 33 and the timing chart of FIG.
[0166]
First, when the coin recognition operation is started, the CPU 120 starts executing the program stored in the ROM 121, outputs a signal instructing the initialization of the system and each mechanism, the initial screen display on the display 124, and the operation start of the coin transport mechanism. (Step S101).
[0167]
Next, in order to identify a coin, an LED lighting signal is output from the output port to the LED control circuit 125, and the light source (LED) 106b is turned on (step S102). Then, an analog signal V output from the photoelectric conversion element 110a Ten The analog signal V output from the photoelectric conversion element 110b 30 , The analog signal V output from the photoelectric conversion element 110c 20 The analog signal V output from the photoelectric conversion element 110d 40 Are amplified by the amplifiers 131 to 134, converted into digital signals by the A / D converters 135 to 138 and loaded into the CPU 120 (step S103), and the outputs of the photoelectric conversion elements 110a to 110d are checked as follows (step). S104). That is, the light incident on the photoelectric conversion elements 110a to 110d is reflected on the surface of the glass plate 101 by the light projected from the light source (LED) 106b and incident on the light receiving system 107, and the light on the photoelectric conversion elements 110a to 110d. In other words, it is related to the reflection characteristics of the surface of the glass plate 101. In general, the reflection on the glass plate surface may be considered to be sufficiently smaller than the reflection on the coin surface, and usually the outputs of the photoelectric conversion elements 110a to 110d are very small. The light projected from the light source 106b is scattered on the surface of the glass plate 101 and incident on the light receiving system 107 due to the influence of dust and dirt adhering to the surface of the glass 101, scratches generated on the glass surface, etc. Since it may be possible to form harmful light by forming an image on 110a to 110d, each output of the photoelectric conversion elements 110a to 110d is checked, and all the outputs of the photoelectric conversion elements 110a to 110d are at a constant level (α). Check if it is the following.
[0168]
Moreover, the balance of the mutual output in the said photoelectric conversion elements 110a-110d is checked (step S107), and it is confirmed that the shift | offset | difference of the mutual output of a photoelectric conversion element is below fixed. At this time, if the output of the photoelectric conversion elements 110a to 110d outputs a signal of a certain level or more despite the absence of coins, or if the output of each photoelectric conversion element varies, the glass plate The operation is interrupted assuming that there is a problem with the light source 101 or the light source 106b, the light source (LED) 106b is turned off (step S105), and a warning is displayed on the display 124 (step S106).
[0169]
The reason why the two-stage check is provided in this way is that even if harmful light that cannot be ignored is imaged on the photoelectric conversion elements 110a to 110d, the output balance between the photoelectric conversion elements is not bad. This is because the influence on the measurement is considered to be small, and the determination level (α) is set somewhat loose to reduce the probability that the apparatus will stop as much as possible. Further, when assembling the circular object identification device, if the average illuminance on each photoelectric conversion element is measured in advance and the measured value is stored in a predetermined memory, the stored data and the actual use described above are stored. The above judgment can be made more accurately by comparing the average illuminance data measured at times.
[0170]
If the illuminance variation on each photoelectric conversion element is determined to be within the normal value in the flatness check in step S107 described above, the output of the coin passage detection circuit 144 is checked, and the output of the coin passage detection circuit 144 is low. Determines that the coin has not yet reached the photoelectric conversion elements 110a and 110b, repeats steps S104 to S109, and waits for the output of the coin passage detection circuit 144 to become high level.
[0171]
Then, as shown in the time chart of FIG. 34, when the coins reach the areas 109a and 109b on the most upstream side of the transport path at time t1, reflected light from the coins passing through the areas 109a and 109b is converted into the photoelectric conversion element 110a. An image is formed on 110b, and the output V of the photoelectric conversion elements 110a and 110b Ten , V 30 Begins to increase. This change is amplified by the amplifiers 131 and 132 connected to the output terminals of the photoelectric conversion elements 110a and 110b, and then only the change component is extracted by the high-pass filters 139 and 140 that extract only the AC signal and input to the adder circuit 141. The
[0172]
An amplifier 142 is connected to the output terminal of the adder circuit 141. The amplifier 142 further amplifies the change signal and outputs it to the comparator 143. The comparator 143 outputs the predetermined signal level and the output of the amplifier 142. In comparison, when the output of the amplifier 142 exceeds the fixed signal level, a high level signal is output.
[0173]
In this way, the moment when the coin reaches the area is detected. Here, the addition circuit 141 adds the outputs of the photoelectric conversion element 110a and the photoelectric conversion element 110b based on the signal of the light receiving element that detects the arrival of the coins to the areas 109a and 109b first. This is for the purpose of detecting at an early timing only.
[0174]
When the output of the coin passage detection circuit 144 becomes high level in step S109, the outputs of the photoelectric conversion elements 110a to 110d are sampled (step S109), and the peak hold circuit 149 is output from the photoelectric conversion element 110d by the control signal from the CPU 120. The sampled signal is sampled and held, and the peak value (V4max shown in FIG. 34B) is stored in memory (step S110).
[0175]
Subsequently, in step S111, the output V of the photoelectric conversion elements 110a to 110d at the peak value. Ten ~ V 40 The photoelectric conversion element output (V 1 ~ V Four ) To compensate for changes in reflectivity due to dirt or scratches on the coins. That is, the length in the long side direction of the photoelectric conversion element 110d is shorter than the minimum coin diameter to be identified, and the length in the short side direction is the hole diameter of the perforated coin to be identified or larger. Since the area 109d is completely covered by the coin 104 to be conveyed, the output of the photoelectric conversion element 110d has a peak, and the output of the photoelectric conversion element 110d at this time is the reference value of the reflectance of the coin 104. Can be used as
[0176]
Next, the output V of the standardized photoelectric conversion elements 110a and 110b 1 And V Three If they do not match, the process returns to step S109 to capture the output of each photoelectric conversion element again and repeat the above steps (step S112). Then, when the coin has just reached the middle between the areas 109a and 109c, that is, at the time t4 in FIG. 34, the two normalized photoelectric conversion element outputs V 1 And V Three In response to this signal, the CPU 120 takes in the outputs of the photoelectric conversion elements 110a and 110b, normalizes them with the above peak values, and V 1 And V 2 And the data is stored in a predetermined address (step S113).
[0177]
Similarly, the output of the photoelectric conversion element 110d is captured (step S114), and the output V 40 Is normalized by the peak value and V Four Is stored in a predetermined address (step S115). Next, in step S116, the standardized photoelectric conversion element output V 1 And V 2 And add V d And the diameter D of the coin is calculated (step S117). Where the above V d Since the value of is changed linearly with respect to the diameter of the coin and determined uniquely, if this relational expression is programmed in advance, the above V d The diameter D of the coin can be calculated from the value.
[0178]
Next, the normalized data V of the photoelectric conversion element 110d stored at the predetermined address. Four Is compared with a predetermined constant value k, and V Four Is smaller than the constant value k, the amount of reflected light from the center of the coin is small, so it is determined as a perforated coin, and the V Four Is larger than the predetermined value k, the amount of light reflected from the central portion of the coin is relatively larger than that of a perforated coin, so that it is determined as a coin without a hole (step S118).
[0179]
And in the former case, the above V Four The diameter H of the hole of the coin is calculated from the value (step S120). In the latter case, a variable H indicating the diameter of the hole is set to 0 (step S119). That is, V Four Is the reflected light from the portion of the coin without the hole (the peak value of the reflected light from the coin) and the reflected light from the portion including the hole (the photoelectric when the center of the coin is at the center of the photoelectric conversion elements 110a and 110c). The output of the conversion element 110d) is proportional to the diameter of the hole, and the relationship between the diameter of the hole and the amount of reflected light is measured in advance using a reference coin and stored. And V obtained based on the detected photoelectric conversion element output Four The diameter of the hole of the coin is obtained by comparing with the above.
[0180]
Next, the coins are selected based on the diameter D and the hole diameter H obtained as described above. That is, if the diameter D is within a preset range of a and b and the coin is not a perforated coin, it is processed as a 500 yen coin, and if it is a perforated coin, it is processed as a forged coin. (Steps S121, S122, S123, S133).
[0181]
Further, when the diameter D is within a preset range of c and d and the coin is not a perforated coin, it is processed as a 10 yen coin, and when it is a perforated coin, it is processed as a forged coin. (Steps S124, S125, S126, S133).
[0182]
Further, when the diameter D is in the range of e and f set in advance and the coin is not a perforated coin, it is processed as a 100 yen coin, and when it is a perforated coin, it is processed as a forged coin. (Steps S127, S128, S129, S133).
[0183]
Further, when the diameter D is within a preset range of g and h and the size H of the coin hole is between l and m, it is processed as a 50-yen coin and drilled. If it is not a coin, it is processed as a counterfeit coin (steps S130, S131, S132, S133).
[0184]
After confirming that the coin has passed through the circular object identification device based on the selection output based on the change in the output of the photoelectric conversion element 110d, the flapper mechanism 151 is driven by the output of the flapper control circuit 150 to sort by denomination, Store.
(Embodiment 7)
Although this Embodiment 7 is a case where a coin is identified by detecting the outer shape of a coin and the presence / absence of a hole, as in Embodiments 5 and 6 described above, the outer shape of the coin uses a transmission optical system, A reflective optical system is used for the presence or absence of the holes. Further, not only the presence / absence of a hole but also the size of the hole is detected.
[0185]
FIG. 35 is a front view showing a circular object identification device according to the seventh embodiment, FIG. 36 is a front view for explaining the positional relationship between coins and photoelectric conversion elements, and FIG. 37 is a diagram of coins and photoelectric conversion elements. 38 is a front view for explaining another example of the positional relationship of FIG. 38, FIG. 38 is a schematic diagram showing the relationship between the light projecting system and the light receiving system provided in the circular object identifying device, and FIG. 39 is the circular object identifying 40 is a front view showing a mask provided in a light projecting system provided in the apparatus, and FIG. 40 is a front view showing a light receiving element substrate provided in a light receiving system provided in the circular object identifying apparatus.
[0186]
As shown in FIG. 35, the circular object identification device has a bottom plate 200 that constitutes the bottom of a conveyance path through which a coin 201 to be identified is conveyed, and the bottom plate 200 optically identifies the coin 201. In order to do so, it is composed of a colorless and transparent glass plate. Above the bottom plate 200, a conveying belt 202 is provided for contacting the upper surface of the coin 201 and forcibly conveying the coin 201. A minute light source 203 is provided above the conveyance area of the coin 201 by the conveyance belt 202, and the light source 203 uniformly illuminates the coin 201 moving in the conveyance path. A light projection mask 204 is provided between the light source 203 and the conveyance area of the coin 201, and the light projection mask 204 regulates light projected from the light source 203 to a predetermined area and generates unnecessary light. To prevent.
[0187]
This illumination area is set to cover the entire three photoelectric conversion elements 205, 206, and 207, which will be described later. The photoelectric conversion elements 205 to 207 are rectangular amorphous silicon photodiodes formed on the lower surface of the glass plate 200, and in a direction orthogonal to the conveying direction of the coins 201 as shown in FIG. It is arranged at the position shown in the figure on both sides of the conveyance path. In other words, the photoelectric conversion element 205 and the photoelectric conversion element 206 are arranged on the upstream side of the conveyance path of the coins 201 at positions symmetrical to the center in the width direction of the conveyance path on both sides of the conveyance path.
[0188]
The photoelectric conversion element 205 and the photoelectric conversion element 206 are arranged at the above positions separated by at least the width of the transport belt 202, and when a coin having the maximum diameter to be identified passes through the transport path, In addition, the coin having the smallest diameter to be identified is not obstructed by the coins, and the illumination light incident on the photoelectric conversion elements 205 and 206 through the mask 204 from the light source 203 is not blocked by the coins. The lengths of the photoelectric conversion element 205 and the photoelectric conversion element 206 are determined so that a part of the illumination light from the light source 203 that has passed through the mask 204 is always blocked by the coins when passing through.
[0189]
The photoelectric conversion element 207 is disposed on the downstream side of the conveyance path with respect to the photoelectric conversion element 205 and the photoelectric conversion element 206, and when the coin having the minimum diameter to be identified passes, the photoelectric conversion element 205 and the photoelectric conversion element 207. Are arranged on one side of the transport path in parallel with the photoelectric conversion element 205 at intervals such that a part of the illumination light from the light source 203 passing through the mask 204 is simultaneously blocked.
[0190]
A light projecting system 208 is provided below the glass plate 200, and the light projecting system 208 is intermediate between the photoelectric conversion element 205 and the photoelectric conversion element 207 with respect to the transport direction with respect to the center in the width direction of the transport path. In this way, rectangular light that is orthogonal or parallel is projected from an oblique direction.
[0191]
The light projecting system 208 is disposed in front of the lens 208c, a holder 208a for holding components to be described later, a light source 208b, a lens 208c for projecting light projected from the light source 208b in parallel. The mask 208d shapes the projection light into the rectangular shape described above. A light receiving system 209 for detecting light from the light projecting system 208 that is regularly reflected by the coins 201 is provided below the glass plate 200. The light receiving system 209 includes a holder 209a, a lens 209b for condensing the specularly reflected light, and a light receiving element substrate 209c on which a photoelectric conversion element disposed on the imaging surface of the lens 209b is mounted.
[0192]
The positional relationship between the coin and the projected light beam is shown in FIGS. The direction indicated by the arrow in the figure is the coin conveyance direction. FIG. 38 is a development view of the light projecting system 208 and the light receiving system 209. The light receiving lens 209b is set to form an image of the mask 208d on the photoelectric conversion element on the substrate 209c.
[0193]
39 is a front view showing the mask 208d, and FIG. 40 is a plan view of the light receiving element substrate 209c. As shown in FIG. 40, the light receiving element substrate 209c has two photoelectric conversion elements 211 and 212. The photoelectric conversion element 211 is a circular element arranged at the center of the optical axis of the lens 209b. The reflected light from the central part of the passage, that is, the reflected light from the central part of the coin is received. The photoelectric conversion element 212 has a rectangular shape excluding the circular area provided with the photoelectric conversion element 211 and the wiring portion, and reflects light from an area near the periphery of the transport path, that is, a part near the periphery of the coin. Arranged and configured to receive light. The presence / absence of a hole of the coin 201 to be conveyed and the size (radius or diameter) of the coin 201 to be conveyed are measured by obtaining the difference or ratio between the output of the photoelectric conversion element 211 and the output of 212.
[0194]
FIG. 41 is a timing chart showing changes in the outputs of the photoelectric conversion elements 205, 207, 211, and 212 accompanying the conveyance of coins. In the figure, tl is the time when the shadow of the coin 201 starts to be applied to the light receiving surface of the photoelectric conversion element 205, and t2 is the projection light path of the light projecting system 208 (the light receiving light paths of the photoelectric conversion elements 211 and 212). ), T3 is the time when the shadow of the coin 201 starts to be applied to the light receiving surface of the photoelectric conversion element 207, and t4 is the intermediate position between the photoelectric conversion elements 205 and 207. T5 is the time when the coin 201 begins to deviate from the optical path through the mask 204 from the light source 203 that illuminates the photoelectric conversion element 205, and t6 is the projection of the projection system 208 by the rear end of the coin 201. At a point in time when the coin 201 starts to deviate from the optical path (the light receiving optical path of the photoelectric conversion elements 211 and 212), t7 applies the mask 204 from the light source 203 that illuminates the photoelectric conversion element 207. And it indicates a point when begins to deviate from the optical path.
[0195]
Here, in the same manner as described with reference to FIGS. 31 to 34, the coin 201 comes between the photoelectric conversion element 205 and the photoelectric conversion element 207 arranged in parallel on the same side of the transport path. At time t4, the shadow areas of the coins 201 projected onto the light receiving surfaces of the photoelectric conversion elements 205 and 207 become equal, and the outputs of the photoelectric conversion element 205 and the photoelectric conversion element 207 become equal (Vb). Therefore, the identification timing can be determined. Then, the outer shape of the coin can be detected using at least two or more outputs of the photoelectric conversion elements 205, 206, and 207 at this timing. At this time, the photoelectric conversion element 211 receives reflected light from the central part of the coin 201, and the photoelectric conversion element 212 receives reflected light from both sides of the central part of the coin 201. For example, the coin When 201 is a perforated coin, a part of the projection light from the light projecting system 208 passes through the hole portion of the coin 201, and the reflected light from the portion decreases, so that the photoelectric conversion element 211 The output is reduced.
[0196]
On the other hand, since the photoelectric conversion element 212 receives the reflected light from the peripheral part of the coin 201, its output is large, and the output V of the photoelectric conversion elements 211 and 212. c And V a It is possible to detect the presence or absence of a hole in the coin and the size of the hole.
[0197]
Therefore, according to the seventh embodiment, since the coin can be identified based on the outer shape of the coin, the presence / absence of a hole, and the size of the hole, accurate coin identification can be performed.
[0198]
In each of the first to seventh embodiments, the outer shape (diameter) and thickness of a coin, the outer shape (diameter) of a coin and the presence or absence of a hole, or the outer shape (diameter) of a coin and the size of a hole. Although the case where a coin is identified is described, the present invention is not limited to this, and the coin may be identified based only on the outer shape of the coin. In the present invention, the coin is identified based on the outer shape (diameter) and thickness of the coin and the presence or absence of a hole, or based on the outer shape (diameter) and thickness of the coin, the presence or absence of a hole and the size of the hole. Also good.
[0199]
Moreover, in each said Embodiment 1-7, although the case where the identification of a coin is mentioned as an example, this invention is not restricted to this, It can apply similarly to the identification of a medal or another circular object. it can.
[0200]
In the above-described embodiment, a photodiode or an amorphous silicon photodiode is exemplified as a photoelectric conversion element. However, the present invention is not limited to these photodiodes, and other photoelectric conversion elements can be used.
[0201]
【The invention's effect】
As described above, in the case of the circular object identification device of the present invention, the pair of photoelectric conversion elements at the time when one of the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element detect a light / dark boundary related to the edge of the circular object. Since the circular object is recognized by the outer shape recognition of the circular object grasped based on the binary value or the ternary value of the detected value of the third photoelectric conversion element and the detected value of the third photoelectric conversion element, the circular object is separated in the conveyance direction. The time when the two photoelectric conversion elements capture a circular object is determined as the identification timing, and the circular object can be accurately identified based on the outer shape recognition of the circular object. Even in such a case, it is possible to provide a circular object identification device capable of accurately detecting the identification timing of a circular object and reliably identifying the circular object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a state in which a circular object identification device according to a first embodiment of the present invention is applied to coin identification.
FIG. 2 is a cross-sectional view in the Y direction of the circular object identification device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view in the X direction of the circular object identification device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front view showing details of a light shielding mask provided in the circular object identification device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front view showing details of a second light shielding mask provided in the circular object identification device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of measuring the thickness of a coin by the circular object identification device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing that an output obtained by adding outputs of a pair of photodiodes in the circular object identification device according to the first exemplary embodiment of the present invention changes linearly with respect to the outer size of a coin.
FIG. 8 is a plan view showing a state where a transport error occurs in a direction orthogonal to the transport direction in the circular object identification device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a reason for preventing a measurement error that occurs when an illuminance difference occurs in the illuminance on each photodiode surface in the circular object identification device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a control circuit of the circular object identification device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart for explaining the overall operation of the circular object identification device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a timing chart for explaining the overall operation of the circular object identification device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a front view showing a circular object identification device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing a positional relationship between coins and photodiodes in the circular object identification device according to the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a plan view showing a Fresnel lens used in a circular object identification device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a front view showing a circular object identification device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a front view showing a circular object identification device according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating a state in which an optical system is developed in a circular object identification device according to a fourth embodiment of the invention.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a relationship between a coin and a light irradiation position in a circular object identification device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a front view showing a circular object identification device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a front view for explaining a projected light beam of a light projection system in a circular object identification device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a front view for explaining the positional relationship between a coin and a projected light beam and the shape of the projected light beam on the coin surface in the circular object identification device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a front view showing an imaging state on a light receiving surface of projection light reflected from a coin in the circular object identification device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a schematic diagram showing a developed relationship between a light projecting system and a light receiving system provided in the circular object identifying device in the circular object identifying device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a front view showing another example of the circular object identification device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a front view for explaining a projected light beam of a light projecting system in another example of the circular object identification device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a front view showing an imaging state on a light receiving surface of projection light reflected from a coin in another example of the circular object identification device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a diagram illustrating a circular object identification device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a front view for explaining the positional relationship between a coin and a projected light beam and the shape of the projected light beam on the coin surface in the circular object identification device according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a schematic diagram showing a developed relationship between a light projecting system and a light receiving system provided in a circular object identification device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a block diagram illustrating a control circuit provided in a circular object identification device according to a sixth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a flowchart (first half) illustrating an overall operation of the circular object identification device according to the sixth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a flowchart (second half) illustrating the overall operation of the circular object identification device according to the sixth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a timing chart showing the overall operation of the circular object identification device according to the sixth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 35 is a front view showing a circular object identification device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a front view for explaining the positional relationship between coins and photoelectric conversion elements in a circular object identification device according to Embodiment 7 of the present invention;
FIG. 37 is a front view for explaining another example of the positional relationship between coins and photoelectric conversion elements in the circular object identification device according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a schematic diagram showing a developed relationship between a light projecting system and a light receiving system provided in the circular object identifying device according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a front view showing a mask provided in the light projecting system provided in the circular object identification device according to the seventh exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 40 is a front view showing a light receiving element substrate provided in a light receiving system provided in a circular object identification device according to a seventh exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 41 is a timing chart showing a change in the output of the photoelectric conversion element provided on the light receiving element substrate of the circular object identification device according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 42 is a diagram for explaining details of detection of the diameter of a coin by a conventional circular object identification device.
[Explanation of symbols]
4, 61, 81, 104 Coins (circular objects)
6, 7, 8, 9, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74, 75, 84, 85, 86, 87, 88, 110a, 110b, 110c, 110d Photodiode (photoelectric conversion element)
10, 76 First light source
12, 77 Second light source
66 point light source
82, 106 Projection system
82a LED
83, 107 Light receiving system
83b Light receiving element substrate
106b Light source

Claims (26)

被識別対象である円形物体が搬送されていく搬送域の両側の縁に関する明暗境界を検出視野内とする一対の光電変換素子と、その一方の光電変換素子による検出視野より搬送方向にずれた位置にある搬送域の縁に関する明暗境界を検出視野内とする第３の光電変換素子とを有し、上記一方の光電変換素子および第３の光電変換素子の出力に基づいて円形物体が特定位置に達したことを検出し、その検出時点における、上記一対の光電変換素子の検出値および第３の光電変換素子の検出値のうちの２値または３値に基づいて把握される円形物体の外形認識により円形物体を識別することを特徴とする円形物体識別装置。A pair of photoelectric conversion elements that have a light and dark boundary in the detection field in relation to the edges on both sides of the transport area where the circular object to be identified is transported, and a position shifted in the transport direction from the detection field by one of the photoelectric conversion elements And a third photoelectric conversion element having a light / dark boundary relating to the edge of the transport area in the detection field of view, and the circular object is positioned at a specific position based on the outputs of the one photoelectric conversion element and the third photoelectric conversion element The outer shape recognition of the circular object is detected based on the binary or ternary value of the detection value of the pair of photoelectric conversion elements and the detection value of the third photoelectric conversion element at the time of detection. A circular object identification device characterized by identifying a circular object by 上記一対の光電変換素子の少なくとも片方および上記第３の光電変換素子が、最小径円形物体および最大径円形物体の縁に関する明暗境界を検出するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の円形物体識別装置。The at least one of the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element are provided so as to detect a light / dark boundary relating to an edge of the circular object with the smallest diameter and the circular object with the largest diameter. The circular object identification device according to 1. 上記一対の光電変換素子が搬送域の幅方向中央より等距離の位置の上方に設けられ、かつ上記第３の光電変換素子が上記距離と同一距離だけ上記幅方向中央から離れた位置の上方に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の円形物体識別装置。The pair of photoelectric conversion elements are provided above a position equidistant from the center in the width direction of the transport area, and the third photoelectric conversion element is above a position separated from the center in the width direction by the same distance as the distance. The circular object identification device according to claim 1, wherein the circular object identification device is provided. 上記第３の光電変換素子および上記一対の光電変換素子を照明する単一の光源が、これら光電変換素子とは上記搬送域を挟んで反対側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の円形物体識別装置。2. The single light source for illuminating the third photoelectric conversion element and the pair of photoelectric conversion elements is provided on the opposite side of the photoelectric conversion element across the transport area. The circular object identification device according to any one of Items 1 to 3. 上記光源とは別に第２の光源と、この第２の光源にて照明される第４の光電変換素子とが設けられ、これら第２の光源と第４の光電変換素子にて捉えられる円形物体の縁に関する明暗境界との位置関係と、上記第３の光電変換素子および上記一対の光電変換素子の一つにて捉えられる円形物体の縁に関する明暗境界と上記光源との位置関係とに基づいて円形物体の厚みも測定することを特徴とする請求項４に記載の円形物体識別装置。In addition to the light source, a second light source and a fourth photoelectric conversion element illuminated by the second light source are provided, and a circular object captured by the second light source and the fourth photoelectric conversion element Based on the positional relationship between the light-and-dark boundary with respect to the edge of the light source and the positional relationship between the light-and-dark boundary with respect to the edge of the circular object captured by one of the third photoelectric conversion element and the pair of photoelectric conversion elements and the light source. The circular object identification device according to claim 4, wherein the thickness of the circular object is also measured. 上記光源および上記第２の光源が搬送域に対して同じ側に、上記一対の光電変換素子、上記第３の光電変換素子および上記第４の光電変換素子が光源とは反対側であって、搬送域に対して同じ側に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の円形物体識別装置。The light source and the second light source are on the same side with respect to the transport area, and the pair of photoelectric conversion elements, the third photoelectric conversion element, and the fourth photoelectric conversion element are opposite to the light source, The circular object identification device according to claim 5, wherein the circular object identification device is provided on the same side with respect to the conveyance area. 上記光源と上記第２の光源とが搬送域に対して反対側に、上記一対の光電変換素子および上記第３の光電変換素子が光源とは反対側であって、搬送域に対して上記第４の光電変換素子と反対側に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の円形物体識別装置。The light source and the second light source are opposite to the transport area, the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element are opposite to the light source, and the first light source and the second light source are opposite to the transport area. The circular object identification device according to claim 5, wherein the circular object identification device is provided on a side opposite to the photoelectric conversion element 4. 上記光源からの光を上記一対の光電変換素子および上記第３の光電変換素子へ平行光として照明するレンズ系が設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の円形物体識別装置。The circular object identification device according to claim 6 or 7, further comprising a lens system that illuminates light from the light source as parallel light to the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element. . 予め求めている円形物体の直径と厚みとの関係に基づく識別データと、これらの実測値とに基づき円形物体の真偽を判定することを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の円形物体識別装置。9. The authenticity of a circular object is determined based on identification data based on a relationship between a diameter and a thickness of a circular object obtained in advance and an actual measurement value thereof. Circular object identification device. 上記一方の光電変換素子および第３の光電変換素子の出力信号が入力され、両光電変換素子が共に円形物体の縁部に関する明暗境界を検出した時の出力信号に基づいて識別タイミングを判定して識別タイミング信号を出力する判定手段と、
上記判定手段からの識別タイミング信号を入力すると共に上記一対の光電変換素子の出力信号を入力し、識別タイミング信号の入力時における一対の光電変換素子の各出力信号を加算する加算手段と、
上記加算手段にて加算された信号を入力し、その加算された信号と、予め設定されている演算式とに基づいて円形物体の直径を算出する手段とを具備することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の円形物体識別装置。Based on the output signal when the output signals of the one photoelectric conversion element and the third photoelectric conversion element are input and both the photoelectric conversion elements detect the light / dark boundary related to the edge of the circular object, the identification timing is determined. Determination means for outputting an identification timing signal;
An adding means for inputting an identification timing signal from the determination means and inputting an output signal of the pair of photoelectric conversion elements, and adding the output signals of the pair of photoelectric conversion elements at the time of inputting the identification timing signal;
And a means for inputting a signal added by the adding means and calculating a diameter of the circular object based on the added signal and a preset arithmetic expression. The circular object identification device according to any one of 1 to 9. 上記一対の光電変換素子の各出力信号の基準値を記憶する記憶手段と、
上記一方の光電変換素子および第３の光電変換素子の出力信号が入力され、両光電変換素子が共に円形物体の縁部に関する明暗境界を検出した時の出力信号に基づいて識別タイミングを判定して識別タイミング信号を出力する判定手段と、上記判定手段からの識別タイミング信号、上記記憶手段の基準値、上記一対の光電変換素子の各出力信号を入力し、識別タイミング信号を入力した時の上記各出力信号を基準値により除算して規格化する規格化手段と、
上記規格化手段にて規格化された各信号を加算する加算手段と、
上記加算手段にて加算された信号を入力し、その加算された信号と、予め設定されている演算式とに基づいて円形物体の直径を算出する手段とを具備することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の円形物体識別装置。Storage means for storing a reference value of each output signal of the pair of photoelectric conversion elements;
Based on the output signal when the output signals of the one photoelectric conversion element and the third photoelectric conversion element are input and both the photoelectric conversion elements detect the light / dark boundary related to the edge of the circular object, the identification timing is determined. A determination unit that outputs an identification timing signal; an identification timing signal from the determination unit; a reference value of the storage unit; and an output signal of the pair of photoelectric conversion elements. Normalization means for normalization by dividing the output signal by the reference value;
Adding means for adding each signal standardized by the normalizing means;
And a means for inputting a signal added by the adding means and calculating a diameter of the circular object based on the added signal and a preset arithmetic expression. The circular object identification device according to any one of 1 to 9. 上記第２の光源と第４の光電変換素子にて捉えられる円形物体の縁に関する明暗境界との位置関係と、上記第３の光電変換素子および上記一対の光電変換素子の一つにて捉えられる円形物体の縁に関する明暗境界と上記光源との位置関係とに基づいて円形物体の厚みを検出する厚み検出手段を備えることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれかに記載の円形物体識別装置。The positional relationship between the second light source and the light / dark boundary relating to the edge of the circular object captured by the fourth photoelectric conversion element, and the third photoelectric conversion element and one of the pair of photoelectric conversion elements. The circular object identification device according to any one of claims 5 to 11, further comprising a thickness detecting unit that detects a thickness of the circular object based on a positional relationship between a light / dark boundary relating to an edge of the circular object and the light source. . 上記搬送域に対して、上記一対の光電変換素子および上記第３の光電変換素子が光源と同じ側に設けられ、各光電変換素子が円形物体からの反射光を捉えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の円形物体識別装置。The pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element are provided on the same side as the light source with respect to the transport area, and each photoelectric conversion element captures reflected light from a circular object. The circular object identification device according to any one of 1 to 3. 上記一対の光電変換素子の出力が一定レベル以上に達すると、円形物体の通過を示す信号を出力することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の円形物体識別装置。14. The circular object identification device according to claim 1, wherein when the outputs of the pair of photoelectric conversion elements reach a certain level or more, a signal indicating the passage of the circular object is output. 上記一対の光電変換素子の他方と上記第３の光電変換素子との中間位置に第５の光電変換素子が設けられ、この第５の光電変換素子の出力に基づき円形物体に設けられる穴の有無が検出されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の円形物体識別装置。A fifth photoelectric conversion element is provided at an intermediate position between the other of the pair of photoelectric conversion elements and the third photoelectric conversion element, and the presence or absence of a hole provided in the circular object based on the output of the fifth photoelectric conversion element The circular object identification device according to claim 13 or 14, characterized in that is detected. 上記第５の光電変換素子の出力に基づき検出された穴の有無に基づいて円形物体の真偽が判定されることを特徴とする請求項１５に記載の円形物体識別装置。The circular object identification device according to claim 15, wherein the authenticity of the circular object is determined based on the presence or absence of a hole detected based on the output of the fifth photoelectric conversion element. 予め求めている円形物体の直径と穴の有無との関係に基づく識別データと、これらの実測値とに基づき円形物体の真偽が判定されることを特徴とする請求項１５に記載の円形物体識別装置。16. The circular object according to claim 15, wherein the authenticity of the circular object is determined based on identification data based on a relationship between a diameter of the circular object obtained in advance and the presence or absence of a hole, and an actual measurement value thereof. Identification device. 予め求めている円形物体の直径、厚みおよび穴の有無の関係に基づく識別データと、これらの実測値とに基づき円形物体の真偽が判定されることを特徴とする請求項１５に記載の円形物体識別装置。16. The circular shape according to claim 15, wherein the authenticity of the circular object is determined based on identification data based on the relationship between the diameter and thickness of the circular object obtained in advance and the presence / absence of a hole, and these measured values. Object identification device. 上記光源からの放射光を平行光とするレンズと、レンズを透過した平行光を部分的に遮光して円形物体に照射させるマスクとが設けられていることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれかに記載の円形物体識別装置。The lens according to any one of claims 15 to 18, further comprising: a lens that makes the emitted light from the light source parallel light; and a mask that partially shields the parallel light transmitted through the lens and irradiates the circular object. The circular object identification device according to any one of the above. 上記一対の光電変換素子、第３の光電変換素子および第５の光電変換素子の前に、円形物体からの反射光を集光するレンズが設けられていることを特徴とする請求項１９に記載の円形物体識別装置。The lens for condensing the reflected light from the circular object is provided in front of the pair of photoelectric conversion elements, the third photoelectric conversion element, and the fifth photoelectric conversion element. Circular object identification device. 上記光源からの放射光を所定エリアの光束にするマスクを有することを特徴とする請求項１５、１６、１７、１８または２０に記載の円形物体識別装置。21. The circular object identification device according to claim 15, further comprising a mask that converts the emitted light from the light source into a light beam of a predetermined area. 円形物体からの反射光を集光するレンズが設けられていることを特徴とする請求項２１に記載の円形物体識別装置。The circular object identification device according to claim 21, further comprising a lens that collects reflected light from the circular object. 上記第５の光電変換素子は、その中央部に位置する第１受光部と、その外側を包囲する第２受光部とを有し、第１受光部と第２受光部の出力の比または差に基づいて、円形物体に設けられる穴の有無に加えて穴の径をも検出することを特徴とする請求項１５乃至２２のいずれかに記載の円形物体識別装置。The fifth photoelectric conversion element has a first light receiving portion located at the center thereof and a second light receiving portion surrounding the outside thereof, and a ratio or difference between outputs of the first light receiving portion and the second light receiving portion. 23. The circular object identification device according to claim 15, wherein the diameter of the hole is detected in addition to the presence or absence of the hole provided in the circular object based on the above. 上記第５の光電変換素子を照明する第３の光源が別に設けられていることを特徴とする請求項２３に記載の円形物体識別装置。The circular object identification device according to claim 23, wherein a third light source for illuminating the fifth photoelectric conversion element is provided separately. 上記一方の光電変換素子および第３の光電変換素子の出力信号が入力され、両光電変換素子が共に円形物体の縁部に関する明暗境界を検出した時の出力信号に基づいて識別タイミングを判定して識別タイミング信号を出力する判定手段と、
上記判定手段からの識別タイミング信号を入力すると共に上記一対の光電変換素子の出力信号を入力し、識別タイミング信号の入力時における一対の光電変換素子の各出力信号を加算する加算手段と、
上記加算手段にて加算された信号を入力し、その加算された信号と、予め設定されている演算式とに基づいて円形物体の直径を算出する手段と、
上記第５の光電変換素子からの出力を入力し、そのピーク値を検出するピークホールド回路と、
上記第５の光電変換素子からの出力を記憶し、その記憶値とピークホールド回路からのピーク値との比により円形物体の穴径を算出する手段とを具備することを特徴とする請求項１５乃至２４のいずれかに記載の円形物体識別装置。Based on the output signal when the output signals of the one photoelectric conversion element and the third photoelectric conversion element are input and both the photoelectric conversion elements detect the light / dark boundary related to the edge of the circular object, the identification timing is determined. Determination means for outputting an identification timing signal;
An adding means for inputting an identification timing signal from the determination means and inputting an output signal of the pair of photoelectric conversion elements, and adding the output signals of the pair of photoelectric conversion elements at the time of inputting the identification timing signal;
Means for inputting a signal added by the adding means, and calculating a diameter of the circular object based on the added signal and a preset arithmetic expression;
A peak hold circuit for inputting the output from the fifth photoelectric conversion element and detecting the peak value;
16. A means for storing an output from the fifth photoelectric conversion element and calculating a hole diameter of a circular object based on a ratio between the stored value and a peak value from a peak hold circuit. The circular object identification device according to any one of 1 to 24. 上記ピークホールド回路に記憶されたピーク値に基づいて各光電変換素子の出力を規格化した値により円形物体の直径と穴径とを算出することを特徴とする請求項２５に記載の円形物体識別装置。26. The circular object identification according to claim 25, wherein the diameter and hole diameter of the circular object are calculated based on a value obtained by normalizing the output of each photoelectric conversion element based on the peak value stored in the peak hold circuit. apparatus.
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