JP5230327B2 - 刻印読取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、硬貨、メダル或いはカード等に形成した刻印を読み取るための刻印読取り装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開平１１−３１６８６１号公報に記載された光学式読取装置がある。この光学式読取装置は、環状に配置した各ＬＥＤで発生させた照射光をプリズム及び拡散板を介して被写体に照射し、その反射光をレンズ群によって取り込み、被写体をＣＣＤで撮像するものである。
特開平１１−３１６８６１号公報

しかしながら、前述した従来の光学式読取装置では、ＬＥＤの故障や劣化等に起因して装置に異常が生じて、正規の被写体を偽物と判定する等の誤作動が生じても、装置の異常がＬＥＤの異常に起因したものであるか否かの判断が難しいといった問題点があった。

そこで、本発明は、照明部の正常又は異常を簡易かつ確実に検知できる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、撮像領域内における読取り有効領域で照らし出された読取対象物を撮像するための刻印読取り装置において、読取り有効領域の外に環状に配置されて読取対象物を照らし出すための光を出射する照明部と、読取対象物で反射した光を受光して読取対象物を撮像する撮像部と、照明部と撮像部との間に配置され、撮像領域の光を撮像部に集光させる集光レンズ部と、照明部の発光面より径方向外方側に配置されて読取対象物の照明に寄与しない光を取り込む光取込口と、撮像領域内における読取り有効領域外の読取り無効領域内に配置された光取出口とを有するライトガイドと、を備えたことを特徴とする。

この刻印読取り装置では、照明部から出射した光が読取対象物で反射し、読取対象物が撮像部によって撮像される。ここで、照明部から出射される光には、読取対象物の照明に寄与しない光（以下、「非利用光」とも言う。）が存在する。この刻印読取り装置は、照明部の発光面より径方向外方側に配置されて非利用光を取り込む光取込口と、撮像領域における読取り有効領域外の読取り無効領域内に配置された光取出口とを有するライトガイドを備えているため、非利用光は、このライトガイドの光取出口より取り込まれ、光取出口が配置された読取り無効領域内に誘導される。このようにして誘導された非利用光は、集光レンズ部によって撮像部に集光され、撮像部による画像では、読取り無効領域内にライトガイドの光取出口が撮像される。これによって、読取対象物の照明に影響を与えない非利用光の有効利用を図りつつ、読取対象物の画像に悪影響を及ぼすことなく、照明部から出射される光の輝度を検出できるため、画像処理によって照明部の正常又は異常を簡易かつ確実に検知でき、読取対象物の撮像と同時に照明部の光の状態を監視することができる。

また、照明部を取り囲むように配置されて、照明部からの光を読取り有効領域に向けて反射させる反射鏡と、照明部が環状に配置された回路基板とを備え、ライトガイドの光取込口は、反射鏡の近傍で回路基板から覗いて、読取対象物の照明に寄与しない光を取り込む位置に配置されていると好適である。このような反射鏡を備えることで、照明部から出射した光を反射鏡で一旦反射させてから読取対象物を照明するいわゆる間接照明が達成される。そして、この間接照明において、上述したのと同様に非利用光が存在し、反射鏡の近傍に光取込口を配置させることで、非利用光を取り込み易くでき、しかも画像に光取込口が映り込むことを容易に防止することができる。

また、ライトガイドの光取出口は、撮像部の矩形の画像の隅部に映り込むような位置に配置されていると好適である。撮像部の矩形の画像において、隅部は、円形の読取り有効領域の外に常に位置することになるので、上記構成の光取出口によれば、撮像部における画像の有効利用を図ることができ、読取対象物の撮像と同時に照明部の光の状態を監視することができる。なお、通常のＣＣＤ等の撮像部の画像は、一般的に矩形の画像が多いので、本発明は汎用性が高いと言える。

本発明の刻印読取り装置によれば、照明部の正常又は異常を簡易かつ確実に検知できる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、刻印読取り装置１は、樹脂からなる直方体形状の筺体１０を有しており、この筺体１０の下面には円形状の開口部１１が形成され、この開口部１１は、サファイアガラス等で成形された透明板１２によって塞がれている。そして、読取対象物（例えば５００円硬貨）Ｃは、透明板１２上における読取り有効領域Ｓにて透明板１２に押し付けられた状態で撮像される。

さらに、筺体１０の下方には、透明板１２上まで読取対象物Ｃを搬送させるための搬送装置２０が設けられている。この搬送装置２０は、刻印読取り装置１の下面に隣接して読取対象物Ｃの搬送方向Ａに延びる搬送テーブル２１と、搬送テーブル２１上において読取対象物Ｃを搬送方向Ａに向けて搬送するための図示しない搬送機構とを有している。この搬送装置２０の作動によって、読取対象物Ｃを透明板１２上における読取り有効領域Ｓまで自動搬送させることができる。

また、筺体１０の内部には、透明板１２に近接する照明部１４が配置されている。この照明部１４は、ドーナツ状の回路基板１８と、読取り有効領域Ｓの外において回路基板１８上で環状に配列させるように固定されて、径方向外方に向けて発散光を出射する複数のＬＥＤ１５（例えば面実装タイプ又はリードタイプのＬＥＤ）と、を有している。また、各ＬＥＤ１５を取り囲むように配置されたリング状の反射鏡１６は、各ＬＥＤ１５からの出射光を透明板１２上における読取り有効領域Ｓに向けて反射させている。よって、各ＬＥＤ１５から出射した光は、反射鏡１６で一旦反射された後、読取対象物Ｃを照らし出し、これにより間接照明が達成され、照明ムラを少なくしている。

さらに、筺体１０の内部には、読取対象物Ｃで反射した光を受光して読取対象物Ｃを撮像するＣＣＤカメラ（撮像部）２３と、照明部１４とＣＣＤカメラ２３との間に配置されて、撮像領域Ｔの光をＣＣＤカメラ２３に集光させるための集光レンズ部２４とが設けられている。また、筺体１０の外部には、透明板１２を挟むようにして、筺体１０から突出させた回路基板１８の両端部に吊り下げられた投光素子２６と受光素子２７とが設けられている。そして、投光素子２６及び受光素子２７は、読取対象物Ｃが読取り有効領域Ｓに到来したことを検出するためのタイミングセンサとして利用され、読取対象物Ｃが読取り有効領域Ｓ内に入った瞬間に、この受光素子２７からの硬貨検出信号はＬＥＤ１５及びＣＣＤカメラ２３に付与され、この信号によってＬＥＤ１５及びＣＣＤカメラ２３が作動する。このＬＥＤ１５及びＣＣＤカメラ２３の作動により、搬送中の読取対象物Ｃの一瞬を捕らえた静止画像がＣＣＤカメラ２３によって撮像される。

各ＬＥＤ１５は、リング状の反射鏡１６に対面するように回路基板１８上に環状に配列され、半田付けされている。この回路基板１８は、筺体１０内に設けられた図示しない支持部材によって固定され、透明板１２に対して平行に配置されると共に、中央に円形の撮像用の開口部１８ａを有している。この開口部１８ａの内側には、ＣＣＤカメラ２３側から透明板１２側へ向けて僅かに内径が広がるような円錐台形状の読取り枠２８が、読取り有効領域Ｓを規定するために設けられている。この読取り枠２８は、透明板１２に対して平行なフランジ部２８ａを透明板１２側に有している。また、各ＬＥＤ１５は、回路基板１８の透明板１２側と読取り枠２８のフランジ部２８ａとの間において発光面が径方向外方を向くように等間隔でかつ環状に配列され、径方向外方に向けて放射状に光を出射する。さらに、各ＬＥＤ１５を取り囲むように配置される反射鏡１６は、回路基板１８と透明板１２との間で、筺体１０の内壁面に固着させるように取り付けられている。

このような刻印読取り装置１において、ＬＥＤ１５は、読取り有効領域Ｓの外に配置されると共に回路基板１８と読取り枠２８とで取り囲まれているため、ＬＥＤ１５から出射した光は、撮像領域Ｔに漏れ出ることがない。さらに、読取り有効領域Ｓが読取り枠２８によって規定されており、透明板１２上の読取り有効領域Ｓに到来した読取対象物Ｃで反射した光のみが集光レンズ部２４によって集光され、ＣＣＤカメラ２３によって受光される。このように、読取り枠２８によりＣＣＤカメラ２３で受光される光を規制することによって、読取対象物Ｃで反射した光以外の光が画像へ映り込むことを防止し、読取対象物Ｃ表面の刻印を鮮明に撮像する。また、得られた画像に画像処理を施すことによって読取対象物Ｃの真偽は判定される。

ここで、刻印読取り装置１にあっては、読取対象物Ｃの照明に寄与しない光、すなわち非利用光を取り込むライトガイド３０が更に設けられている。このライトガイド３０は、図３に示すように、ＬＥＤ１５の発光面より径方向外方であってかつ反射鏡１６の近傍で回路基板１８から覗いて非利用光を取り込む光取込口３０ａと、撮像領域Ｔ内における読取り有効領域Ｓ外の読取り無効領域Ｘに配置された光取出口３０ｂとを有している。

このライトガイド３０は、例えば、アクリル系樹脂等の導光性を有する部材で成形されており、光取込口３０ａは、回路基板１８の端部と反射鏡１６の隙間から覗くように固定され、光取出口３０ｂは、読取り枠２８上に載置されて固定されている。ライトガイド３０の固定は、接着剤によって回路基板１８及び読取り枠２８に固定してもよいし、回路基板１８を固定するための支持部材に固定してもよい。

この刻印読取り装置１では、放射状に出射するＬＥＤ１５からの光のうち、透明板１２以外へ向かう非利用光が、ライトガイド３０の光取込口３０ａより取り込まれる。そして、取り込まれた非利用光は、導光性を有するライトガイド３０を通して、撮像領域Ｔ内であって読取り有効領域Ｓ外の読取り無効領域Ｘに配置された光取出口３０ｂに誘導される。このようにして誘導された非利用光は、集光レンズ部２４によってＣＣＤカメラ２３に集光され、ＣＣＤカメラ２３による画像では、読取り有効領域Ｓの読取対象物Ｃが撮像されると同時に、読取り無効領域Ｘ内にライトガイド３０の光取出口３０ｂが撮像される。

読取り無効領域Ｘは、従来、撮像の範囲内であるが読取対象物Ｃの読取りには利用されなかった領域であり、読取り無効領域Ｘには、上述した読取り枠２８による光の規制等のために光が入射し得ない構成となっていた。しかしながら、本発明の刻印読取り装置１では、ライトガイド３０が設けられることにより、この読取り無効領域Ｘに非利用光が誘導されて光取出口３０ｂが撮像される。このため、読取対象物Ｃの照明に影響を与えない非利用光の有効利用を図りつつ、読取対象物Ｃの撮像に悪影響を及ぼすことなく、ＬＥＤ１５から出射される光の輝度を検出できるため、画像処理によってＬＥＤ１５の正常又は異常を簡易かつ確実に検知することができる。

さらに、読取対象物Ｃ及び光取出口３０ｂの撮像において、ＣＣＤカメラ２３の画像は矩形の画像となるが、ライトガイド３０の光取出口３０ｂは、当該画像の隅部に映り込むような位置に配置されている。この矩形の画像の隅部は、円形の読取り有効領域Ｓの外に常に位置するので、このような構成の光取出口３０ｂによれば、ＣＣＤカメラ２３における画像の有効利用を図ることができ、読取対象物Ｃの撮像と同時にＬＥＤ１５の光の状態を監視することができる。また、読取り有効領域Ｓ内で撮像される読取対象物Ｃの位置に多少の偏りがある場合でも、読取対象物Ｃに光取出口３０ｂが映り込むことを防止できる。なお、通常のＣＣＤカメラ２３等の画像は、一般的に矩形の場合が多いので、この構成は汎用性が高いと言える。

また、ライトガイド３０の光取込口３０ａは、反射鏡１６の近傍に配置されているため、非利用光を取り込み易くでき、しかも光取込口３０ａから読取り有効領域Ｓ内に入射される光を無くして、読取対象物Ｃの画像に光取込口３０ａからの光が映り込むことを容易に防止している。

図４に、従来の刻印読取り装置による撮像画像と、本実施形態の刻印読取り装置１による撮像画像とを例示する。図４（ａ）に示される従来の撮像例では、ＣＣＤカメラ２３によって撮像された矩形の画像Ｇ１は、読取り有効領域Ｓの画像Ｓ１内に読取対象物Ｃの画像Ｃ１を有している。さらに、図４（ｂ）に示される刻印読取り装置１による撮像例では、画像Ｇ２における読取り無効領域Ｘの画像Ｘ１の隅部に、ライトガイド３０の光取出口３０ｂの画像３０ｂａが出現している。

従来の刻印読取り装置においては、読取対象物の読取りを開始する前に、読取り有効領域内に白色基準板を挿入して撮像する等の方法によって、照明部の輝度の検出を行う必要があった。この方法では、白色基準板の劣化による精度の悪化や、白色基準板が２次光源となり、読取り有効範囲内の画像へ悪影響を与えることがあった。しかしながら、上記構成の刻印読取り装置１によれば、読取り無効領域Ｘに撮像される光取出口３０ｂの状態は読取り有効領域Ｓ内の光の状態とは独立しているため、読取り有効領域Ｓの撮像を行うまでもなく、装置の起動時においてＬＥＤ１５から出射される光の輝度を検出できる。さらに、実際に装置を稼働させて読取対象物Ｃの撮像を継続的に行いながらであっても、ＬＥＤ１５からの光の状態を監視することができる。

また、上述した起動時におけるＬＥＤ１５の輝度検出結果や稼働時における監視結果に基づいて、ＬＥＤ１５からの光量をフィードバック制御することにより、間接照明を所望の状態に調整することもできる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳述したが、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、図５に示すように、他の実施形態に係る刻印読取り装置４０においては、反射板を用いずに直接照明によって読取対象物を照射しており、ライトガイド３５の光取込口３５ａは、回路基板１８から突出してＬＥＤ１５を覗くように配置され、ＬＥＤ１５から出射される光のうち読取対象物の照明に寄与しない光を取り込む。そして、読取り無効領域Ｘに配置された光取出口３５ｂへ非利用光を誘導する。本実施形態のライトガイド３５が、先の実施形態と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

なお、ライトガイド３０，３５の光取出口３０ｂ，３５ｂの位置は、読取り無効領域Ｘ内であっても、集光レンズ部２４の焦点である読取対象物Ｃの位置から離れすぎない位置、すなわち回路基板１８のＣＣＤカメラ２３側で回路基板１８に近接した位置に配置することが好ましい。光取出口３０ｂ，３５ｂをできるだけ焦点に近づけることで、光取出口３０ｂ，３５ｂの光を鮮明に撮像することができる。また、ライトガイド３０，３５の形状は、誘導する光が途中で外に漏れ難いように、内部反射を考慮して設計することが好ましい。ライトガイド３０，３５としては、アクリル系樹脂から成る部材に限られず、例えば光ファイバであってもよいことは言うまでもない。

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。 本発明に係る刻印読取り装置の断面図である。 刻印読取り装置の要部拡大断面図である。 （ａ）は従来の刻印読取り装置による画像であり、（ｂ）は本発明に係る刻印読取り装置による画像である。 本発明に係る刻印読取り装置の他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１，４０…刻印読取り装置、１５…ＬＥＤ（照明部）、１６…反射鏡、１８…回路基板、２３…ＣＣＤカメラ（撮像部）、２４…集光レンズ部、３０，３５…ライトガイド、３０ａ，３５ａ…光取込口、３０ｂ，３５ｂ…光取出口、Ｃ…読取対象物、Ｇ１，Ｇ２…画像、Ｓ…読取り有効領域、Ｔ…撮像領域、Ｘ…読取り無効領域。

Claims (3)

1. 撮像領域内における読取り有効領域で照らし出された読取対象物を撮像するための刻印読取り装置において、
   前記読取り有効領域の外に環状に配置されて前記読取対象物を照らし出すための光を出射する照明部と、
   前記読取対象物で反射した光を受光して前記読取対象物を撮像する撮像部と、
   前記照明部と前記撮像部との間に配置され、前記撮像領域の光を前記撮像部に集光させる集光レンズ部と、
   前記照明部の発光面より径方向外方側に配置されて前記読取対象物の照明に寄与しない光を取り込む光取込口と、前記撮像領域内における前記読取り有効領域外の読取り無効領域内に配置された光取出口とを有するライトガイドと、を備えたことを特徴とする刻印読取り装置。
2. 前記照明部を取り囲むように配置されて、前記照明部からの光を前記読取り有効領域に向けて反射させる反射鏡と、
   前記照明部が環状に配列された回路基板とを備え、
   前記ライトガイドの前記光取込口は、前記反射鏡の近傍で前記回路基板から覗いて、前記読取対象物の照明に寄与しない光を取り込む位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の刻印読取り装置。
3. 前記ライトガイドの前記光取出口は、前記撮像部の矩形の画像の隅部に映り込むような位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の刻印読取り装置。

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