(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の撮像領域に配置された読み取り対象物の表面を読み取る読み取り装置において、
前記撮像領域に照明光を照射する照明手段と、
前記撮像領域に配置された読み取り対象物の表面を撮像する撮像手段と、
前記照明光を照射する照明時間を決定する制御手段と
を備え、
前記照明手段の発光強度は、周囲温度によって変化する周囲温度依存性を有し、
前記制御手段は、
あらかじめ計測された前記発光強度の前記周囲温度依存性に基づいて、前記発光強度と前記照明時間との積が周囲温度に関わらず略一定値となるように、前記照明時間を決定し、
周囲温度に依存して変化する第１の時間間隔を計時する第１の計時手段と、周囲温度に依存し、かつ、前記第１の時間間隔とは周囲温度依存性の異なる第２の時間間隔を計時する第２の計時手段とを備え、
前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔との和もしくは差に基づいて、前記照明時間を決定する
ことを特徴とする読み取り装置。
【請求項２】
前記照明手段は、
半導体発光素子を備えて構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の読み取り装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
周囲温度に依存しない第３の時間間隔を計時する第３の計時手段を有し、
前記第１の計時手段は、前記第３の計時手段の計時の開始とともに計時を開始し、
前記第２の計時手段は、前記第３の計時手段の計時の終了とともに計時を開始し、
前記第１の計時手段の計時終了時刻と、前記第２の計時手段の計時終了時刻との差に基づいて、前記照明時間を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の読み取り装置。
【請求項４】
前記第１の計時手段と前記第２の計時手段とのそれぞれは、
静電容量素子と、周囲温度の変化に伴い抵抗値が変化する感温抵抗素子とを有するパルス発生回路を備えて構成され、
前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔とのそれぞれは、
前記パルス発生回路の時定数に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項１または３に記載の読み取り装置。
【請求項５】
前記撮像領域を含む搬送路と、
前記搬送路を介して前記読み取り対象物を前記撮像領域に搬送する搬送手段と、
前記撮像領域に前記読み取り対象物が配置され、若しくは近接したことを検出し、所定の検出信号を出力する検出手段と
をさらに備え、
前記第１の計時手段と前記第２の計時手段とのそれぞれは、
前記検出信号に基づいて計時を行う
ことを特徴とする請求項３または４に記載の読み取り装置。
【請求項６】
前記撮像領域を含む搬送路と、
前記搬送路を介して前記読み取り対象物を前記撮像領域に搬送する搬送手段と、
前記撮像領域に前記読み取り対象物が配置され、若しくは近接したことを検出し、所定の検出信号を出力する検出手段と
をさらに備え、
前記第３の計時手段は、
前記検出信号に基づいて計時を開始する
ことを特徴とする請求項３に記載の読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬貨、遊戯用コイン、カードなどの読み取り対象物の表面に刻まれた刻印や、カード、伝票、紙葉類などの表面に印刷されたパターンを読み取る読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の金融経済の自由化に伴う外国通貨の流入により、硬貨の真偽を判別する必要性が高まっている。かかる硬貨の真偽判別は、通常、硬貨表面に刻まれた刻印を読み取ることによって行われている。
【０００３】
上記読み取り装置は、例えば、特開平６−２８５４２号公報に記載されている硬貨識別装置の如く、硬貨の表面に照射光を照射するＬＥＤ等の照明手段と、この照明光によって形成された硬貨表面の陰影を撮像する固体撮像素子等の撮像手段とを備えて構成される。上記陰影は、硬貨表面に刻まれた刻印に応じて形成されることから、かかる陰影を撮像することにより、硬貨表面に刻まれた刻印を読み取ることが可能となる。
【０００４】
また、上記の読み取り装置は、硬貨の真偽を判別するためだけでなく、遊戯用コイン、カード等、様々な読み取り対象物の表面に刻まれた刻印や、紙幣、カード、伝票、紙葉類などの表面に印刷されたパターンを読み取るために用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記読み取り装置には、以下に示すような問題がある。すなわち、上記読み取り装置の撮像手段によって撮像される撮像画像は、温度依存性を有し、周囲温度の変化に伴ってその輝度レベルが変化する。その結果、上記読み取り装置は、周囲温度が変化すると、読み取り装置の撮像画像データを受け取った認識部の識別精度が低下する。
【０００６】
これに対し、温度センサによって計測された周囲温度とあらかじめ実験等によって定められた温度補正係数とを用いて撮像画像の輝度レベルを補正する、撮像領域内の所定箇所に基準板を配置して、かかる基準板の輝度レベルを用いて撮像画像全体の輝度レベルを補正する、などの解決方法が考えられる。しかし、いずれの方法においても、撮像後に撮像画像の輝度レベルを補正する必要が生じるため、パターンを読み取り、輝度レベルを補正するまでの処理時間が増加してしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解決し、周囲温度の変化に関わらず、読み取り対象物の表面に刻まれた刻印や印刷パターンを高精度かつ高速に読み取ることができる読み取り装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本願発明者は鋭意研究を重ねた結果、周囲温度の変化に伴う撮像画像の輝度レベルの変化は、撮像手段の温度依存性と比較して、照明手段の温度依存性に大きく起因することを見いだした。すなわち、ＬＥＤなどの照明手段の発光効率は周囲温度の上昇とともに低下し、その結果、読み取り対象物を照射する照明光の強度が低下して撮像画像の輝度レベルに周囲温度依存性が現れることを見いだした。
【０００９】
かかる観点に基づき、上記課題を解決するために、本発明の読み取り装置は、所定の撮像領域に配置された読み取り対象物の表面を読み取る読み取り装置であって、撮像領域に照明光を照射する照明手段と、撮像領域に配置された読み取り対象物の表面を撮像する撮像手段と、照明光を照射する照明時間を決定する制御手段とを備え、照明手段の発光強度は、周囲温度によって変化する周囲温度依存性を有し、制御手段は、あらかじめ計測された発光強度の周囲温度依存性に基づいて、発光強度と照明時間との積が周囲温度に関わらず略一定値となるように、照明時間を決定し、周囲温度に依存して変化する第１の時間間隔を計時する第１の計時手段と、周囲温度に依存し、かつ、第１の時間間隔とは周囲温度依存性の異なる第２の時間間隔を計時する第２の計時手段とを備え、第１の時間間隔と第２の時間間隔との和もしくは差に基づいて、照明時間を決定することを特徴としている。
【００１０】
あらかじめ計測された発光強度の周囲温度依存性に基づいて、発光強度と照明時間との積が周囲温度に関わらず略一定値となるように照明時間を決定することで、周囲温度の変化によって発光強度が変化した場合であっても、撮像手段に入射する総光量を所定のレベルに維持できる。さらに、異なる周囲温度依存性を有する２種の時間間隔を組み合わせて照明時間を決定することで、周囲温度によって変化する照明手段の温度特性（発光強度）を補償する照明時間を容易に設計することができる。

【００１１】
本発明の読み取り装置は、照明手段が、半導体発光素子を備えて構成されていることを特徴としても良い。
【００１２】
照明手段として広く用いられているＬＥＤ等の半導体発光素子の発光効率は周囲温度の上昇とともに低下する温度特性を有するが、あらかじめ計測された発光強度の周囲温度依存性に基づいて、発光強度と照明時間との積が周囲温度に関わらず略一定値となるように照明時間を決定することで、上記半導体発光素子の温度特性を補償すべく周囲温度の上昇に伴い照明時間を長くするように照明時間を決定することでき、撮像手段に入射する総光量を所定のレベルに維持できる。
【００１５】
本発明の読み取り装置は、制御手段が、周囲温度に依存しない第３の時間間隔を計時する第３の計時手段を有し、第１の計時手段は、第３の計時手段の計時の開始とともに計時を開始し、第２の計時手段は、第３の計時手段の計時の終了とともに計時を開始し、第１の計時手段の計時終了時刻と、第２の計時手段の計時終了時刻との差に基づいて照明時間を決定することを特徴としても良い。
【００１６】
周囲温度に依存しない第３の時間間隔を計時する第３の計時手段を有し、第１の計時手段の計時終了時刻と、第２の計時手段の計時終了時刻との差に基づいて照明時間を決定することで、上記第３の時間間隔を基準として温度によって変化する照明時間を簡単な論理回路で設計することができる。
【００１７】
本発明の読み取り装置は、第１の計時手段と第２の計時手段とのそれぞれが、静電容量素子と、周囲温度の変化に伴い抵抗値が変化する感温抵抗素子とを有するパルス発生回路を備えて構成され、第１の時間間隔と第２の時間間隔とのそれぞれは、上記パルス発生回路の時定数に基づいて決定されることを特徴としても良い。
【００１８】
第１の計時手段と第２の計時手段とを、静電容量素子と感温抵抗素子とを有するパルス発生回路を備えて構成し、第１の時間間隔と第２の時間間隔とを、上記パルス発生回路の時定数に基づいて決定することで、第１の計時手段と第２の計時手段とを極めて簡単な構成で形成することができる。さらに、静電容量素子又は感温抵抗素子を異なる特性の素子と交換するだけで、照明時間の温度特性（すなわち、上記回路の時定数）を容易に変更することが可能となる。
【００１９】
本発明の読み取り装置は、撮像領域を含む搬送路と、搬送路を介して読み取り対象物を撮像領域に搬送する搬送手段と、撮像領域に読み取り対象物が配置され、若しくは近接したことを検出し、所定の検出信号を出力する検出手段とをさらに備え、第１の計時手段と第２の計時手段とのそれぞれは、検出信号に基づいて計時を行うことを特徴としても良い。
【００２０】
上記搬送路及び搬送手段を備えることで、読み取り対象物を撮像領域に搬送することが可能となる。また、上記検出手段を備え、第１の計時手段と第２の計時手段とのそれぞれが、検出信号に基づいて計時を行うことで、撮像対象物が撮像領域に配置されている時に撮像対象物に対して光を照射することが可能となる。
【００２１】
本発明の読み取り装置は、撮像領域を含む搬送路と、搬送路を介して読み取り対象物を撮像領域に搬送する搬送手段と、撮像領域に読み取り対象物が配置され、若しくは近接したことを検出し、所定の検出信号を出力する検出手段とをさらに備え、第３の計時手段は、検出信号に基づいて計時を開始することを特徴とすることを特徴としても良い。
【００２２】
上記検出手段を備え、第３の計時手段が検出信号に基づいて計時を開始することで、撮像対象物が撮像領域に配置されるタイミングで撮像対象物の表面を撮像することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかる読み取り装置について図面を参照して説明する。本実施形態に係る読み取り装置は、硬貨の表面を読み取る読み取り装置であって、具体的には、硬貨の表面にパターンとして刻まれた刻印を読み取る読み取り装置（以下、刻印読み取り装置という）である。まず、本発明の実施形態にかかる刻印読み取り装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る刻印読み取り装置の斜視図である。
【００２４】
刻印読み取り装置１０は、直方体形状の撮像ユニット１２と、撮像ユニット１２上面の対向する２辺にそれぞれ取り付けられた平面板１４、１６と、撮像ユニット１２及び平面板１４、１６の上方に配設されたベルトコンベヤ１８（搬送手段）とを備えて構成される。撮像ユニット１２の上面と平面板１４、１６の上面の高さとは一致しており、全体で一平面が形成され、硬貨Ａを搬送させる搬送路Ｂとなっている。この搬送路Ｂとベルトコンベヤ１８の下面とは硬貨Ａの厚さとほぼ同一の隙間が設けられており、この隙間に挿入された硬貨Ａは、ベルトコンベヤ１８の駆動によって、後述の撮像領域Ｃまで搬送され、あるいは撮像領域Ｃから搬出される。
【００２５】
撮像ユニット１２は、図２に示すように、上面が開口した立方体形状の筐体２０と、この上面開口を覆うガラス製の上面板２２とを備えて構成されており、上面板２２は、硬貨Ａを撮像するための撮像領域Ｃを形成する。筐体２２の内部には、撮像領域Ｃに照明光を照射する半導体発光素子からなる照明手段である発光ダイオード（以下、照明用ＬＥＤ２４という）と、撮像領域Ｃに配置された硬貨Ａの表面を撮像する撮像手段であるエリアセンサ２６と、撮像領域Ｃに硬貨が配置されたことを検出する検出手段を構成する発光ダイオード（以下、検出用ＬＥＤ２８という）とが配設されている。ここで、照明用ＬＥＤ２４の発光強度は、周囲温度によって変化する周囲温度依存性を有している。
【００２６】
エリアセンサ２６は筐体２０内部中央の固定台３０に取り付けられ、上面板２２上の撮像領域Ｃを通過する硬貨Ａの表面を撮像する。
【００２７】
ここで、エリアセンサ２６は光の入射に伴い電荷を発生させる受光部、受光部で発生した電荷を蓄積する電極部、電極部に蓄積された電荷を出力信号として転送する転送部、及び、電極部に蓄積された不要の電荷を廃棄する廃棄部とを備えて構成される。さらに、エリアセンサ２６は、受光部の出力端とオーバフロードレイン電極とを接続することができるようになっており、オーバフロードレイン電圧をあげることで受光部に発生した電荷の蓄積効果をなくす電荷掃き出し機能を備えている。
【００２８】
照明用ＬＥＤ２４は上面板２２の内面に沿ってリング形に配設され、後述の制御部によって決定される照明時間の間、上面板２２上の撮像領域Ｃに光を照射することができるようになっている。また、検出用ＬＥＤ２８は筐体２０の内部側面から突出した固定板３２に取り付けられ、上面板２２に向けて光を照射する。
【００２９】
図１に示すベルトコンベヤ１８のベルトは、搬送路Ｂの中央に設けられており、該ベルトの両側に配置された一対の検出用ＬＥＤ２８から照射された光は上面板２２及びベルトコンベヤ１８のベルトの両側を通過して上方に向けて進行する。ベルトコンベヤ１８の上方であってこの照射光の光路上には一対の光検出器（以下、ＰＤ４０という）が配設されており、ベルトコンベヤ１８のベルトの両側を通過した光はそれぞれ対向するＰＤ４０に入射する。ここで、検出用ＬＥＤ２８とＰＤ４０とは、撮像領域Ｃに硬貨Ａが配置され、若しくは近接したことを検出して検出信号を出力する検出手段を構成する。
【００３０】
刻印読み取り装置１０は、さらに、図３に示す制御部４２、ドライバ６０及びアンプ６２を備えている。制御部４２は、取り込み信号生成回路４４、排出信号生成回路４６、読み出し信号生成回路４８、同期信号生成回路５０、第１タイマ回路５２、第２タイマ回路５４、第３タイマ回路５６及び照明制御信号生成回路５８を備えて構成される。以下、各構成要素について詳述する。
【００３１】
取り込み信号生成回路４４は、検出用ＬＥＤ２８とＰＤ４０とから構成される検出手段から出力される検出信号Ｓ１に基づいて、パルス状の取り込み信号Ｓ２を生成し、出力する。具体的には、搬送路Ｂ上を撮像領域Ｃに向かって硬貨Ａが搬送されると、硬貨Ａが検出用ＬＥＤ２８から照射されてＰＤ４０に入射する光（以下検出光という）の光路を遮り、検出光が一旦遮光される。その後、硬貨Ａが撮像領域Ｃに到達すると、硬貨Ａは検出光の光路からはずれるため、検出光は再度通行する。取り込み信号生成回路４４は、上記通光タイミングに取り込み信号Ｓ２を生成し、この取り込み信号Ｓ２を排出信号生成回路４６及び読み出し信号生成回路４８に出力する。
【００３２】
排出信号生成回路４６は、パルス状の排出信号Ｓ３を繰り返し生成し、ドライバ６０を介してエリアセンサ２６に出力する。かかる排出信号Ｓ３は電荷排出用のトリガ信号であり、エリアセンサ２６は、排出信号Ｓ３の入力に伴い電極部に蓄積された電荷を廃棄部に廃棄する。ここで、排出信号生成回路４６は、取り込み信号Ｓ２の入力に伴い、排出信号Ｓ３の出力を停止するとともに、読み出し信号生成回路４８から出力される読み出し信号Ｓ４（後述）を受け、排出信号Ｓ３の出力を再開する。従って、取り込み信号Ｓ２の入力された時点から読み出し信号Ｓ４が入力される時点まで、エリアセンサ２６の電極部に電荷が蓄積されることになる。
【００３３】
読み出し信号生成回路４８は、取り込み信号Ｓ２の入力から所定時間ｔ１の経過後にパルス状の読み出し信号Ｓ４を生成し、この読み出し信号Ｓ４を排出信号生成回路４６及び同期信号生成回路５０に対して出力する。
【００３４】
同期信号生成回路５０は、ドライバ６０を介し、垂直同期信号Ｓ５及び水平同期信号Ｓ６をエリアセンサ２６に対して出力する。ここで、同期信号生成回路５０は、読み出し信号Ｓ４を受け、垂直同期信号Ｓ５及び水平同期信号Ｓ６を初期化する。エリアセンサ２６の電極部に蓄積された電荷は、電荷転送部によりこの垂直同期信号Ｓ５及び水平同期信号Ｓ６を介してアンプ６２に出力され、アンプ６２で増幅された後、外部に対して出力される。
【００３５】
第３タイマ回路５６（第３の計時手段）は、検出信号Ｓ１を受けて所定の時間間隔ｔ３（第３の時間間隔）を計時し、かかる計時中のみハイレベルとなる論理信号（以下、第３タイマ回路出力信号Ｓ７という）を第１タイマ回路５２及び第２タイマ回路５４に対して出力する。上記の所定の時間間隔ｔ３は、基準となる周囲温度下で照明時間に対応する時間間隔であり、例えば、周囲温度が２５℃の場合、２００μｓ程度とすればよい。
【００３６】
第１タイマ回路５２（第１の計時手段）は、第３のタイマ回路５６の計時の開始、すなわち第３タイマ回路出力信号Ｓ７がハイレベルとなった時点で計時を開始し、周囲温度に依存して変化する所定の時間間隔ｔ１（第１の時間間隔）を計時する。また、第１タイマ回路５２は、上記計時中のみローレベルとなる論理信号（以下、第１タイマ回路出力信号Ｓ８という）を照明制御信号生成回路５８に対して出力する。
【００３７】
第２タイマ回路５４（第２の計時手段）は、第３のタイマ回路５６の計時の終了、すなわち第３タイマ回路出力信号Ｓ７がローレベルとなった時点で計時を開始し、周囲温度に依存して変化するとともに時間間隔ｔ１とは周囲温度依存性の異なる所定の時間間隔ｔ２（第２の時間間隔）を計時する。また、第２タイマ回路５４は、上記計時中のみハイレベルとなる論理信号（以下、第２タイマ回路出力信号Ｓ９という）を照明制御信号生成回路５８に対して出力する。
【００３８】
照明制御信号生成回路５８は、照明用ＬＥＤ２４の強度と照明時間との積が周囲温度に関わらず略一定値となるように照明時間を決定し、かかる照明時間のみハイレベルとなる照明制御信号Ｓ１０を照明用ＬＥＤ２４に対して出力する。照明用ＬＥＤ２４は、照明制御信号Ｓ１０がハイレベルである間、撮像領域Ｃに対して光を照射する。照明制御信号Ｓ１０は、具体的には第１タイマ回路出力信号Ｓ８と第２タイマ回路出力信号Ｓ９との論理和によって形成される。すなわち、照明制御信号Ｓ１０は、第１タイマ回路５２の計時終了時刻と第２タイマ回路５４の計時終了時刻との差の時間間隔だけハイレベルとなる信号となる。
【００３９】
以下、上記照明時間の決定手順を詳述する。すでに述べたように、照明用ＬＥＤ２４の発光効率は周囲温度の上昇に伴って低下する。従って、照明用ＬＥＤ２４の発光強度は、図４の（ａ）に示すように、周囲温度の上昇とともに低下し、撮像画像の輝度レベルも低下する。従って、照明制御信号生成回路５８は、上記発光強度の低下を補償すべく、周囲温度の上昇に伴い照明時間が長くなるように照明時間を決定する。照明用ＬＥＤ２４の発光強度は、事前に計測可能であるので、照明制御信号生成回路５８は、あらかじめ計測された照明用ＬＥＤ２４の発光強度の温度依存性に基づいて、発光強度と照明時間との積が周囲温度に関わらず略一定値となるように照明時間を決定する。このように決定された照明時間は、図４の（ｂ）に示すようになる。
【００４０】
図４の（ｂ）に示すような、周囲温度に依存する時間間隔を出力する信号は、単一のシグナルプロセッサ等によっても実現できるが、本実施形態にかかる刻印読み取り装置１０においては、第１タイマ回路５２、第２タイマ回路５４及び照明制御信号生成回路５８を用いて実現している。すなわち、例えば図５（ａ）、図６（ａ）に示すような周囲温度依存性を有する時間間隔ｔ１を第１タイマ回路５２によって計時し、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すような時間間隔ｔ１とは異なる周囲温度依存性を有する時間間隔ｔ２を第２タイマ回路５４によって計時し、第１タイマ回路出力信号Ｓ８と第２タイマ回路出力信号Ｓ９との差に基づいて、図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すような照明時間を決定する。
【００４１】
ここで、特に、上記第１タイマ回路５２、第２タイマ回路５４及び照明制御信号生成回路５８は、図７に示すように同一基板上に形成されてたパルス生成回路によって構成される。具体的には、第１タイマ回路５２は、基板６４上に設けられたゲートＩＣ６６（の一部）と、静電容量素子であるチップコンデンサ６８と、周囲温度の変化に伴い抵抗値が変化する感温抵抗素子であるチップ抵抗７０とを備えて構成され、上記時間間隔ｔ１は、ゲートＩＣ６６、チップコンデンサ６８及びチップ抵抗７０を含む回路の時定数として決定される。ここで、チップ抵抗６８の抵抗値が温度依存性を有することで、上記時定数が周囲温度に従って変化し、時間間隔ｔ１が温度依存性を有することになる。
【００４２】
第２タイマ回路５４も第１タイマ回路５２と同様に、基板６４上に設けられたゲートＩＣ６６（の一部）、チップコンデンサ７２及びチップ抵抗７４とを備えて構成され、上記時間間隔ｔ２は、ゲートＩＣ６６、チップコンデンサ７２及びチップ抵抗７４を含む回路の時定数として決定される。さらに、照明制御信号生成回路５８は、基板６４上に設けられたゲートＩＣ７６によって構成されている。
【００４３】
続いて、本実施形態にかかる刻印読み取り装置１０の動作及び作用について説明する。図８は、本実施形態にかかる刻印読み取り装置１０を用いて、硬貨表面の刻印の読み取り動作を示す説明図である。硬貨Ａは、図８（ａ）に示すように、上面板２２及び平面板１４、１６からなる搬送路Ｂとベルトコンベヤ１８との隙間に挿入され、搬送路Ｂに沿って搬送される。ここで、検出用ＬＥＤ２８からは光が上方に向けて照射されており、照射光は上面板２２及びベルトコンベヤ１８のベルトの両側を通過してＰＤ４０に入射している。
【００４４】
図８（ｂ）に示すように、ベルトコンベヤ１８のベルトの移動に合わせて硬貨Ａが搬送され、検出用ＬＥＤ２８の照射光の光路上に硬貨Ａが到達すると、照射光は硬貨Ａによって遮られて、検出信号Ｓ１がローレベルとなる。検出信号Ｓ１がローレベルになることで、本装置は硬貨Ａがエリアセンサ２６の撮像領域Ｃに近接していると判断する。
【００４５】
更に、硬貨Ａが搬送されて、図８（ｃ）に示すように、撮像領域Ｃに硬貨Ａが到達すると、それまで硬貨Ａにより阻まれていた検出用ＬＥＤ２８からの照射光は再びＰＤ４０に照射されて、検出信号Ｓ１がハイレベルとなる。かかる検出信号Ｓ１の立ち上がりに伴い、制御部４２によって照明用ＬＥＤ２４の発光が制御され、硬貨Ａ表面がエリアセンサ２６によって撮像される。
【００４６】
以下、硬貨Ａが撮像領域Ｃに到達した後の、信号の流れについて説明する。図９は、硬貨Ａが撮像領域Ｃに到達した後の各信号のタイミングチャートである。
【００４７】
硬貨Ａが撮像領域Ｃに到達すると、上述の如く、ＰＤ４０から出力される検出信号Ｓ１が、ローレベルからハイレベルに立ち上がる。
【００４８】
検出信号Ｓ１がローレベルからハイレベルに立ち上がると、取り込み信号生成回路４４によって、パルス状の取り込み信号Ｓ２が生成され、この取り込み信号Ｓ２は排出信号生成回路４６及び読み出し信号生成回路４８に出力される。
【００４９】
排出信号生成回路４６が取り込み信号Ｓ２を受けると、後述の読み出し信号Ｓ４が入力されるまで排出信号Ｓ３の出力が停止される。従って、硬貨Ａの非撮像時に外乱光等の影響によってエリアセンサ２６の電極部に蓄積される電荷は、逐次、廃棄部に廃棄される一方で、撮像時、すなわち取り込み信号Ｓ２の入力から読み出し信号Ｓ４の入力までは、電荷が電荷蓄積部に蓄積される。
【００５０】
ＰＤ４０から出力された検出信号Ｓ１は、第３タイマ回路５６にも入力される。検出信号Ｓ１がローレベルからハイレベルに立ち上がると、第３タイマ回路５６によって、所定の時間間隔ｔ３だけハイレベルとなる第３タイマ回路出力信号Ｓ７が生成され、第１タイマ回路５２及び第２タイマ回路５４に対して出力される。
【００５１】
第３タイマ回路出力信号Ｓ７がローレベルからハイレベルに立ち上がると、第１タイマ回路５２によって時間間隔ｔ１の計時が開始される。また、第１タイマ回路５２からは、上記計時中のみローレベルとなる第１タイマ回路出力信号Ｓ８が照明制御信号生成回路５８に対して出力される。
【００５２】
一方、第３タイマ回路出力信号Ｓ７がハイレベルからローレベルに立ち下がると、第２タイマ回路５４によって時間間隔ｔ２の計時が開始される。また、第２タイマ回路５４からは、上記計時中のみハイレベルとなる第２タイマ回路出力信号Ｓ９が照明制御信号生成回路５８に対して出力される。
【００５３】
第１タイマ回路出力信号Ｓ８及び第２タイマ回路出力信号Ｓ９が照明制御信号生成回路５８に入力されると、照明制御信号生成回路５８により、第１タイマ回路出力信号Ｓ８と第２タイマ回路出力信号Ｓ９との論理和をとることによって照明制御信号Ｓ１０が生成され、かかる照明制御信号Ｓ１０は、照明用ＬＥＤ２４に対して出力される。上記照明制御信号Ｓ１０がハイレベルの時にのみ、照明用ＬＥＤ２４から照明光が照射される。
【００５４】
ここで、第１タイマ回路５２は、図５（ａ）に示すように、周囲温度依存性を有する時間間隔ｔ１を計時する。具体的には、基準となる周囲温度である２５℃の状態では８００μｓを計時するが、周囲温度の上昇とともに第１タイマ回路５２が計時する時間間隔ｔ１は増加する。一方、第２タイマ回路５２は、図５（ｂ）に示すように、時間間隔ｔ１とは異なる周囲温度依存性を有する時間間隔ｔ２を計時する。具体的には、基準となる周囲温度である２５℃の状態では時間間隔ｔ１と同様に８００μｓを計時するが、周囲温度の上昇とともに、第２タイマ回路５４が計時する時間間隔ｔ２は時間間隔ｔ１よりも大きな変化率をもって増加する。
【００５５】
従って、図９（ａ）に示すように、周囲温度が２５℃の状態では、照明制御信号Ｓ１０がハイレベルとなる時間ｔｃは、第３タイマ回路出力信号Ｓ７がハイレベルとなる時間ｔ３と同じく２００μｓとなり、２００μｓの間だけ照明用ＬＥＤ２４が点灯することになる。
【００５６】
一方、図９（ｂ）に示すように、周囲温度が−５℃の状態では、図５（ａ）及び図５（ｂ）からわかるように、時間間隔ｔ１と時間間隔ｔ２はともに８００μｓよりも短くなるが、時間間隔ｔ２の周囲温度に対する変化率が、時間間隔ｔ１の周囲温度に対する変化率と比較して大きいことから、照明制御信号Ｓ１０がハイレベルとなる時間ｔｃは、２００μｓよりも小さくなる。その結果、照明用ＬＥＤ２４が点灯する時間は２００μｓよりも短くなる。
【００５７】
よって、照明用ＬＥＤ２４の発光効率の向上に伴い発光強度が増加する低温下では照明時間を小さくし、これとは逆に、照明用ＬＥＤ２４の発光効率の低下に伴い発光強度が減少する高温下では照明時間を大きくすることができ、発光強度と照明時間との積を周囲温度に関わらず略一定値とすることができる。
【００５８】
尚、発光強度と照明時間との積を周囲温度に関わらず略一定値とする具体的な手順としては、あらかじめ計測された発光強度の温度依存性に基づいて、図５（ａ）に示す様な温度依存性を有する時間間隔ｔ１を計時する第１タイマ回路５２及び図５（ｂ）に示す様な温度依存性を有する時間間隔ｔ２を計時する第２タイマ回路５４を設計すればよい。所望の温度依存性を有する時間間隔を計時する第１タイマ回路５２及び第２タイマ回路５４の設計は、チップコンデンサ６８、７２の容量及びチップ抵抗７０、７４の抵抗値を適宜選択することで、容易に実現できる。
【００５９】
照明用ＬＥＤ２４から照射されて硬貨Ａの表面で反射した光は、エリアセンサ２６の電極部に蓄積される。電極部に蓄積された電荷は、取り込み信号Ｓ２がハイレベルとなった後、所定の時間間隔ｔａ経過後に読み出し信号生成回路４８によって生成された読み出し信号Ｓ４をトリガとしてエリアセンサ２６から読み出され、アンプ６２を介して外部に出力される。より具体的には、読み出し信号Ｓ４が出力された時点で垂直同期信号Ｓ５及び水平同期信号Ｓ６が初期化されてエリアセンサ２６に対して出力され、エリアセンサ２６の電極部に蓄積された電荷は、転送部によりこの垂直同期信号Ｓ５及び水平同期信号Ｓ６を介してアンプ６２に出力される。ここで、時間間隔ｔａは、取り込み信号Ｓ２が生成されてから照明用ＬＥＤ２６が照明終了するまでの時間よりも長いことが好ましい。すなわち、照明用ＬＥＤ２６の照明が完全に完了した後で、電極部に蓄積された電荷を読み出すことで精度の高い撮像画像が得られる。
【００６０】
続いて、本実施形態にかかる刻印読み取り装置の効果について説明する。本実施形態にかかる刻印読み取り装置１０は、制御部４２により、あらかじめ計測された照明用ＬＥＤ２４の発光強度の周囲温度依存性に基づいて、発光強度と照明時間との積が周囲温度に関わらず略一定値となるように照明時間を決定することで、周囲温度の変化によって発光強度が変化した場合であっても、エリアセンサ２６に入射する総光量を所定のレベルに維持できる。具体的には、図４に示すように、周囲温度の増加に伴って減少する発光強度（図４の（ａ））を補償すべく、周囲温度の増加に伴って増加するように照明時間（図４の（ｂ））を決定するため、エリアセンサ２６によって撮像される画像の輝度レベルは周囲温度の変化に関わらず図４の（ｃ）に示すようにほぼ一定となる。その結果、硬貨Ａの表面に刻まれた刻印を高精度に読み取ることが可能である。また、画像撮像後の輝度補正等の画像処理が不要となることから、硬貨Ａの表面に刻まれた刻印を高速に読み取ることが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態にかかる刻印読み取り装置１０は、異なる周囲温度依存性を有する２種のタイマ回路（第１タイマ回路５２と第２タイマ回路５４）を組み合わせて照明時間を決定することで、周囲温度によって変化する照明用ＬＥＤ２４の温度特性（発光強度）を補償する照明時間を容易に設計することが可能となる。その結果、製造コストが低下するとともに、精度の高い温度補償が可能となる。
【００６２】
また、本実施形態にかかる刻印読み取り装置１０は、周囲温度に依存しない時間間隔ｔ３を計時する第３タイマ回路５６を有し、第３タイマ回路出力信号Ｓ７に基づいて計時を開始する第１タイマ回路５２の計時終了時刻と、第２タイマ回路５４の計時終了時刻との差に基づいて照明時間を決定することで、上記時間間隔ｔ３を基準として温度によって変化する照明時間を簡単な論理回路によって設計することが可能となる。その結果、製造コストが大幅に低下する。
【００６３】
さらに、本実施形態にかかる刻印読み取り装置１０は、第１タイマ回路５２と第２タイマ回路５４とのそれぞれが、チップコンデンサ６８、７２及びチップ抵抗７０、７４とを有するパルス発生回路を備えて構成され、時間間隔ｔ１と時間間隔ｔ２とが、チップコンデンサ６８、７２及びチップ抵抗７０、７４を含む回路の時定数に基づいて決定される。従って、第１タイマ回路５２と第２タイマ回路５４とを極めて簡単な構成で形成することができる。さらに、チップコンデンサ６８、７２又はチップ抵抗７０、７４を異なる特性の素子と交換するだけで、照明時間の温度特性（すなわち、上記回路の時定数）を容易に変更することが可能となる。その結果、汎用性に富む刻印読み取り装置が実現する。
【００６４】
また、本実施形態にかかる刻印読み取り装置１０は、搬送路Ｂ及びベルトコンベヤ１８を備えることで、硬貨Ａを撮像領域Ｃに搬送することが可能となる。さらに、硬貨Ａが撮像領域Ｃに配置されたことを検出する検出用ＬＥＤ２８及びＰＤ４０を備え、ＰＤ４０から出力される検出信号Ｓ１に基づいて時間間隔ｔ３の計時を開始することで、硬貨Ａが撮像領域Ｃに配置されるタイミングで硬貨Ａの表面を撮像することが可能となる。
【００６５】
上記実施形態にかかる刻印読み取り装置１０においては、読み出し信号生成回路４８により読み出し信号Ｓ４が出力されるタイミングで、同期信号生成部５０により水平同期信号Ｓ５及び垂直同期信号Ｓ６を初期化していたが、水平同期信号Ｓ５及び垂直同期信号Ｓ６は、取り込み信号生成回路４４により取り込み信号Ｓ２が出力されるタイミングで初期化しても良く、また、取り込み信号Ｓ２が出力されるタイミングと読み出し信号Ｓ４が出力されるタイミングとの双方で初期化を行っても良い。
【００６６】
また、上記実施形態にかかる刻印読み取り装置１０では、取り込み信号生成回路４４と第３タイマ回路５６とを設け、取り込み信号Ｓ２及び第３タイマ回路出力信号Ｓ７とをそれぞれ設けていたが、検出信号Ｓ１の立ち上がりによりパルス幅ｔ３を有するパルス信号を出力する単一の信号生成回路を設け、当該信号を取り込み信号Ｓ２及び第３タイマ回路出力信号Ｓ７として用いても良い。
【００６７】
さらに、上記実施形態にかかる刻印読み取り装置１０においては、第３タイマ回路出力信号Ｓ７がハイレベルとなる時間ｔ３を媒介として、第１タイマ回路出力信号Ｓ８がハイレベルとなるとなる時間ｔ１と第２タイマ回路出力信号Ｓ９がハイレベルとなるとなる時間ｔ２との差に基づいて照明時間を決定していたが、これはｔ１とｔ２の和に基づいて決定しても良い。また、ｔ３を媒介としないで照明時間を決定しても良い。
【００６８】
また、上記実施形態に係る読み取り装置は、硬貨表面に刻まれた刻印を読み取る読み取り装置であったが、本発明に係る読み取り装置は、刻印の刻まれていない伝票やカード、紙幣などのような比較的平板な表面に描かれた印刷パターンを読み取る読み取り装置としても適用可能である。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の読み取り装置は、制御手段により、あらかじめ計測された発光強度の周囲温度依存性に基づいて、発光強度と照明時間との積が周囲温度に関わらず略一定値となるように照明時間を決定することで、周囲温度の変化によって発光強度が変化した場合であっても、撮像手段に入射する総光量を所定のレベルに維持できる。その結果、読み取り対象物の表面に刻まれた刻印などを高精度に読み取ることが可能である。また、画像撮像後の輝度補正等の画像処理が不要となることから、読み取り対象物の表面に刻まれた刻印などを高速に読み取ることが可能となる。
【００７０】
また、本発明の読み取り装置は、異なる周囲温度依存性を有する２種の計時手段を組み合わせて照明時間を決定することで、周囲温度によって変化する照明手段の温度特性（発光強度）を補償する照明時間を容易に設計することが可能となる。その結果、製造コストが低下するとともに、精度の高い温度補償が可能となる。
【００７１】
また、本発明の読み取り装置は、周囲温度に依存しない第３の時間間隔を計時する第３の計時手段を有し、第１の計時手段の計時終了時刻と、第２の計時手段の計時終了時刻との差に基づいて照明時間を決定することで、上記第３の時間間隔を基準として温度によって変化する照明時間を簡単な論理回路によって設計することが可能となる。その結果、製造コストが大幅に低下する
さらに、本発明の読み取り装置は、第１の計時手段と第２の計時手段とのそれぞれが、静電容量素子と感温抵抗素子とを有するパルス発生回路を備えて構成され、第１の時間間隔と第２の時間間隔とが、上記パルス発生回路の時定数に基づいて決定される。従って、第１の計時手段と第２の計時手段とを極めて簡単な構成で形成することができる。さらに、静電容量素子と感温抵抗素子を異なる特性の素子と交換するだけで、照明時間の温度特性（すなわち、上記回路の時定数）を容易に変更することが可能となる。その結果、汎用性に富む読み取り装置が実現する。
【００７２】
また、本発明の読み取り装置は、搬送路及び搬送手段を備えることで、読み取り対象物を撮像領域に搬送することが可能となる。さらに、読み取り対象物が撮像領域に配置されたことを検出する検出手段を備え、検出手段から出力される検出信号に基づいて第３時間間隔の計時を開始することで、読み取り対象物が撮像領域に配置されるタイミングで読み取り対象物の表面を撮像することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる刻印読み取り装置の斜視図である。
【図２】撮像ユニットの拡大断面図である。
【図３】制御部の構成図である。
【図４】発光強度と照明時間との関係を示す説明図である。
【図５】各時間間隔の温度依存性を示す説明図である。
【図６】各時間間隔の温度依存性を示す説明図である。
【図７】第１タイマ回路、第２タイマ回路、照明制御信号生成回路の構成図である。
【図８】硬貨が搬送される様子を示す説明図である。
【図９】各信号の流れを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０…刻印読み取り装置、１２…撮像ユニット、１４、１６…平面板、１８…ベルトコンベア、２０…筐体、２２…上面板、２４…照明用ＬＥＤ、２６…エリアセンサ、２８…検出用ＬＥＤ、３０、３２…固定板、４０…ＰＤ、６６、７６…ゲートＩＣ、６８、７２…チップコンデンサ、７０、７４…チップ抵抗、Ａ…硬貨、Ｂ…搬送路、Ｃ…撮像領域
【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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