特許 6296805 検知装置

(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】6296805

(24)【登録日】2018年3月2日

(45)【発行日】2018年3月20日

(54)【発明の名称】検知装置

(51)【国際特許分類】

   G07D 9/00 20060101AFI20180312BHJP

   G07D 7/00 20160101ALN20180312BHJP

   G07D 7/12 20160101ALN20180312BHJP

【ＦＩ】

   G07D9/00 416C

   !G07D7/00 J

   !G07D7/12

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-10293(P2014-10293)

(22)【出願日】2014年1月23日

(65)【公開番号】特開2015-138437(P2015-138437A)

(43)【公開日】2015年7月30日

【審査請求日】2017年1月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】591055414

【氏名又は名称】ＡＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】314000257

【氏名又は名称】ＡＩテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(72)【発明者】

【氏名】星 博房

(72)【発明者】

【氏名】堀之内 英

【審査官】 中村 泰二郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０７５８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０３３１７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−０８６０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１２７２６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−２２８０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７９３７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０７Ｄ ７／００−１３／００，

１／００− ３／１６

Ｂ６５Ｈ ３１／００−３１／４０

Ｂ４２Ｄ １５／１０

Ｈ０１Ｌ ３１／１２−３１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送される紙幣又はカードが所定位置を通過したか否かを検知する検知装置であって、
光を透過しやすい透過領域と透過しにくい非透過領域とを有する紙幣又はカードを搬送する搬送路と、
前記搬送路を搬送される紙幣又はカードの主面に対して交わるように照射されるセンサ光を出射する発光素子と、
前記発光素子が出射したセンサ光を受光する受光素子と、
前記受光素子の受光量を示す受光量信号に基づいて前記所定位置を紙幣又はカードが通過したか否かを判断する通過判断部と、を備え、
前記通過判断部は、
前記受光量信号の変動幅を制限しインパルスノイズを除去することで、処理用信号を生成するスルーレートリミッタと、
前記処理用信号の値が、前記非透過領域の透過率を基準とし前記非透過領域を検出するための第１閾値を下回った場合に、前記第１閾値を下回る前の前記処理用信号の値を保持して出力する一方で、前記処理用信号の値が前記第１閾値を上回った場合にはその保持を解除するサンプルホールド部と、
前記サンプルホールド部が出力した前記処理用信号の値が減少した場合には、前記所定位置を検出対象となる紙幣又はカードが通過し終わるのに要する時間よりも長い時間をかけて、前記サンプルホールド部が出力した前記処理用信号の値のピーク値を漸減させながら閾値用基準値として出力するローパスフィルタと、
前記処理用信号の値と前記閾値用基準値に基づく第２閾値とを比較し、前記処理用信号の値が前記第２閾値を下回っている場合には、前記所定位置を１枚の紙幣又はカードが通過中であると判断し、前記処理用信号の値が前記第２閾値を上回った場合に前記所定位置を１枚の紙幣又はカードが通過完了したと判断する比較判断部と、を有することを特徴とする検知装置。

【請求項2】

前記ローパスフィルタは、前記サンプルホールド部が出力した前記処理用信号の値が維持又は上昇した場合には、前記ピーク値を保持して閾値用基準値として出力することを特徴とする請求項１に記載の検知装置。

【請求項3】

前記発光素子は、高周波回路により駆動され、
前記通過判断部に環境ノイズを排除するためのハイパスフィルタを設け、このハイパスフィルタを通すことで前記処理用信号を得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搬送される紙幣又はカードの有無を所定の位置において検知する検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

紙幣搬送路を通過する紙幣を計数する手段を備えた装置としては、下記特許文献１に記載のものが知られている。下記特許文献１に記載されている装置においては、紙幣搬送路に発光素子及び受光素子が対向配置されている（同文献段落００１２参照）。紙幣搬送路を搬送される紙幣が、発光素子と受光素子との間を通過することでセンサ光が遮られ、紙幣がその場所を通過したことを検知することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−１５０３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、紙幣においては、その一部又は全部がポリマーで形成されたものが実用化されている。一部がポリマーで形成された紙幣は、その部分がセンサ光の大半を透過する程度の透過性を有している。全部がポリマーで形成された紙幣も、外周部分や内側の一部に印刷が施されているものの、やはり少なくとも一部がセンサ光の大半を透過する程度の透過性を有している。従って、従来の紙幣検知装置では、たまたま発光素子と受光素子との間にポリマー紙幣の透過領域が位置してしまうとセンサ光の大半が透過されるので、その透過領域を判断部側が連続搬送される紙幣間のギャップであると判断し、紙幣が正確に検知できなくなるおそれがあった。

【0005】

紙幣の透過領域は、センサ光を１００％透過するものではなく、例えば９０％程度のセンサ光を透過するものとして形成される。従って、判断部の判断ロジックを、例えばセンサ光の発光量に対して９５％以上のセンサ光を受光した場合には紙幣間のギャップであると判断し、センサ光の発光量に対して９５％未満のセンサ光を受光した場合には紙幣に設けられた透過領域であると判断することで、正確に紙幣の通過を検知することが考えられる。

【0006】

ところで、このように全受光量に対して近接した閾値を設け、紙幣の検知を行う場合、前提として受光センサの出力値が、受光量の増減に対してリニアに変動することが必要となる。このようにリニアな特性の受光センサを用いれば、受光量が８５％、９０％、９５％と上昇すれば、その上昇量に対応して出力値も上昇するので、上述したような紙幣検知を行うことができる。

【0007】

しかしながら、受光センサの中には、ある一定の受光量までは出力値がほとんど上昇せず、ある受光量を超えると一気に出力値が上昇するような受光量と出力値との関係が比例関係にない、いわばノンリニアな特性のものもある。受光量に対して出力値がリニアに変動するリニアな特性の受光センサは比較的高価である一方で、受光量に対して出力値がノンリニアに変動するノンリニアな特性の受光センサは比較的廉価である。このような価格背景に基づいて本発明者らは、上述した紙幣の検知においても、比較的廉価な受光センサを用いることができないか検討を行った。

【0008】

ここで、リニアな特性の受光センサ及びノンリニアな特性の受光センサそれぞれの、受光量と出力値との関係を図９に示す。図９においては、リニアな特性の受光センサの特性線ＬＮと、ノンリニアな特性の受光センサの特性線ｎＬＮとを示している。ノンリニアな特性の受光センサを用いて上述した透過領域を含む紙幣を検知する場合には、特性線ｎＬＮの領域ＡＲを用いることになる。数値的なイメージで比較をすると、リニアな特性の受光センサでは、全受光量に対して８０％，８５％，９０％，９５％の光量が入力されれば出力値８０，８５，９０，９５を出力するのに対して、ノンリニアな特性の受光センサでは、全受光量に対して８０％，８５％，９０％，９５％の光量が入力されれば出力値５０，９０，９２，９５を出力する。

【0009】

ノンリニアな特性の受光センサを用いる場合は、光を受光したか否かを判断するのが一般的であるから、判断ロジックとしては例えば「出力値３０未満はオフと判断し、出力値３０以上はオンと判断」といったようなものが用いられる。そのような用途に鑑みれば、受光量が０ではなく実質的にセンサ光を受光した場合に出力値を３０以上確実に出力できればよく、その判断領域以外では入力された光量に対する出力値は変動することが許容される。そのため、ある条件下では９０％の受光量に対して９２の出力値を出力するものの、別の条件下では９０％の受光量に対して９５の出力値を出力するといったように出力値が変動することになり、全受光量に近い光量に対する出力値に基づく判断が事実上不可能なものとなっている。

【0010】

尚、上述した例は、ポリマー紙幣の不検知事象についてであるけれども、検知対象がクレジットカードやＩＣカードといったカード類でも、その一部又は全部が透明であれば同様に起きうる課題である。

【0011】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置全体の大きな改変を必要とせず、また、センサの種類を問わず、ポリマー紙幣又はカードの有無を正確に検知することができる検知装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために本発明に係る検知装置は、搬送される紙幣又はカードが所定位置を通過したか否かを検知する検知装置であって、光を透過しやすい透過領域と透過しにくい非透過領域とを有する紙幣又はカードを搬送する搬送路と、前記搬送路を搬送される紙幣又はカードの主面に対して交わるように照射されるセンサ光を出射する発光素子と、前記発光素子が出射したセンサ光を受光する受光素子と、前記受光素子の受光量を示す受光量信号に基づいて前記所定位置を紙幣又はカードが通過したか否かを判断する通過判断部と、を備える。本発明における通過判断部は、（１）前記受光量信号の変動幅を制限しインパルスノイズを除去することで、処理用信号を生成するスルーレートリミッタと、（２）前記処理用信号の値が、前記非透過領域の透過率を基準とし前記非透過領域を検出するための第１閾値を下回った場合に、前記第１閾値を下回る前の前記処理用信号の値を保持して出力する一方で、前記処理用信号の値が前記第１閾値を上回った場合にはその保持を解除するサンプルホールド部と、（３）前記サンプルホールド部が出力した前記処理用信号の値が減少した場合には、前記所定位置を検出対象となる紙幣又はカードが通過し終わるのに要する時間よりも長い時間をかけて、前記サンプルホールド部が出力した前記処理用信号の値のピーク値を漸減させながら閾値用基準値として出力するローパスフィルタと、（４）前記処理用信号の値と前記閾値用基準値に基づく第２閾値とを比較し、前記処理用信号の値が前記第２閾値を下回っている場合には、前記所定位置を１枚の紙幣又はカードが通過中であると判断し、前記処理用信号の値が前記第２閾値を上回った場合に前記所定位置を１枚の紙幣又はカードが通過完了したと判断する比較判断部と、を有する。

【0013】

本発明者らは、ノンリニアな特性を有する受光素子であっても、全受光量に近い領域において的確な判断基準となる閾値を設けるためには、検知対象となる紙幣又はカードが通過判断部に到達したことを的確に把握し、その到達時点に近い時点での全受光量を極力ノイズが乗らない状態で把握することが必要であると考えた。更に、その全受光量に基づいた閾値が透過領域を検知し得る程度に保持しつつ、検知対象となる紙幣又はカードが通過判断部を通り過ぎた場合には即座に初期状態に戻すことができるシステムを構築することが必要であると考えた。この考えに基づき、本発明における通過判断部では、スルーレートリミッタと、サンプルホールド部と、ローパスフィルタと、比較判断部とを設けている。

【0014】

本発明におけるスルーレートリミッタは、受光量信号の変動幅を制限しインパルスノイズを除去して処理用信号を生成しているので、受光量信号への外乱光の混在や、受光量信号の急激な変動によるインパルスノイズを除去し、閾値の設定に適合する処理用信号を供給することができる。サンプルホールド部は、その処理用信号に基づいて紙幣又はカードが通過判断部に来たか否かを判断するための第１閾値を用いて、処理用信号の保持及び解除を行う部分である。第１閾値は、紙幣又はカードの非透過領域の透過率を基準とし、処理用信号の値が下回った場合には紙幣又はカードが通過判断部に来たと判断するためのものである。この第１閾値は、透過領域の判断には用いられないので、光が受光素子に到達しているか否かを判断できればよく、受光素子がノンリニアな特性を有するものであっても誤検知が生じないような低い値に設定することができる。サンプルホールド部は、処理用信号の値が第１閾値を下回った場合には、処理用信号の保持を解除する。このように処理用信号の保持を解除するため、何らの対策もしなければ、処理用信号の値が急激に減少してしまうところ、本発明ではローパスフィルタを設けることで、処理用信号の値が急激に減少してしまうことを防止している。より具体的には、サンプルホールド部が出力した処理用信号の値が減少した場合には、所定位置を検出対象となる紙幣又はカードが通過し終わるのに要する時間よりも長い時間をかけて、サンプルホールド部が出力した処理用信号の値のピーク値を漸減させながら閾値用基準値として出力する。

【0015】

このように閾値用基準値を出力すると、処理用信号の値の急激な減少に追従しない閾値用基準値を出力することができる。この閾値用基準値は全受光量の出力値より微小に小さいものの、透過領域を判断するにあたっては実質的に同等であるとみなして第２閾値を設定することができる。換言すれば、紙幣又はカードの透過領域が通過中の場合には、その透過光による処理用信号の値が第２閾値よりも低くなるように設定することができる一方で、紙幣又はカードが通りすぎた場合には、その全受光量における処理用信号の値が第２閾値よりも上回るように第２閾値を設定することができる。このように第２閾値を設定することで、比較判断部では、処理用信号の値と第２閾値とを比較し、処理用信号の値が第２閾値を下回っている場合には、所定位置を１枚の紙幣又はカードが通過中であると判断し、処理用信号の値が第２閾値を上回った場合に所定位置を１枚の紙幣又はカードが通過完了したと判断することができる。

【0016】

また本発明に係る検知装置では、前記ローパスフィルタは、前記サンプルホールド部が出力した前記処理用信号の値が維持又は上昇した場合には、前記ピーク値を保持して閾値用基準値として出力することも好ましい。

【0017】

本発明では、第２閾値が設定された後、紙幣又はカードが通過判断部を通過した場合には、サンプルホールド部が出力した処理用信号の値が上昇する。そこでこの好ましい態様では、サンプルホールド部が出力した処理用信号の上昇に対応し、そのピーク値を保持することで紙幣又はカードの通過完了を判断するとともに、紙幣又はカードの連続検知が可能となる。

【0018】

また本発明に係る検知装置では、前記発光素子は、高周波回路により駆動され、前記通過判断部に環境ノイズを排除するためのハイパスフィルタを設け、このハイパスフィルタを通すことで前記処理用信号を得ることも好ましい。

【0019】

この好ましい態様では、発光素子を高周波で交流駆動し、通過判断部には環境ノイズを排除するハイパスフィルタを設けることで、直流成分である環境ノイズをカットし、交流成分のみを取り出すことができる。従って、直流成分で駆動される別の発光素子からの光といった外乱光が入射しても、それらの影響を排除することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、装置全体の大きな改変を必要とせず、また、センサの種類を問わず、にポリマー紙幣又はカードの有無を正確に検知することができる検知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態である紙幣検知装置を示す概略構成図である。

【図2】図１に示す通過判断部のブロック構成図である。

【図3】図２に示すスルーレートリミッタの処理例を示す波形図（Ａ）及び（Ｂ）である。

【図4】図２に示すローパスフィルタの構成を示すブロック構成図である。

【図5】図１に示す紙幣検知装置で検知可能な紙幣の一例を示す図である。

【図6】図１に示す紙幣検知装置における紙幣の検知処理の一例を示す図である。

【図7】図２に示す通過判断部に適用可能な高周波回路の一例を示す図である。

【図8】図１に示す紙幣検知装置で検知可能な紙幣の一例を示す図である。

【図9】従来技術の課題を説明に用いる概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0023】

図１を参照しながら本発明の実施形態である紙幣検知装置について説明する。尚、以下の説明では、いわゆるポリマー紙幣を検知する紙幣検知装置を例に説明しているけれども、本発明に係る検知装置の実施形態はこれに限られるものではなく、例えば一部又は全部が透明なカードを検知するカード検知装置としてもよい。図１は、本発明の実施形態である紙幣検知装置ＤＭを示す概略構成図である。図１に示されるように、紙幣検知装置ＤＭは、紙幣搬送路１０（搬送路）と、発光素子２０と、受光素子３０と、通過判断部４０とを備えている。

【0024】

紙幣搬送路１０は、紙幣Ｂを搬送するための通路である。紙幣Ｂは、紙幣搬送路１０の所定位置１０１まで搬送される。紙幣Ｂが所定位置１０１まで搬送されたことを検知するため、所定位置１０１に発光素子２０と受光素子３０とが配置されている。

【0025】

発光素子２０は、紙幣Ｂの有無を検知するためのセンサ光を出射する素子である。発光素子２０は、紙幣搬送路１０を搬送される紙幣Ｂの主面（表面又は裏面）に対して交わるように照射されるセンサ光を出射する。

【0026】

受光素子３０は、発光素子２０が出射したセンサ光を受光する素子である。受光素子３０は、その受光量を示すデータである受光量信号（受光量情報）を有無判断部４０に出力する。従って、発光素子２０と受光素子３０とは、所定位置１０１を挟んで互いに反対側に配置されている。発光素子２０が出射するセンサ光は、必ずしも所定位置１０１における紙幣Ｂの主面に対して直交する必要はないけれども、本実施形態の場合は、センサ光が紙幣Ｂの主面に対して直交するように設けられている。

【0027】

通過判断部４０は、受光素子３０の受光量を示す受光量信号に基づいて所定位置１０１を紙幣又はカードが通過したか否かを判断する部分である。通過判断部４０の具体的なブロック構成について図２を参照しながら説明する。図２は、通過判断部４０のブロック構成図である。

【0028】

図２に示されるように、通過判断部４０は、スルーレートリミッタ４０１と、包絡線検波回路４０２と、第１閾値入力回路４０３と、サンプルホールド回路４０４（サンプルホールド部）と、コンパレータ４０５と、ローパスフィルタ４０６と、第２閾値入力回路４０７と、コンパレータ４０８と、を備える。引き続いて、各構成要素の機能について説明する。

【0029】

スルーレートリミッタ４０１は、受光素子３０の受光量を示す受光量信号に基づいて、処理用信号を生成し、サンプルホールド回路４０４に出力する部分である。スルーレートリミッタ４０１は、受光量信号の変動幅を制限しインパルスノイズを除去することで、処理用信号を生成するものである。換言すれば、スルーレートリミッタ４０１は、受光量信号のインパルスノイズを除去して信号を平滑化するために適用する最初の入力フィルタである。図３は、スルーレートリミッタ４０１の処理前後の波形を示す図であって、スルーレートリミッタ４０１に入力される受光量信号の波形を(Ａ)に示し、スルーレートリミッタ４０１から出力される処理用信号の波形例を（Ｂ）に示す。

【0030】

スルーレートリミッタ４０１は、マイコンが受光素子３０から出力される受光量信号の「現在の読み値」変数を保持する。一般的なシステムでは、新しいセンサ読み値が生成されると、「現在の読み値」変数は新しい値で置き換わるように構成されているけれども、スルーレートリミッタ４０１では、新しい読み値が生成されると、最新の読み値が「現在の読み値」変数よりも高いか低いかに従って「現在の読み値」を１ずつ増減するように構成されている。従って、極端な読み値であるインパルスノイズが入力されても、最新の読み値が「現在の読み値」よりも高いことから、スルーレートリミッタ４０１は、「現在の読み値」を１つ増やす。発光素子３０から出力される受光量信号の現在の読み値が２００で、次の取得結果の値が３００の場合、スルーレートリミッタは「現在の読み値」を２０１に更新する。スルーレートリミッタ４０１から出力される処理用信号が現在の読み値である３００に到達するためには、続く９９回のスキャンが現在の読み値よりも高い値である必要がある。この挙動は、各サンプルの影響を制限するように働くため、インパルスノイズが影響を与えている場合、インパルスノイズの影響を受けた１つの読み値は、読み値変数にわずか１ビット分のノイズしか生じさせない。尚、実際には、「現在の読み値」変数の変化がゆっくりであるため、サンプリングレートを高く設定する必要がある。

【0031】

サンプルホールド回路４０４は、処理用信号の値が第１閾値を下回った場合には第１閾値を下回る前の処理用信号の値を保持して出力する一方で、処理用信号の値が第１閾値を上回った場合にはその保持を解除するものである。第１閾値は、検知対象物である紙幣又はカードにおける非透過領域の透過率を基準とし、非透過領域を検出するための閾値である。本実施形態の場合、サンプルホールド回路４０４は、コンパレータ４０５からの指示信号に基づいて、処理用信号の値を保持し、その保持を解除する。

【0032】

コンパレータ４０５へは、第１閾値入力回路４０３から出力される信号と、スルーレートリミッタ４０１を通った処理用信号とが入力される。第１閾値入力回路４０３には、包絡線検波回路４０２からエンベロープ信号が出力される。包絡線検波回路４０２は、受光素子３０から出力される受光量信号に基づいて、エンベロープ信号を生成する。包絡線検波回路４０２は、追加の変数を使用して、受光素子３０のベースラインからの平均偏差を追跡し、包絡線を生成してノイズレベルを追跡することでエンベロープ信号を生成する。第１閾値入力回路４０３は、包絡線検波回路４０２から出力されるエンベロープ信号の信号値の２５％を第１閾値とし、コンパレータ４０５へ出力する。

【0033】

コンパレータ４０５は、第１閾値入力回路４０３から出力される第１閾値と、スルーレートリミッタ４０１を通った処理用信号とを比較し、処理用信号の値が第１閾値を下回った場合には第１閾値を下回る前の処理用信号の値を保持して出力する。また、コンパレータ４０５は、第１閾値入力回路４０３から出力される第１閾値と、スルーレートリミッタ４０１を通った処理用信号とを比較し、処理用信号の値が第１閾値を上回った場合にはその保持を解除する。

【0034】

ローパスフィルタ４０６は、サンプルホールド回路４０４が出力した処理用信号の値が減少した場合には、所定位置１０１を検出対象となる紙幣又はカードが通過し終わるのに要する時間よりも長い時間をかけて、サンプルホールド回路４０４が出力した処理用信号の値のピーク値を漸減させながら閾値用基準値として出力する。また、ローパスフィルタ４０６は、サンプルホールド回路４０４が出力した処理用信号の値が維持又は上昇した場合には、ピーク値を保持して閾値用基準値として出力する。本実施形態の場合、ローパスフィルタ４０６は、デジタルフィルタであってピークホールド機能を持つＩＩＲバターワース型ローパスフィルタとして構成される。ローパスフィルタ４０６のブロック構成図を図４に示す。

【0035】

図４に示されるように、ローパスフィルタ４０６は、乗算器４０６ａと、遅延器４０６ｂと、乗算器４０６ｃと、乗算器４０６ｄと、乗算器４０６ｅと、比較器４０６ｆと、加算器４０６ｇと、加算器４０６ｈと、を備える。比較器４０６ｆには、入力信号Ｘ（処理用信号）と出力信号Ｙとが入力され、Ｘ＜Ｙの場合、すなわち入力信号Ｘが減少した場合には、１次のＩＩＲ型フィルタとして機能させるため、スイッチＳＷを遅延器４０６ｂ側に切り替える。そして、フィルタ係数Ｂ１の乗算器４０６ｄ，４０６ｅと、フィルタ係数Ａ１の乗算器４０６ｃとからなる回路を形成する。フィルタ係数Ａ１，Ｂ１は、ローパスフィルタ４０５の時定数が１秒程度となるように設定される。

【0036】

一方、Ｘ＞Ｙの場合、すなわち入力信号Ｘが増加した場合には、入力波形に追従する必要があるため、ＩＩＲ型フィルタに新たにフィルタ係数Ｃ１の乗算器４０６ａを追加するように、スイッチＳＷを切り替える。入力信号は、フィルタ係数Ｃ１の乗算器４０６ａを介して遅延器４０６ｂに代入され、同時に乗算器４０６ｃ，４０６ｅにも代入される。フィルタ係数Ｃ１は、Ｃ１＝（１―Ｂ１）／（Ａ１＊Ｂ１＋Ｂ１）として定められる。

【0037】

このように構成することで、Ｘ＞Ｙでは、入力信号ＸにＣ１を乗じた結果をＺ−１とＡ１，Ｂ１へ供給することで、Ｙ＝Ｘとなる伝達関数を実現し、Ｚ−１へもＹ＝Ｘとなるための値を記憶する。一方、Ｘ＜Ｙの場合には、単なる１次ＩＩＲ型のローパスフィルタとして動作することから、下向きに包絡する。

【0038】

図２に戻って説明を続ける。コンパレータ４０８へは、第２閾値入力回路４０７から出力される信号と、スルーレートリミッタ４０１を通った処理用信号とが入力される。第２閾値入力回路４０７には、ローパスフィルタ４０６から閾値用基準値となる信号が出力される。第２閾値入力回路４０７は、ローパスフィルタ４０６から出力される閾値用基準値の９５％を第２閾値とし、コンパレータ４０８へ出力する。

【0039】

コンパレータ４０８は、第２閾値入力回路４０７から出力される第２閾値と、スルーレートリミッタ４０１を通った処理用信号とを比較し、処理用信号の値が第２閾値を下回っている場合には、所定位置１０１を１枚の紙幣又はカードが通過中であると判断し、処理用信号の値が第２閾値を上回った場合に所定位置１０１を１枚の紙幣又はカードが通過完了したと判断する。

【0040】

引き続いて、具体的な紙幣の例を元に、本実施形態における通過判断部４０の挙動を説明する。図５には、その説明に用いる紙幣の一例である紙幣Ｂを示されており、図６には、図５に示す紙幣Ｂを検知する際の各部の挙動を示す信号波形が示されている。図６の（Ａ）は紙幣Ｂの流れを示し、（Ｂ）はスルーレートリミッタ４０１が出力する処理用信号の信号レベルを示し、（Ｃ）はサンプルホールド回路４０４が出力する信号レベルを示し、（Ｄ）はローパスフィルタ４０６が出力する信号レベルを示し、（Ｅ）は第２閾値入力回路４０７が出力する第２閾値の信号レベルと（Ｂ）に示す処理用信号の信号レベルとの比較を示す図である。

【0041】

図５に示されるように、紙幣Ｂは、非透過領域Ｂａと、透過領域Ｂｂとを有する。非透過領域Ｂａは、センサ光を実質的に通さないか、通しても極めて少ない量のセンサ光のみを通す領域である。紙幣Ｂは、全体が透明なポリマーシートによって形成されており、非透過領域Ｂａはポリマーシートに着色を施して形成されている。透過領域Ｂｂは、透明なポリマーシートに着色をせず、センサ光を透過させることができる領域である。

【0042】

インターバルが０．０２秒程度で紙幣Ｂが連続搬送されると、処理用信号の信号レベルは図６の（Ａ）に示すようになる。本実施形態では、非透過領域Ｂａの透過率を０％とし、透過領域Ｂｂの透過率を９０％としている。サンプルホールド回路４０４は、第１閾値（２５％）を用いてサンプルホールドを行うので、図６の（Ｂ）に示すように紙幣Ｂの間及び透過領域Ｂｂの通過後にサンプルホールドを行う。

【0043】

ローパスフィルタ４０６は、サンプルホールド回路４０４から出力される信号レベルが低下すると漸減する信号値を出力するので、図６の（Ｄ）に示すように、サンプルホールド間においては１００％の信号レベルを漸減させながら（例えば９９．９％となるように）閾値用基準値を出力する。

【0044】

第２閾値入力回路４０７からは、閾値用基準値の信号レベルの９５％を第２閾値として出力する。上述した漸減期間であっても、０．１％程度しか信号レベルの低下が無いので、９０％の透過率である透過領域Ｂｂの検出には支障がない。

【0045】

なお、第１閾値は、固定の値を設定しても良い。固定の閾値の設定は、最も簡単で処理時間もメモリも節約が可能であるが、特に雑音環境など外的要因により設定値にばらつきが出る場合がある。このような場合には、実行時に入力される光量信号の値を複数取得し、これを基に閾値の設定を行う手法をとり得る。

【0046】

なお、本実施形態では、バターワース型のローパスフィルタ４０６を用いているが、これに代えて、時系列データを平滑化する手法を用いた移動平均型のフィルタ、例えば、Ｌ点移動平均ローパスフィルタを用いることも可能である。Ｌ点移動平均のローパスフィルタとしては、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを用いることも、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを用いることも可能である。ノイズが注入される状況においては、ＦＩＲフィルタが有効であるがメモリ使用量が多い。一方で、ＩＩＲフィルタを用いれば、メモリ使用量は低いがフィルタ機能は低下することに留意する必要がある。

【0047】

上記実施形態では、発光素子２０は直流駆動による態様を想定している。しかしながら、光センサを使用する環境では、他のセンサも同じ機械や装置の内部で使用されており、他のセンサ光源が漏れて、透過率計測に悪影響を与える可能性がある。これを回避するため、発光素子２０を高周波交流駆動し、受光側では環境雑音をカットするハイパスフィルタを用いることも好ましい。この好ましい例の概略回路構成を図７に示す。図７に示されるように、発光素子２０を比較的高い周波数（例えば１００ｋＨｚ）で発光させるように、高周波駆動回路６０１を構成する。そして受光素子３０側には、１００ｐ程度のコンデンサを含むハイパスフィルタ６０２を設け、その後段にはダイオード検波によるアナログ包絡線検波回路６０３を設けることで、直流成分のノイズを排除した受信信号を受け取ることができる。

【0048】

このような態様では、高周波で交流駆動される発光素子２０からの信号を受光素子３０で受光することとしておけば、装置内部等で影響を与える他のセンサ等は直流駆動で構成されているため、外乱となる要素はセンシングされず、ノイズの除去が容易で、正確な検知が可能になる。

【0049】

また、上記実施形態では、検知可能な紙幣として図５に非透過領域Ｂａと、透過領域Ｂｂとを備えた紙幣Ｂを示したが、本発明では、これと異なる種類の紙幣の検知も可能である。例えば、図８に示す例は、紙幣Ｂとは透過領域の配置が異なる紙幣ＢＡを示す図である。図８に示されるように、紙幣ＢＡは、一端側から順に、非透過領域ＢＡａと、透過領域ＢＡｂと、非透過領域ＢＡａと、透過領域ＢＡｃと、非透過領域ＢＡａとを有している。

【0050】

このように互いに透過率の異なる複数の透過領域ＢＡｂ，ＢＡｃを有している場合、最も光を透過しやすい透過領域を透過するセンサ光を受光素子３０が受光した光量信号に基づいて、上記実施形態で示した紙幣の有無判定が可能である。

【符号の説明】

【0051】

ＤＭ：紙幣検知装置
１０：紙幣搬送路
１０１：所定位置
２０：発光素子
３０：受光素子
４０：通過判断部
４０１：スルーレートリミッタ（ＳＲＬ）
４０２：包絡線検波回路
４０３：第１閾値入力回路
４０４：サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）
４０５：コンパレータ（ＣＰ）
４０６：ローパスフィルタ（ＬＰＦ＆ＰＨ）
４０７：第２閾値入力回路
４０８：コンパレータ（ＣＰ）
Ｂ：紙幣
Ｂａ：非透過領域
Ｂｂ：透過領域
ＢＡ：紙幣
ＢＡａ：非透過領域
ＢＡｂ：透過領域
ＢＡｃ：透過領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】