JP5193675B2 - 硬貨識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、硬貨の表面の模様を光学的に検出し、硬貨の金種や真偽を識別する硬貨識別装置に関するものである。

従来の硬貨識別装置においては、硬貨の外径、材質、厚みを検出したり、表面の模様を光学的に検出したりして、金種や真偽を識別している。しかし、硬貨の片方の面の模様のみ検出しているため、どちらの面の画像を検出するかにより、性能のばらつきがあった。

また、識別の性能を向上させるために、コインの表と裏の両面を同時に撮像する装置が提案されている（特許文献１参照）。

また、ユーロ硬貨のように、片面の模様は共通しているが、他方の面の模様は国毎に異なるような硬貨を確実に識別するために、光学センサを２個配置し、硬貨の両方の面の模様を検出する装置が提案されている（特許文献２、特許文献３参照）。

特開平１０−２２２７１６号公報 特開２０００−３０６１３５号公報 特開２００１−５２２３１号公報

前記従来の硬貨識別装置においては、硬貨の表面の模様を光学的に検出して、識別を行なっているが、通常は硬貨の片方の面のみの模様を検出している。しかし、硬貨の表面の模様は、表と裏でその複雑さが異なっている場合が多々ある。よって、片面だけを使って識別した場合は、どちらの面を撮像したかにより、識別性能にばらつきが生じるという課題があった。また、識別性能を向上させるためには、片面だけでなく、両面の模様を検出して識別した方が良いのは云うまでもない。

特許文献１では、ミラーを用いることにより、コインの両方の面を同時に一つの撮像手段に入力する装置を提案している。しかしながら、この場合は両方の面を同時に撮像しているため、片面だけを撮像した場合に比べると、解像度が落ちることにより、性能低下が懸念される。また、両方の面を同時に撮像するため、反射光がやや斜めから撮像手段に入力することにより、縦横比が異なり歪んだ画像となり、処理が複雑となる課題があった。

特許文献２と特許文献３では、搬送路の上側と下側に別々の撮像手段を配置することにより、ユーロ硬貨のような同一金種で片面は各国で共通でも、もう一方の面は各国毎に異なる模様の硬貨も、確実に金種を確定できる装置を提案している。

またこの装置においては、磁気センサにより確定させた金種情報により、発光量または画像読取りの時間を制御し、適切な光量の画像を撮像している。しかしながら、金種情報だけで制御しているため、適切に制御されない場合があるという課題があった。例えば、硬貨が磨耗・酸化・汚れ等のために撮像した画像が暗くなったり、光学センサにホコリなどが付着していることにより撮像した画像が暗くなった場合は、金種情報だけでは適切に制御されない。また、撮像手段を２つ使うため、比較的高価な装置となる課題があった。

本発明の目的は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、硬貨の両面を撮像することにより識別性能を向上させると共に、安価でもある装置を提供することである。

前述の目的を達成するために、本発明は、搬送される硬貨の片側の表面に向けて発光する第１の発光手段と、前記硬貨の他方の表面に向けて発光する第２の発光手段と、前記第１の発光手段からの光が前記硬貨の表面で反射した反射光の向きを変える複数の反射手段と、前記第１の発光手段が発光した光が前記硬貨の表面で反射した光および前記第２の発光手段が発光した光が前記硬貨の表面で反射した光を受けて撮像する撮像手段と、前記第１の発光手段に対応した前記硬貨の画像を記憶する第１の画像記憶手段と、前記第１の画像記憶手段に記憶された画像を用いて金種更には真偽の判別を行なう第１の判別手段と、前記第２の発光手段に対応した前記硬貨の画像を記憶する第２の画像記憶手段と、前記第２の画像記憶手段に記憶された画像を用いて金種更には真偽の判別を行なう第２の判別手段と、前記第１の判別手段の判別結果と前記第２の判別手段の判別結果を合わせて金種更には真偽の総合判別を行なう総合判別手段とを備えた構成とした。

上述のような構成としたので、撮像手段ひとつで硬貨の両面の歪みのない画像を撮像できるようになった。

更には、前記第１の画像記憶手段に記憶されている画像と前記第１の判別手段の判別結果を用いて光量を判定する光量判定手段と、前記光量判定手段の判定結果に従い前記第１の発光手段の発光量を制御する発光制御手段とを備えた構成とした。

上述のような構成としたので、硬貨が磨耗・酸化・汚れ等により表面の反射率が低下していても適切な画像が撮像できるようになった。

また更には、前記第１の画像記憶手段に記憶されている画像と前記第１の判別手段の判別結果を用いて露光時間を判定する露光時間判定手段と、前記露光時間判定手段の判定結果に従い露光時間を制御する撮像制御手段とを備えた構成とした。

上述のような構成としたので、硬貨が磨耗・酸化・汚れ等により表面の反射率が低下していても適切な画像が撮像できるようになった。

本発明によれば、硬貨の両面の歪みのない画像が撮像でき、ユーロ硬貨のような同一金種で片面は各国で共通でも、もう一方の面は各国毎に異なる模様のような硬貨も、確実に金種を確定できるようになる。

以下、本発明の実施例に関して図面を参照して説明する。

図１と図２は、硬貨識別装置の構成を示しており、図１は側面図であり、図２は上から見た図である。搬送路１上で硬貨２が矢印３の方向に搬送されている。媒体検知手段１１Aは、投光器１１Aaと受光器１１Abで構成されている。硬貨がない時は投光器１１Aaから投光された光が受光器１１Abに受光されるが、硬貨２が搬送されて来ると投光された光が硬貨２により遮光され受光器１１Abに受光されなくなる。このように受光器１１Abを監視することにより、硬貨２の到着を検知することができる。

媒体検知手段１１Aにより硬貨２の到着を検知すると、発光手段１２Aから硬貨２に向けて発光される。硬貨２の表面からの反射光は、反射手段１３で反射されて向きを変え、撮像手段１４に導かれる。反射手段１３と撮像手段１４との間の搬送路１aは、この部分だけ反射光を通すために透明となっている。発光手段１２Bは以下の図３と図４の説明の箇所で説明する。

図３と図４は、硬貨２が更に搬送された時の状態を示しており、図３は側面図であり、図４は上から見た図である。媒体検知手段１１Bは、投光器１１B aと受光器１１B bで構成されている。媒体検知手段１１Aと同じ機能を有し、硬貨２の到着を検知することができる。媒体検知手段１１Bにより硬貨２の到着を検知すると、発光手段１２Bから硬貨２に向けて発光される。硬貨２の表面からの反射光は、撮像手段１４に達する。

ここで硬貨２と後続の硬貨は、硬貨２が媒体検知手段１１Aに達する前に、硬貨間隔が充分広くなるように分離された状態で搬送されて来る。例えば、搬送速度の異なるベルト（図１、２には図示されていない）を組合せ、搬送速度の遅いベルトの次に搬送速度の速いベルトを配置すれば、搬送速度の違いにより硬貨間隔を広げることが出来る。硬貨間隔が広いので、硬貨２が媒体検知手段１１Bに達した時に、まだ後続の硬貨は媒体検知手段１１Aには到達していない。よって、各々の硬貨の上の面と下の面を確実に撮像することが出来る。

図５は第１の実施例の機能ブロック図である。搬送路１を硬貨２が搬送されると、まず媒体検知手段１１Aが硬貨２の到着したことを検知し、発光制御手段４１と撮像制御手段４２に通知する。硬貨の最初の撮像であるので、発光手段１２Aが標準的なレベルの発光を行なうように、発光制御手段４１は発光手段１２Aを制御する。ここで標準的なレベルの発光とは、当該の硬貨２に対する最適な発光レベルとは限らないことを意味しているが、生産段階で機差吸収のために個々の機器での発光レベルのパラメータを記憶しておき、そのパラメータに基づいたレベルの発光を行なうような構成にしても良い。また経年変化を吸収するために、撮像した画像の明るさから定期的に発光レベルのパラメータを記憶しておき、そのパラメータに基づいたレベルの発光を行なうような構成にしても良い。

発光手段１２Aから硬貨２の上の面に投射された光は、硬貨２の表面で反射し、更に反射手段１３でも反射して、撮像手段１４に導かれる。媒体検知手段１１Aから通知を受けた撮像制御手段４２は、撮像手段１４を制御して撮像を行なう。撮像手段１４によって得られた硬貨２の上側の画像は、画像記憶手段５１Aに記憶される。判別手段５２Aでは、画像記憶手段５１Aに記憶されている硬貨２の上側の画像と、基準データ記憶手段４３に予め記憶されている各金種の表面と裏面のテンプレートとを比較することにより、金種や真偽の判別を行う。金種と真偽の判別結果は総合判別手段４４および光量判定手段５３に通知される。

金種や真偽の判別の詳細を説明する。画像記憶手段５１Aに記憶された硬貨２の上側の画像に対して、図６に示すように硬貨８１の中心Cを求める。実施の１形態としては、X方向のある直線上で硬貨８１との交点A1、A2を求め、その中点A0のX座標を中心CのX座標とする。また、Y方向のある直線上で硬貨８１との交点B1、B2を求め、その中点B0のY座標を中心CのY座標とする。また別の実施形態としては、X方向にもY方向にも１ライン毎にA0、B0を求め、その平均を使って中心Cを求めても良い。

図６のように中心Cが求まると、図７に示したように中心Cから同じ距離にあるリング状のエリア８２毎に、画像の明るさの平均を求める。距離ｒ毎に平均の明るさをプロットすると、図８のようになる。基準データ記憶手段４３には、各金種の表面と裏面の各々に対して、図８に対応する基準データとなるテンプレートが予め記憶されている。判別手段５２Aは、画像記憶手段５１Aに記憶されている硬貨２の上側の画像から導き出されたリング毎の明るさの平均と、基準データ記憶手段４３に記憶されている基準データとをテンプレートマッチングにより比較することで、金種と表裏を確定させる。テンプレートマッチングの結果、類似度が規定値に満たない場合は、該当金種なしと判定する。

光量判定手段５３では、図９に示したように硬貨８１の少し内側の領域８３の明るさの平均を求める。硬貨８１の外周近辺をはずして少し内側の領域を使うのは、外周近辺では明るさのばらつきが大きいためである。この領域８３の明るさの平均と、判別手段５２Aから通知された金種と表裏の情報と、基準データ記憶手段４３に予め記憶されている各金種毎および表裏毎の明るさ基準データとを加味して、次に発光手段１２Bが発光する時の発光レベルを決定し、発光制御手段４１に通知する。このように各金種の表裏毎の明るさ基準データを参照するのは、同じ発光レベルの光を照射しても、材質および模様により反射光量が異なるため、適切な反射光量を得ることが出来ように発光レベルを調整するためである。

例えば、該当金種の表裏の明るさ基準データが同じである場合、つまり同じ光量を発光した時の反射光量が該当金種の標準的な硬貨の表裏で同じ場合、領域８３の明るさの平均が標準レベルに比べ暗ければ、発光手段１２Bの発光レベルを明るくなるようにし、領域８３の明るさの平均が標準レベルに比べ明るければ、発光手段１２Bの発光レベルを暗くなるようにする。判別手段５１で該当金種なしと判定された場合は、表裏の明るさ基準データは同じとして扱う。また、領域８３の明るさの平均が標準レベルであった場合、該当金種の表裏の明るさ基準データを参照し、反対面がより明るく見えるようだと発光手段１２Bの発光レベルを暗くなるようにし、反対面がより暗く見えるようだと発光手段１２Bの発光レベルを明るくなるようにする。

さらに硬貨２が搬送されると、媒体検知手段１１Bが硬貨２の到着したことを検知し、発光制御手段４１と撮像制御手段４２に通知する。発光制御手段４１は、光量判定手段５３が指示したレベルで、発光手段１２Bを発光させる。

発光手段１２Bから硬貨２の下の面に投射された光は、硬貨２の表面で反射し、撮像手段１４に達する。媒体検知手段１１Bから通知を受けた撮像制御手段４２は、撮像手段１４を制御して撮像を行なう。撮像手段１４によって得られた硬貨２の下側の画像は、画像記憶手段５１Bに記憶される。判別手段５２Bでは、画像記憶手段５１Bに記憶されている硬貨２の下側の画像から導き出されたリング毎の明るさの平均と、基準データ記憶手段４３に記憶されている各金種の表面と裏面のテンプレートとを比較することにより、金種や真偽の判別を行う。金種と真偽の判別結果は総合判別手段４４に通知される。

総合判別手段４４は、判別手段５２Aから通知された金種と真偽の判別結果と、判別手段５２Bから通知された金種と真偽の判別結果をもとに総合判別を行う。つまり、金種が一致し、片方の判別手段の表裏情報と他方の判別手段の表裏情報が異なり、両方の判別手段が真の硬貨と判定した場合のみ、当該金種として受付ける。

図１０は第２の実施例の機能ブロック図である。構成要素は図５での光量判定手段５３が図１０では露光時間判定手段５４となっている点が異なる。また図５では光量判定手段５３の通知先が発光制御手段４１になっているが、図１０では露光時間判定手段５４の通知先が撮像制御手段４２になっている点が異なる。つまり、図５では発光手段１２Bの発光レベルを発光制御手段４１が制御するが、図１０では撮像手段１４の露光時間を撮像制御手段４２が制御する。図５と図１０は、２回目の撮像で最適な明るさの画像を撮るように制御する点では同じである。

本実施例では、撮像手段を搬送路の下流側に配置し、上流側での撮像時に反射手段を使っているが、撮像手段を搬送路の上流側に配置し、下流側での撮像時に反射手段を使っても良い。

本実施例では、硬貨を検知するのに透過型光学センサを使っているが、反射型光学センサや近接センサなどの他の種類のセンサを使って検知しても良い。また、センサを搬送路の横に配置し、硬貨を水平方向から検知しているが、センサを搬送路の上下に配置し、硬貨を垂直方向から検知しても良い。

本実施例では、反射手段を搬送路の上側に配置し、撮像手段を搬送路の下側に配置しているが、反射手段を搬送路の下側に配置し、撮像手段を搬送路の上側に配置しても良い。

本実施例では、図７と図８に示すように、リング状のエリアの明るさを一次元にプロットしたデータで判別を行なっているが、半径方向と円周方向のrθ座標の二次元の明るさのデータに展開して判別しても良い。

硬貨の上側を撮像する時の状態を表した側面図。 硬貨の上側を撮像する時に上から見た図。 硬貨の下側を撮像する時の状態を表した側面図。 硬貨の下側を撮像する時に上から見た図。 第１の実施例の機能ブロック図。 硬貨の中心を求める時の説明図。 中心を基点にしたリング状のエリアの説明図。 半径ごとにリング状のエリアの明るさの平均をプロットした図。 硬貨の明るさを求める時の説明図。 第２の実施例の機能ブロック図。

符号の説明

１…搬送路、１a…搬送路の透明部分、２…硬貨、３…搬送方向、１１A、１１B…媒体検知手段、１１A a、１１B a…投光器、１１A b、１１B b…受光器、１２A、１２B…発光手段、１３…反射手段、１４…撮像手段、４１…発光制御手段、４２…撮像制御手段、４３…基準データ記憶手段、４４…総合判別手段、５１A、５１B…画像記憶手段、５２A、５２B…判別手段、５３…光量判定手段、５４…露光時間判定手段。

Claims (2)

1. 搬送される硬貨の片側の表面に向けて発光する第１の発光手段と、
   前記硬貨の他方の表面に向けて発光する第２の発光手段と、前記第１の発光手段からの光が前記硬貨の表面で反射した反射光の向きを変える複数の反射手段と、
   前記第１の発光手段が発光した光が前記硬貨の表面で反射した光及び前記第２の発光手段が発光した光が前記硬貨の表面で反射した光を受けて撮像する撮像手段と、
   前記第１の発光手段に対応した前記硬貨の画像を記憶する第１の画像記憶手段と、
   前記第１の画像記憶手段に記憶された画像を用いて金種更には真偽の判別を行なう第１の判別手段と、
   前記第２の発光手段に対応した前記硬貨の画像を記憶する第２の画像記憶手段と、
   前記第２の画像記憶手段に記憶された画像を用いて金種更には真偽の判別を行なう第２の判別手段と、
   前記第１の判別手段の判別結果と前記第２の判別手段の判別結果を合わせて金種更には真偽の総合判別を行なう総合判別手段と、
   前記第１の画像記憶手段に記憶されている画像と前記第１の判別手段の判別結果を用いて光量を判定する光量判定手段と、
   前記光量判定手段の判定結果に従い前記第２の発光手段の発光量を制御する発光制御手段と、
   を備えたことを特徴とする硬貨識別装置。
2. 搬送される硬貨の片側の表面に向けて発光する第１の発光手段と、
   前記硬貨の他方の表面に向けて発光する第２の発光手段と、前記第１の発光手段からの光が前記硬貨の表面で反射した反射光の向きを変える複数の反射手段と、
   前記第１の発光手段が発光した光が前記硬貨の表面で反射した光及び前記第２の発光手段が発光した光が前記硬貨の表面で反射した光を受けて撮像する撮像手段と、
   前記第１の発光手段に対応した前記硬貨の画像を記憶する第１の画像記憶手段と、
   前記第１の画像記憶手段に記憶された画像を用いて金種更には真偽の判別を行なう第１の判別手段と、
   前記第２の発光手段に対応した前記硬貨の画像を記憶する第２の画像記憶手段と、
   前記第２の画像記憶手段に記憶された画像を用いて金種更には真偽の判別を行なう第２の判別手段と、
   前記第１の判別手段の判別結果と前記第２の判別手段の判別結果を合わせて金種更には真偽の総合判別を行なう総合判別手段と、
   前記第１の画像記憶手段に記憶されている画像と前記第１の判別手段の判別結果を用いて露光時間を判定する露光時間判定手段と、
   前記露光時間判定手段の判定結果に従い、前記第２の発光手段を用いて撮像する場合の前記撮像手段の露光時間を制御する撮像制御手段と、
   を備えたことを特徴とする硬貨識別装置。

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