JP6792468B2 - 硬貨識別装置、硬貨処理装置及び硬貨識別方法 - Google Patents

Description

この発明は、硬貨を識別する硬貨識別装置、該硬貨識別装置を含む硬貨処理装置、及び硬貨識別方法に関する。

従来、硬貨の金種、真偽、正損等を識別する硬貨識別装置が利用されている。例えば、硬貨を処理する釣銭機、両替機、ＡＴＭ（現金自動預払機）等、様々な装置が、硬貨を処理する硬貨処理装置を含み、この硬貨処理装置内で硬貨を識別するために硬貨識別装置が利用されている。例えば、特許文献１には、硬貨を識別するために、硬貨を撮像した撮像画像を利用して硬貨の直径及び中心位置を特定する硬貨識別装置が開示されている。特定した硬貨径及び硬貨中心に基づいて撮像画像から切り出した硬貨画像や該硬貨画像から取得した硬貨の特徴を、予め準備したテンプレート画像や特徴情報と比較することによって硬貨の金種等を識別する。

特開２０１６−１７７５６１号公報

しかしながら、硬貨識別のさらなる精度向上を目指して、硬貨の直径を高精度に特定する技術が求められている。硬貨処理装置内では複数の硬貨を１枚ずつ連続して高速搬送しながら識別処理等を行う。硬貨を識別するための硬貨の撮像には、受光素子を直線状に一列に配列したラインセンサ、受光素子を２次元のマトリクス状に配列したエリアセンサ等を利用することができる。製造コストの観点から、ラインセンサ等の安価なセンサを利用して、硬貨の直径等を高精度に特定して硬貨を正確に識別したいという要望がある。

本発明は、かかる観点に鑑みてなされたもので、安価なセンサを利用して硬貨を高精度に識別することができる硬貨識別装置、硬貨処理装置及び硬貨識別方法を提供することを目的とする。

本発明は、硬貨の直径及び画像を前記硬貨の識別に利用する硬貨識別装置であって、硬貨を搬送する搬送路と、搬送中の硬貨を撮像する２つのラインセンサとを備え、前記２つのラインセンサは、硬貨の直径を特定できるように前記搬送中の硬貨の外周縁部を同時に３点以上検出可能に配置され、かつ、前記２つのラインセンサの撮像データから硬貨面全体を含む画像を取得できるように前記搬送中の硬貨の一部を一方のラインセンサで撮像できない場合に該一部を他方のラインセンサで撮像可能に配置されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記搬送路の幅方向における撮像範囲の一部が重なるように離間配置された前記２つのラインセンサで前記硬貨の全体を撮像した画像を取得することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記２つのラインセンサを利用して同時に検出した前記硬貨の３点以上の外周縁部の位置に基づいて、前記硬貨の直径を特定することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記２つのラインセンサそれぞれの前記搬送路の幅方向における撮像範囲は前記搬送路の幅よりも狭いことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記２つのラインセンサの少なくともいずれか一方が前記硬貨の搬送方向と垂直な方向に対して角度を成した状態で配置されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記２つのラインセンサは、それぞれが平行な位置関係にあることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記２つのラインセンサは主走査方向の長さが異なることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記２つのラインセンサで得られたラインデータを合成して前記硬貨の全体を撮像した画像を生成することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記硬貨を撮像した画像を利用して、前記硬貨の搬送方向と垂直な方向の前記硬貨の直径を特定することを特徴とする。

また、本発明は、硬貨処理装置であって、上記発明に係る硬貨識別装置を備え、前記硬貨識別装置による硬貨の識別結果に基づいて前記硬貨を処理することを特徴とする。

また、本発明は、硬貨の金種を識別する硬貨識別方法であって、搬送路上で硬貨を搬送する工程と、一方のラインセンサが、搬送中の硬貨の一部を撮像できない場合に、該一部を他方のラインセンサが撮像するように配置され２つのラインセンサで、搬送中の前記硬貨を撮像する工程と、前記２つのラインセンサで、搬送中の前記硬貨の外周縁部を３点以上同時に検出する工程と、前記２つのラインセンサの撮像データから前記硬貨の硬貨面全体を含む硬貨画像を取得する工程と、前記２つのラインセンサで同時に検出した前記硬貨の３点以上の外周縁部から前記硬貨の直径を特定する工程と、前記硬貨画像及び前記直径を利用して前記硬貨を識別する工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、硬貨の搬送方向と垂直な方向に対して角度を成した状態で斜めに配置したラインセンサによって、搬送中の硬貨を撮像することができる。これにより、搬送方向に垂直な方向の硬貨の外周縁部を鮮明に撮像して、搬送速度の変動等による影響を受け難い、搬送方向に垂直な方向で、硬貨径を高精度に特定して硬貨を識別することができる。また、ラインセンサを斜めに配置することで、硬貨の搬送方向と垂直に配置する場合に比べて、硬貨の搬送方向と垂直な方向で解像度の高い画像を撮像することができる。これにより、汚損、傷、欠け、変形の有無等を正確に判定して、硬貨の金種、真偽、正損等を正確に識別することができる。

また、本発明によれば、ラインセンサを含む２つのセンサを利用して、搬送路を搬送中の硬貨の外周縁部を３点以上同時に検出することができる。これにより、硬貨の中心位置及び直径を高精度に特定して硬貨を識別することができる。

図１は、硬貨処理装置及びＰＯＳレジスタの外観を示す図である。 図２は、硬貨処理装置の内部構成を示す図である。 図３は、硬貨識別装置について説明するための模式図である。 図４は、硬貨の搬送について説明するための模式図である。 図５は、硬貨の搬送方向と垂直な方向に配置したラインセンサについて説明するための模式図である。 図６は、図３に示すラインセンサについて説明するための模式図である。 図７は、ラインセンサの内部構成を説明するための断面模式図である。 図８は、図７に示すラインセンサの構造を模式的に示すブロック図である。 図９は、１つのラインセンサを、硬貨の搬送方向と垂直な方向に対して角度を成した斜めの状態で配置した例を示す模式図である。 図１０は、受光素子の配列方向の長さが異なる２つのラインセンサを配置した例を示す模式図である。 図１１は、ラインセンサとポイントセンサを利用する例を示す模式図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る硬貨識別装置、該硬貨識別装置を利用する硬貨処理装置及び硬貨識別方法について説明する。本発明に係る技術は、搬送中の物体をラインセンサで撮像する際に、従来に比して解像度の高い画像の撮像を可能とするものである。このため、本発明に係る技術は、硬貨や紙幣等の通貨、通貨の代用として利用されるメダルや紙葉類等の有価媒体などの対象物を搬送しながら、該対象物をラインセンサで撮像する様々な装置に適用することができる。本実施形態では、店舗のレジでＰＯＳレジスタと接続して利用される硬貨処理装置内で、硬貨の金種、真偽、正損等を識別する硬貨識別装置を例に詳細を説明する。

まず、図１及び図２を参照しながら、硬貨識別装置を内蔵する硬貨処理装置の概要を説明する。図１は、硬貨処理装置１００及びＰＯＳレジスタ２００の外観を示す図である。硬貨処理装置１００は、硬貨の入金処理及び出金処理を実行する。図１では省略しているが、硬貨処理装置１００は、紙幣の入金処理及び出金処理を実行する紙幣処理装置と共にＰＯＳレジスタ２００に接続され、釣銭機として使用される。ＰＯＳレジスタ２００は、店舗サーバと通信可能に接続されており、ＰＯＳレジスタ２００から店舗サーバに売上金情報等を送信し、店舗サーバからＰＯＳレジスタ２００に設定情報等が送信されるようになっている。

硬貨処理装置１００は、筐体１１２及び本体ユニット１１４を含む。筐体１１２は、前面に開口を有する箱形形状を有する。本体ユニット１１４は、前面側一部を筐体１１２外側へ露出した状態で、筐体１１２の前面開口から筐体１１２内に収められている。本体ユニット１１４は、筐体１１２から前面側へ引き出せるようになっている。筐体１１２の前面外側に露出した本体ユニット１１４の上面には、硬貨処理装置１００に入金する硬貨を投入するための硬貨投入口１１６が設けられている。また、本体ユニット１１４の上面には、指示や設定等の各種情報を入力するための操作部１１８と、表示部１２１とが設けられている。表示部１２１は、各種情報を表示するための液晶表示部と、金種別の硬貨収納量を表示するＬＥＤ表示部とを有する。本体ユニット１１４の前面右側下部には、硬貨処理装置１００から硬貨を出金するための硬貨出金口１２２と、装置内から硬貨出金口１２２へ硬貨を放出する硬貨放出口１２４とが設けられている。

図２は、硬貨処理装置１００の内部構成を示す図である。硬貨処理装置１００の本体ユニット１１４には、硬貨投入口１１６に投入された硬貨を装置内に一枚ずつ繰り出すための繰出機構１３１が設けられている。硬貨投入口１１６の下方に設けられた繰出機構１３１は、硬貨投入口１１６に投入された硬貨を受け入れる受入部１３２と、受入部１３２の底面を構成する繰出ベルト１３４とを有する。繰出ベルト１３４は無端状の平ベルトから成り、図２の右側から左側に向けた硬貨繰出方向に硬貨を搬送する。繰出ベルト１３４で硬貨を搬送する通路幅は、硬貨処理装置１００で処理する硬貨のうち最大径の硬貨よりも大きくかつ最小径の硬貨２枚分よりも小さい寸法に規制されている。受入部１３２の搬送方向下流側には、繰出ベルト１３４の上面との間に硬貨１枚の通過を許容する隙間を形成した状態で、逆転ローラ１３６が設けられている。逆転ローラ１３６は、繰出ベルト１３４による硬貨の繰出方向に対して逆方向に連続回転して、繰出ベルト１３４が繰り出す硬貨を１層１列状態に整列させる。

逆転ローラ１３６の繰出方向下流側にガイド部材１３８が設けられている。繰出ベルト１３４によって受入部１３２から繰り出され、逆転ローラ１３６によって１枚ずつに分離された硬貨は、ガイド部材１３８に沿って搬送路５１上に移動して、搬送ベルト５２によって搬送される。搬送ベルト５２は、複数のプーリ１４２に掛け渡された無端状ベルトである。一部のプーリ１４２をモータ等の駆動部によって回転させ、搬送ベルト５２を駆動することによって硬貨を搬送する。搬送路５１の搬送面と対向する搬送ベルト５２下面に、搬送路５１上の硬貨を搬送するための突起部５３が等間隔で複数設けられている（図４参照）。

搬送路５１には、識別部８０が設けられている。識別部８０は、硬貨の材質、直径、硬貨を撮像した画像、該画像に表れる特徴等に基づいて、硬貨の金種、真偽、正損等を識別する。識別部８０の搬送方向下流側には、リジェクト部１５２が設けられている。識別部８０が識別できない硬貨、識別結果に基づいて装置外へ排出すると決定した硬貨等は、リジェクト硬貨として、リジェクト部１５２からリジェクトされる。リジェクト硬貨は、搬送ベルト１７８によって装置前面側へ向けて搬送され、硬貨放出口１２４から硬貨出金口１２２に返却される。

硬貨処理装置１００の本体ユニット１１４には、硬貨を金種別に収納する複数の収納部１６０が設けられている。識別部８０が、金種等を識別して、収納部１６０に収納すると決定した硬貨は、各収納部１６０の上方に設けられた搬送路５１を搬送されて、対応する収納部１６０に収納される。各収納部１６０の上方を通過する搬送路５１には、搬送する硬貨を各収納部１６０に収納するための分類孔１５８が設けられている。分類孔１５８は、１つの収納部１６０に対して１つずつ設けられている。硬貨を収納する収納部１６０の分類孔１５８を開くことによって、搬送路５１を搬送される硬貨が分類孔１５８から落下して収納部１６０に収納される。

搬送路５１上の複数の位置に、硬貨検出センサが配置されている。硬貨検出センサによって搬送路５１上の硬貨の位置を検出して、識別部８０による識別や収納部１６０への収納を行うようになっている。

硬貨処理装置１００の本体ユニット１１４には、出金処理時に、各収納部１６０から繰り出した硬貨を搬送する搬送ベルト１７８が設けられている。各収納部１６０から１枚ずつ繰り出された硬貨は、搬送ベルト１７８によって搬送されて硬貨放出口１２４から硬貨出金口１２２に排出される。

次に、図３及び図４を参照しながら、硬貨識別装置１について説明する。図３は、硬貨識別装置１について説明するための模式図である。図３は、搬送路５１に設けられた硬貨識別装置１のセンサ部２を上方から見た図を示している。図４は、硬貨７の搬送について説明するための模式図である。図４（ａ）は搬送路５１を搬送される硬貨７を上方から見た図を示し、図４（ｂ）は、この硬貨７を側方から見た図を示し、図４（ｃ）は、この硬貨７を後方から見た図を示している。なお、図３以降の図では、搬送路５１の搬送面がＸＹ平面を形成するものとして説明する。

図３に示すように、硬貨識別装置１のセンサ部２は、２つのラインセンサ１０（１０ａ、１０ｂ）を有する。センサ部２は、硬貨処理装置１００内で硬貨７が搬送される搬送路５１に設けられている。具体的には、センサ部２は、上面が、搬送路５１の搬送面と同一平面を形成するように設けられている。図３に矢印で示すように搬送路５１を搬送される硬貨７は、センサ部２の上面を通過する。センサ部２の上面には透明なガラス板が嵌め込まれており、ラインセンサ１０ａ、１０ｂによって、上面を通過する硬貨７を下方から撮像できるようになっている。

搬送路５１の幅方向（Ｘ軸方向）両側には、硬貨７の動きを規制するガイド５１ａ、５１ｂが設けられている。図３では省略しているが、硬貨７は搬送ベルト５２によって搬送される。具体的には、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、硬貨７は、搬送ベルト５２の下面に設けられた突起部５３によって後方から押されながら搬送される。図４では１枚の硬貨７のみを示しているが、搬送ベルト５２には、複数の突起部５３が所定間隔で設けられており、複数の硬貨７が順にセンサ部２の上面を通過する。硬貨識別装置１は、センサ部２を通過する複数の硬貨７を順に識別する。

図３に示すラインセンサ１０（１０ａ、１０ｂ）は、直線状に１列に配置された複数の受光素子３０（３０ａ、３０ｂ）を含む。ラインセンサ１０は、受光素子３０を上方に向けた状態で搬送路５１の下方に設けられる。

本実施形態に係る硬貨識別装置１は、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂが、ＸＹ平面上で、硬貨７の搬送方向（Ｙ軸正方向）に垂直な方向（Ｘ軸）に対して、角度を成した斜めの状態で設けられる点を１つの特徴としている。すなわち、ラインセンサ１０ａは、１列に配列された受光素子３０ａの列方向とＸ軸との間の角度がα１（α１＞０）となるように配置され、ラインセンサ１０ｂも、１列に配列された受光素子３０ｂの列方向とＸ軸との間の角度がα２（α２＞０）となるように配置されている。Ｘ軸方向に対して斜めに配置するラインセンサ１０の配置角度は特に限定されないが、例えば、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂをＸ軸方向に対してそれぞれ４５度の角度を成すように配置する（α１＝４５度、α２＝４５度）。

また、２つのラインセンサ１０は、硬貨処理装置１００が処理対象とする複数種類の硬貨のうち最小径の硬貨が、搬送路５１の幅方向（Ｘ軸方向）一方側に片寄せされた状態でセンサ部２を通過する場合も、この硬貨の少なくとも一部の領域が他方側に配置されたラインセンサ１０を通過するように配置されている。すなわち、一方のラインセンサ１０で硬貨７の外周縁部上の２点を撮像する同一タイミングで、他方のラインセンサ１０で硬貨７の外周縁部上の少なくとも１点を撮像できるように配置されている。言い換えれば、硬貨７の種類によらず、２つのラインセンサ１０を利用して、硬貨７の外周縁部を３点以上同時に撮像することができる。

また、２つのラインセンサ１０は、センサ部２を通過する硬貨７を走査したラインデータから硬貨７の全面の画像（反射画像）を得られるように、一方のラインセンサ１０ａの受光素子３０ａの一部と、他方のラインセンサ１０ｂの受光素子３０ｂの一部とが、Ｘ軸方向で重なる位置関係で配置されている。すなわち、例えばＹ軸正方向側から２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂを見た場合に、手前側のラインセンサ１０ｂの左端の受光素子３０ｂよりも、奥側のラインセンサ１０ａの右端の受光素子３０ａの方が右側（Ｘ軸正方向側）にある。

図３では、ラインセンサ１０ａの搬送方向（Ｙ軸正方向）前端が、ラインセンサ１０ｂの搬送方向前端よりも搬送方向上流側（Ｙ軸負方向側）にある例を示している。ただし、ラインセンサ１０ａの搬送方向前端が、ラインセンサ１０ｂの搬送方向前端より搬送方向下流側にあってもよいし、ラインセンサ１０ａの搬送方向前端とラインセンサ１０ｂの搬送方向前端の搬送方向の位置を揃えて配置してもよい。

硬貨識別装置１は、図３に示すように、制御部４０及び記憶部９０を有する。制御部４０は、硬貨識別装置１の各部を制御する機能を有する。制御部４０は、搬送情報取得部５０、光源制御部６０、硬貨データ取得部７０及び識別部８０を有する。記憶部９０は、半導体メモリ等から成る不揮発性の記憶装置である。硬貨識別装置１の動作に必要なプログラム、設定データ、硬貨識別用のテンプレートデータ等の各種情報が予め記憶部９０に保存されている。

搬送情報取得部５０は、搬送路５１上の硬貨７の位置、硬貨７の搬送速度等の情報を取得する。硬貨処理装置１００の搬送路５１には、複数の硬貨検出センサが設けられている。搬送情報取得部５０は、硬貨検出センサによる検出結果に基づいて、搬送路５１を搬送される硬貨７の位置を認識する。硬貨処理装置１００は、搬送ベルト５２の突起部５３によって硬貨７を押しながら搬送する。搬送情報取得部５０は、搬送ベルト５２の駆動情報に基づいて、センサ部２を通過する硬貨７の搬送速度を認識する。

光源制御部６０は、搬送情報取得部５０が取得した情報に基づいて、ラインセンサ１０による硬貨７の撮像時に、硬貨７に光を照射する。センサ部２には、ラインセンサ１０が硬貨７の鮮明な画像を撮像できるように、硬貨面を照らす光源が設けられている。光源制御部６０は、搬送路５１上の硬貨７の位置及び搬送速度に基づいて、硬貨７がラインセンサ１０ａによる撮像位置を通過するタイミング、及び硬貨７がラインセンサ１０ｂによる撮像位置を通過するタイミングを認識する。そして、ラインセンサ１０が硬貨７を撮像するタイミングに合わせて光源を点灯して、センサ部２上面を通過する硬貨７の硬貨面に光を照射する。光源は、ラインセンサ１０の内部に設けることができるが詳細は後述する。

硬貨データ取得部７０は、搬送情報取得部５０が取得した情報に基づいて、ラインセンサ１０で硬貨７を撮像したデータを取得する。硬貨データ取得部７０は、搬送路５１上の硬貨７の位置及び搬送速度に基づいて、硬貨７が一方のラインセンサ１０ａによる撮像位置を通過するタイミング、及び硬貨７が他方のラインセンサ１０ｂによる撮像位置を通過するタイミングを認識する。そして、センサ部２上面を通過する硬貨７を、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂによって撮像したデータを取得する。具体的には、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂによって、上方を通過する硬貨７を所定ピッチで１ラインずつ走査したラインデータを取得する。

硬貨データ取得部７０は、センサ部２上面を通過する硬貨７を下方から撮像した硬貨面全体の画像を取得する。センサ部２内のラインセンサ１０ａ及びラインセンサ１０ｂの位置は固定されている。硬貨データ取得部７０は、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂの位置関係に基づいて、一方のラインセンサ１０ａで取得したラインデータと、他方のラインセンサ１０ｂで取得したラインデータとを合成して、硬貨７の硬貨面全体を含む画像を生成する。

具体的には、例えば、図３に示すように、硬貨７が搬送路５１の幅方向略中央を通過して、左側のラインセンサ１０ａで、硬貨７の右端一部の部分領域を撮像できない場合、この部分領域については、右側のラインセンサ１０ｂで撮像したデータを利用する。これにより、真円形状の硬貨面全体を撮像した画像を生成することができる。

また、硬貨データ取得部７０は、硬貨７の中心位置及び直径を特定する機能を有する。硬貨データ取得部７０は、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂによって、硬貨７の外周縁部（エッジ）の３箇所以上を同時に撮像可能となったタイミングで、硬貨７を撮像してデータを取得する。そして、同時に撮像した３箇所以上の外周縁部の位置関係から、真円形状を有する硬貨７の中心位置及び直径を特定する。

例えば、硬貨データ取得部７０は、図３に破線で示す位置７ａに到達した硬貨７を撮像して、ラインセンサ１０ａ、１０ｂのラインデータから、硬貨７の外周縁部を示す点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の３箇所の位置を検出する。なお、破線の位置７ａは、一方のラインセンサ１０ｂが１点以上の外周縁部（Ｐ１）を撮像し、かつ、他方のラインセンサ１０ａが撮像する２つの外周縁部（Ｐ２、Ｐ３）の間の距離が所定距離以上離れた位置である。

硬貨データ取得部７０は、点Ｐ１〜Ｐ３が存在するＸＹ平面上で、点Ｐ１及びＰ２の垂直二等分線と、点Ｐ２及びＰ３の垂直二等分線との交点を硬貨７の中心位置として特定する。そして、この中心位置から点Ｐ１〜Ｐ３までの距離を半径として、硬貨７の直径を特定する。また、硬貨データ取得部７０は、このとき得られた中心位置の情報を利用して、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂで得られたラインデータを合成した画像上で何ライン目の何画素目が硬貨７の中心位置であるかを特定する。

また、硬貨データ取得部７０は、硬貨７を撮像した画像を補正する機能を有する。硬貨７の搬送速度が変動して、ラインセンサ１０で撮像した画像上で、真円形状である硬貨がＹ軸方向に長い楕円形状やＹ軸方向に短い楕円形状となる場合がある。このような場合に、硬貨データ取得部７０は、特定した直径に基づいて、画像上の硬貨が真円形状となるように画像を補正する。

識別部８０は、硬貨データ取得部７０で得られた硬貨７の中心位置、直径及び撮像画像を利用して、硬貨７の金種等を識別する。例えば、金種によって硬貨径が異なる場合、識別部８０は、硬貨径に基づいて硬貨７の金種を識別する。また、例えば、識別部８０は、硬貨データ取得部７０が生成した画像から、硬貨７の中心位置及び直径に基づいて硬貨部分を切り出して硬貨画像とする。そして、記憶部９０に予め保存されている各金種の硬貨画像と比較して両者の類似度から硬貨７の金種を識別する。また、例えば、識別部８０は、硬貨画像から取得した特徴と、記憶部９０に予め保存されている各金種の硬貨の特徴とを比較して両者の類似度から硬貨７の金種を識別する。なお、センサ部２に、硬貨７の材質を検出するための磁気センサを設けて、磁気センサで得られた硬貨７の材質情報を、硬貨７の識別に利用する態様であってもよい。直径、硬貨画像及び材質に基づいて硬貨７を識別すれば、より高精度に硬貨を識別することができる。

２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂは、ＸＹ平面上で、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して角度を成した斜めの状態で配置されている。これにより、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂを含むセンサ部２を利用して、同一タイミングで少なくとも３点以上の硬貨７の外周縁部を撮像して硬貨７の中心位置及び硬貨径を特定することができる。また、２本のラインセンサ１０ａ、１０ｂをＸ軸方向に対して斜めに配置することにより、ラインセンサ１０をＸ軸と平行に配置する場合に比べて、得られる画像の解像度を高くすることができる。例えば、Ｘ軸方向に対して４５度の角度を成した状態でラインセンサ１０を配置すれば、Ｘ軸方向に平行に配置する場合に比べて、Ｘ軸方向の解像度が約１．４倍となる。

硬貨径を特定する方法については、同一タイミングで撮像した外周縁部の位置を利用する方法に限定されるものではなく、従来同様に、硬貨７を撮像した画像を利用して硬貨径を特定してもよい。本実施形態に係るセンサ部２を利用すれば、撮像画像を利用する場合も硬貨径を高精度に特定することができる。以下、図５及び図６を参照しながら詳細を説明する。

図５は、硬貨７の搬送方向（Ｙ軸正方向）と垂直な方向（Ｘ軸方向）に配置したラインセンサ１１０について説明するための模式図である。ラインセンサ１１０は、１列に配列された受光素子１３０の配列方向がＸ軸と平行となるように配置されている。図５（ａ）はラインセンサ１１０の上方を通過する硬貨７を上方から見た図を示し、図５（ｂ）及び（ｃ）は、この硬貨７を側方から見た図を示している。図５（ｄ）はラインセンサ１１０で撮像した硬貨７の画像４００を示している。画像４００は、硬貨７の硬貨面で反射された光によって得られる反射画像である。

図５（ａ）に示すように、ラインセンサ１１０は、Ｘ軸方向に１列に配列された受光素子１３０（１３０ａ〜１３０ｃ）と、各受光素子１３０に対応して設けられた光源１２０（１２０ａ〜１２０ｃ）とを有する。硬貨７は、ラインセンサ１１０の上方を通過する。ラインセンサ１１０は、上方を通過する硬貨７に光源１２０から光を照射して、硬貨面で反射された光を受光素子１３０で受けることによって、搬送方向前端から１ラインずつ順にラインデータを取得する。

図５（ａ）に示すように硬貨７の下側にある受光素子１３０ｂは、図５（ｂ）に示すように、光源１２０ｂから照射して硬貨面で反射された光を受光する。これに対して、図５（ａ）に示す硬貨７のＸ軸方向外周縁部３００ａの位置では、図５（ｃ）に示すように、光源１２０ａから照射した光の一部が硬貨７によって反射されず硬貨７の後方へ抜けてしまう。このため、受光素子１３０ａで十分な反射光を受光することができない。図５（ａ）に示すＸ軸方向外周縁部３００ｂの位置でも同様に、光源１２０ｃから照射した光の一部は硬貨面で反射されず、受光素子１３０ｃは十分な反射光を受光することができない。この結果、ラインセンサ１１０で得られたラインデータから生成される画像４００は、図５（ｄ）に示す部分領域４０１だけが他の領域に比べて暗く、硬貨７のＸ軸方向両端一部が欠けたような画像となる。

硬貨７の搬送方向（Ｙ軸正方向）の外周縁部は鮮明に撮像できるが、硬貨７の搬送速度の変動による影響を受けやすい。このため、真円形状であるはずの硬貨が、画像４００上では、Ｙ軸方向に長い楕円形状やＹ軸方向に短い楕円形状となる場合がある。画像４００を利用して直径を特定する場合、搬送速度の変動による影響を避けるため、搬送方向と垂直なＸ軸方向の直径を特定することが好ましいが、図５（ｄ）に示す両端の部分領域４０１が欠けてしまうと直径を高精度に特定できない可能性がある。本実施形態に係るセンサ部２によれば、このような事態を回避することができる。

図６は、図３に示すラインセンサ１０について説明するための模式図である。図６（ａ）はラインセンサ１０の上方を通過する硬貨７を上方から見た図を示している。図６（ｂ）はラインセンサ１０で撮像した硬貨７の画像４１０を示している。画像４１０は、硬貨７の硬貨面で反射された光によって得られる反射画像である。各ラインセンサ１０は、１列に配列された受光素子３０と、各受光素子３０に対応して設けられた光源２０とを有する。

本実施形態に係るセンサ部２では、図６（ａ）に示すように、２つのラインセンサ１０が、搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して角度を成すように斜めに配置されている。このため、Ｘ軸方向の外周縁部３０１ａ、３０１ｂが通過する位置では、光源２０から照射した光が硬貨７の硬貨面で反射され、受光素子３０で十分な光を受光することができる。

図６（ａ）に示すようにラインセンサ１０を配置した場合でも、受光素子３０の配列方向と平行な方向の外周縁部では、図５（ｃ）に示す場合と同様に、光源２０から照射した光の一部が硬貨７の後方へ抜けてしまい、受光素子３０で十分な反射光を受光することができない。このため、Ｘ軸方向に対して斜めに配置したラインセンサ１０から生成した画像４１０は、図６（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に対して斜め方向の外周縁部の部分領域４１１が他の領域に比べて暗く、硬貨７の一部が欠けたような画像となる。

斜めに配置したラインセンサ１０を利用して得られる画像４１０は、一部に暗い部分領域４１１は含むが、搬送方向と垂直なＸ軸方向では外周縁部を鮮明に撮像した画像となる。よって、この画像４１０を利用して、搬送速度の変動による影響を受けることなくＸ軸方向の直径を高精度に特定することができる。

次に、図７及び図８を参照しながら、ラインセンサ１０の構造の一例を説明する。図３及び図６に示すように、センサ部２では、ラインセンサ１０をＸ軸方向に対して角度を成した斜めの状態で配置する。このため、図７及び図８では座標軸は示さず、硬貨７の搬送方向との関係が分かるように、硬貨７の搬送方向を矢印で示している。

図７は、ラインセンサ１０の内部構成を説明するための断面模式図である。図７左側の図は直線状に１列に配列された受光素子３０を配列方向から見た模式図を示し、右側の図は配列方向と垂直な方向から見た模式図を示している。ラインセンサ１０は、黒色樹脂製のセンサケース４１を有し、センサケース４１の上面には、サファイアガラスから成るガラス板４２が嵌め込まれている。ラインセンサ１０は、センサ部２内で、センサケース４１の上面及びガラス板４２が、搬送路５１の搬送面と同一平面を形成するように配置される。

センサケース４１内の基板３１上に、複数の受光素子３０が直線状に１列に設けられている。また、センサケース４１内には棒状の導光体２２が２本設けられ、各導光体２２の端面に対向してＬＥＤ２１が設けられている。ＬＥＤ２１を点灯して導光体２２の端面から軸方向に光を入射すると、導光体２２の側面からガラス板４２に向けて光が出射され、ガラス板４２上の硬貨７に光を照射することができる。ＬＥＤ２１及び導光体２２が、光源２０として機能する。

２本の導光体２２の間に、ガラス板４２の上面を通過する硬貨７から反射光を受けて受光素子３０へと導くＳＬＡ（Ｓｅｌｆｏｃ Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ）等のレンズアレイ３２が設けられている。受光素子３０が、導光体２２から漏れた光を直接受光することを防ぐため、導光体２２と、レンズアレイ３２及び受光素子３０との間には、遮光板３３が設けられている。

図８は、図７に示すラインセンサ１０の構造を模式的に示すブロック図である。図３に示すようにセンサ部２は２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂを有するが、２つのラインセンサ１０ａ、１０ｂは同一構造を有する。説明を簡単にするため、図８では、１つのラインセンサ１０のみを示している。また、図８は、図３に示す光源制御部６０を基板３１上に設けた例を示している。

図８に示すように、硬貨７は、搬送路５１と同一平面を形成するセンサ部２の上面、すなわちラインセンサ１０のセンサケース４１及びガラス板４２の上面を搬送される。基板３１上に設けられた光源制御部６０が、ＬＥＤ２１を点灯して導光体２２に光を入射して、導光体２２から硬貨７に向けて光を照射する。図８に破線矢印で示すように、光源２０から照射された光は、硬貨７の下側の硬貨面で反射されてレンズアレイ３２に入射する。受光素子３０は、レンズアレイ３２から出射された光を受光する。受光素子３０は、受光した光の強度に応じてアナログ信号を出力する。基板３１上には、受光素子３０が出力したアナログ信号のオフセットやゲインを調整してデジタル信号に変換するＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）等の信号処理部７１が設けられている。硬貨７の搬送タイミングを光源制御部６０へ知らせるための入力信号や、信号処理部７１によって得られた受光素子３０からの出力信号は、基板３１上のコネクタ４３を介して外部とやり取りされる。

図７及び図８に示すラインセンサ１０の構造は一例であって、光源２０は、導光体２２を利用する態様に限定されず、図６に示すように、複数のＬＥＤ２１を受光素子３０の配列方向と平行に直線状に１列に配置して、硬貨７に光を照射する態様であってもよい。また、光源２０は、受光素子３０に対して搬送方向上流側及び下流側の２箇所に設ける態様に限定されず、いずれか一方に設ける態様であってもよい。

次に、図９〜図１１を参照しながら、センサ部２におけるラインセンサ１０（１０ｃ〜１０ｏ）の異なる配置例について説明する。説明を簡単にするため、図９〜図１１では、上方から見た搬送路５１に対するラインセンサ１０の配置位置を示す。上方から見た場合、ラインセンサ１０の一部が硬貨７の下側に隠れるため、図９〜図１１では、硬貨７の位置を破線で示す。

図９は、１つのラインセンサ１０ｃを、硬貨７の搬送方向と垂直な方向（Ｘ軸方向）に対して角度を成した斜めの状態で配置した例を示す模式図である。ラインセンサ１０ｃは、両端の受光素子３０が、搬送路５１の幅方向を超えた両外側となる状態で配置されている。これにより、ラインセンサ１０ｃによって、搬送路５１を搬送される硬貨７の全面を撮像することができる。図５及び図６を参照しながら説明したように、ラインセンサ１０ｃをＸ軸方向に対して斜めに配置すれば、図９に示すＸ軸方向の硬貨７の外周縁部３０２ａ、３０２ｂを鮮明に撮像した画像を取得することができる。これにより、硬貨７の直径を高精度に特定することができる。また、ラインセンサ１０ｃをＸ軸方向に対して斜めに配置することにより、ラインセンサ１０ｃをＸ軸と平行に配置する場合に比べて、得られる画像の解像度を高くすることができる。例えば、Ｘ軸方向に対して４５度の角度を成した状態でラインセンサ１０ｃを配置すれば、Ｘ軸方向に平行に配置する場合に比べて、Ｘ軸方向の解像度が約１．４倍となる。

図１０及び図１１は、硬貨７の外周縁部を同一タイミングで３点以上撮像可能な例を示す図である。図１０は、受光素子３０の配列方向の長さが異なる２つのラインセンサ１０を配置した例を示す模式図である。すなわち、主走査方向の長さが異なる２つのラインセンサを利用する場合の例である。なお、２つのラインセンサ１０は、硬貨７が搬送路５１の幅方向いずれの位置を搬送される場合でも、２つのラインセンサ１０を利用して硬貨７の外周縁部３点以上を同時に検知できる位置に配置されている。

図１０（ａ）は、ラインセンサ１０ｅを、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して角度を成した斜めの状態で配置して、このラインセンサ１０ｅより長さが短いラインセンサ１０ｄを、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して角度を成しかつラインセンサ１０ｅと平行とならない角度で配置した例を示す図である。例えば、一方のラインセンサ１０ｅを、Ｘ軸との間で４５度の角度を成した状態で配置する。そして、他方のラインセンサ１０ｅを、Ｘ軸との間で１３５度の角度を成した状態、すなわちラインセンサ１０ｅと９０度の角度を成した状態で配置する。ラインセンサ１０ｄ及びラインセンサ１０ｅは、センサ部２を通過する硬貨７を走査したラインデータから、硬貨７の全面の画像を得られるように配置されている。具体的には、２つのラインセンサ１０ｅ及びラインセンサ１０ｆは、ラインセンサ１０ｄの受光素子３０の一部と、ラインセンサ１０ｅの受光素子３０の一部とが、Ｘ軸方向で重なる位置関係で配置されている。図１０（ａ）に示すように２つのラインセンサ１０ｄ、１０ｅを配置することにより、硬貨７の外周縁部３点３０３ａ〜３０３ｃを同時に撮像して、硬貨７の直径を高精度に特定することができる。

図１０（ｂ）は、ラインセンサ１０ｇを、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して角度を成した斜めの状態で配置して、このラインセンサ１０ｇより長さが短いラインセンサ１０ｆを、ラインセンサ１０ｇと平行に配置した例を示す図である。例えば、ラインセンサ１０ｆ、１０ｇを、Ｘ軸との間で４５度の角度を成した状態で配置する。ラインセンサ１０ｆ及びラインセンサ１０ｇは、センサ部２を通過する硬貨７を走査したラインデータから、硬貨７の全面の画像を得られるように、ラインセンサ１０ｆの受光素子３０の一部と、ラインセンサ１０ｇの受光素子３０の一部とが、Ｘ軸方向で重なる位置関係で配置されている。図１０（ｂ）に示すように２つのラインセンサ１０ｆ、１０ｇを配置することにより、硬貨７の外周縁部３点３０４ａ〜３０４ｃを同時に撮像して、硬貨７の直径を高精度に特定することができる。

図１０（ｃ）は、ラインセンサ１０ｉを、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して角度を成した斜めの状態で配置して、このラインセンサ１０ｉより長さが短いラインセンサ１０ｈを、Ｘ軸方向と平行に配置した例を示す図である。例えば、ラインセンサ１０ｉを、Ｘ軸との間で４５度の角度を成した状態で配置する。ラインセンサ１０ｈ及びラインセンサ１０ｉは、センサ部２を通過する硬貨７を走査したラインデータから、硬貨７の全面の画像を得られるように、ラインセンサ１０ｆの受光素子３０の一部と、ラインセンサ１０ｇの受光素子３０の一部とが、Ｘ軸方向で重なる位置関係で配置されている。図１０（ｃ）に示すように２つのラインセンサ１０ｈ、１０ｉを配置することにより、硬貨７の外周縁部３点３０５ａ〜３０５ｃを同時に撮像して、硬貨７の直径を高精度に特定することができる。

図１０（ｄ）は、ラインセンサ１０ｋを、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して平行に配置して、このラインセンサ１０ｋより長さが短いラインセンサ１０ｊを、同様にＸ軸方向と平行に配置した例を示す図である。ラインセンサ１０ｊ及びラインセンサ１０ｋは、センサ部２を通過する硬貨７を走査したラインデータから、硬貨７の全面の画像を得られるように、ラインセンサ１０ｊの受光素子３０の一部と、ラインセンサ１０ｋの受光素子３０の一部とが、Ｘ軸方向で重なる位置関係で配置されている。図１０（ｄ）に示すように２つのラインセンサ１０ｊ、１０ｋを配置することにより、硬貨７の外周縁部３点３０６ａ〜３０６ｃを同時に撮像して、硬貨７の直径を高精度に特定することができる。

図１０（ｅ）は、ラインセンサ１０ｍを、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して平行に配置して、このラインセンサ１０ｍより長さが短いラインセンサ１０ｌを、同様にＸ軸方向と平行に配置した例を示す図である。ラインセンサ１０ｍは、両端の受光素子３０が搬送路５１の幅方向を超えた両外側となる状態で配置されている。これにより、ラインセンサ１０ｍによって、搬送路５１を搬送される硬貨７の全面を撮像することができる。図１０（ｅ）に示すように２つのラインセンサ１０ｌ、１０ｍを配置することにより、硬貨７の外周縁部３点３０７ａ〜３０７ｃを同時に撮像して、硬貨７の直径を高精度に特定することができる。

図１１は、ラインセンサ１０とポイントセンサ１１を利用する例を示す模式図である。図１１（ａ）は、搬送路５１を搬送される硬貨７の全面を撮像可能なラインセンサ１０ｎを、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向と平行に配置した例を示している。図１１（ｂ）は、搬送路５１を搬送される硬貨７の全面を撮像可能なラインセンサ１０ｏを、硬貨７の搬送方向と垂直なＸ軸方向に対して角度を成した斜めの状態で配置した例を示している。

ここで、ポイントセンサ１１とは、搬送路５１上の一点で硬貨７の有無を検知するセンサである。例えば、検知光を投受光する投光部及び受光部の一方を搬送路５１の搬送面より下方に配置して、他方を搬送路５１の硬貨７より上方に配置して、ポイントセンサ１１として利用する。搬送路５１に硬貨７が無い状態では、投光部と受光部との間で検知光を投受光する透過状態にある。搬送路５１を搬送されてきた硬貨７がポイントセンサ１１の位置に到達すると検知光が遮断され遮光状態となる。そして、硬貨７がポイントセンサ１１の位置を通過し終えると再び透過状態に戻る。

なお、ポイントセンサ１１は、硬貨７が搬送路５１の幅方向いずれの位置を搬送される場合でも、硬貨７の外周縁部を検知できる位置に配置されている。また、ポイントセンサ１１は、硬貨７の種類によらず、ラインセンサ１０ｎ、１０ｏで検出する２つの外周縁部（３０８ｂと３０８ｃ、３０９ａと３０９ｃ）の間の距離が所定距離以上離れた位置となるように配置されている。

図１１（ａ）に示すようにラインセンサ１０及びポイントセンサ１１を配置することにより、硬貨７の外周縁部３点３０８ａ〜３０８ｃを同時に検出することができる。同様に、図１１（ｂ）に示すようにラインセンサ１０ｏ及びポイントセンサ１１を配置した場合も、硬貨７の外周縁部３点３０９ａ〜３０９ｃを同時に検出することができる。これにより、硬貨７の直径を高精度に特定することができる。

本実施形態では、センサの配置例を複数示したが、各センサの配置がこれらの例に限定されるものではない。例えば、図３、図９〜図１１に示す各センサの配置を、Ｘ軸に対して反転した位置関係としてもよいし、Ｙ軸に対して反転した位置関係としてもよいし、Ｚ軸周りに１８０度回転した位置関係としても構わない。また、硬貨７の全面の画像を取得することができれば、ラインセンサ１０の受光素子３０配列方向の長さ、硬貨７の搬送方向に垂直なＸ軸方向に対して角度を成した斜めの状態で配置する際の角度についても特に限定されない。

また、本実施形態では、ラインセンサ１０を搬送路５１の下側に配置して硬貨７の反射画像を下方から撮像する例を示したが、ラインセンサ１０の配置がこれに限定されるものではない。ラインセンサ１０を、搬送路５１の上方に配置して、搬送路５１を搬送される対象物の反射画像を上方から撮像する態様であっても構わない。

上述してきたように、本実施形態に係るセンサ部２、該センサ部２を利用する硬貨識別装置１、及び該硬貨識別装置１を利用する硬貨処理装置１００によれば、安価なラインセンサ１０やポイントセンサ１１を利用しながら、搬送路５１を搬送される硬貨７の３点以上の外周縁部を同時に検出して、硬貨７の直径及び中心位置を高精度に特定することができる。

また、ラインセンサ１０を、硬貨７の搬送方向と垂直な方向に対して角度を成した斜めの状態で配置して、硬貨７の搬送方向と垂直な方向の外周縁部を鮮明に撮像した画像を取得し、硬貨７の直径を高精度に特定することができる。また、ラインセンサ１０を斜めに配置することで、硬貨７の搬送方向と垂直に配置する場合に比べて解像度の高い画像を得ることができる。これにより、硬貨７の汚損、傷、欠け、変形等の有無を正確に判定することができる。そして、硬貨７の画像から得られる特徴に基づく硬貨識別、硬貨７の画像と予め準備された硬貨画像との類似度に基づいて行う硬貨識別等の処理を行って、硬貨の金種、真偽、正損等を高精度に識別することができる。

以上のように、本発明に係る硬貨識別装置、硬貨処理装置及び硬貨識別方法は、安価なセンサを利用して硬貨を高精度に識別するために有用である。

１ 硬貨識別装置
２ センサ部
１０、１１０ ラインセンサ
１１ ポイントセンサ
２０、１２０ 光源
３０、１３０ 受光素子
３１ 基板
３２ レンズアレイ
３３ 遮光板
４０ 制御部
５０ 搬送情報取得部
５１ 搬送路
６０ 光源制御部
７０ 硬貨データ取得部
８０ 識別部
９０ 記憶部
１００ 硬貨処理装置
１１４ 本体ユニット
１１６ 硬貨投入口
１１８ 操作部
１２１ 表示部
１２２ 硬貨出金口
１２４ 硬貨放出口
１３２ 受入部
１５２ リジェクト部
１６０ 収納部
２００ ＰＯＳレジスタ

Claims (11)

1. 硬貨の直径及び画像を前記硬貨の識別に利用する硬貨識別装置であって、
   硬貨を搬送する搬送路と、
   搬送中の硬貨を撮像する２つのラインセンサと
   を備え、
   前記２つのラインセンサは、硬貨の直径を特定できるように前記搬送中の硬貨の外周縁部を同時に３点以上検出可能に配置され、かつ、前記２つのラインセンサの撮像データから硬貨面全体を含む画像を取得できるように前記搬送中の硬貨の一部を一方のラインセンサで撮像できない場合に該一部を他方のラインセンサで撮像可能に配置されている
   ことを特徴とする硬貨識別装置。
2. 前記搬送路の幅方向における撮像範囲の一部が重なるように離間配置された前記２つのラインセンサで前記硬貨の全体を撮像した画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の硬貨識別装置。
3. 前記２つのラインセンサを利用して同時に検出した前記硬貨の３点以上の外周縁部の位置に基づいて、前記硬貨の直径を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載の硬貨識別装置。
4. 前記２つのラインセンサそれぞれの前記搬送路の幅方向における撮像範囲は前記搬送路の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の硬貨識別装置。
5. 前記２つのラインセンサの少なくともいずれか一方が前記硬貨の搬送方向と垂直な方向に対して角度を成した状態で配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の硬貨識別装置。
6. 前記２つのラインセンサは、それぞれが平行な位置関係にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の硬貨識別装置。
7. 前記２つのラインセンサは主走査方向の長さが異なることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の硬貨識別装置。
8. 前記２つのラインセンサで得られたラインデータを合成して前記硬貨の全体を撮像した画像を生成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の硬貨識別装置。
9. 前記硬貨を撮像した画像を利用して、前記硬貨の搬送方向と垂直な方向の前記硬貨の直径を特定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の硬貨識別装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の硬貨識別装置
    を備え、
    前記硬貨識別装置による硬貨の識別結果に基づいて前記硬貨を処理する
    ことを特徴とする硬貨処理装置。
11. 硬貨の金種を識別する硬貨識別方法であって、
    搬送路上で硬貨を搬送する工程と、
    一方のラインセンサが、搬送中の硬貨の一部を撮像できない場合に、該一部を他方のラインセンサが撮像するように配置された２つのラインセンサで、搬送中の前記硬貨を撮像する工程と、
    前記２つのラインセンサで、搬送中の前記硬貨の外周縁部を３点以上同時に検出する工程と、
    前記２つのラインセンサの撮像データから前記硬貨の硬貨面全体を含む硬貨画像を取得する工程と、
    前記２つのラインセンサで同時に検出した前記硬貨の３点以上の外周縁部から前記硬貨の直径を特定する工程と、
    前記硬貨画像及び前記直径を利用して前記硬貨を識別する工程と
    を含むことを特徴とする硬貨識別方法。

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