JP6826712B2 - ディスク画像取得装置およびディスク判別装置 - Google Patents

ディスク画像取得装置およびディスク判別装置 Download PDF

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本発明は、ディスク画像取得装置に関し、詳しくは、ディスクの一面を撮像して撮像画像を取得し、当該撮像画像に基づき生成された被判別画像を基準画像と対比することによりディスクの真偽を判別するために使用されるディスク画像取得装置に関する。さらに詳しくは、撮像画像においてディスクの輪郭を確実に検出すると共にディスクの一面を支持する透明部の汚れを容易に検出するためのディスク画像取得装置に関する。
また、本発明は、ディスク判別装置に関し、詳しくは、ディスクの一面を撮像して撮像画像を取得し、当該撮像画像に基づき生成された被判別画像を基準画像と対比することによりディスクの真偽を判別するディスク判別装置に関する。さらに詳しくは、撮像画像においてディスクの輪郭を確実に検出することにより判別精度を高めると共に、ディスクの一面を支持する透明部の汚れを容易に検出することが可能となり、保守作業の利便性を向上することができるディスク判別装置に関する。
なお、本明細書におけるディスクは、遊技機に用いられるメダルやトークン、通貨である硬貨をも含む概念である。
メダルや硬貨等のディスクの表面または裏面（以下、総称として「表面」という）の模様を撮像し、撮像画像を用いて金種や真偽を判別する場合、通常、撮像画像におけるディスクの輪郭を検出する。ディスクの撮像される表面の反対側に位置する部材には、光のほぼ全部を吸収する（換言すれば、反射率が極めて低い）材料が適用される。例えば、特許文献１の「トークン画像取得装置」では、ベース上をスライドして移動するトークンをベースに相対配置された撮像装置により撮像し、撮像情報を取得するようにしたトークン画像取得装置において、撮像装置に相対する撮像ベース部が暗黒樹脂により形成されている。これにより、背景である撮像ベース部の明度が著しく低下し、トークンの明確な輪郭を得ることができる、とされている。
また、ディスクが通過する透明な通路面の汚れを検出する技術が従来から提案されている。例えば、特許文献２の「物体外形読取装置」では、物体の通路面に対し背面から照明光を照射する照明手段と、物体周囲を透過した光の映像を撮像するイメージセンサと、このイメージセンサの出力信号から物体の外形を読み取る手段を備えた物体外形読取装置において、イメージセンサの出力信号から物体の通貨面に付着している汚れの有無を判定する手段と、一定時間継続して汚れを検出したとき警告を出力する手段とを設けている。これにより、物体が通路面を通過するのを待機している状態で物体の通過前に通路面に汚れが存在する場合、その汚れが一定時間以上付着していることを検出することによって、除去すべき汚れを検知することができる、とされている。なお、物体としては、例えば、自動販売機における投入硬貨が該当する、とされている。
さらに、面光源とハーフミラーとを用いて透明部材上に位置するディスク表面の撮像画像を取得する技術が従来から提案されている。例えば、特許文献３の「硬貨識別装置」では、「撮像ユニット」として、透明部材上を通過する硬貨の表面を照明する照明光を一定の出力で出射する面光源と、硬貨の表面で反射された反射光を受光する撮像手段と、面光源から出射される照明光と撮像手段に入射する反射光とが交わる箇所に配置されたビームスプリッタと、を備えている。面光源から出射された照明光は、ビームスプリッタを介して硬貨の表面に入射し、硬貨の表面で反射された反射光は、ビームスプリッタを介して撮像手段に入射する。これにより、撮像手段が硬貨の表面の撮像を行う。
特開２００９−１６３２９８号公報（図４、請求項１、００８２、００８３） 特開平４−２１７０９１号公報（図１〜図６、請求項１、００１１〜００１８） 特開２０１２−２１２２２１号公報（図１〜図３、請求項１、００１５〜００２５）
一般に、メダルや硬貨などのディスクは長期間使用することによって汚損、変質、摩耗などによって表面状態が変化し、ディスク表面における反射率が低下する場合がある。その場合、特許文献１の「トークン画像取得装置」に開示されたように、背景を暗黒樹脂等の反射率が極めて低い部材で構成すると、反射率が著しく低下したディスクにおいては背景からの反射光との差異が微小となるため、ディスクの輪郭を検出することが困難になるという問題がある。
また、特許文献２の「物体外形読取装置」に開示された技術では透過光を利用して通路の汚れを検出しているため、反射光を撮像手段で受光する特許文献３の「撮像ユニット」に適用することはできない。さらに、特許文献３の「撮像ユニット」において特許文献１の「トークン画像取得装置」に開示された技術を適用した場合、撮像手段で受光される光量が著しく低下してしまうので、汚れを検出することが困難になるという問題がある。
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、長期間の使用によるディスク表面の反射率が低下したときにもディスクの輪郭を確実に検出できると共に、ディスクの一面を支持する透明部の汚れを容易に検出できるディスク画像取得装置を提供することにある。
また、長期間の使用によるディスク表面の反射率が低下したときにもディスクの輪郭を確実に検出することにより判別精度を高めると共に、ディスクの一面を支持する透明部の汚れを容易に検出することが可能となり、保守作業の利便性を向上することができるディスク判別装置を提供することにある。
ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明および添付図面から明らかである。
この目的を達成するため、本発明に係るディスク画像取得装置およびディスク判別装置は以下のように構成される。
（１）本発明の第１のディスク画像取得装置は、ディスクの一面を支持する支持面を有する透明部と、前記支持面に支持された前記ディスクの他面側に配置されると共に、前記支持面に相対する表面を有し、前記ディスクが前記支持面上に存在するときに当該表面が前記ディスクの輪郭の外方において背景領域をなす背景部と、前記支持面に支持された前記ディスクおよび前記背景部に前記透明部を介して照明光を照射する照明部と、前記透明部を透過する、前記ディスクの一面および前記背景部からの反射光を受光する撮像素子と、を備え、前記照明部が第１色成分と当該第１色成分とは波長の異なる第２色成分とを少なくとも含む前記照明光を照射し、前記背景部が前記第１色成分の照明光を反射すると共に前記第２色成分の照明光を吸収するよう構成され、前記撮像素子は、前記ディスクの一面および前記背景領域からの反射光を受光して前記第１色成分の反射光に対応する画像を取得する第一画素群と前記第２色成分の反射光に対応する画像を取得する第二画素群とを有し、前記ディスクの一面の反射率が低い前記ディスクが前記支持面上に存在するときに前記第一画素群が前記ディスクの一面に対応する第１画素領域の輝度が低く且つ前記背景領域に対応する第２画素領域の輝度が高く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が高い第１撮像画像を取得し、前記第二画素群が前記第１画素領域の輝度が高く且つ前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が低い第２撮像画像を取得し、前記ディスクの一面の前記反射率が高い前記ディスクが前記支持面上に存在するときに、前記第一画素群が前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が低い前記第１撮像画像と、前記第１画素領域の輝度が高く且つ前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が高い前記第２撮像画像を取得し、前記ディスクが前記支持面上に存在しないときに前記第一画素群が前記背景部からの反射光を受光して前記第１色成分の反射光に対応する第３撮像画像を取得し、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像それぞれについて、前記ディスクの一面に対応する第１画素領域の輝度と前記背景領域に対応する第２画素領域の輝度との輝度差に基づいて前記ディスクの輪郭を検出し、前記第３撮像画像の輝度ムラに基づいて前記透明部の汚れを検出するディスク画像取得装置である。
本発明の第１のディスク画像取得装置では、ディスクの一面（以下、「ディスク面」という）が透明部の支持面に支持され、ディスクの他面側に背景部が配置される。背景部は透明部の支持面に相対する表面を有し、当該表面がディスクの輪郭の外方において背景領域をなす。照明部は、第１色成分と当該第１色成分とは波長の異なる第２色成分とを少なくとも含む照明光をディスク面および背景部に透明部を介して照射する。ディスク面および背景部からの反射光は透明部を透過して撮像素子で受光される。背景部は、第１色成分の照明光を反射すると共に第２色成分の照明光を吸収するよう構成される。撮像素子は、ディスクが透明部の支持面上に存在するときにディスク面および背景領域からの反射光を受光して第１色成分の反射光に対応する第１撮像画像と第２色成分の反射光に対応する第２撮像画像とを取得する。
ディスク面の反射率が著しく低下したときには、第１色成分の照明光はディスク面で吸収されると共に背景領域で反射される。これにより、第１色成分の反射光は、ディスク面において微小となり、背景領域において変化せず一定となる。そのため、第１撮像画像においては、ディスク面に対応する微小輝度の画素領域と背景領域に対応する高輝度の画素領域が存在する。したがって、低反射率のディスクであっても、第１撮像画像を用いることによりディスクの輪郭を確実に検出することが可能となる。他方、ディスク面の反射率が高いときには、第２色成分の照明光はディスク面で反射されると共に背景領域で吸収される。これにより、第２色成分の反射光は、ディスク面において大きく、背景領域において微小となる。そのため、第２撮像画像においては、ディスク面に対応する高輝度の画素領域と背景領域に対応する微小輝度の画素領域が存在する。したがって、高反射率のディスクの場合にも、第２撮像画像を用いることによりディスクの輪郭をより確実に検出することができる。
また、撮像素子は、ディスクが透明部の支持面上に存在しないときに背景部からの反射光を受光して第１色成分の反射光に対応する第３撮像画像を取得する。この場合、第３撮像画像はその全体に亘り高輝度の画素領域となる。そのため、透明部の汚れにより輝度が低下した領域を容易に検出することができる。したがって、長期間の使用によるディスク表面の反射率が低下したときにもディスクの輪郭を確実に検出できると共に、透明部の汚れを容易に検出できる。
（２）本発明の第１のディスク画像取得装置の好ましい例では、前記背景部の少なくとも前記表面が前記第１色成分と同色または近似色に着色されている。この場合、簡単で且つ安価な構成で実現できる利点がある。
（３）本発明の第１のディスク画像取得装置の他の好ましい例では、前記背景領域における前記第１色成分の反射が鏡面反射となるよう前記背景部が構成される。この場合、背景領域における反射率を高めることができるので、より確実にディスクの輪郭を検出できる利点がある。
（４）本発明の第１のディスク画像取得装置のさらに他の好ましい例では、前記背景部が前記第１色成分と同色または近似色に着色された透明部材で被覆されたミラーを含んでいる。この場合、簡単で且つ安価な構成で実現できる利点がある。
（５）本発明の第１のディスク画像取得装置のさらに他の好ましい例では、前記第１色成分が赤色であり、前記第２色成分が青色である。この場合、第１色成分と第２色成分との波長の差が大きくなるため、ディスク面に対応する画素領域と背景領域に対応する画素領域の輝度差が大きくなり、より一層確実にディスクの輪郭を検出できる利点がある。
（６）本発明の第２のディスク画像取得装置は、ディスクの一面を支持する支持面を有する透明部と、前記支持面に支持された前記ディスクの他面側に配置されると共に、前記支持面に相対する表面を有し、前記ディスクが前記支持面上に存在するときに当該表面が前記ディスクの輪郭の外方において背景領域をなす背景部と、前記支持面に支持された前記ディスクおよび前記背景部に前記透明部を介して照明光を照射する照明部と、前記透明部を透過する、前記ディスクの一面および前記背景部からの反射光を受光する撮像素子と、を備え、前記照明部が第１色成分の第１照明光と当該第１色成分とは波長の異なる第２色成分の第２照明光と照射し、前記背景部が前記第１色成分の前記第１照明光を反射すると共に前記第２色成分の前記第２照明光を吸収するよう構成され、前記撮像素子は、前記ディスクが前記支持面上に存在するときに前記照明部が前記第１照明光と前記第２照明光とを所定の時間差をもって照射して前記ディスクの一面および前記背景領域からの反射光を受光して前記第１色成分の反射光に対応する第１撮像画像と前記第２色成分の反射光に対応する第２撮像画像とを取得し、前記ディスクが前記支持面上に存在しないときに前記背景部からの反射光を受光して前記第１色成分の反射光に対応する第３撮像画像を取得し、前記ディスクの一面の反射率が低い場合、前記ディスクの一面に対応する第１画素領域の輝度が低く且つ前記背景領域に対応する第２画素領域の輝度が高く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が高い前記第１撮像画像と、前記第１画素領域の輝度が高く且つ前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２撮像画像の輝度差が低い前記第２撮像画像とを取得し、前記ディスクの一面の前記反射率が高い場合、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が低い前記第１撮像画像と、前記第１画素領域の輝度が高く且つ前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が高い前記第２撮像画像とを取得し、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像それぞれについて、前記第１画素領域の輝度と前記第２画素領域の輝度との輝度差に基づいて前記ディスクの輪郭を検出し、前記第３撮像画像の輝度ムラに基づいて前記透明部の汚れを検出するディスク画像取得装置である。
本発明の第２のディスク画像取得装置では、ディスクの一面（以下、「ディスク面」という）が透明部の支持面に支持され、ディスクの他面側に背景部が配置される。背景部は透明部の支持面に相対する表面を有し、当該表面がディスクの輪郭の外方において背景領域をなす。照明部は、第１色成分の第１照明光と当該第１色成分とは波長の異なる第２色成分の第２照明光とをディスク面および背景部に透明部を介して照射する。ディスク面および背景部からの反射光は透明部を透過して撮像素子で受光される。背景部は、第１色成分の第１照明光を反射すると共に第２色成分の第２照明光を吸収するよう構成される。撮像素子は、ディスクが透明部の支持面上に存在するときにディスク面および背景領域からの反射光を受光して第１色成分の反射光に対応する第１撮像画像と第２色成分の反射光に対応する第２撮像画像とを取得する。
ディスク面の反射率が著しく低下したときには、第１色成分の第１照明光はディスク面で吸収されると共に背景領域で反射される。これにより、第１色成分の反射光は、ディスク面において微小となり、背景領域において変化せず一定となる。そのため、第１撮像画像においては、ディスク面に対応する微小輝度の画素領域と背景領域に対応する高輝度の画素領域が存在する。したがって、低反射率のディスクであっても、第１撮像画像を用いることによりディスクの輪郭を確実に検出することが可能となる。他方、ディスク面の反射率が高いときには、第２色成分の第２照明光はディスク面で反射されると共に背景領域で吸収される。これにより、第２色成分の反射光は、ディスク面において大きく、背景領域において微小となる。そのため、第２撮像画像においては、ディスク面に対応する高輝度の画素領域と背景領域に対応する微小輝度の画素領域が存在する。したがって、高反射率のディスクの場合にも、第２撮像画像を用いることによりディスクの輪郭をより確実に検出することができる。
また、撮像素子は、ディスクが透明部の支持面上に存在しないときに背景部からの反射光を受光して第１色成分の反射光に対応する第３撮像画像を取得する。この場合、第３撮像画像はその全体に亘り高輝度の画素領域となる。そのため、透明部の汚れにより輝度が低下した領域を容易に検出することができる。したがって、長期間の使用によるディスク表面の反射率が低下したときにもディスクの輪郭を確実に検出できると共に、透明部の汚れを容易に検出できる。
（７）本発明の第２のディスク画像取得装置の好ましい例では、前記背景部の少なくとも前記表面が前記第１色成分と同色または近似色に着色されている。この場合、簡単で且つ安価な構成で実現できる利点がある。
（８）本発明の第２のディスク画像取得装置の他の好ましい例では、前記背景領域における前記第１色成分の反射が鏡面反射となるよう前記背景部が構成される。この場合、背景領域における反射率を高めることができるので、より確実にディスクの輪郭を検出できる利点がある。
（９）本発明の第２のディスク画像取得装置のさらに他の好ましい例では、前記背景部が前記第１色成分と同色または近似色に着色された透明部材で被覆されたミラーを含んでいる。この場合、簡単で且つ安価な構成で実現できる利点がある。
（１０）本発明の第２のディスク画像取得装置のさらに他の好ましい例では、前記第１色成分が赤色であり、前記第２色成分が青色である。この場合、第１色成分と第２色成分との波長の差が大きいため、ディスク面に対応する画素領域と背景領域に対応する画素領域の輝度差が大きくなり、より一層確実にディスクの輪郭を検出できる利点がある。
（１１）本発明のディスク判別装置は、ディスクの一面を撮像して撮像画像を取得するディスク画像取得装置と、前記ディスク画像取得装置により取得された撮像画像に基づき生成された被判別画像と所定の基準画像とを対比して前記ディスクの真偽を判別する判別部と、を備えるディスク判別装置であって、前記ディスク画像取得装置が上記（１）〜（１０）のいずれかに記載のディスク画像取得装置からなり、前記ディスク画像取得装置により取得された前記第１、第２および第３撮像画像のそれぞれに対して輝度変化が急峻な部分をエッジ強調するエッジ強調部と、前記ディスク画像取得装置により取得され、前記エッジ強調部でエッジ強調された前記第１および第２撮像画像のそれぞれに対して画素値が所定の閾値以上となる画素を前記ディスクの輪郭として検出する輪郭検出部と、前記ディスク画像取得装置により取得され、前記エッジ強調部で処理された前記第３撮像画像に対して所定の閾値以上の画素値が存在するか否かを判定し、前記透明部に付着した汚れを検出する汚れ検出部と、をさらに備えるディスク判別装置である。
本発明のディスク判別装置では、ディスク画像取得装置が上記（１）〜（１０）のいずれかのディスク画像取得装置からなる。そのため、上記（１）および（６）に述べたように、長期間の使用によるディスク表面の反射率が低下したときにもディスクの輪郭を確実に検出できるので、ディスクの判別精度が高まる。また、ディスクの一面を支持する透明部の汚れを撮像画像から容易に検出することができるので、保守作業の利便性が向上する。
本発明のディスク画像取得装置によれば、長期間の使用によるディスク表面の反射率が低下したときにもディスクの輪郭を確実に検出できると共に、ディスクの一面を支持する透明部の汚れを容易に検出できる、という効果が得られる。
本発明のディスク判別装置によれば、長期間の使用によるディスク表面の反射率が低下したときにもディスクの輪郭を確実に検出することにより判別精度を高めることができると共に、ディスクの一面を支持する透明部の汚れを容易に検出することが可能となり、保守作業の利便性を向上することができる、という効果が得られる。
本発明の第１実施形態のディスク画像取得装置を示す概略断面図である。 図１のディスク画像取得装置により取得される画像の模式図で、（Ａ）は赤画素による画像、（Ｂ）は青画素による画像である。 図１のディスク画像取得装置により取得される赤画素による画像の模式図で、（Ａ）は汚れがない場合の画像、（Ｂ）は汚れがある場合の画像である。 図１のディスク画像取得装置が適用されるディスク判別装置を示す概略ブロック図である。 図４のディスク判別装置の画像処理部を示すブロック図である。 図４のディスク判別装置における前処理で生成される画像を示す模式図で、（Ａ）はエッジ強調された画像、（Ｂ）は有効領域が設定された画像、（Ｃ）はマスク領域を示す画像、（Ｄ）はマスク処理された画像である。 図４のディスク判別装置の動作を示すフローチャートである。 図７の汚れ検出ステップの詳細を示すフローチャートである。 図７の登録ステップの詳細を示すフローチャートである。 図７および図９の前処理ステップの詳細を示すフローチャートである。 図７の対比判定ステップの詳細を示すフローチャートである。 図７の対比判定ステップの詳細を示すフローチャートで、図１１の続きである。 図１２の平行移動ステップの詳細を示すフローチャートである。 図１３の平行移動ステップにおける画像の移動を示す模式図である。 本発明の第２実施形態のディスク画像取得装置を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態のディスク画像取得装置を示す概略断面図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のディスク画像取得装置１を示す。このディスク画像取得装置１は、ディスク搬送路４０において搬送されるディスクＤの表面または裏面（以下、総称として「表面」という）の撮像画像を取得する機能を有する。ディスク画像取得装置１は、ベース板４２に開口された撮像窓４４に対応して配置され、照明部１０、撮像部２０、ビームスプリッタ３０および背景部５０を含んでいる。
撮像窓４４は、搬送されるディスクＤの撮像領域４６を画定する。撮像窓４４は、平面視矩形であって、搬送されるディスクＤの搬送方向ＤＬにほぼ平行な一対の長辺と、搬送方向ＤＬにほぼ垂直な一対の短辺を有している。撮像窓４４には、ディスクＤの一方の表面Ｄｓ１を支持する支持面４８ａを有する透明板４８が配置されている。透明板４８の支持面４８はベース板４２の表面と、換言すればディスク搬送路４０の底面とほぼ面一に構成されている。撮像窓４４の一対の長辺の長さは、ディスクＤの直径よりも大きく設定されている。撮像窓４４の長手方向においてディスクＤの直径に関する情報を取得するためである。撮像窓４４の各短辺の中点を互いに結ぶ直線と搬送されるディスクＤの中心の軌跡とがほぼ一致するように撮像窓４４の各短辺が配置されている。ディスクＤの一方の表面Ｄｓ１に関する情報を確実に取得するためである。
照明部１０は、ディスク搬送路４０を移動するディスクＤの表面Ｄｓ１に照明光を照射する機能を有する。照明部１０は、例えば、ディスクＤの表面Ｄｓ１に平行な面照明部１１である。面照明部１１を用いることにより、ディスクＤの回転位相が異なっても影の影響のない撮像が可能となるからである。面照明部１１は、発光素子１２、導光板１４、反射シート１６および拡散シート１８を含んでいる。なお、本実施形態において、発光素子１２はＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）である。
発光素子（すなわち、ＬＥＤ）１２は、ディスクＤへ照明光を照射するための光源である。発光素子１２には白色ＬＥＤが使用され、発光素子１２が白色可視光を照射する。しかし、発光素子１２として、三色ＬＥＤを用いることもできる。いずれの場合にも、照明光は赤色成分、緑色成分および青色成分を含んでいる。発光素子１２は、図１に示すように、導光板１４の側端面に面して配置されているので、ディスク搬送路４０と平行な面内に配置することができ、設置スペースは小さい。なお、図１に示す発光素子１２の位置は便宜的に図示したものである。
導光板１４は、本実施形態において、低コストの観点から樹脂にて製造された矩形薄板状をしており、ディスク搬送路４０に対しその面が平行に配置されている。樹脂は、透明または拡散材の混入により乳白色を呈する。拡散材を混入した場合、拡散シート１８は不要となる。導光板１４は、ガラス基板によって構成することもできる。本実施形態では、撮像領域４６に導光板１４が相対している。
反射シート１６は、導光板１４からディスク搬送路４０の反対側へ光が拡散するのを防止し、ディスク搬送路４０側に反射する機能を有する。反射シート１６は、導光板１４のディスク搬送路４０の反対側に位置する面に密着されている。なお、反射シート１６に代えて、導光板１４に銀膜を蒸着しても良い。
拡散シート１８は、導光板１４のディスク搬送路４０側の面から照射される光を面均一に拡散させる機能を有する。したがって、導光板１４によって導かれ、または、反射シート１６によって反射された発光素子１２からの照射光は、拡散シート１８によって面全体に亘って均一な光量にされ、ディスク搬送路４０に向けて照射される。これにより、ディスクＤに均一な照明がなされる。拡散シート１８から照射される照明光は、ディスク搬送路４０、換言すれば、ディスク搬送路４０を移動するディスクＤに対し直角に照射される。これは、ディスクＤの表面Ｄｓ１の凹凸による光学的な影を作らないためである。導光板１４、反射シート１６および拡散シート１８は薄いので、面照明部１１を小型にすることができる。
なお、本実施形態の面照明部１１は、発光素子１２としてのＬＥＤ、導光板１４、反射シート１６および拡散シート１８を含んで構成されているが、これに限定されない。例えば、複数個のＬＥＤを二次元状に配列させたＬＥＤアレイや、ＬＥＤ等の点光源とレンズとを組み合わせた平行光などを用いることができる。また、本実施形態では、発光素子１２としてＬＥＤを用いているが、これに限定されることはなく、冷陰極線管やハロゲンランプなどの光源を用いることもできる。
ビームスプリッタ３０は、入射光の一部を反射すると共に、入射光の一部を透過する機能を有する。具体的には、面照明部１１からの照明光は透過し、ディスクＤの表面Ｄｓ１からの反射光は反射する機能を有する。換言すれば、ビームスプリッタ３０は、面照明部１１からの照明光をディスク搬送路４０におけるディスクＤの表面Ｄｓ１に対し直角に照射し、かつ、ディスクＤの表面Ｄｓ１からの反射光をディスク搬送路４０と平行な方向（換言すれば、ディスクＤの表面Ｄｓ１に平行な方向）に反射させる。本実施形態におけるビームスプリッタ３０は、ハーフミラー３２である。ハーフミラー３２は、厚さが薄い矩形板状の透明樹脂で形成された有機ガラスにクロムを反射膜として蒸着またはメッキしたものである。しかしながら、これに限定されることなく、有機ガラスに代えて、硼珪酸ガラス、石英ガラス、ジルコニア、ルビーおよびサファイアなどの光学ガラスを基板ガラスとして用いても構わない。また、反射膜として、クロムに代えて、錫および銀などの金属膜や、酸化チタン、酸化シリコン、五酸化ニオブ、五酸化タンタルおよびフッ化マグネシウム等の誘電体材料を用いても構わない。ハーフミラー３２は、撮像領域４６の側方において、ディスク搬送路４０の面（換言すれば、撮像窓４４）に対し４５度の角度で傾斜配置されている。なお、本実施形態では、ビームスプリッタ３０としてハーフミラー３２を用いているが、ハーフミラー３２に代えて一対の直角プリズムを接合し、接合面に誘電体多層膜や金属薄膜のコーティングを施したキュービックプリズムを使用することもできる。
撮像部２０は、集光レンズ２２および撮像素子２４を含んでいる。集光レンズ２２は、ハーフミラー３２によって反射された光を撮像素子２４の撮像面に集光する機能を有する。集光レンズ２２は、所定の屈折率を有する凸レンズであり、ハーフミラー３２と撮像素子２４との間の撮像素子２４の近傍に配置される。集光レンズ２２を撮像素子２４の近傍に配置することにより、集光レンズ２２を小型化することができる。撮像素子２４は、集光レンズ２２によって集光された像を撮像する機能を有する。撮像素子２４は、集光レンズ２２に対してハーフミラー３２の反対側であって、かつ集光レンズ２２を介してディスクＤの表面像が結像する位置に配置されている。撮像素子２４は、小型化のため、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサが採用される。撮像素子２４は、赤色画素群、緑色画素群および青色画素群を含むカラー撮像素子であり、ハーフミラー３２により反射された光のうち、赤色成分を受光した赤色画素群が赤色撮像画像を出力し、緑色成分を受光した緑色画素群が緑色撮像画像を出力し、青色成分を受光した青色画素群が青色撮像画像を出力する。換言すれば、撮像素子２４は、赤色成分に対応する赤色撮像画像を取得し、緑色成分に対応する緑色撮像画像を取得し、青色成分に対応する青色撮像画像を取得する。
背景部５０は、ベース板４２に平行な板状であり、ディスクＤの他方の表面Ｄｓ２側において撮像窓４４に相対するよう配置される。背景部５０は、少なくとも撮像窓４４を上方から覆っている。背景部５０とベース板４２との間隙ｄは、ディスクＤの厚みよりも僅かに広くなるように設定される。これにより、ディスク搬送路４０におけるディスクＤの移動が円滑に行われる。背景部５０は、面照明部１１から照射された照明光の赤色成分を反射し、照明光の青色成分を吸収するように構成される。ここで、赤色成分とは波長が６１０ｎｍ以上で７８０ｎｍ以下の光であり、青色成分とは波長が４３０ｎｍ以上で４６０ｎｍ以下の光である。本実施形態では、図１において最上位に位置するベース体５２と、ベース体５２の下面に配置されたミラー５４と、ミラー５４の下面に被覆された着色透明部材５６と、を含んで構成される。背景部５０のディスクＤの表面Ｄｓ２（換言すれば、透明部４８の支持面４８ａ）に相対する表面５０ａは、ディスクＤの周縁（換言すれば、輪郭）Ｄｅの外方において背景領域ＢＲをなす。
ミラー５４は、透明な薄板状の基材５４ａのベース体５２と相対する面５４ｂに銀またはアルミニウムを反射膜として蒸着またはメッキしたものである。基材５４ａとしては、有機ガラス、硼珪酸ガラス、石英ガラス、ジルコニア、ルビーおよびサファイアなどの光学ガラスやポリカーボネートなどの透明樹脂が用いられる。しかしながら、ミラー５４はこれに限定されることなく、ステンレス等の光沢性を有する金属板を用いることもできる。
着色透明部材５６は、赤色に着色された透明樹脂からなる。透明樹脂としては、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラートなどを用いることができる。着色剤としては、面照明部１１から照射される照明光の赤色成分を選択的に透過する材料が使用される。
背景部５０を上記の通り構成することにより、面照明部１１から照射される照明光はミラー５４によって鏡面反射され、赤色成分の反射光がハーフミラー３２を介して撮像部２０の撮像素子２４で受光される。換言すれば、背景領域ＢＲにおいて比較的高い輝度の赤色成分の反射光が得られることになる。
図２は、撮像部２０で取得された撮像画像を示す。図２（Ａ）は赤色画素群で取得された赤色撮像画像（以下、「Ｒ画像」という）であり、右半分は表面Ｄｓ１の反射率が低いディスクＤ（以下、「低反射率ディスクＤｒｌ」という）の場合で、左半分は表面Ｄｓ１の反射率が高いディスクＤ（以下、高反射率ディスクＤｒｈ」という）の場合である。図２（Ｂ）は青色画素群で取得された青色撮像画像（以下、「Ｂ画像」という）であり、図２（Ａ）と同様に、右半分は低反射率ディスクＤｒｌの場合で、左半分は高反射率ディスクＤｒｈの場合である。
図２（Ａ）に示すように、Ｒ画像においては、低反射率ディスクＤｒｌの表面Ｄｓ１に対応する画素領域ＲＣ２の輝度が低く、背景領域ＢＲに対応する画素領域ＲＢ２の輝度が高くなっている。そして、画素領域ＲＣ２と画素領域ＲＢ２との輝度差（換言すれば、コントラスト比）が充分に確保されており、輪郭Ｄｅを確実に検出することができる。他方、高反射率ディスクＤｒｈの表面Ｄｓ１に対応する画素領域ＲＣ１の輝度が高く、背景領域ＢＲに対応する画素領域ＲＢ１の輝度が低くなっているものの、画素領域ＲＣ１と画素領域ＲＢ１との輝度差（換言すれば、コントラスト比）は、低反射率ディスクＤｒｌの場合と比べ低くなっている。
図２（Ｂ）に示すように、Ｂ画像においては、高反射率ディスクＤｒｈの表面Ｄｓ１に対応する画素領域ＢＣ１の輝度が高く、背景領域ＢＲに対応する画素領域ＢＢ１の輝度が低くなっている。そして、画素領域ＢＣ１と画素領域ＢＢ１との輝度差（換言すれば、コントラスト比）が充分に確保されており、輪郭Ｄｅを確実に検出することができる。他方、低反射率ディスクＤｒｌの表面Ｄｓ１に対応する画素領域ＢＣ２と背景領域ＢＲに対応する画素領域ＢＢ２の輝度は共に低く、画素領域ＢＣ２と画素領域ＢＢ２との輝度差（換言すれば、コントラスト比）は極めて低いため、輪郭Ｄｅを検出することは困難である。
上記のことから、Ｒ画像およびＢ画像のそれぞれについて輪郭を検出することにより、高反射率ディスクＤｒｈおよび低反射率ディスクＤｒｌのいずれにおいても輪郭Ｄｅを確実に検出することが可能となる。なお、高反射率ディスクＤｒｈと低反射率ディスクＤｒｌとの間の反射率のディスクＤの場合においても、Ｒ画像およびＢ画像のそれぞれについて輪郭を検出することにより、コントラスト比がやや低下するものの輪郭を検出するのに支障が生じない程度であるため、輪郭Ｄｅを確実に検出することができる。
次に、透明板４８に汚れが付着した場合について説明する。図３（Ａ）は、透明板４８上にディスクＤが存在しない状態で撮像されたときのＲ画像を示す。図３（Ａ）に示すように、Ｒ画像ではその全体に亘り輝度が高くなる。図３（Ｂ）は、透明板４８に汚れが付着した場合のＲ画像を示す。図３（Ｂ）において、付着した汚れに対応する汚れ領域ＤＲがＲ画像に存在する。汚れ領域ＤＲでは透明板４８の透過率の低下に伴い画素値が低下して、汚れ領域ＤＲの周囲の領域との間で輝度差が生じる。換言すれば、Ｒ画像において汚れ領域ＤＲによって輝度ムラが生じる。この輝度ムラを所定の閾値と比較することにより汚れ領域ＤＲを検出することができる。
次に、図４を参照しながら、本実施形態のディスク画像取得装置１を用いたディスク判別装置１００について説明する。ディスク判別装置１００は、図１のディスク画像取得装置１、撮像タイミングセンサ１０２、制御部１０４、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１０６、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０８、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１０、状態表示器１１２およびモード切換スイッチ１１４を含んで構成されている。
撮像タイミングセンサ１０２は、ディスク搬送路４０を搬送されるディスクＤが撮像領域４６上を通過するタイミングを検知する機能を有する。撮像タイミングセンサ１０２は、ディスクＤの表面Ｄｓ１のほぼ全面が撮像領域４６の上方に達したときに、ディスクＤを最適に撮像できるタイミングを示すタイミング信号ＴＳを制御部１０４に出力する。
制御部１０４は、撮像タイミングセンサ１０２から出力されるタイミング信号ＴＳに基づき撮像部２０の撮像素子２４および照明部１０の発光素子１２の作動を制御すると共に、撮像素子２４から出力される撮像画像信号ＩＳを受けてディスクＤの真偽を判別し、その判別結果を入出力インターフェース１１０に出力する機能を有する。制御部１０４は、例えば、所定のプログラムに基づき動作するマイクロコンピュータ１２２によって構成される。制御部１０４は、種々の画像処理を実行する画像処理部１２４を含んでいる。画像処理部１２４の詳細については後述する。
ＥＥＰＲＯＭ１０６は、制御部１０４を動作させるプログラムおよびデータを格納する機能を有する。ＥＥＰＲＯＭ１０６は、図４に示すように、後述の基準画像を保持する基準画像保持部１３２を含んでいる。
ＲＡＭ１０８は、制御部１０４の動作中に必要なデータを一時的に格納する機能を有する。ＲＡＭ１０８は、図４に示すように、撮像素子２４により撮像されたディスクＤの撮像画像を保持する撮像画像保持部１３４と、画像処理部１２４で生成された画像を保持する処理画像保持部１３６とを含んでいる。
入出力インターフェース１１０は、ディスク判別装置１００が組み込まれる本体機器（図示せず）に電気的に接続する機能を有する。入出力インターフェース１１０を介して本体機器をディスク判別装置１００に接続することにより、本体機器に対して所望の信号を入出力可能である。
状態表示器１１２は、ディスク判別装置１００の動作状態を表示する機能を有する。状態表示器１１２は、例えば、発光色の異なる複数のＬＥＤ（図示せず）により構成され、それらＬＥＤの発光が制御部１０４により制御されることにより、ディスク判別装置１００の様々な状態（例えば、正常動作やエラー発生等）が報知される。なお、状態表示器１１２としては、液晶パネルなどのディスプレイ装置も使用可能である。
モード切換スイッチ１１４は、後述する基準画像の登録モードと判別モードとを切換える機能を有する。すなわち、モード切換スイッチ１１４が登録モードに設定された場合には、判別の基準となる基準ディスクＳＤを用いて基準画像を登録する処理が実行される。モード切換スイッチ１１４が判別モードに設定された場合には、判別対象ディスクＴＤの真偽を判別する処理が実行される。
次に、図５を参照しながら、制御部１０４の画像処理部１２４、ＥＥＰＲＯＭ１０６およびＲＡＭ１０８について説明する。図５に示すように、制御部１０４を構成するマイクロコンピュータ１２２、ＥＥＰＲＯＭ１０６およびＲＡＭ１０８は、バスラインＢＬを介して電気的に接続されている。
まず、ＥＥＰＲＯＭ１０６について説明する。ＥＥＰＲＯＭ１０６は、基準画像保持部１３２を含んでいる。基準画像保持部１３２は、後述の登録モードにおいて生成される基準画像を保持する機能を有する。基準画像は、ディスクＤの真偽判別の基準となる画像であるため、判別動作において常時保持し、且つ、必要に応じて基準画像を書換える必要があるため、基準画像保持部１３２としては電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリが最適である。基準画像保持部１３２には、後述するように、互いに回転角度の異なる複数の基準画像と、それら複数の基準画像のそれぞれを縮小してなる複数の縮小基準画像とが保持される。
ＲＡＭ１０８は、撮像画像保持部１３４および処理画像保持部１３６を含んでいる。撮像画像保持部１３４は、ディスク画像取得装置１の撮像部２０により取得された撮像画像を保持する機能を有する。処理画像保持部１３６は、画像処理部１２４によって各種の処理が実行された処理画像を一時的に保持する機能を有している。撮像画像保持部１３４および処理画像保持部１３６は、画像の保持が一時的であり且つ頻繁に読み出しおよび書き込みが行われるため、ＲＡＭ１０８によって構成されることが好ましい。
次に、制御部１０４の画像処理部１２４について説明する。画像処理部１２４は、エッジ強調部１４２、輪郭検出部１４４、中心算出部１４６、有効領域設定部１４８、マスク処理部１５０、サイズ変換部１５２、画像回転部１５４、画像移動部１５６、対比判定部１５８および汚れ検出部１６０を含んでいる。
エッジ強調部１４２は、撮像画像保持部１３４に保持された撮像画像に対してエッジを強調する機能を有する。エッジ強調とは、Ｘ−Ｙ空間上で明るさの変化が急峻となる部分を強調する。例えば、プレヴィットフィルタ、ソーベルフィルタ、ロバーツフィルタおよびラプラシアンフィルタなどの公知のフィルタを元の画像に適用することにより、エッジが強調された画像が得られる。図６（Ａ）は、エッジ強調された画像の一例を示す。撮像画像ＩＲ内には、ディスクＤの輪郭Ｄｅの全体が含まれる。エッジ強調された処理画像は、処理画像保持部１３６に保持される。なお、このエッジ強調は、エッジ抽出とも呼ばれている。
輪郭検出部１４４は、処理画像保持部１３６に保持されたエッジ強調後の処理画像に対して輪郭Ｄｅを検出する機能を有する。輪郭Ｄｅの検出は、図６（Ａ）に示された画像においてＸ−Ｙ空間上で左側から右側に向けてＸ方向に走査を行い、画素値が最初に所定の閾値以上となる画素を一方の輪郭Ｄｅとする。また、画素値が最後に所定の閾値以上となる画素を他方の輪郭Ｄｅとする。このＸ方向への走査をＹ方向の下方に向けて１画素ずつずらしながら繰り返し行うことにより、対象画像の全体に亘って輪郭Ｄｅが検出される。上述した通り、Ｒ画像およびＢ画像のそれぞれに対して輪郭Ｄｅを検出することにより、ディスクＤの表面Ｄｓ１の反射率に拘わらず確実に輪郭Ｄｅを検出することができる。Ｒ画像およびＢ画像の双方において輪郭Ｄｅが検出された場合には、所定の閾値に対して画素値がより大きい方の輪郭Ｄｅを採用する。検出された輪郭ＤｅのＸ−Ｙ空間上の座標値は、ＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に保持される。
中心算出部１４６は、輪郭検出部１４４により検出された輪郭Ｄｅに基づき、撮像画像ＩＲにおけるディスクの中心位置を算出する機能を有する。換言すれば、撮像画像ＩＲにおいてディスクＤの中心ＣＰ（図６（Ａ）参照）を示す座標値を算出する。中心位置の算出には公知の方法が用いられ、例えば、撮像画像ＩＲにおいて縦軸（Ｙ軸）方向に延びる各ラインに対しディスクＤの輪郭Ｄｅの一方と他方とを検出し、検出された両輪郭Ｄｅの間隔が最大となるラインにおける両輪郭Ｄｅ間の中点をディスクＤの中心位置とする。しかし、中心位置の抽出には他の方法を用いることもできる。ディスクＤの中心ＣＰの座標値は、ＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に保持される。
有効領域設定部１４８は、中心算出部１４６で求められた中心座標を中心としてＸ−Ｙ空間上で予め設定された所定の画素領域を抽出して有効領域ＣＲを設定する機能を有する。図６（Ｂ）に示すように、有効領域ＣＲの設定は、ディスクＤの輪郭Ｄｅの少なくとも一部が含まれる大きさの正方形の画素領域を公知の方法で切り出すことにより行われる。切り出された有効領域ＣＲの画像は、ＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持される。
マスク処理部１５０は、有効領域設定部１４８により設定された有効領域ＣＲにおいて、Ｘ−Ｙ空間上で予め設定された所定の画素領域以外の部分をマスクする機能を有する。マスクすることにより、マスク対象領域の画素値には最小値または最大値が設定される。図６（Ｃ）に示すように、マスク領域ＭＲは、中心算出部１４６で求められた中心座標を中心ＣＰとする所定半径Ｒｍの円ＭＬの外部領域である。この場合の半径Ｒｍは、有効領域ＣＲの一辺の２倍未満に設定される。これにより、輪郭Ｄｅおよびその近傍に位置する画素がマスク領域ＭＲでマスクされる。こうして、図６（Ｄ）に示すようなマスク処理画像が生成され、ＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持される。
サイズ変換部１５２は、所望の画像について画像サイズを縮小する（画素数を減少させる）機能を有する。サイズ変換は、バイリニア法、バイキュービック法、最近隣零次補間法、４点線形補間法、３次畳み込み補間法などの公知の方法が適宜採用され、中心ＣＰを基準に所定の縮小率で実行される。本実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれについて１／３のサイズに変換された画像（換言すれば、画素数が１／９に減少された縮小画像）が生成される。
画像回転部１５４は、所望の画像をＸ−Ｙ空間上で回転する機能を有する。回転は、公知のアフィン変換を用い、中心算出部１４６で算出された中心ＣＰを基準に所定の回転角度で実行される。
画像移動部１５６は、所望の画像をＸ−Ｙ空間上で平行移動する機能を有する。平行移動は、公知のアフィン変換を用い、所定の方向および移動距離で実行される。換言すれば、画素で示されたＸ軸方向およびＹ軸方向の移動距離（例えば、Ｘ軸方向に１ピクセル、Ｙ軸方向に０ピクセル）に基づき、画像全体が平行移動される。
対比判別部１５８は、所望の二の画像の各画素について画素値を比較し、二の画像の相違する度合い（以下、相違度という）または一致する度合い（以下、一致度という）に基づいて二の画像が一致するか否かを判定する機能を有する。例えば、類似度で判定する場合、画素単位で画素値の相関係数を求め、相関係数を積算して類似度を算出する。算出された類似度が最大となる最大類似度が所定の閾値以上である場合に一致すると判定される。相違度で判定する場合、相違度が最小となる最小相違度が所定の閾値以下である場合に一致すると判定される。本実施形態では、類似度で判定する。
汚れ検出部１６０は、透明板４８の支持面４８ａにディスクＤが存在しないときに取得されたＲ画像に基づいて汚れ領域ＤＲを検出する機能を有する。すなわち、Ｒ画像おいて所定の閾値以上の画素値を有するエッジが存在する場合には、透明板４８の汚れを検出したと判定する。
なお、画像処理部１２４を構成するエッジ強調部１４２、輪郭検出部１４４、中心算出部１４６、有効領域設定部１４８、マスク処理部１５０、サイズ変換部１５２、画像回転部１５４、画像移動部１５６、対比判定部１５８および汚れ検出部１６０は、それぞれの機能を有するものであれば、ハードウェアおよびソフトウェアのいずれで構成してもよい。一部をハードウェアとし残りをソフトウェアとすることも可能である。
次に、図７〜図１４を参照しながら、ディスク判別装置１００の動作について説明する。
まず、図７に示すように、ステップＳ１において、初期化がなされる。初期化では、撮像素子２４のフレームレート、撮像タイミングセンサ１０２の感度などが設定される。また、パラメータとして、有効領域を画定する画素数やマスク領域を画定する半径などが設定される。
次のステップＳ２では、汚れ検出要求があったか否かを判定する。すなわち、入出力インターフェース１１０を介して制御部１０４に汚れ検出を要求する割込信号が入力されたか否かが判定される。汚れ検出要求があると判定された場合、次のステップＳ３に進み、図８の汚れ検出処理が実行される。ステップＳ２において汚れ検出要求がないと判定された場合、ステップＳ４に進む。
図８の汚れ検出処理では、まずステップＳＴ１において、制御部１０４が照明部１０に点灯制御信号ＬＣＳを出力し、発光素子（すなわち、ＬＥＤ）１２が点灯制御信号ＬＣＳに基づいて短時間点灯（すなわち、フラッシュ）される。これにより、照明部１０から撮像窓４４に向かう照明光が発せられる。このとき、透明板４８の支持面４８ａ上にはディスクＤが存在しないため、背景部５０の表面５０ａに向けて照明光が照射され、当該照明光は背景部５０のミラー５４で反射される。
次のステップＳＴ２では、制御部１０４が撮像部２０に撮像制御信号ＩＣＳを出力し、撮像素子２４が撮像制御信号ＩＣＳに基づいて撮像する。換言すれば、背景部５０の表面５０ａの撮像画像を取得する。撮像素子２４は、取得された撮像画像に対応する撮像画像信号ＩＳを制御部１０４に出力する。制御部１０４は、入力された撮像画像信号ＩＳに基づく撮像画像をＲＡＭ１０８の撮像画像保持部１３４に格納する。
次のステップＳＴ３では、画像処理部１２４のエッジ強調部１４２が撮像画像保持部１３４に保持された撮像画像に対してエッジ強調を実行する。このとき、撮像画像のうちのＲ画像についてエッジ強調が行われる。エッジ強調されたＲ画像は、ＲＡＭ１３６の処理画像保持部１３６に格納され保持される。
次のステップＳＴ４では、輝度ムラの有無が判定される。すなわち、処理画像保持部１３６に保持されたエッジ強調後のＲ画像において所定の閾値以上の画素値を有するエッジが存在するか否かを判定する。エッジが存在すると判定された場合には次のステップＳＴ５に進み、エッジが存在しないと判定された場合には図７のステップＳ４に進む。エッジが存在すると判定された場合に実行されるステップＳＴ５では、汚れ検出信号が制御部１０４から出力される。これにより、例えば、状態表示器１１２が透明板４８の汚れを報知する。その後、図７のステップＳ４に進む。
図７のステップＳ４では、基準画像を登録するか否かが判定される。すなわち、モード切換スイッチ１１４が登録モードであるか否かが判定される。モード切換スイッチ１１４が登録モードの場合、ステップＳ５に進み、図９の登録処理が実行される。モード切換スイッチ１１４が判別モードの場合、ステップＳ６に進む。
図９の登録処理では、まず、ステップＳ２１において登録設定がなされる。登録設定では、登録する基準ディスクＳＤに関する各種パラメータが設定される。パラメータとしては、基準ディスクＳＤの面数が設定される。すなわち、表面および裏面の模様が異なる場合には、基準ディスクＳＤの面数として「２」が設定される。表面および裏面の模様が同一の場合には、基準ディスクＳＤの面数として「１」が設定される。ここでは、基準ディスクＳＤの面数として「２」が設定されるものとして説明する。
次のステップＳ２２では、面番号ｋに「１」が設定される。換言すれば、ステップＳ２２において面番号ｋが初期化される。
次のステップＳ２３では、撮像タイミングセンサ１０２がオンしたか否かが判定される。換言すれば、ディスク搬送路４０を移動する基準ディスクＳＤが撮像位置に到達したか否かが判定される。基準ディスクＳＤが撮像位置に到達した場合、撮像タイミングセンサ１０２がオンする。すなわち、ディスク搬送路４０における基準ディスクＳＤの移動に対応して、撮像タイミングセンサ１０２がオンする。撮像タイミングセンサ１０２がオンの場合、ステップＳ２４に進む。基準ディスクＳＤが撮像位置に到達しない場合、撮像タイミングセンサ１０２がオフの状態に保たれ、ステップＳ２３が繰り返し実行される。換言すれば、基準ディスクＳＤが撮像位置に到達する迄は、待機状態となる。
次のステップＳ２４では、制御部１０４が照明部１０に点灯制御信号ＬＣＳを出力し、発光素子（すなわち、ＬＥＤ）１２が点灯制御信号ＬＣＳに基づいて短時間点灯（すなわち、フラッシュ）される。これにより、照明部１０から撮像窓４４に向かう照明光が発せられ、撮像窓４４と相対する基準ディスクＳＤに照明光が照射される。
次のステップＳ２５では、制御部１０４が撮像部２０に撮像制御信号ＩＣＳを出力し、撮像素子２４が撮像制御信号ＩＣＳに基づいて基準ディスクＳＤを撮像する。換言すれば、ディスク画像取得装置１により基準ディスクＳＤの撮像画像が取得される。撮像素子２４は、取得された撮像画像に対応する撮像画像信号ＩＳを制御部１０４に出力する。制御部１０４は、入力された撮像画像信号ＩＳに基づく撮像画像をＲＡＭ１０８の撮像画像保持部１３４に格納する。
次のステップＳ２６では、画像処理部１２４が撮像画像保持部１３４に保持された撮像画像に対して図１０の前処理を実行することにより基準画像を生成する。すなわち、図１０のステップＳ４１では、画像処理部１２４のエッジ強調部１４２が撮像画像保持部１３４に保持された撮像画像に対してエッジ強調を実行する。エッジ強調された画像はＲＡＭ１３６の処理画像保持部１３６に格納され保持される。続くステップＳ４２では、画像処理部１２４の輪郭検出部１４４がエッジ強調された画像において輪郭Ｄｅを検出する。検出された輪郭Ｄｅの座標値は、ＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に保持される。このステップＳ４２では、上述した通り、Ｒ画像およびＢ画像のそれぞれについて輪郭Ｄｅを検出する。Ｒ画像およびＢ画像の双方において輪郭Ｄｅが検出された場合には、所定の閾値に対して画素値がより大きい方の輪郭Ｄｅを用いる。
次のステップＳ４３では、画像処理部１２４の中心算出部１４６が検出された輪郭から中心位置を算出する。算出された中心位置の座標値は、ＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に保持される。続くステップＳ４４では、画像処理部１２４の有効領域設定部１４８がＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持されたエッジ強調された画像においてステップＳ４３で算出された中心位置に基づいて有効領域ＣＲを設定し、画像の切り出しを行う。切り出された画像は、ＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持される。さらにステップＳ４５では、画像処理部１２４のマスク処理部１５０が処理画像保持部１３６に保持された切り出し後の画像に対してマスク処理を実行する。こうして、前処理が施された画像は、基準画像としてＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持される。なお、ＲＡＭ１０８に保持された中心位置の座標値も基準画像に対応付けられてＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に保持される。その後、図９のステップＳ２７に進む。
図９のステップＳ２７では、回転角度θに「０」が設定される。換言すれば、回転角度θが初期化される。
次のステップＳ２８では、基準画像が格納される。すなわち、ＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持された基準画像がＥＥＰＲＯＭ１０６の基準画像保持部１３２に保持される。このとき、基準画像は、ステップＳ２２またはＳ３４で設定された面番号ｋと、ステップＳ２７またはＳ３１で設定された回転角度θに対応付けられて、基準画像保持部１３２に保持される。換言すれば、基準画像は、面番号ｋおよび回転角度θを指定することにより選択可能に保持される。さらに、基準画像の中心位置の座標値も基準画像に対応付けられてＥＥＰＲＯＭ１０６の図示しない記憶領域に保持される。
次のステップＳ２９では、縮小基準画像が生成される。すなわち、画像処理部１２４のサイズ変換部１５２がＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持された基準画像を縮小することにより、縮小基準画像が生成される。縮小率は、例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれにおいて１／３に設定される。この場合、画素の総数は１／９に縮小される。続くステップＳ３０では、ステップＳ２９で生成された縮小基準画像がＥＥＰＲＯＭ１０６の基準画像保持部１３２に格納される。このとき、縮小基準画像は、基準画像の場合と同様に、ステップＳ２２またはステップＳ３４で設定された面番号およびステップＳ２７またはＳ３１で設定された回転角度θに対応付けられて、基準画像保持部１３２に保持される。換言すれば、縮小基準画像は、面番号ｋおよび回転角度θを指定することにより選択可能に保持される。
次のステップＳ３１では、現在の回転角度θに回転角度増分θｄを加算した「θ＋θｄ」が新たな回転角度θとして設定される。換言すれば、回転角度θが更新される。本実施形態では、基準画像および縮小被判別画像を１回転させたときに「θ＝０」の場合を含めて全１００枚の画像が得られるように回転角度増分θｄが設定される。この場合の回転角度増分θｄは「３．６°」である。続くステップＳ３２では、ステップＳ３１で更新された回転角度θが「３６０°」以上であるか否かが判定される。「θ＜３６０°」の場合にはステップＳ３３に進み、「θ≧３６０°」の場合にはステップＳ３４に進む。
ステップＳ３２で回転角度θが「３６０°」未満である（すなわち、「θ＜３６０°」）と判定された場合に実行されるステップＳ３３では、基準画像が回転される。すなわち、画像処理部１２４の画像回転部１５４がＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持された基準画像をステップＳ３１で設定された回転角度θで回転させる。その後、ステップＳ２８に戻り、ステップＳ２８〜Ｓ３３が繰り返し実行される。こうして、回転角度θが「０°」以上「３６０°」未満で互いに回転角度の異なる複数の基準画像および複数の縮小基準画像がＥＥＰＲＯＭ１０６の基準画像保持部１３２に保持される。
ステップＳ３２で回転角度θが「３６０°」以上である（すなわち、「θ≧３６０°」）と判定された場合に実行されるステップＳ３４では、現在の面番号ｋに「１」を加算した「ｋ＋１」が新たな面番号ｋとして設定される。換言すれば、面番号ｋが更新される。続くステップＳ３５では、ステップＳ３４で更新された面番号ｋが「３」以上であるか否かが判定され、面番号ｋが「３」未満（すなわち、「ｋ＜３」）の場合にはステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３〜Ｓ３３が繰り返し実行される。これにより、基準ディスクＳＤの両面のそれぞれについて複数の基準画像および複数の縮小基準画像がＥＥＰＲＯＭ１０６の基準画像保持部１３２に保持される。他方、ステップＳ３５で面番号ｋが「３」以上（すなわち、「ｋ≧３」）と判定された場合、登録モードの処理が完了して図７のステップＳ２に戻る。
図７のステップＳ４においてモード切換スイッチ１１４が判別モードの場合に実行されるステップＳ６〜Ｓ１４では、判別対象ディスクＴＤの撮像画像が取得され、当該撮像画像に基づいて判別対象ディスクＴＤの真偽が判別される。すなわち、ステップＳ６では、撮像タイミングセンサ１０２がオンしたか否かが判定される。換言すれば、ディスク搬送路４０を移動する判別対象ディスクＴＤが撮像位置に到達したか否かが判定される。判別対象ディスクＴＤが撮像位置に到達した場合、撮像タイミングセンサ１０２がオンする。すなわち、ディスク搬送路４０における判別対象ディスクＴＤの移動に対応して、撮像タイミングセンサ１０２がオンする。撮像タイミングセンサ１０２がオンの場合、ステップＳ７に進む。判別対象ディスクＴＤが撮像位置に到達しない場合、撮像タイミングセンサ１０２がオフの状態に保たれ、ステップＳ６が繰り返し実行される。換言すれば、判別対象ディスクＴＤが撮像位置に到達する迄は、待機状態となる。
次のステップＳ７では、制御部１０４が照明部１０に点灯制御信号ＬＣＳを出力し、発光素子（すなわち、ＬＥＤ）１２が点灯制御信号ＬＣＳに基づいて短時間点灯（すなわち、フラッシュ）される。これにより、照明部１０から撮像窓４４に向かう照明光が発せられ、撮像窓４４と相対する判別対象ディスクＴＤに照明光が照射される。
次のステップＳ８では、制御部１０４が撮像部２０に撮像制御信号ＩＣＳを出力し、撮像素子２４が撮像制御信号ＩＣＳに基づいて判別対象ディスクＴＤを撮像する。換言すれば、ディスク画像取得装置１により判別対象ディスクＴＤの撮像画像が取得される。撮像素子２４は、取得された撮像画像に対応する撮像画像信号ＩＳを制御部１０４に出力する。制御部１０４は、入力された撮像画像信号ＩＳに基づく撮像画像をＲＡＭ１０８の撮像画像保持部１３４に格納する。
次のステップＳ９では、画像処理部１２４が撮像画像保持部１３４に保持された撮像画像に対して図１０の前処理を実行することにより被判別画像を生成する。すなわち、図１０のステップＳ４１では、画像処理部１２４のエッジ強調部１４２が撮像画像保持部１３４に保持された撮像画像に対してエッジ強調を実行する。エッジ強調された画像はＲＡＭ１３６の処理画像保持部１３６に格納され保持される。続くステップＳ４２では、画像処理部１２４の輪郭検出部１４４がエッジ強調された画像において輪郭Ｄｅを検出する。検出された輪郭Ｄｅの座標値は、ＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に保持される。このステップＳ４２では、上述した通り、Ｒ画像およびＢ画像のそれぞれについて輪郭Ｄｅを検出する。Ｒ画像およびＢ画像の双方において輪郭Ｄｅが検出された場合には、所定の閾値に対して画素値がより大きい方の輪郭Ｄｅを用いる。
次のステップＳ４３では、画像処理部１２４の中心算出部１４６が検出された輪郭から中心位置を算出する。算出された中心位置の座標値は、ＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に保持される。続くステップＳ４４では、画像処理部１２４の有効領域設定部１４８がＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持されたエッジ強調された画像においてステップＳ４３で算出された中心位置に基づいて有効領域ＣＲを設定し、画像の切り出しを行う。切り出された画像は、ＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持される。さらにステップＳ４５では、画像処理部１２４のマスク処理部１５０が処理画像保持部１３６に保持された切り出し後の画像に対してマスク処理を実行する。こうして、前処理が施された画像は、図７のステップＳ１０において、被判別画像としてＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に格納されて保持される。
次のステップＳ１１では、縮小被判別画像が生成される。すなわち、画像処理部１２４のサイズ変換部１５２がＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持された被判別画像を縮小することにより、縮小被判別画像が生成される。縮小率は、基準画像から縮小基準画像を生成する場合と同一に設定される。続くステップＳ１２では、ステップＳ１１で生成された縮小被判別画像がＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に格納されて保持される。
次のステップＳ１３では、図１１および図１２の各処理が実行されることにより、対比判定が行われる。まず、図１１のステップＳ５１では、回転角度θに「０」が設定される。換言すれば、回転角度θが初期化される。続くステップＳ５２では、ＥＥＰＲＯＭ１０６の基準画像保持部１３２に保持された複数の縮小基準画像のうちの回転角度θの縮小基準画像が選択される。
次のステップＳ５３では、ステップＳ５２で選択された縮小基準画像とＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持された縮小被判別画像とが比較されて、類似度ＳＭが算出される。類似度ＳＭは、縮小基準画像および縮小被判別画像の各画素について画素値を比較し、画素単位で画素値の相関係数を求め、相関係数を積算することにより算出される。
次のステップＳ５４では、回転角度θが「０」であるか否かが判定される。回転角度θが「０」である場合（すなわち、「θ＝０」の場合）にはステップＳ５６に進み、回転角度θが「０」でない場合（すなわち、「θ≠０」の場合）にはステップＳ５５に進む。ステップＳ５６および次のステップＳ５７では、類似度ＳＭの最大値を示す最大類似度ＳＭｍと、類似度ＳＭが最大となる最大類似度回転角度θｍとが設定される。すなわち、ステップＳ５６において最大類似度ＳＭｍとして現在の類似度ＳＭが設定され、ステップＳ５７において最大類似度回転角度θｍとして現在の回転角度θが設定される。設定された最大類似度ＳＭｍおよび最大類似度回転角度θｍは、ＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に格納される。ステップＳ５４において「θ＝０」の場合、ステップＳ５３で算出された類似度ＳＭが最大類似度ＳＭｍとして設定され、最大類似度回転角度θｍとして「０」が設定される。
ステップＳ５４において「θ≠０」の場合、ステップＳ５５において、ステップＳ５３で算出された類似度ＳＭが最大類似度ＳＭｍを超えるか否かが判定される。類似度ＳＭが最大類似度ＳＭｍを超える場合（すなわち、「ＳＭ＞ＳＭｍ」の場合）、ステップＳ５６に進み、算出された類似度ＳＭが最大類似度ＳＭｍに設定されることにより、最大類似度ＳＭｍが更新される。さらに、ステップＳ５７では、現在の回転角度θが最大類似度回転角度θｍに設定されることにより、最大類似度回転角θｍが更新される。他方、類似度ＳＭが最大類似度ＳＭｍ以下である場合（すなわち、「ＳＭ≦ＳＭｍ」の場合）にはステップＳ５８に進み、現在の最大類似度ＳＭｍおよび最大類似度回転角度θｍが維持される。
次のステップＳ５７では、回転角度θに回転角度増分θｄを加算した「θ＋θｄ」が新たな回転角度θとして設定される。換言すれば、回転角度θが更新される。続くステップＳ５９では、回転角度θが「３６０°」以上であるか否かが判定される。回転角度θが「３６０°」未満である場合（すなわち、「θ＜３６０°」の場合）、ステップＳ５２に戻り、ステップＳ５２〜Ｓ５９の処理が繰り返し実行される。これにより、「θ＝０」の場合を含めて回転角度θの異なる複数の縮小基準画像と縮小被判別画像との比較がなされる。こうして、縮小被判別画像に対する縮小基準画像の凡その回転角度ずれ量である最大類似度回転角度θｍが算出される。算出された最大類似度回転角度θｍは、ＲＡＭ１０８の図示しない記憶領域に格納される。ステップＳ５９において、回転角度θが「３６０°」以上である場合（すなわち、「θ≧３６０°」の場合）には図１２のステップＳ６１に進む。このように、画素数の少ない縮小基準画像および縮小被判別画像の対比を行うことで、処理速度を高めることができる。
図１２のステップＳ６１では、ＥＥＰＲＯＭ１０６の基準画像保持部１３２に保持された複数の基準画像のうち、ＲＡＭ１０８に保持された最大類似度回転角度θｍの基準画像が選択される。続くステップＳ６２では、回転角度カウント数ｉに「０」が設定される。換言すれば、回転角度カウント数ｉが初期化される。
次のステップＳ６３では、回転角度カウント数ｉが「０」であるか否かが判定される。「ｉ＝０」の場合にはステップＳ６８に進み、「ｉ≠０」の場合にはステップＳ６４に進む。次のステップＳ６４では、回転角度カウント数ｉが「１」であるか否かが判定される。「ｉ＝１」の場合にはステップＳ６５に進み、ステップＳ６５において回転角度θとして「−θｓ」が設定された後、ステップＳ６７に進む。「ｉ≠１」の場合にはステップＳ６６に進む。θｓは、回転角度微調整量であり、本実施形態では回転角度微調整量θｓは「１°」である。次のステップＳ６６では、回転角度θとして「θｓ」が設定された後、ステップＳ６７に進む。
次のステップＳ６７では、ステップＳ６５またはＳ６６で設定された回転角度θで、ＲＡＭ１０８の処理画像保持部１３６に保持された被判別画像が画像処理部１２４の画像回転部１５４により回転される。被判別画像の回転は、ＲＡＭ１０８に保持された被判別画像の中心位置を中心としてＸ−Ｙ空間上で行われる。
次のステップＳ６８では、画像移動カウント数ｊに「０」が設定される。換言すれば、画像移動カウント数ｊが初期化される。続くステップＳ６９では、被判別画像と基準画像とが比較され、類似度ＳＭが算出される。類似度ＳＭは、基準画像および被判別画像の各画素について画素値を比較し、画素単位で画素値の相関係数を求め、相関係数を積算することにより算出される。
次のステップＳ７０では、ステップＳ６９で算出された類似度ＳＭが所定の閾値以上であるか否かが判定される。類似度ＳＭが閾値以上の場合、ステップＳ７１に進み、ステップＳ６９で比較された被判別画像および基準画像が一致すると判定され、図７のステップＳ１４に進む。他方、類似度ＳＭが閾値未満の場合、ステップＳ７２に進む。
次のステップＳ７２では、画像処理部１２４の画像移動部１５６が被判別画像をＸ−Ｙ区間上で平行移動する。平行移動は、図１３の平行移動処理が実行されることにより行われる。図１３の平行移動処理では、図１２のステップＳ６１で選択された被判別画像（すなわち、回転されていない被判別画像）およびステップＳ６７で回転された被判別画像が画像移動カウント数ｊに対応した所定の方向に平行移動される。すなわち、ステップＳ８１では、画像移動カウント数ｊが「０」か否かが判定され、「ｊ＝０」の場合、ステップＳ８８において被判別画像が右上に１ピクセル移動（図１４（Ａ）の位置Ｐ１に移動、すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に各「＋１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ７３に進む。「ｊ≠０」の場合、ステップＳ８２に進み、画像移動カウント数ｊが「１」か否かが判定される。「ｊ＝１」の場合、ステップＳ８９において被判別画像が上に１ピクセル移動（図１４（Ｂ）の位置Ｐ２に移動、すなわち、Ｙ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ７３に進む。「ｊ≠１」の場合、ステップＳ８３に進み、画像移動カウント数ｊが「２」か否かが判定される。「ｊ＝２」の場合、ステップＳ９０において被判別画像が左上に１ピクセル移動（図１４（Ｃ）の位置Ｐ３に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「−１」およびＹ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ７３に進む。「ｊ≠２」の場合、ステップＳ８４に進み、画像移動カウント数ｊが「３」か否かが判定される。「ｊ＝３」の場合、ステップＳ９１において被判別画像が左に１ピクセル移動（図１４（Ｄ）の位置Ｐ４に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ７３に進む。「ｊ≠３」の場合、ステップＳ８５に進み、画像移動カウント数ｊが「４」か否かが判定される。「ｊ＝４」の場合、ステップＳ９２において被判別画像が右に１ピクセル移動（図１４（Ｅ）の位置Ｐ５に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ７３に進む。「ｊ≠４」の場合、ステップＳ８６に進み、画像移動カウント数ｊが「５」か否かが判定される。「ｊ＝５」の場合、ステップＳ９３において被判別画像が右下に１ピクセル移動（図１４（Ｆ）の位置Ｐ６に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「＋１」およびＹ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ７３に進む。「ｊ≠５」の場合、ステップＳ８７に進み、画像移動カウント数ｊが「６」か否かが判定される。「ｊ＝６」の場合、ステップＳ９４において被判別画像が下に１ピクセル移動（図１４（Ｇ）の位置Ｐ７に移動、すなわち、Ｙ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ７３に進む。「ｊ≠６」の場合、ステップＳ９５に進み、被判別画像が左下に１ピクセル移動（図１４（Ｈ）の位置Ｐ８に移動、すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に各「−１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ７３に進む。なお、図１４では、平行移動の方向を明瞭に示すため、便宜的に移動距離を大きく示している。
図１２のステップＳ７３では、現在の画像移動カウント数ｊに「１」が加算され、新たな画像移動カウント数ｊとして「ｊ＋１」が設定される。換言すれば、画像移動カウント数ｊが更新される。続くステップＳ７４では、画像移動カウント数ｊが「８」以上であるか否かが判定される。画像移動カウント数ｊが「８」以上でない場合（すなわち、「ｊ＜８」の場合）、ステップＳ６９に戻り、ステップＳ６９〜Ｓ７４が繰り返し実行される。これにより、平行移動の方向を変えながら被判別画像が平行移動され、その都度基準画像と平行移動された被判別画像とが比較されて類似度ＳＭが算出される。換言すれば、基準画像および被判別画像の相対的な位置ずれを補正しつつ基準画像および被判別画像が対比される。
ステップＳ７４において画像移動カウント数ｊが「８」以上である場合（すなわち、「ｊ≧８」の場合）に実行されるステップＳ７５では、現在の回転角度カウント数ｉに「１」が加算され、新たな回転角度カウント数ｉとして「ｉ＋１」が設定される。換言すれば、回転角度カウント数ｉが更新される。続くステップＳ７６では、回転角度カウント数ｉが「２」以下であるか否かが判定される。回転角度カウント数ｉが「２」以下である場合（すなわち、「ｉ≦２」の場合）、ステップＳ６３に戻り、ステップＳ６３〜Ｓ７６が繰り返し実行される。これにより、最大類似度ＳＭｍが得られる被判別画像およびそれを回転角度微調整量θｓ分回転された２つの被判別画像のそれぞれについて移動方向を変えながら平行移動されることになる。そして、その都度基準画像および被判別画像が比較されて類似度ＳＭが算出される。換言すれば、基準画像および被判別画像の相対的な回転ずれおよび位置ずれを補正しつつ、基準画像および被判別画像が対比され、類似度ＳＭが所定の閾値以上になったときに基準画像および被判別画像が一致すると判定される。
ステップＳ７６において、回転角度カウント数ｉが「２」を超えた場合（すなわち、「ｉ＞２」の場合）、ステップＳ７７に進み、基準画像および被判別画像が一致しない（すなわち、基準画像および被判別画像が不一致である）と判定され、図７のステップＳ１４に進む。図７のステップＳ１４では、判別対象ディスクＴＤの判別結果が出力される。すなわち、制御部１０４が画像処理部１２４の対比判別部１５８における判別結果を入出力インターフェース１１０に出力する。
上述した通り、ディスク判別装置１００では、図１０の前処理において基準ディスクＳＤおよび判別対象ディスクＴＤの撮像画像に基づいて輪郭Ｄｅを検出し、検出された輪郭Ｄｅから基準画像および被判別画像の中心位置を算出する。そして、その中心位置を中心として基準画像および被判別画像を回転する。そのため、輪郭Ｄｅを確実に検出する必要がある。
本実施形態のディスク画像取得装置１では、ディスクＤの一方の表面Ｄｓ１が透明板（透明部）４８の支持面４８ａに支持され、ディスクＤの他方の表面Ｄｓ２側に背景部５０が配置される。背景部５０は透明板４８の支持面４８ａに相対する表面５０ａを有し、当該表面５０ａがディスクＤの輪郭Ｄｅの外方において背景領域ＢＲをなす。照明部１０は、赤色成分（第１色成分）と赤色成分とは波長の異なる青色成分（第２色成分）とを少なくとも含む照明光をディスクＤの表面Ｄｓ１および背景部５０に透明板４８を介して照射する。ディスクＤの表面Ｄｓ１および背景部５０からの反射光は透明板４８を透過して撮像素子２４で受光される。背景部５０は、赤色成分の照明光を反射すると共に青色成分の照明光を吸収するよう構成される。撮像素子２４は、ディスクＤが透明板４８の支持面４８ａ上に存在するときにディスクＤの表面Ｄｓ１および背景領域ＢＲからの反射光を受光して赤色成分の反射光に対応するＲ画像（第１撮像画像）と赤色成分の反射光に対応するＢ画像（第２撮像画像）とを取得する。
ディスクＤの表面Ｄｓ１の反射率が著しく低下したときには、赤色成分の照明光はディスクＤの表面Ｄｓ１で吸収されると共に背景領域ＢＲで反射される。これにより、赤色成分の反射光は、ディスクＤの表面Ｄｓ１において微小となり、背景領域ＢＲにおいて変化せず一定となる。そのため、Ｒ画像においては、ディスクＤの表面Ｄｓ１に対応する微小輝度の画素領域ＲＣ２と背景領域ＢＲに対応する高輝度の画素領域ＲＢ２が存在する。したがって、低反射率のディスクＤであっても、Ｒ画像を用いることによりディスクＤの輪郭Ｄｅを確実に検出することが可能となる。他方、ディスクＤの表面Ｄｓ１の反射率が高いときには、青色成分の照明光はディスクＤの表面Ｄｓ１で反射されると共に背景領域ＢＲで吸収される。これにより、青色成分の反射光は、ディスクＤの表面Ｄｓ１において大きく、背景領域ＢＲにおいて微小となる。そのため、Ｂ画像においては、ディスクＤの表面Ｄｓ１に対応する高輝度の画素領域ＢＣ１と背景領域ＢＲに対応する微小輝度の画素領域ＢＢ１が存在する。したがって、高反射率のディスクＤの場合にも、Ｂ画像を用いることによりディスクＤの輪郭Ｄｅを確実に検出することができる。
また、背景部５０は、赤色成分と同色に着色された着色透明部材５６で被覆されたミラー５４を含んでいる。そのため、背景領域ＢＲにおいて照明光の反射は鏡面反射となり、高輝度の画素領域ＲＢ２と微小輝度の画素領域ＲＣ２とのコントラスト比がより高まることとなる。よって、Ｒ画像における輪郭Ｄｅの検出がより一層確実となる。
上述した通り、ディスク判別装置１００では、撮像画像に基づきディスクＤの輪郭Ｄｅを検出し、検出された輪郭ＤｅからディスクＤの中心ＣＰを示す座標値を算出する。そして、中心ＣＰを基準として被判別画像が回転される。そのため、中心ＣＰの算出精度が判別精度に影響する。本実施形態のディスク画像取得装置１を使用することにより、ディスクＤの輪郭を確実に検出することができるため、ディスク判別装置１の判別精度が向上する。
他方、撮像素子２４は、ディスクＤが透明板４８の支持面４８ａ上に存在しないときに背景部５０からの反射光を受光して赤色成分の反射光に対応するＲ画像（第３撮像画像）を取得する。この場合、Ｒ画像はその全体に亘り高輝度の画素領域となる。そのため、透明板４８の汚れにより輝度が低下した汚れ領域ＤＲを容易に検出することができる。
上述した通り、ディスク判別装置１では、汚れ領域ＤＲが検出された場合、汚れ検出信号が制御部１０４から出力され、状態表示器１１２が透明板４８の汚れを報知する。したがって、ディスク判別装置１００における保守作業の利便性が向上する。
なお、本実施形態では背景部５０においてミラー５４を配置しているが、背景部５０の表面を赤色に着色することによっても同様の効果を奏することができる。また、撮像素子２４における赤色画素の分光感度が赤色の近似色に及んでおり、且つ、その近似色における分光感度が所望の範囲であれば、背景部５０における着色透明部材５６を赤色の近似色としてもよい。ここでいう赤色の近似色は、橙色（波長が５９０ｎｍ以上で６１０ｎｍ以下）である。
（第２実施形態）
図１５は、本発明の第２実施形態のディスク画像取得装置１Ａを示す。ディスク画像装置１Ａは、照明部１０Ａが赤色成分の照明光を照射する発光素子１２ａと青色成分の照明光を照射する発光素子１２ｂを有し、撮像部２０がモノクロームの撮像素子２４Ａを有する点において、第１実施形態のディスク画像取得装置１と相違する。そのため、図１５において第１実施形態のディスク画像取得装置１と同一の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
ディスク画像取得装置１Ａでは、照明部１０Ａが赤色成分の照明光と青色成分の照明光とを選択的に照射する面照明部１１Ａである。面照明部１１Ａは、導光板１４の一方の端部（図１５の左側）に配置された発光素子１２ａと、導光板１４の他方の端部（図１５の右側）に配置された発光素子１２ｂと、を含んで構成される。発光素子１２ａには赤色ＬＥＤが使用され、発光素子１２ｂには青色ＬＥＤが使用される。発光素子１２ａの発光により赤色成分の照明光が面照明部１１Ａから照射され、発光素子１２ｂの発光により青色成分の照明光が面照明部１１Ａから照射される。これら赤色成分および青色成分の照射光は、所定の時間差をもってディスクＤの表面Ｄｓ１に照射される。なお、導光板１４の反射シート１６側の一面に反射ドット（図示せず）が形成されている場合には、発光素子１２ａ、１２ｂのそれぞれを導光板１４の反射ドットが粗に形成されている側の端部に配置することが好ましい。これにより、導光板１４から照射される赤色成分および青色成分の照明光が均一になる。
撮像部２０は、単一色の画像を取得するモノクロームの撮像素子２４Ａを有している。撮像素子２４Ａは、面照明部１１Ａから赤色成分の照明光が照射されたときのハーフミラー３２からの反射光を受光して撮像画像を出力し、面照明部１１Ａから青色成分の照明光が照射されたときのハーフミラー３２からの反射光を受光して撮像画像を出力する。換言すれば、撮像素子２４Ａは、赤色成分の照明光に対応する第１撮像画像と青色成分の照明光に対応する第２撮像画像とをそれぞれ取得する。
背景部５０は、第１実施形態のディスク画像取得装置１と同じ構成を有する。そのため、第１撮像画像は図２（Ａ）に示す画像となり、第２撮像画像は図２（Ｂ）に示す画像となる。したがって、第１撮像画像および第２撮像画像のそれぞれについて輪郭を検出することにより、高反射率ディスクＤｒｈおよび低反射率ディスクＤｒｌのいずれにおいても輪郭Ｄｅを確実に検出することが可能となる。なお、高反射率ディスクＤｒｈと低反射率ディスクＤｒｌとの間の反射率のディスクＤの場合においても、第１撮像画像および第２撮像画像のそれぞれについて輪郭を検出することにより、コントラスト比がやや低下するものの輪郭を検出するのに支障が生じない程度であるため、輪郭Ｄｅを確実に検出することができる。
また、ディスクＤが透明板４８の支持面４８上に存在しないときには、面照明部１１Ａから赤色成分の照明光が背景部５０の表面５０ａに向けて照射される。撮像素子２４Ａは、背景部５０の表面５０ａからの反射光を受光してＲ画像を取得する。この場合、Ｒ画像はその全体に亘り高輝度の画素領域となる。そのため、透明板４８の汚れにより輝度が低下した領域を容易に検出することができる。
本実施形態のディスク画像取得装置１Ａは、図４のディスク判別装置１００に適用できる。その場合、図３の制御部１０４が、発光素子１２ａ、１２ｂのそれぞれに対応する点灯制御信号ＬＣＳを所定の時間差をもって照明部１０Ａに出力すると共に、それらの点灯制御信号ＬＣＳのそれぞれに対応する撮像制御信号ＩＣＳを撮像部２０に出力する。これにより、図７のステップＳ７、Ｓ８、図８のＳＴ１、ＳＴ２および図９のステップＳ２４、Ｓ２５がそれぞれ２回ずつ実行されることとなる。それ以外のディスク判別装置１００の動作については、第１実施形態の動作を適宜に変更することにより実施可能であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
（第３実施形態）
図１６は、本発明の第３実施形態のディスク画像取得装置１Ｂを示す。ディスク画像取得装置１Ｂは、照明部１０Ｂが赤色成分の照明光を照射する赤色面照明部１１ａと、青色成分の照明光を照射する青色面照明部１１ｂと、クロスプリズム１３と、により構成される点、撮像部２０がモノクロームの撮像素子２４Ａにより構成される点において、第１実施形態のディスク画像取得装置１と相違する。そのため、図１６において第１実施形態のディスク画像取得装置１と同一の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
ディスク画像取得装置１Ｂは、ディスク搬送路４０を移動するディスクＤの表面Ｄｓ１に対して、赤色成分の照明光を照射し、且つ、青色成分の照明光を照射する照明部１０Ｂを含んで構成される。照明部１０Ｂは、赤色成分の照明光を照射する赤色面照明部１１ａと、青色成分の照明光を照射する青色面照明部１１ｂと、赤色面照明部１１ａから導入された照明光および青色面照明部１１ｂから導入された照明光のそれぞれを撮像窓４４に向けて屈折するクロスプリズム１３と、を含んでいる。
赤色面照明部１１ａは、発光素子１２ａ、導光板１４ａ、反射シート１６ａおよび拡散シート１８ａを含んでいる。発光素子１２ａには、赤色ＬＥＤが使用され、発光素子１２ａは赤色可視光を導光板１４ａに照射する。導光板１４ａは、図１６の鉛直方向に延在する矩形薄板状であり、クロスプリズム１３に向けて赤色成分の照明光を照射する。反射シート１６ａは、導光板１４ａのクロスプリズム１３の反対側に位置する面に密着されており、導光板１４ａからクロスプリズム１３の反対側へ光が拡散するのを防止し、クロスプリズム１３側に反射する。拡散シート１８ａは、導光板１４ａのクロスプリズム１３側の面に密着されており、導光板１４ａのクロスプリズム１３側の面から照射される光を均一に拡散させる。導光板１４ａによって導かれ、または、反射シート１６ａによって反射された発光素子１２ａからの照射光は、拡散シート１８ａによって面全体に亘って均一な光量にされ、クロスプリズム１３に向けて照射される。
青色面照明部１１ｂは、発光素子１２ｂ、導光板１４ｂ、反射シート１６ｂおよび拡散シート１８ｂを含んでいる。発光素子１２ｂには、青色ＬＥＤが使用され、発光素子１２ａは青色可視光を導光板１４ｂに照射する。導光板１４ｂは、図１６の鉛直方向に延在する矩形薄板状であり、クロスプリズム１３に向けて青色成分の照明光を照射する。反射シート１６ｂは、導光板１４ｂのクロスプリズム１３の反対側に位置する面に密着されており、導光板１４ｂからクロスプリズム１３の反対側へ光が拡散するのを防止し、クロスプリズム１３側に反射する。拡散シート１８ｂは、導光板１４ｂのクロスプリズム１３側の面に密着されており、導光板１４ｂのクロスプリズム１３側の面から照射される光を均一に拡散させる。導光板１４ｂによって導かれ、または、反射シート１６ｂによって反射された発光素子１２ａからの照射光は、拡散シート１８ｂによって面全体に亘って均一な光量にされ、クロスプリズム１３に向けて照射される。
クロスプリズム１３は、９０度の頂角がエッジになっている直角二等辺三角形の形状をしているプリズムが４個接合されてなる。クロスプリズム１３は、赤色面照明部１１ａおよび青色面照明部１１ｂの間に位置し、赤色面照明部１１ａおよび青色面照明部１１ｂから照射された図１６の水平方向に向かう光を９０度屈折し、図１６の鉛直上方に向けて照射する。これにより、赤色面照明部１１ａおよび青色面照明部１１ｂから照射された赤色成分および青色成分の照射光は、撮像窓４４を介してディスクＤの表面Ｄｓ１に選択的に照射される。これら赤色成分および青色成分の照射光は、所定の時間差をもって照射される。
撮像部２０は、第２実施形態のディスク画像取得装置１Ａと同様に、単一色の画像を取得するモノクロームの撮像素子２４Ａを有している。撮像素子２４Ａは、赤色面照明部１１ａから赤色成分の照明光が照射されたときのハーフミラー３２からの反射光を受光して撮像画像を出力し、青色面照明部１１ｂから青色成分の照明光が照射されたときのハーフミラー３２からの反射光を受光して撮像画像を出力する。換言すれば、撮像素子２４Ａは、赤色成分の照明光に対応する第１撮像画像と青色成分の照明光に対応する第２撮像画像とをそれぞれ取得する。
背景部５０は、第１実施形態のディスク画像取得装置１と同じ構成を有する。そのため、第１撮像画像は図２（Ａ）に示す画像となり、第２撮像画像は図２（Ｂ）に示す画像となる。したがって、第１撮像画像および第２撮像画像のそれぞれについて輪郭を検出することにより、高反射率ディスクＤｒｈおよび低反射率ディスクＤｒｌのいずれにおいても輪郭Ｄｅを確実に検出することが可能となる。なお、高反射率ディスクＤｒｈと低反射率ディスクＤｒｌとの間の反射率のディスクＤの場合においても、第１撮像画像および第２撮像画像のそれぞれについて輪郭を検出することにより、コントラスト比がやや低下するものの輪郭を検出するのに支障が生じない程度であるため、輪郭Ｄｅを確実に検出することができる。
また、ディスクＤが透明板４８の支持面４８ａ上に存在しないときには、赤色面照明部１１ａから赤色成分の照明光が背景部５０の表面５０ａに向けて照射される。撮像素子２４Ａは、背景部５０の表面５０ａからの反射光を受光して赤色成分に対応する第３撮像画像を取得する。この場合、第３撮像画像はその全体に亘り高輝度の画素領域となる。そのため、透明板４８の汚れにより輝度が低下した領域を容易に検出することができる。
本実施形態のディスク画像取得装置１Ｂは、図４のディスク判別装置１００に適用できる。その場合、図３の制御部１０４が、発光素子１２ａ、１２ｂのそれぞれに対応する点灯制御信号ＬＣＳを所定の時間差をもって照明部１０Ａに出力すると共に、それらの点灯制御信号ＬＣＳのそれぞれに対応する撮像制御信号ＩＣＳを撮像部２０に出力する。これにより、図７のステップＳ７、Ｓ８、図８のＳＴ１、ＳＴ２および図９のステップＳ２４、Ｓ２５がそれぞれ２回ずつ実行されることとなる。それ以外のディスク判別装置１００の動作については、第１実施形態の動作を適宜に変更することにより実施可能であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第１〜第３実施形態では、面照明１１、１１Ａ、１１ａ、１１ｂを用いているが、面照明以外の照明部を使用することも勿論可能である。例えば、明視野照明となる範囲での傾斜角度であれば、照明光を斜めに照射する場合についても適用することができる。また、ハーフミラー３２などのビームスプリッタ３０を用いることなく、ディスクＤおよび背景領域ＢＲからの反射光を直接撮像素子２４が受光できる構成に対しても適用することができる。
第２および第３実施形態では、発光素子１２ａとして赤色ＬＥＤを使用し、発光素子１２ｂとして青色ＬＥＤを使用することにより、照明部１０Ａ、１０Ｂから赤色成分の照明光と青色成分の照明光とをディスクＤの表面Ｄｓ１に選択的に照射しているが、その他の構成によっても実現することができる。例えば、白色光を照射する照明部に色選択シャッタを設けてもよい。
１、１Ａ、１Ｂ ディスク画像取得装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 照明部
１１、１１Ａ 面照明部
１１ａ 赤色面照明部
１１ｂ 青色面照明部
１２、１２ａ、１２ｂ 発光素子
１３ クロスプリズム
１４、１４ａ、１４ｂ 導光板
１６、１６ａ、１６ｂ 反射シート
１８、１８ａ、１８ｂ 拡散シート
２０ 撮像部
２２ 集光レンズ
２４、２４Ａ 撮像素子
３０ ビームスプリッタ
３２ ハーフミラー
４０ ディスク搬送路
４２ ベース板
４４ 撮像窓
４６ 撮像領域
４８ 透明板
４８ａ 支持面
５０ 背景部
５２ ベース体
５４ ミラー
５６ 着色透明部材
１００ ディスク判別装置
１０２ 撮像タイミングセンサ
１０４ 制御部
１０６ ＥＥＰＲＯＭ
１０８ ＲＡＭ
１１０ 入出力インターフェース
１１２ 状態表示器
１１４ モード切換スイッチ
１２２ マイクロコンピュータ
１２４ 画像処理部
１３２ 基準画像保持部
１３４ 撮像画像保持部
１３６ 処理画像保持部
１４２ エッジ強調部
１４４ 輪郭検出部
１４６ 中心算出部
１４８ 有効領域設定部
１５０ マスク処理部
１５２ サイズ変換部
１５４ 画像回転部
１５６ 画像移動部
１５８ 対比判別部
１６０ 汚れ検出部

Claims (11)

  1. ディスクの一面を支持する支持面を有する透明部と、
    前記支持面に支持された前記ディスクの他面側に配置されると共に、前記支持面に相対する表面を有し、前記ディスクが前記支持面上に存在するときに当該表面が前記ディスクの輪郭の外方において背景領域をなす背景部と、
    前記支持面に支持された前記ディスクおよび前記背景部に前記透明部を介して照明光を照射する照明部と、
    前記透明部を透過する、前記ディスクの一面および前記背景部からの反射光を受光する撮像素子と、を備え、
    前記照明部が第１色成分と当該第１色成分とは波長の異なる第２色成分とを少なくとも含む前記照明光を照射し、
    前記背景部が前記第１色成分の照明光を反射すると共に前記第２色成分の照明光を吸収するよう構成され、
    前記撮像素子は、前記ディスクの一面および前記背景領域からの反射光を受光して前記第１色成分の反射光に対応する画像を取得する第一画素群と前記第２色成分の反射光に対応する画像を取得する第二画素群とを有し、前記ディスクの一面の反射率が低い前記ディスクが前記支持面上に存在するときに前記第一画素群が前記ディスクの一面に対応する第１画素領域の輝度が低く且つ前記背景領域に対応する第２画素領域の輝度が高く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が高い第１撮像画像を取得し、前記第二画素群が前記第１画素領域の輝度が高く且つ前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が低い第２撮像画像を取得し、前記ディスクの一面の前記反射率が高い前記ディスクが前記支持面上に存在するときに、前記第一画素群が前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が低い前記第１撮像画像と、前記第１画素領域の輝度が高く且つ前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が高い前記第２撮像画像を取得し、前記ディスクが前記支持面上に存在しないときに前記第一画素群が前記背景部からの反射光を受光して前記第１色成分の反射光に対応する第３撮像画像を取得し、
    前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像それぞれについて、前記ディスクの一面に対応する第１画素領域の輝度と前記背景領域に対応する第２画素領域の輝度との輝度差に基づいて前記ディスクの輪郭を検出し、
    前記第３撮像画像の輝度ムラに基づいて前記透明部の汚れを検出するディスク画像取得装置。
  2. 前記背景部の少なくとも前記表面が前記第１色成分と同色または近似色に着色されている請求項１に記載のディスク画像取得装置。
  3. 前記背景領域における前記第１色成分の反射が鏡面反射となるよう前記背景部が構成される請求項１に記載のディスク画像取得装置。
  4. 前記背景部が前記第１色成分と同色または近似色に着色された透明部材で被覆されたミラーを含んでいる請求項３に記載のディスク画像取得装置。
  5. 前記第１色成分が赤色であり、前記第２色成分が青色である請求項１〜４のいずれか１項に記載のディスク画像取得装置。
  6. ディスクの一面を支持する支持面を有する透明部と、
    前記支持面に支持された前記ディスクの他面側に配置されると共に、前記支持面に相対する表面を有し、前記ディスクが前記支持面上に存在するときに当該表面が前記ディスクの輪郭の外方において背景領域をなす背景部と、
    前記支持面に支持された前記ディスクおよび前記背景部に前記透明部を介して照明光を照射する照明部と、
    前記透明部を透過する、前記ディスクの一面および前記背景部からの反射光を受光する撮像素子と、を備え、
    前記照明部が第１色成分の第１照明光と当該第１色成分とは波長の異なる第２色成分の第２照明光と照射し、
    前記背景部が前記第１色成分の前記第１照明光を反射すると共に前記第２色成分の前記第２照明光を吸収するよう構成され、
    前記撮像素子は、前記ディスクが前記支持面上に存在するときに前記照明部が前記第１照明光と前記第２照明光とを所定の時間差をもって照射して前記ディスクの一面および前記背景領域からの反射光を受光して前記第１色成分の反射光に対応する第１撮像画像と前記第２色成分の反射光に対応する第２撮像画像とを取得し、前記ディスクが前記支持面上に存在しないときに前記背景部からの反射光を受光して前記第１色成分の反射光に対応する第３撮像画像を取得し、
    前記ディスクの一面の反射率が低い場合、前記ディスクの一面に対応する第１画素領域の輝度が低く且つ前記背景領域に対応する第２画素領域の輝度が高く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が高い前記第１撮像画像と、前記第１画素領域の輝度が高く且つ前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２撮像画像の輝度差が低い前記第２撮像画像とを取得し、
    前記ディスクの一面の前記反射率が高い場合、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が低い前記第１撮像画像と、前記第１画素領域の輝度が高く且つ前記第２画素領域の輝度が低く、前記第１画素領域及び前記第２画素領域の輝度差が高い前記第２撮像画像とを取得し、
    前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像それぞれについて、前記第１画素領域の輝度と前記第２画素領域の輝度との輝度差に基づいて前記ディスクの輪郭を検出し、
    前記第３撮像画像の輝度ムラに基づいて前記透明部の汚れを検出するディスク画像取得装置。
  7. 前記背景部の少なくとも前記表面が前記第１色成分と同色または近似色に着色されている請求項６に記載のディスク画像取得装置。
  8. 前記背景領域における前記第１色成分の反射が鏡面反射となるよう前記背景部が構成される請求項６に記載のディスク画像取得装置。
  9. 前記背景部が前記第１色成分と同色または近似色に着色された前記透明部で被覆されたミラーを含んでいる請求項８に記載のディスク画像取得装置。
  10. 前記第１色成分が赤色であり、前記第２色成分が青色である請求項６〜９のいずれか１項に記載のディスク画像取得装置。
  11. ディスクの一面を撮像して撮像画像を取得するディスク画像取得装置と、前記ディスク画像取得装置により取得された撮像画像に基づき生成された被判別画像と所定の基準画像とを対比して前記ディスクの真偽を判別する判別部と、を備えるディスク判別装置であって、
    前記ディスク画像取得装置が請求項１〜１０のいずれか１項に記載のディスク画像取得装置からなり、
    前記ディスク画像取得装置により取得された前記第１、第２および第３撮像画像のそれぞれに対して輝度変化が急峻な部分を強調してエッジ強調するエッジ強調部と、
    前記ディスク画像取得装置により取得され、前記エッジ強調部でエッジ強調された前記第１および第２撮像画像のそれぞれに対して画素値が所定の閾値以上となる画素を前記ディスクの輪郭として検出する輪郭検出部と、
    前記ディスク画像取得装置により取得され、前記エッジ強調部でエッジ強調された前記第３撮像画像に対して所定の閾値以上の画素値が存在するか否かを判定し、前記透明部に付着した汚れを検出する汚れ検出部と、
    をさらに備えるディスク判別装置。
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