(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に刻印を有する読み取り対象物が載せられる透明板と、
前記透明板に載せられた状態の前記読み取り対象物のまわりに配置され、前記読み取り対象物の表面に、この表面と５〜１５度の角度をなす方向から光を入射する複数の光源と、
前記読み取り対象物からの反射光を受光することにより前記刻印を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像面上に前記読み取り対象物からの反射光を結像させるレンズ系と、
前記レンズ系の主点以外の位置に配置された光制限部材とを有し、
前記光制限部材は前記レンズ系の主点に対しより出射側に配されていることを特徴とする刻印読み取り装置。
【請求項２】
前記光制限部材が、照明による前記読み取り対象物からの反射光が周辺部と中心部の光量を補正するような周辺光量の変化率を生ずるように設定された絞り手段もしくはこれに類する光線制限手段であることを特徴とする請求項１に記載の刻印読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、撮像手段の撮像領域の全面にわたってほぼ均一な光量分布を得ることができる刻印読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、例えば、特開平５−８９２７６号公報に記載された従来の刻印読み取り装置を示す断面図である。円周上に配列された複数の光源１０からの光は、円環状の反射面部材１２で反射して、読み取り対象物１４の表面（ひょうめん、以下同様）１６にほぼ水平方向から入射する。この入射光は、対象物表面１６で反射して結像レンズ１８を経て撮像素子２０に入射・結像するが、対象物表面１６の上に存在する刻印の稜部で結像レンズへ向けて反射するため、撮像素子２０によってこの刻印の稜部が線画として撮像される。
【０００３】
そして、この撮像データが撮像素子２０からデジタル信号変換を施しコンピュータ（図示せず）に送出され、コンピュータは刻印の形状に基づいて読み取り対象物１４の種類（例えば、５円硬貨であるか１０円硬貨であるか）を判別したり、真偽を判定したりする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように構成された従来の刻印読み取り装置においては、刻印を読み取るための光が読み取り対象物１４の周囲に配置された光源１０から当てられるため、読み取り対象物１４の周辺付近からの光が強くなり、中央付近からの光が弱くなってしまう。このため、撮像素子２０による撮像データが均一な光量分布となるように何らかの段階で補正する必要があり、従来はコンピュータによる画像処理の段階で補正していた。従って、従来の刻印読み取り装置は画像処理に負担をかけてしまっており、読み取り対象物１４の種類判別等の処理スピードを十分に上げられないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、撮像素子（撮像手段）による撮像データの段階でほぼ均一な光量分布が得られる刻印読み取り装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、表面に刻印を有する読み取り対象物が載せられる透明板と、透明板に載せられた状態の読み取り対象物のまわりに配置され、読み取り対象物の表面に、この表面と５〜１５度の角度をなす方向から光を入射する複数の光源と、読み取り対象物からの反射光を受光することにより刻印を撮像する撮像手段と、撮像手段の撮像面上に読み取り対象物からの反射光を結像させるレンズ系と、レンズ系の主点以外の位置に配置された光制限部材とを有し、光制限部材はレンズ系の主点に対しより出射側に配されていることを特徴とする。
【０００７】
光制限部材が、照明による読み取り対象物からの反射光が周辺部と中心部の光量を補正するような周辺光量の変化率を生ずるように設定された絞り手段もしくはこれに類する光線制限手段であってもよい。
【０００９】
【作用】
本発明においては、光源が読み取り対象物のまわりに配置されているため、読み取り対象物の周辺付近からの反射光の光量が中心付近からの反射光に比べて多くなる。一方、レンズ系の主点以外の位置に周辺光量を調整する絞りをが配しているため、読み取り対象物の周辺付近からの光が中心付近からの光に比べて強く制限される。従って、両者の効果が相殺され、撮像手段における光量がほぼ均一になる。
【００１０】
【実施例】
以下、添付図面に沿って本発明の実施例について説明する。なお、図面において同一又は相当部分には同一符号を用いるものとする。
【００１１】
図１は、本発明に従って構成された刻印読み取り装置の外観構成を示す斜視図である。この刻印読み取り装置の上部にはガラス板２２が配置され、このガラス板２２の上に読み取り対象物である硬貨１４が載せられる。硬貨１４は、図示しない搬送装置によって次々と送られてきてガラス板２２の上を高速で移動し、ガラス板２２を激しく摩擦するため、ガラス板２２は容易には傷が付かないサファイアガラス等から構成されている。また、硬貨１４の上下の表面には刻印２４が形成されている。
【００１２】
図２は、刻印読み取り装置からガラス板２２を取り外した状態を示す斜視図であり、図３は刻印読み取り装置の内部構造を示す側断面図である。多数のＬＥＤ１０から発せられた光は、ＬＥＤ１０に対応して設けられたライトガイド２６によって導かれて、ガラス板２２の上に載せられた硬貨１４の表面に、この表面と５〜１５度の角度をなす方向から投光・照射する。この角度を中心にして、光は広がるにつれて減衰する。ＬＥＤ１０及びライトガイド２６によって光源が構成される。ライトガイド２６は円周上に配列されている。そして、硬貨１４の表面で反射した光は、レンズ系２８によって集光されてＣＣＤ２０の結像面に至る。ＣＣＤ２０は撮像手段を構成する。硬貨１４の表面で光が反射する際、その表面に存在する刻印２４は刻印２４の稜部で結像レンズに向けて光を反射するため、刻印２４の稜部が線画としてＣＣＤ２０によって撮像される。なお、硬貨１４が搬送されてきてガラス板２２上に来たことは硬貨到来センサ３０によって検出され、硬貨到来が検出された時点で硬貨１４の撮像が行われる。
【００１３】
図７に示した従来技術と同様に、ＬＥＤ１０及びライトガイド２６は硬貨１４のまわりから光を当てる構造になっているため、ＣＣＤ２０によって撮像される硬貨１４の画像は、図５( ａ) に示すように周辺にいくほど明るくなり中心付近は暗くなってしまう。従って、レンズ系２８は以下で説明するように構成されている。
【００１４】
図４はレンズ系２８の構成を示す図である。レンズ系２８は５枚のレンズ２８1 〜２８5 から構成されており、ガラス板３２がＣＣＤ素子の保護のために設けられている。このレンズ系２８の主点には絞り３４が配置され、ＣＣＤ２０に達する光の光量を均一に、すなわち硬貨１４の中心付近からの光も周辺付近からの光も同じ割合で制限している。また、レンズ系２８の主点以外の位置には周辺光量調整用の絞り３６が配置されている。
【００１５】
硬貨１４の中心付近からの光は光路３８を通ってＣＣＤ２０に達する。従って、この光の光量は絞り３６によってほとんど制限されない。一方、硬貨１４の周辺付近からの光は光路４０を通ってＣＣＤ２０に達する。従って、周辺光量となるこの光は絞り３６によって制限されてしまう。すなわち、絞り３６は、硬貨１４からの光のうち周辺寄りの光ほど強く制限し、中心寄りの光ほど制限しなくなる。絞り３６は、照明による周辺部と中心部の反射光量を補正するよう周辺光量の変化率を得られるように、配置位置や口径を決定すればよい。また、例えば配置する位置としては、レンズ系２８の主点以外の位置であって、図４に示した位置以外に、レンズ２８1 の図４で左側、レンズ２８1 と２８2 との間、レンズ２８4 と２８5 との間等であってもよい。
【００１６】
レンズ系２８がこのような特性を有しているため、ＣＣＤ２０によって得られる硬貨１４の画像は図５( ｂ) で示すようになる。このように光量分布がほぼ均一になった画像が得られるのは、硬貨１４で反射した光が周辺ほど光量が多いのに対し、絞り３６が周辺からの光ほど強く制限するため、両者がちょうどキャンセルして光量がほぼ均一になるように設定したためである。従って、ＣＣＤ２０によって得られる撮像データの段階で均一な光量分布を得ることができる。この結果、刻印読み取り装置の後段に接続されて硬貨判別等を画像処理によって行うコンピュータに対する負担が小さくなり、全体の処理スピードも早くなる。
【００１７】
次に、実際の測定データを示す。図６はＣＣＤ２０の撮像面上における光量の分布を示すグラフであり、横軸はＣＣＤ２０の中心からの距離を示しており、横軸の値が０の点はＣＣＤ２０の中心に対応する。また、縦軸は光量を示している。図６( ａ) はレンズ系２８から絞り３６を取り外したときの状態、図６( ｂ) は絞り３６を取り付けた状態である。絞り３６を取り外したときには、図６( ａ) に示すようにＣＣＤ２０の中心での光量が少なく周辺での光量が多くなってしまっている。絞り３６を取り付けると、図６( ｂ) に示すようにＣＣＤ２０の全面にわたってほぼ均一な光量が得られる。これは、絞り３６によって周辺での光量が低下し中心からの光量が変化しないためである。このように、この刻印読み取り装置によって、ＣＣＤ２０の撮像データの段階で均一な光量分布を得ることができた。
【００１８】
なお、以上の説明においては読み取り対象物を硬貨としたが、例えばゲーム機や交通機関で使用される代用コインやクレジットカード等、表面に刻印が形成されているものであれば、この刻印読み取り装置によって刻印を読み取ることが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、レンズ系の主点以外の位置に絞りが配置されているため、読み取り対象物の周辺付近からの光が中心付近からの光に比べて強く制限される。従って、撮像手段における光量がほぼ均一になり、撮像手段による撮像データの段階でほぼ均一な光量分布となる刻印読み取り装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された刻印読み取り装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】刻印読み取り装置からガラス板を取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】刻印読み取り装置の内部構造を示す側断面図である。
【図４】レンズ系の構成、及び硬貨表面での反射光の光路を示す図である。
【図５】ＣＣＤによって得られる硬貨の画像をディスプレー上に表示した中間調画像を示す写真であり、（ａ）は絞りを取り外した状態のもの、（ｂ）は絞りを取り付けた状態のものである。
【図６】ＣＣＤの撮像面上における光量の分布を示すグラフであり、（ａ）は絞りを取り外した状態のもの、（ｂ）は絞りを取り付けた状態のものである。
【図７】従来の刻印読み取り装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ＬＥＤ（光源）、１４…硬貨（読み取り対象物）、２０…ＣＣＤ（撮像手段）、２２…ガラス板（透明板）、２４…刻印、２６…ライトガイド（光源）、２８…レンズ系、３６…絞り。
【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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