JP5677652B1 - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

磁石（１１）は、シート状の被読取媒体（１）がそのシート面の方向に沿って搬送される搬送面Ｐの一方の側に設けられ、搬送面（Ｐ）に垂直な方向に磁界を発生する。磁気抵抗効果素子（１４）は、磁石（１１）と搬送面（Ｐ）の間に設けられ、被読取媒体（１）が搬送面（Ｐ）を搬送される際に、磁気読み取り領域（２０２）で磁界の搬送方向の成分の強度変化を検出する。導光体（４）は、搬送面（Ｐ）を挟んで磁石（１１）と対向する側に設けられ、搬送面（Ｐ）の磁気読み取り領域（２０２）に光を照射する。結像光学系（５）および受光部（７）は、搬送面（Ｐ）を挟んで磁石（１１）と対向する側に設けられる。そして、結像光学系（５）は、搬送面（Ｐ）の磁気読み取り領域（２０２）における搬送方向の少なくとも一部を含む光学読み取り領域（２０１）を受光部（７）に結像する。

Description

この発明は、磁気読取を含む画像読取に関する。より詳しくは、シート状の被読取媒体の画像情報および磁気パターン情報（磁気情報）を検出する画像読取装置に関する。

従来、シート状の被読取媒体、例えば紙幣、小切手または金券等の有価証券を取り扱う装置、例えば自動取引装置、通帳記帳機または発券機等において、画像読取および磁気読取などのセンサが設けられて、被読取媒体の印刷模様の光学画像および磁気パターンなど様々な情報を取得している。例えば、特許文献１の紙葉類取扱装置は、第１種センサとして光学センサおよび磁気センサを備える。それらの画像読取および磁気読取のセンサは、自動取引装置内に個別に配置されており、各センサで読み取った情報を位置が相互に無関係な情報として扱っている。

光学センサと磁気センサを備えるものではないが、例えば特許文献２には、主走査方向に複数個配置されそれぞれが独立した結像光学系を備える画像読取装置が記載されている。特許文献２の画像読取装置では、光学系の複数のセルがセル間で結像画像が補完可能なように各列の各セルを主走査方向にて千鳥状に配置される。そして、各セルで撮像した画像情報を合成して原稿画像を作成する。

特開２０１２−８４０５９号公報 特開２０１２−１４３００３号公報

特許文献１に記載の紙葉類取扱装置の構成においては、画像読取装置、磁気読取装置が設けられているものの、それぞれが個別に配置されているため、それぞれの読み取り位置および読み取り範囲が異なり、取得した情報を同一情報として処理することができない。また、光学画像と磁気パターンは画像としての関係がないので、特許文献２の画像読取装置における画像情報の合成のように、それらを合成することはできない。

この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、光学画像と磁気パターンの位置関係も情報として読み取ることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る画像読取装置は、磁気回路、磁気抵抗効果素子、光源、結像光学系および受光部を備える。磁気回路は、シート状の被読取媒体がそのシート面の方向に沿って搬送される搬送面の一方の側に設けられ、該搬送面に垂直な方向に磁界を発生する。磁気抵抗効果素子は、磁気回路と搬送面の間に設けられ、被読取媒体が搬送面を搬送される際に、磁気読み取り領域で磁界の搬送方向の成分の強度変化を検出する。光源は、搬送面を挟んで磁気回路と対向する側に設けられ、搬送面の磁気読み取り領域に光を照射する。結像光学系および受光部は、搬送面を挟んで磁気回路と対向する側に設けられる。そして、結像光学系は、搬送面の磁気読み取り領域における搬送方向の少なくとも一部を含む光学読み取り領域を受光部に結像する。

この発明によれば、光学画像の読み取り位置と磁気読み取り位置とで、読み取り範囲が重複しているので、光学画像と磁気パターンの情報が同時に取得され、光学画像と磁気パターンの位置関係も情報として読み取ることができる。その結果、被読取媒体の識別精度を向上できる。

この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の主走査方向に直交する断面図である。 実施の形態１に係る画像読装置の斜視図である。 実施の形態１に係る光学読取部の主走査方向に直交する断面図である。 実施の形態１に係る磁気読取部の主走査方向に直交する断面図である。 図４において磁気回路の磁力線分布を示す図である。 実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子における磁力線ベクトル図である。 被読取媒体が磁気抵抗効果素子に近づくときの磁力線ベクトル図である。 被読取媒体が磁気抵抗効果素子から離れていくときの磁力線ベクトル図である。 光学読取部と磁気読取部の読み取り領域を示す図である。 光学読取部と磁気読取部の読み取り領域の変形例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る光学読取部と磁気読取部の読み取り領域を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る画像読取装置の主走査方向に直交する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお図中、同等または相当する部分には、同じ符号を付す。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置の主走査方向に直交する断面図である。図２は、実施の形態１に係る画像読取装置の斜視図である。本実施の形態の画像読取装置は、光学画像だけではなく磁気パターンをも読み取るが、ここでは画像読取装置という。ただし、光学読み取りが主で、磁気読み取りが従というわけではない。

この発明の実施の形態１における画像読取装置は、紙幣、有価証券または小切手など、磁気成分を含むシート状の被読取媒体１が、そのシート面の方向に沿って搬送される搬送面Ｐの一方の側（図１では、上側）に光学読取部２が配置される。搬送面Ｐの他方の側（図１では、下側）に、磁気読取部３が配置される。

光学読取部２と磁気読取部３の間に被読取媒体１を通過させることで、光学読取部２では被読取媒体１の先頭位置情報や模様情報等の光学画像を取得し、磁気読取部３では被読取媒体１内にある磁性体を検知して磁気パターンを取得する。なお、被読取媒体１内にある磁性体は、磁気インクによって印刷されたものを含む。つまり、被読取媒体１内にある磁性体とは、被読取媒体１の表面に存在するものも含む。被読取媒体１が搬送される面を搬送面Ｐ、搬送される方向（図１では左から右）を搬送方向または副走査方向という。搬送面Ｐに平行でかつ搬送方向（副走査方向）に直交する方向（図１の紙面に直交する方向）を主走査方向という。光学読取部２は、主走査方向（搬送方向（副走査方向）に直交する方向）における光学画像を被読取媒体１から取得するものである。磁気読取部３は、主走査方向（搬送方向（副走査方向）に直交する方向）における磁気パターンを被読取媒体１から取得するものである。

光学読取部２は、密着イメージセンサ（以下ＣＩＳとも称す）、カメラまたは縮小光学系などで構成される。光学読取部２の構成を、ＣＩＳを例として説明する。光学読取部２において筐体８に、導光体４、結像光学系５および受光部７が収納され、それぞれ決まった位置に保持されている。導光体４は、主走査方向の端部にＬＥＤ等の発光素子を備え、主走査方向側面の光出射部から光を搬送面Ｐの光学読み取り領域２０１に照射する光源である。結像光学系５は、導光体４から出射されて被読取媒体１によって反射された光を集光し、受光部７に結像する。受光部７は、センサ基板６に載置され、結像光学系５で結像された光学読み取り領域２０１の像を電気信号に変換する。筐体８の搬送面Ｐ側は、導光体４から出射される光および被読取媒体１で反射された光を透過する、ガラスまたはアクリル板等で形成された透過体９で覆われている。透過体９は、導光体４、結像光学系５および受光部７を保護する。

磁気読取部３は、Ｎ極とＳ極が搬送面Ｐに直交する方向に並んだ磁石１１、ヨーク１２、ヨーク１３、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）１４、およびＭＲ素子１４の出力端子が接続された基板１５を備える。ヨーク１２は、磁石１１の搬送面Ｐ側の搬送面Ｐに対向する端面に配置されている。ヨーク１３は、磁石１１の搬送面Ｐから遠い側の端面に接する底部と、該底部から磁石１１の搬送方向の両側で搬送面Ｐに向かって延びる延在部を有し、主走査方向に垂直な断面がＵ字状に形成されている。ヨーク１２とヨーク１３は、磁界均一性を向上させるために配置されている。なお、磁気回路は、磁石１１，ヨーク１２，ヨーク１３を備えている。もちろん、磁石１１のみを磁気回路としてもよい。また、磁気読取部３から磁気回路を除いた構成を磁気読取部３と称してもよいし、ＭＲ素子１４だけを磁気読取部３と称してもよい。

磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）１４は、ヨーク１２の搬送面Ｐ側に載置され、搬送面Ｐの磁気読み取り領域２０２で磁界の搬送方向の成分の強度変化を検出する。磁気抵抗効果素子１４は、磁気読み取り領域２０２の磁気情報（磁気パターン情報）を検知し抵抗値の変化として電気的に出力する。ＭＲ素子１４から出力された電気信号は、基板１５を経由して信号線１７で信号処理基板１６に伝送される。信号処理基板１６は、ＭＲ素子１４から出力された電気信号を処理して、磁気パターンの情報を出力する。磁石１１、ヨーク１２、ヨーク１３、ＭＲ素子１４、基板１５および信号線１７は、筐体１９に収納され、決まった位置に保持される。信号処理基板１６は、筐体１９の搬送面Ｐと反対側に取り付けられる。筐体１９の搬送面Ｐ側は、ＭＲ素子１４を保護する非磁性体の天板１８で覆われている。

図３は、実施の形態１に係る光学読取部の主走査方向に直交する断面図である。図３は、図１の光学読取部２を拡大した図である。導光体４の主走査方向の端部に設けられたＬＥＤ（図示せず）から発した光が導光体４に入射し、導光体４内を主走査方向に伝播する。導光体４は、断面が真円形状または略円形であり、主走査方向に沿って光を散乱または反射させる光散乱層（光散乱領域）が形成されている。光散乱層は、導光体４表面に白色のシルク印刷パターンまたは蒸着パターンで構成される。別の方法として導光体４に切溝を設ける方法、または導光体４の表面を粗くする方法で光散乱層を構成してもよい。主走査方向に亘って均一な光の放射が得られるように、光散乱層を、そのパターン形状やパターンピッチを適宜調整して形成する。

導光体４の内部導光路を通過する光は光散乱層で散乱され、導光体４の光の伝播方向中心軸に対して光散乱層と対向する部分の出射部（光出射部）から被読取媒体１側に放射される。導光体４から出射した光は、搬送面Ｐ（被読取媒体１）の光学読み取り領域２０１を照明する。

光学読み取り領域２０１を照明した光は、被読取媒体１で反射され、散乱光として結像光学系である結像光学系５に入射し、結像光学系５で集光されて、光学読み取り領域２０１が受光部７に結像される。受光部７では、結像された光学読み取り領域２０１の像をフォトダイオード等で受光して電気信号に変換する。受光部７から出力される電気信号は、センサ基板６で信号処理され、光学読み取り領域２０１の光学画像が得られる。

図４は、実施の形態１に係る磁気読取部の主走査方向に直交する断面図である。図４は、図１の磁気読取部３を拡大した図である。図５は、図４において磁気回路の磁力線分布を示す図である。

磁石１１から発せられた磁力線２１は、磁石１１のＮ極から空間に出射される。磁石１１のＮ極端部では磁力線２１が集中し、磁石１１上面近傍（磁石１１の搬送路側端部近傍）の磁束密度が大きくなる。磁石１１から空間に出射された磁力線２１は、ヨーク１３の側壁部へ入射し、ヨーク１３内部を通って磁石１１のＳ極へと戻る閉ループとなっている。このような形状のヨーク１３を使用することにより、磁力線２１が空間を通過する部分が小さくなるので、大きな磁束密度が得られる。

磁束ベクトル２２はＭＲ素子１４の位置における磁束の方向を示す。垂直方向成分２２ａは、磁束ベクトル２２の搬送面Ｐに垂直な成分を示す。搬送方向成分２２ｂは、磁束ベクトル２２の、搬送方向の成分を示す。

空間に出射された磁力線２１は、主走査方向に直交する断面で磁石１１の中心線１１ａの左右に広がる形で分布する。そのため、図５のＭＲ素子１４で示されるように、中心線１１ａより少し搬送方向にずれた位置においては、磁束密度の大きな垂直方向成分２２ａと同時に、搬送方向成分２２ｂもわずかに存在する。以下、磁気読取部３の作用を説明する。

図５で、ＭＲ素子１４が設置された位置において、大きな磁束密度の垂直方向成分２２ａが存在するのと同時に小さい搬送方向成分２２ｂも存在している。これはＭＲ素子を中心線１１ａから少し離れた位置に設置することを考えているからである。このように配置することで、ＭＲ素子１４が適切に作動するために必要な搬送方向のバイアス磁場をＭＲ素子１４に与えることができる。

このような状態のところへ磁性体を含む被読取媒体１が通過すると、磁場分布が変化する。この時、ＭＲ素子１４に印加されている磁束ベクトル２２の方向がわずかに変化する。磁束ベクトル２２の方向の変化はわずかでも、搬送方向成分２２ｂの割合としては大きな変化が発生することになり、ＭＲ素子１４でこの変化を十分検知できる。

図６Ａは、実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子における磁力線ベクトル図である。磁力線２１は、ＭＲ素子１４が配置されている付近では、搬送面Ｐに交差する交差磁界である垂直方向成分２２ａが主成分となっている。ＭＲ素子１４が中心線１１ａより少し搬送方向にずれているため、図６Ａに示すように、磁束ベクトル２２は、垂直方向から少しだけ搬送方向に傾いている。この磁界の搬送方向成分２２ｂがＭＲ素子１４のバイアス磁界として作用している。

図６Ｂは、被読取媒体が磁気抵抗効果素子に近づくときの磁力線ベクトル図である。磁性体を含む被読取媒体１が磁気読み取り領域２０２に近づいてくると、図６Ｂに示すように、磁束ベクトル２２が被読取媒体１に吸い寄せられるように被読取媒体１側に傾くため搬送方向の搬送方向成分２２ｂが小さくなる。図６Ｂでは、被読取媒体１がない場合の磁束ベクトル２２を点線矢印で示す。

図６Ｃは、被読取媒体が磁気抵抗効果素子から離れていくときの磁力線ベクトル図である。図６Ｃでも、被読取媒体１がない場合の磁束ベクトル２２を点線矢印で示す。磁性体を含む被読取媒体１が離れていくと、図６Ｃに示すように、磁束ベクトル２２が被読取媒体１に引っ張られるように被読取媒体１側に傾くため、搬送方向成分２２ｂが大きくなる。被読取媒体１の磁性体が搬送方向に移動することにより、搬送方向成分２２ｂを感磁するＭＲ素子１４の抵抗値が変化する。したがって、被読取媒体１の通過により、搬送方向の搬送方向成分２２ｂが変化するので、搬送成分を感磁するＭＲ素子１４の抵抗値が変化し、被読取媒体１の磁気成分を検知することができる。

この磁束ベクトル２２の変化は被読取媒体１の磁性体が通過することによりもたらされるものであるから、このような構成にすることにより、被読取媒体１の通過を検知できることになる。その結果、被読取媒体１によるわずかな磁場の変化を読み取ることができる。

図７は、光学読取部と磁気読取部の読み取り領域を示す図である。受光部７と、磁気抵抗効果素子１４は、主走査方向に延在し、光学読み取り領域（被照射領域）２０１と磁気読み取り領域２０２は、主走査方向に長い形状をしている。図１および図７において光学読取部２の光学読み取り領域（被照射領域）２０１と磁気読取部３の磁気読み取り領域２０２は一致するように配置されている。したがって、導光体４は、搬送面Ｐの磁気読み取り領域２０２に光を照射している。このように読み取り領域が一致することにより、同時に同一場所の画像情報と磁気情報が得られるので、光学画像と磁気パターンの位置関係も情報として読み取ることができる。その結果、精度の高い情報を得ることができる。

図８は、光学読取部と磁気読取部の読み取り領域の変形例を示す図である。図８では、光学読取部２の光学読み取り領域（被照射領域）２０１と磁気読取部３の磁気読み取り領域２０２が、主走査方向には一致しているものの、搬送方向にはずれて一部が重複している。光学読取部２の光学読み取り領域（被照射領域）２０１と磁気読取部３の磁気読み取り領域２０２が全て一致しているわけではないが、搬送方向に重複する領域があるので、重複領域については、同時に同一場所の画像情報と磁気情報が得られる。そのため、光学画像と磁気パターンの誤差のない精度の良いデータが得られ、紙幣等の被読取媒体１の適合性判定が精度良く実施できる。なお、光学読取部２の光学読み取り領域（被照射領域）２０１と磁気読取部３の磁気読み取り領域２０２が、主走査方向に重複してずれている場合も、同様の作用効果を奏する。

なお、本実施の形態１では、光学読取部２としてＣＩＳを用いる例を説明した。実施の形態１の光学読取部２はＣＩＳには限らない。光学読取部２として、光学読み取り領域２０１をＣＣＤ（電荷結合素子）などに縮小結像する光学系を用いてもよい。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係る光学読取部と磁気読取部の読み取り領域を示す図である。図９において、磁気読取部３の磁気読み取り領域２０２は、光学読み取り領域２０１の主走査方向の一部となっている。紙幣等の被読取媒体１の磁気情報部が一部に限られるなど、被読取媒体１の主走査方法全体を読み取る必要がない場合には、図９の構成とすることにより、磁気読取部３の磁気読み取り領域２０２を磁性体が通過すると想定される領域に限定することができる。磁気読み取り領域２０２を限定することにより、磁気読取部３が小型化され、部品点数の削減にも繋がる。なお、光学読取部２の光学読み取り領域２０１と磁気読取部３の磁気読み取り領域２０２は、副走査方向に重複しているので、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３に係る画像読取装置の主走査方向に直交する断面図である。実施の形態３は、磁気読取部３に光学読取部（第２の光学読取部）２０を備える。光学読取部２０は、搬送面Ｐの磁気回路の側に配置される。光学読取部２０は、導光体（第２の導光体）２４、結像光学系（第２の結像光学系）２５および受光部（第２の受光部）２７から構成される。導光体２４、結像光学系２５および受光部２７は、実施の形態１の導光体４、結像光学系５および受光部７とそれぞれ同等である。受光部２７は、信号処理基板１６に載置される。結像光学系２５は、搬送面Ｐの磁気回路側の光学読み取り領域１０１を、受光部２７に結像する。信号処理基板１６は、受光部２７から出力される電気信号を処理して、光学読み取り領域１０１の光学画像を得る。

実施の形態３では、実施の形態１に加えて、光学読取部２０が搬送面Ｐの磁気読取部３の側に配置されるので、被読取媒体１の磁気読取部３側の画像情報（１０１）も得られる。実施の形態３の画像読取装置では、被読取媒体１の両面の画像情報が得られる。その結果、被読取媒体１の識別精度がさらに向上する。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１３年４月５日に出願された、明細書、特許請求の範囲、図、および要約書を含む、日本国特許出願２０１３−７９７４５号に基づく優先権を主張するものである。日本国特許出願２０１３−７９７４５号の開示内容は参照により全体として本出願に含まれる。

１ 被読取媒体、２ 光学読取部、３ 磁気読取部、４ 導光体、５ 結像光学系、６ センサ基板、７ 受光部、８ 筐体、９ 透過体、１１ 磁石、１１ａ 中心線、１２ ヨーク、１３ ヨーク、１４ ＭＲ素子、１５ 基板、１６ 信号処理基板、１７ 信号線、１８ 天板、１９ 筐体、２０ 光学読取部（第２の光学読取部）、２１ 磁力線、２２ 磁束ベクトル、２２ａ 垂直方向成分、２２ｂ 搬送方向成分、２４ 導光体（第２の導光体）、２５ 結像光学系（第２の結像光学系）、２７ 受光部（第２の受光部）、１０１ 光学読み取り領域（第２の光学読み取り領域）、２０１ 光学読み取り領域、２０２ 磁気読み取り領域、Ｐ 搬送面。

Claims (8)

1. シート状の被読取媒体がそのシート面の方向に沿って搬送される搬送面の一方の側に設けられ、該搬送面に垂直な方向に磁界を発生する磁気回路と、
   前記磁気回路と前記搬送面の間に設けられ、前記被読取媒体が前記搬送面を搬送される際に、磁気読み取り領域で前記磁界の搬送方向の成分の強度変化を検出する磁気抵抗効果素子と、
   前記搬送面を挟んで前記磁気回路と対向する側に設けられ、前記搬送面の前記磁気読み取り領域に光を照射する光源と、
   前記搬送面を挟んで前記磁気回路と対向する側に設けられた、結像光学系および受光部と、
   を備え、
   前記結像光学系は、前記搬送面の前記磁気読み取り領域における搬送方向の少なくとも一部を含む光学読み取り領域を前記受光部に結像する、画像読取装置。
2. 前記磁気回路、前記磁気抵抗効果素子、前記結像光学系および前記受光部は、前記搬送面に平行でかつ前記搬送方向に垂直な主走査方向にそれぞれ延在し、前記磁気読み取り領域と前記光学読み取り領域は、前記主走査方向に重複する、請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記磁気読み取り領域の主走査方向の長さは、前記光学読み取り領域の主走査方向の長さより短い、請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記磁気抵抗効果素子は、前記磁気回路の前記搬送面側に載置される請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記磁気回路は、前記搬送面に直交する方向に交互に異なる磁極を有し、前記搬送面側の前記搬送面に対向する端面から前記搬送面に垂直な磁界を発生する、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記磁気回路は、その前記搬送面側の前記搬送面に対向する端部にヨークを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像読取装置。
7. 前記磁気回路は、前記搬送面から遠い側の端面に接する底部と、該底部から前記搬送方向の両側で前記搬送面に向かって延びる延在部を有し、前記搬送面に平行でかつ前記搬送方向に垂直な主走査方向に垂直な断面がＵ字状のヨークを備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
8. 前記搬送面の前記磁気回路の側に設けられ、前記搬送面の前記磁気回路側の第２の光学読み取り領域に、光を照射する第２の光源と、
   前記搬送面の前記磁気回路の側に設けられた、第２の結像光学系および第２の受光部と、
   を備え、
   前記第２の結像光学系は、前記第２の光学読み取り領域を前記第２の受光部に結像する、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像読取装置。

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