JP2002117431A - Paper sheet discriminating device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、紙葉類の真偽を鑑
別するための紙葉類鑑別装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sheet discriminating apparatus for discriminating the authenticity of a sheet.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、紙幣・有価証券・商品券等の紙葉
類又はクレジットカード・キャッシュカードというプラ
スチックカード(以下、本明細書中これら総称して単に
紙葉類という。)が偽造されるケースが増えている。対
応策としてこれらの紙葉類に、見る角度により明暗・色
が変化するOVI(Optical Variable Ink)等により
印刷された文字・図形・記号や、ホログラムなどによる
文字・図形・記号(以下、これらを単に変色要素とい
う。)を設け、見る角度に応じて色の見え方が異なる紙
葉類とする場合がある。2. Description of the Related Art In recent years, paper sheets such as banknotes, securities, and gift certificates, or plastic cards such as credit cards and cash cards (hereinafter, collectively referred to simply as paper sheets) are forged. Cases are increasing. As a countermeasure, letters, figures, and symbols printed on these papers by OVI (Optical Variable Ink) or the like, whose brightness and color change depending on the viewing angle, and letters, figures, and symbols (hereinafter referred to as holograms) In some cases, paper sheets may be provided with different colors depending on the viewing angle.
【0003】これらの変色要素を備えた紙葉類の偽造は
困難であり、大量に発行する紙葉類に変色要素を設ける
ことは偽造を防止する有効な手段である。この変色要素
の判別は、人間による判別と機械による判別が存在す
る。紙葉類を人間が判別しようとするとき、紙葉類を傾
けながら変色要素を観察すれば、見る方向により変色要
素の色が変化するので真偽を容易に確認できる。一方、
自動販売機、両替機、または、無人店舗等の入出金機等
に挿入された紙葉類(特に紙幣)を自動的に判別する場
合、変色要素が見る角度により異なる点を利用し、複数
の方向からの色を検出して変色要素の有無を検出する。[0003] It is difficult to forge paper sheets provided with these discoloration elements, and providing discoloration elements on a large number of paper sheets is an effective means for preventing forgery. The discrimination of the discoloration element includes discrimination by a human and discrimination by a machine. When a person tries to discriminate a paper sheet, observing the discolored element while tilting the paper sheet, the color of the discolored element changes depending on the viewing direction, so that the authenticity can be easily confirmed. on the other hand,
When automatically discriminating paper sheets (especially banknotes) inserted in a vending machine, a currency exchange machine, or a depositing / dispensing machine of an unmanned store, etc., a point different from a discoloring element depending on a viewing angle is used. A color from a direction is detected to detect the presence or absence of a discoloration element.
【0004】このような紙葉類に設けられた変色要素の
検出動作を実現する鑑別装置(以下、紙葉類鑑別装置と
いう。)の従来技術について説明する。図18,図19
は従来技術の紙葉類鑑別装置の構成図である。例えば、
図18で示す従来技術の紙葉類鑑別装置では、光源2
と、2組のレンズ8、光バンドパスフィルタである2組
のフィルタ9、2組の受光素子10を備えており、異な
る2方向から色を検出している。また、図19で示す従
来技術の紙葉類鑑別装置では、1台のCCD(Charge C
oupled Device)カメラ11を備え、CCDカメラ11
が広範囲に紙葉類の色を検出している。A prior art of a discriminating apparatus (hereinafter, referred to as a sheet discriminating apparatus) for realizing the operation of detecting a discoloration element provided on such a sheet will be described. 18 and 19
1 is a configuration diagram of a conventional paper sheet discriminating apparatus. For example,
In the conventional sheet discriminating apparatus shown in FIG.
And two sets of lenses 8, two sets of filters 9 as optical bandpass filters, and two sets of light receiving elements 10, which detect colors from two different directions. Further, in the conventional sheet discriminating apparatus shown in FIG. 19, one CCD (Charge C
oupled Device) Camera 11 and CCD camera 11
Have detected the color of paper sheets in a wide range.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来技術による変色要
素を検出する紙葉類鑑別装置の構成にあっては、図18
で示したような高価な光学部品であるレンズ8、フィル
タ9、受光素子10を少なくとも2組以上用いる構成
や、図19で示したような高価のCCDカメラ11を用
いる構成とする必要があることから、いずれも高コスト
の紙葉類鑑別装置となり、低コスト化が望まれる自動販
売機などの装置では、コスト的な問題が生じる。FIG. 18 shows a configuration of a conventional sheet discriminating apparatus for detecting a discolored element.
It is necessary to adopt a configuration using at least two or more sets of lenses 8, filters 9, and light receiving elements 10, which are expensive optical components as shown in FIG. 1, and a configuration using an expensive CCD camera 11 as shown in FIG. Therefore, any of these becomes a high-cost paper sheet discriminating apparatus, and a cost problem arises in an apparatus such as a vending machine where cost reduction is desired.
【0006】また、図18で示した従来技術では、レン
ズ8、フィルタ9、受光素子10を2組以上設ける構成
となって全体形状が大きく、また、図19で示した従来
技術では、CCDカメラ11も形状が大きいため、小型
化が求められる自動販売機などではこれら技術を採用で
きないという問題があった。以上に述べたように従来技
術の課題は、上記変色要素を検出する紙葉類鑑別装置の
低コスト化および小型化である。In the prior art shown in FIG. 18, two or more sets of lenses 8, filters 9, and light receiving elements 10 are provided, so that the overall size is large. In the prior art shown in FIG. 11 also has a problem in that these technologies cannot be used in vending machines and the like that are required to be miniaturized because of their large shape. As described above, the problem of the related art is to reduce the cost and size of the paper sheet discriminating apparatus that detects the discoloration element.
【0007】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、形状が小さく、かつ安価
な構成で、精度良く変色要素を判別する紙葉類鑑別装置
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a paper sheet discriminating apparatus which has a small shape, is inexpensive, and can accurately identify a discoloration element. It is in.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る発明は、変色要素を備える紙葉類の
真偽を鑑別する装置において、紙葉類の変色要素に対し
白色光または予め定められた波長を含む光を照射する光
源と、この光源と紙葉類との相対位置に変化を与えるこ
とにより前記変色要素の透過または反射光に波長および
出射角度が異なる第1,第2の検出光を生ぜしめる移動
手段と、第1,第2検出光を入射の後に偏向し、第1,
第2透過光または第1,第2反射光を出射する透過型ま
たは反射型の第1の回折型光学素子と、前記第1の回折
型光学素子から出射される第1,第2透過光または第
1,第2反射光を相違する波長に応じて異なる方向へ偏
向し、第3,第4透過光または第3,第4反射光を出射
する透過型または反射型の第2の回折型光学素子と、前
記第2の回折型光学素子から出射された第3,第4透過
光または第3,第4反射光を受光し、受光位置に応じて
検出信号を出力する位置検出素子と、前記位置検出素子
から出力された検出信号により第3,第4透過光または
第3,第4反射光の受光位置を判別し、第3,第4透過
光、または、第3,第4反射光の受光位置が所定位置と
一致する場合、紙葉類が真正であると判断する鑑別処理
部と、を備えることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for discriminating the authenticity of a sheet having a discoloration element. A light source that irradiates light or light having a predetermined wavelength, and a wavelength and an emission angle that are different in the wavelength or emission angle of the transmitted or reflected light of the color changing element by changing a relative position between the light source and the paper sheet. Moving means for generating the second detection light, and deflecting the first and second detection lights after the incidence;
A transmission-type or reflection-type first diffractive optical element that emits second transmitted light or first and second reflected light, and a first or second transmitted light that is emitted from the first diffraction-type optical element; A transmissive or reflective second diffractive optic that deflects the first and second reflected lights in different directions according to different wavelengths and emits third or fourth transmitted light or third and fourth reflected light. An element, a position detecting element that receives the third or fourth transmitted light or the third or fourth reflected light emitted from the second diffractive optical element, and outputs a detection signal according to a light receiving position; The light receiving position of the third or fourth transmitted light or the third and fourth reflected light is determined based on the detection signal output from the position detection element, and the third or fourth transmitted light or the third or fourth reflected light is detected. A discriminating processing unit that determines that the paper sheet is genuine when the light receiving position matches the predetermined position. And it features.
【0009】また、請求項2に係る発明では、請求項1
に記載の紙葉類鑑別装置において、前記第1の透過型ま
たは反射型の回折型光学素子は、第1,第2検出光を入
射の後に偏向し、第1,第2透過光または第1,第2反
射光を出射する複合機能を実現する表面形状を有する回
折格子面を備えることを特徴とする。Further, in the invention according to claim 2, claim 1
In the paper sheet discriminating apparatus according to the above, the first transmission type or reflection type diffraction optical element deflects the first and second detection lights after being incident, and deflects the first and second transmission lights or the first and second detection lights. And a diffraction grating surface having a surface shape realizing a composite function of emitting the second reflected light.
【0010】また、請求項3に係る発明では、請求項1
に記載の紙葉類鑑別装置において、前記第1の透過型ま
たは反射型の回折型光学素子は、第1の検出光を入射の
後に偏向し、第1透過光または第1反射光を出射する透
過型または反射型の第1の部分と、第2の検出光を入射
の後に偏向し、第2透過光または第2反射光を出射する
透過型または反射型の第2の部分と、からなる表面形状
を有する回折格子面を備えることを特徴とする。[0010] In the invention according to claim 3, according to claim 1,
In the paper sheet discriminating apparatus described in the above, the first transmission type or reflection type diffraction optical element deflects the first detection light after being incident, and emits the first transmitted light or the first reflected light. A first portion of a transmission type or a reflection type, and a second portion of a transmission type or a reflection type that deflects the second detection light after being incident and emits the second transmission light or the second reflection light. A diffraction grating surface having a surface shape is provided.
【0011】また、請求項4に係る発明では、請求項1
〜請求項3の何れか1項に記載の紙葉類鑑別装置におい
て、前記第2の透過型または反射型の回折型光学素子
は、前記第1の回折型光学素子から出射される第1,第
2透過光または第1,第2反射光を相違する波長に応じ
て異なる方向へ偏向し、第3,第4透過光または第3,
第4反射光を出射する複合機能を実現する表面形状を有
する回折格子面を備えることを特徴とする。In the invention according to claim 4, claim 1 is
4. The sheet discriminating apparatus according to claim 3, wherein the second transmission-type or reflection-type diffractive optical element is configured to output the first and the second diffractive optical elements from the first diffractive optical element. 5. The second transmitted light or the first and second reflected lights are deflected in different directions according to different wavelengths, and the third and fourth transmitted lights or the third and fourth reflected lights are deflected.
It is characterized by having a diffraction grating surface having a surface shape realizing a composite function of emitting the fourth reflected light.
【0012】また、請求項5に係る発明では、請求項1
〜請求項3の何れか1項に記載の紙葉類鑑別装置におい
て、前記第2の回折型光学素子から出射される第1透過
光または第1反射光を相違する波長に応じて異なる方向
へ偏向し、第3透過光または第3反射光を出射する透過
型または反射型の第1の部分と、前記第1の回折型光学
素子から出射される第2透過光または第2反射光を相違
する波長に応じて異なる方向へ偏向し、第4透過光また
は第4反射光を出射する透過型または反射型の第2の部
分と、からなる表面形状を有する回折格子面を備えるこ
とを特徴とする。Further, in the invention according to claim 5, according to claim 1,
The sheet discriminating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first transmitted light or the first reflected light emitted from the second diffractive optical element is directed in different directions according to different wavelengths. A transmission-type or reflection-type first portion that deflects and emits a third transmission light or a third reflection light is different from a second transmission light or a second reflection light emitted from the first diffractive optical element. And a transmission-type or reflection-type second portion that deflects light in a different direction according to the wavelength to be emitted and emits fourth transmitted light or fourth reflected light. I do.
【0013】また、請求項6に係る発明では、変色要素
を備える紙葉類の真偽を鑑別する装置において、紙葉類
の変色要素に対し白色光または予め定められた波長を含
む光を照射する光源と、この光源と紙葉類との相対位置
に変化を与えることにより前記変色要素の透過または反
射光に波長および出射角度が異なる第1,第2の検出光
を生ぜしめる移動手段と、第1,第2検出光を入射の後
に相違する波長に応じて異なる方向へ偏向し、第5,第
6透過光または第5,第6反射光を出射する透過型また
は反射型の第3の回折型光学素子と、前記第3の回折型
光学素子から出射された第5,第6透過光または第5,
第6反射光を受光し、受光位置に応じて検出信号を出力
する位置検出素子と、前記位置検出素子から出力された
検出信号により第5,第6透過光または第5,第6反射
光の受光位置を判別し、第5,第6透過光、または、第
5,第6反射光の受光位置が所定位置と一致する場合、
紙葉類が真正であると判断する鑑別処理部と、を備える
ことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the device for discriminating the authenticity of a sheet having a color changing element, the color changing element of the sheet is irradiated with white light or light having a predetermined wavelength. A light source, and moving means for generating first and second detection lights having different wavelengths and emission angles in the transmitted or reflected light of the color changing element by changing the relative positions of the light source and the paper sheet, A third transmission-type or reflection-type third light that deflects the first and second detection lights in different directions according to different wavelengths after the incidence, and emits fifth, sixth transmitted light, or fifth, sixth reflected light. A diffractive optical element, and fifth or sixth transmitted light or fifth or fifth transmitted light emitted from the third diffractive optical element.
A position detecting element that receives the sixth reflected light and outputs a detection signal in accordance with the light receiving position; and a fifth or sixth transmitted light or a fifth and sixth reflected light based on the detection signal output from the position detecting element. The light receiving position is determined, and when the light receiving positions of the fifth and sixth transmitted lights or the fifth and sixth reflected lights match the predetermined position,
And a discrimination processing unit that determines that the paper sheet is genuine.
【0014】また、請求項7に係る発明では、請求項6
に記載の紙葉類鑑別装置において、前記第3の透過型ま
たは反射型の回折型光学素子は、第1,第2検出光を入
射の後に偏向し、第5,第6透過光または第5,第6反
射光を出射する複合機能を実現する表面形状を有する回
折格子面を備えることを特徴とする。In the invention according to claim 7, claim 6
In the paper sheet discriminating apparatus described in the above, the third transmission-type or reflection-type diffraction optical element deflects the first and second detection lights after being incident, and reflects the fifth, sixth transmitted light, or fifth light. And a diffraction grating surface having a surface shape realizing a composite function of emitting the sixth reflected light.
【0015】また、請求項8に係る発明では、請求項6
に記載の紙葉類鑑別装置において、前記第3の透過型ま
たは反射型の回折型光学素子は、第1の検出光を入射の
後に偏向し、第5透過光または第5反射光を出射する透
過型または反射型の第1の部分と、第2の検出光を入射
の後に偏向し、第6透過光または第6反射光を出射する
透過型または反射型の第2の部分と、からなる表面形状
を有する回折格子面を備えることを特徴とする。[0015] In the invention according to claim 8, claim 6 is provided.
In the paper sheet discriminating apparatus according to the above, the third transmission type or reflection type diffraction optical element deflects the first detection light after incidence, and emits fifth transmission light or fifth reflection light. A first portion of a transmission type or a reflection type, and a second portion of a transmission type or a reflection type that deflects the second detection light after being incident and emits a sixth transmission light or a sixth reflection light. A diffraction grating surface having a surface shape is provided.
【0016】また、請求項9に係る発明では、請求項1
〜請求項8の何れか1項に記載の紙葉類鑑別装置におい
て、各回折型光学素子の形状の設計に際し、光線を回折
型光学素子に入射した場合の回折型光学素子面上におけ
る干渉パターンの位相分布を求め、前記回折型光学素子
面上に仮想的に引かれた複数の線に沿う前記位相分布の
変化率からその位相分布の極大値および極小値を検索
し、前記仮想的な線に沿って隣り合った二つの前記極大
値同士もしくは極小値同士を順次選出し、前記二つの前
記極大値同士を選出した場合には、それら二つの極大値
の間に、それら二つの極大値の一方とそれら二つの極大
値に挟まれた極小値との差が段差となるように、しか
も、前記回折型光学素子から出射される透過光または反
射光が所定方向へ向かうような斜面が形成されるよう
に、前記位相分布を鋸歯状パターンで近似することによ
り、表面形状が決定される透過型又は反射型の回折型光
学素子を用い、前記二つの前記極小値同士を選出した場
合には、それら二つの極小値の間に、それら二つの極小
値の一方とそれら二つの極小値に挟まれた極大値との差
が段差となるように、しかも、前記回折型光学素子から
の透過光または反射光が所定方向へ向かうような斜面が
形成されるように、前記位相分布を鋸歯状パターンで近
似することにより、表面形状が決定される透過型又は反
射型の回折型光学素子を用いることを特徴とする。According to the ninth aspect of the present invention, in the first aspect,
The paper sheet discriminating apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein, when designing the shape of each diffractive optical element, an interference pattern on a diffractive optical element surface when a light beam is incident on the diffractive optical element. The maximum value and the minimum value of the phase distribution are searched from the rate of change of the phase distribution along a plurality of lines virtually drawn on the surface of the diffractive optical element, and the virtual line In the case where the two maximum values adjacent to each other or the minimum values are sequentially selected and the two maximum values are selected, the two maximum values are selected between the two maximum values. A slope is formed such that the difference between one and the minimum value sandwiched between these two maximum values becomes a step, and furthermore, the transmitted light or the reflected light emitted from the diffractive optical element goes in a predetermined direction. So that the phase distribution is sawtooth By approximating with a pattern, using a transmission-type or reflection-type diffractive optical element whose surface shape is determined, and when the two minimum values are selected, between those two minimum values, An inclined surface such that the difference between one of the two minimum values and the maximum value sandwiched between the two minimum values becomes a step, and furthermore, the transmitted light or the reflected light from the diffractive optical element goes in a predetermined direction. A transmission or reflection type diffractive optical element whose surface shape is determined by approximating the phase distribution with a saw-tooth pattern so as to form a phase difference is formed.
【0017】また、請求項10に係る発明では、請求項
9記載の紙葉類鑑別装置において、前記位相分布が構成
する回折格子と交差するように前記回折型光学素子面上
に仮想的に引かれた互いに平行な複数の直線に沿って、
前記位相分布の極大値および極小値が検索することで表
面形状が決定される透過型又は反射型の回折型光学素子
を用いることを特徴とする。According to the tenth aspect of the present invention, in the paper sheet discriminating apparatus according to the ninth aspect, the paper is virtually drawn on the surface of the diffractive optical element so as to intersect with the diffraction grating formed by the phase distribution. Along several parallel straight lines
A transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by searching for a maximum value and a minimum value of the phase distribution is used.
【0018】また、請求項11に係る発明では、請求項
9記載の紙葉類鑑別装置において、前記位相分布が構成
する回折格子の形状から求まる曲率中心近傍から前記回
折型光学素子面上を放射状に延びる仮想的な複数の線に
沿って、前記位相分布の極大値および極小値が検索する
ことで表面形状が決定される透過型又は反射型の回折型
光学素子を用いることを特徴とする。According to the eleventh aspect of the present invention, in the paper sheet discriminating apparatus according to the ninth aspect, the surface of the diffractive optical element is radiated from the vicinity of the center of curvature determined from the shape of the diffraction grating constituted by the phase distribution. A transmission type or reflection type diffractive optical element whose surface shape is determined by searching for the maximum value and the minimum value of the phase distribution along a plurality of virtual lines extending in the direction is used.
【0019】また、請求項12に係る発明では、請求項
9記載の紙葉類鑑別装置において、前記位相分布が構成
する回折格子と交差するように前記回折型光学素子面上
に仮想的に複数の折れ線又は曲線を引き、それら複数の
折れ線又は曲線に沿って、前記位相分布の極大値および
極小値が検索することで表面形状が決定される透過型又
は反射型の回折型光学素子を用いることを特徴とする。According to a twelfth aspect of the present invention, in the paper sheet discriminating apparatus according to the ninth aspect, there is provided a paper sheet discriminating apparatus in which a plurality of virtual spots are provided on the surface of the diffractive optical element so as to intersect with the diffraction grating formed by the phase distribution. Using a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by retrieving the maximum value and the minimum value of the phase distribution along the plurality of polygonal lines or curves. It is characterized by.
【0020】また、請求項13に係る発明では、請求項
1〜請求項8の何れか1項に記載の紙葉類鑑別装置にお
いて、各回折型光学素子の形状の設計に際し、光線を回
折型光学素子に入射した場合の回折型光学素子面上にお
ける干渉パターンの位相分布を求め、前記回折型光学素
子面上に仮想的に引かれた複数の線に沿う前記位相分布
の変化率からその位相分布の極大値および極小値を検索
し、前記仮想的に引かれた線に沿って隣り合った二つの
極大値(A,B)を選出し、それら二つの極大値(A,
B)の一方(極大値A)に連なる、仮想的な複数の線に
沿う極大値列(C1、C2、…、Ci、…、CN:iは
1からNまでの自然数)が形成する曲線を考え、前記極
大値列の各々の極大値(Ci )位置における前記曲線
の法線に沿って、前記極大値(B)の存在する側に前記
極大値(Ci)とは別の極大値(Di )を検出し、前
記極大値(Ci )と前記別の極大値(Di )との間
に、それら二つの極大値(Ci 、Di )に挟まれた極
小値との差が段差となるように、しかも、前記回折型光
学素子から出射される透過光または反射光が所定方向へ
向かうような斜面が形成されるように、前記位相分布を
鋸歯状パターンで近似することにより、表面形状が決定
される透過型又は反射型の回折型光学素子を用いること
を特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the paper sheet discriminating apparatus according to any one of the first to eighth aspects, when designing the shape of each diffractive optical element, a light beam is diffracted. Obtain the phase distribution of the interference pattern on the diffractive optical element surface when incident on the optical element, and calculate the phase distribution from the rate of change of the phase distribution along a plurality of lines virtually drawn on the diffractive optical element surface. The local maximum and minimum of the distribution are searched, and two local maximums (A, B) adjacent along the virtually drawn line are selected, and the two local maximums (A, B) are selected.
B) (C 1 , C 2 ,..., C i ,..., C N : i is a natural number from 1 to N) along a plurality of virtual lines connected to one of the B (maximum value A) Considering the curve to be formed, along the normal of the curve at each local maximum (C i ) position of the local maximum, the local maximum (C i ) Another maximum value (D i ) was detected, and the maximum value (C i ) was sandwiched between the two maximum values (C i , D i ) between the maximum value (C i ) and the another maximum value (D i ). The phase distribution has a sawtooth pattern so that the difference from the minimum value is a step, and furthermore, a slope is formed such that transmitted light or reflected light emitted from the diffractive optical element goes in a predetermined direction. Characterized by using a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by approximating .
【0021】また、請求項14に係る発明では、請求項
9〜請求項13の何れか1項に記載の紙葉類鑑別装置に
おいて、前記位相分布全体の最大値Imaxoと最小値
Iminoとを求め、それら最大値Imaxo及び最小
値Iminoの差(Imaxo−Imino )をN分
割した間隔((Imaxo−Imino )/N)で、
前記近似された前記位相分布を量子化することにより、
表面形状が決定される透過型又は反射型の回折型光学素
子を用いることを特徴とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the paper sheet discriminating apparatus according to any one of the ninth to thirteenth aspects , a maximum value I maxo and a minimum value I mino of the entire phase distribution are set. And the difference (I maxo -I mino ) between the maximum value I maxo and the minimum value I mino is divided into N intervals ((I maxo −I mino ) / N),
By quantizing the approximated phase distribution,
A transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined is used.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】本発明の紙葉類鑑別装置の実施形
態について説明する。まず、第1実施形態について説明
する。図1は本実施形態の構成図、図2は変色要素を説
明する説明図、図3は本実施形態の構成要素の第1の回
折型光学素子の説明図、図4は本実施形態の構成要素の
第2の回折型光学素子の説明図、図5は本実施形態の構
成要素の位置検出素子(PSDおよびPDアレイ)の出
力例を示す図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a paper sheet discriminating apparatus according to the present invention will be described. First, a first embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a color changing element, FIG. 3 is an explanatory diagram of a first diffractive optical element as a component of the present embodiment, and FIG. 4 is a configuration of the present embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating a second diffractive optical element as an element, and FIG. 5 is a diagram illustrating an output example of a position detection element (PSD and PD array) as a component according to the present embodiment.
【0023】まず、紙葉類鑑別装置の第1実施形態につ
いて図1を用いて説明する。紙葉類鑑別装置は、光源
2、第1の回折型光学素子4、第2の回折型光学素子
5、位置検出素子6を備えている。また、図示しない
が、紙葉類1と光源2との相対位置に変化を与える移動
手段(本実施例では紙葉類を搬送する移動手段である)
と、位置検出素子6から出力される検出信号を用いて鑑
別処理を行う鑑別処理部が設けられている。紙葉類鑑別
装置内に搬送される紙葉類1には観察する方向により色
の見え方が異なる変色要素31が設けてある。変色要素
32は、図示しない搬送装置により搬送方向へ向けて紙
葉類1が搬送されたときに、変色要素31が移動した状
態を表す、つまり、変色要素31と変色要素32は符号
は異なるが同じものである。First, a first embodiment of a paper sheet discriminating apparatus will be described with reference to FIG. The paper sheet discriminating apparatus includes a light source 2, a first diffractive optical element 4, a second diffractive optical element 5, and a position detecting element 6. Although not shown, a moving unit that changes the relative position between the sheet 1 and the light source 2 (in this embodiment, a moving unit that conveys the sheet).
And a discrimination processing unit that performs discrimination processing using a detection signal output from the position detection element 6. The paper sheet 1 conveyed into the paper sheet discriminating apparatus is provided with a color changing element 31 having a different color appearance depending on a viewing direction. The discoloring element 32 indicates a state in which the discoloring element 31 has moved when the sheet 1 has been transported in the transport direction by a transport device (not shown). In other words, the discoloring element 31 and the discoloring element 32 have different signs. Are the same.
【0024】続いてこの変色要素について図2を用いて
説明する。図2(a)では通常の紙葉類の印刷文字等に
照明光が照射された場合が、また、図2(b)では紙葉
類上にある変色要素31(32)に照明光が照射された
場合がそれぞれ図示されている。通常の紙葉類では、図
2(a)で示すように、白色光(波長λ1,λ2が含ま
れるものとする。)で照明すると印刷されたインクの色
により反射される光の波長が決まり、通常の拡散反射面
は、全方向に拡散し、どの方向から見ても同じ色に見え
る。Next, the color changing element will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows a case in which illumination light is applied to a printed character or the like of a normal paper sheet, and FIG. 2B shows a case where the illumination light is applied to a color changing element 31 (32) on the paper sheet. Each case is illustrated. In ordinary paper sheets, as shown in FIG. 2A, when illuminated with white light (assuming wavelengths λ1 and λ2), the wavelength of light reflected by the color of the printed ink is determined. A normal diffuse reflection surface diffuses in all directions and looks the same color from any direction.
【0025】一方、紙葉類1上に設けられた変色要素3
1(32)に照明光が照射される場合、図2(b)で示
すように、変色要素31(32)からの反射光は反射す
る角度により波長が異なる。このため、図1でも示すよ
うに、変色要素31から角度θ1で反射するならば波長
λ1の第1検出光となり、変色要素32から角度θ2で
反射するならば波長λ2の第2検出光となる。変色要素
の具体例として、先に説明したが、OVIによる文字・
記号・図形や、ホログラムを用いた文字・記号・図形な
どがある。On the other hand, the discoloration element 3 provided on the sheet 1
When the illumination light is applied to 1 (32), as shown in FIG. 2B, the wavelength of the light reflected from the color changing element 31 (32) varies depending on the angle of reflection. Therefore, as shown in FIG. 1, if the light is reflected from the color-changing element 31 at the angle θ1, the light becomes the first detection light with the wavelength λ1. . As described above as a specific example of the discoloration element, the character
There are symbols / graphics and characters / symbols / graphics using holograms.
【0026】続いて、紙葉類鑑別装置の各構成について
説明する。紙葉類1には先に説明した変色要素31(3
2)が印刷等により設けられている。光源2は、紙葉類
鑑別装置内において、紙葉類1が搬送される搬送路の上
側であって、かつ紙葉類1の変色要素31(32)を照
明できる位置に配置される。そして、光源2は、紙葉類
鑑別装置に挿入された紙葉類1の変色要素31(32)
に対し、白色光または所定の波長(λ1およびλ2)を
含む光線を照射するようになされている。Next, each configuration of the paper sheet discriminating apparatus will be described. The discoloration element 31 (3
2) is provided by printing or the like. The light source 2 is disposed in the paper sheet discriminating apparatus at a position above the conveyance path on which the paper sheet 1 is conveyed and at a position where the color changing element 31 (32) of the paper sheet 1 can be illuminated. The light source 2 is a discoloring element 31 (32) of the paper sheet 1 inserted into the paper sheet discriminating apparatus.
Are irradiated with white light or light rays having predetermined wavelengths (λ1 and λ2).
【0027】第1の回折型光学素子4は、図3に示すよ
うに、波長λ1・入射角度θ1の第1検出光、および、
波長λ2・入射角度θ2の第2検出光が入射したとき、
波長はそのまま維持するが、角度についてはともに出射
角度θ3となるように偏向して、第1透過光および第2
透過光として出射する。これは図1でも示すように、第
1検出光が入射する位置を第1の部分とし、また、第2
検出光が入射する位置を第2の部分とし、第1の部分と
第2の部分とでは回折格子等を相違させた構成としてい
る。この構成は、後述するが、以下登場する第1,第
2,第3の回折型光学素子についても共通である。As shown in FIG. 3, the first diffractive optical element 4 includes a first detection light having a wavelength λ1 and an incident angle θ1, and
When the second detection light having the wavelength λ2 and the incident angle θ2 enters,
The wavelength is maintained as it is, but the angle is deflected so that both angles become the emission angle θ3, and the first transmitted light and the second
Emitted as transmitted light. As shown in FIG. 1, the position where the first detection light is incident is defined as a first portion, and
The position where the detection light is incident is referred to as a second portion, and the first portion and the second portion are configured to have different diffraction gratings and the like. As will be described later, this configuration is common to the first, second, and third diffractive optical elements that appear below.
【0028】なお、図3では透過型の第1の回折型光学
素子4について説明してあるが、波長λ1・入射角度θ
1の第1反射光が第1の部分に、および、波長λ2・入
射角度θ2の第2反射光が第2の部分に入射したとき、
波長はそのまま維持するが、角度については出射角度θ
3となるように偏向して、第1反射光および第2反射光
を出射するような反射型の第1の回折型光学素子4とし
ても良い。透過型または反射型の第1の回折型光学素子
4とするかは適宜設計・選択される。Although FIG. 3 illustrates the transmission type first diffraction optical element 4, the wavelength λ1 and the incident angle θ
When the first reflected light of 1 enters the first portion, and the second reflected light of wavelength λ2 and the incident angle θ2 enters the second portion,
The wavelength is maintained as it is, but the output angle θ
The first diffractive optical element 4 may be a reflective first diffractive optical element 4 that emits the first reflected light and the second reflected light by being deflected to 3. Whether it is a transmission type or reflection type first diffraction optical element 4 is appropriately designed and selected.
【0029】第2の回折型光学素子5は、図4に示すよ
うに、入射した光の波長に応じて偏向角を変える機能を
有しており、波長λ1・角度θ4の第1透過光(第1反
射光)および波長λ2・角度θ4の第2透過光(第2反
射光)が入射されたならば、それぞれ角度θ5,θ6に
偏向して、波長λ1・角度θ5の第3透過光および波長
λ2・角度θ6の第4透過光を出射する。この場合も図
1,図4でも示すように、第1透過光(第1反射光)が
入射する位置を第1の部分とし、また、第2透過光(第
2反射光)が入射する位置を第2の部分とし、第1の部
分と第2の部分とでは回折格子等を相違させた構成とし
ている。As shown in FIG. 4, the second diffractive optical element 5 has a function of changing the deflection angle according to the wavelength of the incident light, and the first transmitted light (wavelength λ1 and angle θ4). When the first reflected light) and the second transmitted light (second reflected light) having the wavelength λ2 and the angle θ4 are incident, the light is deflected to angles θ5 and θ6, respectively, and the third transmitted light having the wavelength λ1 and the angle θ5 and The fourth transmitted light having the wavelength λ2 and the angle θ6 is emitted. Also in this case, as shown in FIGS. 1 and 4, the position where the first transmitted light (first reflected light) is incident is defined as the first portion, and the position where the second transmitted light (second reflected light) is incident. Is a second portion, and the first portion and the second portion are configured to have different diffraction gratings and the like.
【0030】なお、図4では透過型の第2の回折型光学
素子5について説明してあるが、波長λ1・角度θ4の
第1透過光(第1反射光)が第1の部分に、また、波長
λ2・角度θ4の第2透過光(第2反射光)が第2の部
分に入射されたならば、それぞれ角度θ5,θ6に偏向
して、波長λ1・角度θ5の第3反射光および波長λ2
・角度θ6の第4反射光を出射する反射型の第2の回折
型光学素子5としても良い。透過型または反射型の第2
の回折型光学素子5とするかは適宜設計・選択される。Although FIG. 4 illustrates the transmission type second diffractive optical element 5, the first transmitted light (first reflected light) having the wavelength λ1 and the angle θ4 is transmitted to the first portion, and When the second transmitted light (second reflected light) having the wavelength λ2 and the angle θ4 is incident on the second portion, the light is deflected to angles θ5 and θ6, respectively, and the third reflected light having the wavelength λ1 and the angle θ5 and Wavelength λ2
The reflection type second diffractive optical element 5 that emits the fourth reflected light at the angle θ6 may be used. Transmissive or reflective second
The design of the diffraction optical element 5 is appropriately selected.
【0031】位置検出素子6は、半導体位置検出素子
(PSD:Position Sensitive Detector)、また
は、多分割位置検出素子(PDアレイ:Photo Diode
Array)等であり、PSDは、図1でも明らかなよう
に、1方向に長い受光面を持ち、光の入射した位置に応
じた電気出力を得ることができるようになされている。
PDアレイは複数のPDからなり、光の入射したPDよ
り出力が得られる。The position detecting element 6 is a semiconductor position detecting element (PSD: Position Sensitive Detector) or a multi-division position detecting element (PD array: Photo Diode).
Array, etc., as is clear from FIG. 1, the PSD has a light receiving surface that is long in one direction and can obtain an electric output according to the position where light is incident.
The PD array includes a plurality of PDs, and an output is obtained from the PD on which light is incident.
【0032】続いて紙葉類鑑別装置による鑑別処理につ
いて説明する。図1に示すように、紙葉類1が紙葉類鑑
別装置に挿入され、搬送方向に向けて搬送路上を搬送さ
れるとき、光源2により照明される。まず、変色要素3
1で波長λ1の第1検出光が角度θ1で変色要素から出
射され、第1の回折型光学素子4の第1の部分および第
2の回折型光学素子5の第1の部分を経て位置検出装置
6に入射する。Next, the discriminating process by the sheet discriminating apparatus will be described. As shown in FIG. 1, when a sheet 1 is inserted into a sheet discriminating apparatus and is conveyed on a conveying path in a conveying direction, the sheet 1 is illuminated by a light source 2. First, discoloration element 3
At 1, the first detection light having the wavelength λ1 is emitted from the color changing element at an angle θ1, and the position is detected via the first portion of the first diffractive optical element 4 and the first portion of the second diffractive optical element 5. The light enters the device 6.
【0033】続いて、紙葉類1が搬送路上を進み、変色
要素31が変色要素32の位置に来ると、第1の回折型
光学素子4に対する入射位置が第2の部分となり、波長
λ2の第2検出光が角度θ2で変色要素から反射され、
第1の回折型光学素子4の第2の部分および第2の回折
型光学素子5の第2の部分を経て位置検出素子6に入射
する。Subsequently, when the sheet 1 advances on the transport path and the color changing element 31 comes to the position of the color changing element 32, the incident position on the first diffractive optical element 4 becomes the second portion, and the wavelength λ2 The second detection light is reflected from the color changing element at an angle θ2,
The light enters the position detecting element 6 via the second part of the first diffractive optical element 4 and the second part of the second diffractive optical element 5.
【0034】位置検出素子6においては、入射した光線
が第3透過光(第3反射光)であるか、または、第4透
過光(第4反射光)であるかによって光の検出位置が相
違し、その結果検出信号が異なることとなり、検出位置
により波長が判る。変色要素31からの第3透過光(第
3反射光)が波長λ1の光として受光され、少し時間が
経って変色要素32からの第4透過光(第4反射光)が
波長λ2の光として受光されるので、位置検出素子6の
検出信号は図5で示すような信号となる。このような検
出信号が図示しない鑑別処理部へ出力されたならば、鑑
別処理部は、図示しないメモリ部にこの検出信号を記憶
させ、予め登録してある真正の信号パターンと比較して
一致するならば変色要素からの反射光であると判別で
き、この紙葉類1には変色要素を有している、つまり真
の紙葉類と鑑別する。In the position detecting element 6, the light detection position differs depending on whether the incident light beam is the third transmitted light (third reflected light) or the fourth transmitted light (fourth reflected light). As a result, the detection signals are different, and the wavelength can be determined based on the detection position. The third transmitted light (third reflected light) from the color changing element 31 is received as light of the wavelength λ1, and after a short time, the fourth transmitted light (fourth reflected light) from the color changing element 32 is converted to light of the wavelength λ2. Since the light is received, the detection signal of the position detection element 6 becomes a signal as shown in FIG. If such a detection signal is output to a discrimination processing unit (not shown), the discrimination processing unit stores the detection signal in a memory unit (not shown), compares the detection signal with a genuine signal pattern registered in advance, and matches the signal pattern. Then, it can be determined that the light is reflected light from the color changing element, and the paper sheet 1 has a color changing element, that is, is distinguished from a true paper sheet.
【0035】一方、偽造紙幣類等の偽の紙葉類で変色要
素を持たない場合、変色要素の検出光が出射されること
はなく、反射光の波長はλ1,λ2の何れか1つの波長
を有する反射光しか存在しないか、または、両波長の反
射光が無くなる。このため図5で示す第3透過光(第3
反射光)または第4透過光(第4反射光)であることを
示す2つの波形の内1つまたは2つとも無くなる。鑑別
処理部は、図示しないメモリ部にこの検出信号を記憶さ
せ、予め登録してある真正の信号パターンと比較して一
致しないならば変色要素からの反射光でないと判別で
き、この紙葉類1には変色要素を有していない、つまり
偽の紙葉類と鑑別する。On the other hand, when fake paper sheets such as counterfeit bills have no discoloration element, the detection light of the discoloration element is not emitted, and the wavelength of the reflected light is any one of λ1 and λ2. Or there is no reflected light of both wavelengths. For this reason, the third transmitted light (third transmitted light) shown in FIG.
One or two of the two waveforms indicating the reflected light) or the fourth transmitted light (fourth reflected light) disappear. The discrimination processing unit stores the detection signal in a memory unit (not shown), compares it with a genuine signal pattern registered in advance, and if it does not match, can determine that the light is not reflected light from the color changing element. Has no discoloration element, that is, is distinguished from fake paper sheets.
【0036】なお、上述の第1の回折型光学素子4は、
図1,図3で示したように、第1の部分と第2の部分と
を分ける回折格子面を有する構成以外にも、図20で示
すように第1の部分と第2の部分とを分けない回折格子
面とすることもできる。具体的には後述する複合機能を
実現する表面形状を設計し、この表面形状を有する回折
格子面を備える第1の回折形光学素子4とする。ここに
複合機能を有するとは、本明細書中では、波長および入
射角度が異なる複数の入射光をおのおの任意の方向へ偏
向させる機能を指している。このような複合機能を実現
する表面形状の設計方法は後述される。この回折格子面
は、第1,2検出光をそれぞれ任意の出射角度の第1,
2透過光(第1,2反射光)に偏向するため、あえて第
1の部分,第2の部分に分けなくとも良い。このように
第1,第2の部分を有する回折格子面とするか複合機能
を有する回折格子面とするかは適宜選択される。The first diffractive optical element 4 described above is
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, in addition to the configuration having the diffraction grating surface separating the first portion and the second portion, as shown in FIG. Diffraction grating surfaces that are not divided can also be used. Specifically, a surface shape that realizes a composite function described later is designed, and the first diffraction optical element 4 having a diffraction grating surface having this surface shape is obtained. Here, having a composite function refers to a function of deflecting a plurality of incident lights having different wavelengths and incident angles in arbitrary directions, respectively. A method of designing a surface shape that realizes such a composite function will be described later. This diffraction grating surface converts the first and second detection lights into the first and second light beams at arbitrary emission angles.
Since the light is deflected into two transmitted lights (first and second reflected lights), the light does not need to be divided into the first part and the second part. As described above, whether to use the diffraction grating surface having the first and second portions or the diffraction grating surface having the composite function is appropriately selected.
【0037】また、上述の第2の回折型光学素子5は、
図1,図4で示したように、第1の部分と第2の部分と
を分ける回折格子面を有する構成以外にも、図21で示
すように第1の部分と第2の部分とを分けない回折格子
面とすることもできる。この回折格子面は通常(例えば
単純な鋸形の回折格子面)の回折格子面としても良い。
このような通常の回折格子面を有する回折形光学素子に
入射角度が同じで波長が異なる第1,2透過光(第1,
2反射光)が入射した場合、波長を維持したまま出射角
を相違させることができるのは周知であり、あえて第1
の部分,第2の部分に分けなくとも良い。The second diffractive optical element 5 described above is
As shown in FIG. 1 and FIG. 4, in addition to the configuration having the diffraction grating surface separating the first portion and the second portion, as shown in FIG. Diffraction grating surfaces that are not divided can also be used. The diffraction grating surface may be a normal (for example, a simple sawtooth diffraction grating surface) diffraction grating surface.
The first and second transmitted light (first and second transmitted light) having the same incident angle and different wavelengths are incident on the diffractive optical element having such a normal diffraction grating surface.
It is well known that when the reflected light is incident, the emission angle can be made different while maintaining the wavelength.
And the second part need not be divided.
【0038】さらに、複合機能を有する表面形状を設計
し、この表面形状を有する回折格子面を備える第2の回
折形光学素子5とするようにしてもよい。この回折格子
面は、波長および入射角度が異なる第1,第2透過光
(第1,第2反射光)をそれぞれ任意の出射角度の第
3,第4透過光(第3,第4反射光)に偏向する格子面
であり、あえて第1の部分,第2の部分に分けなくとも
良い。このように第1,第2の部分を有する回折格子面
とするか複合機能を有する回折格子面とするかは適宜選
択されるものである。さらにまた、上記実施例では、第
1,第2の検出光を変色要素31の反射光として説明し
ているが、変色要素の透過光をもって、第1,第2の検
出光としても良い。Further, a surface shape having a composite function may be designed and the second diffraction optical element 5 having a diffraction grating surface having this surface shape may be used. The diffraction grating surface converts the first and second transmitted lights (first and second reflected lights) having different wavelengths and incident angles into third and fourth transmitted lights (third and fourth reflected lights) having arbitrary output angles, respectively. ), And need not be deliberately divided into the first portion and the second portion. As described above, whether to use the diffraction grating surface having the first and second portions or the diffraction grating surface having the composite function is appropriately selected. Furthermore, in the above embodiment, the first and second detection lights are described as the reflected light of the color changing element 31, but the transmitted light of the color changing element may be used as the first and second detection light.
【0039】図22は第1の回折型光学素子4および第
2の回折型光学素子5がともに複合機能を有する回折格
子面を備える紙葉類鑑別装置の構成図であり、図23は
第1の回折型光学素子4は第1,第2の部分を有するが
第2の回折型光学素子5は複合機能を有するあるいは通
常の回折格子面を有する紙葉類鑑別装置の構成図であ
る。これらのように上述の第1の回折型光学素子4およ
び第2の回折型光学素子5を適宜組み合わせて構成する
ことができる。FIG. 22 is a configuration diagram of a sheet discriminating apparatus in which both the first diffractive optical element 4 and the second diffractive optical element 5 have a diffraction grating surface having a composite function, and FIG. Is a configuration diagram of a paper sheet discriminating apparatus having a composite function or a normal diffraction grating surface, while the diffractive optical element 4 has first and second portions. As described above, the above-described first diffractive optical element 4 and second diffractive optical element 5 can be appropriately combined and configured.
【0040】続いて、本発明の紙葉類鑑別装置の第2実
施形態について図を用いて説明する。図6は本実施形態
の構成図、図7は本実施形態の構成要素の第3の回折型
光学素子の説明図である。第1実施形態では第1の回折
型光学素子4および第2の回折型光学素子5を備えてい
たが、本実施形態では、図6で示すように複合機能を有
する第3の回折型光学素子7を有している点が相違す
る。なお、その他、紙葉類1、変色要素31、変色要素
32、光源2、位置検出素子6については、第1実施形
態と同様であるとしてその詳細な説明を省略する。Next, a second embodiment of the paper sheet discriminating apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a configuration diagram of the present embodiment, and FIG. 7 is an explanatory diagram of a third diffractive optical element as a component of the embodiment. In the first embodiment, the first diffractive optical element 4 and the second diffractive optical element 5 are provided. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 7 is different. In addition, the sheet 1, the discoloring element 31, the discoloring element 32, the light source 2, and the position detecting element 6 are the same as those in the first embodiment, and the detailed description is omitted.
【0041】複合機能を持つ第3の回折型光学素子7
は、第1の実施形態の第1の回折型光学素子4と第2の
回折型光学素子5との機能を併せ持つように設計された
ものである。図7で示すように、波長λ1・入射角度θ
1の第1検出光、および、波長λ2・入射角度θ2の第
2検出光が入射したとき、第3の回折型光学素子7は、
入射した光の波長および角度に応じて偏向角を変える機
能を有しており、それぞれ角度θ5,θ6に偏向して、
波長λ1・角度θ5の第5透過光、および、波長λ2・
角度θ6の第6透過光を出射する。これも図6,図7で
も示すように、第1検出光が入射する位置を第1の部分
とし、また、第2検出光が入射する位置を第2の部分と
し、第1の部分と第2の部分とでは回折格子等を相違さ
せた構成としている。Third Diffractive Optical Element 7 Having Composite Function
Is designed to have both functions of the first diffractive optical element 4 and the second diffractive optical element 5 of the first embodiment. As shown in FIG. 7, the wavelength λ1 and the incident angle θ
When the first first detection light and the second detection light having the wavelength λ2 and the incident angle θ2 enter, the third diffraction optical element 7
It has the function of changing the deflection angle according to the wavelength and angle of the incident light, and deflects it to angles θ5 and θ6, respectively.
Fifth transmitted light at wavelength λ1, angle θ5, and wavelength λ2
The sixth transmitted light having the angle θ6 is emitted. As also shown in FIGS. 6 and 7, the position where the first detection light is incident is defined as a first part, the position where the second detection light is incident is defined as a second part, and the first part and the first part are separated. The second part has a configuration in which a diffraction grating and the like are different.
【0042】なお、図6,図7では透過型の第3の回折
型光学素子7について説明してあるが、波長λ1・入射
角度θ1の第1検出光、および、波長λ2・入射角度θ
2の第2検出光が入射したとき、第3の回折型光学素子
7は、入射した光の波長に応じて偏向角を変える機能を
有しており、それぞれ角度θ5,θ6に偏向して、波長
λ1・角度θ5の第5反射光、および、波長λ2・角度
θ6の第6反射光を出射する反射型の第3の回折型光学
素子7としても良い。透過型または反射型の第3の回折
型光学素子7とするかは適宜設計・選択される。PDア
レイやPSDである位置検出素子6により、第3の回折
型光学素子7からの出射光が検出され、検出信号が出力
される。Although FIGS. 6 and 7 show the third diffractive optical element 7 of the transmission type, the first detection light having the wavelength λ1 and the incident angle θ1 and the wavelength λ2 and the incident angle θ
When the second second detection light is incident, the third diffractive optical element 7 has a function of changing the deflection angle in accordance with the wavelength of the incident light, and deflects the light to angles θ5 and θ6, respectively. The reflection type third diffractive optical element 7 that emits the fifth reflected light having the wavelength λ1 and the angle θ5 and the sixth reflected light having the wavelength λ2 and the angle θ6 may be used. Whether it is a transmission type or reflection type third diffraction optical element 7 is appropriately designed and selected. The light emitted from the third diffractive optical element 7 is detected by the position detection element 6, which is a PD array or PSD, and a detection signal is output.
【0043】続いて第2実施形態による鑑別動作につい
て説明する。図6で、紙葉類1が紙葉類鑑別装置に挿入
され、搬送方向に向けて搬送路上を搬送されるとき、光
源2により照明される。まず、変色要素31で波長λ1
の第1検出光が角度θ1で変色要素から出射され、第3
の回折型光学素子7の第1の部分を経て位置検出素子6
に入射する。紙葉類1が搬送路上を進み、変色要素31
が変色要素32の位置に来ると、第3の回折型光学素子
7に対する入射位置が異なり、波長λ2の第2検出光が
角度θ2で変色要素から反射され、第3の回折型光学素
子7の第2の部分を経て位置検出素子6に入射する。Next, the discriminating operation according to the second embodiment will be described. In FIG. 6, when the sheet 1 is inserted into the sheet discriminating apparatus and is conveyed on the conveying path in the conveying direction, the sheet 1 is illuminated by the light source 2. First, the wavelength λ1
Is emitted from the color changing element at an angle θ1, and the third detection light
Of the position detecting element 6 through the first portion of the diffractive optical element 7
Incident on. The paper sheet 1 advances on the transport path, and the discoloration element 31
Comes to the position of the color-changing element 32, the incident position on the third diffractive optical element 7 is different, the second detection light of wavelength λ2 is reflected from the color-changing element at an angle θ2, and the third diffractive optical element 7 The light enters the position detection element 6 via the second portion.
【0044】位置検出素子6においては、入射した光線
が第5透過光(第5反射光)であるか、または、第6透
過光(第6反射光)であるかによって光の検出位置が相
違し、その結果検出信号が異なることとなり、検出位置
により波長が判る。変色要素31からの第5透過光(第
5反射光)が波長λ1の光として受光され、少し時間が
経って変色要素32からの第6透過光(第6反射光)が
波長λ2の光として受光されるので、位置検出素子6の
検出信号は第1実施形態と同様に図5で示すような信号
となる。このような検出信号が図示しない鑑別処理部へ
出力されたならば、鑑別処理部は、変色要素からの反射
光であると判別でき、この紙葉類1には変色要素を有し
ている、つまり真の紙葉類と鑑別し、また、図5で示し
た2つの波形の内1つまたは2つともない場合は偽物の
葉類と鑑別することとなる。In the position detecting element 6, the light detection position differs depending on whether the incident light beam is the fifth transmitted light (fifth reflected light) or the sixth transmitted light (sixth reflected light). As a result, the detection signals are different, and the wavelength can be determined based on the detection position. The fifth transmitted light (fifth reflected light) from the color changing element 31 is received as light of wavelength λ1, and after a short time, the sixth transmitted light (sixth reflected light) from color changing element 32 is converted to light of wavelength λ2. Since the light is received, the detection signal of the position detection element 6 becomes a signal as shown in FIG. 5 as in the first embodiment. If such a detection signal is output to a discrimination processing unit (not shown), the discrimination processing unit can determine that the light is reflected light from the discoloration element, and the sheet 1 has a discoloration element. That is, it is discriminated from a true paper leaf, and if there is no one or two of the two waveforms shown in FIG. 5, it is discriminated from a fake leaf.
【0045】なお、上述の第3の回折型光学素子7は、
図6,図7で示したように第1の部分と第2の部分とを
分ける回折格子面を有する構成以外にも、図24,図2
5で示すように第1の部分と第2の部分とを分けない回
折格子面とすることもできる。具体的には後述する複合
機能を実現する表面形状を設計し、この表面形状を有す
る回折格子面を備える第3の回折形光学素子7とする。
この回折格子面は、第1,2検出光をそれぞれ任意の出
射角度の第5,6透過光(第5,6反射光)に偏向する
格子面であり、あえて第1の部分,第2の部分に分けな
くとも良い。このように第1,第2の部分を有する回折
格子面とするか複合機能を有する回折格子面とするかは
適宜選択されるものである。The third diffractive optical element 7 described above is
As shown in FIGS. 6 and 7, in addition to the configuration having a diffraction grating surface separating the first portion and the second portion, FIGS.
As shown by 5, the first portion and the second portion can be formed as a diffraction grating surface which is not separated. More specifically, a surface shape that realizes a composite function described later is designed, and a third diffraction optical element 7 having a diffraction grating surface having this surface shape is obtained.
This diffraction grating surface is a grating surface that deflects the first and second detection lights into fifth and sixth transmitted lights (fifth and sixth reflected lights) having an arbitrary emission angle, respectively. It does not have to be divided into parts. As described above, whether to use the diffraction grating surface having the first and second portions or the diffraction grating surface having the composite function is appropriately selected.
【0046】続いて第1,第2の実施形態に共通する、
複合機能を実現する表面形状をし、精度の高い第1,第
2,第3の回折型光学素子について説明する。上記の第
1,第2実施形態で説明したような機能を持つ第1,第
2,第3の回折型光学素子の具体例としては、実際の光
学系を配置して干渉縞を記録するホログラフィック光学
素子がある。ホログラフィック光学素子例として、例え
ば、図8に示すように、第1の回折型光学素子4と同等
の機能を持たせることができるが、透過光や高次回折光
などのノイズ成分が多く、位置検出素子6へ入射する光
の効率が低い。たとえば、位相分布を2値化したパター
ンで素子を製作しており、回折効率が40%程度の素子
であった。Subsequently, common to the first and second embodiments,
The first, second and third diffractive optical elements having a surface shape realizing a composite function and having high accuracy will be described. As a specific example of the first, second, and third diffractive optical elements having the functions described in the first and second embodiments, a hologram for recording interference fringes by disposing an actual optical system is provided. There are graphic optics. As an example of a holographic optical element, for example, as shown in FIG. 8, the same function as that of the first diffractive optical element 4 can be provided, but there are many noise components such as transmitted light and high-order diffracted light, and The efficiency of light incident on the detection element 6 is low. For example, an element is manufactured with a pattern in which the phase distribution is binarized, and the element has a diffraction efficiency of about 40%.
【0047】この回折効率を改善するため、本発明者ら
は、回折効率を向上させる設計方法について発明し、特
願平11−327080(発明の名称:回折型光学素子
の設計方法)として特許出願するに至った。本実施形態
では、回折型光学素子を回折効率を向上させる設計方法
により求め、この回折型光学素子を紙葉類鑑別装置に利
用することで回折効率を向上させる。In order to improve the diffraction efficiency, the present inventors invented a design method for improving the diffraction efficiency, and filed a patent application as Japanese Patent Application No. 11-327080 (Title of Invention: Design Method for Diffractive Optical Element). I came to. In the present embodiment, a diffraction type optical element is obtained by a design method for improving diffraction efficiency, and the diffraction efficiency is improved by using this diffraction type optical element for a paper sheet discriminating apparatus.
【0048】まず、第1の回折光学素子4、第2の回折
光学素子5、および、第3の回折型光学素子7の第1の
設計方法について図面に基づいて説明する。なお、第1
の回折光学素子4、第2の回折光学素子5、および、第
3の回折型光学素子7の設計方法として、共通する方法
であるため、以下これら回折型光学素子を一括して単に
回折型光学素子50と称して説明する。First, a first design method of the first diffractive optical element 4, the second diffractive optical element 5, and the third diffractive optical element 7 will be described with reference to the drawings. The first
Is a common method for designing the diffractive optical element 4, the second diffractive optical element 5, and the third diffractive optical element 7. The description will be made with reference to the element 50.
【0049】図9は、回折型光学素子50の第1の設計
方法の手順を示すフローチャート、図10は直接位相計
算法の説明図、図11は鋸歯状パターンに近似する処理
の説明図、図12は回折型光学素子の一断面における鋸
歯状パターンを示す図、図13は鋸歯状パターンを量子
化した一例を示す図、図14は極小値を基準に鋸歯状パ
ターンを形成した場合の図である。本実施の形態におけ
る回折型光学素子の設計は、電子計算機内に記憶された
プログラムを実行することに行われるものであって、処
理が開始されると、先ずステップ101において、位相
分布が演算される。FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the first design method of the diffractive optical element 50, FIG. 10 is an explanatory diagram of the direct phase calculation method, and FIG. 11 is an explanatory diagram of a process approximating a sawtooth pattern. 12 is a diagram showing a sawtooth pattern in one section of the diffractive optical element, FIG. 13 is a diagram showing an example in which the sawtooth pattern is quantized, and FIG. 14 is a diagram showing a case where the sawtooth pattern is formed based on the minimum value. is there. The design of the diffractive optical element in the present embodiment is performed by executing a program stored in an electronic computer. When the process is started, first, in step 101, a phase distribution is calculated. You.
【0050】ステップ101における位相分布の演算手
法は、特に限定されるものではないが、例えば従来より
知られている直接位相計算法が適用可能である。直接位
相計算法については、例えば応用物理学会論文誌に「自
由空間光インターコネクション用計算機ホログラム」と
して発表されている(S.Kawai and Y.Kohga,Compu
ter-Generated Holograms for Free-Space Optical
Interconnections,Japanese Journal of Applied
Physics,Vol.30,PP.L210-2103(1991))。The method of calculating the phase distribution in step 101 is not particularly limited. For example, a conventionally known direct phase calculation method can be applied. The direct phase calculation method has been published as a "Computer Hologram for Free-Space Optical Interconnection" in the Transactions of the Japan Society of Applied Physics (S. Kawai and Y. Kohga, Compu
ter-Generated Holograms for Free-Space Optical
Interconnections, Japanese Journal of Applied
Physics, Vol. 30, PP. L210-2103 (1991)).
【0051】直接位相計算法の概要を、図10を伴って
簡単に説明すると、先ず、これから設計する回折型光学
素子50が置かれる平面Aと、その回折型光学素子50
によって偏向される各光線の光源S0および焦点S1と
を考える。座標(x,y,0)は、平面A上の点を表す
座標である。座標原点は、平面A上の一点である。光源
S0の位置座標は(Xs、Ys、Zs)である。焦点S
1の位置座標は(Xm、Ym、Zm)である。そして、
各光源S0から光線を射出したときの平面A上で干渉波
の強度I(x、y)を、数式1に従って演算する。The outline of the direct phase calculation method will be briefly described with reference to FIG. 10. First, a plane A on which a diffractive optical element 50 to be designed is placed, and the diffractive optical element 50
Consider a light source S 0 and a focal point S 1 for each ray deflected by The coordinates (x, y, 0) are coordinates representing a point on the plane A. The coordinate origin is a point on the plane A. The position coordinates of the light source S 0 is (X s, Y s, Z s). Focus S
Position coordinates of a is (X m, Y m, Z m). And
The intensity of the interference wave I (x, y) on the plane A when emitted light rays from the light sources S 0, calculates according to equation 1.
【0052】[0052]
【数1】 (Equation 1)
【0053】ここでrmおよびrsは、以下のように定
義される。[0053] Here, r m and r s are defined as follows.
【0054】[0054]
【数2】 (Equation 2)
【0055】上記式中、Asは入力波の振幅、Amは集
光点の焦点S1から光を放射したときの光の振幅、iは
虚数単位、λは光の波長、k(=2π/λ)は光の波
数、x,yは回折型光学素子上の座標(x=0、1、
2、…、n:y=0、1、2、…、n)である。そし
て、I(x、y)が、回折型光学素子50上の位相分布
である。なお、回折型光学素子50に直交する方向を、
z方向としている。[0055] In the above formula, A s is the amplitude of the input wave, A m is the amplitude of the light when the light is emitted from the focal point S 1 of the focal point, i is the imaginary unit, lambda is the wavelength of light, k (= 2π / λ) is the wave number of the light, and x and y are the coordinates (x = 0, 1,
2,..., N: y = 0, 1, 2,. I (x, y) is the phase distribution on the diffractive optical element 50. Note that the direction orthogonal to the diffractive optical element 50 is
The direction is the z direction.
【0056】回折型光学素子50の位相分布I(x、
y)が求まったら、ステップ102に移行し、初期設定
として、各カウンタi,j,k,lのそれぞれの値を0
にセットする。なお、iは、位相分布I(x、y)のx
座標上の位置を動かすためのカウンタ、jは、位相分布
I(x、y)のy座標上の位置を動かすためのカウン
タ、kは、y=jにおける極大値の位置を記憶するための
カウンタ、lは、y=jにおける極小値の位置を記憶す
るためのカウンタである。The phase distribution I (x,
When y) is obtained, the process proceeds to step 102, and the respective values of the counters i, j, k, l are set to 0 as an initial setting.
Set to. Note that i is x of the phase distribution I (x, y).
A counter for moving the position on the coordinate, j is a counter for moving the position on the y coordinate of the phase distribution I (x, y), and k is a counter for storing the position of the maximum value at y = j. , L are counters for storing the position of the local minimum at y = j.
【0057】そして、ステップ103に移行し、y=j
におけるi番目の位相分布I(i,j)とi+1番目の
位相分布I(i+1,j)との大小関係に基づき、その
i番目の位相分布I(i,j)からi+1番目の位相分
布I(i+1,j)に向かって増加しているか或いは減
少しているかを判断する。ステップ103で位相分布I
が減少していると判断された場合(I(i、j)>I
(1+1、j))には、ステップ104に移行し、フラ
グF(i)を−1にセットし、次いでステップ105に
移行し、前回セットしたフラグF(i−1)が1である
か否かを判定する。Then, the processing shifts to step 103, where y = j
, The i-th phase distribution I (i, j) and the (i + 1) -th phase distribution I (i + 1, j) based on the magnitude relationship between the i-th phase distribution I (i, j) and the (i + 1) -th phase distribution I (i, j) It is determined whether it is increasing or decreasing toward (i + 1, j). In step 103, the phase distribution I
Is determined to have decreased (I (i, j)> I
In (1 + 1, j)), the process proceeds to step 104, where the flag F (i) is set to −1. Then, the process proceeds to step 105 to determine whether the previously set flag F (i−1) is 1. Is determined.
【0058】即ち、フラグFは、ステップ103におい
て位相分布Iが減少していると判断された場合には、ス
テップ104で1にセットされる一方、減少していると
判断された場合には、後述のステップ108で−1にセ
ットされるフラグであるから、ステップ105の判定が
「YES」の場合には、位相分布Iが増加から減少に転
じた時点であると判断でき、従って、極大値が検索され
たと判断できる。That is, the flag F is set to 1 in step 104 when it is determined in step 103 that the phase distribution I is decreasing, whereas the flag F is set in step 104 when it is determined that it is decreasing. Since the flag is set to −1 in step 108 described later, if the determination in step 105 is “YES”, it can be determined that the phase distribution I has turned from an increase to a decrease. Can be determined to have been searched.
【0059】そこで、ステップ105の判定が「YE
S」の場合には、ステップ106に移行し、y=jにお
ける極大値の位置を記憶するために、Nmax(k、
j)に現在のカウンタiの値を記憶する。そして、ステ
ップ107に移行し、カウンタkを1だけインクリメン
トする。ステップ105の判定が「NO」の場合には、
ステップ106、107の処理は実行しない。Therefore, the determination in step 105 is "YE
In the case of “S”, the process proceeds to step 106, where N max (k,
j) stores the current value of the counter i. Then, the process proceeds to step 107, where the counter k is incremented by one. If the determination in step 105 is “NO”,
Steps 106 and 107 are not executed.
【0060】一方、ステップ103で位相分布Iが増加
していると判断された場合(I(i、j)<I(i+
1、j))には、ステップ108に移行し、フラグF
(i)を1にセットし、次いでステップ109に移行
し、前回セットしたフラグF(i−1)が−1であるか
否かを判定する。このステップ109の判定が「YE
S」の場合には、位相分布Iが減少から増加に転じた時
点であると判断でき、従って、極小値が検索されたと判
断できる。On the other hand, if it is determined in step 103 that the phase distribution I has increased (I (i, j) <I (i +
At 1, j)), the process proceeds to step 108, where the flag F
(I) is set to 1, and then the routine proceeds to step 109, where it is determined whether or not the previously set flag F (i-1) is -1. If the determination in step 109 is "YE
In the case of "S", it can be determined that the phase distribution I has turned from a decrease to an increase, and thus it can be determined that the minimum value has been searched.
【0061】そこで、ステップ109の判定が「YE
S」の場合には、ステップ110に移行し、y=jにお
ける極小値の位置を記憶するために、Nmin(1、
j)に現在のカウンタiの値を記憶する。そして、ステ
ップ111に移行し、カウンタ1を1だけインクリメン
トする。ステップ109の判定が「NO」の場合には、
ステップ110、111の処理は実行しない。Therefore, the determination in step 109 is "YE
S ”, go to step 110 and store N min (1,
j) stores the current value of the counter i. Then, the process proceeds to step 111, and the counter 1 is incremented by one. If the determination in step 109 is "NO",
Steps 110 and 111 are not executed.
【0062】そして、ステップ107又は111の処理
を終えた場合、並びにステップ106又は109の判定
が「NO」の場合には、ステップ112に移行し、カウ
ンタiをインクリメントし、ステップ113に移行し、
カウンタiがその最大値mを越えているか否かを判断
し、越えていない場合には、ステップ103に戻り上述
した処理を再び実行するが、ステップ113の判定が
「YES」の場合には、ステップ114に移行し、カウ
ンタiを0クリアするとともに、カウンタjをインクリ
メントする。When the processing in step 107 or 111 is completed, or when the determination in step 106 or 109 is “NO”, the flow proceeds to step 112, the counter i is incremented, and the flow proceeds to step 113.
It is determined whether or not the counter i has exceeded the maximum value m. If the counter i has not exceeded the maximum value m, the process returns to step 103 to execute the above-described processing again. If the determination in step 113 is “YES”, In step 114, the counter i is cleared to 0, and the counter j is incremented.
【0063】次いで、ステップ115に移行し、カウン
タjがその最大値nを越えているか否かを判断し、越え
ていない場合には、ステップ103に戻り上述した処理
を再び実行するが、ステップ115の判定が「YES」
の場合には、ステップ101で求めた全ての位相分布I
(i、j)に対して極大値及び極小値の検索処理が終了
したと判断し、ステップ116に移行する。Next, the routine proceeds to step 115, where it is determined whether or not the counter j has exceeded the maximum value n. If not, the routine returns to step 103 to execute the above processing again. Is "YES"
, All the phase distributions I obtained in step 101
It is determined that the search processing of the maximum value and the minimum value for (i, j) has been completed, and the process proceeds to step 116.
【0064】つまり、ステップ102〜115の処理が
完了すれば、回折型光学素子50が置かれる平面上に仮
想的に引かれた互いに平行なx軸方向の線に沿って、位
相分布I(i、j)の極大値及び極小値が検索されたこ
とになる。そこで、ステップ116に移行し、上記ステ
ップ102〜115の処理によって検索された極大値及
び極小値を用いて、位相分布I(i、j)を鋸歯状パタ
ーンで近似する処理を実行する。ステップ116で実行
される鋸歯状処理の槻要は、図11に示す通りである。That is, when the processing of steps 102 to 115 is completed, the phase distribution I (i) is drawn along the mutually parallel lines in the x-axis direction virtually drawn on the plane on which the diffractive optical element 50 is placed. , J) have been found. Then, the process proceeds to step 116 to execute a process of approximating the phase distribution I (i, j) with a sawtooth pattern using the local maximum value and the local minimum value searched in the processes of steps 102 to 115 described above. The details of the sawtooth processing executed in step 116 are as shown in FIG.
【0065】即ち、図9のステップ106、110にお
いて、Nmax(k、j)及びNm in(1、j)を記
憶しているから、y=jにおいて何番目の位相分布I
(i、j)が極大値又は極小値であるかは既知である。
よって、それらNmax(k、j)及びNmin(1、
j)に基づけば、極大値Imax(p、j)と極小値I
min(p、j)とを選出することができる。そして、
極大値及び極小値の性質から、それらは交互に表れる。That is, steps 106 and 110 in FIG.
And Nmax(K, j) and Nm inWrite (1, j)
From this, what phase distribution I at y = j is
It is known whether (i, j) is a maximum value or a minimum value.
Therefore, those Nmax(K, j) and Nmin(1,
j), the maximum value Imax(P, j) and minimum I
min(P, j) can be selected. And
Due to the nature of the maxima and minima, they appear alternately.
【0066】図11には、y=jにおけるp番目の極大
値Imax(p、j)の次に、p番目の極小値Imin
(p、j)が表れ、その次にp+1番目の極大値I
max(p+1、j)、その次にp+1番目の極小値I
min(p+1、j)、その次にp+2番目の極大値I
max(j、p+2)が表れている様子が示されてい
る。そして、曲線上に並ぶ黒丸が、ステップ116にお
ける鋸歯状処理の実行前の位相分布I(x、y)を示し
ている。In FIG. 11, after the p-th local maximum value I max (p, j) at y = j, the p-th local minimum value I min
(P, j) appears, and then the (p + 1) -th local maximum I
max (p + 1, j), then the p + 1st local minimum I
min (p + 1, j), then the p + 2nd local maximum I
The appearance of max (j, p + 2) is shown. The black circles arranged on the curve indicate the phase distribution I (x, y) before the execution of the sawtooth processing in step 116.
【0067】なお、本実施形態では、隣り合った二つの
極大値Imax(p、j)とIma x(p+1、j)と
に挟まれた部分を単位に鋸歯状処理を実行するようにな
っていて、全体としてはその鋸歯状処理の繰り返しであ
るから、ここでは、任意の隣り合った二つの極大値I
max(p、j)とImax(p+1、j)とに挟まれ
た部分の鋸歯状処理について説明する。[0067] In the present embodiment, the two maxima I max (p, j) of adjacent and in units of I ma x (p + 1, j) and the part sandwiched by to perform a serrated process And the whole is a repetition of the saw-tooth processing, so that any two adjacent maxima I
The saw-tooth processing of a portion sandwiched between max (p, j) and I max (p + 1, j) will be described.
【0068】先ずは、鋸歯状パターンの間隔と段差とを
決定する。なお、これら間隔及び段差は、鋸歯状パター
ンの一つ一つについて個別に決定する。鋸歯状パターン
の間隔Wpは、隣り合った二つの極大値Imax(p、
j)とImax(p+1、j)との間のx軸に沿った方
向の距離である。具体的には、Nmax(k、j)−N
max(p、j)である。First, the intervals and steps of the sawtooth pattern are determined. Note that these intervals and steps are individually determined for each of the sawtooth patterns. The interval Wp of the sawtooth pattern is determined by two adjacent maximum values I max (p,
j) and I max (p + 1, j) in the direction along the x-axis. Specifically, N max (k, j) −N
max (p, j).
【0069】鋸歯状パターンの段差Apは、極大値I
max(p、j)と、その隣の極小値Imin(p、
j)との差(Imax(p、j)−Imin(p、
j))である。なお、鋸歯状パターンの段差は、極大値
Imax(p+1、j)と、極小値I min(p、j)
との差とすることも可能であるが、かかる場合には、鋸
歯状パターンの斜面の形状が、図11の場合とは逆向き
になる。つまり、鋸歯状パターンの斜面の形状として
は、図11のような左下がりのものと、図11とは逆に
右下がりのものとの二種類考えれるが、いずれを採用す
るかは適宜選択される。The step Ap of the sawtooth pattern has a maximum value I
max(P, j) and the local minimum Imin(P,
j) and the difference (Imax(P, j) -Imin(P,
j)). Note that the step of the sawtooth pattern has a maximum value.
Imax(P + 1, j) and the minimum value I min(P, j)
It is possible to use the difference between
The shape of the slope of the tooth pattern is opposite to that of FIG.
become. In other words, as the shape of the slope of the sawtooth pattern
Is opposite to the left-downward one as shown in FIG.
There are two types, one that descends to the right, and one is used.
Is appropriately selected.
【0070】次に、間隔Wp及び段差Apに基づき、極
大値Imax(p、j)を通るように鋸歯状パターンの
斜面を決定する。図11の例では、極大値I
max(p、j)を通り左下がりに傾斜した太実線が、
決定された斜面である。そして、極大値Imax(p、
j)とImax(p+1、j)との間にある各位相分布
I(i、j)を、上記のように決定された斜面上の点に
移動する。図11の例では、白丸で示すのが移動した後
の位相分布I(i、j)である。Next, the slope of the sawtooth pattern is determined so as to pass through the local maximum value I max (p, j) based on the interval Wp and the step Ap. In the example of FIG.
A thick solid line that passes through max (p, j) and slopes down to the left
The slope is determined. Then, the maximum value I max (p,
Each phase distribution I (i, j) between j) and I max (p + 1, j) is moved to the point on the slope determined as described above. In the example of FIG. 11, a white circle indicates the phase distribution I (i, j) after the movement.
【0071】以上のような鋸歯状処理をy=jの全体に
対して実行すれば、図12に折れ線で示すような鋸歯状
パターンが得られ、同様の処理をy=0〜nの全てに対
して実行すれば、位相分布I(x、y)全体が、鋸歯状
パターンで近似される。なお、鋸歯状パターンに近似さ
れた後の位相分布I(x、y)は、例えば図13に示す
ように量子化することが望ましい。量子化処理として
は、例えば位相分布I(x、y)全体の最大値I
maxOと最小値IminOとを求め、それら最大値I
maxO及び最小値IminOの差(ImaxO−I
minO)をN分割した間隔((ImaxO−I
minO)/N)で、近似された位相分布I(x、y)
を量子化するという処理が有効である。If the above-described saw-tooth processing is performed on the whole of y = j, a saw-tooth pattern shown by a broken line in FIG. 12 is obtained, and the same processing is performed for all of y = 0 to n. If executed, the entire phase distribution I (x, y) is approximated by a sawtooth pattern. It is desirable that the phase distribution I (x, y) after being approximated to the sawtooth pattern be quantized, for example, as shown in FIG. As the quantization process, for example, the maximum value I of the entire phase distribution I (x, y)
maxO and a minimum value I minO are obtained, and the maximum value I
The difference between maxO and the minimum value I minO (I maxO −I
minO ) is divided into N intervals ((I maxO −I
minO 2 ) / N) and the approximated phase distribution I (x, y)
Is effective.
【0072】以上で図9の処理を終了する。そして、最
終的に得られた近似化(若しくは、近似化及び量子化)
されている位相分布I(x、y)を利用して、回折型光
学素子50を製造する。本実施の形態のような手順を踏
んで設計・製造された回折型光学素子50にあっては、
位相分布Iがブレーズ化されていることになるから、そ
れがなされていない従来の回折型光学素子に比べて、回
折効率が大幅に向上する。また、本実施の形態にあって
は、鋸歯状パターンに近似する処理を、位相分布I
(x、y)の並んだ方向であるx軸に平行な仮想的な線
に沿って行っているため、鋸歯状処理が簡易であるとい
う利点もある。Thus, the processing of FIG. 9 is completed. And the final approximation (or approximation and quantization)
The diffractive optical element 50 is manufactured using the phase distribution I (x, y). In the diffractive optical element 50 designed and manufactured according to the procedure as in the present embodiment,
Since the phase distribution I is blazed, the diffraction efficiency is greatly improved as compared with a conventional diffractive optical element in which the phase distribution I is not performed. Further, in the present embodiment, the processing approximating the sawtooth pattern is performed by the phase distribution I
Since the processing is performed along a virtual line parallel to the x-axis, which is a direction in which (x, y) are arranged, there is also an advantage that the saw-tooth processing is simple.
【0073】そして、鋸歯状パターンに近似された位相
分布I(x、y)を量子化する場合には、位相分布I
(x、y)全体の最大値ImaxOと最小値IminO
を基準として量子化を行っているから、y=0〜nの全
てに対して同じ基準で量子化が行え、実際に回折型光学
素子50を製造する際に不具合が生じる可能性が小さい
という利点もある。When quantizing the phase distribution I (x, y) approximated to the sawtooth pattern, the phase distribution I (x, y)
(X, y) Maximum value I maxO and minimum value I minO of the whole
, The quantization can be performed with respect to all of y = 0 to n using the same reference, and there is an advantage that there is little possibility that a problem occurs when the diffractive optical element 50 is actually manufactured. There is also.
【0074】なお、この実施の形態では、図11に示し
たように、鍍歯状パターンの間隔Wpを、隣り合った二
つの極大値Imax(p、j)とImax(p+1、
j)との間の距離としているが、これに限定されるもの
ではなく、隣り合った二つの極小値Imin(p、j)
とImin(p+1、j)との間の距離を、鋸歯状パタ
ーンの間隔Wpとしてもよい。かかる場合でも、実際
は、図14に示すように、図12と同様の鋸歯状パター
ンが得られる。つまり、図14と図12とを比較すると
判るが、両者の鋸歯状パターンは、形状が同じで、位置
が半周期分ずれているだけである。In this embodiment, as shown in FIG. 11, the interval Wp between the tooth-like patterns is set to two adjacent maximum values I max (p, j) and I max (p + 1,
j), but is not limited to this, and two adjacent minimum values I min (p, j)
And the distance between I min (p + 1, j) may be defined as the interval Wp of the sawtooth pattern. In such a case, actually, as shown in FIG. 14, a saw-tooth pattern similar to that of FIG. 12 is obtained. That is, as can be seen from a comparison between FIG. 14 and FIG. 12, the sawtooth patterns of both have the same shape and are only shifted in position by a half cycle.
【0075】また、この実施の形態では、鋸歯状パター
ンに近似する処理を、位相分布I(x、y)の並んだ方
向であるx軸に平行な坂想的な線に沿って行っている
が、これに限定されるものではなく、例えば、位相分布
I(x、y)に含まれる回折格子の形状から曲率中心を
求め、その曲率中心から回折型光学素子50に沿って放
射状に延びる複数の線に沿って極大値及び極小値を検索
し、そして鋸歯状パターンに近似する処理を行ってもよ
い。かかる処理であれば、鋸歯状パターンをより三次元
的に近似できるという利点がある。In this embodiment, the processing approximating the saw-tooth pattern is performed along a line parallel to the x-axis which is the direction in which the phase distributions I (x, y) are arranged. However, the present invention is not limited to this. For example, a center of curvature is obtained from the shape of the diffraction grating included in the phase distribution I (x, y), and a plurality of radially extending from the center of curvature along the diffractive optical element 50 are obtained. May be searched for the maximum value and the minimum value along the line, and a process approximating the sawtooth pattern may be performed. Such processing has the advantage that the sawtooth pattern can be more three-dimensionally approximated.
【0076】また、極大値及び極小値を検索するための
線は、この実施の形態のように直線に限定されるもので
はなく、曲線や折れ線であってもよい。そして、そのよ
うな曲線や折れ線を、位相分布I(x、y)における勾
配が急峻な方向を向き、且つ互いに交差しないように、
複数本選定し、その曲線又は折れ線に沿って極大値及び
極小値を検索し、そして鋸歯状パターンに近似する処理
を行ってもよい。かかる処理であっても、鋸歯状パター
ンをより三次元的に近似できるという利点がある。The line for searching for the maximum value and the minimum value is not limited to a straight line as in this embodiment, but may be a curve or a polygonal line. Then, such a curve or a polygonal line is oriented so that the gradient in the phase distribution I (x, y) faces a steep direction and does not cross each other.
A plurality may be selected, a maximum value and a minimum value may be searched along the curve or the polygonal line, and a process of approximating the sawtooth pattern may be performed. Even with such processing, there is an advantage that the sawtooth pattern can be more three-dimensionally approximated.
【0077】次に、他の設計方法による回折型光学素子
について、図15を参照して説明する。図15は、第2
の設計方法を説明するための説明図である。鋸歯状パタ
ーンで近似する前の元の位相分布I(x、y)を見てみ
ると、山の部分と各の部分からなっている。そこで、本
設計方法では、その山の部分又は谷の部分を抽出し、そ
の山の部分又は谷の部分毎に鋸歯状パターンで近似する
ようにしている。Next, a diffractive optical element according to another design method will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram for describing a design method of FIG. Looking at the original phase distribution I (x, y) before approximation with a sawtooth pattern, it is composed of a mountain part and each part. Therefore, in the present design method, the peak portion or the valley portion is extracted, and each peak portion or the valley portion is approximated by a sawtooth pattern.
【0078】ここで、図15中、符号60は位相分布の
極大値の連なりを示す。図15において、上記第1の設
計方法と同様の手順によって、y=jについて連続する
極大値Imax(s、j)、極小値Imin(p、
j)、極大値Imax(q、j)を検出する。図15に
矢印で示す、極大値Imax(s、j)を含めた極大値
の連なりの曲線に関して極大値Imax(s、j)にお
ける法線hjを設定し、この法線上で第1の実施例と同
様の手法で位相分布の変化率から極大値Imax(s、
j)を含む極大値の連なりImax(s、j)とI
max(s’、P’)及びこれら極大値の間にある極小
値Imin(s”、p”)を検出する。これら極大値I
max(s、j)、極小値Imin(s”、p”)、極
大値Imax(s’、p’)について第1の設計方法と
同様に位相分布を斜面により近似する。Here, in FIG. 15, reference numeral 60 indicates a series of local maximum values of the phase distribution. In FIG. 15, the local maximum value I max (s, j) and the local minimum value I min (p,
j), the local maximum value I max (q, j) is detected. Indicated by an arrow in FIG. 15, to set the normal h j at the maximum value I max (s, j) the maximum value with respect to the curve of the series of maximum values, including the I max (s, j), the first on the normal line The maximum value I max (s,
j), the sequence of maxima including I max (s, j) and I
The maximum (s ′, P ′) and the minimum I min (s ″, p ″) between these maximums are detected. These maxima I
The phase distribution of max (s, j), the minimum value I min (s ″, p ″), and the maximum value I max (s ′, p ′) is approximated by a slope as in the first design method.
【0079】そして、上記と同様な手法で極大値の連な
りについて位相分布の斜面による近似を極大値の連なり
について半周行う。このような操作によって一つの各の
部分をブレーズ化することができる。第1の設計方法と
同様に位相分布全面を操作し上記手法を用いることによ
り位相分布全面の近似的なブレーズ化が行われる。一度
ブレーズ化した谷の部分については計算機上で記憶をし
ておき二重の操作を避けることができる。Then, by a method similar to the above, approximation of the series of local maxima by the slope of the phase distribution is performed half a round for the series of local maxima. By such an operation, each part can be blazed. By operating the entire phase distribution and using the above-described method in the same manner as in the first design method, approximate blazing of the entire phase distribution is performed. The blazed valleys can be stored on a computer to avoid double operations.
【0080】以上説明した第2の設計方法によれば、回
折効率が大幅に向上した回折型光学素子50を設計する
ことができる。次に、本発明の第3の設計方法につい
て、図16及び図17を参照して説明する。ここで、図
16は、第3の設計方法における処理手順を示すフロー
チャートであり、図17は、第3の設計方法の説明図で
ある。According to the second design method described above, it is possible to design the diffractive optical element 50 whose diffraction efficiency is greatly improved. Next, a third design method of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 16 is a flowchart showing a processing procedure in the third design method, and FIG. 17 is an explanatory diagram of the third design method.
【0081】この第3の設計方法は、上記の第2の設計
方法の処理手順をより明確化するために、フローチャー
トなどを補充したものであり、第2の設計方法と同様
に、位相分布の山の部分又は谷の部分を抽出し、その山
の部分又は谷の部分毎に鋸歯状パターンで近似するよう
にしたものである。この第3の設計方法では、図16に
示すように、まずステップ201において、位相分布I
(x、y)上に仮想的に引かれた線上で位相分布の変化
率からその位相分布の極大値及び極小値の検索処理を行
う。この検索処理は、第1の設計方法における図9のフ
ローチャートのステップ101〜115に相当する処理
であるので、ここではその詳細な説明は省略する。The third design method supplements a flow chart and the like in order to clarify the processing procedure of the second design method, and similarly to the second design method, obtains the phase distribution. A peak or a valley is extracted, and each peak or valley is approximated by a sawtooth pattern. In the third design method, as shown in FIG.
On a line virtually drawn on (x, y), a search process of the maximum value and the minimum value of the phase distribution is performed from the change rate of the phase distribution. This search process is a process corresponding to steps 101 to 115 of the flowchart in FIG. 9 in the first design method, and thus detailed description thereof will be omitted here.
【0082】ステップ202では、ステップ201で求
めた極大値の内の1つから、その極大値に連なる、仮想
的な複数の線に沿う極大値を検出し、極大値の連なる曲
線Csを抽出する。図17を参照して具体的に説明する
と、先ず極大値MaxI(s、j)から始まり、この極
大値MaxI(s、j)に連なる極大値MaxI(t、
j+1)と極大値MaxI(t’、j−1)を検出し、
これらを含む極大値の連なる曲線を抽出する。なお、図
17中の符号60は、位相分布の極大値の連なりを示し
ている。In step 202, from one of the maximum values obtained in step 201, the maximum value along a plurality of virtual lines connected to the maximum value is detected, and a curve Cs in which the maximum values continue is extracted. . Specifically explaining with reference to FIG. 17, first, the maximum value M ax I (s, j) begins, the maximum value M ax I (s, j) the maximum continuous with value M ax I (t,
j + 1) and the maximum value Max I (t ', j-1),
A continuous curve of the maximum values including these is extracted. Note that reference numeral 60 in FIG. 17 indicates a series of local maximum values of the phase distribution.
【0083】ステップ203では、ステップ201で仮
想的に引かれた線上において、ステップ202で選出さ
れた極大値と極小値を挟んで隣り合うもう1つの極大値
を含む極大値の連なる曲線Cqを抽出する。図17を参
照して具体的に説明すると、極大値MaxI(s、j)
と極小値MinI(r、j)を挟んで隣合う極大値M
axI(q、j)について、この極大値MaxI(q、
j)を含む極大値の連なる曲線を抽出する。In step 203, the temporary
Selected on the line drawn in step 202
Another maximum value adjacent to the maximum value and the minimum value
Is extracted as a continuous curve Cq of local maxima including. See FIG.
Specifically, the maximum value MaxI (s, j)
And the minimum value MinMaximum value M adjacent to each other across I (r, j)
axFor I (q, j), this maximum value MaxI (q,
The continuous curve of the maximum value including j) is extracted.
【0084】このようにして得られる2つの曲線Csと
曲線Cqとに挟まれた部分には前述のように極小値が存
在し、この部分は位相分布の谷の部分になる。次に、こ
のようにして求めた位相分布の谷の部分をブレーズ化す
る方法について説明する。まずステップ204では、前
記曲線Cs上の極大値の1点を選出し、その点における
曲線Csの法線を引き、次のステップ205ではその法
線と曲線Cqの交点の極大値を求める。さらにステップ
206では、その法線上で2つの曲線Cs、Cqに挟ま
れた極小値を検出する。The portion between the two curves Cs and Cq obtained in this way has a minimum value as described above, and this portion becomes a valley portion of the phase distribution. Next, a method of blazing the valley portion of the phase distribution thus obtained will be described. First, in step 204, one point of the maximum value on the curve Cs is selected, and the normal line of the curve Cs at that point is drawn. In the next step 205, the maximum value of the intersection of the normal line and the curve Cq is obtained. Further, in step 206, a minimum value between the two curves Cs and Cq is detected on the normal line.
【0085】以上のステップ204〜206の各処理に
ついて、図17を参照して説明する。まず、極大値M
axI(s、j)上でこの極大値を含む曲線の法線hj
を引く。次に、その法線hjと極大値MaxI(q、
j)を含む極大値の連なる曲線との交点の極大値Max
I(s’、p’)を検出する。さらに、その2つの極大
値MaxI(s、j)と極大値MaxI(s’、p’)
とに挟まれた極小値MinI(s”、p”)を検出す
る。Each of the above steps 204 to 206 will be described with reference to FIG. First, the maximum value M
The normal h j of the curve containing this local maximum on ax I (s, j)
pull. Next, the normal h j and the maximum value Max I (q,
the maximum value of the intersection of the curve continuing the maximum value including j) M ax
I (s ', p') is detected. Further, the two maximum values Max I (s, j) and the maximum values Max I (s ′, p ′)
, The minimum value M in I (s ″, p ″) is detected.
【0086】次に、ステップ207では、ステップ20
4〜206で求めた各法線上の隣合う2つの極大値と、
それらの極大値に挟まれた極小値の位置と、位相分布の
強度とから鋸歯状処理を行う。この鋸歯状処理は、第1
の実施の形態の場合に説明した鋸歯状処理と同様であ
る。第1の実施の形態で述べた間隔Wp及び段差Apに
相当する量が、第3の実施の形態では、隣合った2つの
極大値MaxI(s、j)と極大値MaxI(s’、
p,)とが存在する位置間の水平距離、及び極大値M
axI(s、j)とその隣の極小値MinI(s”、
p”)との差{MaxI(s、j)−MinI(s”、
p”)}に相当する。Next, in step 207, step 20
The two adjacent maxima on each normal obtained in 4 to 206,
Saw-tooth processing is performed based on the position of the minimum value sandwiched between those maximum values and the intensity of the phase distribution. This sawtooth processing is performed in the first
This is the same as the saw-tooth processing described in the embodiment. In the third embodiment, the amounts corresponding to the interval Wp and the step Ap described in the first embodiment are two adjacent maximum values Max I (s, j) and the maximum values Max I ( s',
p,), and the horizontal distance between the positions where
ax I (s, j) and its adjacent minimum value M in I (s ″,
p ″) and the difference ΔMax I (s, j) −M in I (s ″,
p ")}.
【0087】そこで、間隔Wp及び段差Apに相当する
量に基づいて極大値MaxI(s、j)を通るように鋸
歯状パターンの斜面を決定する。次に、極大値MaxI
(s、j)と極大値MaxI(s’、p’)との間にあ
る各位相分布を第1の設計方法で述べた方法と同様に斜
面上の点に移動する。このとき、第1の設計方法と同様
に鋸歯状化の処理は面の傾きが2通りあるが、この場合
にはその都度、光線追跡等の方法により高効率な方向を
選択する。Therefore, the slope of the sawtooth pattern is determined so as to pass through the maximum value Max I (s, j) based on the amount corresponding to the interval Wp and the step Ap. Next, the local maximum value Max I
Each phase distribution between (s, j) and the maximum value Max I (s ′, p ′) is moved to a point on the slope in the same manner as described in the first design method. At this time, as in the case of the first design method, the saw-tooth processing has two types of surface inclinations. In this case, a highly efficient direction is selected each time by a method such as ray tracing.
【0088】ステップ208では、曲線Cs上の全ての
点で上記のステップ204〜207の各処理が終了した
か否かを判断する。この判断の結果、肯定判定(Ye
s)の場合には、曲線Csと曲線Cqに挟まれた部分の
鋸歯状処理が終了したことになるので、次のステップ2
09に進む。ステップ209では、位相分布上で曲線C
sと曲線Cqに囲まれた部分(処理の終了した部分)を
電子計算機のメモリに記憶する。これにより、処理済み
の部分が後に再処理されるのを防止できる。At step 208, it is determined whether or not the processing at steps 204 to 207 has been completed at all points on the curve Cs. As a result of this determination, an affirmative determination (Ye
In the case of s), since the saw-tooth processing of the portion sandwiched between the curves Cs and Cq has been completed, the next step 2
Go to 09. In step 209, the curve C on the phase distribution
The portion surrounded by s and the curve Cq (the portion where the processing has been completed) is stored in the memory of the computer. This can prevent the processed portion from being reprocessed later.
【0089】ステップ210では、位相分布面上で未処
理の部分の有無を前記メモリを参照して判断する。そし
て、未処理部分が有る場合には、ステップ202〜20
9の各処理を繰り返し、未処理部分がなくなった場合に
は設計は終了する。なお、以上の設計方法の手順の説明
では、極大値に挟まれた谷の部分の鋸歯状処理を例に挙
げたが、これに限定されるものではなく、説明文中の極
大値と極小値、山の部分と谷の部分をそれぞれ入れ替え
ることで、極小値に挟まれた山の部分を鋸歯状処理する
ことができる。In step 210, the presence or absence of an unprocessed portion on the phase distribution plane is determined with reference to the memory. If there is an unprocessed part, steps 202 to 20
9 is repeated, and when there is no more unprocessed part, the design ends. In the above description of the procedure of the design method, the saw-tooth processing of the valley portion sandwiched by the local maximum values is described as an example.However, the present invention is not limited to this, and the local maximum value and the local minimum value in the description, By exchanging the peaks and the valleys, the peaks sandwiched between the local minimums can be subjected to the sawtooth processing.
【0090】以上説明した第3の設計方法によれば、位
相分布の山の部分又は谷の部分を抽出し、その山の部分
又は谷の部分毎に鋸歯状パターンで近似するようにした
ので、回折効率が大幅に向上した回折型光学素子50を
設計することができる。なお、上記第1〜第3の各設計
方法では、透過型の回折型光学素子の設計に適用した場
合について説明しているが、これに限定されるものでは
なく、反射型の回折型光学素子の設計であっても当然に
適用可能である。According to the third design method described above, the peaks or valleys of the phase distribution are extracted, and each peak or valley is approximated by a sawtooth pattern. A diffractive optical element 50 with significantly improved diffraction efficiency can be designed. In each of the first to third design methods described above, the case where the present invention is applied to the design of a transmission type diffractive optical element is described. However, the present invention is not limited to this. Naturally, the design of the present invention can be applied.
【0091】以上説明したように、第1〜第3の設計方
法によれば、回折格子が重なり合った複雑な場合であっ
てもブレーズ化が行えて回折効率を向上できる回折型光
学素子を設計でき、高回折効率である回折型光学素子と
することができる。特に、請求項13に係る発明であれ
ば、回折効率をより頼著に向上できる回折型光学素子と
することができる。As described above, according to the first to third design methods, it is possible to design a diffractive optical element which can be blazed to improve the diffraction efficiency even in a complicated case where the diffraction gratings overlap. And a diffraction type optical element having high diffraction efficiency. In particular, according to the invention of claim 13, a diffractive optical element capable of more remarkably improving diffraction efficiency can be provided.
【0092】そしてこのような第1〜第3の設計方法に
より設計された第1〜第3の回折型光学素子を用いて位
置検出素子6は変色要素を高効率かつ低ノイズに検出す
ることが可能となり、紙葉類の真偽の判別精度が向上す
る。Using the first to third diffractive optical elements designed by the first to third design methods, the position detecting element 6 can detect the color changing element with high efficiency and low noise. This makes it possible to improve the accuracy of determining the authenticity of paper sheets.
【0093】さて、上記の数1で表される平面A上で干
渉波の強度I(x、y)は、1の光源S0および焦点S
1を想定し、入力と出力が1対1の場合の数式であっ
た。これは入力と出力が1:1で対応する第1の部分と
第2の部分とを設計する場合を想定している。しかしな
がら、第1検出光および第2検出光をそれぞれ異なる方
向へ透過または反射させるという複合機能を実現する表
面形状とするためには、複数の入力に対し複数の出力を
対応させる必要がある。このためには先ほど説明した直
接位相計算法で用いた数1を変形する。[0093] Now, the intensity I (x, y) of the interference wave on a plane A represented by the number 1 above, the first light source S 0 and focal S
1 assuming the input and output was formulas in the case of one-to-one. This assumes a case in which a first portion and a second portion corresponding to each other with a 1: 1 input and an output are designed. However, in order to obtain a surface shape that realizes a composite function of transmitting or reflecting the first detection light and the second detection light in different directions, it is necessary to make a plurality of outputs correspond to a plurality of inputs. For this purpose, Equation 1 used in the direct phase calculation method described above is modified.
【0094】具体的には、図26に示すように、先ず、
これから設計する回折型光学素子50が置かれる平面A
を想定し、その回折型光学素子50によって偏向される
光線の光源S0Aおよび焦点S1Aを考える。座標
(x、y、0)は、平面A上の点を表す座標である。座
標原点は、平面A上の一点である。光源S0Aの位置座
標は、(Xs、Ys、Zs)である。焦点S1Aの位置
座標は、(Xm、Ym、Z m)である。そして、平面A
上で干渉波の強度IA(x、y)を求める。同様に、光
源S0Bおよび焦点S1Bを考える。光源S0Bの位置
座標は、(Xl、Yl、Zl)である。焦点S1Bの位
置座標は、(Xq、Yq、Zq)である。そして、平面
A上で干渉波の強度IB(x、y)を求める。このよう
にして求めた強度IA(x、y)および強度IB(x、
y)を合成して次式を得る。Specifically, as shown in FIG. 26, first,
Plane A on which the diffractive optical element 50 to be designed is placed
And is deflected by the diffractive optical element 50
Light source S0AAnd focus S1Athink of. Coordinate
(X, y, 0) are coordinates representing a point on the plane A. seat
The target origin is a point on the plane A. Light source S0APosition seat
The mark is (Xs, Ys, Zs). Focus S1APosition of
The coordinates are (Xm, Ym, Z m). And plane A
Above the intensity of the interference wave IA(X, y) is obtained. Similarly, light
Source S0BAnd focus S1Bthink of. Light source S0BPosition of
The coordinates are (Xl, Yl, Zl). Focus S1BRank
The coordinates are (Xq, Yq, Zq). And the plane
The intensity I of the interference wave on AB(X, y) is obtained. like this
Strength IA(X, y) and intensity IB(X,
y) is synthesized to obtain the following equation.
【0095】[0095]
【数3】 (Equation 3)
【0096】ここでrm、rs、rlおよびrqは、以
下のように定義される。Here, r m , r s , r l and r q are defined as follows.
【0097】[0097]
【数4】 (Equation 4)
【0098】上記式中、As,Alはそれぞれ光源S
0A,光源S0Bから放射された光の振幅、Am,Aq
はそれぞれ焦点S1A,焦点S1Bから光を放射したと
きの光の振幅、iは虚数単位、λ1,λ2はそれぞれ光
源S0A,光源S0Bから放射される光の波長、k
A(=2π/λ1),kB(=2π/λ2)はそれぞれ光
源S 0A,S0Bから放射される光の波数、x,yは回
折型光学素子上の座標(x=0、1、2、…、n:y=
0、1、2、…、n)である。そして、IA(x、y)
および強度IB(x、y)を加算したI(x、y)が、
回折型光学素子50上の位相分布である。なお、回折型
光学素子50に直交する方向を、z方向としている。そ
の後は上述の第1〜第3の設計方法を用いることで複合
機能を有する表面形状を求めることができるため、その
説明を省略する。In the above formula, As, AlIs the light source S
0A, Light source S0BAmplitude of light emitted fromm, Aq
Is the focus S1A, Focus S1BEmitted light from
The amplitude of the light, i is the imaginary unit, λ1 and λ2 are the light
Source S0A, Light source S0BWavelength of light emitted from
A(= 2π / λ1), kB(= 2π / λ2) is light
Source S 0A, S0BWave number of light radiated from
Coordinates (x = 0, 1, 2,..., N: y =
0, 1, 2, ..., n). And IA(X, y)
And strength IBI (x, y) obtained by adding (x, y) is
9 is a phase distribution on the diffractive optical element 50. In addition, diffraction type
The direction orthogonal to the optical element 50 is defined as the z direction. So
After that, by using the first to third design methods described above,
Because it is possible to obtain a surface shape with functions,
Description is omitted.
【0099】以上説明したように、第1〜第3の設計方
法を用いて複合機能を有する第1,第2または第3の回
折型光学素子を求めることができる。これら第1,第2
または第3の回折型光学素子を、複合機能を実現する表
面形状を有する回折格子面を備えた回折型光学素子とす
ることで、入射光および出射光を実状に併せて最適な方
向へ偏向する回折型光学素子とすることができる。As described above, the first, second or third diffractive optical element having a composite function can be obtained by using the first to third design methods. These first and second
Alternatively, the third diffractive optical element is a diffractive optical element having a diffraction grating surface having a surface shape realizing a composite function, thereby deflecting incident light and outgoing light in an optimal direction in accordance with actual conditions. It can be a diffractive optical element.
【0100】[0100]
【発明の効果】以上本発明によれば、1組の受光光学系
で2つ以上の方向からの光を検出することが可能で、ま
た回折型光学素子は成形により製作することができるの
で、従来のレンズのような厚さがなく、全体構成の小型
化が可能となり、また、部品数が少ないので低コストで
ある。さらに請求項4に係る発明によれば、第1の回折
型光学素子と第2の光学素子との機能を一体化した第3
の回折型光学素子としたため、さらに小型かつ安価にす
ることができる。また、請求光7〜請求光14に係る発
明によれば、鑑別対象である紙葉類から反射される検出
光を高効率かつ低ノイズに検出できる回折型光学素子を
用いるので判別精度が高い紙葉類鑑別装置とすることが
できる。総じて、形状が小さく、かつ安価な構成で、精
度良く変色要素を判別する紙葉類鑑別装置を提供するこ
とができる。As described above, according to the present invention, one set of light receiving optical systems can detect light from two or more directions, and the diffractive optical element can be manufactured by molding. There is no thickness like the conventional lens, and the whole configuration can be reduced in size, and the number of parts is small, so that the cost is low. According to the fourth aspect of the present invention, the third diffractive optical element and the second optical element are integrated into a third optical element.
Therefore, the size and cost can be further reduced. Further, according to the inventions according to Claims 7 to 14, since a diffractive optical element capable of detecting the detection light reflected from the paper sheet to be discriminated with high efficiency and low noise is used, paper having high discrimination accuracy is provided. It can be a leaf discriminating device. As a whole, it is possible to provide a paper sheet discriminating apparatus having a small shape and an inexpensive configuration, and which can accurately determine a color changing element.
【図1】本発明の紙葉類鑑別装置の第1実施形態の構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a paper sheet discriminating apparatus of the present invention.
【図2】変色要素を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a color change element.
【図3】本発明の紙葉類鑑別装置の第1実施形態の構成
要素の第1の回折型光学素子の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a first diffractive optical element as a component of the first embodiment of the paper sheet discriminating apparatus of the present invention.
【図4】本発明の紙葉類鑑別装置の第1実施形態の構成
要素の第2の回折型光学素子の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a second diffractive optical element as a component of the first embodiment of the paper sheet discriminating apparatus of the present invention.
【図5】本発明の紙葉類鑑別装置の第1実施形態の構成
要素の位置検出素子(PSDおよびPDアレイ)の出力
例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an output example of a position detecting element (PSD and PD array) as a component of the first embodiment of the paper sheet discriminating apparatus of the present invention.
【図6】本発明の紙葉類鑑別装置の第2実施形態の構成
図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a paper sheet discriminating apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の紙葉類鑑別装置の第2実施形態の構成
要素の第3の回折型光学素子の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a third diffractive optical element as a component of the second embodiment of the paper sheet discriminating apparatus of the present invention.
【図8】ホログラフィック光学素子の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a holographic optical element.
【図9】回折型光学素子50の第1の設計方法の手順を
示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of a first design method of the diffractive optical element 50.
【図10】直接位相計算法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a direct phase calculation method.
【図11】鋸歯状パターンに近似する処理の説明図であ
る。FIG. 11 is an explanatory diagram of a process for approximating a sawtooth pattern.
【図12】回折型光学素子の一断面における鋸歯状パタ
ーンを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a sawtooth pattern in one section of the diffractive optical element.
【図13】鋸歯状パターンを量子化した一例を示す図で
ある。FIG. 13 is a diagram showing an example in which a sawtooth pattern is quantized.
【図14】極小値を基準に鋸歯状パターンを形成した場
合の図である。FIG. 14 is a diagram when a sawtooth pattern is formed based on a minimum value.
【図15】第2の設計方法を説明するための説明図であ
る。FIG. 15 is an explanatory diagram for describing a second design method.
【図16】第3の設計方法における処理手順を示すフロ
ーチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing a processing procedure in a third design method.
【図17】第3の設計方法の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a third design method.
【図18】従来技術の紙葉類鑑別装置の構成図である。FIG. 18 is a configuration diagram of a conventional paper sheet discriminating apparatus.
【図19】従来技術の紙葉類鑑別装置の構成図である。FIG. 19 is a configuration diagram of a conventional paper sheet discriminating apparatus.
【図20】本発明の紙葉類鑑別装置の第1実施形態の構
成要素の第1の回折型光学素子の説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram of a first diffractive optical element as a component of the first embodiment of the paper sheet discriminating apparatus of the present invention.
【図21】本発明の紙葉類鑑別装置の第1実施形態の構
成要素の第2の回折型光学素子の説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of a second diffractive optical element that is a component of the first embodiment of the paper sheet discriminating apparatus of the present invention.
【図22】第1,第2の回折型光学素子がともに複合機
能を有する紙葉類鑑別装置の構成図である。FIG. 22 is a configuration diagram of a paper sheet discriminating apparatus in which both first and second diffractive optical elements have a composite function.
【図23】第1の回折型光学素子は第1,第2の部分を
有するが第2の回折型光学素子5は複合機能を有するあ
るいは通常の回折格子面を有する紙葉類鑑別装置の構成
図である。FIG. 23 shows a configuration of a paper sheet discriminating apparatus in which a first diffractive optical element has first and second portions, while a second diffractive optical element 5 has a composite function or a normal diffraction grating surface. FIG.
【図24】第3の回折型光学素子が複合機能を有する紙
葉類鑑別装置の第2実施形態の構成図である。FIG. 24 is a configuration diagram of a second embodiment of the paper sheet discriminating apparatus in which the third diffractive optical element has a composite function.
【図25】複合機能を有する第3の回折型光学素子の説
明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram of a third diffractive optical element having a composite function.
【図26】直接位相計算法の説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram of a direct phase calculation method.
1 紙葉類 2 光源 31 変色要素 32 変色要素 4 第1の回折型光学素
子 5 第2の回折型光学素
子 6 位置検出素子 7 第3の回折型光学素
子 50 回折型光学素子 60 位相分布の極大値の
連なりDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Paper sheet 2 Light source 31 Discoloration element 32 Discoloration element 4 First diffractive optical element 5 Second diffractive optical element 6 Position detecting element 7 Third diffractive optical element 50 Diffractive optical element 60 Maximum of phase distribution Sequence of values
Claims (14)
装置において、 紙葉類の変色要素に対し白色光または予め定められた波
長を含む光を照射する光源と、 この光源と紙葉類との相対位置に変化を与えることによ
り前記変色要素の透過または反射光に波長および出射角
度が異なる第1,第2の検出光を生ぜしめる移動手段
と、 第1,第2検出光を入射の後に偏向し、第1,第2透過
光または第1,第2反射光を出射する透過型または反射
型の第1の回折型光学素子と、 前記第1の回折型光学素子から出射される第1,第2透
過光または第1,第2反射光を相違する波長に応じて異
なる方向へ偏向し、第3,第4透過光または第3,第4
反射光を出射する透過型または反射型の第2の回折型光
学素子と、 前記第2の回折型光学素子から出射された第3,第4透
過光または第3,第4反射光を受光し、受光位置に応じ
て検出信号を出力する位置検出素子と、 前記位置検出素子から出力された検出信号により第3,
第4透過光または第3,第4反射光の受光位置を判別
し、第3,第4透過光、または、第3,第4反射光の受
光位置が所定位置と一致する場合、紙葉類が真正である
と判断する鑑別処理部と、 を備えることを特徴とする紙葉類鑑別装置。An apparatus for discriminating the authenticity of a paper sheet having a discoloring element, comprising: a light source for irradiating a white light or a light having a predetermined wavelength to the discoloring element of the paper sheet; Moving means for generating first and second detection lights having different wavelengths and emission angles in transmitted or reflected light of the color changing element by changing the relative position with the leaves; A first or second transmissive or reflective first diffractive optical element that deflects after incidence and emits first or second transmitted light or first and second reflected light, and is emitted from the first diffractive optical element The first and second transmitted lights or the first and second reflected lights are deflected in different directions according to different wavelengths, and the third and fourth transmitted lights or the third and fourth reflected lights are deflected.
A transmissive or reflective second diffractive optical element that emits reflected light; and a third or fourth transmitted light or a third or fourth reflected light that is emitted from the second diffractive optical element. A position detection element that outputs a detection signal according to the light receiving position, and a third signal based on the detection signal output from the position detection element.
The light receiving position of the fourth transmitted light or the third and fourth reflected light is determined, and when the light receiving position of the third, fourth transmitted light, or the third and fourth reflected light matches the predetermined position, the sheet And a discrimination processing unit that determines that the paper is authentic.
て、 前記第1の透過型または反射型の回折型光学素子は、第
1,第2検出光を入射の後に偏向し、第1,第2透過光
または第1,第2反射光を出射する複合機能を実現する
表面形状を有する回折格子面を備えることを特徴とする
紙葉類鑑別装置。2. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 1, wherein the first transmissive or reflective diffractive optical element deflects the first and second detection lights after being incident on the first and second detection lights. And a diffraction grating surface having a surface shape realizing a combined function of emitting the second transmitted light or the first and second reflected lights.
て、 前記第1の透過型または反射型の回折型光学素子は、 第1の検出光を入射の後に偏向し、第1透過光または第
1反射光を出射する透過型または反射型の第1の部分
と、 第2の検出光を入射の後に偏向し、第2透過光または第
2反射光を出射する透過型または反射型の第2の部分
と、 からなる表面形状を有する回折格子面を備えることを特
徴とする紙葉類鑑別装置。3. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 1, wherein the first transmissive or reflective diffractive optical element deflects the first detection light after being incident thereon, and the first transmitted light. Alternatively, a transmissive or reflective first portion that emits first reflected light, and a transmissive or reflective type that deflects the second detection light after being incident and emits second transmitted light or second reflected light. A paper sheet discriminating apparatus comprising: a second portion; and a diffraction grating surface having a surface shape consisting of:
紙葉類鑑別装置において、 前記第2の透過型または反射型の回折型光学素子は、 前記第1の回折型光学素子から出射される第1,第2透
過光または第1,第2反射光を相違する波長に応じて異
なる方向へ偏向し、第3,第4透過光または第3,第4
反射光を出射する複合機能を実現する表面形状を有する
回折格子面を備えることを特徴とする紙葉類鑑別装置。4. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 1, wherein said second transmissive or reflective diffractive optical element comprises: said first diffractive optical element. The first and second transmitted lights or the first and second reflected lights emitted from the element are deflected in different directions according to different wavelengths, and the third and fourth transmitted lights or the third and fourth transmitted lights are deflected.
A paper sheet discriminating apparatus comprising a diffraction grating surface having a surface shape for realizing a composite function of emitting reflected light.
紙葉類鑑別装置において、 前記第2の回折型光学素子から出射される第1透過光ま
たは第1反射光を相違する波長に応じて異なる方向へ偏
向し、第3透過光または第3反射光を出射する透過型ま
たは反射型の第1の部分と、 前記第1の回折型光学素子から出射される第2透過光ま
たは第2反射光を相違する波長に応じて異なる方向へ偏
向し、第4透過光または第4反射光を出射する透過型ま
たは反射型の第2の部分と、 からなる表面形状を有する回折格子面を備えることを特
徴とする紙葉類鑑別装置。5. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 1, wherein the first transmitted light or the first reflected light emitted from the second diffractive optical element is different. A first portion of a transmission type or a reflection type that deflects light in a different direction according to the wavelength to be emitted and emits a third transmitted light or a third reflected light, and a second transmission light emitted from the first diffractive optical element A second portion of a transmission or reflection type that deflects the light or the second reflected light in different directions according to different wavelengths and emits the fourth transmitted light or the fourth reflected light; A paper sheet discriminating apparatus comprising a lattice surface.
装置において、 紙葉類の変色要素に対し白色光または予め定められた波
長を含む光を照射する光源と、 この光源と紙葉類との相対位置に変化を与えることによ
り前記変色要素の透過または反射光に波長および出射角
度が異なる第1,第2の検出光を生ぜしめる移動手段
と、 第1,第2検出光を入射の後に相違する波長に応じて異
なる方向へ偏向し、第5,第6透過光または第5,第6
反射光を出射する透過型または反射型の第3の回折型光
学素子と、 前記第3の回折型光学素子から出射された第5,第6透
過光または第5,第6反射光を受光し、受光位置に応じ
て検出信号を出力する位置検出素子と、 前記位置検出素子から出力された検出信号により第5,
第6透過光または第5,第6反射光の受光位置を判別
し、第5,第6透過光、または、第5,第6反射光の受
光位置が所定位置と一致する場合、紙葉類が真正である
と判断する鑑別処理部と、 を備えることを特徴とする紙葉類鑑別装置。6. An apparatus for discriminating the authenticity of a paper sheet having a discoloration element, comprising: a light source for irradiating a white light or a light having a predetermined wavelength to the discoloration element of the paper sheet; Moving means for generating first and second detection lights having different wavelengths and emission angles in transmitted or reflected light of the color changing element by changing the relative position with the leaves; After the incidence, the light is deflected in different directions according to the different wavelengths, and the fifth or sixth transmitted light or the fifth or sixth light is transmitted.
A transmissive or reflective third diffractive optical element that emits reflected light, and receives the fifth, sixth transmitted light, or fifth and sixth reflected light emitted from the third diffractive optical element A position detection element that outputs a detection signal in accordance with a light receiving position, and a fifth signal based on the detection signal output from the position detection element.
The light receiving position of the sixth transmitted light or the fifth and sixth reflected light is determined, and if the light receiving position of the fifth, sixth transmitted light, or the fifth and sixth reflected light coincides with the predetermined position, the paper sheet And a discrimination processing unit that determines that the paper is authentic.
て、 前記第3の透過型または反射型の回折型光学素子は、第
1,第2検出光を入射の後に偏向し、第5,第6透過光
または第5,第6反射光を出射する複合機能を実現する
表面形状を有する回折格子面を備えることを特徴とする
紙葉類鑑別装置。7. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 6, wherein the third transmission type or reflection type diffraction type optical element deflects the first and second detection lights after being incident, and deflects the first and second detection lights. And a diffraction grating surface having a surface shape for realizing a combined function of emitting the sixth transmitted light or the fifth and sixth reflected lights.
て、 前記第3の透過型または反射型の回折型光学素子は、 第1の検出光を入射の後に偏向し、第5透過光または第
5反射光を出射する透過型または反射型の第1の部分
と、 第2の検出光を入射の後に偏向し、第6透過光または第
6反射光を出射する透過型または反射型の第2の部分
と、 からなる表面形状を有する回折格子面を備えることを特
徴とする紙葉類鑑別装置。8. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 6, wherein the third transmission type or reflection type diffraction type optical element deflects the first detection light after being incident, and the fifth transmission light. Alternatively, a transmissive or reflective first portion that emits fifth reflected light, and a transmissive or reflective type that deflects the second detection light after being incident and emits sixth transmitted light or sixth reflected light. A paper sheet discriminating apparatus comprising: a second portion; and a diffraction grating surface having a surface shape consisting of:
紙葉類鑑別装置において、 各回折型光学素子の形状の設計に際し、 光線を回折型光学素子に入射した場合の回折型光学素子
面上における干渉パターンの位相分布を求め、 前記回折型光学素子面上に仮想的に引かれた複数の線に
沿う前記位相分布の変化率からその位相分布の極大値お
よび極小値を検索し、 前記仮想的な線に沿って隣り合った二つの前記極大値同
士もしくは極小値同士を順次選出し、 前記二つの前記極大値同士を選出した場合には、それら
二つの極大値の間に、それら二つの極大値の一方とそれ
ら二つの極大値に挟まれた極小値との差が段差となるよ
うに、しかも、前記回折型光学素子から出射される透過
光または反射光が所定方向へ向かうような斜面が形成さ
れるように、前記位相分布を鋸歯状パターンで近似する
ことにより、表面形状が決定される透過型又は反射型の
回折型光学素子を用い、 前記二つの前記極小値同士を選出した場合には、それら
二つの極小値の間に、それら二つの極小値の一方とそれ
ら二つの極小値に挟まれた極大値との差が段差となるよ
うに、しかも、前記回折型光学素子からの透過光または
反射光が所定方向へ向かうような斜面が形成されるよう
に、前記位相分布を鋸歯状パターンで近似することによ
り、表面形状が決定される透過型又は反射型の回折型光
学素子を用いることを特徴とする紙葉類鑑別装置。9. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 1, wherein, when designing the shape of each diffractive optical element, diffraction when a light beam is incident on the diffractive optical element. Determine the phase distribution of the interference pattern on the optical element surface, the maximum value and the minimum value of the phase distribution from the rate of change of the phase distribution along a plurality of lines virtually drawn on the diffractive optical element surface Searching, sequentially selecting two maxima or minima adjacent to each other along the virtual line, and if the two maxima are selected, between the two maxima The difference between one of the two maximum values and the minimum value sandwiched between the two maximum values is a step, and the transmitted light or the reflected light emitted from the diffractive optical element is directed in a predetermined direction. The slope that goes toward is formed By using a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by approximating the phase distribution with a sawtooth pattern, when the two minimum values are selected, Between the two minimum values, so that the difference between one of the two minimum values and the maximum value sandwiched between the two minimum values becomes a step, and furthermore, the transmitted light or the reflected light from the diffractive optical element. By using a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by approximating the phase distribution with a sawtooth pattern so that an inclined surface is formed in a predetermined direction. Paper sheet discriminating device.
て、 前記位相分布が構成する回折格子と交差するように前記
回折型光学素子面上に仮想的に引かれた互いに平行な複
数の直線に沿って、前記位相分布の極大値および極小値
が検索することで表面形状が決定される透過型又は反射
型の回折型光学素子を用いることを特徴とする紙葉類鑑
別装置。10. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 9, wherein a plurality of parallel straight lines are virtually drawn on the surface of the diffractive optical element so as to intersect the diffraction grating constituted by the phase distribution. Characterized in that a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by searching for the maximum value and the minimum value of the phase distribution along is used.
て、 前記位相分布が構成する回折格子の形状から求まる曲率
中心近傍から前記回折型光学素子面上を放射状に延びる
仮想的な複数の線に沿って、前記位相分布の極大値およ
び極小値が検索することで表面形状が決定される透過型
又は反射型の回折型光学素子を用いることを特徴とする
紙葉類鑑別装置。11. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 9, wherein a plurality of virtual lines radially extending on the surface of the diffractive optical element from near the center of curvature determined from the shape of the diffraction grating formed by the phase distribution. Characterized in that a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by searching for the maximum value and the minimum value of the phase distribution along is used.
て、 前記位相分布が構成する回折格子と交差するように前記
回折型光学素子面上に仮想的に複数の折れ線又は曲線を
引き、それら複数の折れ線又は曲線に沿って、前記位相
分布の極大値および極小値が検索することで表面形状が
決定される透過型又は反射型の回折型光学素子を用いる
ことを特徴とする紙葉類鑑別装置。12. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 9, wherein a plurality of broken lines or curves are virtually drawn on the surface of the diffractive optical element so as to intersect with the diffraction grating constituted by the phase distribution. A paper sheet discriminator characterized by using a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by searching for a maximum value and a minimum value of the phase distribution along a plurality of polygonal lines or curves. apparatus.
の紙葉類鑑別装置において、 各回折型光学素子の形状の設計に際し、 光線を回折型光学素子に入射した場合の回折型光学素子
面上における干渉パターンの位相分布を求め、 前記回折型光学素子面上に仮想的に引かれた複数の線に
沿う前記位相分布の変化率からその位相分布の極大値お
よび極小値を検索し、 前記仮想的に引かれた線に沿って隣り合った二つの極大
値(A,B)を選出し、それら二つの極大値(A,B)
の一方(極大値A)に連なる、仮想的な複数の線に沿う
極大値列(C1、C2、…、Ci、…、CN:iは1か
らNまでの自然数)が形成する曲線を考え、前記極大値
列の各々の極大値(Ci )位置における前記曲線の法
線に沿って、前記極大値(B)の存在する側に前記極大
値(Ci)とは別の極大値(Di )を検出し、 前記極大値(Ci )と前記別の極大値(Di )との間
に、それら二つの極大値(Ci 、Di )に挟まれた極
小値との差が段差となるように、しかも、前記回折型光
学素子から出射される透過光または反射光が所定方向へ
向かうような斜面が形成されるように、前記位相分布を
鋸歯状パターンで近似することにより、 表面形状が決定される透過型又は反射型の回折型光学素
子を用いることを特徴とする紙葉類鑑別装置。13. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 1, wherein, when designing the shape of each diffractive optical element, diffraction when a light beam is incident on the diffractive optical element. Determine the phase distribution of the interference pattern on the optical element surface, the maximum value and the minimum value of the phase distribution from the rate of change of the phase distribution along a plurality of lines virtually drawn on the diffractive optical element surface Searching, selecting two maxima (A, B) adjacent to each other along the virtually drawn line, and selecting those two maxima (A, B)
(C 1 , C 2 ,..., C i ,..., C N : i is a natural number from 1 to N) along a plurality of virtual lines that are continuous with one of the (maximum value A). Consider a curve, and along the normal line of the curve at each local maximum (C i ) position of the local maximum value sequence, a different side from the local maximum (C i ) on the side where the local maximum (B) exists. A local maximum value (D i ) is detected, and a local minimum value sandwiched between the two local maximum values (C i , D i ) between the local maximum value (C i ) and the another local maximum value (D i ). The phase distribution is approximated by a sawtooth pattern so that a difference between the phase distribution and the transmitted light or the reflected light emitted from the diffractive optical element is directed toward a predetermined direction so that the difference is a step. Paper using a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by Kind discriminating apparatus.
載の紙葉類鑑別装置において、 前記位相分布全体の最大値Imaxoと最小値I
minoとを求め、それら最大値Imaxo及び最小値
Iminoの差(Imaxo−Imino )をN分割
した間隔((Imaxo−Imino )/N)で、前
記近似された前記位相分布を量子化することにより、 表面形状が決定される透過型又は反射型の回折型光学素
子を用いることを特徴とする紙葉類鑑別装置。14. The sheet discriminating apparatus according to claim 9, wherein a maximum value I maxo and a minimum value I of the entire phase distribution are set.
seeking a mino, at their maximum I MAXO and the minimum value I difference mino (I maxo -I mino) the N divided intervals ((I maxo -I mino) / N), the approximated the phase distribution A paper sheet discriminating apparatus characterized by using a transmissive or reflective diffractive optical element whose surface shape is determined by quantization.
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---|---|---|---|
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