JP3695836B2 - 刻印読取り装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、刻印読取り装置に関し、特に、硬貨、メダル或いはカード等に設けられた刻印を読み取るための刻印読取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来における刻印読取り装置は、特開平5−89276号公報に開示されているように、円周上に配置された複数の光源から出射した発散光が、筐体の下部に配置された反射鏡で反射して、略水平方向から読取対象物を照らした後、この読取対象物をCCDカメラ等の撮像手段で撮像するように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各光源から出射した発散光は、光源中心軸(光軸ともいう)上の輝度が最も高く光源中心軸から離れるにつれて輝度が低くなるといった発光特性を有している。そこで、刻印読取り装置を各種装置に組み込み易くするために、刻印読取り装置を小型化した場合、光源と読取対象物との光路が短くなり、読取対象物の表面における照度不均一(以下、照明ムラという)が顕著になる。そして、この照明ムラによって撮像手段で撮像された画像は、読取対象物表面の凹凸の一部が消えた画像となり、例えば、この画像から読取対象物の重心を求めるといったような画像処理を行うことは困難であった。
【0004】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、装置を小型化して光源と読取対象物との光路を短くした場合であっても、照明ムラがほとんど発生しない刻印読取り装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の刻印読取り装置は、読取面上の読取部位に配置された読取対象物の刻印を読み取る刻印読取装置において、読取面に対向して配置させて、読取対象物を撮像する撮像手段と、読取部位の周囲に環状に配置させて、外方に向けて発散光を出射する複数の光源と、各光源の周囲に配置させて、各光源から出射した発散光を読取対象物に向けて反射させる環状の反射鏡とを備え、反射鏡は、光源にそれぞれ対面させたV溝形状の反射面を複数有し、各光源の光源中心軸線上に各反射面の溝底が配置されていることを特徴とする。
【0006】
本発明の刻印読取り装置によれば、各光源から外方にむけて出射した発散光は、反射鏡の反射面に入射する。反射面はV溝形状を有しており、各光源の光源中心軸線上に各反射面の溝底が配置されている。このため、光源から発散する各光線は、光源中心軸線に沿った光線が最も長い光路で読取対象物に到達し、光源中心軸線との角度が大きくなるにつれて読取対象物に到達する光路が短くなる。
【0007】
ここで、光源から発散する各光線の輝度は、光源中心軸線に沿った光線が最も高く光源中心軸線との角度が大きくなるにつれて低くなるといった発光特性を有している。また、各光線は光路が長くなるにつれて輝度が低下する。
【0008】
このように、輝度の高い光線が長い光路で読取対象物に到達して、輝度の低い光線が短い光路で読取対象物に到達するため、各光線が読取対象物に到達した際の輝度はほぼ等しくなる。その結果、読取対象物の外周部における照度がほぼ均一となる。このため、装置を小型にして光源と読取対象物との光路を短くした場合であっても、読取対象物の外周部において照明ムラがほとんど発生することはなく、外周輪郭の明確な読取対象物の画像を撮像手段で撮像することができる。この画像に基づいて画像処理を行えば、例えば、読取対象物の重心を容易且つ確実に求めることができる。
【0009】
ここで、読取面と平行で且つ反射鏡の中心点を含む反射鏡基準面において、光源から発散する光線のうち、光源中心軸線に沿った光線の光強度に対して半分の光強度を有する光線について、この光線の反射鏡での反射角が、反射面で反射して光源中心軸線と平行になる光線の反射面での反射角と、反射面で反射して反射鏡の中心点を通る光線の反射面での反射角との範囲内になるように反射面のV溝の角度が設定されていることが好ましい。
【0010】
また、開口部を有し、内部に撮像手段、光源、及び反射鏡を収容した筐体と、開口部に設けられて、読取面と外面とを一致させた透明板とを更に備えることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、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添付図面を参照して説明する。
【0012】
図1は、本実施形態の刻印読取り装置1を示す斜視図である。刻印読取り装置1は、樹脂からなるボックス状の筺体10を備えており、この筺体10の上面に円形状の開口部11が設けられている。そして、この開口部11にはサファイアガラス等で形成された透明板12が固定されており、この透明板12の外面と一致させた読取面12b上の読取部位12cに読取対象物(例えば500円硬貨)20を配置させることができる。また、筺体10の上方には、透明板12上まで読取対象物20を搬送させるための搬送装置30が設けられている。この搬送装置30は、読取対象物20の搬送方向Aに延在する無端ベルト31と、この無端ベルト31を循環駆動させるための一対のプーリ32,33と、刻印読取り装置1の上面に隣接して搬送方向Aに延びる搬送テーブル34とを備えている。従って、図示しないモータによりプーリ33を回転させることで、無端ベルト31を駆動させて、読取対象物20を透明板12の読取部位12c上まで自動的に搬送させることができる。
【0013】
また、筺体10の内部において、透明板12の内面12aと近接した位置には照明部40が設けられている。この照明部40は、透明板12の読取部位12cの周囲に環状に配置させて、外方に向けて発散光を出射する複数の光源41(例えば発光ダイオード)と、各光源41の周囲に配置させて、各光源41からの照射光を透明板12上の読取対象物20に向けて反射させる環状の反射鏡42とを備えている。さらに、筺体10の内部において、透明板12の下方位置には撮像手段としてのCCDカメラ50と、透明板12に向けて光を出射させるLED60とが設けられている。
【0014】
さらにまた、透明板12の上方において、透明板12を介してLED60と対向する位置には、LED60から出射した光を受光する受光素子61が設けられている。そして、LED60と受光素子61とから読取対象物20の通過を検出するセンサが構成され、このセンサを用いることによって読取対象物20がCCDカメラ50の上方に到達したか否かを判断することができる。このセンサからの信号は光源41及びCCDカメラ50に与えられて、この信号によって光源41及びCCDカメラ50が作動を開始する。なお、光源41からの光は極めて短時間であるので、CCDカメラ50では、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できる。
【0015】
図2に示すように、光源41は回路基板13上に環状に固定され、この回路基板13は、筺体10内に設けられた支持フレーム14の上端に固定されて、透明板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14aを有している。また、光源41は、この回路基板13の上面で等間隔で且つ環状に配置されると共に、外方に向けて放射状に発散光を出射する。更に、回路基板13上には、各光源41の周囲に環状の反射鏡42が配置されている。この反射鏡42は、筺体10の内壁面10aに立て掛けられると共に、筺体10の蓋部10bと回路基板13とにより挟持されることで位置決め固定がなされる。なお、読取面12bと平行で且つ反射鏡42の中心点Oを含む面が反射鏡基準面Hである。
【0016】
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は各光源41とそれぞれ対面している。そして、各光源41の光源中心軸線B上に各反射面43の溝底43aが配置され、光源中心軸線Bによって溝底43aにおける開き角がほぼ2等分割される。
【0017】
その結果、図5に示すように、反射鏡基準面Hにおいて、各光源41から発散する各光線は、光源中心軸線Bに沿った光線Cが最長の光路で読取対象物20に到達し、光源中心軸線Bとの角度が大きくなるにつれて読取対象物20に到達する光路が短くなり、光源中心軸線Bに沿った光線の光強度に対して半分の光強度を有する光線Dが最短の光路で読取対象物20に到達する。
【0018】
ここで、各光源41から出射した光は、光源中心軸線B上の輝度が最も高く、光源中心軸線Bとの角度が大きくなるにつれて輝度が低くなるといった発光特性を有している。また、各光源41から出射した発散光は、光路が長くなるにつれて輝度が低下する。このように、輝度の高い光線Cが長い光路で読取対象物20に到達し、輝度の低い光線Dが短い光路で読取対象物20に到達するために、各光線が読取対象物20に到達した際の輝度はほぼ等しくなる。その結果、読取対象物20の外周部における照度がほぼ均一となり、読取対象物20の外周部における照明ムラが効果的に抑えられる。よって、外周輪郭の明確な読取対象物20の画像をCCDカメラ50で撮像することができる。
【0019】
各反射面43の溝底43aにおける開き角度は、読取対象物20の外周部の照度が均一になるように定められている。例えば、図6に示すように、光源41から放射した発散光は、光源中心軸線B上の光強度が最も強く、光源中心軸線Bから離れるにつれて光強度が低下している。そして、光源中心軸線Bに対して20度の角度で直進する光線が、光源中心軸線Bに沿った光線に対して50%の光強度になっている(この角度を半値角という)。そこで、反射鏡42の反射面43は、この半値角以下の角度の光束を利用するように溝底43aの開き角度が調整されている。
【0020】
つまり、発明者らによる研究の結果、図7に示すように、反射鏡基準面Hにおいて、半値角の光線Eの反射面43での反射角が、反射面43で反射して光源中心軸線Bと平行になる光線の反射面43での反射角と、反射面43で反射して反射鏡42の中心Oを通る光線の反射面43での反射角との範囲内になるように、反射面43のV溝の角度を設定した場合に、読取対象物20の外周部における照度が最も均一になることが判かった。
【0021】
具体的には、溝底43aの開き角度が例えば158.75度であれば、半値角の光線Eが反射面43で反射する角度が18.75度となり、角度Fと角度Gとの範囲内になる。ここで、角度Fを20度、光源41と反射面43の溝底43aとの距離を5.5mm、反射鏡42の直径を59.8mm、及び図8に示すように反射鏡42の反射面43の枚数を32枚とする。
【0022】
このような開き角度を有する反射面43で反射した光を用いて読取対象物20を照明することにより、読取対象物20の外周部における照度が均一になる。その結果、読取対象物20の外周部での照明ムラが最小になり、外周輪郭の明確な読取対象物20の画像がCCDカメラ50で撮像できる。なお、溝底43aの開き角度は158.75度に限定されることなく、半値角の光線Eが反射面43で反射した角度が角度Fと角度Gとの間になるいずれの角度であってもよい。
【0023】
本発明は、前述した実施形態に限定されることはない。例えば、光源中心軸線Bによって溝底43aにおける開き角はほぼ2等分割されているが、必ずしも等分割される必要はなく、所定の割合で分割されればよい。
【0024】
また、樹脂製の反射鏡42の底面を広く形成して、その底面を回路基板13に固定することにより、反射鏡42の着座性を良くすることができる。
【0025】
さらに、読取対象物20の例として、硬貨に限らず、メダルやエンボス(刻印)加工されたカード等がある。
【0026】
なお、前述した刻印読取り装置1は、透明板12を筺体10の上部に配置した例を示したが、透明板12を筺体10の下部又は側部に配置してもよいことは言うまでもない。
【0027】
【発明の効果】
本発明による刻印読取り装置は、以上のように構成されているため次のような効果を得ることができる。
【0028】
即ち、反射鏡は前記光源にそれぞれ対面させたV溝形状の反射面を複数有し、各光源の光源中心軸線上に各反射面の溝底が配置されているため、輝度の高い光線が長い光路で読取対象物に到達して、輝度の低い光線が短い光路で読取対象物に到達する。このため、各光源によって照らされた読取対象物の外周部の照度がほぼ均一になり、読取対象物の外周部での照明ムラを抑えることができる。その結果、外周輪郭が明確な読取対象物の画像が撮像手段で撮像され、この画像に基づいて画像処理を行えば、例えば、読取対象物の重心を容易且つ確実に求めることができる。
【0029】
また、各光源から出射した発散光を一旦反射鏡で反射させて読取対象物に到達させることにより、狭いスペースで光源から読取対象物までの光路を稼ぐことができる。このため、装置を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】図1の刻印読取り装置の要部を示す断面図である。
【図3】図1の刻印読取り装置に適用させる反射鏡を示す斜視図である。
【図4】図1の刻印読取り装置を示す平面図である。
【図5】図1の刻印読取り装置による光の発散状態を示す断面図である。
【図6】図1の刻印読取り装置に適用させる光源の指向特性を示す図である。
【図7】図3の反射鏡の反射面での光の反射状態を示す要部拡大図である。
【図8】図1の刻印読取り装置に適用させる反射鏡を示す平面図である。
【符号の説明】
1…刻印読取り装置、10…筐体、11…開口部、12…透明板、12a…内面、12b…読取面、12c…読取部位、20…読取対象物、41…光源、42…反射鏡、43…反射面、43a…溝底、50…CCDカメラ(撮像手段)、B…光源中心軸線、H…反射鏡基準面。
Claims (3)
- 読取面上の読取部位に配置された読取対象物の刻印を読み取る刻印読取装置において、
前記読取面に対向して配置させて、前記読取対象物を撮像する撮像手段と、
前記読取部位の周囲に環状に配置させて、外方に向けて発散光を出射する複数の光源と、
前記各光源の周囲に配置させて、前記各光源から出射した発散光を前記読取対象物に向けて反射させる環状の反射鏡とを備え、
前記反射鏡は、前記光源にそれぞれ対面させたV溝形状の反射面を複数有し、前記各光源の光源中心軸線上に前記各反射面の溝底が配置されていることを特徴とした刻印読取り装置。 - 前記読取面と平行で且つ前記反射鏡の中心点を含む反射鏡基準面において、前記光源から発散する光線のうち、前記光源中心軸線に沿った光線の光強度に対して半分の光強度を有する光線について、この光線の前記反射鏡での反射角が、前記反射面で反射して前記光源中心軸線と平行になる光線の前記反射面での反射角と、前記反射面で反射して前記反射鏡の中心点を通る光線の前記反射面での反射角との範囲内になるように前記反射面のV溝の角度が設定されていることを特徴とした請求項1記載の刻印読取り装置。
- 開口部を有し、内部に前記撮像手段、前記光源、及び前記反射鏡を収容した筐体と、
前記開口部に設けられて、前記読取面と外面とを一致させた透明板とを更に備えることを特徴とした請求項1又は請求項2記載の刻印読取り装置。
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1996
- 1996-04-18 JP JP09713396A patent/JP3695836B2/ja not_active Expired - Fee Related
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