WO2009157049A1 - 紙葉類識別用センサ - Google Patents

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WO2009157049A1
WO2009157049A1 PCT/JP2008/061395 JP2008061395W WO2009157049A1 WO 2009157049 A1 WO2009157049 A1 WO 2009157049A1 JP 2008061395 W JP2008061395 W JP 2008061395W WO 2009157049 A1 WO2009157049 A1 WO 2009157049A1
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light
paper sheet
prism
identification
light source
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PCT/JP2008/061395
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秀行 是常
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グローリー株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
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    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties

Definitions

  • the present invention relates to a paper sheet identification sensor used for identifying paper sheets such as securities, gift certificates, coupon tickets, admission tickets, checks, bills, banknotes, and the like.
  • the present invention relates to a paper sheet identification sensor that obtains a spectral spectrum by separating light from the light and makes it possible to identify paper sheets.
  • a valuable paper sheet may be formed of a sheet containing an infrared or ultraviolet reflective material.
  • Patent Document 2 there is a case where a light emitting substance that emits light in a specific wavelength region when irradiated with light in a specific wavelength region in the ultraviolet region or infrared region is imparted to the surface of the paper.
  • the paper sheet is irradiated with light, and light of a specific wavelength (one type or light) out of the light from the paper sheet. A plurality of types of light intensities are detected, and paper sheets are identified based on the light intensity.
  • a paper sheet identification sensor used for identifying a paper sheet a spectral spectrum can be obtained by irradiating the paper sheet with light and spectrally dividing the light from the paper sheet.
  • the thing of a structure is preferable. This is because a configuration for obtaining a spectral spectrum can deal with a wide variety of substances imparted to paper sheets and can be used for general purposes.
  • Patent Documents 3 and 4 disclose paper sheet identification devices that use a spectral spectrum.
  • FIG. 17 is a schematic plan view illustrating a configuration of a paper sheet identification sensor (conventional paper sheet identification sensor) included in the paper sheet identification apparatus disclosed in Patent Document 3.
  • the conventional paper sheet identification sensor 100 light is emitted from a lamp 101 that generates light in the entire visible light band, such as a white lamp or a tungsten lamp.
  • the light emitted from the lamp 101 is collected in a spot shape by the condenser lens 102.
  • the transmitted light transmitted from the banknote (an example of a paper sheet) 107 passes through the slit 103 a formed in the slit member 103 to become parallel light, and is split by the prism 104 having a triangular prism shape.
  • the split light is received by the one-dimensional CCD 105, whereby a spectral spectrum is obtained.
  • a signal (spectral spectrum information) from the one-dimensional CCD 105 is read by the pattern discriminating unit 106, and the bill 107 is identified (identification of whether it is genuine or fake, etc.).
  • the conventional paper sheet identification sensor 100 using the above-described prism 104 has the following problems.
  • a transparent member such as a glass member constituting the prism
  • the refractive index usually decreases as the wavelength of light increases, and the change in refractive index with respect to the wavelength change decreases.
  • a light receiving unit one-dimensional CCD
  • the separation between wavelengths in the red to infrared wavelength region is poor.
  • Tend. since a spectral pattern that should originally be obtained at a wavelength in the red to infrared region cannot be obtained, it is impossible to accurately identify paper sheets having a spectral pattern characteristic in the red to infrared region. Problems arise.
  • an object of the present invention is a paper sheet identification sensor formed so as to obtain a spectral spectrum by dispersing light from a paper sheet. It is an object of the present invention to provide a paper sheet identification sensor capable of improving accuracy. Another object of the present invention is to provide a paper sheet identification sensor that achieves the above-described object and can be used universally without being limited to a specific species.
  • the present invention provides a paper sheet identification sensor used for identifying a paper sheet, the light source for irradiating light to the identification object that is the paper sheet, Arranged at a position where light from the identification object irradiated with light from the light source can be received, a prism formed in a substantially triangular prism shape, and a position where light dispersed by the prism can be received And a light receiving portion having a plurality of light receiving elements arranged in a line, and the exit surface of the prism for emitting the dispersed light is a convex R shape.
  • the light from the identification target is dispersed using the prism, and a spectral spectrum is obtained. Since the light emission surface of the prism has a convex R shape, it is possible to improve the separation characteristics by reducing the amount of overlap of light of each wavelength on the light receiving surface with respect to light in the red to infrared region. For this reason, according to the paper sheet identification sensor of this configuration, it is possible to improve the accuracy of the spectrum in the red to infrared region, which has been a problem when the conventional prism is used. Therefore, according to this configuration, it is possible to provide a paper sheet identification sensor that can be used universally without being limited to a specific species.
  • the prism is provided with a notch for emitting the light reflected by the emission surface to the outside of the prism.
  • stray light that is received by the light receiving portion after being reflected inside the prism can be reduced due to the presence of the cutout portion. For this reason, it is possible to reduce the possibility of color mixing in the light receiving unit, and to obtain a more accurate spectral spectrum.
  • the cutout portion has a surface perpendicular to a traveling direction of light when light having a central wavelength incident on the prism is reflected by the emission surface. It is preferable to form so that it has. If the notch is formed in this way, the light reflected by the emission surface of the prism and propagated through the prism can be efficiently emitted to the outside, and the amount of stray light received by the light receiving unit can be reduced.
  • a slit through which light from the identification target passes is disposed in the optical path before the prism, and further, the optical path in front of the slit.
  • a parallel light conversion lens for converting light from the identification object into parallel light is disposed.
  • the light source emits white light including infrared light and is transmitted through the identification target or reflected by the identification target.
  • the reflected light may be formed so as to be incident on the prism.
  • a monitoring light receiving element for monitoring the light emission amount of the light source may be further provided.
  • the paper sheet identification sensor configured in this way, it becomes possible to identify paper sheets using a transmission spectrum or a reflection spectrum obtained from an object to be identified which is a paper sheet.
  • the prism used for spectroscopy has a convex R shape, for example, even paper sheets having a characteristic spectrum in the red to infrared region can be accurately identified. It becomes.
  • the light source emits ultraviolet light, and the light excited by the identification target by being irradiated with the light from the light source, It may be formed so as to be incident on the prism.
  • a monitoring light receiving element for monitoring the light emission amount of the light source may be further provided.
  • the paper sheet identification sensor configured in this way, it is possible to identify paper sheets using the emitted light (fluorescence) spectrum obtained when the object to be identified is irradiated with ultraviolet light. It becomes. According to this configuration, since the prism used for spectroscopy has a convex R shape, even if the fluorescence spectrum of the paper sheet has a characteristic spectrum in the red to infrared region, it is accurate. Identification becomes possible.
  • the light source includes a first light source that emits white light including infrared light and a second light source that emits ultraviolet light,
  • a first dichroic mirror that transmits one of the light from the first light source and the light from the second light source and reflects the other in the optical path between the light source and the identification target. Disposed in the optical path between the identification object and the parallel light conversion lens, guides ultraviolet light to a light-receiving element for monitoring for monitoring the amount of light emitted from the second light source, and emits light other than ultraviolet light.
  • a second dichroic mirror that guides the light to the parallel light conversion lens may be disposed.
  • Paper sheets can also be identified using an excitation light (fluorescence) spectrum obtained when the body is irradiated with ultraviolet light. That is, the range of types of paper sheets that can be applied is widened, and versatility is enhanced.
  • the prism used for spectroscopy has a convex R shape, accurate identification is possible even when the spectral characteristic portion is in the red to infrared region.
  • the light source includes two light sources that emit white light, and the two light sources are applied to the identification target at different angles.
  • the light that is arranged so as to be incident thereon and transmitted through the object to be identified or reflected light that is reflected by the object to be identified may be formed so as to be incident on the prism.
  • a paper sheet identification sensor formed so as to obtain a spectroscopic spectrum by dispersing light from a paper sheet, and the paper sheet capable of improving spectral accuracy in a red to infrared region.
  • An identification sensor can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a paper sheet identification sensor that can be used for general purposes without being limited to a specific species.
  • Paper sheet identification sensor 10 Object to be identified 11a, 21a, 41a, 42a LED (light source) 13 Collimating lens (parallel light conversion lens) 14a Slit 15 Prism 15a Output surface 16 One-dimensional image sensor (light receiving unit) 18 Notch 24 Light-receiving element for monitoring 31 First dichroic mirror 32 Second dichroic mirror
  • paper sheets to be identified by the paper sheet identification sensor of the present invention include securities, gift certificates, coupon tickets, admission tickets, checks, bills, and banknotes.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a paper sheet identification sensor according to the first embodiment.
  • the paper sheet identification sensor 1 according to the first embodiment includes a light source unit 11, a condenser lens 12, a collimator lens 13, a slit member 14, a prism 15, and a light receiving unit 16. .
  • the light source unit 11 is provided for irradiating the paper with light, and includes a light emitting diode (LED) 11a and a light source substrate 11b on which a circuit for controlling driving of the LED 11a is formed.
  • LED11a of this embodiment is the structure which combined white LED and infrared LED, and can radiate
  • any light source that emits white light including infrared light may be used.
  • a white lamp such as a tungsten lamp or a halogen lamp may be used.
  • the condensing lens 12 condenses light emitted from the LED 11a and transmitted through the identification object 10 which is a paper sheet.
  • the reason why such a condensing lens 12 is arranged is to improve the light use efficiency. For this reason, when the identification of the identification target 10 can be performed at a satisfactory level without increasing the light use efficiency, the condensing lens 12 may not be disposed.
  • the collimating lens 13 converts the light collected by the condenser lens 12 into parallel light and emits it.
  • the light converted into parallel light by the collimating lens 13 passes through a slit 14a provided in the slit member 14 and becomes a thin light beam (for example, a light beam having a diameter of 200 ⁇ m).
  • the reason why the collimating lens 13 and the slit 14 member are used to produce parallel light and a narrow light beam is to appropriately perform the spectroscopy by the prism 15.
  • the prism 15 divides the incident light and emits the light from the emission surface 15 a to the light receiving unit 16.
  • the prism 15 has a substantially triangular prism shape and is made of a transparent member such as glass or resin.
  • the exit surface 15a of the prism 15 has a convex R shape.
  • the cross section of the prism 15 has a circular arc and has a fan shape. This point is different from the conventional prism 104 (see FIG. 17), and the reason for forming it will be described later.
  • the light receiving unit 16 includes a one-dimensional CCD image sensor having a plurality of light receiving elements arranged in a line.
  • the arrangement direction of the light receiving elements is configured to correspond to the direction in which light is split by the prism 15.
  • the CCD image sensor 16 receives light emitted from the emission surface 15a of the prism 15, photoelectrically converts it, and outputs an electrical signal.
  • the CCD image sensor 16 is mounted on the sensor substrate 17. On the sensor substrate 17, an electric circuit for processing an electric signal from the CCD image sensor 16 is formed.
  • the light receiving unit 16 is composed of a CCD image sensor, but the present invention is not limited to this.
  • a configuration including a CMOS image sensor or a line sensor including a photodiode array arranged in a line may be used.
  • the CCD image sensor 16 also has a monitor function for controlling the light quantity of the LED 11a. Specifically, the total amount of light received by the CCD image sensor 16 is calculated, and the amount of light emitted from the LED 11a is monitored. The LED 11a is controlled so that the amount of emitted light is constant at a predetermined value using this monitoring result.
  • the CCD image sensor 16 has a monitor function for controlling the light quantity of the LED 11a.
  • a dedicated light receiving element may be arranged to monitor the amount of light emitted from the LED 11a.
  • the paper sheet identification sensor 1 formed as described above by receiving light from the identification target 10, for example, a wavelength range from ultraviolet to infrared (more specifically, for example, 350 nm to 1000 nm, etc.) ) Is obtained. For this reason, it becomes possible to perform identification of the identification target 10 (for example, authentic identification such as whether the identification target 10 is genuine or fake) by the spectral spectrum.
  • a wavelength range from ultraviolet to infrared more specifically, for example, 350 nm to 1000 nm, etc.
  • FIGS. 2A and 2B some paper sheets are printed with special ink so as to show a characteristic spectral pattern in the infrared region, for example, to prevent forgery.
  • FIG. 2A is a diagram showing a reflection spectrum of a genuine note processed so as to show a characteristic spectral pattern in the infrared region and a forged ticket not subjected to such processing. Note that the reflectance (%) in FIG. 2A is a reflectance with respect to a white medium (white reference).
  • FIG. 2B is a diagram for clarifying the difference between the genuine note and the counterfeit ticket of FIG. 2A.
  • a reference spectrum created using the genuine note obtained as a measured average value of a plurality of genuine notes
  • the paper sheet identification sensor 1 of the present embodiment it is possible to authenticate a paper sheet having a characteristic spectral pattern in such an infrared region.
  • the infrared region separation characteristic of the prism 104 is poor, and it is difficult to identify paper sheets having a spectral pattern characteristic in the infrared region. there were.
  • the paper sheet identification sensor 1 of the present embodiment improves the separation characteristics by making the exit surface 15a of the prism 15 have a convex R shape as described above. This will be described in detail below.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing a premise for explaining the problems of the conventional prism.
  • the prism is a regular triangular prism, and light from a point light source is incident on the regular triangular prism.
  • the regular prismatic prism is adjusted and arranged so that the traveling direction of light having a wavelength of 675 nm out of the light traveling in the regular triangular prism is parallel to the bottom surface of the regular triangular prism.
  • the adjustment of the regular triangular prism as described above is based on the premise that the sheet identification sensor is formed so that a spectral spectrum in the wavelength range of 350 nm to 1000 nm can be obtained.
  • the center wavelength is taken into consideration.
  • FIG. 3B is a diagram schematically showing a state in which light incident on the regular triangular prism in FIG. 3A is split. As shown in FIG. 3B, the light incident on the regular triangular prism is split by the regular triangular prism. At this time, light having a shorter wavelength is bent more greatly and is emitted from the regular triangular prism.
  • the refractive index n has wavelength dependence, and this is expressed by a dispersion formula such as Cauchy's formula or sellmeier's formula.
  • the refractive index n ( ⁇ ) of light of each wavelength is determined using a dispersion formula (which is an expression based on the sellmeier's expression) shown below as Equation 1.
  • nd is the refractive index of the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • ⁇ d is the Abbe number.
  • the values of nd and ⁇ d are generally found experimentally as material properties and are given in the property table.
  • da2 represents the slope of the refractive index on the graph indicating the wavelength dependence, and is empirically given by the following equation (2).
  • Equation 2 d ⁇ , d ⁇ , and d ⁇ are obtained as follows.
  • Equations 1 to 5 It is. ⁇ d is the wavelength of the d line, 587.6 nm, ⁇ F is the wavelength of the F line, 486.1 nm, and ⁇ c is the wavelength of the C line, 656.3 nm.
  • the incident angle ⁇ of light incident on the regular triangular prism is constant.
  • N ( ⁇ ) is obtained by the above-described dispersion formula.
  • FIG. 4 is a graph for explaining the problems of the conventional prism. Specifically, ⁇ ′ at 675 nm is used as a reference value, and a difference ( ⁇ ′) between the reference value and ⁇ ′ at each wavelength is obtained and graphed.
  • the rate of change of ⁇ ′ with respect to the wavelength change every 50 nm decreases. That is, in the red to infrared wavelength range, as shown in FIG. 3B, the interval between the positions where the light of each wavelength reaches the light receiving surface becomes narrow. In other words, the separation characteristics of the regular triangular prism are deteriorated at wavelengths from red to infrared.
  • the light incident on the regular triangular prism is assumed to be light from a point light source.
  • the light incident on the regular triangular prism is parallel light having a certain width (for example, 200 ⁇ m).
  • a parallel light error for example, about ⁇ 0.1 °
  • the light incident on the regular triangular prism is slightly divergent. It becomes.
  • the light emitted from the regular prismatic prism and received by the light receiving surface has a width larger than the width of the light incident on the regular triangular prism. That is, it can be seen that the separation characteristics of the regular triangular prism in the red to infrared wavelength range are worse than those described with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • 5A and 5B are schematic diagrams for explaining the results of a more detailed examination of the problems of the conventional regular triangular prism.
  • FIG. 6 is a diagram showing results of optical simulation regarding the exit surface of the prism, and shows four simulation results. Specifically, from the left in FIG. 6, when the exit surface is a flat surface (that is, the same shape as a conventional regular triangular prism), when the exit surface is concave and has an R shape of R30 mm, the exit surface is convex and When it is R shape of R30mm, the simulation result in case the output surface is convex and it is R shape of R20mm is shown.
  • the graph described in the middle part of FIG. 6 shows how much the light of each wavelength is received with respect to the center of the light receiving surface.
  • the graph shown in the lower part of FIG. 6 is an enlarged view showing the results of the wavelengths in the red to infrared region for the middle part of the graph.
  • the length of one side of the prism (the length of the exit surface is appropriately changed) was set to 10 mm.
  • the light receiving surface needs to be arranged in the vicinity ( ⁇ 10 mm) of the prism.
  • the light receiving surface needs to be arranged at right angles to the outgoing light having a central wavelength of 675 nm (which is the outgoing light from the prism). Considering these points, a distance d (see FIG. 6) between the center position of the light receiving surface and a specific vertex of the prism is determined.
  • the simulation was performed assuming that the light incident on the prism is parallel light of ⁇ 200 ⁇ m and the parallel light error is ⁇ 0.1 °.
  • the material constituting the prism is preferably a material having a large refractive index and a low Abbe number.
  • FF9 d-line refractive index 1.8083, Abbe number 22.61
  • HOYA glass material manufactured by HOYA
  • the simulation result shown in FIG. 6 will be described in comparison with the case where the exit surface is a plane (the leftmost side in FIG. 6 is applicable).
  • the exit surface is a concave R shape
  • the chromatic dispersion increases (refer to the chromatic dispersion distance shown in the figure), but in the red to infrared region, the distribution width of the light of each wavelength increases and the separation characteristics deteriorate. I understand that.
  • the exit surface has a convex R shape, the chromatic dispersion is reduced, but the distribution width of light of each wavelength in the red to infrared region is reduced and the separation characteristics are improved.
  • the characteristics change depending on the size of R even in the same convex R shape.
  • the size of R is reduced from R30 mm to R20 mm (the curvature of the arc increases)
  • the separation characteristic between wavelengths deteriorates in the red region (for example, refer to the result of wavelength 650 nm). It was.
  • the output surface 15a (see FIG. 1) of the prism 15 is determined to be a convex surface of R30 mm.
  • FIG. 7A and 7B are views for explaining the effect of the prism 15 provided in the paper sheet identification sensor 1 of the first embodiment.
  • the emission surface 15a of the prism 15 has a convex R shape
  • parallel light having a certain width incident on the prism 15 travels at different angles depending on the emission position.
  • the convex R shape because of the convex R shape, the light is condensed by the lens action, and the width of the light on the light receiving surface is smaller than that when entering the prism 15.
  • the light incident on the prism 15 is slightly diverging light due to the parallel light error. For this reason, the width of the light traveling in the prism 15 is wider than that at the time of incidence.
  • the emission surface 15a of the prism 15 has a convex R shape, the light is condensed by the lens action, and the spread of the light width on the light receiving surface is suppressed.
  • the prism 15 of the present embodiment is used, the separation characteristics are improved as compared with the conventional prism having a flat exit surface.
  • FIG. 8 is a view showing a more preferable form as the prism 15 provided in the paper sheet identification sensor 1 of the first embodiment.
  • the light propagating through the prism 15 includes light that is reflected without being emitted from the emission surface 15a.
  • Such light includes light (stray light) emitted from the emission surface 15a after being further reflected in the prism.
  • stray light enters the CCD image sensor 16
  • color mixing occurs, and the accuracy of the obtained spectral spectrum decreases.
  • a triangular prism-shaped notch 18 on the bottom surface 15b of the prism 15 (which is an expression referring to FIG. 8). In this way, the incident angle at which the light reflected by the exit surface 15a of the prism 15 and propagating inside the prism 15 toward the bottom surface 15b enters the boundary surface 18a with the outside becomes small. If the incident angle is reduced in this way, the amount of light transmitted to the outside increases, and the influence of stray light can be reduced.
  • the incident angle at which the reflected light enters the boundary surface 18a is 0 ° (that is, reflection at a wavelength of 675 nm).
  • the notch 18 is provided so that the boundary surface 18a is perpendicular to the traveling direction of light.
  • the shape of the notch 18 is a triangular prism shape, but the present invention is not limited to this. It is sufficient if the light reflected by the emission surface 15a of the prism 15 can be emitted to the outside of the prism, and the shape of the notch 18 can be changed as appropriate.
  • FIG. 9 is a schematic plan view illustrating a configuration of a paper sheet identification apparatus including the paper sheet identification sensor 1 according to the first embodiment.
  • the configuration of the paper sheet identification device 51 will be described with reference to FIG.
  • the paper sheet identification device 51 includes an insertion port 52 of the identification object 10, a conveyance path 53 for conveying the identification object 10 drawn into the apparatus from the insertion port 52, and a conveyance object conveyed through the conveyance path 53. And a discharge port 54 for discharging the identification body 10 out of the apparatus.
  • a pair of drawing rollers 55 provided near the insertion port 52 for pulling the identification object 10 into the apparatus and the identification object 10 drawn into the apparatus are conveyed and discharged.
  • a pair of transport rollers 56 for discharging from 54 to the outside of the apparatus.
  • the drawing roller 55 and the conveyance roller 56 are driven by a motor (not shown).
  • the paper sheet identification sensor 1 is disposed in a space between the drawing roller 55 and the conveyance roller 56.
  • the light source unit 11 is disposed on the lower side of the conveyance path 23, and the other is disposed on the upper side of the conveyance path 23.
  • the paper sheet identification device 51 further includes an identification unit 57 that identifies the authenticity of the identification target 10 drawn into the apparatus, and a control unit 58 that controls driving of the entire apparatus.
  • the identification target 10 is drawn into the apparatus from the insertion port 52 by the drawing roller 55.
  • the identification object 10 drawn into the apparatus is irradiated with light by the LED 11a which is a light source.
  • the transmitted light that has passed through the identification target 10 is collected in a spot shape by the condenser lens 12.
  • the light collected by the condenser lens 12 is converted into parallel light by the collimating lens 13 and then passes through the slit 14a to become a thin light beam (for example, a light beam having a diameter of about 200 ⁇ m). Thereafter, the light incident on the prism 15 is split, and the split light is received by the CCD image sensor 16.
  • a signal output from the CCD image sensor 16 is processed by the sensor substrate 17 and output to the identification unit 57.
  • the identification unit 57 compares the input information (spectral spectrum information) with reference information (spectral spectrum information) recorded in advance, and identifies the authenticity of the identification target 10.
  • the identified object 10 is discharged out of the apparatus through the discharge port 54 by the transport roller 56.
  • the discharged identification object 10 is conveyed, for example, in different directions according to the identification result.
  • the prism 15 provided in the paper sheet identification sensor 1 of the present embodiment has a configuration with improved separation characteristics. Therefore, the spectral spectrum obtained by the paper sheet identification sensor 1 of the present embodiment has improved reliability with respect to the spectrum pattern in red to infrared light, and the paper having a characteristic pattern in this portion. It is also possible to identify the authenticity of leaves.
  • the paper sheet identification sensor 1 In the paper sheet identification sensor 1 according to the first embodiment described above, the paper sheet is identified using the transmitted light obtained when the light to be identified 10 is irradiated from the light source 11a. Therefore, a configuration for obtaining a spectral spectrum is obtained.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • a configuration as shown in FIG. 10 may be used to obtain a spectral spectrum for identifying paper sheets using reflected light obtained when light is irradiated from the light source 11a to the identification target 10. .
  • the light emitted from the LED 11 a serving as the light source is configured to be condensed on the identification target 10 using the condensing lens 19.
  • a configuration without 19 is also acceptable.
  • the paper sheet identification sensor 1 according to the first embodiment irradiates the identification target 10 with white light including infrared light, obtains a spectral spectrum of transmitted light or reflected light from the identification target 10, The configuration enables identification of leaves. However, some paper sheets are printed with fluorescent ink to prevent counterfeiting.
  • FIG. 11 exemplifies a fluorescence spectrum when a special ink that emits fluorescence when irradiated with ultraviolet light is printed on a paper sheet.
  • Paper sheets printed with the special ink shown in FIG. 11 emit fluorescence of two wavelengths when irradiated with specific ultraviolet light. Specifically, a gentle peak in the green region and a sharp peak in the red region are detected.
  • special ink include a mixture of MLCB-12 (Green) and MLCB-13 (Red), which are fluorescent inks of Sinlohi.
  • the spectrum shown with a broken line in FIG. 11 is a spectrum of the white medium used as a reference, and is shown for comparison.
  • the conventional paper sheet identification sensor 100 shown in FIG. 17 has a problem that the separation characteristic is poor in the red to infrared region due to the characteristic of the prism 104. For this reason, the conventional paper sheet identification sensor 100 has a problem that it is difficult to detect a sharp peak in the red region, and accurate identification cannot be performed.
  • the paper sheet identification sensor according to the second embodiment can identify paper sheets that exhibit a characteristic fluorescence spectrum by irradiation with ultraviolet light, including the case where special ink as shown in FIG. 11 is used. This is a sheet identification sensor.
  • the paper sheet identification sensor of the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the configuration of the paper sheet identification sensor according to the second embodiment.
  • the same reference numerals as those in the first embodiment are attached to members that overlap with the paper sheet identification sensor 1 of the first embodiment. And when there is no need for the explanation, the explanation is omitted.
  • the sheet identifying sensor 2 of the second embodiment includes a light source unit 21, a first ultraviolet transmission filter 22, a condensing lens 12, a collimating lens 13, a slit member 14, A prism 15, a light receiving unit 16, a second ultraviolet transmission filter 23, and a monitor light receiving element 24 are provided.
  • the light source unit 21 includes an LED 21a and a light source substrate 21b on which a circuit for controlling the driving of the LED 21a is formed.
  • the LED 21a is an ultraviolet LED and emits ultraviolet light.
  • a first ultraviolet transmission filter 22 that transmits only ultraviolet light is disposed in the optical path between the LED 21 a and the identification target 10.
  • the condenser lens 12, the collimating lens 13, the slit member 14, the prism 15, and the light receiving unit 16 are arranged on the same side as the light source unit 21 with respect to the identification target 10. Since the configuration of each member is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. However, since the fluorescent light emitted from the identification target 10 is received, the design is appropriately changed accordingly.
  • the paper sheet identification sensor 2 of the second embodiment receives fluorescence emitted from the identification target 10 by the light receiving unit 16 and receives a fluorescence spectrum. It is the structure which obtains. For this reason, as in the case of the first embodiment, the light receiving unit (CCD image sensor) 16 cannot be used as a monitor for the light emission quantity of the LED 11a. Therefore, separately from the light receiving unit 16, a monitoring light receiving element 24 for monitoring the light emission amount of the LED 21a is disposed.
  • the monitor light-receiving element 24 is arranged on the opposite side of the light source unit 21 with the identified object 10 as a reference.
  • the monitor light receiving element 24 is constituted by a photodiode.
  • the monitor light receiving element 24 is mounted on the monitor sensor substrate 25.
  • a second ultraviolet transmission filter 23 is disposed in the optical path between the monitor light receiving element 24 and the identification target 10. This is because when the fluorescent light emitted from the identification target 10 enters the monitor light receiving element 24, it is impossible to accurately monitor the light emission amount of the LED 21 a, so that only ultraviolet light is incident on the monitor light receiving element 24. Because.
  • Fluorescence from the identification target 10 is condensed in a spot shape by the condensing lens 12 and converted into parallel light by the collimating lens 13.
  • the parallel light passes through the slit 14a of the slit member 14 and becomes a thin light beam (for example, a light beam having a diameter of about 200 ⁇ m).
  • the light incident on the prism 15 is split, and the split light is received by the CCD image sensor 16.
  • a signal output from the CCD image sensor 16 is processed by the substrate sensor 17 to obtain a fluorescence spectrum.
  • the authenticity of the paper sheet can be identified.
  • the emission surface 15a of the prism 15 is formed in a convex R shape, thereby improving the separation characteristics in the red to infrared region. Therefore, a sharp peak in the red region as shown in FIG. 11 can also be detected, and the authenticity of the paper sheet on which the fluorescent ink having the characteristics as shown in FIG. 11 is printed can be identified.
  • the light source unit 21 and the light receiving unit 16 are arranged on the same side with respect to the identification target 10.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the positions of the light source unit 21 and the monitor light receiving element 24 may be reversed.
  • a filter that cuts ultraviolet light may be disposed in the optical path between the condenser lens 12 and the collimating lens 13 so as to exclude ultraviolet light from the light reflected by the identification target 10. Absent.
  • the optical member which comprises the paper sheet identification sensor 2 it can be set as the structure which does not use glass and resin of an ultraviolet-light-proof. In other words, in the case where an ultraviolet-resistant glass or resin is used for the optical member constituting the paper sheet identification sensor 2, the above-described filter for cutting off ultraviolet light is not necessary.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the paper sheet identification sensor of the third embodiment.
  • the paper sheet identification sensor 3 of the third embodiment is a sensor having both functions of the paper sheet identification sensor 1 of the first embodiment and the paper sheet identification sensor 2 of the second embodiment.
  • the identified object 10 can be irradiated with white light (including infrared light) to obtain a spectral spectrum of transmitted light, and the identified object.
  • a fluorescent spectrum emitted from the body 10 to be identified can be obtained by irradiating the body 10 with ultraviolet light.
  • the sheet identification sensor 3 of the third embodiment includes a first light source unit 11, a second light source unit 21, a first dichroic mirror 31, a condenser lens 12, and a second dichroic mirror (separating element) 32.
  • the first light source unit 11 is an integrated LED 11a in which a white LED and an infrared LED are combined, and a circuit for controlling the driving of the LED 11a. And a substrate 11b.
  • the second light source unit 21 includes an LED 21a formed of an ultraviolet LED and a light source substrate 21b on which a circuit for controlling driving of the LED 21a is formed.
  • the first dichroic mirror 31 and the second dichroic mirror 32 both reflect ultraviolet light and transmit other light. Since the condensing lens 12, the collimating lens 13, the slit member 14, the prism 15, and the light receiving unit 16 have the same configuration as that of the first embodiment, description thereof is omitted here.
  • the configuration of the monitor light receiving element 24 is the same as that of the second embodiment, but here, in order to make the light quantity of the second light source unit 21 out of the two light source units 11 and 21 constant. used.
  • the first light source unit 11 and the second light source unit 21 are arranged on the opposite side of the light receiving unit 16 with respect to the identification target 10.
  • the present invention is not limited to this, and the first light source unit 11 and the second light source unit 21 may be arranged on the same side as the light receiving unit 16 with the identification target 10 as a reference.
  • an ultraviolet transmission filter that transmits only ultraviolet light is not provided in the optical path between the second dichroic mirror 32 and the monitoring light receiving element 24.
  • an ultraviolet transmission filter is provided at this position. It does not matter even if it is the composition which provides.
  • the operation of the paper sheet identification sensor 3 of the third embodiment will be described.
  • Light white light including infrared light
  • the LED 11 a passes through the first dichroic mirror 31 and enters the identification target 10.
  • the light emitted from the LED 11 a includes an ultraviolet light component
  • the ultraviolet light component is reflected by the first dichroic mirror 31.
  • the light transmitted through the identification target 10 is collected by the condenser lens 12.
  • the light that has passed through the identification target 10 does not include ultraviolet light, and therefore passes through the second dichroic mirror 32.
  • the light condensed by the condensing lens 12 is converted into parallel light by the collimating lens 13 and passes through the slit 14a to become a thin light beam (for example, a light beam having a diameter of about 200 ⁇ m).
  • the light incident on the prism 15 is split and the split light is received by the CCD image sensor 16.
  • a signal output from the CCD image sensor 16 is processed by the substrate sensor 17 to obtain a spectrum of transmitted light.
  • Light emitted from the LED 21 a (light having a center wavelength of about 370 nm, for example) is reflected by the first dichroic mirror 21.
  • Light other than ultraviolet light passes through the first dichroic mirror 31.
  • the light reflected by the first dichroic mirror 31 enters the identification target 10.
  • the identification target 10 When fluorescent ink is printed on the identification target 10, the identification target 10 irradiated with ultraviolet light emits fluorescence.
  • the fluorescence from the identification target 10 is collected by the condenser lens 12.
  • the fluorescence emitted from the identification target 10 basically does not contain ultraviolet light (it may be contained in a slight amount), and thus passes through the second dichroic mirror 32.
  • the ultraviolet light transmitted through the identification target 10 is reflected by the second dichroic mirror 32 and received by the monitor light receiving element 24.
  • Fluorescence transmitted through the second dichroic mirror 32 is converted into parallel light by the collimating lens 13.
  • the parallel light passes through the slit 14a of the slit member 14 and becomes a thin light beam (for example, a light beam having a diameter of about 200 ⁇ m).
  • the light incident on the prism 15 is split, and the split light is received by the CCD image sensor 16.
  • a signal output from the CCD image sensor 16 is processed by the substrate sensor 17, whereby a spectrum of fluorescence emitted from the identification target 10 is obtained.
  • the paper sheet identification sensor 3 configured as described above can be mounted on the same apparatus as the paper sheet identification apparatus 51 shown in FIG. 9 and controlled so that the LEDs 11a and the LEDs 21a are alternately lit. . And according to this, authenticity identification can be performed using both the spectral spectrum of transmitted light of white light (including infrared light) and the spectral spectrum of fluorescence emitted from the identification target 10. become.
  • the separation surface in the red to infrared region is improved by making the emission surface 15a of the prism 15 have a convex R shape. Therefore, accurate discrimination is possible even in the case where there is a characteristic pattern in the red to infrared region in the above-described spectrum of transmitted light and spectrum of fluorescence.
  • FIG. 14 is a diagram showing a reflection spectrum when paper sheets using OVI are irradiated with white light (light emitted from a halogen lamp) while changing the irradiation angle.
  • white light light emitted from a halogen lamp
  • FIG. 14 it can be seen that the peak derived from OVI shifts to the short wavelength side as the irradiation angle of white light is increased.
  • FIG. 15 is a figure for demonstrating that authenticity can be identified about the paper sheets in which OVI is used by irradiating white light with two types of irradiation angles.
  • the paper sheet identification sensor of the fourth embodiment is a sensor used to authenticate a paper sheet on which OVI is used.
  • FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration of a paper sheet identification sensor according to the fourth embodiment.
  • the same reference numerals as those in the first embodiment are assigned to members that overlap the paper sheet identification sensor of the first embodiment. And when there is no need for the explanation, the explanation is omitted.
  • the paper sheet identification sensor 4 of the fourth embodiment includes two light source parts 41, 42, three condenser lenses 43, 44, 12, a collimator lens 13, and a slit member 14. And a prism 15, a light receiving unit 16, and two monitor light receiving elements 45 and 47.
  • the light source unit 41 includes an LED 41a and a light source substrate 41b on which a circuit for controlling driving of the LED 41a is formed.
  • the LED 41a is a white LED that emits white light.
  • the light source unit 41 is arranged so that light is incident on the identification target 10 at an incident angle of 0 °.
  • the light source unit 42 is arranged so that light is incident on the identified object 10 at an incident angle of 60 °.
  • the condensing lens 43 condenses the light from the LED 41 a on the identification target 10.
  • the condensing lens 44 condenses the light from the LED 42 a on the identification target 10.
  • the monitor light receiving element 45 receives the light emitted from the LED 41a and transmitted through the identification target 10, and monitors the light emission amount of the LED 41a.
  • the monitor light receiving element 47 receives light emitted from the LED 42a and transmitted through the identification target 10, and monitors the light emission amount of the LED 42a.
  • monitor light receiving elements 45 and 47 are mounted on monitor sensor boards 46 and 48, respectively.
  • the monitor sensor substrates 46 and 48 process signals output from the monitor light receiving elements 45 and 47.
  • the LEDs 41a and 42a are controlled so that the amount of emitted light is constant according to signals from the monitor sensor substrates 46 and 48.
  • the condensing lens 12, the collimating lens 13, the slit member 14, the prism 15, and the light receiving unit 16 are the same members as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the condensing lens 12, the collimating lens 13, and the slit member 14 are inclined at an angle of 45 ° with respect to the normal to the identification target 10 (light receiving angle 45 °). It arrange
  • the operation of the paper sheet identification sensor 4 of the fourth embodiment will be described.
  • the operation is the same except that the LED 41a emits light and the LED 42a emits light except that the incident angle of the light incident on the identification target 10 is different. For this reason, only the case where LED41a is light-emitted is demonstrated.
  • the emitted light (white light) from the LED 41a is collected by the condenser lens 43 and forms an image on the identification target 10. Then, the reflected light reflected by the identification target 10 is collected by the condenser lens 12 and enters the collimating lens 13. The light incident on the collimating lens 13 is converted into parallel light and passes through the slit 14a to become a thin light beam (for example, a light beam having a diameter of about 200 ⁇ m).
  • the light incident on the prism 15 is split and the split light is received by the CCD image sensor 16.
  • a signal output from the CCD image sensor 16 is processed by the substrate sensor 17 to obtain a spectral spectrum of the reflected light.
  • the paper sheet identification sensor 4 configured in this way is mounted on an apparatus similar to the paper sheet identification apparatus 51 shown in FIG. Then, the LED 41a and the LED 42a are controlled to be alternately lit. In this way, a spectrum is obtained when the object to be identified 10 is illuminated at two different irradiation angles, and as in the case shown in FIG. 15, the authenticity of the paper sheet using OVI is identified. Can be done.
  • the separation surface in the red to infrared region is improved by making the emission surface 15a of the prism 15 into a convex R shape. For this reason, even when the peak derived from OVI is in the red region, for example, accurate identification is possible.
  • the incident angles of the light incident on the identification target 10 are 0 ° and 60 °.
  • the present invention is not limited to this configuration, and the incident angle can be changed as appropriate.
  • two light sources are arranged to perform authenticity identification.
  • three or more light sources may be arranged.
  • this embodiment although it has set as the structure which acquires a spectral spectrum using reflected light, it is good also as a structure which acquires a spectral spectrum using transmitted light.
  • the paper sheet identification sensor of the present invention is not limited to the embodiment described above. Various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
  • the prism included in the paper sheet identification sensor is made of glass.
  • it is not intended to be limited to this configuration, and may be composed of another transparent member, for example, a resin such as polyester.
  • a resin such as polyester.
  • those having no birefringence are preferable.
  • OKPH4 manufactured by Osaka Gas Chemical is preferably used.
  • infrared light may be emitted from at least one of the light sources.
  • infrared light may be emitted from at least one of the light sources.
  • the paper sheet identification sensor of the present invention is used when it is used to identify whether the paper sheet is genuine or fake.
  • the usage application of the paper sheet identification sensor of the present invention is not limited to this, and can be used for, for example, identification for classifying paper sheets.
  • the present invention is a paper sheet that can widely identify paper sheets using a spectral spectrum obtained by spectrally dividing light (transmitted light, reflected light, excited light (fluorescence)) from an object to be identified.
  • An identification sensor is provided. In this sense, a diffraction grating may be used instead of the prism included in the paper sheet identification sensor.
  • the paper sheet identification sensor of the present invention can be suitably applied to a paper sheet identification device used as a security measure.

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Abstract

　本発明の紙葉類の識別を行うために使用される紙葉類識別用センサは、紙葉類である被識別体に光を照射する光源と、前記光源によって光を照射された前記被識別体からの光を受光可能な位置に配設されて略三角柱状に形成されるプリズムと、前記プリズムによって分光された光を受光可能な位置に配設され、一列に並んだ複数の受光素子を有する受光部と、を備える。前記プリズムの分光された光を出射する出射面は、凸のＲ形状である。

Description

紙葉類識別用センサ
　本発明は、例えば有価証券、商品券、クーポン券、入場券、小切手、手形、紙幣等の紙葉類を識別するために用いられる紙葉類識別用センサに関し、より詳細には、紙葉類からの光を分光して分光スペクトルを得て、紙葉類の識別を可能とする紙葉類識別用センサに関する。
　近年、カラーコピー機やスキャナー等による複製技術が進歩してきており、例えば有価証券、商品券、クーポン券、入場券、小切手、手形、紙幣等の紙葉類に対して、巧みな偽造が行われるようになっている。このような偽造を防止する手段の一つとして、紙葉類に特殊な物質（例えばインク）を付与（例えば印刷）することが行われる。
　例示すると、例えば、特許文献１に示されるように、赤外線又は紫外線反射物質を含むシートで有価紙葉を形成する場合がある。また、特許文献２に示されるように、紫外線域又は赤外線域にある特定の波長域の光を照射すると固有の波長域の光を発光する発光物質を用紙の表面に付与する場合がある。そして、このような特殊な物質が付与された紙葉類を識別する場合には、従来、紙葉類に光を照射し、紙葉類からの光のうち、特定波長の光（１種類又は複数種類）の光強度を検出して、その光強度の大きさに基づいて紙葉類の識別を行っている。
　ところで、紙葉類に印刷等が行われる特殊な物質の種類は多種多様である。このために、紙葉類の識別を行うために使用される紙葉類識別用センサとしては、紙葉類に光を照射し、紙葉類からの光を分光して分光スペクトルを得られるような構成のものが好ましい。分光スペクトルを得る構成としておけば、紙葉類に付与される多種多様な物質に対応でき、汎用的な使用が可能となるからである。
　分光スペクトルを使用する紙葉類識別装置が、例えば特許文献３や４に開示されている。図１７は、特許文献３に開示される紙葉類識別装置が備える紙葉類識別用センサ（従来の紙葉類識別用センサ）の構成を示す概略平面図である。
　従来の紙葉類識別用センサ１００においては、白色ランプやタングステンランプ等の全可視光帯域の光を発生するランプ１０１から光が出射される。ランプ１０１から出射された光は、集光レンズ１０２によってスポット状に集光される。その後、紙幣（紙葉類の一例）１０７から透過した透過光は、スリット部材１０３に形成されるスリット１０３ａを通過して平行光とされ、三角柱形状のプリズム１０４によって分光される。分光された光は１次元ＣＣＤ１０５によって受光され、これにより分光スペクトルが得られる。１次元ＣＣＤ１０５からの信号（分光スペクトル情報）は、パターン判別部１０６によって読み取られ、紙幣１０７の識別（本物であるか、偽物であるかの識別等）が行われる。
特開平１１－３５３４５０号公報 特開２０００－９４８６５号公報 特開平９－５４８４９号公報 特開平９－５４８５０号公報
　しかしながら、上述のプリズム１０４を用いた従来の紙葉類識別用センサ１００においては、次のような問題がある。プリズムを構成するガラス部材等の透明部材においては、通常は光の波長が長くなるにつれて屈折率が小さくなり、波長変化に対する屈折率の変化が小さくなる。このため、透明部材で形成されるプリズムを用いて各波長の光を分離して受光部（１次元ＣＣＤ）で受光しようとする場合、赤～赤外の波長域で波長間の分離が悪くなる傾向がある。そして、この場合、赤～赤外域の波長において本来得られるべきスペクトルパターンが得られないために、赤～赤外域に特徴的なスペクトルパターンを有する紙葉類に対して正確な識別が行えないといった問題が生じる。
　以上の点を鑑みて、本発明の目的は、紙葉類からの光を分光して分光スペクトルが得られるように形成される紙葉類識別用センサであって、赤～赤外域におけるスペクトルの正確さを向上できる紙葉類識別用センサを提供することである。また、本発明の他の目的は、前述の目的を達成し、特定種にとらわれず汎用的な使用が可能な紙葉類識別用センサを提供することである。
　上記目的を達成するために本発明は、紙葉類の識別を行うために使用される紙葉類識別用センサであって、前記紙葉類である被識別体に光を照射する光源と、前記光源によって光を照射された前記被識別体からの光を受光可能な位置に配設され、略三角柱状に形成されるプリズムと、前記プリズムによって分光された光を受光可能な位置に配設され、一列に並んだ複数の受光素子を有する受光部と、を備え、前記プリズムの分光された光を出射する出射面は、凸のＲ形状であることを特徴としている。
　この構成によると、プリズムを用いて被識別体からの光を分光し、分光スペクトルが得られる。そして、プリズムの出射面を凸のＲ形状としているために、赤～赤外域の光について、受光面で各波長の光がオーバーラップする量を低減して分離特性を改善できる。このために、本構成の紙葉類識別用センサによれば、従来プリズムを用いる場合には問題であるとされた、赤～赤外域のスペクトルについても正確さを向上できる。したがって、本構成によれば、特定種にとらわれず、汎用的に使用可能な紙葉類識別用センサを提供することが可能となる。
　上記構成の紙葉類識別用センサにおいて、前記プリズムには、前記出射面で反射される光を前記プリズムの外部へと出射させるための切り欠き部が設けられるのが好ましい。
　本構成によれば、切り欠き部の存在によって、プリズム内を反射してから受光部に受光される迷光を低減できる。このため、受光部において混色が起こる可能性を低減でき、より正確な分光スペクトルを得ることが可能となる。
　また、上記構成の紙葉類識別用センサにおいて、前記切り欠き部は、前記プリズムに入射する中心波長の光が前記出射面で反射された場合の光の進行方向に対して垂直となる面を有するように形成するのが好ましい。このように切り欠き部を形成すれば、プリズムの出射面で反射されてプリズム内を伝播される光を、効率良く外部に出射して、受光部で受光される迷光の量を低減できる。
　また、上記構成の紙葉類識別用センサにおいて、前記プリズムの手前の光路には、前記被識別体からの光が通過するスリットが配置されるのが好ましく、更には、前記スリットの手前の光路には、前記被識別体からの光を平行光に変換する平行光変換レンズが配置されるのが好ましい。
　また、上記構成の紙葉類識別用センサの更に具体的な構成として、前記光源は赤外光を含む白色光を発光し、前記被識別体を透過する透過光、或いは前記被識別体で反射される反射光が、前記プリズムに入射されるように形成されることとしても構わない。また、この構成においては、前記光源の発光光量をモニタするためのモニタ用受光素子が更に備えられることとしても良い。
　このように構成された紙葉類識別用センサを用いれば、紙葉類である被識別体から得られる透過スペクトル、或いは反射スペクトルを用いて紙葉類の識別が可能となる。そして、本構成によれば、分光に使用されるプリズムが凸のＲ形状を有するために、例えば、赤～赤外域に特徴的なスペクトルを有する紙葉類であっても、正確な識別が可能となる。
　また、上記構成の紙葉類識別用センサの更に具体的な構成として、前記光源は紫外光を発光し、前記光源からの光を照射されることによって前記被識別体で励起される光が、前記プリズムに入射されるように形成されることとしても構わない。また、この構成においては、前記光源の発光光量をモニタするためのモニタ用受光素子が更に備えられることとしても良い。
　このように構成された紙葉類識別用センサを用いれば、紙葉類である被識別体に紫外光を照射した場合に得られる発光光（蛍光）スペクトルを用いて紙葉類の識別が可能となる。そして、本構成によれば、分光に使用されるプリズムが凸のＲ形状を有するために、紙葉類の蛍光スペクトルが赤～赤外域に特徴的なスペクトルを有する場合であっても、正確な識別が可能となる。
　また、上記構成の紙葉類識別用センサの更に具体的な構成として、前記光源は、赤外光を含む白色光を発光する第１光源と、紫外光を発光する第２光源とから成り、前記光源と前記被識別体との間の光路には、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光とのうち、いずれか一方を透過して他方を反射する第１ダイクロイックミラーが配置され、前記被識別体と前記平行光変換レンズとの間の光路には、紫外光を前記第２光源の発光光量をモニタするためのモニタ用受光素子へと導くと共に、紫外光以外の光を前記平行光変換レンズへと導く第２ダイクロイックミラーが配置されることとしても構わない。
　このように構成された紙葉類識別用センサを用いれば、紙葉類である被識別体から得られる透過スペクトル、或いは反射スペクトルを用いて紙葉類の識別が可能となると共に、更に被識別体に紫外光を照射した場合に得られる励起光（蛍光）スペクトルを用いても紙葉類の識別が可能となる。すなわち、適用できる紙葉類の種類の幅が広がり、汎用性を高められる。また、分光に使用されるプリズムが凸のＲ形状を有するために、スペクトルの特徴部分が赤～赤外域にある場合でも、正確な識別が可能となる。
　また、上記構成の紙葉類識別用センサの更に具体的な構成として、前記光源は、白色光を発光する２つの光源からなって、前記２つの光源は、互いに異なる角度で前記被識別体に光を入射するように配置され、前記被識別体を透過する透過光、或いは前記被識別体で反射される反射光が、前記プリズムに入射されるように形成されることとしても構わない。
　本構成によれば、紙葉類である被識別体を互いに異なる２つの角度で照射した場合の透過スペクトル、或いは反射スペクトルを得られる。このために、本構成の紙葉類識別用センサを用いれば、ＯＶＩが使用された紙葉類の識別を行える。そして、本構成によれば、分光に使用されるプリズムが凸のＲ形状を有するために、ＯＶＩに由来するピークが例えば赤色域にあるような場合でも、正確な識別が可能となる。
　本発明によると、紙葉類からの光を分光して分光スペクトルが得られるように形成される紙葉類識別用センサであって、赤～赤外域におけるスペクトルの正確さを向上できる紙葉類識別用センサを提供できる。また、本発明によると、特定種にとらわれず汎用的な使用が可能な紙葉類識別用センサを提供できる。
第１実施形態の紙葉類識別用センサの構成を示す概略図である。 赤外域に特徴的なスペクトルパターンを示すように処理された真券と、そのような処理が行われていない偽造券との反射スペクトルを示す図である。 図２Ａの真券と偽造券との差を明確にするための図である。 従来のプリズムの問題点を説明するにあたっての前提を示す模式図である。 図３Ａの正三角柱プリズムに入射する光が分光される様子を模式的に示した図である。 従来の正三角柱プリズムの問題点を説明するためのグラフである。 従来の正三角柱プリズムの問題点を更に詳細に検討した結果を説明する模式図である。 従来の正三角柱プリズムの問題点を更に詳細に検討した結果を説明する模式図である。 プリズムの出射面に関する光学シミュレーションの結果を示す図である。 第１実施形態の紙葉類識別用センサが備えるプリズムの効果を説明するための図である。 第１実施形態の紙葉類識別用センサが備えるプリズムの効果を説明するための図である。 第１実施形態の紙葉類識別用センサが備えるプリズムとして、更に好ましい形態を示す図である。 第１実施形態の紙葉類識別用センサを備える紙葉類識別装置の構成を示す概略平面図である。 第１実施形態の紙葉類識別用センサの変形例を示す図である。 紫外光を照射することによって蛍光を発光する特殊インクが、紙葉類に印刷された場合の蛍光スペクトルを例示したものである。 第２実施形態の紙葉類識別用センサの構成を示す概略図である。 第３実施形態の紙葉類識別用センサの構成を示す概略図である。 ＯＶＩが使用された紙葉類に、照射角度を変えながら白色光を照射した場合の反射スペクトルを示す図である。 ２種類の照射角度で白色光を照射することで、ＯＶＩが使用される紙葉類について、真偽の識別が行えることを説明するための図である。 第４実施形態の紙葉類識別用センサの構成を示す概略図である。 従来の紙葉類識別用センサの構成を示す概略平面図である。
符号の説明
　　　１、２、３、４　　紙葉類識別用センサ
　　　１０　　被識別体
　　　１１ａ、２１ａ、４１ａ、４２ａ　ＬＥＤ（光源）
　　　１３　　コリメートレンズ（平行光変換レンズ）
　　　１４ａ　スリット
　　　１５　　プリズム
　　　１５ａ　出射面
　　　１６　　１次元イメージセンサ（受光部）
　　　１８　　切り欠き部
　　　２４　　モニタ用受光素子
　　　３１　　第１ダイクロイックミラー
　　　３２　　第２ダイクロイックミラー
　以下、本発明の紙葉類識別用センサの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の紙葉類識別用センサが識別の対象とする紙葉類としては、例えば有価証券、商品券、クーポン券、入場券、小切手、手形、紙幣等が挙げられる。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態の紙葉類識別用センサの構成を示す概略図である。図１に示すように、第１実施形態の紙葉類識別用センサ１は、光源部１１と、集光レンズ１２と、コリメートレンズ１３と、スリット部材１４と、プリズム１５と、受光部１６と、を備える。
　光源部１１は、紙葉類に光を照射するために設けられ、発光ダイオード（ＬＥＤ；Light　emitting　diode）１１ａと、ＬＥＤ１１ａの駆動を制御するための回路が形成された光源用基板１１ｂと、から成る。本実施形態のＬＥＤ１１ａは、白色ＬＥＤと赤外ＬＥＤを組み合わせた構成であり、赤外光を含む白色光を出射できるようになっている。
　なお、本実施形態では、光源としてＬＥＤを用いる構成としているが、これに限定される趣旨ではない。すなわち、赤外光を含む白色光を出射する光源であれば良く、例えば、タングステンランプやハロゲンランプ等の白色ランプを用いる構成としても構わない。
　集光レンズ１２は、ＬＥＤ１１ａから出射されて、紙葉類である被識別体１０を透過した光を集光する。このような集光レンズ１２を配置するのは、光の利用効率を向上するためである。このために、光の利用効率を高めなくても被識別体１０の識別を満足のいくレベルで行える場合には、集光レンズ１２を配置しない構成としても構わない。
　コリメートレンズ１３は、集光レンズ１２によって集光された光を平行光に変換して出射する。コリメートレンズ１３によって平行光に変換された光は、スリット部材１４に設けられるスリット１４ａを通過して、細い光線とされる（例えば、φ２００μｍの光線とされる）。コリメートレンズ１３とスリット１４部材を用いて平行光且つ細い光線とするのは、プリズム１５による分光を適切に行うためである。
　プリズム１５は、入射した光を分光して出射面１５ａから受光部１６へと光を出射する。プリズム１５は略三角柱状であり、ガラスや樹脂等の透明部材によって構成される。プリズム１５の出射面１５ａは凸のＲ形状となっている。言い換えると、プリズム１５の断面は、円弧を有して扇状となっている。この点は、従来のプリズム１０４（図１７参照）と異なる点であり、そのように形成する理由については後述する。
　受光部１６は、一列に並んだ複数の受光素子を有する１次元のＣＣＤイメージセンサから成る。受光素子の配列方向は、プリズム１５によって光が分光される方向に対応させた構成となっている。ＣＣＤイメージセンサ１６は、プリズム１５の出射面１５ａから出射された光を受光し、光電変換して電気信号を出力する。ＣＣＤイメージセンサ１６は、センサ基板１７に実装されている。センサ基板１７は、ＣＣＤイメージセンサ１６からの電気信号を処理するための電気回路が形成されている。
　なお、本実施形態では、受光部１６がＣＣＤイメージセンサから成る構成としているが、これに限られる趣旨ではない。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサから成る構成としても構わないし、一列に並んだフォトダイオードアレイからなるラインセンサ等としても構わない。
　また、本実施形態においては、ＣＣＤイメージセンサ１６は、ＬＥＤ１１ａの光量を制御するためのモニタ機能も有している。具体的には、ＣＣＤイメージセンサ１６で受光される光量の総和を算出し、ＬＥＤ１１ａの発光光量をモニタするようになっている。ＬＥＤ１１ａは、このモニタ結果を用いて、発光光量が所定の値で一定となるように制御される。なお、本実施形態では、ＣＣＤイメージセンサ１６がＬＥＤ１１ａの光量を制御するためのモニタ機能を有する構成としているが、これに限定されない。ＣＣＤイメージセンサとは別に、ＬＥＤ１１ａの発光光量をモニタするために、専用の受光素子を配置する構成としても勿論構わない。
　以上のように形成される紙葉類識別用センサ１によれば、被識別体１０からの光を受光することによって、例えば紫外から赤外域の波長範囲（より詳細には、例えば３５０ｎｍから１０００ｎｍ等）の分光スペクトルが得られる。このために、分光スペクトルによって、被識別体１０の識別（例えば、被識別体１０が本物であるか、偽物であるかといった真偽の識別）を行うことが可能となる。
　図２Ａ及び図２Ｂに示すように、紙葉類の中には、偽造防止のために例えば赤外域に特徴的なスペクトルパターンを示すように特殊インクが印刷されたものがある。図２Ａは、赤外域に特徴的なスペクトルパターンを示すように処理された真券と、そのような処理が行われていない偽造券との反射スペクトルを示す図である。なお、図２Ａの反射率（％）は白色媒体（白基準）に対する反射率である。図２Ｂは、図２Ａの真券と偽造券との差を明確にするための図である。詳細には、９４０ｎｍの反射率を１００（％）として、真券と偽造券のスペクトルパターンを正規化した後に、真券を用いて作成された基準スペクトル（複数の真券の測定平均値として得られたスペクトル）を差し引いて得られたスペクトルパターンである。
　本実施形態の紙葉類識別用センサ１によれば、このような赤外域において特徴的なスペクトルパターンを有する紙葉類の真偽の識別も可能である。上述のように、図１７に示した従来の紙葉類識別用センサ１００では、プリズム１０４の赤外域の分離特性が悪く、赤外域に特徴的なスペクトルパターンを有する紙葉類の識別が困難であった。しかし、本実施形態の紙葉類識別用センサ１は、上述のようにプリズム１５の出射面１５ａを凸のＲ形状とすることで分離特性の改善を行っている。これについて、以下詳細に説明する。
　まず、本実施形態の構成の理解を容易とするために、従来の紙葉類識別用センサが備えるプリズムの問題点から説明する。図３Ａは、従来のプリズムの問題点を説明するにあたっての前提を示す模式図である。図３Ａに示すように、プリズムは正三角柱プリズムとし、正三角柱プリズムには、点光源からの光が入射することとしている。また、正三角柱プリズム内を進行する光のうち、波長６７５ｎｍの光の進行方向が正三角柱プリズムの底面と平行となるように、正角柱柱プリズムは調整配置されている。
　なお、上述のように正三角柱プリズムを調整配置するのは、３５０ｎｍ～１０００ｎｍの波長範囲の分光スペクトルが得られるように紙葉類識別用センサを形成することを前提とした場合に、波長６７５ｎｍがその中心波長となることを考慮するものである。
　図３Ｂは、図３Ａの正三角柱プリズムに入射する光が分光される様子を模式的に示した図である。図３Ｂに示すように、正三角柱プリズムに入射する光は、正三角柱プリズムで分光されるが、この際、波長の短い光ほど大きく曲げられて正三角柱プリズムから出射する。
　図３Ａを参照して、正三角柱プリズムに入射角αで入射した光が正三角柱プリズムから出射される際の出射角α′は、スネルの法則を用いて求められる。スネルの法則より、正三角柱プリズムの屈折率をｎとして以下の式（１）が成り立つ。
ｓｉｎα＝ｎ×ｓｉｎβ　　（１）
　屈折率ｎは波長依存性を有しており、これは例えばCauchyの式やsellmeierの式等の分散公式によって表される。本実施形態においては、以下に数１として示す分散公式（sellmeierの式に基づく式である）を用いて、各波長の光の屈折率ｎ（λ）を求めることとした。なお、正三角柱プリズムは、ＨＯＹＡ社製のガラス材料であるＦＦ９（ｎｄ＝１．８０８３、νｄ＝２２．６１）から成るものとしている。ここで、ｎｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）の屈折率で、νｄはアッベ数である。ｎｄ及びνｄの値は、材料の特性として一般に実験で求められ、特性表で与えられている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記分散公式において、ｄa2は屈折率の波長依存性を示すグラフ上での傾きを示し、経験的に以下の数２で示す式で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　数２において、ｄα、ｄβ、ｄγは、それぞれ以下のように求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　なお、数１から数５において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 である。また、λｄはｄ線の波長で５８７．６ｎｍ、λＦはＦ線の波長で４８６．１ｎｍ、λｃはＣ線の波長で６５６．３ｎｍである。
　上述の分散公式より、波長６７５ｎｍにおいては、ｎ＝１．７９５が得られる。また、波長６７５ｎｍにおいてはβ＝３０°としている。これらを式（１）に代入して、ｓｉｎα＝０．８９７５が得られる。正三角柱プリズムに入射する光の入射角αは一定である。また、ｎ(λ)は上述の分散公式により得られる。式（１）を変形して、
ｓｉｎβ＝ｓｉｎα／ｎ(λ)
β＝ｓｉｎ－１（ｓｉｎα／ｎ(λ)）
これにより、各波長の場合のβが得られる。
　また、スネルの法則より、以下の式（２）も成り立つ。
ｓｉｎα′＝ｎ(λ)×ｓｉｎβ′　（２）
式（２）を変形して、
α′＝ｓｉｎ－１（ｎ（λ）×ｓｉｎβ′）　　（３）
また、β＋β′＝６０°（＝Ａ）が成り立つので、これを式（３）に代入して、
α′＝ｓｉｎ－１（ｎ(λ)×ｓｉｎ（Ａ－β））
　　＝ｓｉｎ－１（ｎ(λ)×ｓｉｎ（Ａ－ｓｉｎ－１（ｓｉｎα／ｎ(λ)）））
　　＝ｓｉｎ－１（ｎ(λ)×ｓｉｎ（60°－ｓｉｎ－１（0.8975／ｎ(λ)）））　（４）が得られる。
　各波長の屈折率ｎ（λ）は、上述の分散公式より得られるために、これを式（４）に代入すれば、各波長の光におけるα′が求められる。
　図４は、従来のプリズムの問題点を説明するためのグラフである。詳細には、６７５ｎｍにおけるα′を基準値とし、基準値と各波長におけるα′との差（Δα′）を求めてグラフ化したものである。
　図４に示すように、波長が長くなるにつれて、５０ｎｍ毎の波長変化に対するΔα′の変化率が小さくなる。すなわち、赤～赤外域の波長においては、図３Ｂに示すように、各波長の光が受光面に到達する位置の間隔が狭くなる。言い換えると、赤～赤外域の波長においては、正三角柱プリズムの分離特性が悪くなる。
　更に、上述の説明においては、正三角柱プリズムに入射する光は、点光源からの光であることとしている。しかし、実際には、図５Ａに示すように、正三角柱プリズムに入射する光は、一定の幅（例えば２００μｍ）を有する平行光である。また、コリメートレンズを介して正三角柱プリズムに光を入射させる場合、実際には平行光誤差（例えば±０．１°程度）が発生するために、正三角柱プリズムに入射する光は僅かながら発散光となる。
　このために、正角柱柱プリズムから出射して受光面で受光される光は、正三角柱プリズムに入射する光の幅以上の広がりを持つことになる。すなわち、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明した場合以上に、赤～赤外域の波長における正三角柱プリズムの分離特性は悪いことがわかる。
　なお、図５Ａ及び図５Ｂは、従来の正三角柱プリズムの問題点を更に詳細に検討した結果を説明する模式図である。
　以上の点から、本発明者は正三角柱プリズムの出射面の形状を変化させて、分離特性が向上する形状を光学シミュレーションにより検討した。以下、光学シミュレーションの結果について、図６を参照しながら説明する。図６は、プリズムの出射面に関する光学シミュレーションの結果を示す図で、４つのシミュレーション結果を示している。詳細には、図６の左から、出射面が平面である場合（すなわち、従来の正三角柱プリズムと同じ形状）、出射面が凹面且つＲ３０ｍｍのＲ形状となっている場合、出射面が凸面且つＲ３０ｍｍのＲ形状となっている場合、出射面が凸面且つＲ２０ｍｍのＲ形状となっている場合のシミュレーション結果を示している。
　図６の中段に記載されるグラフは、各波長の光が受光面の中心に対してどの程度ずれて受光されるかを示している。図６の下段に示すグラフは、中段のグラフについて、赤～赤外域の波長の結果を拡大して示した図である。
　なお、光学シミュレーションにあたっては、図６に示すようにプリズムの一辺の長さ（出射面の長さは適宜変更される）を１０ｍｍと設定した。また、紙葉類識別用センサ１の大きさを小型化することを考慮すると、受光面はプリズムの近傍（～１０ｍｍ）に配置する必要がある。そして、受光面は中心波長６７５ｎｍの出射光（プリズムからの出射光のことである）に対して直角に配置される必要がある。それらの点を考慮した上で、受光面の中心位置とプリズムの特定の頂点との距離ｄ（図６参照）を定めた。
　また、プリズムの入射する光については、φ２００μｍの平行光で、平行光誤差が±０．１°であるとして、シミュレーションを行った。
　また、プリズムを構成する材料としては、屈折率が大きく、アッベ数が低いものが好ましい。このような材料の中から好適な材料として、ＨＯＹＡ社製のガラス材料であるＦＦ９（ｄ線の屈折率１．８０８３、アッベ数２２．６１）を選択した。このため、シミュレーションにあたっては、プリズムの特性をＦＦ９と同じ特性とした。
　図６に示すシミュレーション結果を、出射面が平面である場合（図６の一番左側が該当）との比較で説明する。出射面を凹面Ｒ形状とした場合、波長分散が大きくなる（図中に示す波長分散距離を参照）が、赤～赤外域において、各波長の光の分布幅が大きくなって分離特性が悪くなることがわかる。一方、出射面を凸面Ｒ形状とした場合には、波長分散は小さくなるが、赤～赤外域における、各波長の光の分布幅が小さくなって分離特性が改善されることがわかる。
　また、同じ凸面Ｒ形状においても、Ｒの大きさで特性が変化する。本条件のシミュレーションにおいては、Ｒの大きさをＲ３０ｍｍからＲ２０ｍｍへと小さくする（円弧の曲率が大きくなる）と、赤色域（例えば波長６５０ｎｍの結果を参照）において、波長間の分離特性が悪くなった。このため、本実施形態においては、プリズム１５の出射面１５ａ（図１参照）をＲ３０ｍｍの凸面に決定した。
　なお、プリズム１５の出射面１５ａのＲの大きさについては、その適切な値が、プリズム１５とＣＣＤイメージセンサ１６の受光面との距離によって変動する。このため、プリズム１５の出射面１５ａのＲの大きさについては、紙葉類識別用センサ１のサイズによって適宜決定する必要がある。本実施形態では、紙葉類識別用センサ１の大きさが、最大３０ｍｍ立方に収まる大きさを目安に、シミュレーションを行っている。
　図７Ａ及び図７Ｂは、第１実施形態の紙葉類識別用センサ１が備えるプリズム１５の効果を説明するための図である。図７Ａに示すように、プリズム１５の出射面１５ａが凸のＲ形状であるために、プリズム１５に入射する一定の幅を有する平行光は、出射位置によって異なる角度で進行することになる。そして、凸のＲ形状であるために、レンズ作用によって光は集光して、受光面における光の幅はプリズム１５への入射時よりも小さくなる。
　また、図７Ｂに示すように、平行光誤差のためにプリズム１５に入射する光は僅かながら発散光となる。このために、プリズム１５内を進行する光は入射時よりもその幅が広がる。しかしながら、プリズム１５の出射面１５ａが凸のＲ形状であるために、レンズ作用によって光は集光して、受光面における光の幅の広がりは抑制される。以上のように、本実施形態のプリズム１５を用いると、従来の出射面が平面であるプリズムに比べて、分離特性が改善される。
　図８は、第１実施形態の紙葉類識別用センサ１が備えるプリズム１５として、更に好ましい形態を示す図である。プリズム１５内を伝播される光には、出射面１５ａで出射されずに反射される光がある。そして、このような光の中には、プリズム内を更に反射された後に出射面１５ａから出射される光（迷光）がある。このような迷光がＣＣＤイメージセンサ１６に入射すると混色が発生し、得られる分光スペクトルの確度が低下する。
　このため、プリズム１５の底面１５ｂ（図８を参照した表現である）に、三角柱形状の切り欠き部１８を設けるのが好ましい。このようにすれば、プリズム１５の出射面１５ａで反射されてプリズム１５の内部を底面１５ｂに向かって伝播する光が、外部との境界面１８ａへと入射する入射角が小さくなる。そして、このように入射角を小さくすると、外部へと透過する光の量が増加して迷光の影響を低減できる。
　なお、本実施形態においては、中心波長である６７５ｎｍの光が出射面１５ａで反射された場合に、その反射光が境界面１８ａに入射する入射角が０°となる（すなわち、波長６７５ｎｍの反射光の進行方向に対して境界面１８ａが垂直となる）ように、切り欠き部１８は設けられている。
　また、本実施形態では、切り欠き部１８の形状を三角柱形状としているが、これに限定される趣旨ではない。プリズム１５の出射面１５ａで反射された光をプリズムの外部に出射できれば良く、切り欠き部１８の形状は適宜変更可能である。
　次に、以上のように構成される紙葉類識別用センサ１を備える紙葉類識別装置の実施形態について説明する。図９は、第１実施形態の紙葉類識別用センサ１を備える紙葉類識別装置の構成を示す概略平面図である。図９を参照しながら、紙葉類識別装置５１の構成について説明する。
　紙葉類識別装置５１には、被識別体１０の挿入口５２と、挿入口５２から装置内に引き込まれた被識別体１０が搬送される搬送路５３と、搬送路５３を搬送された被識別体１０を装置外に排出するための排出口５４と、備える。また、装置内には、挿入口５２の近傍に設けられ、被識別体１０を装置内に引き込むための一対の引き込みローラ５５と、装置内に引き込まれた被識別体１０を搬送して排出口５４から装置外へと排出する一対の搬送ローラ５６と、が設けられる。引き込みローラ５５及び搬送ローラ５６は、図示しないモータによって駆動される。
　紙葉類識別用センサ１は、引き込みローラ５５と搬送ローラ５６との間の空間に配置される。紙葉類識別用センサ１のうち、光源部１１は、搬送路２３の下部側に配置され、その他は搬送路２３の上部側に配置される。また、紙葉類識別装置５１には、装置内に引き込まれた被識別体１０の真偽を識別する識別部５７と、装置全体の駆動を制御する制御部５８と、が更に備えられる。
　次に、紙葉類識別装置５１の作用について説明する。挿入口５２から引き込みローラ５５によって被識別体１０が装置内に引き込まれる。装置内に引き込まれた被識別体１０には、光源であるＬＥＤ１１ａによって光が照射される。被識別体１０を透過した透過光は、集光レンズ１２によってスポット状に集光される。
　集光レンズ１２によって集光された光は、コリメートレンズ１３で平行光に変換された後にスリット１４ａを通過して細い光線とされる（例えば、φ２００μｍ程度の光線とされる）。その後、プリズム１５に入射した光は分光され、分光された光がＣＣＤイメージセンサ１６によって受光される。ＣＣＤイメージセンサ１６から出力される信号はセンサ基板１７で処理されて、識別部５７に出力される。識別部５７は、入力された情報（分光スペクトル情報）と、予め記録している基準情報（分光スペクトル情報）との照合を行い、被識別体１０の真偽を識別する。識別された被識別体１０は、搬送ローラ５６によって排出口５４を介して装置外に排出される。排出された被識別体１０は、識別結果に従って、例えば別々の方向に搬送される。
　上述のように、本実施形態の紙葉類識別用センサ１が備えるプリズム１５は、分離特性が改善された構成となっている。このために、本実施形態の紙葉類識別用センサ１によって得られる分光スペクトルは、赤～赤外光におけるスペクトルパターンについても信頼性が向上しており、この部分に特徴的なパターンを有する紙葉類の真偽の識別も可能である。
　なお、以上に示した第１実施形態の紙葉類識別用センサ１においては、光源１１ａから被識別体１０に光を照射した場合に得られる透過光を用いて、紙葉類の識別を行うための分光スペクトルを得る構成とした。しかしながら、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、図１０に示すような構成として、光源１１ａから被識別体１０に光を照射した場合に得られる反射光を用いて、紙葉類の識別を行うための分光スペクトルを得る構成としても良い。
　なお、図１０においては、光の利用効率を考慮して、光源であるＬＥＤ１１ａから出射される光を、集光レンズ１９を用いて被識別体１０に集光する構成としているが、集光レンズ１９を設けない構成としても構わない。
（第２実施形態）
　次に第２実施形態の紙葉類識別用センサについて説明する。第１実施形態の紙葉類識別用センサ１は、赤外光を含む白色光を被識別体１０に照射して、被識別体１０からの透過光或いは反射光の分光スペクトルを得て、紙葉類の識別を可能とする構成とした。しかし、紙葉類の中には、偽造防止のために、蛍光インクが印刷等されたものがある。
　図１１は、紫外光を照射することによって蛍光を発光する特殊インクが、紙葉類に印刷された場合の蛍光スペクトルを例示したものである。図１１に示す特殊インクが印刷された紙葉類は、特定の紫外光を照射することによって２波長の蛍光を発光する。具体的には、緑色域になだらかなピークと、赤色域に鋭いピークとが検出される。このような特殊インクとしては、例えばシンロイヒ社の蛍光インクである、ＭＬＣＢ－１２（Ｇｒｅｅｎ）とＭＬＣＢ－１３（Ｒｅｄ）とを混合したもの等が挙げられる。なお、図１１において破線で示すスペクトルは、基準となる白色媒体のスペクトルで、比較のために示している。
　図１１に示すような特殊インクが印刷された紙葉類の真偽の識別を行うためには、蛍光スペクトルを用いるのが有効である。しかし、赤色域に見られるピークは鋭いピークである。一方、図１７に示した従来の紙葉類識別用センサ１００では、プリズム１０４の特性上、赤～赤外域において分離特性が悪いという問題がある。このため、従来の紙葉類識別用センサ１００では、赤色域の鋭いピークの検出が難しく、正確な識別が行えないという問題があった。
　第２実施形態の紙葉類識別用センサは、図１１に示すような特殊インクが用いられる場合も含め、紫外光照射により特徴的な蛍光スペクトルを示す紙葉類の識別を行うことを可能とする紙葉類識別用センサである。以下、第２実施形態の紙葉類識別用センサについて、図１２を参照しながら説明する。なお、図１２は、第２実施形態の紙葉類識別用センサの構成を示す概略図である。
　また、第２実施形態の紙葉類識別用センサ２の説明にあたって、第１実施形態の紙葉類識別用センサ１と重複する部材には第１実施形態の場合と同一の符号を付す。そして、特にその説明の必要がないときは、その説明を省略する。
　図１２に示すように、第２実施形態の紙葉類識別用センサ２は、光源部２１と、第１紫外透過フィルタ２２と、集光レンズ１２と、コリメートレンズ１３と、スリット部材１４と、プリズム１５と、受光部１６と、第２紫外透過フィルタ２３と、モニタ用受光素子２４と、を備える。
　光源部２１は、ＬＥＤ２１ａと、ＬＥＤ２１ａの駆動を制御するための回路が形成された光源用基板２１ｂと、から成る。第２実施形態では、第１実施形態の場合と異なり、ＬＥＤ２１ａは紫外ＬＥＤであって、紫外光を発光する。また、被識別体１０に紫外光のみを照射するために、紫外光のみを透過する第１紫外透過フィルタ２２が、ＬＥＤ２１ａと被識別体１０との間の光路に配置されている。
　被識別体１０を基準として、光源部２１と同じ側に集光レンズ１２、コリメートレンズ１３、スリット部材１４、プリズム１５及び受光部１６が配置される。これら各部材の構成は第１実施形態と同様であるために、その説明は省略する。ただし、被識別体１０で発光される蛍光を受光する構成のために、それに合わせて適宜設計変更が行われる。
　第２実施形態の紙葉類識別用センサ２は、第１実施形態の紙葉類識別用センサ１とは異なって被識別体１０で発光される蛍光を受光部１６で受光して、蛍光スペクトルを得る構成である。このために、第１実施形態の場合のように、受光部（ＣＣＤイメージセンサ）１６をＬＥＤ１１ａの発光光量のモニタとして使用できない。このため、受光部１６とは別に、ＬＥＤ２１ａの発光光量をモニタするためのモニタ用受光素子２４を配置している。
　モニタ用受光素子２４は、被識別体１０を基準として、光源部２１とは反対側に配置されている。本実施形態では、モニタ用受光素子２４はフォトダイオードで構成している。モニタ用受光素子２４は、モニタセンサ基板２５に実装されている。モニタセンサ基板２５には、モニタ用受光素子２４から出力される電気信号を処理するための回路が形成されている。
　なお、モニタ用受光素子２４と被識別体１０との間の光路には、第２紫外透過フィルタ２３が配置されている。これは、被識別体１０で発光される蛍光がモニタ用受光素子２４に入射すると、ＬＥＤ２１ａの発光光量について正確なモニタができないために、紫外光のみがモニタ用受光素子２４に入射するようにするためである。
　次に、第２実施形態の紙葉類識別用センサ２の作用について説明する。ＬＥＤ２１ａから出射された光（中心波長が例えば約３７０ｎｍの光）は、紫外透過フィルタ２２を通過して紫外光以外の成分をカットされ、被識別体１０に照射される。紫外光が照射された被識別体１０は蛍光を発光する。
　被識別体１０からの蛍光は、集光レンズ１２によってスポット状に集光され、コリメートレンズ１３で平行光に変換される。この平行光はスリット部材１４のスリット１４ａを通過して細い光線とされる（例えば、φ２００μｍ程度の光線とされる）。その後、プリズム１５に入射した光は分光され、分光された光がＣＣＤイメージセンサ１６によって受光される。ＣＣＤイメージセンサ１６から出力される信号は基板センサ１７で処理されて、蛍光スペクトルが得られる。
　このような紙葉類識別用センサ２を、図９に示した紙葉類識別装置５１と同様の装置に搭載すれば、紙葉類の真偽の識別を行える。そして、第２実施形態の紙葉類識別用センサ２においては、プリズム１５の出射面１５ａを凸のＲ形状とすることによって、赤～赤外域における分離特性を改善している。このために、図１１で示したような赤色域の鋭いピークについても検出でき、図１１で示したような特徴を持つ蛍光インクが印刷された紙葉類の真偽の識別が可能となる。
　なお、第２実施形態の紙葉類識別用センサ２では、光源部２１と受光部１６とが被識別体１０を基準として、同一側に配置される構成とした。しかし、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、図１２に示す構成において、光源部２１とモニタ用受光素子２４の位置を反対としても構わない。
　また、被識別体１０で反射された光から紫外光を除くように、例えば、集光レンズ１２とコリメートレンズ１３との間の光路等に、紫外光をカットするフィルタを配置する構成としても構わない。これにより、紙葉類識別用センサ２を構成する光学部材について、耐紫外光のガラスや樹脂を使用しない構成とできる。言い換えると、紙葉類識別用センサ２を構成する光学部材について、耐紫外光のガラスや樹脂を使用する場合には、上述した紫外光をカットするフィルタは不要である。
（第３実施形態）
　次に第３実施形態の紙葉類識別用センサについて説明する。なお、第３実施形態の紙葉類識別用センサの説明にあたって、第１実施形態或いは第２実施形態の紙葉類識別用センサと重複する部材には第１実施形態或いは第２実施形態の場合と同一の符号を付す。そして、特にその説明の必要がないときは、その説明を省略する。
　図１３は、第３実施形態の紙葉類識別用センサの構成を示す概略図である。第３実施形態の紙葉類識別用センサ３は、第１実施形態の紙葉類識別用センサ１と第２実施形態の紙葉類識別用センサ２との両方の機能を兼ね備えたセンサである。すなわち、第３実施形態の紙葉類識別用センサ３によれば、被識別体１０に白色光（赤外光を含む）を照射して透過光の分光スペクトルを得ることができると共に、被識別体１０に紫外光を照射して被識別体１０から発光する蛍光の分光スペクトルを得ることができる。
　第３実施形態の紙葉類識別用センサ３は、第１光源部１１と、第２光源部２１と、第１ダイクロイックミラー３１と、集光レンズ１２と、第２ダイクロイックミラー（分離素子）３２と、コリメートレンズ１３と、スリット部材１４と、プリズム１５と、受光部１６と、モニタ用受光素子２４と、を備える。
　第１光源部１１は、第１実施形態の光源部と同様に、白色ＬＥＤと赤外ＬＥＤとが組み合わされた一体型のＬＥＤ１１ａと、ＬＥＤ１１ａの駆動を制御するための回路が形成された光源用基板１１ｂと、から成る。第２光源部２１は、第２実施形態の光源部と同様に、紫外ＬＥＤで構成されるＬＥＤ２１ａと、ＬＥＤ２１ａの駆動を制御するための回路が形成された光源用基板２１ｂと、から成る。
　第１ダイクロイックミラー３１及び第２ダイクロイックミラー３２は、いずれも紫外光を反射し、その他の光を透過する。集光レンズ１２、コリメートレンズ１３、スリット部材１４、プリズム１５、及び受光部１６の構成は第１実施形態の構成と同様であるために、ここでは説明を省略する。また、モニタ用受光素子２４の構成は、第２実施形態の構成と同様であるが、ここでは、２つある光源部１１、２１のうちの第２光源部２１の光量を一定にするために使用される。
　なお、本実施形態においては、被識別体１０を基準にして、第１光源部１１及び第２光源部２１は、受光部１６と反対側に配置される構成としている。ただし、これに限定されず、被識別体１０を基準にして、第１光源部１１及び第２光源部２１を、受光部１６と同じ側に配置する構成としても構わない。
　また、本実施形態では、第２ダイクロイックミラー３２とモニタ用受光素子２４との間の光路に、紫外光のみを透過する紫外透過フィルタを設けない構成としているが、勿論、この位置に紫外透過フィルタを設ける構成としても構わない。
　次に、第３実施形態の紙葉類識別用センサ３の作用について説明する。まず、第１光源部１１から光が出射される場合について説明する。ＬＥＤ１１ａから出射された光（赤外光を含む白色光）は、第１ダイクロイックミラー３１を透過して被識別体１０に入射する。なお、ＬＥＤ１１ａから出射される光に紫外光成分が含まれる場合は、その紫外光成分については第１ダイクロイックミラー３１で反射される。
　ＬＥＤ１１ａからの光のうち、被識別体１０を透過した光は集光レンズ１２によって集光される。被識別体１０を透過した光は、紫外光を含まないので第２ダイクロイックミラー３２を透過する。集光レンズ１２によって集光された光は、コリメートレンズ１３で平行光に変換され、スリット１４ａを通過して細い光線とされる（例えば、φ２００μｍ程度の光線とされる）。
　その後、プリズム１５に入射した光は分光され、分光された光がＣＣＤイメージセンサ１６によって受光される。ＣＣＤイメージセンサ１６から出力される信号は基板センサ１７で処理されて、透過光の分光スペクトルが得られる。
　次に、第２光源部２１から光が出射される場合について説明する。ＬＥＤ２１ａから出射された光（中心波長が例えば約３７０ｎｍの光）は、第１ダイクロイックミラー２１で反射される。紫外光以外の光は、第１ダイクロイックミラー３１を透過する。第１ダイクロイックミラー３１を反射された光は、被識別体１０に入射する。
　被識別体１０に蛍光インクが印刷されている場合、紫外光が照射された被識別体１０は蛍光を発光する。被識別体１０からの蛍光は、集光レンズ１２によって集光される。被識別体１０で発光される蛍光は、基本的に紫外光を含まない（僅かに含まれる場合もあり得る）ので、第２ダイクロイックミラー３２を透過する。一方、被識別体１０を透過した紫外光は、第２ダイクロイックミラー３２によって反射されて、モニタ用受光素子２４に受光される。
　第２ダイクロイックミラー３２を透過した蛍光は、コリメートレンズ１３で平行光に変換される。この平行光はスリット部材１４のスリット１４ａを通過して細い光線とされる（例えば、φ２００μｍ程度の光線とされる）。その後、プリズム１５に入射した光は分光され、分光された光がＣＣＤイメージセンサ１６によって受光される。ＣＣＤイメージセンサ１６から出力される信号は基板センサ１７で処理され、これによって被識別体１０で発光された蛍光の分光スペクトルが得られる。
　このように構成される紙葉類識別用センサ３は、図９に示した紙葉類識別装置５１と同様の装置に搭載して、ＬＥＤ１１ａとＬＥＤ２１ａとを交番点灯するように制御することができる。そして、これによれば、白色光（赤外光を含む）の透過光の分光スペクトルと、被識別体１０で発光された蛍光の分光スペクトルとの両方を用いた、真偽の識別を行えることになる。
　また、第３実施形態の紙葉類識別用センサ３においては、プリズム１５の出射面１５ａを凸のＲ形状とすることによって、赤～赤外域における分離特性を改善している。このため、上述の透過光の分光スペクトル及び蛍光の分光スペクトルにおいて、赤～赤外域に特徴的なパターンがある場合でも、正確な識別が可能である。
（第４実施形態）
　次に第４実施形態の紙葉類識別用センサについて説明する。紙葉類に印刷されるインクの中には、光学的変化インク（ＯＶＩ；optical　variable　ink）として知られる、眺める角度を変えると色が変化するインクがある。そして、最近の紙幣（紙葉類の一例）の傾向として、ＯＶＩの印刷エリアを大きくしたり、画線構成を工夫して色の変化がはっきりとわかるようにしたりする傾向がある。このような紙幣として、例えばハンガリーの１０００フォリント券、インドの１０００ルピー券、５０ユーロ紙幣などが挙げられる。
　図１４は、ＯＶＩが使用された紙葉類に、照射角度を変えながら白色光（ハロゲンランプから出射された光）を照射した場合の反射スペクトルを示す図である。図１４に示される例では、白色光の照射角度を大きくするにつれて、ＯＶＩに由来するピークが短波長側にシフトしているのがわかる。
　このため、例えば、ＯＶＩが使用された紙葉類の真券と偽造券とを識別しようとすれば、図１５に示すように、２種類の照射角度で被識別体を照射し、照射角度の違いによるスペクトルパターンの推移を検出すれば良いことがわかる。図１５に示す例においては、真券は照射角度を変えることによってピーク波長が変化している（ピークシフトが起こる）ことがわかる。一方、偽造券では、ピークが不明確であり、ピークシフトも見られない。したがって、予め真券のピークシフトに関する情報を持っておけば、真偽の識別を行える。なお、図１５は、２種類の照射角度で白色光を照射することで、ＯＶＩが使用される紙葉類について、真偽の識別が行えることを説明するための図である。
　第４実施形態の紙葉類識別用センサは、ＯＶＩが使用される紙葉類に対して真偽の識別を行うために使用されるセンサである。図１６は、第４実施形態の紙葉類識別用センサの構成を示す概略図である。なお、第４実施形態の紙葉類識別用センサの説明にあたって、第１実施形態の紙葉類識別用センサと重複する部材には第１実施形態の場合と同一の符号を付す。そして、特にその説明の必要がないときは、その説明を省略する。
　図１６に示すように、第４実施形態の紙葉類識別用センサ４は、２つの光源部４１、４２と、３つの集光レンズ４３、４４、１２と、コリメートレンズ１３と、スリット部材１４と、プリズム１５と、受光部１６と、２つのモニタ用受光素子４５、４７と、を備える。
　光源部４１と光源部４２とは、出射する光の角度が異なる点を除き同一の構成であるので、光源部４１についてのみ説明する。光源部４１は、ＬＥＤ４１ａと、ＬＥＤ４１ａの駆動を制御するための回路が形成された光源用基板４１ｂと、から成る。ＬＥＤ４１ａは白色光を発光する白色ＬＥＤである。光源部４１は、被識別体１０に対して入射角０°で光が入射するように配置される。一方、光源部４２は、被識別体１０に対して入射角６０°で光が入射されるように配置される。
　集光レンズ４３は、ＬＥＤ４１ａからの光を被識別体１０に集光する。また、集光レンズ４４は、ＬＥＤ４２ａからの光を被識別体１０に集光する。モニタ用受光素子４５は、ＬＥＤ４１ａから出射されて被識別体１０を透過した光を受光して、ＬＥＤ４１ａの発光光量をモニタする。同様に、モニタ用受光素子４７は、ＬＥＤ４２ａから出射されて被識別体１０を透過した光を受光して、ＬＥＤ４２ａの発光光量をモニタする。
　これらモニタ用受光素子４５、４７はそれぞれモニタセンサ基板４６、４８に実装されている。モニタセンサ基板４６、４８は、モニタ用受光素子４５、４７から出力される信号を処理する。ＬＥＤ４１ａ、４２ａは、モニタセンサ基板４６、４８からの信号によって発光光量が一定となるように制御される。
　集光レンズ１２、コリメートレンズ１３、スリット部材１４、プリズム１５及び受光部１６については、第１実施形態と同一の部材であるために、その説明は省略する。なお、図１６に示すように、集光レンズ１２、コリメートレンズ１３及びスリット部材１４は、被識別体１０に対する法線に対して４５°傾いた角度（受光角４５°）で、被識別体１０からの光を受光するように配置されている。
　次に、第４実施形態の紙葉類識別用センサ４の作用について説明する。ＬＥＤ４１ａを発光させる場合と、ＬＥＤ４２ａを発光させる場合とで、被識別体１０に入射する光の入射角が異なる点を除いて、その作用は同一である。このために、ＬＥＤ４１ａを発光させる場合についてのみ説明する。
　ＬＥＤ４１ａが発光されると、ＬＥＤ４１ａからの出射光（白色光）は集光レンズ４３によって集光されて、被識別体１０に結像する。そして、被識別体１０で反射された反射光は、集光レンズ１２によって集光され、コリメートレンズ１３に入射する。コリメートレンズ１３に入射した光は平行光に変換され、スリット１４ａを通過して細い光線とされる（例えば、φ２００μｍ程度の光線とされる）。
　その後、プリズム１５に入射した光は分光され、分光された光がＣＣＤイメージセンサ１６によって受光される。ＣＣＤイメージセンサ１６から出力される信号は基板センサ１７で処理されて、反射光の分光スペクトルが得られる。
　このように構成される紙葉類識別用センサ４を、図９に示した紙葉類識別装置５１と同様の装置に搭載する。そして、ＬＥＤ４１ａとＬＥＤ４２ａとを交番点灯するように制御する。このようにすれば、被識別体１０を異なる２つの照射角で照らした場合の分光スペクトルが得られ、図１５に示される場合と同様に、ＯＶＩが使用された紙葉類の真偽の識別を行える。
　そして、第４実施形態の紙葉類識別用センサ５１においては、プリズム１５の出射面１５ａを凸のＲ形状とすることによって、赤～赤外域における分離特性を改善している。このため、ＯＶＩに由来するピークが例えば赤色域にあるような場合でも、正確な識別が可能である。
　なお、第４実施形態の紙葉類識別用センサ４においては、被識別体１０に入射する光の入射角が０°及び６０°となるように構成した。しかし、この構成に限定される趣旨ではなく、入射角は適宜変更可能である。また、本実施形態においては、２つの光源を配置して真偽の識別を行う構成としたが、３つ以上の光源を配置する構成としても良い。更に、本実施形態においては、反射光を用いて分光スペクトルを得る構成としているが、透過光を用いて分光スペクトルを得る構成としても構わない。
　本発明の紙葉類識別用センサは、以上に示した実施形態に限定される趣旨ではない。本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　例えば、以上に示した実施形態においては、紙葉類識別用センサが備えるプリズムがガラスから成る構成とした。しかし、この構成に限定される趣旨ではなく、他の透明部材で構成しても良く、例えば、ポリエステル等の樹脂としても良い。樹脂とする場合には、複屈折のないものが好ましく、例えば大阪ガスケミカル製のＯＫＰＨ４等が好適に使用される。
　また、第４実施形態の紙葉類識別用センサにおいて、例えば少なくとも一方の光源から赤外光も出射できるようにしても良い。このようにすれば、ＯＶＩが使用される紙葉類の真偽の識別だけでなく、赤外域に特徴的なスペクトルパターンを有する特殊インクが用いられた紙葉類の真偽の識別も可能となる。
　また、以上の実施形態においては、本発明の紙葉類識別用センサが、紙葉類が本物であるか、偽物であるかの識別するために用いられる場合に使用されることとした。しかし、本発明の紙葉類識別用センサの使用用途は、これに限定されず、例えば紙葉類の種類分けを行うための識別等にも使用できる。
　その他、本発明は、被識別体からの光（透過光、反射光、励起された光（蛍光））を分光して得られる分光スペクトルを用いて、紙葉類の識別を広く行える紙葉類識別用センサを提供するものである。この意味で、紙葉類識別用センサが備えるプリズムの代わりに回折格子を用いる構成としても構わない。
　本発明の紙葉類識別用センサは、セキュリティ対策として使用される紙葉類の識別装置に対して好適に適用できる。

Claims (10)

  1. 　紙葉類の識別を行うために使用される紙葉類識別用センサであって、
    　前記紙葉類である被識別体に光を照射する光源と、
    　前記光源によって光を照射された前記被識別体からの光を受光可能な位置に配設され、略三角柱状に形成されるプリズムと、
    　前記プリズムによって分光された光を受光可能な位置に配設され、一列に並んだ複数の受光素子を有する受光部と、を備え、
    　前記プリズムの分光された光を出射する出射面は、凸のＲ形状であることを特徴とする紙葉類識別用センサ。
  2. 　前記プリズムには、前記出射面で反射される光を前記プリズムの外部へと出射させるための切り欠き部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別用センサ。
  3. 　前記切り欠き部は、前記プリズムに入射する中心波長の光が前記出射面で反射された場合の光の進行方向に対して垂直となる面を有することを特徴とする請求項２に記載の紙葉類識別用センサ。
  4. 　前記プリズムの手前の光路には、前記被識別体からの光が通過するスリットが配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の紙葉類識別用センサ。
  5. 　前記スリットの手前の光路には、前記被識別体からの光を平行光に変換する平行光変換レンズが配置されることを特徴とする請求項４に記載の紙葉類識別用センサ。
  6. 　前記光源は赤外光を含む白色光を発光し、
    　前記被識別体を透過する透過光、或いは前記被識別体で反射される反射光が、前記プリズムに入射されるように形成されることを特徴とする請求項５に記載の紙葉類識別用センサ。
  7. 　前記光源は紫外光を発光し、
    　前記光源からの光を照射されることによって前記被識別体で励起される光が、前記プリズムに入射されるように形成されることを特徴とする請求項５に記載の紙葉類識別用センサ。
  8. 　前記光源の発光光量をモニタするためのモニタ用受光素子が更に備えられることを特徴とする請求項６又は７に記載の紙葉類識別用センサ。
  9. 　前記光源は、赤外光を含む白色光を発光する第１光源と、紫外光を発光する第２光源とから成り、
    　前記光源と前記被識別体との間の光路には、前記第１光源からの光と前記第２光源からの光とのうち、いずれか一方を透過して他方を反射する第１ダイクロイックミラーが配置され、
    　前記被識別体と前記平行光変換レンズとの間の光路には、紫外光を前記第２光源の発光光量をモニタするためのモニタ用受光素子へと導くと共に、紫外光以外の光を前記平行光変換レンズへと導く第２ダイクロイックミラーが配置されることを特徴とする請求項５に記載の紙葉類識別用センサ。
  10. 　前記光源は、白色光を発光する２つの光源からなって、
    　前記２つの光源は、互いに異なる角度で前記被識別体に光を入射するように配置され、
    　前記被識別体を透過する透過光、或いは前記被識別体で反射される反射光が、前記プリズムに入射されるように形成されることを特徴とする請求項５に記載の紙葉類識別用センサ。
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