JP2690179B2 - カード彫刻機の基準白黒補正方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ソース（情報源）から読み込まれた文字
・写真・画像データの明暗のレベルに応じた文字・画像
をプラスチック製のカード上に彫刻する際に用いるカー
ド彫刻機の基準白黒補正方式に関する。

従来の技術と解決すべき課題 近年、クレジットカード、キャッシュカード、キーカ
ード、あるいは社員証、メンバーズクラブの会員証、学
生証、免許証、定期券等、使用者の身分を証明するカー
ドが数多く発行されている。この身分証明カードにおい
て、使用者を証明するために、従来、例えば使用者の顔
写真をカード基材上に貼付したり、顔写真を原稿として
印刷板を作成し、この印刷板を用いてカード基材上に顔
等の画像を印刷したり、種々の方法が試みられている。
この場合、文字データは印刷又は書き込みによって別途
に表示される。しかし、従来の顔写真等をカード基材に
貼付する方法は、カードの偽造・変造防止の点で完全で
はなく、カードを盗難紛失した場合、顔写真等を貼り替
えたりして悪用されることがある。また顔写真の部分だ
けが厚みを増し、例えば磁気を利用して機械で確認する
場合に、機械的処理特性を損なうという欠点がある。

さらに、上記いずれの方法にあっても、写真・画像デ
ータと文字データとを別々に貼付したり、印刷したり、
書き込んだりしなければならず、カード作成が面倒であ
り、手間を要するため、カードの即時発行には不向きで
あり、カードの再発行も容易ではない。また、人事ファ
イルなどのカードを用いたデータ管理にも不向きであ
る。

さらにまた、上記いずれの方法においても、顔写真等
は耐久性に劣り、長期間の使用中に摩擦によって損傷を
受け、身分証明の機能を喪失し、カードの有効期間内に
使用者の証明が困難になるという欠点がある。

そこで、上記諸欠点を解消すべく、原稿等のソースに
表された文字・写真・画像データを光学的に読み取り、
読み取られた文字・写真・画像データに倣ってカッター
を駆動制御し、１枚のタード上に文字・写真・画像デー
タに倣った文字・画像を彫刻できるようにしたカード彫
刻機が本出願人等によって提案されている。このカード
彫刻機は、文字・写真・画像データを光学的に読み取り
手段によって読み取り、その光電変換された信号をA/D
変換した後、制御手段に読み取らせ、信号の明暗のレベ
ルに応じたカッター駆動信号をカッターに与え、カッタ
ーの駆動制御により読み取られた文字・写真・画像に倣
った文字・画像をカード上に彫り込むものである。この
カード彫刻機によると、上述した諸欠点は略解消するこ
とができる。

しかし、現状のカード彫刻機は光学的読み取り手段の
部分の光源の明るさが経年変化によって低下し、データ
の読み取りに必要な明るさが得られなくなるという問題
がある。また、光源からの光を受けて信号に変換する受
光素子はフォトトランジスタ、フオトダイオードで構成
され、A/D変換前段の信号入力系がアナログ系の機器で
構成されているので、機器の経年変化や外光の影響を受
けて信号のレベルに変化が生じることがある。

そのため、制御手段に読み込まれる信号の明暗のレベ
ルに変動が生じ、この信号の明暗のレベルに基づいたカ
ッターの駆動制御が正確に行えなくなり、結果的に読み
取りデータと対応する文字・画像を正確に彫刻できなく
なるという問題を生じさせていた。したがって、制御手
段に読み込まれた信号の明暗のレベルを何らかの基準レ
ベルに補正するための手段が必要であった。

この発明は以上の点に鑑み提案されたもので、制御手
段に読み込まれた信号の明暗のレベルを彫刻動作と共に
基準の白黒レベルに補正できる補正方式を提供すること
を目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の第１の技術手段
は、彫刻動作と共に基準の白黒を読み取り、読み取りに
基づいて入力信号の明暗のレベルに対する基準のレベル
を設定し、制御手段に読み込まれた信号の明暗のレベル
を補正係数に基づいて補正演算し、上記設定された基準
の白黒レベルに補正する明暗のレベルの補正方式を採用
した。

本発明の第２の技術手段は、彫刻動作時に基準白黒の
データを読み取り、該読み取りに基づいて補正係数を設
定し、制御手段に読み込まれた文字・写真・画像信号の
明暗のレベルを判別し、該判別された明暗のレベルを上
記補正係数にて補正演算し、上記基準のレベルに補正す
る補正方式に特徴を有する。

作 用 彫刻動作の際、文字・写真・画像のディジタルデータ
が制御手段に読み込まれると、その信号の明暗のレベル
が設定された補正係数に基づいて補正演算され、彫刻動
作時に設定された基準白黒のレベルに自動的に補正され
る。いいかえると、彫刻動作時に基準白黒のレベルが設
定されるとそのレベルに応じた補正係数が読み出され、
この補正係数に基づいて読み取り信号の明暗のレベルが
設定された基準のレベルに自動的に補正されて行く。

実 施 例 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明
する。

第１図はこの発明に係るカード彫刻機の全体構成を示
すブロック図、第２図はその要部平面図である。

図において符号10はテーブルで、文字・写真・画像デ
ータが表示された被写体となる原稿100と彫刻対象のカ
ード200とが一定間隔おいて並置されている。

テーブル10は、テーブルモータ11の駆動によってクラ
ンク機構12を介して一定ストロークで往復動される。テ
ーブル10の往復動の方向はカード200に対する彫刻の行
方向に一致する。カードは白色プラスチック製のカード
基材201の表面に黒色樹脂コーティングを施したもの
で、樹脂コーティング層202の厚さは７〜13μｍ程度で
ある。

テーブル10には、リニアエンコーダ13が付設されてい
る。テーブル10が往復動すると、リニアエンコーダ13の
目盛りが光電センサ14によって検出され、光電センサ14
から一定周期のパルス出力が取り出されるようになって
いる。リニアエンコーダ13と光電センサ14とによって同
期パルスの発生手段が構成されている。そのパルスは後
述とする制御回路に入力され、その入力に基づいてカッ
ターの彫刻動作が文字・写真・画像データの読み取り動
作に同期するようになっている。

原稿100の設置位置の両側、すなわち、テーブル10の
往復方向の両側に略理想白色と略理想黒色の第１、第２
の部材15、16が装着されている。第１、第２の部材15、
16は、後述する入力信号の明暗のレベルを補正する基準
となるもので、彫刻開始動作時にフォトセンサ17、18に
よって検出され、その読み取り値が制御回路に入力され
る。

一方、カード200の設置位置側の上方にカッター19を
有するカッターユニット20が組付けられている。カッタ
ー19は、先端部が角錐体状に形成され、後述するドット
彫りが正確に行えるようになっている。但し、円錐体の
一部を切片状とした形状であっても彫刻動作は支障なく
行える。

カッターユニット20は、パルスモータ21の駆動によっ
てベルト機構22を介してカード200の上方に持ち運ば
れ、次にモータ23の駆動によって上下機構24を介して下
降される。カッター19はカード200上の彫刻開始位置に
位置決めされる。カッターユニット20の移動方向は、テ
ーブル10の往復移動の方向と直交する前後方向、すなわ
ちカード200の列方向である。カッターユニット20がカ
ード200の上方へ前進し、パルスモータ21が停止する
と、上下機構24によってカード200上へ降下する。カッ
ターユニット20が下降すると、ベルト機構22の結合が解
除され、リードスクリュー25によって前進位置から後方
側の彫刻方向へと送られる。すなわち、彫刻動作時は、
カッターユニット20はリードスクリュー25の回転によっ
てテーブル10の往復動と共に後方側に送られる。リード
スクリュー25は、ギヤ機構26、ベルト機構27を介してテ
ーブルモータ11に接続され、テーブルモータ11の駆動に
よってテーブル10の往復動と共に回転される。これによ
って、カッターユニット20、すなちカッター19がテーブ
ル10の往復動に連動して彫刻動作を行いながらテーブル
と直交する後方側へ送られる。リードスクリュー25は、
カッターユニット20がパルスモータ21の駆動によって前
進する際、クラッチ機構の作用によって空転状態に保持
され、前進位置でベルト機構22の結合が解除されると同
時にカッターユニット20に接続される。そして、カッタ
ー19がカード200の彫刻範囲の終端まで移動すると、カ
ッターユニット20がモータ23の駆動によって上下機構24
を介してテーブル10の上方へ持ち上げられる。この持ち
上げ動作と同時に、ベルト機構22がカッターユニット20
に接続されカッターユニット20とリードスクリュー25と
の接続が離脱される。モータ23と上下機構24とは、カッ
ターユニット20を上下させる機能と、カッターユニット
20をベルト機構22に接続・離脱させる機能を兼ねてい
る。

第３図は彫刻動作時のカッター19のカード200に対す
る相対的な移動軌跡を模式的に示すもので、テーブル10
が一定ストロークで往復移動し、かつ、カッターユニッ
ト20がリードスクリュー25の回転によってテーブル10の
往復動と直交する後方側へ１ピッチ間隔毎に移動する
と、カッター19は彫刻開始点からカード200の行方向へ
移動しながら列方向に相対動し、彫刻終端に達する。そ
の際、カッター19はカッターユニット20に内蔵された駆
動機構210によって駆動され、同期パルスの入力に応答
してカード200の行・列方向に、例えば、0.13mm以下、
例えば0.13mmのピッチ間隔で彫刻送りされる。カッター
19を0.13mm以下のピッチ間隔で駆動制御するようにして
おくと、カード200に対する彫刻分解能は7.5本/mm以
上、例えば7.7本/mmとなり、写真・画像データの彫刻に
対しても精度の良い鮮明な彫刻画像が得られる。

第１図において、原稿100の設置位置の上方に光学的
撮像手段30が配設されている。その光源31から出た光は
集光レンズ32を通して原稿100の面に照射され、その反
射光がフォトダイオードからなる受光素子33によって受
光される。受光素子33は原稿100の面の文字・写真・画
像に応じた光の強弱を電気信号に変換する。この信号
は、A/D変換器34によってAD変換されたのち、切換回路3
5を介して制御回路40に入力される。制御回路40はCPU41
を含むマイクロプロセッサによって構成されている。撮
像手段30によって読み取られた文字・写真・画像データ
は、１ドツト分ずつ制御回路40に入力される。制御回路
40に入力された信号は、後述するように白黒濃淡のレベ
ルを予め設定した基準に対して補正されたのち、制御回
路40に設定された入力／出力カーブのガンマ値に対して
ガンマ補正される。このガンマ補正された信号は、さら
に要すればコントラストの強弱、ブライトの明暗等の画
質補正により彫刻に適した信号に補正演算されて出力さ
れる。この出力信号はD/A変換器36を介してDA変換され
たのち、カツター駆動信号として駆動アンプ37を介して
カッターユニット20のカッター駆動機構210に与えられ
る。カッター駆動機構210は、カッター駆動信号を受け
てカッター19を駆動制御し、彫刻動作を行わせる。これ
によって、カード200上に文字・写真・画像の入力信号
に応じた文字・画像が彫刻される。すなわち、原稿100
の文字・写真・画像に倣った文字・写真・画像がカード
200上に正確に彫り込まれる。

すなわち、カッター19の駆動制御により、彫刻開始位
置からカード200の１行分ずつ１ライン毎に順次列方向
に文字・写真・画像が0.13mmのピッチ間隔で彫り込ま
れ、カード200の彫刻範囲内の文字領域と画像領域の全
体に彫刻がなされる。

上記のように撮像手段30によって読み取られた文字・
写真・画像は、光の強弱に応じた電気信号に変換され、
AD変換された後、制御回路40に入力される。その入力
は、リニアエンコーダ13から読み取られた同期パルスの
入力に同期して行われ、カッター19による彫り込みの１
ドット分ずつが制御回路40に順次一定のタイミングで読
み込まれる。文字・写真・画像の信号が１ドット分ずつ
制御回路40に入力されると、その明暗のレベルが基準の
レベルに対して補正されていく。その手順は次の通りで
ある。

［明暗レベルの補正］ なお、制御回路40には、信号の明暗のレベルを補正す
るための補正係数が予めプログラム入力されている。

彫刻動作の開始により、テーブル10が１ストローク分
往復動すると、原稿100の設置位置両側に配置された第
１、第２の部材15、16の基準白地と基準黒地とが往復動
の両端でフォトセンサ17、18によってそれぞれ読み取ら
れる。その読み取り信号は制御回路40に入力される。そ
の入力に基づいて明暗の基準レベルが設定される。例え
ば第４図に示すように、基準の黒レベルが電圧値で0V、
基準の白レベルが5Vに設定される。これを白黒の基準レ
ベルとする。この設定された白黒の基準レベルに対して
入力信号の明暗のレベルが補正される。すなわち、基準
となる第１、第２の部材15、16の白地と黒地との読み取
り信号が制御回路40に入力されると、その基準白黒のレ
ベルと対応する補正係数が予めプログラム入力された補
正係数の中から読み出され、以後、この補正係数に基づ
いて当該カードに対する入力信号の明暗のレベルが基準
のレベルに補正される。

例えば、制御回路40に実際に読み取られた文字・写真
・画像の入力信号の明暗のレベルが第４図で示すよう
に、電圧値で黒が1V、白が3.5Vであったとする。する
と、制御回路40において、黒1Vのレベルを基準の0Vに、
白3.5Vのレベルを基準の5Vに補正する補正演算の処理が
上記補正係数を基に行われる。読み取られた白3.5V、黒
1Vの中間の階調の明暗のレベルは、その明暗のレベルに
応じて基準の黒0V、白5Vの間の中間の階調レベルに一定
の比率で補正される。かくして、彫刻動作の開始時点に
おいて、基準白地と黒地の読み取りにより、明暗に対す
る基準の白黒のレベルが自動的に設定され、この基準の
レベルに対して実際に読み取られた信号の明暗のレベル
が自動的に補正されて行く。この基準白黒のレベルの設
定とレベル補正のための補正係数の読み出しとは、１枚
のカードに対する彫刻毎に行われる。そして、１枚のカ
ードに対する彫刻動作が信号を明暗のレベルを設定した
基準白黒のレベルに補正しながら行われる。

なお、基準の白地と黒地を表した第１の部材15と第２
の部材16とは、第１図、第２図に示す配置構造のみなら
ず、例えば白地を表した第１の部材15の側部に黒地を表
した第２の部材16を配置し、両部材15、16を原稿の一方
側、例えば、テーブルの往復方向の始端側に並列的に並
べた構造とすることも可能である。この場合は、彫刻動
作の開始時点でテーブル10が往復を開始すると略同時に
基準の白地と黒地とが読み取られ、その読み取りに基づ
いて上記のように信号の明暗に対する基準レベルが設定
される。さらに、第１、第２の部材15、16の配置構造と
して、原稿100の両側位置において、第１、第２の部材1
5、16をテーブル10の往復方向と直交する列方向の全長
に延長した構造とすることも可能である。この場合は、
例えばテーブル10の１ストロークの往復動毎に基準の黒
地と白地とが読み取られ、この読み取りに基づいて彫刻
方向の１ライン毎に白黒の基準レベルが設定される。そ
して、１ライン毎に設定された基準レベルに対して１ラ
イン分ずつ入力信号の明暗のレベルが補正されながら彫
刻動作が行われる。このようなレベル補正の方式を採る
ことも可能である。

上記のように明暗のレベルを基準レベルに補正された
入力信号は、予め設定された入力対出力カーブのガンマ
値に対してガンマ補正されたのち、予め設定された補正
係数に基づいてコントラストの強弱、ブライトの明暗等
に関する画質の補正がなされる。この補正後の信号は、
彫刻動作を行うためのカッター駆動信号としてD/A変換
器36、駆動アンプ37を介してカッター19に与えられる。
そして、カッター19に対して行・列方向に相対送りされ
るカード200に対し、入力された文字・写真・画像と対
応する文字・画像が彫り込まれて行く。

上記実施例においては、文字・写真・画像を原稿100
から倣い方式によって読み取って入力するように説明し
たが、文字・写真・画像の入力手段としてはCCDカメ
ラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ、ITVカメラ等の
撮像手段を広く用いることができる。この場合は、第１
図の入力切換回路35を切り換えてこれらの撮像手段のい
ずれか１つを接続すれば良い。

第１図の破線の枠組で示した部分は原稿100による倣
い方式に替る外部接続手段を示すものである。

制御回路40のCPU41にパソコン50が接続されている。
文字データはキーボード51を介してパソコン50に入力さ
れ、これによりフレームメモリーＩ又はフレームメモリ
ーIIに蓄えられる。一方、写真・画像データはビデオカ
メラ52によって撮像され、そのCCDによって読み取られ
た画像はパソコン50で彫刻に適した形に加工されたの
ち、フレームメモリーＩに１フレーム分メモリーされ
る。フレームメモリーＩ又はIIにメモリーされた１フレ
ーム分の文字データ又は画像データは、同時に切換回路
53を介してモニター54の画面に映し出され、外部から見
ることができる。

フレームメモリーＩ又はIIに１フレーム分ずつメモリ
ーされた文字データ又は画像データは、必要な画像処理
がなされており、モニター54上に映し出されると同時
に、１ドット分ずつ入力切換回路35を介して制御回路40
に入力される。そして、上記同様に、明暗のレベル補
正、ガンマ補正、画質の補正がなされ、彫刻に適した信
号に補正演算されたのち、カッター駆動信号として制御
回路40から出力される。かくして、上記同様に入力され
た文字・写真・画像に対応する文字・画像がカード200
上に彫刻される。

このデータ入力方式においても、上記同様に、第１と
第２の部材15、16の基準白地と黒地とが読み取られ、こ
の読み取りに基づいて明暗に対する基準レベルが設定さ
れる。同時に明暗のレベルを補正するための補正係数が
読み出される。そして、この補正係数に基づいて入力信
号の明暗のレベルが基準のレベルに補正される。これに
よって、制御回路40に読み取られた信号の明暗のレベル
が自動的に基準のレベルに補正されて行く。

発明の効果 以上の説明に明らかな通り、本発明によれば下記の効
果がある。

制御手段に読み取られた文字・写真・画像信号の明暗
のレベルを読み取り動作と共に基準白黒のレベルに自動
的に補正することができる。したがって、信号読み取り
側の条件の変化、例えば、読み取り側の機器の経年変化
に伴う信号レベルの変化等にかかわりなく、明暗のレベ
ルを基準のレベルに補正された信号を基に彫刻を行うこ
とができ、文字・写真・画像データと対応する正確な彫
刻動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るカード彫刻機のブロック図、第２
図はその要部平面図、第３図はカッターの動作を模式的
に説明する模式図、第４図は信号の明暗レベルの補正状
態を説明するグラフ図である。 40……制御回路、 200……カード、 19……カッター、 100……原稿、 15、16……第１、第２の部材、 17、18……フォトセンサ、 30……読み取り手段、 31……光源、 33……受光素子、 34……A/D変換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐川 功 大阪府大阪市中央区城見１丁目４番24号 日本電気ホームエレクトロニクス株式 会社内 審査官 原 光明 (56)参考文献 特開 昭49−8303（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−128186（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御手段にて読み込まれた文字・写真・画
   像信号の明暗のレベルを判別し、該明暗のレベルに応じ
   たカッター駆動信号を出力すると共に、カードに対して
   行・列方向に相対動されるカッターを前記カッター駆動
   信号に基づいて駆動制御し、前記文字・写真・画像信号
   と対応する文字・画像を前記カード上に彫刻するカード
   彫刻機において、 彫刻動作と共に基準の白黒を読み取り、該読み取りに基
   づいて前記信号の明暗のレベルに対する基準のレベルを
   設定し、前記制御手段に読み込まれた信号の明暗のレベ
   ルを前記基準レベルに応じた補正係数にて補正演算し、
   前記設定された基準白黒のレベルに補正することを特徴
   としたカード彫刻機の基準白黒補正方式。
2. 【請求項２】彫刻動作時に基準白黒のデータを読み取
   り、該読み取りに基づいて補正係数を設定し、読み込ま
   れた文字・写真・画像データの明暗のレベルを判別する
   と共に、該判別された明暗のレベルを前記補正係数にて
   補正演算し、前記基準白黒の濃淡レベルに補正すること
   を特徴とする請求項（１）に記載のカード彫刻機の基準
   白黒補正方式。