(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に収容された照明光源からの照明光を、前記照明光源を支持する取付部材に取り付けられたプリズムを通してガラス板に向けて暗視野照明するように照射すると共に、前記ガラス板を透過させて前記ハウジング外のワークに照射し、このワークからの反射光を前記ガラス板を透過させて前記ハウジング内の撮像手段に入射させて画像として取り込むように構成して成るワーク画像取込装置において、前記ガラス板と前記撮像手段との間の撮像範囲内に配置され、前記ワーク外側の撮像を制限する黒色のシートの絞り板を、前記取付部材と、前記プリズムと、前記ガラス板のうち、いずれかに設けたことを特徴とするワーク画像取込装置。
【請求項２】
前記ワークは搬送路を搬送されて撮像範囲に位置すると前記照明光源により照明されるものであると共に、前記照明光源は環状に配置された多数の光源から成ることを特徴とする請求項１記載のワーク画像取込装置。
【請求項３】
前記絞り板は前記多数の光源を取り付けた取付部材に保持され、前記絞り板に形成される円形開口により前記ワーク外側の撮像を制限するものであることを特徴とする請求項２記載のワーク画像取込装置。
【請求項４】
前記ワークはコインであることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のワーク画像取込装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイン等のワークの画像を取り込むワーク画像取込装置に関する。更に詳述すると、本発明はワーク画像取込装置の光学系の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、コイン等のワーク１００の画像を取り込むワーク画像取込装置１０１では、コンベヤ１０２により順次に搬送される大きさの異なる複数種類のワーク１００が所定の撮像範囲１０３を通過する際に照明光源１０４からの照明光をワーク１００に照射し、このワーク１００からの反射光を撮像手段、例えばＣＣＤ１０５で受光してワーク１００の撮像を行っている。得られた画像は、図９に示すように、ワークのエッジ部分１０６が白くなり、それ以外は真っ黒になる（図中ハッチング部分）。そして、このエッジ部分１０６の大きさを検出して、ワーク１００の種類が判別される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したワーク画像取込装置１０１では、ＣＣＤ１０５及びレンズ１０７による撮像範囲１０３は余裕を持ってワーク１００よりもかなり広く設定されているので、例えば照明光源１０４からの照射光が乱反射した時にこれも画像に取り込まれてしまうことがある。このため、画像中でワークのエッジ部分１０６以外にも白い部分が写し込まれてしまことがあり、この場合はワークの種類の判別が困難となってしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、ワーク以外の余分なものの写し込みを防止できるワーク画像取込装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１の発明は、ハウジング内に収容された照明光源からの照明光を、照明光源を支持する取付部材に取り付けられたプリズムを通してガラス板に向けて暗視野照明するように照射すると共に、ガラス板を透過させてハウジング外のワークに照射し、このワークからの反射光をガラス板を透過させてハウジング内の撮像手段に入射させて画像として取り込むように構成して成るワーク画像取込装置において、ガラス板と撮像手段との間の撮像範囲内に配置され、ワーク外側の撮像を制限する黒色のシートの絞り板を、取付部材と、プリズムと、ガラス板のうち、いずれかに設けている。
【０００６】
したがって、ワークからの反射光が絞り板により絞られてワーク撮像範囲が制限されるので、ワーク及びその近傍を除いて絞り板が直接撮像される。これにより、ワークの周囲で生じた乱反射等が写し込まれることはなく、ワークの周囲部分が全て真っ黒なものとなり、ワークの判別処理が容易になり精度が向上する。
【０００７】
また、請求項２のワーク画像取込装置では、ワークは搬送路を搬送されて撮像範囲に位置すると照明光源により照明されるものであると共に、照明光源は環状に配置された多数の光源から成るようにしている。したがって、ワークは全周から照射されることになるので、ワークの輪郭が明確に浮かび上がる。しかも、ワークは暗視野照明されるので、真っ黒の背景中にワークのエッジが白く浮かび上がることになり、ワークの判別の精度がより向上する。
【０００８】
さらに、請求項３のワーク画像取込装置では、絞り板は多数の光源を取り付けた取付部材に保持され、絞り板に形成される円形開口によりワーク外側の撮像を制限するものであるようにしている。したがって、絞り板が多数の光源を取り付けた取付部材に保持されているので、照明光源からの光線が絞り板に直接当たることはない。このため、絞り板が明るく撮像されてしまうことはなく、常に真っ黒に撮像される。
【０００９】
また、請求項４のワーク画像取込装置では、ワークはコインであるようにしている。したがって、コインの判別を容易に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。図１及び図２に示すように、ワーク画像取込装置１は、照明光源としてのＬＥＤ２からの照明光をワークとしてのコイン３に照射し、このコイン３からの反射光を撮像手段としてのＣＣＤ４により画像として取り込むようにしている。そして、このワーク画像取込装置１では、ガラス板８とＣＣＤ４との間の撮像範囲内に配置され、ＣＣＤ４によってコイン３の外側の撮像を制限する絞り板５を設けている。
【００１１】
さらに本実施形態では、ワーク画像取込装置１は、赤外光線を発するＬＥＤ２と、このＬＥＤ２からの照射光の光路方向を変更するプリズム７と、コイン３の撮像面を決定するガラス板８と、コイン３からの反射光を絞る絞り板５と、絞られた反射光を集光するレンズ９と、集光された反射光を受光するＣＣＤ４とを備えている。
【００１２】
ＬＥＤ２は取付部材としての支持基板１０に支持されて、撮像されるコイン３に対して周囲を囲むように環状に多数配置されている。プリズム７は円環形状で、ＬＥＤ２からの照射光の光路を曲折してガラス板８のほぼ中央部に向けている。プリズム７には、支持基板１０の透孔１０ａに嵌合する突起７ａが形成されている。これにより、プリズム７と支持基板１０との相対位置、ひいてはプリズム７とＬＥＤ２との相対位置が維持される。
【００１３】
ここで、ＬＥＤ２及びプリズム７はワーク画像取込装置１の下部、すなわちコイン３の周囲部分に近接して配置されている。このため、プリズム７からの照射光はコイン３の表面に対して平行に近い角度で入射する。これにより、コイン３の表面の平面部分による反射光はＣＣＤ４に受光されず、コイン３の表面のエッジ部分による反射光のみがＣＣＤ４に受光される。すなわち、ＣＣＤ４により得られた画像は、図３に示すようにコインの表面のうちエッジ部分１１のみが反射で白くなり、他の平面部分（図中ハッチング部分）は真っ黒になり、暗視野照明となる。
【００１４】
プリズム７の射出面７ｂとガラス板８との間には、拡散板１２がほぼ鉛直に配置されている。拡散板１２は円環形状でプリズム７の内側に填め込まれている。拡散板１２は半透明の部材から成り、ＬＥＤ２からの照射光を拡散してガラス板８に照射する。このため、多数のＬＥＤ２からの点光が拡散されて円環状の柔らかな光線としてガラス板８を照射する。これにより、コイン３の全周にほぼ均一な照射光を与えることができるので、得られた画像のコイン３のエッジが均一となりコイン判別の精度を向上させることができる。なお、拡散板１２は鉛直に配置されるものに限られず、図２中想像線で示すようにプリズム７の射出面７ｂに密着させるか、又はプリズムの射出面７ｂにシボ打ちして拡散しても構わない。
【００１５】
ガラス板８は、ワーク画像取込装置１の底板１３の透孔１３ａに填め込まれている。ガラス板８の大きさは、絞り板５により制限されたワーク撮像範囲６よりも僅かに大きいものとされている。そして、ガラス板８にはコイン３が密着される。このため、コイン３の設定位置が一定に維持される。また、コイン３はコンベヤ１４により移動され、移動しながら画像の取り込みが行われる。
【００１６】
プリズム７のコイン３と向き合った面には、下遮光板１５が取り付けられている。下遮光板１５は、外形が円形で内周部は絞り板５と一体形成されている。但し、下遮光板１５と絞り板５とを別部材として、これらを接合したものとしても構わない。この絞り板５及び下遮光板１５は塩化ビニル製のシートから成り炭素粒子を塗装して黒色とされている。このため、赤外線光である反射光は絞り板５により反射されることはない。
【００１７】
また、下遮光板１５はプリズム７のコイン３と向き合った面に取り付けられているので、プリズム７内部での乱反射光がプリズム７の外部に漏れることが防止される。これにより、乱反射光がコイン３やその周囲を照射することを防止している。
【００１８】
そして、絞り板５の円形の開口５ａによりコイン３からの反射光が絞られる。すなわち、反射光の外周部分がＣＣＤ４に受光されなくなる。これにより、ＣＣＤ４により得られた画像は、図３に示すようにコイン３の近傍にはガラス板８が写し込まれ、その周囲には絞り板５が直接写し込まれる。但し、コイン３の近傍のガラス板８と直接写し込んだ絞り板５とはいずれも真っ黒なので、画像中で境界を見いだすことはできない。
【００１９】
本実施形態では、絞り板５がプリズム７の下面に取り付けられているので、コイン３との距離が小さくなり、反射光の乱反射部分を拡散する前に取り除くことができる。このため、乱反射によるコイン３の周辺部分の明るくなることを確実に防止できる。
【００２０】
さらに、支持基板１０の上面に上遮光板１６が取り付けられている。上遮光板１６は環状でプリズム７の突起７ａに嵌合される透孔１６ａを有している。また、プリズム７の内側面には、上遮光板１６と一体化され絞り板５に接する横遮光板１７が取り付けられている。いずれの遮光板１６，１７も塩化ビニル製のシートから成り炭素粒子を塗装しているか又は炭素粒子を含有している。このため、赤外線光である反射光はこれら遮光板１６，１７により反射されることはない。
【００２１】
これらの遮光板１６，１７により、プリズム７からの乱反射光がプリズム７内側に漏れたり、支持基板１０を透過して漏れることを防止している。これにより、乱反射光が絞り板５の上面、すなわちＣＣＤ４に撮像される面を照射することを防止している。したがって、絞り板５が確実に真っ黒に写し込まれるので、コイン３の判別精度を向上させることができる。
【００２２】
一方、レンズ９及びＣＣＤ４により画像が取り込まれる範囲は読み取りに余裕を持たせるために絞り板５の開口５ａよりも大きく設定されている。本実施形態では、絞り板５の開口５ａの縁部は勿論、上遮光板１６の内周部分の一部や横遮光板１７も読み込まれている。これら絞り板５及び遮光板１６，１７のＣＣＤ４を向いた面には光線が当たらないので、読みとった画像ではコイン３のエッジ部分１１以外の部分は真っ黒になる。
【００２３】
上述したワーク画像取込装置１によりコイン３の画像の取り込みを行う手順を以下に説明する。コイン３がコンベヤ１４上を移動してワーク画像取込装置１のワーク撮像範囲６に近づくとワーク画像取込装置１に組み込まれた位置センサ１８が作動する。位置センサ１８によりコイン３がワーク撮像範囲６に位置したことが検出されると、ＬＥＤ２が発光される。
【００２４】
ＬＥＤ２からの照射光はプリズム７で反射されてガラス板８を透過してコイン３を照射する。コイン３からの反射光はガラス板８を透過して絞り板５で絞られてレンズ９で結像されてＣＣＤ４により受光される。ＣＣＤ４で得られた画像は、例えば図３に示すようにコイン３のエッジ部分１１が白く浮き上がったものとなる。そして、この画像に基づいてコイン３の判別を行う。具体的には、例えば円形状のエッジ部分１１の大きさを検出して硬貨の種別を判断する。
【００２５】
ＬＥＤ２の発光からＣＣＤ４による画像の取り込みまでの処理中もコンベヤ１４は移動している。そして、多数のコイン３が連続してワーク撮像範囲６を通過し、各コイン３について判別がなされる。
【００２６】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、ガラス板８の大きさは絞り板５により絞られたワーク撮像範囲６よりも僅かに大きいものとしているが、これに限られず図４に示すようにワーク撮像範囲６よりも十分に大きいものとしても構わない。この場合、ガラス板８でのワーク撮像範囲６の周囲には円環状の遮光シート１９を取り付けることが好ましい。これにより、プリズム７の反射面７ｃや射出面７ｂから漏れ出す乱反射光がガラス板８やコイン３を照射することを防止できる。なお、この遮光シート１９の取付位置としては、反射光の光路方向（図４中での上下方向）においてできるだけワークの表面に近く、かつ照射光が入射しない位置が好ましい。これにより、遮光シート１９がワーク撮像範囲６から外れるので、画像中に写し込まれることはなく、真っ黒な部分が明るくなってしまうことはない。
【００２７】
また、本実施形態ではプリズム７に取り付けた下遮光板１５に絞り板５を一体化しているが、絞り板５の取付位置はこれに限られない。例えば、図５に示すように、支持基板１０に取り付けた上遮光板１６の内周縁に絞り板５を一体または別体に設けても構わない。この絞り板５の取付位置によれば、絞り板５がＬＥＤ２を備えた支持基板１０の上側に取り付けられるので、ＬＥＤ２からの照射光が絞り板５の上面に当たることはなく、得られた画像中で絞り板５をより確実に真っ黒なものとすることができる。なお、この場合、プリズム７に取り付けた下遮光板１５は拡散板１２から横遮光板１７までの長さがあれば足りる。また、この絞り板５によっても、ワークの外側の撮像を制限し画像のコイン３以外の部分を真っ黒にすることができる。
【００２８】
さらに、絞り板５の取付位置は、図５に示すように支持基板１０の上面に限られず、支持基板１０の下面であっても構わない。この場合も絞り板５がＬＥＤ２の上側に取り付けられるので、ＬＥＤ２からの照射光が絞り板５の上面に当たることはない。
【００２９】
また、絞り板５の取付位置をガラス板８の上面とすることもできる。これにより、コイン３からの反射光のうちワーク撮像範囲６以外の部分はガラス板８よりも上側に達することができない。このため、反射光の乱反射部分を確実に排除することができる。
【００３０】
一方、プリズム７の形状は図１及び図２に示したものに限られず、図６及び図７に示すように拡散板１２が挿入される固定溝７ｄや下遮光板１５及び横遮光板１７が裏当てされる支持部７ｅを有していても構わない。この場合、拡散板１２の上端が固定溝７ｄに挿入されて位置決めされるので、ずれてしまうことがない。また、支持部７ｅにより下遮光板１５及び横遮光板１７の位置が決定されるので、これらの位置が安定しプリズム７からの乱反射光の漏れが確実に防止される。
【００３１】
しかも、図６及び図７に示すプリズム７であっても、絞り板５の設置位置を図６に示すように下遮光板１５の内縁部の内周側としたり図７に示すように上遮光板１６の内縁部の内周側にすることができる。したがって、ワーク画像取込装置１を設計する際は要求される条件によって各種のプリズム７を選択して設計できると共に絞り板５の設置位置も異ならせて設計することができる。
【００３２】
さらに、上述した実施形態ではプリズム７を設けているが、これはなくても構わない。例えば、ＬＥＤによりコイン３を直接照射するようにしても構わない。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１のワーク画像取込装置は、ガラス板と撮像手段との間の撮像範囲内に配置され、ワーク外側の撮像を制限する黒色のシートの絞り板を、取付部材と、プリズムと、ガラス板のうち、いずれかに設けているので、ワーク及びその近傍を除いて絞り板が直接撮像される。このため、ワークの周囲で生じた乱反射等が写し込まれることはなく、ワークの周囲部分が全て真っ黒なものとなり、画像処理におけるワーク判別が容易になって精度を向上させることができる。
【００３４】
また、請求項２のワーク画像取込装置では、ワークは搬送路を搬送されて撮像範囲に位置すると照明光源により照明されるものであると共に、照明光源は環状に配置された多数の光源から成るものとしているので、ワークは全周から照射されることになりワークの輪郭を明確に浮き上がらせることができる。しかも、ワークは暗視野照明されるので、真っ黒の背景中にワークのエッジが白く浮かび上がることになり、ワークの判別の精度をより向上させることができる。
【００３５】
さらに、請求項３のワーク画像取込装置では、絞り板は多数の光源を取り付けた取付部材に保持され、絞り板に形成される円形開口によりワーク外側の撮像を制限するものであるようにしているので、照明光源からの照明光が絞り板を直接照射することはない。このため、絞り板が明るく撮像されてしまうことはなく、ワークの周囲部分が全て常に真っ黒に撮像される。したがって、ワーク判別の精度を向上させることができる。
【００３６】
また、請求項４のワーク画像取込装置では、ワークはコインであるようにしているので、コインの種類の判別を容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のワーク画像取込装置の全体を示す縦断面図である。
【図２】  ワーク画像取込装置のプリズム周辺を示す拡大断面図である。
【図３】  ワーク画像取込装置により取り込んだコインの画像を示す概略図である。
【図４】  ワーク画像取込装置の他の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図４】  ワーク画像取込装置の他の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図５】  ワーク画像取込装置の更に他の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図６】  ワーク画像取込装置の別の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図７】  ワーク画像取込装置の更に別の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図８】  従来のワーク画像取込装置の全体を示す縦断面図である。
【図９】  従来のワーク画像取込装置により取り込んだコインの画像を示す概略図である。
【符号の説明】
１  ワーク画像取込装置
２  ＬＥＤ（照明光源）
３  コイン（ワーク）
４  ＣＣＤ（撮像手段）
５  絞り板
６  ワーク撮像範囲
１０  支持基板（取付部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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