JP4460924B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送路上を通る硬貨やメダル等の画像を読み取る画像読取装置に関するものである。

搬送路上を通る硬貨等の画像を読み取る画像読取装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この文献に記載の画像読取装置は、筐体の内部に配置され、筐体の上面（読取面）を照明する照明部と、筐体の内部における読取面の下方位置に配置され、筐体の上面まで搬送された読取対象物を撮像するＣＣＤカメラとを備えている。
特開平９−２８２５１３号公報

上記従来技術においては、高速にかつランダムに搬送される読取対象物をブレの無い静止画像として取り込むことができる。しかし、近年では、そのような画像読取装置をより安価に構築することが推進されている。

本発明の目的は、低コスト化を図りつつ、搬送される対象物を殆どブレの無い画像として取り込むことができる画像読取装置を提供することである。

本発明は、搬送路上を通る対象物の画像を読み取る画像読取装置において、搬送路の読取部位に光を照射する光源と、対象物が読取部位まで搬送されると、光源を所定時間だけ点灯させるように制御する光源制御手段と、対象物が読取部位まで搬送されたときに、対象物を撮像する撮像素子と、読取部位と撮像素子との間に配置され、光源からの照射光を受けると燐光を発する燐光発生部材とを備え、撮像素子は、燐光によって生じる対象物の残像を撮像することを特徴とするものである。

ここで、撮像素子としては、ＣＭＯＳイメージセンサが好適である。ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＣＤイメージセンサに比べて低価格であるが、ライン順次読み出し方式の撮像手段であるため、搬送路上を高速で搬送される対象物をそのままストロボ撮像しようとしても、ストロボ点灯時間の間に読み出し動作を行った画像ラインのデータしか得られず、対象物の良好な画像を取得することができない。本発明では、搬送路の読取部位とＣＭＯＳイメージセンサとの間に、光源より照射された光を受けると燐光を発する燐光発生部材を配置することにより、搬送路上を通る対象物が読取部位に達して光源が点灯されたときには、燐光発生部材から燐光が発生する。この燐光は、光源が消灯しても、しばらく生じ続けるため、対象物からの正反射画像としての残像が所定の時間だけ生じるようになる。従って、その対象物の残像をＣＭＯＳイメージセンサで撮像することにより、対象物の良好な画像を取得することができる。このように低価格なＣＭＯＳイメージセンサを使用した場合であっても、搬送路上を高速で搬送される対象物を殆どブレの無い画像として取り込むことができる。

好ましくは、撮像素子と燐光発生部材との間に配置され、光源で発生する光の波長成分を遮断する光学フィルタを更に備える。これにより、光源で発生した光が燐光発生部材を透過しても、その光は光学フィルタで除去される。このため、光源で発生した光がノイズとして撮像素子に入射されることを防止できるので、対象物の更に良好な画像を取得することが可能となる。

また、好ましくは、燐光発生部材は、撮像素子の分光感度特性に対応する波長成分をもった燐光を発する。これにより、撮像素子に対し感度の良好な波長成分をもった燐光が撮像素子に受光されるため、得られる画像のＳ／Ｎ低下を抑えることができる。

このとき、光源は、読取部位に紫外線を含む光を照射し、燐光発生部材は、可視光波長成分をもった燐光を発することが好ましい。紫外線を含む光を照射する光源の使用は、紫外線によって蛍光する成分を含んだ対象物の画像を読み取る場合に効果的である。また、可視光成分はＣＭＯＳイメージセンサの感度に最も適した波長成分であるため、画像のＳ／Ｎ低下の抑制に非常に有効である。

さらに、好ましくは、撮像素子は、燐光によって生じる対象物の影の残像を撮像する。この場合には、燐光を生じる対象物以外の部分と影になって燐光を生じない対象物部分とによるコントラストの大きい明瞭な画像が得られるため、対象物の寸法等を高精度に判別することができる。

このとき、光源と読取部位との間に配置され、光源からの照射光を拡散させる拡散板を更に備えることが好ましい。これにより、照明ムラの少ない拡散光が燐光発生部材に照射されるため、燐光を生じる対象物以外の部分と影になって燐光を生じない対象物部分とが更に明瞭な画像を得ることができる。

本発明によれば、搬送路の読取部位と撮像素子との間に、光源からの照射光を受けると燐光を発する燐光発生部材を配置し、燐光によって生じる対象物の残像を撮像素子で撮像するようにしたので、撮像素子として例えばＣＭＯＳイメージセンサを用いることで、低コスト化を図りつつ、搬送路上を搬送される対象物を殆どブレの無い画像として得ることができる。

以下、本発明に係わる画像読取装置の好適な一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す一部破断斜視図である。同図において、本実施形態の画像読取装置１は、硬貨２の表面に刻印された図形、模様、数字及び文字等の画像を読み取る装置である。画像読取装置１は、直方体状の筐体３を有し、この筐体３の上板３ａに設けられた円形状の開口部には、サファイアガラス等で形成された透明板４が固定されている。

筐体３の上側には、硬貨２を透明板４上まで搬送させる搬送装置５が設けられている。搬送装置５は、硬貨の搬送方向Ａに延在する無端ベルト６と、この無端ベルト６を駆動させる１対のプーリ７と、筐体３の上板３ａに隣接して硬貨２の搬送方向Ａに延びる搬送テーブル８とを有している。筐体３の上板３ａ、透明板４及び搬送テーブル８は、硬貨２の搬送路Ｂを形成している。

図１及び図２に示すように、筐体３の内部における透明板４に近接した位置には、透明板４上まで搬送された硬貨２を照明する照明部９が配置されている。照明部９は、リング状のプリント基板１０に実装され、外方に向けて光を照射する複数の光源１１と、各光源１１からの照射光（図２中の１点鎖線）を透明板４の読取部位４ａに向けて反射させるリング状の反射板１２とを有している。光源１１は、紫外線を含む光を発生させる紫外線ＬＥＤである。

また、筐体３の内部における照明部９の下方位置には、透明板４上の読取部位４ａに到達した硬貨２を、レンズ系１３を介して撮像するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ１４が配置されている。なお、照明部９は、硬貨２の表面を照らしたときに、硬貨２の表面の刻印によって形成されたエッジ２ａで反射した光だけがＣＭＯＳイメージセンサ１４に向かう方向に進むように構成されている。

透明板４とプリント基板１０との間には、平板状の燐光ガラス１５が配置されている。燐光ガラス１５は、光源１１からの照射光を受けたときに、光源１１で発生する光とは波長成分の異なる燐光Ｐを発するガラスである。燐光とは、一旦発生すると、その後で光源１１を消灯させてからも、しばらくの間発し続ける光のことをいう（図４参照）。

このような燐光ガラス１５を設けることにより、上記のＣＭＯＳイメージセンサ１４は、光源１１からの照射光による硬貨２の直接反射画像ではなく、燐光Ｐによって生じる硬貨２の残像を撮像することとなる。ここで、燐光ガラス１５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の分光感度特性に適した波長成分、具体的には可視光成分をもった燐光Ｐを発する素材で形成されていることが望ましい。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の受光感度が高くなるため、撮像によって得られる画像のＳ／Ｎ低下を抑えることが可能となる。

また、ＣＭＯＳイメージセンサ１４とレンズ１３との間には、紫外線除去フィルタ１６が配置されている。これにより、光源１１より照射された紫外線が燐光ガラス１５を透過しても、その紫外線は紫外線除去フィルタ１６で遮断され、ノイズとしてＣＭＯＳイメージセンサ１４に入射されることは無い。従って、ＣＭＯＳイメージセンサ１４は、燐光ガラス１５によって生じた燐光Ｐのみを受光することになるので、撮像によって得られる画像に悪影響を及ぼすことを防止できる。

また、画像読取装置１は、硬貨２が搬送装置５により搬送路Ｂ上の読取部位４ａまで搬送されたかどうかを検出する到来検出用センサ１７を有している。到来検出用センサ１７は、筐体３の内部に配置された２つの発光素子（例えばＬＥＤ）１８と、筐体３の上方に配置され、各発光素子１８から出射されて透明板４を通過した光を受光する２つの受光素子（例えばフォトダイオード）１９とを有し、硬貨２が読取部位４ａまで搬送されたことが検出されると、所定のパルス信号を送出する（図４（ａ）参照）。

さらに、画像読取装置１は、図３に示すように、光源制御部２０を有している。光源制御部２０は、到来検出用センサ１７からのパルス信号を入力したときに、各光源１１を所定時間だけ点灯させるように制御する（図４（ｂ）参照）。ここで、各光源１１の点灯時間としては、搬送路Ｂ上を高速搬送されてきた硬貨２の画像をぶれずに撮像することができる時間（例えば２００μｓ）に設定されている。

以上のように構成した画像読取装置１において、搬送装置５により搬送路Ｂ上を搬送される硬貨２が読取部位４ａに達すると、各光源１１がパルス点灯し、硬貨２の表面が瞬間的に照らされる。このとき、各光源１１より出射された光は硬貨２の表面で反射し、その反射光が燐光ガラス１５に達すると、燐光ガラス１５から燐光Ｐが発生する。この燐光Ｐは、図４（ｃ）に示すように、各光源１１が消灯した後も、所定の時間（例えば２０ｍＳ程度）燐光ガラス１５から発せられ続ける。このため、燐光ガラス１５とＣＭＯＳイメージセンサ１４との間には、しばらくの間、硬貨２の正反射画像としての残像が残ることになる。そして、その硬貨２の残像画像がＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される。

ＣＭＯＳイメージセンサ１４は、画像を走査線毎に読み出しを行う、いわゆるライン順次読み出し方式の撮像素子であるが、硬貨２の画像を撮像する際には、全ての走査線の画像を読み出す間は、硬貨２の静止画像の残像が残っているため、殆どブレの無い正常な画像を取得することができる。

このとき、上述したように硬貨２の表面に形成されたエッジ２ａの直接反射光を撮像するものであれば、エッジ２ａで反射してＣＭＯＳイメージセンサ１４に向かう光は直進性があるため、燐光Ｐを発生させる燐光ガラス１５に対して、硬貨２の画像情報のみの光が効率良く通過する。このため、燐光Ｐにより生じる残像画像も、例えばＣＣＤカメラで撮像した場合のような直接反射画像と同程度の画像として得ることができる。

このようにＣＭＯＳイメージセンサ１４により得られた硬貨２の画像データは、画像処理部（図示せず）によって所定の画像処理が施される。そして、その画像処理後のデータは識別処理部（図示せず）に送られ、識別処理部によって硬貨２の真偽判別等の処理が実行される。

以上のように本実施形態によれば、安価なＣＭＯＳイメージセンサ１４を使用した場合であっても、燐光（蓄光性）を利用することで、搬送路Ｂ上を高速で搬送される硬貨２のエッジ画像を殆どブレの無い静止画像として読み取ることができる。これにより、画像読取装置１の低コスト化を図ることができる。また、ＣＭＯＳイメージセンサ１４を用いることにより、回路規模を小さくでき、画像読取装置１の小型化を実現することも可能となる。

図５は、本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す構成図である。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の画像読取装置３０は、筐体３の上方に配置され、透明板４上の読取部位４ａに光を照射する複数の光源３１を有している。これらの光源３１は、上述した光源制御部２０（図３参照）によって、上記と同様に制御される。複数の光源３１と読取部位４ａとの間には、各光源３１からの照射光を拡散させる拡散板３２が配置されている。透明板４の下面には、上記の燐光ガラス１５が固定されている。その他の構成は、第１の実施形態における画像読取装置１と同様である。

搬送路Ｂ上を搬送される硬貨２が読取部位４ａに来ると、各光源３１がパルス点灯し、各光源３１の光が拡散板３２に照射される。この拡散板３２に照射された光は、照明ムラの少ない拡散光Ｑとなって硬貨２及び燐光ガラス１５を瞬間的に照らす。これにより、燐光ガラス１５から燐光Ｐが発生し、この燐光Ｐの残像がＣＭＯＳイメージセンサ１４によって撮像される。

このとき、燐光ガラス１５における硬貨２に対応する部分には拡散光Ｑが照射されないので、その部分だけが影となり、他の部分は燐光Ｐを発して明るくなり、残像となる。このような燐光Ｐの残像を撮像すると、撮像画像としては、図６に示すように、燐光Ｐを生じる硬貨２以外の部分と、影となって燐光Ｐを生じない硬貨２の部分とからなるコントラストの高い明瞭な影画像が得られるようになる。これにより、硬貨２の外径等の判別を高精度に行うことが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、可視光成分の燐光Ｐを発する燐光ガラス１５を使用したが、これ以外にも、例えば赤外光成分の燐光を発する燐光ガラスを使用しても良い。

また、上記実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ１４により硬貨２を撮像する構成としたが、硬貨２を撮像する安価な撮像素子としては、ＣＭＯＳイメージセンサの他に、フォトダイオードアレイ型のイメージセンサ等を使用しても良い。

また、上記実施形態の画像読取装置は、硬貨２の画像を読み取るものであるが、本発明は、表面に刻印が設けられたメダルやカード等にも適用可能である。

本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す一部破断斜視図である。 図１に示す筐体の内部構造を示す断面図である。 図１に示す光源の制御系構成を示す図である。 図１に示す光源の点灯と燐光ガラスの発光との関係を示すタイミング図である。 本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す構成図である。 図５に示すＣＭＯＳイメージセンサによる撮像画像を示す図である。

符号の説明

１…画像読取装置、２…硬貨（対象物）、３…筐体、３ａ…上板、４…透明板、４ａ…読取部位、８…搬送テーブル、１１…光源、１４…ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）、１５…燐光ガラス（燐光発生部材）、１６…紫外線除去フィルタ（光学フィルタ）、１７…到来検出用センサ（到来検出手段）、２０…光源制御部（光源制御手段）、３０…画像読取装置、３１…光源、３２…拡散板、Ｂ…搬送路、Ｐ…燐光。

Claims (6)

1. 搬送路上を通る対象物の画像を読み取る画像読取装置において、
   前記搬送路の読取部位に光を照射する光源と、
   前記対象物が前記読取部位まで搬送されると、前記光源を所定時間だけ点灯させるように制御する光源制御手段と、
   前記対象物が前記読取部位まで搬送されたときに、前記対象物を撮像する撮像素子と、
   前記読取部位と前記撮像素子との間に配置され、前記光源からの照射光を受けると燐光を発する燐光発生部材とを備え、
   前記撮像素子は、前記燐光によって生じる前記対象物の残像を撮像することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記撮像素子と前記燐光発生部材との間に配置され、前記光源で発生する光の波長成分を遮断する光学フィルタを更に備えることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記燐光発生部材は、前記撮像素子の分光感度特性に対応する波長成分をもった燐光を発することを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。
4. 前記光源は、前記読取部位に紫外線を含む光を照射し、
   前記燐光発生部材は、可視光波長成分をもった燐光を発することを特徴とする請求項３記載の画像読取装置。
5. 前記撮像素子は、前記燐光によって生じる前記対象物の影の残像を撮像することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の画像読取装置。
6. 前記光源と前記読取部位との間に配置され、前記光源からの照射光を拡散させる拡散板を更に備えることを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。

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