(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取面上の読取部位に配置された読取対象物の刻印を読み取る刻印読取装置において、
前記読取面に対向して配置させて、前記読取対象物を撮像する撮像手段と、
前記読取部位の周囲に環状に配置させて、外方に向けて発散光を出射する複数の光源と、
前記各光源の周囲に配置させて、前記各光源から出射した発散光を前記読取対象物に向けて反射させる環状の反射鏡とを備え、
前記反射鏡は、前記光源にそれぞれ対面させたＶ溝形状の反射面を複数有し、前記各光源の光源中心軸線上に前記各反射面の溝底が配置されていることを特徴とした刻印読取り装置。
【請求項２】
前記読取面と平行で且つ前記反射鏡の中心点を含む反射鏡基準面において、前記光源から発散する光線のうち、前記光源中心軸線に沿った光線の光強度に対して半分の光強度を有する光線について、この光線の前記反射鏡での反射角が、前記反射面で反射して前記光源中心軸線と平行になる光線の前記反射面での反射角と、前記反射面で反射して前記反射鏡の中心点を通る光線の前記反射面での反射角との範囲内になるように前記反射面のＶ溝の角度が設定されていることを特徴とした請求項１記載の刻印読取り装置。
【請求項３】
開口部を有し、内部に前記撮像手段、前記光源、及び前記反射鏡を収容した筐体と、
前記開口部に設けられて、前記読取面と外面とを一致させた透明板とを更に備えることを特徴とした請求項１又は請求項２記載の刻印読取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、刻印読取り装置に関し、特に、硬貨、メダル或いはカード等に設けられた刻印を読み取るための刻印読取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における刻印読取り装置は、特開平５−８９２７６号公報に開示されているように、円周上に配置された複数の光源から出射した発散光が、筐体の下部に配置された反射鏡で反射して、略水平方向から読取対象物を照らした後、この読取対象物をＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各光源から出射した発散光は、光源中心軸（光軸ともいう）上の輝度が最も高く光源中心軸から離れるにつれて輝度が低くなるといった発光特性を有している。そこで、刻印読取り装置を各種装置に組み込み易くするために、刻印読取り装置を小型化した場合、光源と読取対象物との光路が短くなり、読取対象物の表面における照度不均一（以下、照明ムラという）が顕著になる。そして、この照明ムラによって撮像手段で撮像された画像は、読取対象物表面の凹凸の一部が消えた画像となり、例えば、この画像から読取対象物の重心を求めるといったような画像処理を行うことは困難であった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、装置を小型化して光源と読取対象物との光路を短くした場合であっても、照明ムラがほとんど発生しない刻印読取り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】
上記課題を解決するために、本発明の刻印読取り装置は、読取面上の読取部位に配置された読取対象物の刻印を読み取る刻印読取装置において、読取面に対向して配置させて、読取対象物を撮像する撮像手段と、読取部位の周囲に環状に配置させて、外方に向けて発散光を出射する複数の光源と、各光源の周囲に配置させて、各光源から出射した発散光を読取対象物に向けて反射させる環状の反射鏡とを備え、反射鏡は、光源にそれぞれ対面させたＶ溝形状の反射面を複数有し、各光源の光源中心軸線上に各反射面の溝底が配置されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の刻印読取り装置によれば、各光源から外方にむけて出射した発散光は、反射鏡の反射面に入射する。反射面はＶ溝形状を有しており、各光源の光源中心軸線上に各反射面の溝底が配置されている。このため、光源から発散する各光線は、光源中心軸線に沿った光線が最も長い光路で読取対象物に到達し、光源中心軸線との角度が大きくなるにつれて読取対象物に到達する光路が短くなる。
【０００７】
ここで、光源から発散する各光線の輝度は、光源中心軸線に沿った光線が最も高く光源中心軸線との角度が大きくなるにつれて低くなるといった発光特性を有している。また、各光線は光路が長くなるにつれて輝度が低下する。
【０００８】
このように、輝度の高い光線が長い光路で読取対象物に到達して、輝度の低い光線が短い光路で読取対象物に到達するため、各光線が読取対象物に到達した際の輝度はほぼ等しくなる。その結果、読取対象物の外周部における照度がほぼ均一となる。このため、装置を小型にして光源と読取対象物との光路を短くした場合であっても、読取対象物の外周部において照明ムラがほとんど発生することはなく、外周輪郭の明確な読取対象物の画像を撮像手段で撮像することができる。この画像に基づいて画像処理を行えば、例えば、読取対象物の重心を容易且つ確実に求めることができる。
【０００９】
ここで、読取面と平行で且つ反射鏡の中心点を含む反射鏡基準面において、光源から発散する光線のうち、光源中心軸線に沿った光線の光強度に対して半分の光強度を有する光線について、この光線の反射鏡での反射角が、反射面で反射して光源中心軸線と平行になる光線の反射面での反射角と、反射面で反射して反射鏡の中心点を通る光線の反射面での反射角との範囲内になるように反射面のＶ溝の角度が設定されていることが好ましい。
【００１０】
また、開口部を有し、内部に撮像手段、光源、及び反射鏡を収容した筐体と、開口部に設けられて、読取面と外面とを一致させた透明板とを更に備えることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る刻印読取り装置の好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の刻印読取り装置１を示す斜視図である。刻印読取り装置１は、樹脂からなるボックス状の筺体１０を備えており、この筺体１０の上面に円形状の開口部１１が設けられている。そして、この開口部１１にはサファイアガラス等で形成された透明板１２が固定されており、この透明板１２の外面と一致させた読取面１２ｂ上の読取部位１２ｃに読取対象物（例えば５００円硬貨）２０を配置させることができる。また、筺体１０の上方には、透明板１２上まで読取対象物２０を搬送させるための搬送装置３０が設けられている。この搬送装置３０は、読取対象物２０の搬送方向Ａに延在する無端ベルト３１と、この無端ベルト３１を循環駆動させるための一対のプーリ３２，３３と、刻印読取り装置１の上面に隣接して搬送方向Ａに延びる搬送テーブル３４とを備えている。従って、図示しないモータによりプーリ３３を回転させることで、無端ベルト３１を駆動させて、読取対象物２０を透明板１２の読取部位１２ｃ上まで自動的に搬送させることができる。
【００１３】
また、筺体１０の内部において、透明板１２の内面１２ａと近接した位置には照明部４０が設けられている。この照明部４０は、透明板１２の読取部位１２ｃの周囲に環状に配置させて、外方に向けて発散光を出射する複数の光源４１（例えば発光ダイオード）と、各光源４１の周囲に配置させて、各光源４１からの照射光を透明板１２上の読取対象物２０に向けて反射させる環状の反射鏡４２とを備えている。さらに、筺体１０の内部において、透明板１２の下方位置には撮像手段としてのＣＣＤカメラ５０と、透明板１２に向けて光を出射させるＬＥＤ６０とが設けられている。
【００１４】
さらにまた、透明板１２の上方において、透明板１２を介してＬＥＤ６０と対向する位置には、ＬＥＤ６０から出射した光を受光する受光素子６１が設けられている。そして、ＬＥＤ６０と受光素子６１とから読取対象物２０の通過を検出するセンサが構成され、このセンサを用いることによって読取対象物２０がＣＣＤカメラ５０の上方に到達したか否かを判断することができる。このセンサからの信号は光源４１及びＣＣＤカメラ５０に与えられて、この信号によって光源４１及びＣＣＤカメラ５０が作動を開始する。なお、光源４１からの光は極めて短時間であるので、ＣＣＤカメラ５０では、搬送中の読取対象物２０の一瞬を捕らえた静止画像が撮像できる。
【００１５】
図２に示すように、光源４１は回路基板１３上に環状に固定され、この回路基板１３は、筺体１０内に設けられた支持フレーム１４の上端に固定されて、透明板１２の内面１２ａに対して平行に配置されると共に、中央に撮像用の開口部１４ａを有している。また、光源４１は、この回路基板１３の上面で等間隔で且つ環状に配置されると共に、外方に向けて放射状に発散光を出射する。更に、回路基板１３上には、各光源４１の周囲に環状の反射鏡４２が配置されている。この反射鏡４２は、筺体１０の内壁面１０ａに立て掛けられると共に、筺体１０の蓋部１０ｂと回路基板１３とにより挟持されることで位置決め固定がなされる。なお、読取面１２ｂと平行で且つ反射鏡４２の中心点Ｏを含む面が反射鏡基準面Ｈである。
【００１６】
図３及び図４に示すように、反射鏡４２の内壁面にはＶ溝形状の複数の反射面４３が形成され、各反射面４３は各光源４１とそれぞれ対面している。そして、各光源４１の光源中心軸線Ｂ上に各反射面４３の溝底４３ａが配置され、光源中心軸線Ｂによって溝底４３ａにおける開き角がほぼ２等分割される。
【００１７】
その結果、図５に示すように、反射鏡基準面Ｈにおいて、各光源４１から発散する各光線は、光源中心軸線Ｂに沿った光線Ｃが最長の光路で読取対象物２０に到達し、光源中心軸線Ｂとの角度が大きくなるにつれて読取対象物２０に到達する光路が短くなり、光源中心軸線Ｂに沿った光線の光強度に対して半分の光強度を有する光線Ｄが最短の光路で読取対象物２０に到達する。
【００１８】
ここで、各光源４１から出射した光は、光源中心軸線Ｂ上の輝度が最も高く、光源中心軸線Ｂとの角度が大きくなるにつれて輝度が低くなるといった発光特性を有している。また、各光源４１から出射した発散光は、光路が長くなるにつれて輝度が低下する。このように、輝度の高い光線Ｃが長い光路で読取対象物２０に到達し、輝度の低い光線Ｄが短い光路で読取対象物２０に到達するために、各光線が読取対象物２０に到達した際の輝度はほぼ等しくなる。その結果、読取対象物２０の外周部における照度がほぼ均一となり、読取対象物２０の外周部における照明ムラが効果的に抑えられる。よって、外周輪郭の明確な読取対象物２０の画像をＣＣＤカメラ５０で撮像することができる。
【００１９】
各反射面４３の溝底４３ａにおける開き角度は、読取対象物２０の外周部の照度が均一になるように定められている。例えば、図６に示すように、光源４１から放射した発散光は、光源中心軸線Ｂ上の光強度が最も強く、光源中心軸線Ｂから離れるにつれて光強度が低下している。そして、光源中心軸線Ｂに対して２０度の角度で直進する光線が、光源中心軸線Ｂに沿った光線に対して５０％の光強度になっている（この角度を半値角という）。そこで、反射鏡４２の反射面４３は、この半値角以下の角度の光束を利用するように溝底４３ａの開き角度が調整されている。
【００２０】
つまり、発明者らによる研究の結果、図７に示すように、反射鏡基準面Ｈにおいて、半値角の光線Ｅの反射面４３での反射角が、反射面４３で反射して光源中心軸線Ｂと平行になる光線の反射面４３での反射角と、反射面４３で反射して反射鏡４２の中心Ｏを通る光線の反射面４３での反射角との範囲内になるように、反射面４３のＶ溝の角度を設定した場合に、読取対象物２０の外周部における照度が最も均一になることが判かった。
【００２１】
具体的には、溝底４３ａの開き角度が例えば１５８．７５度であれば、半値角の光線Ｅが反射面４３で反射する角度が１８．７５度となり、角度Ｆと角度Ｇとの範囲内になる。ここで、角度Ｆを２０度、光源４１と反射面４３の溝底４３ａとの距離を５．５ｍｍ、反射鏡４２の直径を５９．８ｍｍ、及び図８に示すように反射鏡４２の反射面４３の枚数を３２枚とする。
【００２２】
このような開き角度を有する反射面４３で反射した光を用いて読取対象物２０を照明することにより、読取対象物２０の外周部における照度が均一になる。その結果、読取対象物２０の外周部での照明ムラが最小になり、外周輪郭の明確な読取対象物２０の画像がＣＣＤカメラ５０で撮像できる。なお、溝底４３ａの開き角度は１５８．７５度に限定されることなく、半値角の光線Ｅが反射面４３で反射した角度が角度Ｆと角度Ｇとの間になるいずれの角度であってもよい。
【００２３】
本発明は、前述した実施形態に限定されることはない。例えば、光源中心軸線Ｂによって溝底４３ａにおける開き角はほぼ２等分割されているが、必ずしも等分割される必要はなく、所定の割合で分割されればよい。
【００２４】
また、樹脂製の反射鏡４２の底面を広く形成して、その底面を回路基板１３に固定することにより、反射鏡４２の着座性を良くすることができる。
【００２５】
さらに、読取対象物２０の例として、硬貨に限らず、メダルやエンボス（刻印）加工されたカード等がある。
【００２６】
なお、前述した刻印読取り装置１は、透明板１２を筺体１０の上部に配置した例を示したが、透明板１２を筺体１０の下部又は側部に配置してもよいことは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による刻印読取り装置は、以上のように構成されているため次のような効果を得ることができる。
【００２８】
即ち、反射鏡は前記光源にそれぞれ対面させたＶ溝形状の反射面を複数有し、各光源の光源中心軸線上に各反射面の溝底が配置されているため、輝度の高い光線が長い光路で読取対象物に到達して、輝度の低い光線が短い光路で読取対象物に到達する。このため、各光源によって照らされた読取対象物の外周部の照度がほぼ均一になり、読取対象物の外周部での照明ムラを抑えることができる。その結果、外周輪郭が明確な読取対象物の画像が撮像手段で撮像され、この画像に基づいて画像処理を行えば、例えば、読取対象物の重心を容易且つ確実に求めることができる。
【００２９】
また、各光源から出射した発散光を一旦反射鏡で反射させて読取対象物に到達させることにより、狭いスペースで光源から読取対象物までの光路を稼ぐことができる。このため、装置を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る刻印読取り装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の刻印読取り装置の要部を示す断面図である。
【図３】図１の刻印読取り装置に適用させる反射鏡を示す斜視図である。
【図４】図１の刻印読取り装置を示す平面図である。
【図５】図１の刻印読取り装置による光の発散状態を示す断面図である。
【図６】図１の刻印読取り装置に適用させる光源の指向特性を示す図である。
【図７】図３の反射鏡の反射面での光の反射状態を示す要部拡大図である。
【図８】図１の刻印読取り装置に適用させる反射鏡を示す平面図である。
【符号の説明】
１…刻印読取り装置、１０…筐体、１１…開口部、１２…透明板、１２ａ…内面、１２ｂ…読取面、１２ｃ…読取部位、２０…読取対象物、４１…光源、４２…反射鏡、４３…反射面、４３ａ…溝底、５０…ＣＣＤカメラ（撮像手段）、Ｂ…光源中心軸線、Ｈ…反射鏡基準面。
【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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