JP2005099939A

JP2005099939A - 刻印読取り装置

Info

Publication number: JP2005099939A
Application number: JP2003330441A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kamijo; 秀章上條
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】撮像時における刻印のコントラストを向上させて、刻印パターンの識別精度を向上させるようにした刻印読取り装置を提供する。
【解決手段】刻印読取り装置１は、撮像時における刻印のコントラストを向上させて、刻印パターンの識別精度を向上させるために、照明手段４０には、赤外線ＬＥＤ４３と緑色ＬＥＤ４４とが利用される。しかしながら、光源４３，４４の種類に応じて、結像レンズ５２と撮像素子５１との間のバックフォーカスＢが異なるので、撮像素子５１で鮮明な画像が得られ難い。そこで、本発明では、複数種類の光源(光色)４１により生じるバックフォーカスＢの相違が略同一になるように、高分散ガラス５５を撮像素子５１と結像レンズ５２との間に配置させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、本発明は、硬貨、メダル或いはカード等に設けられた刻印パターンを読み取るための刻印読取り装置に関する。

従来、このような分野の技術として、特開平０９−３１９９１１号公報がある。この公報に記載された刻印読取り装置には、硬貨に付着したゴミや塵の影響を回避するために、可視光より波長が長く塵やゴミによって吸収又は散乱しにくい赤外線ＬＥＤが利用され、反射板によって均一な照明を可能にしている。さらに、この刻印読取り装置を長期間使用した場合であっても、反射鏡の反射面には、化学的に不活性な金属であり且つ酸化されにくい金メッキが施されているので、反射面の反射率が経時変化しにくい。

特開平０９−２８２５１２号公報特開平０９−２８２５１３号公報特開平０９−３１９９１１号公報

しかしながら、前述した従来の刻印読取り装置では、赤外線ＬＥＤの単一照明によって刻印のコントラストを明確に出現させようとしているが、読取対象物の種類によって、赤外線だけでは刻印を明瞭に撮像することができない場合がある。例えば、白銀色系以外の硬貨(１０円(青銅)、５円(黄銅))の場合、酸化によるクスミや汚れや摩耗が発生し易く、撮像時において刻印のコントラストが極めて出にくい場合がある。また、硬貨以外において、メダルやカードでも同様の現象が起こる場合がある。

本発明は、特に、撮像時における刻印のコントラストを向上させて、刻印パターンの識別精度を向上させるようにした刻印読取り装置を提供することを目的とする。

本発明に係る刻印読取り装置は、撮像部位に配置されて照明手段により照らされた読取対象物の刻印を読み取るための刻印読取り装置において、照明手段によって照らし出された読取対象物の刻印を撮像する撮像素子と、撮像部位と撮像素子との間に配置された結像レンズと、読取対象物を照明すると共に、結像レンズと撮像素子との間のバックフォーカスが異なる複数種類の光源とを備え、複数種類の光源(光色)により生じるバックフォーカスの相違を略同一になるような屈折率をもった高分散ガラスを、撮像素子と結像レンズとの間に配置したことを特徴とする。

この刻印読取り装置において、照明手段によって照らし出された読取対象物は、結像レンズを介して撮像素子に結像する。さらに、単一種類の光源では所望の画像が得られない場合があるので、撮像時における刻印のコントラストを向上させて、刻印パターンの識別精度を向上させるために、照明手段には複数種類の光源が利用される。しかしながら、異なる光色の光源の種類に応じて屈折率が異なるので、同一のレンズ系を用いた場合に結像位置（結像レンズと撮像素子との間のバックフォーカス）が異なり、撮像素子位置で全て色が結像せずに鮮明な画像が得られ難い。このとき、光源の種類を変更する毎に結像位置の微調整を行うか又は様々な種類の光源に対応させるべく屈折率（アッベ数）の異なるレンズを複数枚用いた高級なレンズ群を採用することもできる。しかしながら、光源の種類を切り替える度に結像位置の微調整を行うための調整機構を備えると、装置自体が大型化、複雑化すると同時に撮像の高速化には対応できないといった問題点が生じる。また、高級なレンズ群を採用した場合は大幅なコストアップは避け難い。そこで、本発明では、複数種類の光源(光色)により生じるバックフォーカスの相違が略同一になるように、高分散ガラスを撮像素子と結像レンズとの間に配置させる。その結果、高分散ガラスの材質と厚みとを光源（光色）の種類に応じて適宜設計変更するだけで、装置自体を大型化、複雑化させることなく簡単かつ確実に結像位置の調整を行うことができるので、汎用性が極めて高く、安価な装置が実現する。

また、光源は、赤外光を発生させるＬＥＤと緑色光を発生させるＬＥＤとからなると好適である。この場合、赤外線ＬＥＤは、刻印をもった読取対象物の全般的な撮像に適しており、緑色ＬＥＤは、刻印の摩耗や酸化によるクスミや汚れが発生しやすい読取対象物の撮像に高い効果を発揮する。

また、読取対象物が白銀色系硬貨の場合に赤外線ＬＥＤを点灯させ、それ以外の硬貨の場合に緑色ＬＥＤを点灯させると好適である。硬貨の撮像時において、白銀色系硬貨(例えば、１円、５０円、１００円、新旧５００円)の場合には、硬貨自体にキズ、摩耗、酸化によるクスミや汚れが発生し難いので、赤外線ＬＥＤの照明で十分対応させることができる。しかし、白銀色系以外の硬貨(１０円(青銅)、５円(黄銅))の場合、酸化によるクスミや汚れや摩耗が発生し易く、撮像時において刻印のコントラストを極めて出しくい場合がある。そこで、種々の実験によって、緑色ＬＥＤを利用して白銀色系以外の硬貨を照明すると、撮像時において刻印のコントラストが効果的に出現することが見いだされた。

本発明によれば、撮像時における刻印のコントラストを向上させて、刻印パターンの識別精度を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る刻印読取り装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図1に示すように、刻印読取り装置１は、樹脂からなる筐体１０を有しており、この筐体１０の上面には円形の開口部１１が形成されている。この開口部１１を塞ぐように、筐体１０の上面には、サファイアガラス等で形成された防塵ガラス板１２が接着剤を介して嵌め込み固定されており、この防塵ガラス板１２の上面に沿って読取対象物（例えば、１０円硬貨）２０が摺動するので、防塵ガラス板１２のうちで開口部１１に対応する領域が撮像部位１２ｃとして画成され、この撮像部位１２ｃ上の読取対象物２０が撮像される。さらに、刻印読取り装置１へ読取対象物２０を連続供給するために搬送装置３０が利用される。この搬送装置３０は、筐体１０に固定されて読取対象物２０の搬送方向Ａに延びる搬送テーブル３４を有し、図示しないモータによりプーリ３２，３３を回転させることで無端ベルト３１が駆動される。そして、無端ベルト３１と搬送テーブル３４とで挟まれた状態で、読取対象物２０は、防塵ガラス板１２上の撮像部位１２ｃまで自動搬送される。

また、筐体１０の内部には、防塵ガラス板１２の内面１２ａに対し近接して配置した照明手段４０が収容されている。図３に示すように、この照明手段４０には、外方に向けて発散光を出射する光源４１として、赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３と緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４が利用され、赤外線ＬＥＤ４３と緑色ＬＥＤ４４とは、駆動回路基板１３上において交互で且つ等間隔に配置されている。そして、光源４１は、駆動回路基板１３上で撮像軸線Ｌを中心として環状に配列されている。

さらに、光源４１の外方には、各光源４１から出射された発散光を防塵ガラス板１２に向けて反射させるためのリング状の反射鏡４２が配置され、この反射鏡４２は、撮像軸線Ｌを中心として駆動回路基板１３に固定されている。さらに、筐体１０の内部において、防塵ガラス板１２の下方にはＣＣＤカメラ５０が固定されている。そして、光源４１によって照らされた読取対象物２０の刻印はＣＣＤカメラ５０によって撮像される。このＣＣＤカメラ５０は、撮像軸線Ｌ上に位置するエリア型ＣＣＤ(撮像素子)５１と、ＣＣＤ５１と撮像部位１２ｃとの間でＣＣＤカメラ５０の先端に固定された結像レンズ５２とを有している。

図１及び図２に示すように、筐体１０は、防塵ガラス板１２に向けて光を出射するＬＥＤ６０が設けられ、防塵ガラス板１２の上方には受光素子６１が配置され、この受光素子６１は、防塵ガラス板１２を介してＬＥＤ６０と対向する位置に設置されている。そして、ＬＥＤ６０と受光素子６１との協働により、読取対象物２０の通過を検出する到来センサ６３が構成され、この到来センサ６３によって読取対象物２０が撮像部位１２ｃに到達したか否かが判断される。この到来センサ６３からの信号は光源４１に与えられ、この信号に基づいて、光源４１が短時間フラッシュ点灯し、ＣＣＤカメラ５０によって、搬送中の読取対象物２０の一瞬を捕らえた静止画像が撮像される。

さらに、駆動回路基板１３は、筐体１０内に形成された支持フレーム１４の上端に固定されている。この駆動回路基板１３は、防塵ガラス板１２の内面１２ａに対して平行に配置されると共に、中央に撮像用の開口部１３ａを有している。このような駆動回路基板１２上で環状に配列された光源４１の周囲には、撮像軸線Ｌを中心にとしてリング状の反射鏡４２が配置されている。この反射鏡４２は、筐体１０の内壁面１０ａに当接した状態で、筐体１０の蓋部１０ｂと駆動回路基板１３とにより挟持されて位置決め固定される。さらに、この反射鏡４２の反射面には金メッキが施されている。金は、赤外線の波長領域で反射率が高く、且つ、化学的に最も不活性であり空気中で酸化され難いので、経時変化もほとんど生じることがなく、反射率があまり低下することがない。

また、図３及び図４に示すように、反射鏡４２の内壁面にはＶ溝形状の複数の反射面４３が形成され、各反射面４３は、赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３と緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４とにそれぞれ対面している。そして、各赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３と緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４の光源中心軸線Ｃ上には各反射面４３の溝底４３ａが配置され、光源中心軸線Ｃによって溝底４３ａにおける開き角がほぼ２等分割されるように、光源４１から光が出射される。その結果として、各光源４１から出射された光は、撮像部位１２ｃ全体を均一に照らす。

さらに、この刻印読取り装置１は、読取対象物２０の種類に応じた光源４１の切り替えを可能にすると共に、撮像時における刻印のコントラストを向上させて、刻印パターンの識別精度を向上させるために、光源４１として、波長ピークが９５０ｎｍの赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３と、波長ピークが５６７ｎｍの緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４とが利用されている。しかしながら、赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３と緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４とは、結像レンズ５２から結像位置までの距離（バックフォーカス）が異なるので、両方の色がＣＣＤ５１で結像せずに鮮明な画像が得られ難い。

そこで、赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３と緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４におけるそれぞれ異なったバックフォーカスが略同一になるように、高分散ガラス５５をＣＣＤ５１と結像レンズ５２との間に配置させる。その結果、装置自体を大型化、複雑化させることなく簡単かつ確実に結像位置の調整を行うことができる。

例えば、波長ピークが５６７ｎｍでバックフォーカスＢ_Ｇが１０．０ｍｍの緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４と、波長ピークが９５０ｎｍでバックフォーカスＢ_ＩＲが１０．２ｍｍの赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３とを光源４１として利用した場合、バックフォーカスの差が０．２ｍｍであるから、両方の差を０ｍｍにするためには、ここで用いられる高分散ガラス５５のガラス厚を変えることで、屈折率を変えることが可能となる。この場合、高分散ガラス５５の屈折率Ｎは、緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４の屈折率Ｎ_Ｇが１．９、赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３の屈折率Ｎ_ＩＲが１．８になるようにガラスの厚みを設定すればよい。このようにして、高分散ガラス５５の厚みＴによって屈折率Ｎの調整を行う。この厚みＴは、次の式で求められる。

上記(１)式に基づいて計算した結果、厚みＴ＝６．８４ｍｍが求められ、この厚みを採用することで、バックフォーカスの差を０ｍｍにすることができる。また、決定された厚みＴを有する高分散ガラス５５をＣＣＤ５１と結像レンズ５２との間に配置させた際の距離Ｂは、次式によって求められる。

上記(２)式に基づいて計算した結果、距離Ｂ＝１３．２４ｍｍが求められ、これに基づいてＣＣＤ５１と結像レンズ５２との距離Ｂが決定される。

次に、赤外線(ＩＲ)ＬＥＤ４３の点灯と緑色(Ｇ)ＬＥＤ４４の点灯との適切な使い分けについて説明する。

読取対象物である硬貨２０の撮像時において、白銀色系硬貨(例えば、１円、５０円、１００円、新旧５００円)の場合には、硬貨自体にキズ、摩耗、酸化によるクスミや汚れが発生し難いので、赤外線ＬＥＤの照明で十分対応させることができる。しかし、白銀色系以外の硬貨(１０円(青銅)、５円(黄銅))２０の場合、酸化によるクスミや汚れや摩耗が発生し易く、撮像時において刻印のコントラストが極めて出にくい場合がある。

そこで、硬貨搬送経路の上流側に配置された図示しないセンサによって、硬貨２０の金種を外形に基づいて判別し、１円、５０円、１００円、新旧５００円の白銀色系硬貨２０と判断された場合、硬貨２０が撮像部位１２ｃに到来した時点で赤外線ＬＥＤ４３をフラッシュ点灯させる。これに対し、１０円、５円の白銀色系以外の硬貨２０と判断された場合、硬貨２０が撮像部位１２ｃに到来した時点で緑色ＬＥＤ４４をフラッシュ点灯させる。そして、撮像後の画像をパターンマッチングによって比較した後、硬貨の真偽判別が行われる。このような点灯の切り替えによって、撮像時における刻印のコントラストを向上させて、刻印パターンの識別精度を向上させることができるので、金種に拘わらず真偽判別精度を向上させることができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、赤外光と緑色光との組み合わせに限定されず、赤外光と青色光、赤外光と紫外光であってもよい。この場合であっても、光源（光色）の種類に応じて高分散ガラス５５の材質と厚みを設計変更するだけで、装置自体を大型化、複雑化させることなく簡単かつ確実に結像位置の調整を行うことができる。また、本発明に係る刻印読取り装置は、読取対象物として硬貨に限定されず、刻印が摩耗しやすいプラスチック製カードや、酸化によるクスミや汚れや摩耗が発生し易い銅製のメダル類などの適用も可能である。さらに、図５に示すように、赤外光と緑色光との発生を１個のＬＥＤで可能にした光源７０を利用してもよい。

本発明に係る刻印読取り装置の一実施形態を示す斜視図である。図１に示した刻印読取り装置の断面図である。図１に示した刻印読取り装置の平面図である。刻印読取り装置の要部拡大平面図である。本発明に係る刻印読取り装置の他の実施形態を示す要部拡大平面図である。

符号の説明

１…刻印読取り装置、１２ｃ…撮像部位、２０…読取対象物(硬貨)、４０…照明手段、４１，７０…光源、４３…赤外線ＬＥＤ、４４…緑色ＬＥＤ、５１…撮像素子(ＣＣＤ)、５２…結像レンズ、５５…高分散ガラス、Ｂ…バックフォーカス。

Claims

撮像部位に配置されて照明手段により照らされた読取対象物の刻印を読み取るための刻印読取り装置において、
前記照明手段によって照らされた前記読取対象物の前記刻印を撮像する撮像素子と、
前記撮像部位と前記撮像素子との間に配置された結像レンズと、
前記読取対象物を照明すると共に、前記結像レンズと前記撮像素子との間のバックフォーカスが異なる複数種類の光源とを備え、
複数種類の前記光源により生じる前記バックフォーカスの相違を略同一になるような屈折率をもった高分散ガラスを、前記撮像素子と前記結像レンズとの間に配置したことを特徴とする刻印読取り装置。
前記光源は、赤外光を発生させるＬＥＤと緑色光を発生させるＬＥＤとからなることを特徴とする請求項１記載の刻印読取り装置。
前記読取対象物が白銀色系硬貨の場合に前記赤外線ＬＥＤを点灯させ、それ以外の硬貨の場合に前記緑色ＬＥＤを点灯させることを特徴とする請求項２記載の刻印読取り装置。