專利名稱：紙質(zhì)判別方法、紙幣判別裝置及紙質(zhì)判別裝置的制作方法
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€手段，可以采用對紙張的紙質(zhì)是否適當進行判別的方法。判別紙質(zhì)的方法，我們已知通過光學方法獲得由紙纖維結(jié)構(gòu)形成的格子狀濃淡圖案，并基于此進行判別的技術(shù)(例如特開平8-180189號公開的技術(shù))。另外還已知利用不同紙質(zhì)的紙張在傳送時的摩擦力的不同，根據(jù)傳送時所需時間的不同來判斷紙質(zhì)的技術(shù) (例如特開平11-139620號公開的技術(shù))。但是，這些方法不能對紙張的紙質(zhì)進行充分穩(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，有時會發(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致摩擦力變動，有時會發(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)定地對紙質(zhì)進行判別的判別裝置、 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，對作為判別對象的紙進行波段不同的多個照射光的照射。然后根據(jù)使用了對每種照射光獲得的紙的吸光度的規(guī)定的運算值來判別紙質(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致的對吸光度的影響。其結(jié)果，可以穩(wěn)定地對紙質(zhì)進行判定。這里，吸光度是指照射光的強度LO與使紙張透過或反射的光的強度L的比，例如以“吸光度=log(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定的透過法進行檢測，也可以用使紙張反射照射光測定的反射法進行檢測。照射光的波段可以根據(jù)紙質(zhì)的判別目的，即根據(jù)判別對象的紙質(zhì)的種類適當?shù)卦O(shè)定。本發(fā)明對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，判別判斷對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)的短波長光與可見光區(qū)或包含于紅外線區(qū)的長波長光的組合。因為通常短波長光中根據(jù)紙質(zhì)的不同而吸光度呈現(xiàn)差異顯著的傾向，長波長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。短波長光特別優(yōu)選中心波長包含于370±10nm，長波長光特別優(yōu)選中心波長包含于420 lOOOnm。本發(fā)明中，規(guī)定的運算值可以用包含例如下式中給出的參數(shù)ΛΑ及Ar中的至少一個的規(guī)定的運算式。ΔΑ = Α1-α · A2 ;Ar = A1/A2 ；這里，Al、A2是對于2種波段的照射光的吸光度，α是任意的正數(shù)?？梢允孪缺４婧妹糠N紙質(zhì)的該運算值，通過與根據(jù)從判別對象獲得的吸光度得到的運算值進行比較來判斷。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)成運用紙質(zhì)判別結(jié)果來鑒別紙幣等的真?zhèn)蔚蔫b別裝置、鑒別方法。圖面說明圖I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是表示長波長光為660nm時的評價值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。圖4是表示長波長光為880nm時的評價值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。圖5是表示長波長光為420nm時的評價值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。圖6是表示照射光的波長與吸光度的關(guān)系的圖。圖7是表示濕度變化時對評價值的影響的說明圖。圖8是表示黃變率變化時對評價值的影響的說明圖。圖9是表示比較例的實驗結(jié)果的說明圖。發(fā)明的最佳實施例下面根據(jù)紙質(zhì)判別裝置的實施例對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。A.系統(tǒng)構(gòu)成圖I是表示紙質(zhì)判別裝置的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。紙質(zhì)判別裝置由光學組件20和控制部10構(gòu)成。光學組件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。本實施例中采用2種照射光進行判別。第一個是以370nm為中心波長，在370± IOnm范圍內(nèi)分布的光(以下將該光稱為短波長光)。第二個是以420 IOOOnm中的任一波長為中心波長， 在其±20nm范圍內(nèi)分布的光(以下將該光稱為長波長光)。對于任意的光的波長，只要結(jié)合判別對象的紙張的紙質(zhì)，通過實驗或分析適當選擇最適合的值即可。本實施例中，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個照射光。也可以設(shè)置2個光源，分別照射不同波長的光。光源23可以使用例如累計球、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)動電路22發(fā)光。照射部驅(qū)動電路22是根據(jù)控制部10發(fā)出的控制信號向光源23施加電壓的電路?？梢愿鶕?jù)控制信號調(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，照射光在紙張28的表面反射。光學組件20具備檢測該反射光強度的光接收部25以及反射光檢測電路26。光接收部25可以使用例如光電三極管、光電二極管、磁性分光光度計等。反射光檢測電路26可以使用例如將從光接收
6部25輸出的電壓等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器?？刂撇?0由內(nèi)部具有CPU、RAM、R0M等的微型計算機構(gòu)成，通過圖示的各功能塊處理從光學組件20獲得的各種信號，進行紙質(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)動電路22進行短波長光照射(步驟10)。 此時，同時控制濾光片24，使短波長光、長波長光依次照射。這些功能通過照射控制部15實現(xiàn)。照射光在紙張28被反射，入射到光接收部25。控制部10通過反射光檢測部14取得對短波長光的反射光強度。另外，根據(jù)照射光的強度L10、以及反射光的強度LI，通過下式計算短波長光的吸光度Al (步驟12)。Al = log(Ll/L10)；控制部10同樣地進行長波長光的照射(步驟14)、以及長波長光的吸光度A2的計算(步驟16)。長波長光的吸光度A2根據(jù)照射光的強度L20、以及反射光的強度L2，由下式得出。A2 = log(L2/L20)；本實施例是將照射光與反射光的比的自然對數(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“Al = 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)的評價值(步驟18)。 本實施例中，將吸光度的差作為評價值應用。即定義為評價值ΔΑ = A1-A2 ；評價值計算部13具有根據(jù)上述運算式求出評價值的功能。本實施例中，依次進行短波長光、長波長光的照射，照射順序也可相反。另外，如果可以區(qū)分對短波長光的吸光度和對長波長光的吸光度，也可以將兩者同時照射?？刂撇?0中，事先將評價值與紙質(zhì)的對應關(guān)系存儲于評價值表12。評價值表12 的舉例在后面闡述?？刂撇?0將步驟18獲得的評價值與評價值表12的值比較，進行紙質(zhì)判別(步驟20)。該功能通過紙質(zhì)判別部11實現(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.評價值舉例圖3是表示長波長光為660nm時的評價值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。表示在40%濕度的條件下，對7種不同紙質(zhì)的紙張照射370nm的短波長光、660nm的長波長光，求出兩者的吸光度的差ΛΑ的實驗結(jié)果。用150mm直徑的積分球照射，用磁性分光光度計測定光強度， 計算吸光度及評價值。紙張種類No.與紙質(zhì)的對應關(guān)系如下所示。No. I. · 牛皮紙；
No. 2. ·.彩色復印紙
No. 3. · OCR 紙；
No. 4. ·.衛(wèi)生紙；
No. 5. ·.普通復印紙
No. 6...紙幣；結(jié)果如圖所示，可知紙質(zhì)不同其評價值也不同。因而，通過在評價值表12中事先存儲該評價值，可以進行紙質(zhì)的判別。在目的為判別紙幣的紙張28是否是真幣的場合，可以只將相當于紙幣的值存儲在評價表12中。根據(jù)紙幣28的評價值與所存儲的值是否一致， 可以容易地判斷其真?zhèn)?。圖4是表示長波長光為880nm時的評價值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。短波長光、判斷對象的紙質(zhì)、濕度條件、以及評價值的定義與圖3的情況相同。如圖所示，可知對于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普通復印紙的差異比較小，因此對需要判別兩者的紙質(zhì)的場合不適用。圖5是表示長波長光為420nm時的評價值與紙質(zhì)的關(guān)系的說明圖。如圖所示，可知長波長光為420nm時，紙質(zhì)不同其吸光度有明確的差異。雖然普通復印紙(No. 5)與紙幣 (No. 6)顯示了比較接近的值，但仍可認為是顯著差異。圖6是表示照射光的波長與吸光度的關(guān)系的圖。表示圖3、4中判斷對象的6種紙對250 IOOOnm的波長的照射光的吸光度的變化。圖3、4中使用的波長370nm、420nm、 660nm、880nm的照射光一并在圖中表不。如圖所不，370nm是伴隨著波長的變化,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。因而對于420nm IOOOnm的照射光,可獲得與圖3 5所示的任一傾向類似或相當于它們的內(nèi)插的傾向，從而可以進行紙質(zhì)的判別。圖7是表示濕度變化時對評價值的影響的說明圖。圖3是表示對于在40%濕度下進行的實驗，改為將濕度提高到95%進行時的結(jié)果。圖8是表示改變紙張的狀態(tài)時對評價值的影響的圖。圖3是表示對于以新紙張為對象進行的試驗，改為以30%黃變率的紙張為對象進行時的結(jié)果。如圖7及圖8所示，可知通過使用本實施例的評價值，可以不受濕度、 紙張的劣化的影響，穩(wěn)定地進行紙張的判別。圖9是表示比較例的實驗結(jié)果的說明圖。例舉了只采用對中心波長為370nm的短波長光的吸光度進行紙質(zhì)判別的情況?！?■”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，僅僅短波長的光即可進行紙質(zhì)的判別?！癌枴北硎九c圖7 相同條件，即新紙、濕度為95%的條件下的吸光度?！唉北硎九c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，只采用短波長的場合，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個數(shù)據(jù)均為O. 4，無法進行判別。根據(jù)以上所說明的本實施例的紙質(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)定地進行紙質(zhì)的判別。D.變形例實施例例舉了反射法，本發(fā)明也可以使用根據(jù)透過紙張的光線檢測吸光度的透過法。評價值可以定義為各種計算方法。例如可以如下所示，以吸光度的其中一方乘以加權(quán)值后的差作為評價值。評價值A(chǔ)Am = Al- α · Α2 ；α · · ·任意的正數(shù)；
另外，也可以如下所示，以吸光度的比作為評價值。評價值A(chǔ)r = Al/A2;當然，上式的評價值ΛΑπκ Ar也可以再乘以系數(shù)。也可以以含有這些值ΛΑπκ Ar 的一方或雙方的運算式定義評價值。在實施例中，采用了中心波長370nm的光為短波長光，中心波長420 IOOOnm范圍的光為長波長光。照射光也可以采用3種以上的光。另外，照射光的波長可以根據(jù)應判別的紙質(zhì)而分別設(shè)定。通常，中心波長在包含于紫外線區(qū)的370nm附近會顯現(xiàn)粘接構(gòu)成紙張的纖維的粘合劑成分的固有吸收，因而具有容易檢測紙質(zhì)的吸光度差異的傾向。可見光或包含于紅外光的420 IOOOnm范圍的光具有因黃變等紙張的劣化、污損而引起的紙質(zhì)的變化對吸光度的影響較小的傾向。在比IOOOnm小的波長范圍內(nèi)，具有濕度對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)選中心波長為370nm的光、或?qū)?20 IOOOnm的光的任一個包含在照射光中。實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彩票、入場券、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，也可作為進行判斷對象的紙張的紙質(zhì)分析的用途。以上對本發(fā)明的各種實施例進行了說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例，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現(xiàn)，除此之外也可以以硬件實現(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，實現(xiàn)穩(wěn)定的紙質(zhì)判別。
權(quán)利要求
1.一種判別紙幣的紙質(zhì)判別方法，通過中心波長在包含于紫外線區(qū)的370nm附近顯現(xiàn)粘接構(gòu)成紙的纖維的粘合劑成分固有的吸收，檢測紙質(zhì)的吸光度差異，進行紙質(zhì)判別，所述紙質(zhì)判別方法包括對作為判別對象的紙分別照射中心波長為370±10nm和420 IOOOnm的波段各自所包含的照射光的步驟；通過所述中心波長為370±10nm的波段所包含的照射光，不僅檢測所述紙的纖維而且檢測表示粘合劑成分固有的吸收的第一吸光度的步驟；通過所述中心波長為420 IOOOnm的波段所包含的照射光，檢測表示所述紙的吸光的第二吸光度的步驟；計算所述第一吸光度和所述第二吸光度的差或比并將其作為評價值的步驟；將所述計算出的評價值和事先與紙質(zhì)對應存儲于評價值表的成為基準的評價值進行比較判斷紙質(zhì)的步驟。
2.一種判別紙幣的紙質(zhì)判別方法，包括對作為判別對象的紙分別照射中心波長為370±10nm和420 IOOOnm的波段各自所包含的照射光的步驟；通過所述中心波長為370±10nm的波段所包含的照射光檢測透過光的強度，檢測第一吸光度的步驟；通過所述中心波長為420 IOOOnm的波段所包含的照射光檢測透過光的強度，檢測第二吸光度的步驟；計算所述第一吸光度和所述第二吸光度的差或比并將其作為評價值的步驟；將所述計算出的評價值和事先與紙質(zhì)對應存儲于評價值表的成為基準的評價值進行比較判斷紙質(zhì)的步驟。
3.如權(quán)利要求I或2所述的紙質(zhì)判別方法，其中，所述規(guī)定的運算式由包含下式中給出的參數(shù)ΛΑ及Ar的至少一個的規(guī)定的運算式獲得，Δ A = Al- α · Α2 ;Ar = Α1/Α2 ；這里，Α1、Α2為對各個所述照射光的吸光度，α是任意的正數(shù)。
4.一種紙幣判別裝置，采用權(quán)利要求I 2中任一項的紙質(zhì)判別方法判別紙幣，所述紙幣判別裝置包括照射部，對判別對象即紙照射中心波長為370±10nm和420 IOOOnm的波段各自所包含的照射光；檢測部，檢測判別對象即紙對于由所述照射部照射的各個照射光的吸光度；判別部，根據(jù)使用了該多個吸光度的規(guī)定的運算值判別紙幣，所述規(guī)定的運算值由包含下式中給出的參數(shù)ΛΑ及Ar的至少一個的規(guī)定的運算式獲得，Δ A = Al- α · A2 ;Ar = Α1/Α2 ；這里，Al、Α2為對各個所述照射光的吸光度，α是任意的正數(shù)。
5.一種紙質(zhì)判別裝置，采用權(quán)利要求I所述的紙質(zhì)判別方法判別紙質(zhì)，所述紙質(zhì)判別裝置包括第I照射部，產(chǎn)生中心波長為370±10nm的第I照射光；第2照射部，產(chǎn)生中心波長為420 IOOOnm的第2照射光；第I檢測部，檢測第I照射光照射到紙介質(zhì)而產(chǎn)生的第I反射光的強度、或第I照射光通過紙介質(zhì)而獲得的第I透射光的強度；第2檢測部，檢測第2照射光照射到紙介質(zhì)而產(chǎn)生的第2反射光的強度、或第2照射光通過介質(zhì)而獲得的第2透射光的強度；測定部，在將第一吸光度設(shè)為所述第I照射光的強度與由所述第I檢測部檢測出的光的強度的比而進行測定的同時，將第二吸光度設(shè)為所述第2照射光的強度與由所述第2檢測部檢測出的光的強度的比而進行測定；計算部，為利用所述測定部的測定結(jié)果判別紙質(zhì)，作為評價值算出用所述測定部測定的第一吸光度和第二吸光度的差或比值；評價值表，將紙質(zhì)及其評價值的對應關(guān)系預先進行存儲；判斷部，將所述計算部算出的評價值與所述評價值表中預先存儲的評價值作比較，判斷紙質(zhì)。
6.如權(quán)利要求5所述的紙質(zhì)判別裝置，其中，所述測定部以下式表示測定的結(jié)果，Ar = A1/A2,其中，Al = L1/L10 或 Al = log(Ll/L10)A2 = L2/L20 或 A2 = log(L2/L20)LlO 第I照射光的強度L20 第2照射光的強度LI 第I反射光的強度或第I透射光的強度L2 第2反射光的強度或第2透射光的強度
7.如權(quán)利要求5所述的紙質(zhì)判別裝置，其中，所述測定部以下式表示測定的結(jié)果，AA = Al-a · A2,其中，Al = L1/L10 或 Al = log(Ll/L10)A2 = L2/L20 或 A2 = log(L2/L20)LlO 第I照射光的強度L20 第2照射光的強度LI 第I反射光的強度或第I透射光的強度L2 第2反射光的強度或第2透射光的強度α :參數(shù)，任意值。
8.—種紙幣判別裝置，采用權(quán)利要求I所述的紙質(zhì)判別方法判別紙幣，所述紙幣判別裝置包括對作為判別對象的紙照射不同波段的多個照射光的照射部；檢測紙對于所述不同波段的各個照射光的吸收度的檢測部，其中，通過采用該多個吸光度中分別對至少2種波段的照射光的吸光度Al、Α2及任意正數(shù)α的下式給出的包括參數(shù)ΛΑ的規(guī)定的運算式獲得參數(shù)ΛΑ，ΔΑ = Α1-α · Α2,所述吸光度定義為吸光度=反射光或透射光的強度/照射光的強度，所述不同的多個照射光包括中心波長為370±10nm的短波長光和中心波長為420 IOOOnm的長波長光。
全文摘要
本發(fā)明提供紙質(zhì)判別方法、紙幣判別裝置及紙質(zhì)判別裝置。本發(fā)明的目的在于提高紙質(zhì)判別的穩(wěn)定性。為了達到該目的，在進行紙質(zhì)判別時，對作為判別對象的紙照射370nm的短波長光、以及420～1000nm的長波長光。然后根據(jù)對每種照射光獲得的紙的吸光度的差進行紙質(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行紙質(zhì)的判別。另外，通過短波長光與長波長光并用，可以抑制濕度等的環(huán)境因素、以及紙張的劣化等對吸光度的影響。結(jié)果可以穩(wěn)定地進行紙質(zhì)判定。
文檔編號D21H21/48GK102592346SQ201110340479
公開日2012年7月18日 申請日期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 申請人:日立歐姆龍金融系統(tǒng)有限公司