(57)【要約】  本発明は、方法、容器回収機内に挿入可能な撮像および光源モジュール、およびチャンバ（２０）内に物体を入れるための開口部（１２）と、複数の光源（２８）と、チャンバ内の物体の少なくとも１つの特性を読み取ることを可能にする複数の撮像デバイス（２６）とを備える容器回収機に関し、複数の撮像デバイスおよび複数の光源は、チャンバ（２０）の周辺部に複数の撮像および光ユニット（４０）として配置され、各撮像および光ユニット（４０）は、１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）および１つの光源（４２）を備え、２Ｄ撮像デバイス（４１）および光源（４２）は、それぞれ第１の斜角（α）および第２の斜角（β）で物体を観察および照明し、第１の斜角（α）および第２の斜角（β）は、撮像および光ユニット（４０）の中心対称線Ｓに対して４５〜７５°の範囲内にある。
2014525072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器回収機（１０）であって、
該機械の内部（２０）に物体を挿入するための開口部（１２）と、複数の光源および複数の２Ｄ撮像デバイスとを備え、ここで複数の２Ｄ撮像デバイスおよび複数の光源は、内部（２０）の周辺部に複数の撮像および光ユニット（４０）として配置され、該撮像および光ユニット（４０）は、１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）および１つの光源（４２）を備え、２Ｄ撮像デバイス（４１）および光源（４２）は、それぞれ第１の斜角（α）および第２の斜角（β）で物体を観察および照明しており、第１の斜角（α）および第２の斜角（β）は、撮像および光ユニット（４０）の中心対称線（Ｓ）に対して４５〜７５°の範囲内にある、上記容器回収機。
【請求項２】
複数の撮像および光ユニット（４０）は、開口部（１２）の周辺部に配置される、請求項１に記載の容器回収機。
【請求項３】
少なくとも５つの撮像および光ユニット（４０）を備える、請求項１に記載の容器回収機。
【請求項４】
少なくとも１つの特性は、バーコード、安全マーク、デポジットマーク、物体または物体の一部の形状、物体の色、および物体が構成される材料の１つまたはそれ以上である、請求項１に記載の容器回収機。
【請求項５】
第１の斜角（α）および第２の斜角（β）は実質的に同一である、請求項１に記載の容器回収機。
【請求項６】
隣接する２Ｄ撮像デバイスの視野は、物体のうち、１つの２Ｄ撮像デバイスの視野内にある領域が少なくとも１つの隣接する２Ｄ撮像デバイスの視野内にもあるように重なり合っている、請求項１に記載の容器回収機。
【請求項７】
２Ｄ撮像デバイス（４１）は静止画式のデジタル画像センサである、請求項１に記載の容器回収機。
【請求項８】
容器回収機は、撮像および光源ユニット（４０）の前に位置する透明または半透明の層（４５）を備える、請求項１に記載の容器回収機。
【請求項９】
透明または半透明の層（４５）は、撮像および照明に必要でない領域内で不透明である、請求項８に記載の容器回収機。
【請求項１０】
透明または半透明の層（４５）は反射防止被覆を備える、請求項８に記載の容器回収機。
【請求項１１】
反射防止被覆は、反射による過度の光損失をもたらすことなく、第１の斜角（α）および第２の斜角（β）の範囲の７５°の上限を達成できるようにする、請求項１０に記載の容器回収機。
【請求項１２】
半透明の層（４５）は略平坦なシートであり、撮像および光ユニット（４０）の中心対称線（Ｓ）に対して実質的に垂直な平面を構成する、請求項８に記載の容器回収機。
【請求項１３】
透明または半透明の層（４５）は、撮像および光ユニット（４０）の中心対称線（Ｓ）に対してわずかに内向きの傾斜した平面を構成するように配置される、請求項８に記載の容器回収機。
【請求項１４】
透明または半透明の層（４５）は凹面であり、凹面の上部は容器回収機から外に向いている、請求項８に記載の容器回収機。
【請求項１５】
透明または半透明の層（４５）は、ガラスまたはポリマー・ガラスから作られる、請求項８に記載の容器回収機。
【請求項１６】
再帰反射器（４８）、ビーム・スプリッタ（４７）、および光源（４６）をさらに備え、ここで２Ｄ撮像デバイス（４１）は、再帰反射器を背景に物体の輪郭を観察するように構成され、光源およびビーム・スプリッタは、再帰反射器から見て光源および２Ｄ撮像デバイスが光学的に位置を共有するように構成される、
請求項１に記載の容器回収機。
【請求項１７】
背景パネルをさらに備え、２Ｄ撮像デバイス（４１）は、背景パネルを背景に物体の輪郭を観察するように構成される、
請求項１に記載の容器回収機。
【請求項１８】
背景パネルはすべて白色、すべて黒色であるか、またはボトルとは明らかに異なるパターンを備える、請求項１７に記載の容器回収機。
【請求項１９】
容器回収機内の物体の少なくとも１つの特性に関する情報を導き出す方法であって、
１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）および１つの光源（４２）を備える複数の撮像および光ユニット（４０）として配置された複数の光源および複数の２Ｄ撮像デバイスを、容器回収機の内部（２０）の周辺部に設けるステップと、
撮像および光ユニット（４０）の中心対称線（Ｓ）に対して４５〜７５°の範囲内の第１の斜角（α）で少なくとも１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）を使用して物体の少なくとも１つの画像を得るステップと、
撮像および光ユニット（４０）の中心対称線（Ｓ）に対して４５〜７５°の範囲内の第２の斜角（β）で少なくとも１つの光源（４２）を使用して物体を照明するステップと、
少なくとも１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）によって得られた少なくとも１つの画像を使用して少なくとも１つの特性に関する情報を導き出すステップと、
を含む、上記方法。
【請求項２０】
隣接する２Ｄ撮像デバイス（４１）の視野が互いに実質的に重なり合うように、撮像および光ユニット（４０）を配置するステップと、
隣接する２Ｄ撮像デバイス（４１）からの少なくとも１つの特性の可視部分を組み合わせて少なくとも１つの特性の１つの画像にするステップと、
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）からの一続きの連続する画像からの少なくとも１つの特性の可視部分を組み合わせて少なくとも１つの特性の１つの画像にするステップ、
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
隣接する２Ｄ撮像デバイス（４１）から、および隣接する２Ｄ撮像デバイス（４１）からの一続きの連続する画像からの少なくとも１つの特性の可視部分を組み合わせて少なくとも１つの特性の１つの画像にするステップ、
をさらに含む、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
第１の斜角（α）および第２の斜角（β）は実質的に同一である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
それぞれのユニットの光源および２Ｄ撮像デバイスを順次起動するステップ、をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
１つのユニットの２Ｄ撮像デバイスを起動しながら、隣接するユニットの光源のみを起動し、これをすべてのユニットに対して順次行うステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１つの特性は、再帰反射器（４８）を含む背景に対して、返却された物体の輪郭を観察するように構成された２Ｄ撮像デバイス（４１）を使用して得られる物体の輪郭であり、光源（４６）およびビーム・スプリッタ（４７）は、再帰反射器から見て光源および２Ｄ撮像デバイスが光学的に位置を共有するように構成される、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも１つの特性は、背景パネルを背景に返却された物体の輪郭を観察するように構成された２Ｄ撮像デバイス（４１）を使用して得られる物体の輪郭である、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
背景パネルはすべて白色、すべて黒色であるか、またはボトルとは明らかに異なるパターンを備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも１つの特性は、バーコード、安全マーク、デポジットマーク、物体の形状、物体の色、および物体が構成される材料の１つまたはそれ以上である、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
容器回収機内に挿入可能な撮像および光源モジュール（３０）であって、
複数の撮像および光ユニット（４０）を備え、該撮像および光ユニットは、カートリッジ（３１）内の開口部（３２）の周辺部に配置された１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）および１つの光源（４２）を備え、開口部（３２）は、容器回収機に物体を挿入するために開口部（１２）の周りでフィットするように適合され、モジュール（３０）が容器回収機内に挿入されたとき、２Ｄ撮像デバイス（４１）および光源（４２）は、それぞれ第１の斜角（α）および第２の斜角（β）で物体を観察および照明し、第１の斜角（α）および第２の斜角（β）は、撮像および光ユニット（４０）の中心対称線（Ｓ）に対して４５〜７５°の範囲内である、上記撮像および光源モジュール（３０）。
【請求項３１】
少なくとも５つの撮像および光ユニット（４０）を備える、請求項３０に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項３２】
第１の斜角（α）および第２の斜角（β）は実質的に同一である、請求項３０に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項３３】
隣接する２Ｄ撮像デバイス（４１）の視野は、物体のうち、１つの２Ｄ撮像デバイスの視野内にある領域が少なくとも１つの隣接する２Ｄ撮像デバイスの視野内にもあるように重なり合う、請求項３０に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項３４】
複数の撮像および光ユニット（４０）の１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）および１つの光源（４２）は、１つの共通の回路基板上に配置され、１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）および１つの光源（４２）は、共通の回路基板のベース平面から外に位置する、請求項３０に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項３５】
共通の回路基板は、導電パターン（７１）を有する実質的に剛性の基板（７０）を構成し、ここで基板は、蛇行した形状のねじり領域（７４）によって相互に接続されたベース部分（７２）および第２の部分（７３）を含み、ねじり領域は、基板内に凹部を通すことによって画成された少なくとも１つのねじることができる細長い要素（７５）をさらに備え、少なくとも１つの要素は、基板のねじり軸に対して実質的に平行に配置され、１つの２Ｄ撮像デバイス（４１）または１つの光源（４２）が、第２の部分上に配置されたとき、基板のベース部分の平面から外にねじり可能であるようにされる、請求項３４に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項３６】
カートリッジ（３１）は、撮像および光源ユニット（４０）の前に位置する透明または半透明の層（４５）を備える、請求項３０に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項３７】
透明または半透明の層（４５）は、撮像および照明に必要でない領域内で不透明である、請求項３６に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項３８】
透明または半透明の層（４５）は反射防止被覆を備える、請求項３６に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項３９】
反射防止被覆は、反射による過度の光損失をもたらすことなく、第１の斜角（α）および第２の斜角（β）の範囲の７５°の上限を達成できるようにする、請求項３８に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項４０】
半透明の層（４５）は略平坦なシートであり、容器回収機に挿入されたとき、撮像および光ユニット（４０）の中心対称線（Ｓ）に対して実質的に垂直な平面を構成する、請求項３６に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項４１】
透明または半透明の層（４５）は、容器回収機に挿入されたとき、撮像および光ユニット（４０）の中心対称線（Ｓ）に対してわずかに内向きの傾斜した平面を構成するように配置される、請求項３６に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項４２】
透明または半透明の層（４５）は凹面であり、凹面の上部は、容器回収機に挿入されたとき、容器回収機から外に向いている、請求項３６に記載の撮像および光源モジュール。
【請求項４３】
透明または半透明の層（４５）は、ガラスまたはポリマー・ガラスから作られる、請求項３６に記載の撮像および光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器回収機に関し、詳細には、容器回収機内の物体の特性に関する情報を導き出すことに関する。
【背景技術】
【０００２】
返却可能な容器、たとえば飲料容器のリサイクル・システムは、ごみが散らかるのを防止して資源を保全する手段として、長年にわたって使用されてきた。当初、そのようなシステムは、返却された容器を売り手が手作業で取り扱うことに基づいていたが、この処理は、容器回収機の導入によってより効率的になった。容器回収機は、空の容器を受け付け、その容器が本物であることを確かめ、受取証を発行することが可能であり、この受取証は、容器回収機が配置された店で現金に交換することができ、または支払いに使用することができる。
【０００３】
ここ数年で、容器回収機はより効率的で高性能なものになってきた。現在の容器回収機は通常、様々な材料から作られた広い範囲の容器を取り扱うことが可能である。これらの材料は、ガラス、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、スチール、およびアルミニウムであることが最も多い。通常、容器回収機は、容器を受け取り、形状および他の物理的特性ならびにバーコードおよび他の印に基づいてそれらの容器を認証し、材料またはタイプに基づいて分類することができる。一部の機械は、再利用可能な容器を収納することが可能であるが、その容器の材料にしかリサイクルできない容器は、別個に破砕されて収納される。容器回収機は、返却できない容器を拒否し、詐欺行為の企てを検出してそれに対処し、広い範囲の容器に適正な預かり返金額を割り当てることが可能であるべきである。同時に、機械は信頼性が高いものでなければならず、定期的な保守は労働集約的であるべきではなく、または頻繁な部品の交換を必要とするべきではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、これらの難題、ならびにたとえば新しいタイプの返却可能な容器の導入およびより高度な詐欺行為の企てに起因する新しい難題に対処するために、容器回収機の一定の改善が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、機械の内部２０に物体を挿入するための開口部１２と、複数の光源および複数の２Ｄ撮像デバイスとを備え、複数の２Ｄ撮像デバイスおよび複数の光源は、内部２０の周辺部に複数の撮像および光ユニット４０として配置され、撮像および光ユニット４０は、１つの２Ｄ撮像デバイス４１および１つの光源４２を備え、２Ｄ撮像デバイス４１および光源４２は、それぞれ第１および第２の斜角で物体を観察および照明し、第１および第２の斜角は、撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して４５〜７５°の範囲内にある容器回収機が提供される。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、容器回収機内の物体の少なくとも１つの特性に関する情報を導き出す方法が提供され、この方法は：１つの２Ｄ撮像デバイス４１および１つの光源４２を備える複数の撮像および光ユニット４０として配置された複数の光源および複数の撮像デバイスを、容器回収機の内部２０の周辺部に設けるステップと；撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して４５〜７５°の範囲内の第１の斜角αで少なくとも１つの２Ｄ撮像デバイス４１を使用して物体の少なくとも１つの画像を得るステップと；撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して４５〜７５°の範囲内の第２の斜角βで少なくとも１つの光源４２を使用して物体に照明するステップと；少なくとも１つの２Ｄ撮像デバイス４１から受け取った画像を使用して少なくとも１つの特性に関する情報を導き出すステップとを含む。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、複数の撮像および光ユニット４０を備え、撮像および光ユニットは、カートリッジ３１内の開口部３２の周辺部に配置された１つの２Ｄ撮像デバイス４１および１つの光源４２を備え、開口部３２は、容器回収機に物体を挿入するために開口部１２の周りに嵌合するように適合され；モジュール３０が容器回収機内に挿入されたとき、２Ｄ撮像デバイス４１および光源４２は、それぞれ第１および第２の斜角で物体を観察および照明し、第１および第２の斜角は、撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して４５〜７５°の範囲内である：容器回収機内に挿入可能な撮像および光源モジュールが提供される。
【０００８】
本発明の他の態様は、添付の図を参照して、以下の従属請求項および詳細な説明によって理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】容器回収機の概略図である。
【図２】本発明によるシステムの一実施形態の概略側面図である。
【図３】本発明によるシステムの別の実施形態の概略側面図である。
【図４】本発明による撮像および光源モジュール３０の概略横断面図である。
【図５】本発明による別の撮像および光源モジュール３０の概略図である。
【図６】本発明による撮像および光源モジュール３０の別の実施形態の概略横断面図である。
【図７】本発明によるねじることができる基板の概略図である。
【図８】本発明の一実施形態を実施するように構成された容器回収機の様々な構成要素を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明では、本発明のより完全な理解を当業者に提供するために、本発明の様々な例および実施形態について記載する。様々な実施形態の文脈で添付の図面を参照して説明する特有の詳細は、限定と解釈されるものではない。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲内で定義される。
【００１１】
例示的な実施形態では、様々な特性および詳細を組み合わせて示す。特定の例に関していくつかの特性について説明することは、それらの特性が必然的に本発明のすべての実施形態にともに含まれなければならないことを示唆すると解釈されるべきではない。逆に、異なる実施形態を参照して説明する特性は、相互に排他的であると解釈されるべきではない。当業者には容易に理解されるように、本明細書に記載する特性の部分集合を組み込み、特に相互依存ではない実施形態も、本発明者によって企図されており、本開示の一部である。しかし、すべてのそのような実施形態の明示的な説明が、本発明の原理の理解に寄与するわけではなく、したがって、簡単にするために、特性の一部の置換えは省略されている。
【００１２】
本出願に適用される容器回収機という用語はまた、容器が返却されたときに返金額が支払われない返却可能な容器のリサイクル・システムも企図しており、これはたとえば、廃棄物処理システム内で、リサイクル可能な容器を分類するために用いられる。
【００１３】
図１を次に参照すると、図１は、本発明の原理に一貫した容器回収機１０を斜視図で示す。この機械は、たとえば返却可能な物品の受取りを受け付ける店の中に配置することができ、返却可能な物品を有する顧客が容易にアクセスできるように、そして返却可能な物品を機械の後ろに好都合に収納できるように位置することができ、または返却可能な物品を機械の後ろから自動もしくは手動で容易に輸送できる位置に配置することができる。
【００１４】
機械の前部は、顧客が返却可能な物品を入れることができる開口部１２を含む。また、顧客にメッセージを提供するディスプレイと、たとえば顧客がすべての返却可能な物品を入れたことを示す簡単なコマンドを顧客が入れることを可能にする入力デバイスとが設けられる。図１に示すように、ディスプレイと入力デバイスを組み合わせて、タッチ・スクリーン１４の形にすることができる。別法として、ディスプレイおよび入力デバイスは別個のデバイスとすることができる。機械１０の前部はまた、顧客に受取証を渡すことができる印刷デバイス１６を含むこともできる。しかし、顧客に受取証を提供する代替方法を企図することもでき、これには、顧客が所有する携帯電話またはスマートフォンなどの電子装置によって受け取られる電子受取証を、無線または有線ネットワークを介して伝送することが含まれる。電子受取証はまた、チェックアウト・カウンタへ直接送ることもでき、または顧客の口座への電子的な支払いの形とすることもできる。また、タッチ・スクリーン１４の入力デバイスの機能性を使用して、慈善団体を選択するように顧客を促すこともでき、その慈善団体に対して、返却される物品の金額を寄付することができる。
【００１５】
機械１０はまた、たとえば動作不良、記憶容量のオーバーフロー、または注意を要する何らかの他の問題が生じた場合に顧客または操作者に通知するために使用できる拡声器１８または何らかの他の形の可聴もしくは可視警報器を含むことができる。
【００１６】
顧客が返却可能な物品を容器回収機１０に入れると、その物品を認識し、その物品が本物であることを確かめ、適当な金額を判定しなければならない。図２は、機械１０に挿入された返却可能な物品が進む経路に沿って、最も重要な構成要素の横断面図を示す。物品は返却されると、開口部１２を通ってチャンバ２０に入る。チャンバ内部には、機械１０の前部に位置する開口部１２から機械１０の後部へ物品を輸送することが可能なコンベア２２が設けられており、機械１０の後部では、物品を収納することができ、またはたとえば分類、さらなる輸送、および破壊などのさらなる処理にかけることができる。
【００１７】
従来、返却された容器は、チャンバ２０を通って輸送される間に１つまたはそれ以上のカメラ２４によって観察され、それらの画像は、容器が本物であることを判定するために電子的に分析される。最近の開発により、容器上の印を認識するバーコード読取り器または他のデバイスが導入されてきた。バーコード読取り器に対する複数の異なるタイプの技術が当技術分野で知られているが、それらの技術の大部分に共通する主要な特性には、光源および光センサが含まれる。光源は、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、またはランプとすることができ、光センサは、１つまたはそれ以上のフォトダイオードまたはカメラとすることができる。図２に示す例示的な実施形態によれば、カメラ２６および光源２８は、容器がチャンバ２０に入れられる間、コンベア２２上に静止する前に、バーコードまたは他の印を読み取ることを可能にするパターンで、開口部１２に隣接して配置される。代替の構成は、チャンバ２０内部またはコンベア２２端部に位置する読取り器を含む。これらの構成のいくつかでは、容器上のバーコードまたは他の印が全体としてバーコード読取り器に見えるように、チャンバ内部に位置する間に容器を回転させることができる必要がある。これはたとえば、コンベア２２の機能性の一部として実施されてきた。
【００１８】
現在、店内チェックアウトおよび容器回収機内のバーコード読取り器の大部分はレーザ・スキャナである。しかし、２Ｄ撮像デバイスおよび画像処理技法により、高性能の安全マーク特性、または物体が構成されている形状、色、および材料を分析するなど、単にバーコードを復号するより多くの特性が可能になるため、特定の２Ｄ撮像デバイスでは、レーザ・スキャナは徐々にカメラ式の読取り器に置き換えられている。２つのタイプの読取り器は、非常に異なる照明および撮像の形状寸法を有しており、これは、高反射面を読み取るときに異なる問題に面することを意味する。白色の縞を反射する背景上に設けると、レーザ読取り器にとって非常に良いコントラストになり、したがってこれは、アルミニウム缶上にバーコードを印刷する非常に一般的な方法になってきた。２Ｄ撮像デバイス式の読取り器にとっては、一般に光沢のある物体上、詳細には窪みがあり光沢のある物体上で、この種の印刷を取り扱うのはより困難である。これは特に、光沢のある表面が鏡面反射を引き起こし、それによってバーコードまたはバーコードの一部を読み取ることができなくなるためである。以下、簡単にするために、２Ｄ撮像デバイスをカメラと呼ぶ。
【００１９】
この問題を克服するための１つの知られている解決策は、カメラの前で偏光および交差偏光子を使用することである。しかし、この解決策は、製造が高価であり、望ましくない光損失を招く。本実施形態の例示的な実施形態によれば、光源からの光が、実質的にすべての鏡面反射をカメラのレンズから離れる方へ誘導するようなカメラに対する角度で斜めに物体に当たる、代替の解決策が提案される。図２は、そのようなシステムの１つの可能な実施形態を示し、カメラ２６ならびに光源２８は開口部１２に隣接して配置され、光源２８からの光はチャンバ２０内の物体上へ誘導される。反射光のうちの鏡面反射成分は、光源およびカメラとは反対側のチャンバの他方の端部の方へ反射し、反射光のうちの散乱成分はすべての方向に反射し、この散乱成分の一部は、カメラの方へ進んで所望の撮像をもたらす。光源が所与の角度で光を放出することによって、または鏡が所望の角度に光を誘導することによって、光は斜めに物体に当たることができる。
【００２０】
１つのカメラ２６および１つの光源２８のみを用いることも考えられるが、２つ以上のカメラおよび／または光源を含めることで、カメラ・システムの照明条件および視野が改善される。これらの追加のカメラおよび光源は、別個の要素とすることができ、または容器回収機内へ容易に組み入れることができるように、カメラおよび光源のモジュール内に配置することができる。本発明の１つの代替実施形態では、１つのカメラ２６および１つの光源２８の複数が、複数の撮像および光ユニット４０内に配置され、各撮像および光ユニット４０が、１つのカメラ４１および１つの光源４２を備える。図３には１つの撮像および光ユニット４０のみを示すが、チャンバ２０の周辺部には少なくとも５つの撮像および光ユニット４０が配置されており、その結果、カメラ４１および光源４２は、それぞれ第１および第２の斜角でチャンバ内の物体を観察および照明し、第１および第２の斜角は、撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して４５〜７５°の範囲内である。
【００２１】
図３に示す撮像および光ユニット４０は開口部１２の周辺部に配置されているが、チャンバの端部、または開口部とチャンバの端部との間の任意の位置など、チャンバ２０の周りで他の配置位置も予想することが可能である。
【００２２】
図４には本発明による撮像および光源モジュール３０を示し、左側に撮像および光ユニット４０を示す。複数の撮像および光ユニット４０は、容器回収機内に容易に組み入れることができるように、カートリッジ３１内に配置される。モジュール３０の直径および厚さをそれぞれＤおよびＣと示し、物体の特性を読み取るための読取り間隙を含むシステムの深さをＢと示す。開口部３２は、異なる寸法の物体を受け付けるように寸法設定され、物体は通常、５０〜１３０ｍｍの範囲内の直径を有する。顧客が、たとえば開口部の壁と物体との間に手を挟まずに、開口部に物体を入れることができるように、開口部は通常、物体を保持する手を収容しながら、同時に可能な限り小さくなるように寸法設定される。開口部３２の直径をＥと示す。カメラ４１の視野の中心軸を、Ｇと示す線で示し、カメラ４１の視野をＦと示す。光源４２は、簡単にするために、光の拡がり角Ｈを有する点源として示されているが、複数の光源を備えることもできる。図４には１つの撮像および光ユニット４０のみを示すが、開口部３２の周りには少なくとも５つの撮像および光ユニット４０が配置されており、その結果、カメラ４１および光源４２は、複数の撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して斜角でチャンバ内の物体５０を観察および照明する。複数の撮像および光ユニットの中心対称線をＳと示す。
【００２３】
図４に示す本発明の１つの例示的な実施形態によれば、光の拡がり角Ｈを有する光源４２が、少なくともカメラ４１の視野内で物体５０の一部に照明するように位置する。光源４２は、開口部３２の外径とカメラ４１の視野の中心軸との間に位置し、その結果、光源４２からの光は、鏡面反射をカメラのレンズから離れる方へ誘導する角度で、物体５０上へ誘導される。光源４２はまた、開口部３２の外径からより遠くに、または実質的にカメラ４１の視野の中心軸上に位置することができる。図４では、光源は、開口部３２の外径の方に位置し、その結果、物体５０は、撮像および光ユニット（４０）の中心対称線Ｓに対して斜角で照明される。光源が開口部３２の外径のより近くに位置するため、光はより直角に近い角度で層４５を通過し、層４５の内面からの反射を低減させ、したがって光の通過を増大させる。他方では、光源を開口部３２の外径の方へ動かすと、光源から照明領域の上部および下部までの光路の差が増大し、したがって照明の均一性が低減する。他方では、光源４２を開口部３２から離して鏡４３、４４の方へ動かすと、照明の均一性が増大し、したがって図４の例示的な実施形態では、光源４２は、鏡４３の裏側の可能な限り近くに位置する。
【００２４】
図４に示す本発明の撮像および光ユニット４０の例示的な実施形態によれば、光源４２は、ＬＥＤ、別法として１つまたはそれ以上のランプのアレイからなる。複数のＬＥＤのアレイは、４００ｎｍ（紫外光）未満から７６０ｎｍ（赤外光）を超える範囲の波長を有する単色のＬＥＤおよび／または白色ＬＥＤを含むことができる。さらに、複数のＬＥＤのアレイは、容器回収機の照明要件に応じて、１つのタイプのＬＥＤのみまたは異なるタイプのＬＥＤの組合せを備えることもできる。
【００２５】
さらに、図４に示すユニット４０は、物体から入ってくる光をユニット４０の前で開口部３２に近接して位置するカメラ４１上へ誘導する２つの鏡４３、４４を備える。物体から入ってくる光はまず、第１の鏡４４に当たり、向きを変えて第２の鏡４３に当たり、次いで向きを変えて第１の鏡４４に当たり、最後に向きを変えてカメラ４１に当たる。光は、第１の鏡４４からカメラ４１上へ進むとき、第２の鏡４３の下を通り、または別法として第２の鏡４３内の開口部を通過する。光が２つの鏡４３、４４間で前後に進むことで、カメラから物体までの光学距離が増大する。したがって、ほとんどまたはまったく透視歪み（広角歪み）のない画像を得ることが可能である。この構成によれば、小さな物体（小さな直径）と大きな物体（大きな直径）との間の視距離の差にかかわらず、物体の小さな特性を復号するのに十分な分解能を有する画像を得ることが可能である。透視歪みの原因および結果は、当業者にはよく知られているため、本明細書ではこれ以上詳細に議論しない。
【００２６】
本発明の代替実施形態では、鏡４３、４４は使用されず、カメラ４１、または別法としてカメラのアレイは、たとえば図４で鏡４４が位置する場所でチャンバに対向するように位置する。
【００２７】
上記のように、Ｇに沿った視距離は、小さな物体（小さな直径）ならびに大きな物体（大きな直径）の特性を復号するのに十分な分解能を有する画像を得るために、可能な限り長くするべきであり、図４に見られるように、モジュール３０の直径Ｄを増大させることで視距離が増大する。直径Ｄが増大して歪みが改善されるにつれて、物体５０から層４５上に入射する光の角度、たとえば角度Ａも低減し、したがってより多くの光がカメラから離れる方へ反射し、その結果、光損失が増大する。他方では、それほど急でない角度で物体５０を観察することによって、すなわちＡを低減させることによって、歪みを低減させることもでき、これは、読取り間隙を開口部３２に近づけ、それに応じてカメラ４１の視野角を変化させることによって、すなわち鏡４３、４４の角度を変化させることによって達成可能である。Ａを小さくすることによってそれほど急でない視野角が得られることで、被写界深度要件も低減される。読取り間隙を開口部３２に近づけることでそれほど急でない視野角が得られると同時に、それに対応してカメラ４１の視野角が変化することで、物体５０から層４５上に入射する光の角度が低減され、したがって光損失が増大する。モジュール３０の直径Ｄを増大させることによって再びＡを増大させると、光損失および鏡面反射が低減され、ならびに上記のように視距離が増大する。読取り間隙を開口部３２に近づけたため、より小さい直径Ｄで、歪み、被写界深度、光損失、鏡面反射の最適の点に到達する。したがって、システムの深さＢを低減させるとともに、この構成を用いることで、より小型のモジュール３０を達成することが可能になる。
【００２８】
システムの光学特性は、上記の議論では一定のまま保たれているが、より多くの光がより狭い角度で層４５を通過することが可能になるように、層４５の光学特性を変えることによって、たとえば層４５の屈折率を変えることによって、または層４５を反射防止被覆で被覆することによって、変化させることができることが、本発明によってさらに企図される。上記で論じた本発明の例示的な実施形態では、角度Ａは２０〜４５°の範囲内である。本発明の一実施形態によれば、層４５は反射防止被覆を備え、その結果、物体５０から層４５上に入射する光、すなわち角度Ａを、わずか１５°とすることができる。すなわち、チャンバ内の物体５０に対する視野角および照明角の利用可能な範囲は、撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して４５〜７０°程度から、撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して７５°もの大きさに拡大することができる。したがって、反射防止被覆は、反射による過度の光損失をもたらすことなく、第１の斜角（α）および第２の斜角（β）の範囲の上限を７５°で達成できるようにする。
【００２９】
図５は、６つの撮像および光ユニット４０を示す本発明による撮像および光源モジュール３０の例示的な実施形態を示し、各撮像および光ユニット４０は、１つのカメラ４１および１つの光源４２を備え、複数の撮像および光ユニット４０の１つのカメラ４１および１つの光源４２は、１つの共通の回路基板上に配置され、１つのカメラ４１および１つの光源４２は、共通の回路基板のベース平面から外に向けられる。図５の撮像および光源モジュール内では、１つのカメラ４１が共通の回路基板上で９０°の角度に向けられ、１つの光源が共通の回路基板上で６０°の角度に向けられる。
【００３０】
図７に示す１つの例示的な実施形態によれば、共通の回路基板は、導電パターン７１を有する実質的に剛性の基板７０を構成し、この基板は、蛇行した形状のねじり領域７４によって相互に連結されたベース部分７２および第２の部分７３を含み、ねじり領域は、基板内に凹部を通すことによって画成された少なくとも１つのねじることができる細長い要素７５をさらに備え、少なくとも１つの要素は、基板のねじり軸に対して実質的に平行に配置され、その結果、１つのカメラ４１または１つの光源４２は、第２の部分上に配置されたとき、基板のベース部分の平面から外にねじることができる。
【００３１】
缶および／またはボトル内の窪みは、予測できない形で光を反射する鏡面を提供し、多くの場合、バーコードを読み取るときに誤りをもたらす。カメラの視野角と物体上に入ってくる光の角度との間の角度が固定されており、連続する露出間で缶の位置がそれほど変化しないため、連続する画像であっても、同じ誤りを示すことがあり、最終的にバーコードの読取りに失敗することがある。したがって、本発明の例示的な実施形態によれば、隣接するカメラ（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ．．．）は、隣接するカメラの視野が互いに重なり合って配置されるように配置される。隣接するカメラは、物体のうち、１つのカメラの視野内に位置する領域が少なくとも１つの隣接するカメラの視野内にも位置するように配置することができる。この配置によれば、１つのカメラによって観察される鏡面反射は、大部分の場合、同じ領域を観察する隣接するカメラでは観察されない。次いで、いくつかのカメラから得られるいくつかの画像からのバーコードの可視部分に基づいて、鏡面反射のないバーコード全体の画像を得ることができ、したがって窪みのある缶および／またはボトル上のバーコードおよび他のマークをうまく読み取ることが可能になる。
【００３２】
いくつかの画像を組み合わせて１つの画像にすることは、断片（すなわち、バーコードの可視部分）間の重なりに依拠し、または最小として、１つのカメラからの一続きの連続する画像、隣接するカメラからの重なり合う画像、もしくは両者の組合せからの断片間の「接触」に依拠する。したがって、組み合わせた画像は、空間的に重なり合う画像（すなわち、隣接するカメラによる画像）、時間的に重なり合う画像（すなわち、１つのカメラによる連続する画像）、または両者の組合せ上で実行することができる。１つの例示的な実施形態では、カメラ４１は、静止画式のデジタル画像センサであり、それによって少ないモーション・ブラーで高速に画像を取り込むことが可能になる。
【００３３】
本発明の例示的な実施形態によれば、開口部３２を取り囲む撮像および光ユニット４０は、それぞれの撮像および光ユニット４０のカメラ４１および光源４２の個々の制御を可能にするように構成することができる。これにより、容器回収機の条件および／または仕様に応じて、異なる照明方式および撮像方式を選択することが可能になる。具体的には、このシステムにより、すべてのユニット上のすべての光源４２およびすべてのカメラ４１を同時に起動すること；それぞれのユニットに対する光源４２およびカメラ４１を順次起動すること；ならびに１つのユニット４１ｂのカメラを起動しながら、隣接するユニット４０ａ、４０ｃの光源を起動し、これをすべてのユニットに対して順次行うことを可能にすることができる。後者の構成を用いると、カメラに対する缶またはボトルの照明角がより急になり、それによって、中央のカメラ・ユニット４１ｂによって観察される鏡面反射が低減される。従来、容器回収機内の物体の異なる特性を読み取るには異なるカメラが使用されており、通常、バーコードを読み取るには１つのカメラ配置が使用され、物体の形状または輪郭には別のカメラ配置が使用されてきた。本発明の例示的な実施形態によれば、カメラ４１は、物体または物体の一部の形状、ならびにバーコード、安全マーク、またはデポジットマークを読み取るために利用される。
【００３４】
図６には物体の形状を読み取る１つの例示的な実施形態を示し、撮像および光ユニット４０は、カメラ４１の前に４５°の角度で配置されたビーム・スプリッタ４７と、光源４６、通常ＬＥＤとをさらに備える。光源４６は、カメラ４１とはビーム・スプリッタ４７の反対側に、ビーム・スプリッタ４７からカメラ４１の開口までの距離に同一の距離をあけて配置される。ビーム・スプリッタは、光源４６から放出された光の向きを鏡４３、４４の方へ変え、チャンバ内の再帰反射器４８上までカメラ４１の視野に実質的に同一の経路をたどる。再帰反射器４８は、受け取った光を、受け取ったときと同じ方向に戻す。帰還路では、光はビーム・スプリッタ４７を通過してカメラ４１上へ進む。したがって、光源４６およびビーム・スプリッタ４７は、再帰反射器４８から見て光源４６およびカメラ４１が光学的に位置を共有するように構成される。図示の実施形態では、再帰反射器は平坦であり、またはわずかに湾曲している。しかし、他の構成も可能である。別法として、米国特許第５，８９８，１６９号に記載のように、平坦な鏡をフレネル・レンズと組み合わせて使用することもできる。
【００３５】
カメラによって観察される画像は、ボトルの輪郭を完全に暗く示し、カメラが再現できるだけの鮮鋭な画像が得られる。完全な暗い輪郭が得られる理由は、次のとおりである。光路内にいかなる物品も位置していない場合、カメラの視野は光源４６からの光で充填され、すなわち画像は完全に明るくなる。光の一部が通常の方向に対して偏向した場合、光のその部分はカメラ４１に到達せず、その部分は暗くなる。これは特に、ガラスまたはプラスチックの透明ボトルを用いた状況である。そのようなボトルの材料は、光を屈折させて方向を変化させる。そのような屈折は特に輪郭で強く、したがって暗く見える。チャンバ内に存在するボトルの壁が厚ければ厚いほど、暗い輪郭は広くなる。ある程度厚い壁を有するガラス・ボトルは、大部分の場合、一面が暗く見える。かなり薄い壁のプラスチックのボトルでも、鮮鋭で非常に良い輪郭を提供する。
【００３６】
図６を参照して説明した実施形態では、薄い壁のボトルの場合に非常に良好なコントラストが得られるが、再帰反射器をチャンバ内のあらゆる物体に対する背景パネルに置き換える実施形態を含めて、物体の形状を読み取る他の実施形態も可能である。そのような背景は、完全に白色または黒色の背景とすることができるが、チェッカ盤のパターンなど、ボトルとは明らかに異なるパターンで背景を構成することを考えることもできる。背景パネルは、前面照明式または背面照明式とすることができ、通常、エレクトロルミネッセント・パネル、ＬＥＤパネルなどにすることができる。この場合、光源４６およびビーム・スプリッタ４７は必要でない。
【００３７】
図４および図５に戻ると、本発明のさらに別の例示的な実施形態によれば、カートリッジ３１は、開口部１２、３２を通じて投入される物体からの汚れおよびはねから撮像および光源ユニットを保護するために、撮像および光源ユニット４０の前に位置する透明または半透明の層４５を備える。透明または半透明の層は、ガラス、ポリマー・ガラス（たとえば、ポリメチル・メタクリレート（アクリル・ガラス）、およびポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ））、または他の適した透明もしくは半透明の材料から作ることができる。透明または半透明の層４５は、略平坦なシートとして成形することができ、カートリッジ３１上に設置されて容器回収機内に設置されたとき、撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対して実質的に垂直な平面を構成し、この垂直面により、汚れおよびはねを容器回収機の底部の方へ簡単に流すことが可能になる。別の実施形態では、透明または半透明の層４５は、カートリッジ３１上に設置されて容器回収機内に設置されたとき、層４５が撮像および光ユニット４０の中心対称線Ｓに対してわずかに内向きの傾斜した平面を構成するように成形され、または位置し、それによって、汚れおよびはねを機械の底部の方へさらに簡単に流すことができる。透明または半透明の層４５はまた、凹面とすることもでき、その場合、凹面の上部が機械から突出しており、または層４５は、任意の他の適当な形状で湾曲させることができる。本発明のさらに別の実施形態では、層４５は、撮像および照明に必要でない領域内で不透明である。
【００３８】
図８を次に参照すると、図８は、本発明の原理に従って動作する容器回収機の例示的な実施形態の様々な構成要素を示すブロック図である。複数の光源２８、４２が処理ユニット８０に連結され、処理ユニット８０は同期モジュール８２を含む。同期モジュール８２は、上記の実施形態のいずれかまたはそれらの組合せに示すように、特定のカメラ２６、４１が起動されたときにどの光源２８、４２がチャンバに照明するかを制御し、または２つ以上のカメラが同時にもしくは特定の順序で起動されるようにするなど、光源２８、４２、カメラ２６、４１、任意選択のセンサ２９、たとえば超音波またはレーザ技術に基づくセンサ、およびコンベア２２の任意の必要な動作の同期を制御するように構成することができる。カメラ２６、４１、任意選択のセンサ２９、およびコンベア２２から戻されたデータは、処理手段８０によって受け取られる。さらに、容器回収機は、カメラ２６、４１によって検出された画像を比較して、特定の返却された物体の輪郭画像を認識し、そのような認識を処理ユニット８０に返すように構成された比較モジュール８４を含むことができる。ユーザからの入力およびユーザへの出力は、タッチ・スクリーン１４、プリンタ１６、および拡声器１８内に組み合わせることができるそれぞれディスプレイおよび入力デバイスを通じて、プロセッサ・ユニット８０によって受け取り、制御することができる。
【００３９】
容器回収機はまた、バーコード読取りユニット８６および特性抽出ユニット８８を含むことができる。特性抽出ユニット８８は、容器回収機の要件に応じて、高性能の安全マーク特性、または返却された物体が構成される色および材料などの特性を認識および分析し、そのような認識を処理ユニット８０に返すことができる。形状比較ユニット８４、バーコード読取りユニット８６、および特性抽出ユニット８８は、記憶デバイス（図示せず）内に記憶されたソフトウェアとして実施することができ、処理ユニット８０によって実行されるように構成することができることが、当業者には理解されよう。これらのユニットはまた、別個のプロセッサ、グラフィック・プロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはこれらの組合せとして、完全または部分的に実施することができる。さらに、これらのユニットを実施する様々なアルゴリズム、命令、およびハードウェアのいくつかは、２つ以上のそのようなユニットの一部として動作することができる。たとえば、バーコード読取りユニット８６内でソフトウェア・モジュールとして実施されるアルゴリズムは、特性抽出ユニット８８の一部である１つまたはそれ以上の特性抽出機能の一部を兼ねることができる。
【００４０】
図８に示されていない追加の構成要素を１つの容器回収機の一部、または複数の容器回収機からなるシステムの一部とすることができることも、当業者には理解されよう。そのような構成要素は、たとえば、電源、遠隔コンピュータまたは記憶ユニットと通信するための通信インターフェース、揮発性および不揮発性メモリ・ユニットを含む様々な記憶ユニット、データベースなどを含むことができる。
【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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【国際調査報告】
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