專利名稱：紙質(zhì)判別裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于判別紙質(zhì)的判別裝置、判別方法。
背景技術(shù)：
作為鑒別紙幣等紙張的真?zhèn)蔚囊粋€(gè)手段，可以采用對(duì)紙張的紙質(zhì)是否適當(dāng)進(jìn)行判 別的方法。判別紙質(zhì)的方法，我們已知通過光學(xué)方法獲得由紙纖維結(jié)構(gòu)形成的格子狀濃淡 圖案，并基于此進(jìn)行判別的技術(shù)(例如特開平8-180189號(hào)公開的技術(shù))。另外還已知利用 不同紙質(zhì)的紙張?jiān)趥魉蜁r(shí)的摩擦力的不同，根據(jù)傳送時(shí)所需時(shí)間的不同來判斷紙質(zhì)的技術(shù) (例如特開平1H39620號(hào)公開的技術(shù))。 但是，這些方法不能對(duì)紙張的紙質(zhì)進(jìn)行充分穩(wěn)定的判別。前者的技術(shù)中，由于制造 工序的不同而引起濃淡圖案的變化，有時(shí)會(huì)發(fā)生紙質(zhì)的誤判定。后者的技術(shù)中，由于濕度及 紙張的劣化導(dǎo)致摩擦力變動(dòng)，有時(shí)會(huì)發(fā)生紙質(zhì)的誤判定。
發(fā)明的內(nèi)容 本發(fā)明的目的在于鑒于以上課題，提供可以穩(wěn)定地對(duì)紙質(zhì)進(jìn)行判別的判別裝置、 判別方法。 為了解決上述課題的至少一部分，本發(fā)明中，在判別紙質(zhì)時(shí)，對(duì)作為判別對(duì)象的紙 進(jìn)行波段不同的多個(gè)照射光的照射。然后根據(jù)使用了對(duì)每種照射光獲得的紙的吸光度的規(guī) 定的運(yùn)算值來判別紙質(zhì)。由于紙的吸光度根據(jù)紙質(zhì)不同而不同，因此，通過利用吸光度，可 以不象濃淡圖案那樣受制造工序的影響來判別紙質(zhì)。另外，通過使用多個(gè)波段的照射光，可 以抑制因濕度等環(huán)境因素及紙張的劣化而導(dǎo)致的對(duì)吸光度的影響。其結(jié)果，可以穩(wěn)定地對(duì) 紙質(zhì)進(jìn)行判定。 這里，吸光度是指照射光的強(qiáng)度L0與使紙張透過或反射的光的強(qiáng)度L的比，例如 以"吸光度=1og(L/L0)"定義。也可以以"吸光度=L/L0"定義。吸光度可以用使照射光 透過紙張測(cè)定的透過法進(jìn)行檢測(cè)，也可以用使紙張反射照射光測(cè)定的反射法進(jìn)行檢測(cè)。
照射光的波段可以根據(jù)紙質(zhì)的判別目的，即根據(jù)判別對(duì)象的紙質(zhì)的種類適當(dāng)?shù)卦O(shè) 定。本發(fā)明對(duì)于用于鑒定除紙幣之外的特定紙張的真?zhèn)蔚募堎|(zhì)判別也適用。需要時(shí)，判別 判斷對(duì)象的紙張是否是真正的紙質(zhì)即可，因此只要選擇波段，使真正的紙質(zhì)的吸光度與其 他紙質(zhì)產(chǎn)生顯著差異即可。 照射光優(yōu)選例如包含于紫外線區(qū)的短波長(zhǎng)光與可見光區(qū)或包含于紅外線區(qū)的長(zhǎng) 波長(zhǎng)光的組合。因?yàn)橥ǔ６滩ㄩL(zhǎng)光中根據(jù)紙質(zhì)的不同而吸光度呈現(xiàn)差異顯著的傾向，長(zhǎng)波 長(zhǎng)光中的吸光度具有不易受濕度等環(huán)境因素及劣化等的影響的傾向。因而，通過將兩者組 合可以使紙質(zhì)判別穩(wěn)定、提高精度。短波長(zhǎng)光特別優(yōu)選中心波長(zhǎng)包含于370士10nm，長(zhǎng)波長(zhǎng) 光特別優(yōu)選中心波長(zhǎng)包含于420 1000nm。
本發(fā)明中，規(guī)定的運(yùn)算值可以用包含例如下式中給出的參數(shù)AA及Ar中的至少一
個(gè)的規(guī)定的運(yùn)算式。 AA = Al-a A2 ; Ar = Al/A2 ; 這里，Al、 A2是對(duì)于2種波段的照射光的吸光度，a是任意的正數(shù)?？梢允孪缺?存好每種紙質(zhì)的該運(yùn)算值，通過與根據(jù)從判別對(duì)象獲得的吸光度得到的運(yùn)算值進(jìn)行比較來 判斷。 本發(fā)明可以由各種形態(tài)構(gòu)成，可以構(gòu)成基于上述原理進(jìn)行紙質(zhì)判別的紙質(zhì)判別裝 置，也可以構(gòu)成紙質(zhì)判別方法。另外還可以構(gòu)成運(yùn)用紙質(zhì)判別結(jié)果來鑒別紙幣等的真?zhèn)蔚?鑒別裝置、鑒別方法。
圖面說明

圖1是表示紙質(zhì)判別裝置的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2是紙質(zhì)判別處理流程圖。 圖3是表示長(zhǎng)波長(zhǎng)光為660nm時(shí)的評(píng)價(jià)值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。
圖4是表示長(zhǎng)波長(zhǎng)光為880nm時(shí)的評(píng)價(jià)值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。
圖5是表示長(zhǎng)波長(zhǎng)光為420nm時(shí)的評(píng)價(jià)值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。
圖6是表示照射光的波長(zhǎng)與吸光度的關(guān)系的圖。
圖7是表示濕度變化時(shí)對(duì)評(píng)價(jià)值的影響的說明圖。
圖8是表示黃變率變化時(shí)對(duì)評(píng)價(jià)值的影響的說明圖。
圖9是表示比較例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說明圖。
發(fā)明的最佳實(shí)施例 下面根據(jù)紙質(zhì)判別裝置的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。
A.系統(tǒng)構(gòu)成 圖1是表示紙質(zhì)判別裝置的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。紙質(zhì)判別裝置由光學(xué)組件20和 控制部10構(gòu)成。 光學(xué)組件20具備光源23，用于照射紙幣等的紙張的紙質(zhì)判別所用的照射光。本實(shí)
施例中采用2種照射光進(jìn)行判別。第一個(gè)是以370nm為中心波長(zhǎng)，在370± lOnm范圍內(nèi)分布
的光(以下將該光稱為短波長(zhǎng)光)。第二個(gè)是以420 lOOOnm中的任一波長(zhǎng)為中心波長(zhǎng)，
在其士20nm范圍內(nèi)分布的光(以下將該光稱為長(zhǎng)波長(zhǎng)光)。對(duì)于任意的光的波長(zhǎng)，只要結(jié)
合判別對(duì)象的紙張的紙質(zhì)，通過實(shí)驗(yàn)或分析適當(dāng)選擇最適合的值即可。 本實(shí)施例中，通過切換由單一光源23照射出的光通過的濾光片24，來獲得2個(gè)照
射光。也可以設(shè)置2個(gè)光源，分別照射不同波長(zhǎng)的光。 光源23可以使用例如累計(jì)球、發(fā)光二極管、紫外燈、紅外發(fā)光二極管等。光源23 通過照射部驅(qū)動(dòng)電路22發(fā)光。照射部驅(qū)動(dòng)電路22是根據(jù)控制部10發(fā)出的控制信號(hào)向光 源23施加電壓的電路?？梢愿鶕?jù)控制信號(hào)調(diào)節(jié)阻抗，也可以調(diào)節(jié)光源23的發(fā)光量。
在傳送帶21上有紙張28存在時(shí)，照射光在紙張28的表面反射。光學(xué)組件20具 備檢測(cè)該反射光強(qiáng)度的光接收部25以及反射光檢測(cè)電路26。光接收部25可以使用例如光 電三極管、光電二極管、磁性分光光度計(jì)等。反射光檢測(cè)電路26可以使用例如將從光接收 部25輸出的電壓等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器。
控制部10由內(nèi)部具有CPU、RAM、ROM等的微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，通過圖示的各功能塊處
理從光學(xué)組件20獲得的各種信號(hào)，進(jìn)行紙質(zhì)判別。各功能塊的功能結(jié)合如下所述的紙質(zhì)判
別處理進(jìn)行說明。 B.紙質(zhì)判別處理 圖2是紙質(zhì)判別處理流程圖。是控制部10響應(yīng)紙張28的傳送而執(zhí)行的處理。
該處理中，控制部10首先控制照射部驅(qū)動(dòng)電路22進(jìn)行短波長(zhǎng)光照射(步驟10)。 此時(shí)，同時(shí)控制濾光片24，使短波長(zhǎng)光、長(zhǎng)波長(zhǎng)光依次照射。這些功能通過照射控制部15實(shí) 現(xiàn)。照射光在紙張28被反射，入射到光接收部25?？刂撇縄O通過反射光檢測(cè)部14取得對(duì) 短波長(zhǎng)光的反射光強(qiáng)度。另外，根據(jù)照射光的強(qiáng)度L10、以及反射光的強(qiáng)度L1，通過下式計(jì) 算短波長(zhǎng)光的吸光度Al (步驟12)。
Al = log(Ll/L10); 控制部10同樣地進(jìn)行長(zhǎng)波長(zhǎng)光的照射(步驟14)、以及長(zhǎng)波長(zhǎng)光的吸光度A2的計(jì) 算(步驟16)。長(zhǎng)波長(zhǎng)光的吸光度A2根據(jù)照射光的強(qiáng)度L20、以及反射光的強(qiáng)度L2，由下式 得出。 A2 = log(L2/L20); 本實(shí)施例是將照射光與反射光的比的自然對(duì)數(shù)定義為吸光度的，也可以將照射光
與反射光的比定義為吸光度。即也可以定義為"A1 = L1/L10"、"A2 = L2/L20"。 接著，控制部10利用這些吸光度Al、 A2求出用于判別紙質(zhì)的評(píng)價(jià)值(步驟18)。
本實(shí)施例中，將吸光度的差作為評(píng)價(jià)值應(yīng)用。 即定義為 評(píng)價(jià)值A(chǔ)A = Al-A2 ; 評(píng)價(jià)值計(jì)算部13具有根據(jù)上述運(yùn)算式求出評(píng)價(jià)值的功能。 本實(shí)施例中，依次進(jìn)行短波長(zhǎng)光、長(zhǎng)波長(zhǎng)光的照射，照射順序也可相反。另外，如果
可以區(qū)分對(duì)短波長(zhǎng)光的吸光度和對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)光的吸光度，也可以將兩者同時(shí)照射。 控制部10中，事先將評(píng)價(jià)值與紙質(zhì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)于評(píng)價(jià)值表12。評(píng)價(jià)值表12
的舉例在后面闡述?？刂撇?0將步驟18獲得的評(píng)價(jià)值與評(píng)價(jià)值表12的值比較，進(jìn)行紙
質(zhì)判別(步驟20)。該功能通過紙質(zhì)判別部11實(shí)現(xiàn)?？刂撇?0輸出這樣獲得的判別結(jié)果
(步驟22)，完成紙質(zhì)判別處理。 C.評(píng)價(jià)值舉例 圖3是表示長(zhǎng)波長(zhǎng)光為660nm時(shí)的評(píng)價(jià)值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。表示在40%濕 度的條件下，對(duì)7種不同紙質(zhì)的紙張照射370nm的短波長(zhǎng)光、660nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)光，求出兩者的 吸光度的差A(yù)A的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。用150mm直徑的積分球照射，用磁性分光光度計(jì)測(cè)定光強(qiáng)度， 計(jì)算吸光度及評(píng)價(jià)值。紙張種類No.與紙質(zhì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下所示。No. 1. .牛皮紙；No. 2. .彩色復(fù)印紙No. 3.OCR紙；No. 4. .衛(wèi)生紙；No. 5. .普通復(fù)印紙No. 6. .紙幣；
結(jié)果如圖所示，可知紙質(zhì)不同其評(píng)價(jià)值也不同。因而，通過在評(píng)價(jià)值表12中事先 存儲(chǔ)該評(píng)價(jià)值，可以進(jìn)行紙質(zhì)的判別。在目的為判別紙幣的紙張28是否是真幣的場(chǎng)合，可 以只將相當(dāng)于紙幣的值存儲(chǔ)在評(píng)價(jià)表12中。根據(jù)紙幣28的評(píng)價(jià)值與所存儲(chǔ)的值是否一致， 可以容易地判斷其真?zhèn)巍?圖4是表示長(zhǎng)波長(zhǎng)光為880nm時(shí)的評(píng)價(jià)值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。短波長(zhǎng)光、判 斷對(duì)象的紙質(zhì)、濕度條件、以及評(píng)價(jià)值的定義與圖3的情況相同。如圖所示，可知對(duì)于880nm 的光，紙質(zhì)不同其吸光度有明確的差異。但在該例中，No. 30CR紙與No. 5普通復(fù)印紙的差 異比較小，因此對(duì)需要判別兩者的紙質(zhì)的場(chǎng)合不適用。 圖5是表示長(zhǎng)波長(zhǎng)光為420nm時(shí)的評(píng)價(jià)值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。如圖所示，可 知長(zhǎng)波長(zhǎng)光為420nm時(shí)，紙質(zhì)不同其吸光度有明確的差異。雖然普通復(fù)印紙(No. 5)與紙幣 (No. 6)顯示了比較接近的值，但仍可認(rèn)為是顯著差異。 圖6是表示照射光的波長(zhǎng)與吸光度的關(guān)系的圖。表示圖3、4中判斷對(duì)象的6種 紙對(duì)250 1000nm的波長(zhǎng)的照射光的吸光度的變化。圖3、4中使用的波長(zhǎng)370nm、420nm、 660nm、880nm的照射光一并在圖中表示。如圖所示，370nm是伴隨著波長(zhǎng)的變化，吸光度急 劇變化的區(qū)域。420nm 660nm的范圍內(nèi)，是吸光度幾乎固定的紙和吸光度變化的紙混合的 區(qū)域。660nm以上，吸光度幾乎固定。因而對(duì)于420nm 1000nm的照射光，可獲得與圖3 5所示的任一傾向類似或相當(dāng)于它們的內(nèi)插的傾向，從而可以進(jìn)行紙質(zhì)的判別。
圖7是表示濕度變化時(shí)對(duì)評(píng)價(jià)值的影響的說明圖。圖3是表示對(duì)于在40%濕度下 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，改為將濕度提高到95%進(jìn)行時(shí)的結(jié)果。圖8是表示改變紙張的狀態(tài)時(shí)對(duì)評(píng)價(jià) 值的影響的圖。圖3是表示對(duì)于以新紙張為對(duì)象進(jìn)行的試驗(yàn)，改為以30%黃變率的紙張為 對(duì)象進(jìn)行時(shí)的結(jié)果。如圖7及圖8所示，可知通過使用本實(shí)施例的評(píng)價(jià)值，可以不受濕度、 紙張的劣化的影響，穩(wěn)定地進(jìn)行紙張的判別。 圖9是表示比較例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說明圖。例舉了只采用對(duì)中心波長(zhǎng)為370nm的短 波長(zhǎng)光的吸光度進(jìn)行紙質(zhì)判別的情況。"B"表示與圖3相同條件，即新紙、濕度為40%的 條件下的吸光度。可知該條件下，僅僅短波長(zhǎng)的光即可進(jìn)行紙質(zhì)的判別。"0"表示與圖7 相同條件，即新紙、濕度為95%的條件下的吸光度。"A"表示與圖8相同條件，即黃變率為 30%、濕度為40%的條件下的吸光度。如圖所示，只采用短波長(zhǎng)的場(chǎng)合，吸光度受濕度及紙 張的劣化較大影響，無法穩(wěn)定地判別紙質(zhì)。例如，框A內(nèi)的3個(gè)數(shù)據(jù)均為0. 4，無法進(jìn)行判 別。 根據(jù)以上所說明的本實(shí)施例的紙質(zhì)判別裝置，可以抑制制造工序、濕度等環(huán)境因
素、以及紙張的劣化的影響，穩(wěn)定地進(jìn)行紙質(zhì)的判別。 D.變形例 實(shí)施例例舉了反射法，本發(fā)明也可以使用根據(jù)透過紙張的光線檢測(cè)吸光度的透過 法。 評(píng)價(jià)值可以定義為各種計(jì)算方法。例如可以如下所示，以吸光度的其中一方乘以
加權(quán)值后的差作為評(píng)價(jià)值。 評(píng)價(jià)值A(chǔ)Am = Al-a A2 ; a ...任意的正數(shù)； 另外，也可以如下所示，以吸光度的比作為評(píng)價(jià)值。
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評(píng)價(jià)值A(chǔ)r = Al/A2 ; 當(dāng)然，上式的評(píng)價(jià)值A(chǔ)Am、 Ar也可以再乘以系數(shù)。也可以以含有這些值A(chǔ)Am、 Ar 的一方或雙方的運(yùn)算式定義評(píng)價(jià)值。 在實(shí)施例中，采用了中心波長(zhǎng)370nm的光為短波長(zhǎng)光，中心波長(zhǎng)420 lOOOnm范 圍的光為長(zhǎng)波長(zhǎng)光。照射光也可以采用3種以上的光。另外，照射光的波長(zhǎng)可以根據(jù)應(yīng)判 別的紙質(zhì)而分別設(shè)定。通常，中心波長(zhǎng)在包含于紫外線區(qū)的370nm附近會(huì)顯現(xiàn)粘接構(gòu)成紙 張的纖維的粘合劑成分的固有吸收，因而具有容易檢測(cè)紙質(zhì)的吸光度差異的傾向。可見光 或包含于紅外光的420 1000nm范圍的光具有因黃變等紙張的劣化、污損而引起的紙質(zhì)的 變化對(duì)吸光度的影響較小的傾向。在比lOOOnm小的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，具有濕度對(duì)吸光度的影響 較小的傾向。照射光的選擇優(yōu)選結(jié)合這些傾向進(jìn)行選擇。因而，照射光優(yōu)選設(shè)定為紫外線 與可見光或紅外線的組合。并且，優(yōu)選中心波長(zhǎng)為370nm的光、或?qū)?20 lOOOnm的光的 任一個(gè)包含在照射光中。 實(shí)施例中例舉了紙幣的紙質(zhì)判別裝置。本發(fā)明不只限于紙幣，可以適用于各種紙 張。所用紙張包括例如政府彩票等各種彩票、賽車賽馬賽艇的投獎(jiǎng)彩票、入場(chǎng)券、車票、高速 公路、電話、各種設(shè)施等的使用券、證券、債券、股票、圖書券等。另外，本發(fā)明的紙質(zhì)判別并 不限于作為某一紙張的真?zhèn)舞b別一環(huán)的用途，也可作為進(jìn)行判斷對(duì)象的紙張的紙質(zhì)分析的 用途。 以上對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，可以說 可以包括未脫離其宗旨的范圍內(nèi)的各種構(gòu)成。例如紙質(zhì)判別處理可以以軟件實(shí)現(xiàn)，除此之 外也可以以硬件實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)本發(fā)明的紙質(zhì)判別裝置，可以抑制因制造工序的不同、濕度等的環(huán)境因素、以 及紙張的劣化等的影響，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的紙質(zhì)判別。
權(quán)利要求
一種判別紙幣的紙質(zhì)判別裝置，其包括照射部，對(duì)判別對(duì)象即紙照射中心波長(zhǎng)為370nm±10nm的波段所包含的照射光；檢測(cè)部，檢測(cè)對(duì)象即紙對(duì)于由所述照射部照射的中心波長(zhǎng)為370nm±10nm的波段所包含的照射光的吸光度；及判別部，根據(jù)所述吸光度，判別所述判別對(duì)象即紙是否為紙幣。
2. —種判別紙幣的紙質(zhì)判別裝置，其包括照射部，對(duì)判別對(duì)象即紙照射包含于可見光或紅外線區(qū)的照射光和包含于紫外線區(qū)的 照射光，檢測(cè)部，檢測(cè)判別對(duì)象即紙對(duì)于由所述照射部照射的各個(gè)照射光的吸光度；及 判別部，根據(jù)使用了所述檢測(cè)出的吸光度的規(guī)定的運(yùn)算值進(jìn)行紙質(zhì)判別。
3. —種判別紙幣的紙質(zhì)判別方法，其包括對(duì)作為判別對(duì)象的紙照射中心波長(zhǎng)為370nm士10nm的波段所包含的照射光的步驟； 檢測(cè)紙對(duì)于由所述照射部照射的照射光的吸光度的步驟；及 根據(jù)使用了多個(gè)吸光度的規(guī)定的運(yùn)算值進(jìn)行紙質(zhì)判別的步驟。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于紙質(zhì)判別裝置及方法。本發(fā)明的目的在于提高紙質(zhì)判別的穩(wěn)定性。為了達(dá)到該目的，在進(jìn)行紙質(zhì)判別時(shí)，對(duì)作為判別對(duì)象的紙照射370nm的短波長(zhǎng)光、以及420～1000nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)光。然后根據(jù)對(duì)每種照射光獲得的紙的吸光度的差進(jìn)行紙質(zhì)判別。紙的吸光度因紙質(zhì)不同而不同，因此可以不象濃淡圖案那樣受制造工序不同的影響而進(jìn)行紙質(zhì)的判別。另外，通過短波長(zhǎng)光與長(zhǎng)波長(zhǎng)光并用，可以抑制濕度等的環(huán)境因素、以及紙張的劣化等對(duì)吸光度的影響。結(jié)果可以穩(wěn)定地進(jìn)行紙質(zhì)判定。
文檔編號(hào)G07D7/00GK101694731SQ20091016050
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者上村敏朗, 中村敏明, 加納光成, 水野英治, 竹澤由高 申請(qǐng)人:日立歐姆龍金融系統(tǒng)有限公司;