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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5727614
(24)【登録日】2015年4月10日
(45)【発行日】2015年6月3日
(54)【発明の名称】紙葉類識別装置及びライトガイドケース
(51)【国際特許分類】
G07D 7/12 20060101AFI20150514BHJP
【ＦＩ】
G07D7/12
【請求項の数】17
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2013-530078(P2013-530078)
(86)(22)【出願日】2012年8月27日
(86)【国際出願番号】JP2012071553
(87)【国際公開番号】WO2013027848
(87)【国際公開日】20130228
【審査請求日】2014年2月25日
(31)【優先権主張番号】特願2011-183602(P2011-183602)
(32)【優先日】2011年8月25日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001432
【氏名又は名称】グローリー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114306
【弁理士】
【氏名又は名称】中辻 史郎
(74)【代理人】
【識別番号】100148655
【弁理士】
【氏名又は名称】諏訪 淳一
(72)【発明者】
【氏名】嶋岡 史哲
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 剛
(72)【発明者】
【氏名】小西 博
(72)【発明者】
【氏名】井上 卓
【審査官】
大谷 謙仁
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００８−５２４６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００９／１５７０４９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０７Ｄ ７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
紙葉類の光学特性に基づいて該紙葉類を識別する紙葉類識別装置であって、
前記紙葉類に向けて光を照射する少なくとも一つの光源と、
前記光源から照射されて、前記紙葉類の複数の領域で反射された反射光又は前記紙葉類の複数の領域を透過した透過光を受光して一箇所に導いて集光する導光体と、
前記導光体から出射された光から干渉縞を形成する光学処理部と、
前記光学処理部により形成された前記干渉縞の特徴に基づいて前記紙葉類を識別する識別処理部と
を備えることを特徴とする紙葉類識別装置。
前記紙葉類に向けて光を照射する少なくとも一つの光源と、
前記光源から照射されて、前記紙葉類の複数の領域で反射された反射光又は前記紙葉類の複数の領域を透過した透過光を受光して一箇所に導いて集光する導光体と、
前記導光体から出射された光から干渉縞を形成する光学処理部と、
前記光学処理部により形成された前記干渉縞の特徴に基づいて前記紙葉類を識別する識別処理部と
を備えることを特徴とする紙葉類識別装置。
【請求項2】
前記識別処理部は、前記干渉縞の特徴に基づいて、前記紙葉類の種類及び真偽の少なくともいずれか一方を識別することを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別装置。
【請求項3】
前記光源を制御する光源制御部をさらに備え、
前記光源が前記紙葉類の複数の領域に対応して複数設けられると共に、
前記導光体が前記光源制御部による制御によって前記光源から光が照射された領域からの反射光又は透過光を受光することを特徴とする請求項１又は２に記載の紙葉類識別装置。
前記光源が前記紙葉類の複数の領域に対応して複数設けられると共に、
前記導光体が前記光源制御部による制御によって前記光源から光が照射された領域からの反射光又は透過光を受光することを特徴とする請求項１又は２に記載の紙葉類識別装置。
【請求項4】
前記光学処理部は、
前記導光体から出射された光を受光して直線偏光に偏光する第１偏光板と、
前記第１偏光板で偏光された前記直線偏光を受光して、受光位置に応じて異なる位相差を有する異常光及び常光を出射するプリズムと、
前記プリズムから出射された前記異常光及び前記常光を受光して直線偏光に偏光する第２偏光板とを有し、
前記第２偏光板から出射された前記直線偏光によって前記干渉縞を形成することを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別装置。
前記導光体から出射された光を受光して直線偏光に偏光する第１偏光板と、
前記第１偏光板で偏光された前記直線偏光を受光して、受光位置に応じて異なる位相差を有する異常光及び常光を出射するプリズムと、
前記プリズムから出射された前記異常光及び前記常光を受光して直線偏光に偏光する第２偏光板とを有し、
前記第２偏光板から出射された前記直線偏光によって前記干渉縞を形成することを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別装置。
【請求項5】
前記プリズムは、前記異常光及び前記常光に係る屈折率が異なるくさび形の第１の複屈折材料と、前記第１の複屈折材料とは結晶軸が異なるくさび形の第２の複屈折材料とを有するウォラストンプリズムであることを特徴とする請求項４に記載の紙葉類識別装置。
【請求項6】
前記第１偏光板及び前記第２偏光板は、受光した光を鉛直方向に対して４５度傾いた直線偏光波に偏光することを特徴とする請求項４に記載の紙葉類識別装置。
【請求項7】
前記識別処理部は、フーリエ変換によって前記光学処理部で形成された前記干渉縞から周波数分布を生成して前記周波数分布の特徴に基づいて前記紙葉類を識別する請求項１に記載の紙葉類識別装置。
【請求項8】
前記導光体は、
紙葉類に対向する受光面で前記紙葉類からの光を受光する複数の受光部と、
前記複数の受光部で受けた光をこの光が入射した方向とは異なる方向へ出射する出射部と
を有し、
前記複数の受光部は、隣り合う２つの受光部が互いに離れた位置でかつ光を有効に測定できる測定領域が配列方向で接する位置又は一部が重複する位置に間隔及び高さを調整して配置されて、前記紙葉類上で前記配列方向に連続した領域の光を受光することを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別装置。
紙葉類に対向する受光面で前記紙葉類からの光を受光する複数の受光部と、
前記複数の受光部で受けた光をこの光が入射した方向とは異なる方向へ出射する出射部と
を有し、
前記複数の受光部は、隣り合う２つの受光部が互いに離れた位置でかつ光を有効に測定できる測定領域が配列方向で接する位置又は一部が重複する位置に間隔及び高さを調整して配置されて、前記紙葉類上で前記配列方向に連続した領域の光を受光することを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別装置。
【請求項9】
前記導光体は、
厚み方向に並べて配置された複数枚の導光板
を有し、
前記複数の受光部は、複数枚の前記導光板の各々に分かれて形成されていることを特徴とする請求項８に記載の紙葉類識別装置。
厚み方向に並べて配置された複数枚の導光板
を有し、
前記複数の受光部は、複数枚の前記導光板の各々に分かれて形成されていることを特徴とする請求項８に記載の紙葉類識別装置。
【請求項10】
複数枚の前記導光板は、各受光部に分岐した部分に前記導光板の厚み方向に折れ曲がった部分形状を有し、厚み方向に並べて配置されたときに全ての前記受光部がライン状に１列に配列されることを特徴とする請求項９に記載の紙葉類識別装置。
【請求項11】
前記出射部から前記受光部までの距離が離れている前記導光板の一部が前記厚み方向に折れ曲がった曲げ角度よりも、前記出射部から前記受光部までの距離が近い前記導光板の一部が前記厚み方向に折れ曲がった曲げ角度の方が大きくなるように、各導光板が配置されることを特徴とする請求項１０に記載の紙葉類識別装置。
【請求項12】
前記複数の受光部は、各受光部に分岐する領域で各受光部へ至る円弧状の側面形状を有し、分岐の根元から先端へ向けて一様な断面形状を有することを特徴とする請求項８に記載の紙葉類識別装置。
【請求項13】
前記複数の受光部は、各受光部に分岐する領域で各受光部へ至る円弧状の側面形状を有し、受光部に至る側面形状を形成する円弧の外径と、この外径側で隣り合う受光部に至る側面形状を形成する円弧の内径とが同一であることを特徴とする請求項８又は１２に記載の紙葉類識別装置。
【請求項14】
隣り合う受光部の間に光を遮光する仕切板をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の紙葉類識別装置。
【請求項15】
請求項８に記載の前記導光体を受光部及び出射部のみが外部に露出するように内部に収めるライトガイドケースであって、
前記導光体を下側から位置決めして支持するベースと、
前記導光体を上側から位置決めして固定するカバーと
を備え、
前記ベース及び前記カバーは、前記導光体の角部のみと接触することを特徴とするライトガイドケース。
前記導光体を下側から位置決めして支持するベースと、
前記導光体を上側から位置決めして固定するカバーと
を備え、
前記ベース及び前記カバーは、前記導光体の角部のみと接触することを特徴とするライトガイドケース。
【請求項16】
前記カバーは、
本体部と、該本体部に固定された板バネとを有する上側保持部を有し、
前記上側保持部は、前記板バネによって前記導光体側面を前記本体部に押し当てるようにして前記導光体を位置決めして固定することを特徴とする請求項１５に記載のライトガイドケース。
本体部と、該本体部に固定された板バネとを有する上側保持部を有し、
前記上側保持部は、前記板バネによって前記導光体側面を前記本体部に押し当てるようにして前記導光体を位置決めして固定することを特徴とする請求項１５に記載のライトガイドケース。
【請求項17】
前記ベースは、
前記導光体を位置決めするための溝部が形成された下側保持部を有し、
該下側保持部は、
前記溝部の内側面が上に向かって広がっており、前記導光体の下側角部と部分的に接すると共に、前記導光体の底面が前記溝部の底面と接触しない状態に固定されていることを特徴とする請求項１５に記載のライトガイドケース。
前記導光体を位置決めするための溝部が形成された下側保持部を有し、
該下側保持部は、
前記溝部の内側面が上に向かって広がっており、前記導光体の下側角部と部分的に接すると共に、前記導光体の底面が前記溝部の底面と接触しない状態に固定されていることを特徴とする請求項１５に記載のライトガイドケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、紙葉類を識別する紙葉類識別装置、及び該紙葉類識別装置で紙葉類の光学特性を取得するための分光測定に利用するライトガイドを収めるライトガイドケースに関する。
【背景技術】
【0002】
紙幣に向けて光を照射して、紙幣表面で反射された反射光又は紙幣を透過した透過光を計測して紙幣の光学特性を調べることにより、紙幣の金種、真偽及び正損を識別する技術が知られている。例えば、特許文献１では、紙幣の光学特性を計測するために、紫外光や赤外光等の複数種類の光源を一列に並べて、これに対応して設けられた複数のセンサを利用して光学特性を計測する紙幣識別装置が開示されている。また、特許文献２には、紙幣表面で反射された紫外光をフィルタリングして得られた２つの異なる波長域の反射光を２つのセンサを利用して計測し、スペクトル分析することにより紙幣を識別する装置が開示されている。【0003】
例えば、紫外光又は赤外光に関して特徴的な光学特性を示す紙幣であれば、紙幣に向けて紫外光又は赤外光を照射して、紙幣から得られた反射光又は透過光の強度を解析することによって、この紙幣を識別することができる。また、処理対象となる複数種類の紙幣において、紫外光又は赤外光を照射した場合に紙幣から得られる反射光又は透過光のスペクトル分布が金種毎に異なる場合には、スペクトル分布を解析することによって紙幣の金種を識別することができる。このような光学特性は、紙幣上の複数の部分領域で計測されるため、各領域に向けて所定波長の検査光を照射する複数の光源が設けられ、各光源に対応して設けられた複数のセンサによって計測したデータを利用して識別処理が行われる。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第３１５２３７２号公報
【特許文献2】特開平１０−１４３７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来技術によれば、光源として利用する検査光に応じて複数のセンサを必要とする上に、各センサで計測されたデータを処理するために、処理内容及び処理回路が複雑化するので、装置が大型化したり製造コストが高くなるという問題があった。例えば、赤外光及び紫外光の各々の検査光で光学特性を計測する場合には、各光に対応する光源と、各光源に対応するセンサが必要となり、各光源で計測した結果を別々に処理する必要がある。さらに、所定域の光学特性を計測するためにフィルタ等が必要となる場合もある。このため、装置の構成も該装置で行われる処理内容も複雑なものとなっていた。【0006】
これに対応するために、ライトガイドを利用して、計測した光を１つのセンサに導く方法が考えられる。ライトガイドは、紙幣識別装置で紙幣の全面画像を取得するラインセンサと同様に、小型でありながら紙幣全面の光学特性を効率よく測定できるものであることが望ましいが、このようなライトガイドを実現することは困難であった。【0007】
また、このようなライトガイドを実現した場合に、受光した光を効率よくセンサに導くためには、ライトガイドに他の部品が触れないことが望ましい。ライトガイドを利用するためには、このような制約条件を満たしながらライトガイドを内部に収めることができるライトガイドケースが必要となる。【0008】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、簡単な構成で高速に紙葉類の光学特性を計測して識別する紙葉類識別装置、及び該紙葉類識別装置で利用され紙葉類上の広い範囲の光学特性を効率よく測定する紙葉類分光測定用ライトガイドを内部に収めることができるライトガイドケースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、紙葉類の光学特性に基づいて該紙葉類を識別する紙葉類識別装置であって、前記紙葉類に向けて光を照射する少なくとも一つの光源と、前記光源から照射されて、前記紙葉類の複数の領域で反射された反射光又は前記紙葉類の複数の領域を透過した透過光を受光して一箇所に導いて集光する導光体と、前記導光体から出射された光から干渉縞を形成する光学処理部と、前記光学処理部により形成された前記干渉縞の特徴に基づいて前記紙葉類を識別する識別処理部とを備えることを特徴とする。
【0010】
また、本発明は、上記発明において、前記識別処理部は、前記干渉縞の特徴に基づいて、前記紙葉類の種類及び真偽の少なくともいずれか一方を識別することを特徴とする。
【0011】
また、本発明は、上記発明において、前記光源を制御する光源制御部をさらに備え、前記光源が前記紙葉類の複数の領域に対応して複数設けられると共に、前記導光体が前記光源制御部による制御によって前記光源から光が照射された領域からの反射光又は透過光を受光することを特徴とする。【0013】
また、本発明は、上記発明において、前記光学処理部は、前記導光体から出射された光を受光して直線偏光に偏光する第１偏光板と、前記第１偏光板で偏光された前記直線偏光を受光して、受光位置に応じて異なる位相差を有する異常光及び常光を出射するプリズムと、前記プリズムから出射された前記異常光及び前記常光を受光して直線偏光に偏光する第２偏光板とを有し、前記第２偏光板から出射された前記直線偏光によって前記干渉縞を形成することを特徴とする。
【0014】
また、本発明は、上記発明において、前記プリズムは、前記異常光及び前記常光に係る屈折率が異なるくさび形の第１の複屈折材料と、前記第１の複屈折材料とは結晶軸が異なるくさび形の第２の複屈折材料とを有するウォラストンプリズムであることを特徴とする。【0015】
また、本発明は、上記発明において、前記第１偏光板及び前記第２偏光板は、受光した光を鉛直方向に対して４５度傾いた直線偏光波に偏光することを特徴とする。【0016】
また、本発明は、上記発明において、前記識別処理部は、フーリエ変換によって前記光学処理部で形成された前記干渉縞から周波数分布を生成して前記周波数分布の特徴に基づいて前記紙葉類を識別することを特徴とする。【0017】
また、本発明は、上記発明において、前記導光体は、紙葉類に対向する受光面で前記紙葉類からの光を受光する複数の受光部と、前記複数の受光部で受けた光をこの光が入射した方向とは異なる方向へ出射する出射部とを有し、前記複数の受光部は、隣り合う２つの受光部が互いに離れた位置でかつ光を有効に測定できる測定領域が配列方向で接する位置又は一部が重複する位置に間隔及び高さを調整して配置されて、前記紙葉類上で前記配列方向に連続した領域の光を受光することを特徴とする。
【0018】
また、本発明は、上記発明において、前記導光体は、厚み方向に並べて配置された複数枚の導光板を有し、前記複数の受光部は、複数枚の前記導光板の各々に分かれて形成されていることを特徴とする。
【0019】
また、本発明は、上記発明において、複数枚の前記導光板は、各受光部に分岐した部分に前記導光板の厚み方向に折れ曲がった部分形状を有し、厚み方向に並べて配置されたときに全ての前記受光部がライン状に１列に配列されることを特徴とする。【0020】
また、本発明は、上記発明において、前記出射部から前記受光部までの距離が離れている前記導光板の一部が前記厚み方向に折れ曲がった曲げ角度よりも、前記出射部から前記受光部までの距離が近い前記導光板の一部が前記厚み方向に折れ曲がった曲げ角度の方が大きくなるように、各導光板が配置されることを特徴とする。【0021】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の受光部は、各受光部に分岐する領域で各受光部へ至る円弧状の側面形状を有し、分岐の根元から先端へ向けて一様な断面形状を有することを特徴とする。
【0022】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の受光部は、各受光部に分岐する領域で各受光部へ至る円弧状の側面形状を有し、受光部に至る側面形状を形成する円弧の外径と、この外径側で隣り合う受光部に至る側面形状を形成する円弧の内径とが同一であることを特徴とする。
【0023】
また、本発明は、上記発明において、隣り合う受光部の間に光を遮光する仕切板をさらに備えることを特徴とする。【0024】
また、本発明は、上記発明に係る前記導光体を受光部及び出射部のみが外部に露出するように内部に収めるライトガイドケースであって、前記導光体を下側から位置決めして支持するベースと、前記導光体を上側から位置決めして固定するカバーとを備え、前記ベース及び前記カバーは、前記導光体の角部のみと接触することを特徴とする。
【0025】
また、本発明は、上記発明において、前記カバーは、本体部と、該本体部に固定された板バネとを有する上側保持部を有し、前記上側保持部は、前記板バネによって前記導光体側面を前記本体部に押し当てるようにして前記導光体を位置決めして固定することを特徴とする。
【0026】
また、本発明は、上記発明において、前記ベースは、前記導光体を位置決めするための溝部が形成された下側保持部を有し、該下側保持部は、前記溝部の内側面が上に向かって広がっており、前記導光体の下側角部と部分的に接すると共に、前記導光体の底面が前記溝部の底面と接触しない状態に固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、紙葉類上に識別処理に利用できる光学特性を計測可能な複数領域を設定して、この複数領域で計測した光を集光して識別処理に利用することとしたので、光を処理するために複数のセンサを設ける必要がなく装置の構成が複雑化することを回避しながら紙葉類を正確に識別することができる。また、紙葉類から受光した光を集光して利用するが、光学的な処理であるため処理速度が高速である。【0028】
また、本発明によれば、紙葉類上で金種識別や真偽識別等、紙葉類の識別処理に利用可能な光学特性を計測できる複数の領域を設定して、各領域からの光を集光し、集光した光から得られる特徴に基づいて識別処理を行うこととしたので、紙葉類上で設定された領域に応じて、一回の識別処理で、例えば金種識別又は真偽識別のみを行うこともできるし、金種識別及び真偽識別の両方を行うこともできる。【0029】
また、本発明によれば、複数の受光部を、紙葉類上での測定領域が接するように配列することにより、配列方向に連続した領域で紙葉類の光学特性を測定することができる。【0030】
また、本発明によれば、複数の受光部を複数枚の導光板に分けて形成することにより、１枚の導光板に全ての受光部を形成する場合に比べて、効率よく光学特性を測定することができる。【0031】
また、本発明によれば、複数枚の導光板を厚み方向に並べて配置しながら、導光板の一部が厚み方向に折れ曲がった形状を有しているので、複数の受光部をライン状に１列に配置して、紙葉類を走査して紙葉類全面の光学特性を測定することができる。【0032】
また、本発明によれば、受光部から出射部までの距離が離れている導光板の一部が厚み方向に折れ曲がった曲げ角度よりも、受光部から出射部までの距離が近い導光板の一部が厚み方向に折れ曲がった曲げ角度の方が大きくなるように、複数枚の導光板が配置されるので、曲げによる光の減衰と受光部から出射部までの距離による光の減衰とによって、一部の導光板から出射する光のみが大きく減衰することがない。【0033】
また、本発明によれば、出射部から各受光部に向けて分岐した領域で、各受光部に至る側面形状を円弧状として、受光部で受けた光を内部で全反射させながら出射部へ導くので、受光した光を効率よく出射部へ導くことができる。【0034】
また、本発明によれば、ライトガイドを形成する各導光板と、ライトガイドを内部に収納するライトガイドケースとが、導光板の角部のみでしか接触しないので、導光板から外部に漏れ出す光を最低限に抑えることができる。【図面の簡単な説明】
【0035】
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る紙葉類識別装置、該紙葉類識別装置で紙葉類の光学特性を取得するための分光測定に利用するライトガイド及びこのライトガイドを収めるライトガイドケースの好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では紙葉類として紙幣を例に説明を行うこととする。【実施例1】
【0037】
図１に紙幣識別装置１の概要を示す。図１（Ａ）に示したように、紙幣識別装置１は、紙幣１００を識別するために紙幣１００に向けて光を照射する光源２と、光源２から照射されて紙幣１００によって反射された反射光を受光部から受光して出射部から出射するライトガイド１０と、ライトガイド１０を介して紙幣１００からの反射光を受光する光学処理部３と、光学処理部３で処理された光から得られた情報を処理することによって紙幣１００を識別する識別処理部４とを有している。【0038】
図１（Ｂ）は、同図（Ａ）とは異なるライトガイド１１を利用する場合の例で、ライトガイド１１を除く基本構成は同図（Ａ）と同じである。紙幣識別装置１は、光学処理部３に対してライトガイド１０又は１１が固定して設けられて図１（Ａ）又は（Ｂ）の構成を有する他、ライトガイド１０又は１１が光学処理部３に対して着脱可能に設けられ、ライトガイド１０又は１１を差し換えることにより、同図（Ａ）又は（Ｂ）の構成を実現するものであっても構わない。【0039】
また、紙幣識別装置１は、図１に示した機能部の他に、紙幣１００を搬送するための搬送部、紙幣１００の到来を検知して処理開始のタイミングを決定するためのタイミングセンサ及び他の装置との間でデータの送受信を行う通信インターフェイス等を含むものであるが、これらについては従来技術と同様であるため説明を省略する。また、紙幣識別装置１は、紙幣１００で反射された反射光を利用する態様に限らず、紙幣１００を透過した透過光、又は反射光及び透過光の両方を利用することも可能であるが、後述する光学処理が共通するものであるため、本実施例では反射光のみを利用する場合について説明する。【0040】
光源２は、例えば、ＬＥＤやランプ等によって形成され、識別対象となる紙幣１００に向けて光を照射する機能を有する。例えば、図１（Ａ）に示すように、ライトガイド１０の複数の受光部１０Ａ〜１０Ｅに対応して、複数の白色ＬＥＤを配置して光源２として利用する。ただし、光学処理部３が、ライトガイド１０及び１１を介して十分な光量を受光することができれば、光源２を形成するＬＥＤ等の個数や種類は特に限定されない。光源２の光量調整や、光源２の点灯及び消灯のタイミングは、光源制御部として機能する識別処理部４によって制御される。【0041】
ライトガイド１０及び１１は、例えば無色透明の樹脂材料又はガラス材料から成形された導光板（導光体）であって、一又は複数の受光部から受光した光を所定の出射部から出射させる機能を有する。図１（Ａ）に示したライトガイド１０は、紙幣１００の上方（Ｚ軸正方向）で５つの受光部１０Ａ〜１０Ｅから光を受光するのに対し、同図（Ｂ）に示すライトガイド１１は、紙幣１００の上方で紙幣１００に対向する面全体を受光部１１Ａとする。図１はライトガイド１０及び１１の構造を模式的に示したものであるが、具体的には、例えば、図２に示すような形状を有している。【0042】
図２（Ａ）に示すライトガイド１０は、紙幣識別装置１において紙幣１００に対向して配置された５つの受光部１０Ａ〜１０Ｅから受光した光を集光し、１つの出射部１０Ｆから光学処理部３へ向けて出射する。ライトガイド１０の形状は、各受光部１０Ａ〜１０Ｅから受光した光が内部で反射されて出射部１０Ｆから出射されるように光学的な設計がなされている。また、Ｘ軸方向に並んで配置された各受光部１０Ａ〜１０Ｅから受光した光が、Ｘ軸方向の略中央にある出射部１０Ｆに、大きく異なる強度で到達することがないように光学設計されている。【0043】
具体的には、例えば、Ｘ軸方向の略中央に配置された受光部１０Ｃから、両端外側へ向かうにつれて、受光面の面積が大きくなっている。すなわち、受光部１０Ｃの面積より受光部１０Ｂ及び１０Ｄの面積の方が大きく、受光部１０Ｂ及び１０Ｄの面積より受光部１０Ａ及び１０Ｅの面積の方が大きくなっている。【0044】
なお、受光する光量の調整は、受光部等のライトガイドの形状、ライトガイドの材質等を考慮した光学設計により実現する他、例えば、光源２を制御することによって行ってもよい。具体的には、図２（Ａ）に示すライトガイド１０の受光部１０Ａ〜１０Ｅの受光面の面積を全て同じ大きさとし、各受光部１０Ａ〜１０Ｅに対応して設けられた各光源２から照射する光の光量を制御すればよい。このように、ライトガイド１０の形状や、受光部１０Ａ〜１０Ｅから出射部１０Ｆまでの光路長等に基づいて、各光源２の光量を制御すれば、各受光部１０Ａ〜１０Ｅから出射部１０Ｆに至る光量を制御することができる。また、通常、光量の調整は、各受光部１０Ａ〜１０Ｅから受光した光が出射部１０Ｆに略同一の強度で到達するように行われるが、意図的に異なる強度とすることもできる。具体的には、各受光部１０Ａ〜１０Ｅに対応して設けられた各光源２から照射する光量や照射タイミング等を制御すれば、例えば、紙幣１００上のある領域では強い光を照射して、別の領域では弱い光を照射することもできる。ライトガイド１０の形状や各光源２の制御は、紙幣１００を識別するために後述するスペクトル分析等を行う際に紙幣１００の特徴が表れやすいように、適宜決定されるものである。【0045】
図２（Ｂ）に示すライトガイド１１は、紙幣識別装置１において紙幣１００に対向する面である受光部１１Ａから受光した光を出射部１１Ｂから光学処理部３へ向けて出射する。ライトガイド１１の形状は、受光部１１Ａから受光した光が出射部１１Ｂから出射されるように光学設計されている。また、集光機能を有するように、受光部１１Ａにはフレネルレンズが形成されている。図２（Ｂ）に示すライトガイド１１においても、紙幣１００上の広い範囲で受光した光を集光し、１つの出射部１１Ｂから出射するようになっている。【0046】
このように、本実施例に係る紙幣識別装置１は、ライトガイド１０又は１１を利用することにより、紙幣１００上の複数領域又は広い領域からの光を受光した後、受光した光を１つに集光して、後の紙幣１００の識別処理に利用することを１つの特徴としている。光学処理部３及び識別処理部４は、集光された光を利用して処理を行うので、従来のように複数のセンサを必要としない。このため、従来装置に比べて簡単な装置構成となり製造コストも抑制することができる。また、複数領域の光学特性を計測しながら、各領域の光学特性を個別に利用するのではなく、集光された光を利用するので処理を高速に行うことができる。【0047】
ライトガイド１０及び１１によって計測される紙幣１００上の領域の例を図３に示す。図２（Ａ）に示すライトガイド１０を利用すれば、図３（Ａ）に示すように、ライトガイド１０の下方（Ｚ軸負方向）をＹ軸方向に通過する紙幣１００上の独立した５つの領域１０１Ａ〜１０１Ｅからの光を、各々対応する各受光部１０Ａ〜１０Ｅによって受光することができる。【0048】
また、図２（Ｂ）に示すライトガイド１１を利用すれば、図３（Ｂ）に示すように、ライトガイド１１の下方を通過する紙幣１００上の広い領域１０２からの光を受光部１１Ａによって受光することができる。また、光源２からの光の照射タイミングを制御すれば、図３（Ｃ）に示すように、ライトガイド１１の下方を通過する紙幣１００の移動する方向（Ｙ軸方向）に一部の領域１０３Ａ及び１０３Ｂのみを対象として、光を受光することもできる。また、図２（Ａ）に示すライトガイド１０についても、同様に、Ｙ軸方向に一部の領域のみを計測することが可能である。
【0049】
ライトガイド１０又は１１を利用して、複数領域からの光を集光して利用する態様の他、複数領域からの光を個別に計測することも可能である。具体的には、例えば、図２（Ｂ）に示すライトガイド１１は、受光部１１Ａが１つの面から形成されているが、図１（Ｂ）に示したように、複数の光源２が離れた位置に配置されているので、各光源２から光を照射するタイミングを制御することにより、図３（Ｄ）に示すように、紙幣１００上の、一部の領域１０４Ａ〜１０４Ｅを計測対象領域として、各領域からの光を個別に受光することができる。【0050】
また、図２（Ａ）に示すライトガイド１０を利用する場合も、各受光部１０Ａ〜１０Ｅに対応する各光源２からの光の照射タイミングを制御して、図３（Ｄ）に示すように、紙幣１００上で各受光部１０Ａ〜１０Ｅに対応する一部領域１０４Ａ〜１０４Ｅのみを対象として各領域からの光を個別に受光することができる。図２（Ａ）のライトガイド１０によれば、計測対象領域が受光部１０Ａ〜１０Ｅに対応して限定されるので、同図（Ｂ）のライトガイド１１に比べて、より正確に計測対象領域を一部領域１０４Ａ〜１０４Ｅに限定することができる。【0051】
なお、図３（Ｄ）に示す各領域１０４Ａ〜１０４ＥのＹ軸方向の位置を合わせれば、選択した任意の２つ，３つ又は４つの領域を同時に計測することも可能である。【0052】
このように、ライトガイド１０及び１１の形状や光源２の発光タイミング又は光量を制御することによって、紙幣１００上で光を受光する位置及び領域を変更することができる。よって、識別対象となる紙幣１００について、一部の領域の光学特性のみを検出すればよい場合には、これに対応してライトガイド１０及び１１による計測領域を調整することができる。光学的な特徴が得られやすい部分領域のみを対象として計測を行えば、計測結果の後処理に係る負荷を軽減して高速な識別処理が可能になる。また、計測領域を限定することにより、計測結果に対する他の領域の影響を抑制すれば紙幣１００の識別精度を向上させることができる。【0053】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すライトガイド１０及び１１は、同図に示した正面形状に対して、側方（Ｘ軸方向）から見た厚さが薄い平板形状を有している。例えば、正面形状の縦横（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）のサイズが数十ｍｍ〜１００ｍｍ程度であるのに対して、厚みは５ｍｍ程度となっている。ただし、本実施例がこれに限定されるものではない。例えば、ライトガイド１０及び１１が、紙幣１００よりも広い幅（Ｘ軸方向の寸法）を有していてもよい。【0054】
また、図２に示したライトガイド１０又は１１は一例であって、ライトガイド１０及び１１の形状は、識別対象となる紙幣１００の計測対象領域と、紙幣１００と光学処理部３との位置関係に応じて、適宜決定されるものである。具体的には、例えば、受光部から出射部に向けて略Ｌ字型や略Ｕ字型を形成するものであってもよいし、受光部の数も特に限定されない。【0055】
このようなライトガイド１０及び１１を利用することによって、紙幣１００からの反射光を受光する位置に対して、光学処理部３を配置する位置の自由度が高くなる。このため、紙幣識別装置１を小型化することができる。また、ライトガイド１０及び１１によって、紙幣１００から受光した光を集光して利用するので、１つのセンサに十分な光量を得て識別処理を行うことができる。【0056】
また、ライトガイド１０及び１１の形状を変更したり、光源２の配置位置及び点灯タイミング等を制御することにより、紙幣１００上の計測位置及び計測領域を変更して、ライトガイド１０及び１１で集光する光から得られる光学特性を変更することができる。処理対象となる紙幣１００の光学特性に応じて、ライトガイド１０及び１１の形状や、光源２の位置及び点灯タイミング等を制御すれば、紙幣１００を正確に識別することができる。【0057】
具体的には、例えば、ある紙幣１００では、図３（Ａ）に示すように、金種識別に利用可能な光学特性が得られる領域１０１Ａ〜１０１Ｃと、真偽識別に利用可能な光学特性が得られる領域１０１Ｄ及び１０１Ｅとを計測するというように、識別処理に利用する目的に応じて適切な計測領域を設定することができる。この場合には、１回の計測で、金種識別に必要な光学特性と、真偽識別に必要な光学特性の両方を得ることが可能となる。必要な領域のみを計測するので高速に処理を行うことができる。また、識別処理に有効な光学特性を得て紙幣１００の識別処理を行うので、金種及び真偽を正確に識別することができる。【0058】
ライトガイド１０及び１１は、紙幣１００上の複数領域で計測した光を集光して識別に利用することを１つの特徴としている。【0059】
図９に示す紙幣識別装置を利用して識別処理を行う例を示す。この紙幣識別装置２０１は、光源２０７から紙幣１００に向けて光を照射して、紙幣１００によって反射された光を集光レンズ２０２によって集光して、コリメートレンズ２０３によって平行光とした後、スリット部材２０４に設けられたスリットを通過した光をプリズム２０５によって分光し、各波長の光の反射強度をＣＣＤセンサ２０６によって計測するものである。このような従来の紙幣識別装置２０１の構成、機能及び動作については、例えば国際公開第２００９／１５７０４９号に開示されている。【0060】
ここでは、集光レンズ２０２、コリメートレンズ２０３及びスリット部材２０４に代えて、図２（Ａ）に示すライトガイド１０を利用する。そして、光源２０７から照射され、紙幣１００によって反射された反射光をライトガイド１０の受光部１０Ａ〜１０Ｅによって受光する。ライトガイド１０は、出射部１０Ｆから出射する光が、スリット部材２０４のスリットからＣＣＤセンサ２０６に入射する場合と同様に、ＣＣＤセンサ２０６に入射するように配置する。そして、プリズム２０５で分光されＣＣＤセンサ２０６で計測されたスペクトル分布によって、紙幣１００を識別する。【0061】
この結果、例えば、２種類の異なる金種を有する紙幣１００について、図３（Ａ）に示すように領域１０１Ａ〜１０１Ｅを計測した場合に、図４（Ａ）に示すスペクトル分布が得られる。図４（Ａ）では、２種類の各紙幣１００のスペクトル分布２０及び２１を明確に区別することができる。すなわち、ライトガイド１０を利用して、スペクトル分布２０及び２１に基づいて紙幣１００の金種を識別することが可能である。【0062】
紙幣１００の金種によっては、例えば、図４（Ｂ）に示すように、２つのスペクトル分布３０及び３１が広い波長領域でほぼ一致する場合もある。しかし、この場合でも、ある波長領域３２において、各紙幣１００のスペクトル分布３０及び３１を明確に区別することができるので、紙幣１００の金種を識別することが可能である。すなわち、従来装置の光学系を、本実施例に係るライトガイド１０及び１１に置き換えることによって、紙幣識別を行うことも可能である。【0063】
なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）は一例であって、図２に示すライトガイド１０及び１１を利用して、紙幣１００上の計測領域を図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように選択して計測した場合にも、同様に、紙幣１００の金種を識別可能である。また、ライトガイド１０及び１１を利用して紙幣１００の真偽識別を行うことも可能である。紙幣１００の金種及び真偽の識別は、識別処理の対象となる紙幣１００から得られた図４（Ａ）及び（Ｂ）に示したような各スペクトル（２０，２１，３０及び３１）を、例えば、予め記憶装置等に保存されている各金種の基準データと比較して判定するが、判定処理については従来技術と同様であるため詳細な説明は省略する。【0064】
本実施例は、ライトガイド１０又は１１により、広い波長域の光を有効に利用して紙幣１００を識別できることを１つの特徴とする。しかし、識別に利用する検査光は特に限定されず、従来同様に、紫外光や赤外光等の所定波長域の検査光を利用してもよい。具体的には、紫外光や赤外光等の所定波長域の検査光を紙幣１００に向けて照射して、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、紙幣１００上の各領域からの反射光をライトガイド１０又は１１によって集光してスペクトル分析を行ってもよい。この場合も、図４（Ａ）及び（Ｂ）の場合と同様に、スペクトル分析の結果から各紙幣１００の特徴を得て、金種及び真偽を識別することができる。【0065】
具体的には、例えば、紙幣１００上の図３（Ｄ）に示す部分領域１０４Ｄに、所定のセキュリティマークが紫外光に反応する蛍光インクを利用して印刷されている場合には、この領域１０４Ｄに紫外光を照射して反射光のスペクトル分析を行って、この分析結果に基づいてセキュリティマークの有無を判定し、真偽識別等に利用することができる。また、部分領域毎にスペクトル分析を行う他、所定領域のスペクトル分析を連続的に行って、スペクトルの変化に基づいて紙幣を識別してもよい。例えば、図３（Ａ）に示す部分領域１０１Ｃ内に、複数のセキュリティマークが蛍光インクによって印刷されているような場合には、この部分領域１０１Ｃに連続的に紫外光を照射して、得られた反射光のスペクトルの変化に基づいて、紙幣を識別することができる。いずれの場合でも、予め判定基準となる基準データを準備して、この基準データと計測データを比較することにより、得られた結果を紙幣１００の識別に利用することが可能である。【0066】
また、本実施例によれば、１つのスペクトル分布によって、金種又は真偽のいずれか一方のみを識別する態様に限らず、両方を同時に識別することも可能である。図３（Ａ）〜（Ｄ）に示したように、本実施例によれば、紙幣１００上に複数の計測領域を設定することができる。このため、例えば、金種識別に有効な光学特性を計測可能な領域と、真偽識別に有効な光学特性を計測可能な領域とを設定し、これらの領域から得られた光をライトガイド１０又は１１を利用して集光してスペクトル分布を生成すれば、金種識別及び真偽識別を同時に行うことができる。【0067】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、横軸が光の波長を示し、縦軸が各波長の光の反射強度を示している。紙幣１００の正損識別については、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示したようなスペクトル分布の、ある波長域におけるスペクトル波形の特徴から正損識別可能であることが知られている。【0068】
そこで、本実施例に係るライトガイド１０及び１１を利用して計測した結果から紙幣の正損識別が可能であることを示す。未使用の新札のスペクトル分布を基準として各紙幣の計測結果を規格化し、縦軸を基準紙幣との強度比、横軸を光の波長としてプロットしたものが図４（Ｃ）である。また、複数の正券及び損券について、このような規格化を行って得られた結果から、同図（Ｃ）に示す波長域λ１〜λ２における接線ｙ＝ａｘ＋ｂを求め、傾きａを横軸に、切片ｂを縦軸にプロットしたものが図４（Ｄ）である。なお、ここでは正券として未使用の紙幣である新札及び流通券を利用している。【0069】
図４（Ｄ）では、正券と識別されるべき紙幣１００から得られた値を丸印で、損券と識別されるべき紙幣１００から得られた値を三角印で示している。このように、しきい値４２となる直線を設定すれば、この直線を境界として、正券と識別される紙幣１００の分布４０と、損券と識別される紙幣１００の分布４１とを区別することができる。すなわち、ライトガイド１０及び１１を利用して得られたスペクトル分布から所定の特徴量を算出してしきい値と比較することにより紙幣１００の正損識別を行うことも可能である。【0070】
なお、正損識別に利用する特徴量は、スペクトル分布の傾きに限定されるものではなく、例えば、スペクトル分布を形成する光反射強度を利用することもできる。具体的には、正券と損券との間で光反射強度に差違が生ずるので、正券及び損券を区別可能にしきい値を設定することにより、光反射強度としきい値との比較により正損識別を行うことができる。このとき、センサの数は特に限定されない。また、計測光の波長についても、正損に応じて反射強度の差違を計測可能であれば一の波長のみで計測を行ってもよいし、複数の波長で計測を行ってもよい。例えば、１つのセンサによって計測された複数波長の光反射強度の総和又は所定波長で計測された複数センサの反射強度の総和を利用して、しきい値と比較することにより紙幣の正損を識別することも可能である。【0071】
本実施例は、紙幣１００の金種、真偽及び正損を識別可能な光学性能を有するライトガイド１０及び１１を利用して、従来装置２０１とは異なる方法で紙幣１００の識別を行う。具体的には、紙幣１００表面で反射された光から、光学処理部３によって干渉縞を形成させて、この干渉縞をＣＣＤセンサ５５で計測する。そして、干渉縞を識別処理部４によって周波数分布に変換して、この周波数分布に基づいて紙幣１００の識別を行うものである。以下では、紙幣識別装置１によるこれらの処理について詳細を説明する。【0072】
まず、図１に示すように、光源２から紙幣１００に向けて照射された光は紙幣１００によって反射されてライトガイド１０又は１１に入射する。ライトガイド１０又は１１に入射した光はライトガイド１０又は１１から光学処理部３へ入射される。光学処理部３内では、入射された光による干渉縞が形成される。【0073】
図５は、光学処理部３の構成概略を示す模式図である。図５に示すように、光学処理部３は、同図左側（Ｘ軸負方向側）のライトガイド１０又は１１から入射された光を一様な光に散乱して出射するための散乱板５０と、散乱板５０から入射された無偏光波を４５度の直線偏光波とするための第１の４５度偏光板５１と、４５度偏光板から入射された直線偏光波を複屈折を利用して光路差（位相差）を有する異常光（垂直偏光波）及び常光（水平偏光波）の直交する２つの偏光成分に分離するウォラストンプリズム５２と、光路差の生じた異常光及び常光の２つの偏光成分の振動する面を揃えるための第２の４５度偏光板５３と、２つの光成分をＣＣＤセンサ５５に結像させるためのレンズ５４と、２つの光成分による干渉光の分布を干渉縞成分として計測するためのＣＣＤセンサ５５とを有している。【0074】
ここでは、光学処理部３の動作について詳細を説明する。図６は、光学処理部３の内部の光の様子を説明する模式図である。【0075】
まず、図６の左側（Ｘ軸負方向側）のライトガイド１０又は１１から光学処理部３に入射された光３００は、散乱板５０によって散乱されてから、第１の４５度偏光板５１に入射される。散乱板５０によって、ライトガイド１０又は１１から入射された光３００から、ライトガイド１０又は１１の形状による影響等が取り除かれ、一様な光３０１となって４５度偏光板５１に入射される。すなわち、Ｘ軸負方向側から散乱板５０の一部領域に光が入射された場合でも、これを散乱板５０のＸ軸正方向側の全面から４５度偏光板５１に向けて一様な光として出射する。【0076】
次に、４５度偏光板５１に入射された光３０１は、図６に示すように、Ｘ軸回りにＺ軸に対して４５度傾いた方向の直線偏光波３０２に偏光される。すなわち、無偏光状態で入射された光３０１が、４５度直線偏光波３０２となる。【0077】
光学処理部３で利用するウォラストンプリズム５２は、図５に示すように、結晶方向が直交する関係にある第１複屈折材料５２ａ及び第２複屈折材料５２ｂから形成されている。方解石や水晶等から成形された各複屈折材料５２ａ及び５２ｂは、光が進む方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）から見た形状が各々くさび形となっている。２つの複屈折材料５２ａ及び５２ｂは、Ｙ軸方向から見て、矩形形状になるようにかつ接合面がこの矩形形状の対角線を形成するように接合されている。【0078】
ウォラストンプリズム５２が、このような形状を有することにより、Ｚ軸方向の位置に応じて、光が、複屈折材料５２ａ及び５２ｂの各々の内部をＸ軸方向に透過する距離ｄ１及びｄ２が変化する。【0079】
すなわち、ウォラストンプリズム５２のＺ軸方向最下端に入射された光は第１複屈折材料５２ａのみを透過する。そして、Ｚ軸正方向側に移動するにつれて、第１複屈折材料５２ａを透過する距離ｄ１が短くなるとともに、第２複屈折材料５２ｂを透過する距離ｄ２が長くなる。こうして、Ｚ軸方向最上端に入射された光は第２複屈折材料５２ｂのみを透過することになる。【0080】
図６に示すように、ウォラストンプリズム５２のＺ軸方向のある位置で、光がＸ軸正方向に進行して第１複屈折材料５２ａを透過する距離をｄ１、第２複屈折材料５２ｂを透過する距離をｄ２、結晶軸方向がＹ軸方向である第１複屈折材料５２ａ中の異常光３０３の屈折率をｎｏ、常光３０４の屈折率をｎｅとする。このとき、偏光方向の違いによって生ずる異常光３０３及び常光３０４の光路差Ｌ１はＬ１＝（ｎｏ−ｎｅ）ｄ１となる。【0081】
これに対して結晶方向がＺ軸方向である第２複屈折材料５２ｂ中では、異常光３０３の屈折率がｎｅ、常光３０４の屈折率がｎｏとなる。そして、このときの光路差Ｌ２はＬ２＝（ｎｅ−ｎｏ）ｄ２となる。【0082】
なお、スネルの法則に従い、直交する２つの常光３０４及び異常光３０３の進行方向が、２つの複屈折材料５２ａ及び５２ｂの境界面において数度傾くことになるため、第２複屈折材料５２ｂ中での光路長は、厳密には、ｄ２から変化する。具体的には、例えば、異常光３０３は、Ｙ軸回りにＸ軸から０．５度だけＺ軸正方向に傾いた方向に進行する。例えば、第２複屈折材料５２ｂとして水晶を利用した場合、ｄ２＝５ｍｍとすると、実際の光路長は５．００００１９２ｍｍとなる。このように、ｄ２は、複屈折材料５２ａ及び５２ｂの屈折率等に応じて変化するが、ｄ２の変化量は非常に微小なものであるため、特に考慮せずとも問題は無い。【0083】
よって、２つの複屈折材料５２ａ及び５２ｂを透過した後の、異常光３０３及び常光３０４の光路差Ｌは、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＝（ｎｏ−ｎｅ）（ｄ１−ｄ２）となる。図５に示したように、（ｄ１−ｄ２）の値は、ウォラストンプリズム５２のＺ軸方向の位置によって変化するので、光路差Ｌも同様に、ウォラストンプリズム５２のＺ軸方向の位置によって変化する。【0084】
このように、異常光３０３及び常光３０４の光路差Ｌが、Ｚ軸方向の位置によって変化するので、この２つの光３０３及び３０４を干渉させると、Ｚ軸方向に濃淡を有する干渉縞が生ずることになる。【0085】
そこで、２つの複屈折材料５２ａ及び５２ｂを透過して光路差が生じた異常光３０３及び常光３０４の２つの偏光成分の振動する面を、第２の４５度偏光板５３によって揃えて干渉させる。これにより４５度偏光板５３を透過した光３０６は、Ｚ軸方向に干渉縞を形成することになる。【0086】
光学処理部３は、図５に示すように、こうして得られた２つの光成分をレンズ５４によって、ＣＣＤセンサ５５上で結像させる。この結果、ＣＣＤセンサ５５によって、例えば、図７に示すような干渉縞が計測される。【0087】
このように、光学処理部３によって、紙幣１００の光学特性を示す光から干渉縞を形成することができる。ライトガイド１０又は１１を介して光学処理部３に入射される光は、紙幣１００の光学特性によって異なる光となるため、ＣＣＤセンサ５５によって計測される干渉縞も、紙幣１００によって異なるものになる。このため、干渉縞に表れる特徴に基づいて紙幣１００を識別することが可能となる。【0088】
図１に示す識別処理部４は、ＣＣＤセンサ５５によって計測された干渉縞をフーリエ変換する。すなわち、図７に示すような干渉縞を、フーリエ変換することによって、図８に示すような周波数分布に変換する。この周波数分布は、紙幣１００から得られた光を光学処理部３によって干渉縞に変換し、さらにこの干渉縞を識別処理部４によってフーリエ変換して得られたものであるから、紙幣１００の光学特性に応じて異なる周波数分布を示すこととなる。このため、周波数分布に表れるピークの位置や大きさ（振幅）等の特徴に基づいて紙幣１００を識別することができる。【0089】
具体的には、例えば、図８に示したように、金種の異なる２種類の紙幣１００を紙幣識別装置１によって計測して得られた周波数分布６０及び６１では、ピークの立つ周波数やピークの高さが異なるものになる。識別処理部４は、こうして得られた周波数分布６０及び６１を比較することにより、例えばピーク位置及びピーク高さ等の特徴に基づいて紙幣１００の識別を行う。図４を参照しながら説明したのと同様に、金種、正損及び真偽等の間に表れる周波数分布の差違を利用して紙幣１００の識別を行うことができる。ただし、図８は一例であって、スペクトルが明確なピークを有さず、例えば図４（Ａ）又は（Ｂ）に示したような波形を示す場合もあるが、この場合でも、スペクトルの違いから紙幣１００を識別することが可能である。【0090】
なお、処理対象となる紙幣１００の光学特性を、予め紙幣識別装置１を利用して計測し、これを基準データとしてメモリ等の記憶装置に記憶しておけば、この基準データと計測データとを比較することにより複数種類の紙幣１００を識別することができる。また、金種、正損及び真偽等の種類の違いを区別できるようにしきい値を設定して紙幣１００の識別を行うこともできる。このような紙幣１００の識別処理は従来技術と同様であるため詳細な説明は省略する。【0091】
また、図１では、光源２から照射して紙幣１００によって反射された反射光をライトガイド１０又は１１の受光部で受光する例を示したが、本実施例がこれに限定されるものではなく、紙幣１００に対してライトガイド１０又は１１と対向する側（Ｚ軸負方向側）から紙幣１００に向けて光を照射して、紙幣１００を透過した透過光を利用する態様であっても構わない。反射光又は透過光のいずれか、又は反射光及び透過光の両方のいずれを利用するかは、紙幣１００を容易かつ正確に識別可能な光学特性を得られるように、紙幣１００の特徴に応じて適宜決定される。同様に、ライトガイド１０及び１１の形状、紙幣１００上の光の計測位置及び計測領域も、処理対象となる紙幣１００を容易かつ正確に識別できるように適宜決定されるものである。【0092】
また、導光板として樹脂製のライトガイド１０又は１１を利用する態様を示したが、本実施例がこれに限定されるものではなく、例えば、導光体として、光ファイバ等を利用してもよい。【0093】
上述してきたように、本実施例によれば、紙幣１００の表面の光学特性をライトガイド１０又は１１によって計測することとしたので、紙幣１００に対して光学処理部３を配置する位置の選択の自由度が高く、紙幣識別装置１を小型化することができる。また、紙幣識別装置１を小型化することにより製造に係るコストを低減することもできる。【0094】
また、ライトガイド１０又は１１を利用することによって、紙幣１００の光学特性を広範囲に計測したり部分領域のみを計測したり、各紙幣１００の光学的な特徴に合わせて光学特性を検出しやすいように計測位置や計測領域を設定することができる。このため、各紙幣１００の光学特性を正確に計測して、紙幣１００を正確に識別することができる。このとき、紙幣上で金種識別に利用可能な光学特性を計測可能な領域や真偽識別に利用可能な光学特性を計測可能な領域等、設定された領域に応じて、一回の識別処理で、金種識別及び真偽識別のいずれか一方のみを行うこともできるし、金種識別及び真偽識別の両方を行うこともできる。【0095】
ライトガイド１０又は１１は、透明な樹脂材料等によって安価にかつ容易に製造することができる。このため、紙幣１００の種類に応じて様々なライトガイドを製造して、処理対象となる紙幣１００に応じて適したライトガイドを選択して利用することにより、各紙幣１００の光学特性を正確に計測して、紙幣１００を正確に識別することもできる。【0096】
また、紙幣１００上の複数領域又は広い領域から得られた光をライトガイド１０又は１１によって集光して識別処理に利用するので、集光しない場合に比べて利用する光の強度が高くなり、紙幣１００の光学特性の計測精度や紙幣１００の識別精度が向上する。さらに、得られた光の一部の波長領域のみを利用するのではなく、全波長域の光を利用すれば、光を有効に利用した紙幣識別を行うことができる。計測する光の強度が高く、弱い光を計測する場合に比べて計測時間を短縮することができるので、識別に係る全体の処理時間を短縮することができる。【0097】
また、紙幣１００から得られた光を光学処理部３によって干渉させて利用するので、干渉効果によって、一部の領域では紙幣１００から得られる光の強度よりも高い強度を有する光を得ることができる。このため、光学特性が強調されることになり、紙幣１００の光学特性の計測精度や紙幣１００の識別精度が向上する。【0098】
また、ＣＣＤセンサ５５による計測の前段階、すなわち干渉縞を形成する所までは光を利用した処理となるため、画像を撮像したり撮像した画像の画像処理を行う場合に比べて高速に処理を行うことができる。【実施例2】
【0099】
実施例１では、１枚の平板状の導光板（導光体）をライトガイド１０、１１として利用する例を示したが、本実施例では、複数枚の導光板を組み合わせたものをライトガイドとして利用する例について説明する。なお、実施例１を含め、本実施形態では、受光部で受けた光を出射部へ導く導光体である導光板を利用する。１枚の導光板を利用する場合にはこの導光板がライトガイド１０、１１であり、複数の導光板を利用する場合にはこれらの導光板によって１つのライトガイドが形成される。【0100】
図１０に、本実施例に係るライトガイド４００を利用する紙幣識別装置１の概要を示す。図１０（Ａ）に示したように、紙幣識別装置１は、紙幣１００に向けて光を照射する光源２と、光源２から照射されて紙幣１００によって反射された反射光を受光部５０１〜５１６から受光して出射部５２１〜５２４から光学処理部３へ向けて出射するライトガイド４００と、ライトガイド４００を介して紙幣１００からの反射光を受光する光学処理部３と、光学処理部３で処理された光から得られた情報を処理することによって紙幣１００を識別する識別処理部４とを有している。本実施例に係るライトガイド４００は、１６個の受光部５０１〜５１６を有し、図１０（Ｂ）に示すように、各受光部５０１〜５１６は、光源２から照射され紙幣１００で反射された光を受光する。【0101】
光源２、光学処理部３及び識別処理部４の機能及び動作については、実施例１で説明したものと同様であるため詳細な説明は省略することとし、以下では、本実施例の特徴であるライトガイド４００について詳細を説明する。【0102】
図１０（Ａ）に示すように、ライトガイド４００は、４枚の導光板４０１〜４０４によって形成されている。各導光板４０１〜４０４は、アクリル樹脂等の透明樹脂材を利用して成形された板状体である。導光板４０１では、紙幣１００に対向するように設けられた４つの受光部５０１〜５０４が、紙幣１００からの高さが同一となるようにＸ軸方向に１列に配置されている。４つの受光部５０１〜５０４で受けた光は、内部で全反射されながらＸ軸方向へ導かれて、出射部５２１から光学処理部３へ向けて出射される。同様に、他の導光板４０２〜４０４でも内部で光を全反射させることにより、導光板４０２では受光部５０５〜５０８で受けた光を出射部５２２へ、導光板４０３では受光部５０９〜５１２で受けた光を出射部５２３へ、導光板４０４では受光部５１３〜５１６で受けた光を出射部５２４へ導くようになっている。【0103】
４枚の導光板４０１〜４０４は、図１０（Ａ）に示すように、光学処理部３側の各出射部５２１〜５２４の位置をＹ軸方向に揃えた状態で、導光板４０１、４０２、４０３、４０４の順で、Ｘ軸方向の長さが短くなっている。各導光板４０１〜４０４の長さは、各受光部５０１〜５１６がＸ軸方向に等間隔に配置されるように設定されている。【0104】
具体的には、導光板４０１及び導光板４０２のＸ軸方向の長さの違いは、光学処理部３側の出射部５２１及び５２２がＸ軸方向で同一の位置となるように揃えた状態で、導光板４０１の受光部５０４と導光板４０２の受光部５０５とのＸ軸方向の間隔が、各導光板４０１及び４０２で隣り合う受光部（５０１〜５０４及び５０５〜５０８）のＸ軸方向の間隔と同一となるように設定されている。導光板４０２と導光板４０３、導光板４０３と導光板４０４のＸ軸方向の長さも同様に設定されている。この結果、ライトガイド４００では、１６の受光部５０１〜５１６が、Ｘ軸方向に等間隔に配置された状態となる。また、各導光板４０１〜４０４の形状詳細については後述するが、これら１６の受光部５０１〜５１６は、Ｘ軸方向にライン状に１列に並ぶように配置されている。【0105】
図１１は、受光部５０１〜５１６の具体的な配置の例を説明する図である。図１１（Ａ）は、１つの受光部５０１〜５１６をＹ軸方向から見た場合に紙幣１００の光学特性を有効に測定できる領域（図中斜線領域）を示しており、同図（Ｂ）はＺ軸方向から見た場合の１６の受光部５０１〜５１６の配置位置（図中実線）と、この配置位置で測定可能な紙幣１００上での領域（図中破線）を示している。【0106】
図１１（Ａ）に示すように、１つの受光部５０１〜５１６では、開口角２２．６度の領域内（図中斜線部）の光を有効に受光することができる。矩形断面を有する受光部５０１〜５１６のＸ軸方向の幅を４．５ｍｍ、紙幣１００から受光面までの高さを９ｍｍに設定すると、Ｘ軸方向に１２ｍｍの幅で、紙幣１００からの光を有効に測定できることになる。よって、隣り合う２つの受光部５０１〜５１６のＸ軸方向中心位置がＸ軸方向に１２ｍｍ以内となるように配置することで、紙幣１００上で連続した帯状領域の光学特性を測定することができる。【0107】
また、受光部５０１〜５１６のＹ軸方向の幅を３．５ｍｍに設定すると、同様に、高さ９ｍｍ、開口角２２．６度で光を有効に受光できる領域は、Ｙ軸方向に１１ｍｍの幅となるが、Ｙ軸方向に測定可能な領域は、ライトガイド４００が収められるケースによる制限を受ける。具体的には、ケース内に収められたライトガイド４００は、ケースに設けられた測定窓の範囲でしか光を受光できないので、例えばライトガイド４００が収められるケースがＹ軸方向に９ｍｍ幅の測定窓を有する場合にはＹ軸方向の測定領域は幅９ｍｍとなる。【0108】
すなわち、３．５ｍｍ×４．５ｍｍの矩形形状の受光面（図中実線）を有する受光部５０１〜５１６を紙幣１００から９ｍｍの高さで紙幣１００に対向するように配置すれば、図１１（Ｂ）に示すように、１つの受光面（図中実線）によって紙幣１００上で９ｍｍ×１２ｍｍの矩形領域（図中破線）を有効測定領域とすることができる。各受光部５０１〜５１６を、各々のＸ軸方向中心位置がＸ軸方向に１２ｍｍの幅となるように等間隔に１列に配置すれば、受光部１つを１チャンネルとして、１６チャンネル分、幅１９２ｍｍの連続した帯状領域で光学特性を有効に測定することができる。これにより、Ｘ軸方向の幅が１９２ｍｍ以下の紙幣１００であれば、ライトガイド４００の下方でこの紙幣１００をＹ軸方向に搬送して走査することにより、紙幣全面の光学特性を測定することができる。【0109】
なお、図１１（Ｂ）では、隣り合う受光部５０１〜５１６で開口角２２．６度の測定領域がＸ軸方向に接するように各受光部５０１〜５１６の配置位置を設定しているが、紙幣１００の全面を測定することができれば、測定領域の一部が重複するように配置位置を設定してもよい。また、図１１（Ｂ）は、光源２によって、複数チャンネルの領域に同時に光を照射する場合の例を示しているが、例えば、１チャンネル毎や２チャンネル毎というように、所定チャンネル毎に、対応する紙幣１００上の所定領域に光を照射して、測定を行う場合もある。このような場合には、対象となる所定領域での測定を正確に行うために仕切板を利用する。【0110】
具体的には、例えば、図１１（Ｃ）に示すように、２つの受光部５０２及び５０３の間に仕切板５３０を配置すれば、受光部５０２に対応する光源２からの光が、紙幣１００上で受光部５０２に対応する領域に照射されるようにしてかつ紙幣１００から反射された光が隣の受光部５０３で受光されないようにすることができる。例えば、１６チャンネルの受光部５０１〜５１６を、２個１組として８チャンネル分として利用する場合には、図１１（Ｄ）に示すように、受光部５０１〜５１６が２個毎に、仕切板５３０で区切られる。なお、仕切板５３０を利用する場合には、図２０（Ｂ）に示すように、仕切板５３０で区切られた領域毎に光源２が配置される。図１１（Ｃ）に示すように各受光部５０１〜５１６の各測定領域を、Ｘ軸方向に例えば０．３ｍｍ重複するように配置すると、８チャンネル分で幅１８７．５ｍｍの領域で光学特性を測定できることになる。【0111】
次に、ライトガイド４００を形成する４枚の導光板４０１〜４０４の形状について説明する。図１２は、４枚の導光板４０１〜４０４によって形成されるライトガイド４００の斜視図である。各導光板４０１〜４０４は、ケース４１０（図中破線）内に位置を固定して収められる。【0112】
４枚の導光板４０１〜４０４はＹ軸方向に並べて配置されるが、各受光部５０１〜５１６がＸ軸方向に等間隔に配置されるように、各導光板４０１〜４０４のＸ軸方向の長さが異なっている。また、各受光部５０１〜５１６がＸ軸方向に１列に並ぶように、各導光板４０１〜４０４では、光学処理部３側から先端部（Ｘ軸負方向）に向けて４つに枝分かれした後の領域で、各受光部５０１〜５１６に至る途中部分が折れ曲がった形状となっている。【0113】
図１３は、Ｘ軸負方向側から見た各導光板４０１〜４０４の屈曲部の形状を説明する図である。ケース４１０を形成するベース４１２及びカバー４１１については断面形状を示している。ベース４１２には、各受光部５０１〜５１６に対応する位置に、各受光部５０１〜５１６より僅かに大きい開口部が設けられており、各受光部５０１〜５１６のみがケース４１０下面に露出するようになっている。導光板４０１〜４０４は、ケース４１０内で、位置を固定されているが固定方法については後述する。【0114】
Ｘ軸負方向側から見た導光板４０１の屈曲形状と、導光板４０２の屈曲形状とは、Ｚ軸に対して対称な関係となっている。同様に、両外側にある導光板４０３の屈曲形状と、導光板４０４の屈曲形状もＺ軸に対して対称な関係となっている。より具体的には、４枚の導光板４０１〜４０４は、図１４に示すように配置して利用されている。【0115】
受光部５０１〜５１６で受けた光に対する出射部５２１〜５２４から出射する光の割合を示す出射効率は、受光部５０１〜５１６から出射部５２１〜５２４までの距離が離れるほど低下する。また、受光部５０１〜５１６を１列に配置するための曲げの角度が大きいほど、全反射率が小さくなるため、出射効率が低下する。このため、受光部５０１〜５０８から出射部５２１〜５２４までの距離が離れている２枚の導光板４０１及び４０２の曲げ角度が、他の２枚の導光板４０３及び４０４の曲げ角度より小さくなるように、これらの導光板４０１及び４０２が内側に配置される。すなわち、受光してから出射するまでの距離による減衰が大きいほど、曲げ角度による減衰が小さくなるように、各導光板４０１〜４０４の配置位置が設定されている。【0116】
図１５は、導光板４０１〜４０４の形状を説明する図である。各導光板４０１〜４０４の形状は、各受光部５０１〜５１６から受光した光が、導光板４０１〜４０４の外部へ漏れ出すことなく、内部で全反射されながら各出射部５２１〜５２４へ導かれるように、光学的に設計されている。Ｙ軸方向から見て、４つに分岐してから受光部５０１〜５１６に至る部分の側面形状は、各導光板４０１〜４０４で共通の形状となっている。このため、図１５では、導光板４０１を例に、側面形状を示している。受光部５０１〜５０４で受光した光を、Ｚ軸に垂直な受光面を有する受光部５０１〜５０４から、Ｘ軸に垂直な面を有する出射部５２１へ導くため、４つに分岐した領域の側面形状は円弧状になっている。図１５（Ａ）では、破線矢印で示した範囲が円弧形状となっている。【0117】
図１５（Ａ）に示した円弧状の側面形状における曲率半径Ｒ１〜Ｒ５は、大きさがＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５の関係を有している。各受光部５０１〜５０３へ至る円弧状領域は、Ｘ軸方向に移動したときに、隣り合う受光部５０２〜５０４と重なり合う関係となることが望ましい。具体的には、例えば、受光部５０４の円弧形状外側の曲率半径（外径）Ｒ４’の円弧部分と、受光部５０３の円弧形状内側の曲率半径（内径）Ｒ４の円弧部分とが、Ｘ軸方向に平行移動した場合に重なり合うことが望ましい。また、受光部５０３の外側円弧と受光部５０２の内側円弧、受光部５０２の外側円弧と受光部５０１の内側円弧についても同様に、Ｘ軸方向に平行移動した場合に重なり合う関係にあることが望ましい。【0118】
例えば、図１５（Ａ）で、Ｒ２’＝Ｒ２、Ｒ３’＝Ｒ３、Ｒ４’＝Ｒ４として導光板４０１を成形することにより、Ｘ軸方向に平行移動した場合に対応する円弧同士が重なり合う関係となる。このときの形状は、図１５（Ｂ）に示すように、対応する円弧同士が重なり合う関係にある４つの部材を、各受光部５０１〜５０４がＸ軸方向に離れた位置でかつ等間隔に配置されるように、図中白矢印で示したように異なる量だけＸ軸方向に移動させた場合の側面形状と一致する。【0119】
ただし、円弧部分の形状については、例えば、直径Ｈｔの工具を利用して研磨する場合や、導光板４０１を直径Ｈｔのエンドミル等の工具を利用して切削加工によって成形する場合に、直径Ｈｔの分だけ、対応する円弧の曲率半径に差が生ずることが許容される。具体的には、Ｈｔ＝０．５ｍｍ程度であれば、Ｒ４＝Ｒ４’＋Ｈｔ、Ｒ３＝Ｒ３’＋Ｈｔ、Ｒ２＝Ｒ２’＋Ｈｔの関係であってもよい。なお、受光部５０１〜５０４のＸ軸方向の幅をＷ１として、各曲率半径の関係は、Ｒ１＝Ｒ２＋Ｗ１、Ｒ２’＝Ｒ３＋Ｗ１、Ｒ３’＝Ｒ４＋Ｗ１、Ｒ４’＝Ｒ５＋Ｗ１となる。【0120】
また、導光板４０１内部で、光を全反射させながら出射部５２１へ光を導くために、各受光部５０１〜５０４のＸ軸方向の幅寸法に基づいて曲率半径が設定される。具体的には、受光部５０１〜５０４のＸ軸方向の幅Ｗ１に対して、側面円弧形状の外側円弧の曲率半径がＷ１の３倍より小さくなると出射効率が大きく低下するため、外側円弧の曲率半径をＷ１の３倍以上とすることが望ましい。すなわち、最も小さい側面円弧形状の外側円弧の曲率半径Ｒ４’の値がＲ４’＞３×Ｗ１となることが望ましい。ただし、ライトガイド４００のサイズを小さくするために、出射効率を考慮してＲ４’がＷ１の２．５倍以上であれば許容される。【0121】
以上より、具体的には、図１５（Ａ）で、Ｗ１＝４．５ｍｍ、導光板４０１の加工に用いる工具直径がＨｔ＝０．５ｍｍである場合に、Ｒ４’＝１２ｍｍ（＞４．５×２．５）として、Ｒ５＝７．５ｍｍ（＝Ｒ４’−Ｗ１）とする。これにより、Ｒ４＝１２．５ｍｍ（Ｒ４’＋Ｈｔ）、Ｒ３’＝１７ｍｍ（＝Ｒ４＋Ｗ１）となる。同様の計算により、Ｒ３＝１７．５ｍｍ、Ｒ２’＝２２ｍｍ、Ｒ２＝２２．５ｍｍ、Ｒ１＝２７ｍｍとなる。よって、高さ３０ｍｍ以下の小型のライトガイド４００を実現することができる。【0122】
図１５（Ａ）右側に示した各導光板４０１〜４０４の屈曲形状を示す図では、例えば、Ｄ１＝３．５ｍｍ、Ｄ２＝３．３５ｍｍとして、外側に配置される導光板４０３及び４０４はＤ３＝８．７５ｍｍとなるように折れ曲がった形状を有し、内側に配置される導光板４０１及び４０２はＤ４＝５．１５ｍｍとなるように折れ曲がった形状を有している。また、導光板４０１〜４０４は、高さＨ１＝３０ｍｍに対して、上端からＨ２＝１９．５ｍｍ、下端からＨ３＝３ｍｍの領域をＺ軸に平行な領域として、これらを接続するように折れ曲がった形状を有している。なお、各導光板４０１〜４０４の屈曲部の形状は、図１５に示したように断面が直線的に屈曲する場合に限定されず、Ｒ形状となるように屈曲する態様であっても構わない。【0123】
次に、以上のような形状を有する導光板４０１〜４０４のケース４１０内での固定方法について説明する。図１６は、導光板４０１〜４０４をケース４１０内で固定する方法を説明する図である。図１６（Ａ）左上の図には、ケース４１０を形成するベース４１２及びカバー４１１をＹ軸正方向側から見た場合の断面模式図を示し、その右側にはＸ軸正方向側から見た図を、その下側にはＺ軸負方向側から見た図を示している。また、図１６（Ｂ）及び（Ｃ）には、導光板４０１及び４０２の上側の固定状態を、各々図１６（Ａ）に示す位置Ａ及びＢでＸ軸正方向側から見た場合の断面模式図を示している。【0124】
図１６（Ａ）下側の図には、ベース４１２に設けられた貫通穴である各開口部６０１〜６１６から、各受光部５０１〜５１６の受光面が露出している様子を示している。このように、ケース４１０内部で各導光板４０１〜４０４を位置決めして固定することにより、ベース４１２に設けられた１６の開口部６０１〜６１６から各受光部５０１〜５１６が露出するようになっている。【0125】
また、ベース４１２及びカバー４１１から成るケース４１０は、ベース４１２にカバー４１１を被せて固定した状態で、隙間にシール材やパッキン等を利用した防塵構造を実現しており、ケース４１０内部での湿度の上昇や結露の発生を防止したり、ケース４１０内部への埃等の侵入を防止するようになっている。具体的には、図１６（Ａ）左上の図に示したように、先端側のベース４１２とカバー４１１の隙間がシール材４２１によって塞がれる。また、後端側では、ベース４１２と導光板４０１〜４０４外周の隙間と、各導光板４０１〜４０４の間の隙間とが、同様にシール材４２２によって塞がれる。【0126】
導光板４０１〜４０４では、受光部５０１〜５１６で受光した光が外部に漏れ出すことなく内部で全反射されて、出射部５２１〜５２４から光学処理部３に向けて効率よく出射されるように、導光板４０１〜４０４に空気以外の材質が触れないことが望ましい。シール材４２２として、ゴムや樹脂から成るパッキン等を利用する場合は予め成形された形状のものを利用するため問題はないが、例えば液体ガスケットのような粘性のある材質を利用する場合には、導光板４０１〜４０４に塗布されるシール材４２２を最低限のものとする必要がある。このため、導光板４０１〜４０４には、シール材４２２が塗布される部分に、シール材４２２の塗布領域の拡大を防ぐための突起が形成されている。具体的には、図１６（Ａ）及び図１７に示すように、隣り合う導光板４０１〜４０４との間と、各導光板４０１〜４０４とベース４１２との間に、突起４５０が設けられており、この突起４５０によって、後端側から注入されたシール材４２２が必要以上に内部に侵入して広がらないようになっている。【0127】
なお、透明な材質から成る導光板４０１〜４０４からシール材４２２へ向けて光が漏れ出さないように、シール材４２２として、光が吸収されることなく反射される材質を利用することが望ましい。例えば、ベース４１２が黒色の樹脂製である場合にはシール材４２２として白色の材質を利用することで、導光板４０１〜４０４からベース４１２へ光が漏れ出すことを防ぐことができる。ベース４１２の材質が白色樹脂やアルミ材である場合には、光が反射されるため、シール材４２２として白色の他に透明や半透明の材質を利用してもよい。【0128】
次に、各導光板４０１〜４０４のケース４１０内での固定方法について説明する。各導光板４０１〜４０４の形状は、各受光部５０１〜５１６で受けた光を内部で全反射させながら出射部５２１〜５２４へ導くように光学的に設計されている。出射効率を維持するためには、受光した光を出射部５２１〜５２４へ導く間に、光が導光板４０１〜４０４の外へ漏れ出さないように、導光板４０１〜４０４がケース４１０を形成するアルミ製のカバー４１１や樹脂製のベース４１２に触れないことが望ましい。また、同様に、各導光板４０１〜４０４の間で光が漏れ出すことがないように、各導光板４０１〜４０４も互いに触れないことが望ましい。このため、各導光板４０１〜４０４は、図１６（Ａ）に示すように、下側保持部４４０〜４４３と、上側保持部４３０〜４３２とを利用して、最低限の接触面積で位置決めして固定されるようになっている。【0129】
導光板４０１は、下側保持部４４０及び上側保持部４３０によってＹ軸方向の位置を位置決めして固定されている。ベース４１２上に設けられた下側保持部４４０には、導光板４０１の位置を位置決めするための溝が形成されており、この溝に合わせて導光板４０１を配置することにより、導光板４０１下側の位置が固定される。また、カバー４１１に設けられた上側保持部４３０は、図１６（Ｂ）に示すように、本体部に板バネ４３３を留め具４３４で固定した形状を有している。途中部分で折り曲げられた板バネ４３３によって、本体部に形成されたＸＺ平面に平行な面に、導光板４０１の上側側面を押し当てるようにして固定される。【0130】
図１８には、上側保持部４３０及び下側保持部４４０による保持状態が分かるように拡大図を示している。図１８（Ａ）に示したように、上側保持部４３０の本体部は、導光板４０１のＹ軸方向の位置決めをしながらも導光板４０１との接触面積が小さくなるように、板バネ４３３を固定する位置でのＺ軸方向の厚みに比べて、導光板４０１に接触する位置の厚みが薄い断面テーパ形状となっている。また、板バネ４３３についても、Ｚ軸方向に折り曲げられた領域の一部のみが導光板４０１の上側角部と接触するようになっている。また、下側保持部４４０についても、図１８（Ｂ）に示すように、導光板４０１のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置決めをしながらも導光板４０１との接触面積が小さくなるように、導光板４０１下側角部のみを支持する形状となっている。なお、下側保持部４４０のＸ軸方向の厚みは、例えば、１ｍｍ程度となっている。【0131】
上側保持部４３１、４３２及び下側保持部４４１〜４４３によって、導光板４０１〜４０４のうち複数枚を保持する場合も、同様に、導光板４０１〜４０４との接触面積が小さくなるように保持される。例えば、図１６（Ｃ）に示すように、カバー４１１の上側保持部４３１では、留め具４３６で固定された板バネ４３５によって、本体部に形成されたＸＺ平面に平行な面に、導光板４０１の上側側面を押し当てるようにして、２枚の導光板４０１及び４０２を固定する。また、ベース４１２上の下側保持部４４１に形成された溝では、図１８（Ｂ）と同様に、２枚の導光板４０１及び４０２を下方から支持しながら位置を固定する。【0132】
なお、各導光板４０１〜４０４は、互いに側面が広範囲で接触しないように固定されている。具体的には、例えば、図１９に示すように、導光板４０２の側面に、微小な突起４５１を設けて、この突起４５１によって、導光板４０１及び４０２の側面同士が接触することなく全面に渡って隙間を保つようになっている。円錐形状の突起４５１によって、各導光板４０１〜４０４の間に、例えば０．１ｍｍ程度の隙間が形成される。このような突起４５１は、受光部５０１〜５１６で受光した光が導光板４０１〜４０４の内部で全反射されながら出射部５２１〜５２４へ導かれる際の光路を考慮して、出射効率への影響が最小限となる位置に設けられている。【0133】
このように、各導光板４０１〜４０４を固定する際にも、各導光板４０１〜４０４への接触面積を最低限のものとすることにより、受光部５０１〜５１６から出射部５２１〜５２４へ導かれる光が途中で外部へ漏れ出すことを防ぐことができる。同様に、各導光板４０１〜４０４は、互いの側面が広範囲に接することがないように所定の隙間を設けて固定されるので、各導光板４０１〜４０４の間で光が漏れ出すことも防ぐことができる。また、各導光板４０１〜４０４の位置が位置決めされることにより、図１６（Ａ）の下側の図面に示したように、各受光部５０１〜５１６を、ベース４１２に設けられた対応する各開口部６０１〜６１６から露出するように、Ｘ軸方向に１列かつ等間隔に配置することができる。また、ベース４１２とカバー４１１によって、導光板４０１〜４０４の周囲を覆って、シール材４２１及び４２２によって隙間を塞ぐことにより、埃等が侵入して導光板４０１〜４０４に付着することを防ぐことができる。【0134】
導光板４０１〜４０４が収められたケース４１０の下側には、図１０に示した光源２が収められたユニットが装着される。図２０（Ａ）は、ベース４１２の下側に、光源ユニットとして、光源２が収められたケース４１３が装着された際の断面模式図である。ケース４１３は、側面が不透明なアルミ材や樹脂材で、紙幣１００に対向する測定窓４１４が透明なアクリル樹脂等で形成されている。受光部５０１〜５１６の間が、図１１（Ｃ）及び（Ｄ）で示すように仕切板５３０で仕切られている場合には、図２０（Ｂ）に示すように、仕切板５３０が取り付けられる。例えば、２つの受光部を１組（１チャンネル）として利用する場合には、受光部５０１及び５０２と受光部５０３及び５０４との間等、各組の間に仕切板５３０が設けられる。この結果、仕切板５３０で区切られた１つの領域内に、１組として利用する受光部と、この受光部での測定に利用する光源２とが配置された状態となる。これにより、受光部５０１及び５０２に対応する光源２からの光を、受光部５０１及び５０２に対応する紙幣１００上の領域に照射して、この領域から反射された光を受光部５０１及び５０２で受光して、隣の領域に配置された受光部５０３及び５０４で受光されないようにすることができる。【0135】
導光板４０１〜４０４の出射部５２１〜５２４から出射された光は、図１０に示した光学処理部３や識別処理部４によってフィルタリングされて、必要な波長域の光のみが利用される。フィルタリングする波長域を変更することによって、紙幣１００の種類に応じて、必要な波長域の光のみを利用することができる。【0136】
また、紙幣１００の種類によらず、所定波長域の光を常にカットする場合には、出射部５２１〜５２４から出射した光をフィルタリングする態様に限らず、導光板４０１〜４０４によってフィルタリングを行うことも可能である。具体的には、導光板４０１〜４０４の材質を選択することによって、所定波長域の光をカットすることができる。例えば、図２１に示すような分光透過率特性を有する３種類の透明樹脂材料Ａ〜Ｃがある場合に、材質Ｂ又は材質Ｃの材料を選択して各導光板４０１〜４０４を成形すれば、波長が３５０ｎｍ以下の光を各導光板４０１〜４０４によってカットすることができる。また、例えば、材質Ｃの材料を選択して各導光板４０１〜４０４を成形すれば、波長が４００ｎｍ以下の光を各導光板４０１〜４０４によってカットすることができる。【0137】
上述してきたように、本実施例によれば、複数枚の導光板４０１〜４０４を組み合わせてライトガイド４００として利用することによって、紙幣１００全面の光学特性を効率よく測定することができる。【0138】
また、各導光板４０１〜４０４は、受光部５０１〜５１６で受光した光を内部で全反射しながら出射部５２１〜５２４に導くように光学設計されているので、高い出射効率を実現して紙幣１００の光学特性を効率よく測定することができる。【0139】
また、出射部５２１〜５２４から４つに分岐して各受光部５０１〜５１６へ至る円弧形状の途中部分を導光板４０１〜４０４の厚み方向に折れ曲がった形状とすることによって、各受光部５０１〜５１６を１列かつ等間隔に配置して、紙幣１００の光学特性を測定することができる。このとき、出射部５２１及び５２２からの距離が遠い受光部５０１〜５０８を有する導光板４０１及び４０２の曲げ角度が、出射部５２３及び５２４からの距離が近い受光部５０９〜５１６を有する導光板４０３及び４０４の曲げ角度より小さくなるように、各導光板４０１〜４０４が配置されているので、各導光板４０１〜４０４での光の減衰量を略同一とすることができる。【0140】
また、各導光板４０１〜４０４を固定する上側保持部４３０〜４３２及び下側保持部４４０〜４４２と、各導光板４０１〜４０４との接触面積を小さくすることにより、各導光板４０１〜４０４から接触部を経て外部へ漏れ出す光を最低限に抑えることができる。また、各導光板４０１〜４０４が収められるケース４１０は、シール材４２１及び４２２によって隙間が塞がれた防塵構造を有しているので、埃や水分が侵入して導光板４０１〜４０４の表面に付着し、出射効率が低下することを防ぐことができる。【0141】
また、測定対象となる光の波長域に合わせて各導光板４０１〜４０４の材質を選択することにより、各導光板４０１〜４０４によって、所定波長域の光をカットすることができる。例えば、光源２から紫外光を照射しながら可視光を検出したい場合に、各導光板４０１〜４０４をフィルタとしても利用して、ＣＣＤセンサ５５に至るまでの間に不要な波長域をカットすればＳ／Ｎ比（信号雑音比）を改善することができる。【産業上の利用可能性】
【0142】
以上のように、本発明は、導光板によって形成されたライトガイドを利用して紙葉類の光学特性を効率よく測定して、測定結果を利用して紙葉類の金種等を識別するために有用な技術である。【符号の説明】
【0143】
１ 紙幣識別装置２ 光源
３ 光学処理部
４ 識別処理部
１０、１１、４００ ライトガイド
１０Ａ〜１０Ｅ、１１Ａ、５０１〜５１６ 受光部
１０Ｆ、１１Ｂ、５２１〜５２４ 出射部
５０ 散乱板
５１ 第１の４５度偏光板
５２ ウォラストンプリズム
５２ａ 第１複屈折材料
５２ｂ 第２複屈折材料
５３ 第２の４５度偏光板
５４ レンズ
５５ ＣＣＤセンサ
１００ 紙幣
４０１〜４０４ 導光板
４１０、４１３ ケース
４１１ カバー
４１２ ベース
４１４ 測定窓
４２１、４２２ シール材
４３０〜４３２ 上側保持部
４３３、４３５ 板バネ
４４０〜４４３ 下側保持部
４５０、４５１ 突起
５３０ 仕切板
６０１〜６１６ 開口部