紙質判別裝置及方法

2023-11-06 15:32:47

專利名稱：紙質判別裝置及方法
技術領域：
本發明涉及用於判別紙質的判別裝置、判別方法。
背景技術：
作為鑑別紙幣等紙張的真偽的一個手段，可以採用對紙張的紙質是否適當進行判 別的方法。判別紙質的方法，我們已知通過光學方法獲得由紙纖維結構形成的格子狀濃淡 圖案，並基於此進行判別的技術(例如特開平8-180189號公開的技術)。另外還已知利用 不同紙質的紙張在傳送時的摩擦力的不同，根據傳送時所需時間的不同來判斷紙質的技術 (例如特開平1H39620號公開的技術)。 但是，這些方法不能對紙張的紙質進行充分穩定的判別。前者的技術中，由於製造 工序的不同而引起濃淡圖案的變化，有時會發生紙質的誤判定。後者的技術中，由於溼度及 紙張的劣化導致摩擦力變動，有時會發生紙質的誤判定。
發明的內容 本發明的目的在於鑑於以上課題，提供可以穩定地對紙質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，本發明中，在判別紙質時，對作為判別對象的紙 進行波段不同的多個照射光的照射。然後根據使用了對每種照射光獲得的紙的吸光度的規 定的運算值來判別紙質。由於紙的吸光度根據紙質不同而不同，因此，通過利用吸光度，可 以不象濃淡圖案那樣受製造工序的影響來判別紙質。另外，通過使用多個波段的照射光，可 以抑制因溼度等環境因素及紙張的劣化而導致的對吸光度的影響。其結果，可以穩定地對 紙質進行判定。 這裡，吸光度是指照射光的強度L0與使紙張透過或反射的光的強度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紙質的判別目的，即根據判別對象的紙質的種類適當地設 定。本發明對於用於鑑定除紙幣之外的特定紙張的真偽的紙質判別也適用。需要時，判別 判斷對象的紙張是否是真正的紙質即可，因此只要選擇波段，使真正的紙質的吸光度與其 他紙質產生顯著差異即可。 照射光優選例如包含於紫外線區的短波長光與可見光區或包含於紅外線區的長 波長光的組合。因為通常短波長光中根據紙質的不同而吸光度呈現差異顯著的傾向，長波 長光中的吸光度具有不易受溼度等環境因素及劣化等的影響的傾向。因而，通過將兩者組 合可以使紙質判別穩定、提高精度。短波長光特別優選中心波長包含於370士10nm，長波長 光特別優選中心波長包含於420 1000nm。
本發明中，規定的運算值可以用包含例如下式中給出的參數AA及Ar中的至少一
個的規定的運算式。 AA = Al-a A2 ; Ar = Al/A2 ; 這裡，Al、 A2是對於2種波段的照射光的吸光度，a是任意的正數。可以事先保 存好每種紙質的該運算值，通過與根據從判別對象獲得的吸光度得到的運算值進行比較來 判斷。 本發明可以由各種形態構成，可以構成基於上述原理進行紙質判別的紙質判別裝 置，也可以構成紙質判別方法。另外還可以構成運用紙質判別結果來鑑別紙幣等的真偽的 鑑別裝置、鑑別方法。
圖面說明

圖1是表示紙質判別裝置的概略結構的說明圖。
圖2是紙質判別處理流程圖。 圖3是表示長波長光為660nm時的評價值與紙質的關係的說明圖。
圖4是表示長波長光為880nm時的評價值與紙質的關係的說明圖。
圖5是表示長波長光為420nm時的評價值與紙質的關係的說明圖。
圖6是表示照射光的波長與吸光度的關係的圖。
圖7是表示溼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果的說明圖。
發明的最佳實施例 下面根據紙質判別裝置的實施例對本發明的實施形態進行說明。
A.系統構成 圖1是表示紙質判別裝置的概略結構的說明圖。紙質判別裝置由光學組件20和 控制部10構成。 光學組件20具備光源23，用於照射紙幣等的紙張的紙質判別所用的照射光。本實
施例中採用2種照射光進行判別。第一個是以370nm為中心波長，在370± lOnm範圍內分布
的光(以下將該光稱為短波長光)。第二個是以420 lOOOnm中的任一波長為中心波長，
在其士20nm範圍內分布的光(以下將該光稱為長波長光)。對於任意的光的波長，只要結
合判別對象的紙張的紙質，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、發光二極體、紫外燈、紅外發光二極體等。光源23 通過照射部驅動電路22發光。照射部驅動電路22是根據控制部10發出的控制信號向光 源23施加電壓的電路。可以根據控制信號調節阻抗，也可以調節光源23的發光量。
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 電三極體、光電二極體、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 部25輸出的電壓等模擬信號轉換為數位訊號的A/D轉換器。
控制部10由內部具有CPU、RAM、ROM等的微型計算機構成，通過圖示的各功能塊處
理從光學組件20獲得的各種信號，進行紙質判別。各功能塊的功能結合如下所述的紙質判
別處理進行說明。 B.紙質判別處理 圖2是紙質判別處理流程圖。是控制部10響應紙張28的傳送而執行的處理。
該處理中，控制部10首先控制照射部驅動電路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。照射光在紙張28被反射，入射到光接收部25。控制部IO通過反射光檢測部14取得對 短波長光的反射光強度。另外，根據照射光的強度L10、以及反射光的強度L1，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求出用於判別紙質的評價值(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AA = Al-A2 ; 評價值計算部13具有根據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。 控制部10中，事先將評價值與紙質的對應關係存儲於評價值表12。評價值表12
的舉例在後面闡述。控制部10將步驟18獲得的評價值與評價值表12的值比較，進行紙
質判別(步驟20)。該功能通過紙質判別部11實現。控制部10輸出這樣獲得的判別結果
(步驟22)，完成紙質判別處理。 C.評價值舉例 圖3是表示長波長光為660nm時的評價值與紙質的關係的說明圖。表示在40%溼 度的條件下，對7種不同紙質的紙張照射370nm的短波長光、660nm的長波長光，求出兩者的 吸光度的差AA的實驗結果。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.與紙質的對應關係如下所示。No. 1. .牛皮紙；No. 2. .彩色複印紙No. 3.OCR紙；No. 4. .衛生紙；No. 5. .普通複印紙No. 6. .紙幣；
結果如圖所示，可知紙質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 以只將相當於紙幣的值存儲在評價表12中。根據紙幣28的評價值與所存儲的值是否一致， 可以容易地判斷其真偽。 圖4是表示長波長光為880nm時的評價值與紙質的關係的說明圖。短波長光、判 斷對象的紙質、溼度條件、以及評價值的定義與圖3的情況相同。如圖所示，可知對於880nm 的光，紙質不同其吸光度有明確的差異。但在該例中，No. 30CR紙與No. 5普通複印紙的差 異比較小，因此對需要判別兩者的紙質的場合不適用。 圖5是表示長波長光為420nm時的評價值與紙質的關係的說明圖。如圖所示，可 知長波長光為420nm時，紙質不同其吸光度有明確的差異。雖然普通複印紙(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係的圖。表示圖3、4中判斷對象的6種 紙對250 1000nm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的照射光一併在圖中表示。如圖所示，370nm是伴隨著波長的變化，吸光度急 劇變化的區域。420nm 660nm的範圍內，是吸光度幾乎固定的紙和吸光度變化的紙混合的 區域。660nm以上，吸光度幾乎固定。因而對於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於它們的內插的傾向，從而可以進行紙質的判別。
圖7是表示溼度變化時對評價值的影響的說明圖。圖3是表示對於在40%溼度下 進行的實驗，改為將溼度提高到95%進行時的結果。圖8是表示改變紙張的狀態時對評價 值的影響的圖。圖3是表示對於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，可以不受溼度、 紙張的劣化的影響，穩定地進行紙張的判別。 圖9是表示比較例的實驗結果的說明圖。例舉了只採用對中心波長為370nm的短 波長光的吸光度進行紙質判別的情況。"B"表示與圖3相同條件，即新紙、溼度為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的判別。"0"表示與圖7 相同條件，即新紙、溼度為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%、溼度為40%的條件下的吸光度。如圖所示，只採用短波長的場合，吸光度受溼度及紙 張的劣化較大影響，無法穩定地判別紙質。例如，框A內的3個數據均為0. 4，無法進行判 別。 根據以上所說明的本實施例的紙質判別裝置，可以抑制製造工序、溼度等環境因
素、以及紙張的劣化的影響，穩定地進行紙質的判別。 D.變形例 實施例例舉了反射法，本發明也可以使用根據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
加權值後的差作為評價值。 評價值AAm = Al-a A2 ; a ...任意的正數； 另外，也可以如下所示，以吸光度的比作為評價值。
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評價值Ar = Al/A2 ; 當然，上式的評價值AAm、 Ar也可以再乘以係數。也可以以含有這些值AAm、 Ar 的一方或雙方的運算式定義評價值。 在實施例中，採用了中心波長370nm的光為短波長光，中心波長420 lOOOnm範 圍的光為長波長光。照射光也可以採用3種以上的光。另外，照射光的波長可以根據應判 別的紙質而分別設定。通常，中心波長在包含於紫外線區的370nm附近會顯現粘接構成紙 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的吸光度差異的傾向。可見光 或包含於紅外光的420 1000nm範圍的光具有因黃變等紙張的劣化、汙損而引起的紙質的 變化對吸光度的影響較小的傾向。在比lOOOnm小的波長範圍內，具有溼度對吸光度的影響 較小的傾向。照射光的選擇優選結合這些傾向進行選擇。因而，照射光優選設定為紫外線 與可見光或紅外線的組合。並且，優選中心波長為370nm的光、或將420 lOOOnm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判別裝置。本發明不只限於紙幣，可以適用於各種紙 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、各種設施等的使用券、證券、債券、股票、圖書券等。另外，本發明的紙質判別並 不限於作為某一紙張的真偽鑑別一環的用途，也可作為進行判斷對象的紙張的紙質分析的 用途。 以上對本發明的各種實施例進行了說明，但本發明並不限於這些實施例，可以說 可以包括未脫離其宗旨的範圍內的各種構成。例如紙質判別處理可以以軟體實現，除此之 外也可以以硬體實現。 根據本發明的紙質判別裝置，可以抑制因製造工序的不同、溼度等的環境因素、以 及紙張的劣化等的影響，實現穩定的紙質判別。
權利要求
一種判別紙幣的紙質判別裝置，其包括照射部，對判別對象即紙照射中心波長為370nm±10nm的波段所包含的照射光；檢測部，檢測對象即紙對於由所述照射部照射的中心波長為370nm±10nm的波段所包含的照射光的吸光度；及判別部，根據所述吸光度，判別所述判別對象即紙是否為紙幣。
2. —種判別紙幣的紙質判別裝置，其包括照射部，對判別對象即紙照射包含於可見光或紅外線區的照射光和包含於紫外線區的 照射光，檢測部，檢測判別對象即紙對於由所述照射部照射的各個照射光的吸光度；及 判別部，根據使用了所述檢測出的吸光度的規定的運算值進行紙質判別。
3. —種判別紙幣的紙質判別方法，其包括對作為判別對象的紙照射中心波長為370nm士10nm的波段所包含的照射光的步驟； 檢測紙對於由所述照射部照射的照射光的吸光度的步驟；及 根據使用了多個吸光度的規定的運算值進行紙質判別的步驟。
全文摘要
本發明關於紙質判別裝置及方法。本發明的目的在於提高紙質判別的穩定性。為了達到該目的，在進行紙質判別時，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。然後根據對每種照射光獲得的紙的吸光度的差進行紙質判別。紙的吸光度因紙質不同而不同，因此可以不象濃淡圖案那樣受製造工序不同的影響而進行紙質的判別。另外，通過短波長光與長波長光並用，可以抑制溼度等的環境因素、以及紙張的劣化等對吸光度的影響。結果可以穩定地進行紙質判定。
文檔編號G07D7/00GK101694731SQ20091016050
公開日2010年4月14日 申請日期2003年4月17日 優先權日2002年4月22日
發明者上村敏朗, 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有限公司;