(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の搬送路を搬送される読取対象物の表面を読み取る読取装置において、
前記搬送路の前記撮像領域に前記読取対象物が到来した際に取込みトリガを発生させる取込み信号と、前記取込みトリガで初期化させて出力を開始するテレビジョン方式の同期信号と、前記取込みトリガが発生した後で且つ前記取込みトリガと同一の垂直ブランキング区間内に読出しトリガを発生させる読出し信号とを出力させる信号出力手段と、
前記取込みトリガが発生してから前記読出しトリガが発生するまでの間の所定期間だけ、前記搬送路の前記撮像領域に光を照射するＬＥＤ光源からなる照明手段と、
受光部、電極部および転送部を有し、前記取込み信号および前記読出し信号のタイミングで前記読取対象物の表面を撮像するエリアセンサからなる撮像手段と、
前記撮像手段への外乱光の入射を遮る遮光手段と、を備え、
前記撮像手段は、前記受光部で発生した電荷を前記電極部に蓄積させる第１の処理と、前記同期信号に基づいて前記電極部に蓄積された電荷を前記転送部へ出力させる第２の処理とを実行させる機能を有し、
前記取込みトリガの発生タイミングで前記第１の処理を実行させると共に前記読出しトリガの発生タイミングで前記第２の処理を実行させ、
前記第１の処理と前記第２の処理とを、前記照明手段が光を照射する所定の時間内に実行していることを特徴とした読取装置。
【請求項２】
前記遮光手段は、前記撮像手段の前記受光部の前方に配置された波長フィルタを有することを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
【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、メダル、カードなどの読取対象物の表面を読み取る読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定の物品の真偽を判別する必要性はますます高まっているが、この傾向は硬貨やメダルを扱うバンクマシンや自動販売機等の分野で特に顕著である。従来の硬貨読取装置は、硬貨の大きさ、厚み、更には材質を基準にして当該硬貨の真偽を判別しているが、この判別方法では、近年の国際化に伴う社会問題に充分に対処し得ない様相を呈している。即ち、近年の国際化で多数の外国人が我国に入国しているが、この入国に伴い、我国の硬貨に酷似した多数の外国硬貨が流入、且つ、氾濫し、その結果、判別し難い偽造硬貨が行使されて経済活動が大きく阻害されることが少なくない。例えば、日本国政府が発行している５００円硬貨は、世界で最も多いサイズであり、硬貨の大きさや厚み等の外形的寸法からでは、韓国やロシヤ等の外国の硬貨と区別することはほとんどできない。そこで、近年の硬貨読取装置は、照明装置を用いて、硬貨の刻印、詳言すれば、硬貨の露出面における図形、数字、又は、文字等を基準にして当該硬貨の真偽を判別する工夫が施されている。
【０００３】
従来の読取装置には、特開平５−８９２７６号公報に開示されたものがある。この読取装置は、搬送される読取対象物の表面を上部に配設した撮像素子で撮像し、撮像された画像データより読取対象物の真偽の判別を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の読取装置は、読取対象物の搬送と撮像素子での撮像とが非同期で行われていたため、移動する読取対象物の静止画像を撮像素子で出力するためには、少なくとも２フィールド分の時間が必要であった。
【０００５】
また、一般の撮像素子はテレビジョン方式の同期信号で動作しているが、同期信号は読取対象物の搬送タイミングと非同期に発生するので、同期信号のタイミングと読取対象物の搬送タイミングとを合わせるのが難しかった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決して、撮像を開始してから撮像された画像を出力するまでの期間を短くすると共に、読取対象物の搬送タイミングと同期信号のタイミングとを容易に合わせることができる読取装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の読取装置は、所定の搬送路を搬送される読取対象物の表面を読み取る読取装置において、搬送路の撮像領域に読取対象物が到来した際に取込みトリガを発生させる取込み信号と、取込みトリガで初期化させて出力を開始するテレビジョン方式の同期信号と、取込みトリガが発生した後で且つ取込みトリガと同一の垂直ブランキング区間内に読出しトリガを発生させる読出し信号とを出力させる信号出力手段と、取込みトリガが発生してから読出しトリガが発生するまでの間の所定期間だけ、搬送路の撮像領域に光を照射するＬＥＤ光源からなる照明手段と、受光部、電極部および転送部を有し、取込み信号および読出し信号のタイミングで読取対象物の表面を撮像するエリアセンサからなる撮像手段と、撮像手段への外乱光の入射を遮る遮光手段と、を備え、撮像手段は、受光部で発生した電荷を電極部に蓄積させる第１の処理と、同期信号に基づいて電極部に蓄積された電荷を転送部へ出力させる第２の処理とを実行させる機能を有し、取込みトリガの発生タイミングで第１の処理を実行させると共に読出しトリガの発生タイミングで第２の処理を実行させ、第１の処理と第２の処理とを、照明手段が光を照射する所定の時間内に実行していることを特徴とする。
【０００８】
本発明の読取装置によれば、信号出力手段によって取込み信号及び読出し信号が生成される。ここで、取込み信号は、読取対象物が撮像領域に到達した際に取込みトリガを発生させる信号である。また、読出し信号は、取込みトリガが発生した後で且つ取込みトリガと同一の垂直ブランキング区間内に読出しトリガを発生させる信号である。
【０００９】
撮像手段では、取込みトリガの発生タイミングで第１の処理を実行して、光の入射によって受光部で発生した電荷を電極部に蓄積させる。この第１の処理によって、読取対象物の表面で反射した光の像が電荷として電極部に蓄積される。ここで、撮像手段への外乱光の入射は遮光手段によって遮られるので、撮像手段の電極部に不要な電荷が蓄積されることはない。その結果、撮像手段で撮像される画像のＳ／Ｎ比が向上する。
【００１０】
次に、この読出しトリガが発生した後で且つ垂直ブランキング区間が終了したタイミングで第２の処理を実行し、電極部に蓄積された電荷を転送部へ出力させる。この第２の処理は、１フィールド期間（次の垂直ブランキング区間が来るまでの期間）、或いは、１フレーム期間（複数の垂直ブランキング区間が来るまでの期間）で終了する。
【００１１】
このように、垂直ブランキング区間内に電極部に電荷を蓄積させて、更にこの垂直ブランキング区間が終了したタイミングで電極部の電荷を転送部へ出力させることにより、撮像を開始してから撮像された画像を出力するまでの期間を、１フィールド期間、或いは、１フレーム期間とすることができる。
【００１２】
また、読取対象物が撮像領域に到達した際に発生する取込みトリガに同期して同期信号を出力しているので、読取対象物の搬送タイミングと同期信号のタイミングとを容易に合わせることができる。
【００１３】
ここで、遮光手段は、撮像手段の受光部の前方に配置された波長フィルタを有することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る読取装置１の構成を示す斜視図である。この読取装置１は、読取対象物である硬貨Ａの表面に刻印された図形、模様、数字、又は文字等を読み取る装置である。同図より読取装置１は、直方体形状の撮像ユニット１０と、撮像ユニット１０上面の対向する周縁部にそれぞれ取り付けられた平面板２０，２１と、撮像ユニット１０及び平面板２０，２１の上方に配設されたベルトコンベヤ３０とを備えている。撮像ユニット１０の上面と平面板２０，２１の上面との高さは一致しており、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３０の下面とは硬貨Ａの厚さとほぼ同一の隙間が設けられ、ベルトコンベヤ３０の駆動によって、この隙間を硬貨Ａが搬送される。さらに、撮像ユニット１０、平面板２０，２１、及びベルトコンベヤ３０は、外乱光の入射を遮るための遮光手段である遮光ケース３５に収容されている。
【００１７】
図２に示すように、撮像ユニット１０は、上面が開口した立方体形状の筐体１１と、この上面開口を覆うガラス製の上面板１２とから構成され、筐体１１内部には、撮像手段であるエリアセンサ１３と、硬貨Ａの通過を検出するためのＬＥＤ１４と、照明手段であるＬＥＤ１５とが配設されている。エリアセンサ１３は筐体１１内部中央の固定台１６に取り付けられ、上面板１２の撮像領域Ｃを通過する硬貨Ａの表面を撮像する。
【００１８】
ここで、エリアセンサ１３は受光部、電極部および転送部を備え、受光部は光の入射によって電荷を発生させる。受光部で発生した電荷は電極部に蓄積され、蓄積された電荷は電極部から転送部へ転送される。
【００１９】
また、ＬＥＤ１４は筐体１１の内部側面から突出した固定板１７に取り付けられ、上面板１２に向けて光を照射する。更にＬＥＤ１５は上面板１２の内面に沿ってリング形に配設され、上面板１２上を通過する硬貨Ａに光を短時間照射する。
【００２０】
図１に示すベルトコンベヤ３０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ＬＥＤ１４から照射された光は上面板１２及びベルトコンベヤ３０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３０上方の照射光の光路上には一対のＰＤ４０が配設されており、ベルトコンベヤ３０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。
【００２１】
次に、読取装置１による硬貨Ａの読取処理について、図３の概略図を用いて説明する。図３（ａ）は、上面板１２及び平面板２０，２１からなる搬送路Ｂとベルトコンベヤ３０との隙間に硬貨Ａが挿入された状態を示している。ＬＥＤ１４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１２及びベルトコンベヤ３０のベルトの両側を通過してＰＤ４０に入射する。
【００２２】
次に、図３（ｂ）に示すように、ベルトコンベヤ３０のベルトの移動に合わせて硬貨Ａが搬送され、ＬＥＤ１４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、ＰＤ４０での受光量は所定レベル未満となる。ＰＤ４０での受光量の減少によって、本装置は硬貨Ａがエリアセンサ１３の撮像領域Ｃに接近していると判断する。
【００２３】
更に、硬貨Ａが搬送されて、図３（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ＬＥＤ１４からの照射光は再びＰＤ４０に照射されて、エリアセンサ１３を駆動させるための信号（詳細は後述する）が出力される。撮像領域ＣにはＬＥＤ１５から光が照射されており、撮像領域Ｃに到達した硬貨Ａを照明する。この照射光は硬貨Ａの表面に斜めから入射するので、硬貨Ａの表面の凹凸によって陰影のある像が浮かび上がる。この表面像を前述の信号に基づいてエリアセンサ１３で撮像することにより、鮮明な硬貨Ａの画像が得られる。
【００２４】
このエリアセンサ１３の撮像処理について、図４のブロック図、及び図５の波形図を用いて説明する。エリアセンサ１３は、信号出力手段である制御回路５０で生成された取込み信号（図５（ｂ）参照）、及び読出し信号（図５（ｄ）参照）によって制御される。ここで、取込み信号は硬貨Ａが撮像領域Ｃに到達した際に取込みトリガを発生させる信号である。また、読出し信号は取込みトリガが発生した後で且つ取込みトリガと同一の垂直ブランキング区間内に読出しトリガを発生させる信号である。読出し信号はドライバ５１を介してエリアセンサ１３に与えられ、エリアセンサ１３ではこの信号に従った処理を行う。
【００２５】
また、制御回路５０には、取込み信号を生成させる取込み信号生成回路５０ａと、同期信号リセット回路５０ｂとが組み込まれている。同期信号リセット回路５０ｂは、取込み信号生成回路５０ａで生成された取込み信号を入力して、取込みトリガの発生タイミングでテレビジョン方式の垂直同期信号（図５（ｆ））及び水平同期信号（図５（ｇ））をリセット（初期化）する。これらの同期信号はアンプ５２に与えられる。更に、アンプ５２には、エリアセンサ１３から出力された硬貨Ａの表面の画像データ（図５（ｅ）参照）が与えられて、この画像データはアンプ５２で増幅された後に、同期信号の同期タイミングで出力される。
【００２６】
エリアセンサ１３は、受光部で発生した電荷を電極部に蓄積させる電荷蓄積処理（第１の処理）と、電極部に蓄積された電荷を転送部に出力させる電荷出力処理（第２の処理）とを排他的に実行する機能を有している。電荷蓄積処理は取込み信号に取込みトリガが発生したタイミングで行われ、電荷出力処理は読出し信号に読込みトリガが発生したタイミングで行われる。
【００２７】
エリアセンサ１３の各処理は次のように行われる。まず、ＬＥＤ１４からの照射光が硬貨Ａによって遮られてＰＤ４０の受光量が減少すると、ＰＤ４０から制御手段５０に与えられる受光量信号（図５（ａ）参照）のレベルが低下する。この受光量信号を入力した制御手段５０は、硬貨Ａがエリアセンサ１３の撮像領域Ｃに接近していると判断する。更に硬貨Ａが搬送されると、それまで硬貨Ａにより阻まれていたＬＥＤ１４からの照射光は再びＰＤ４０に照射されて、受光量レベルが上昇する。この受光量信号を入力した制御回路５０は、硬貨Ａが撮像領域Ｃに到達したものと判断して、取込み信号に取込みトリガを発生させる。
【００２８】
エリアセンサ１３では取込みトリガの発生タイミングで、受光部で発生した電荷を電極部に蓄積させる。その結果、ＬＥＤ１５からの照射光が硬貨Ａの表面で反射した反射光による光像が、エリアセンサ１３の電極部に電荷として蓄えられる。
【００２９】
また、遮光ケース３５によって外乱光の入射が遮られるので、エリアセンサ１３に外乱光が入射することはない。このため、エリアセンサ１３の受光部で発生する電荷は、ＬＥＤ１５の照射光が硬貨Ａで反射した光による有用な電荷だけである。よって、エリアセンサ１３に不要電荷を排出させるための機能を持たせる必要はない。
【００３０】
なお、ＬＥＤ１５は、取込みトリガが発生してから読出しトリガが発生するまでの全期間（図５（ｃ）参照）パルス点灯してもよく、また、取込みトリガが発生してから読出しトリガが発生するまでの間の所定の一期間（図５（ｈ）（ｉ）参照）パルス点灯してもよい。
【００３１】
制御回路５０では、取込みトリガを発生させてから所定時間経過した後（例えば、１０Ｈ（１Ｈ＝６３．５μｓｅｃ））に、読出信号に読出しトリガを発生させる。読出しトリガはエリアセンサ１３に与えられて、エリアセンサ１３は電極部に蓄積された電荷を転送部に出力させる。この出力処理によって、垂直ブランキング区間（例えば、２０Ｈ）終了後に硬貨Ａ表面の画像データ（図５（ｅ）参照）がエリアセンサ１３から出力される。
【００３２】
このように、垂直ブランキング区間内に電極部に電荷を蓄積させて、更にこの垂直ブランキング区間が終了したタイミングで電極部の電荷を転送部に出力させることにより、撮像を開始してから撮像された画像を出力するまでの期間を、１フィールド期間、或いは、１フレーム期間とすることができる。
【００３３】
即ち、エリアセンサ１３では、受光部で発生した電荷を電極部に蓄積させる電荷蓄積処理と、電極部に蓄積された電荷を転送部に出力させる電荷出力処理とを、ＬＥＤ１４が光を照射する所定の時間内に実行させることにより、撮像を開始してから撮像された画像を出力するまでの期間を、１フィールド期間、或いは、１フレーム期間とすることができる。
【００３４】
また、硬貨Ａが撮像領域Ｃに到達した際に発生する取込みトリガに同期して同期信号が出力されるので、硬貨Ａの搬送タイミングと同期信号のタイミングとを容易に合わせることができる。
【００３５】
更に、エリアセンサ１３の電極部に電荷が蓄積されている期間が非常に短いので、ＬＥＤ１４からの照射光が硬貨Ａ表面、或いは上面板１２の内面で反射して、エリアセンサ１３の電極部に入射することがあっても、この入射光が電荷として電極部に蓄積されることはほとんどない。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、遮光手段としては、撮像ユニット１０の上面板１２のみを覆う遮光カバーであってもよい。また、外乱光には、ＬＥＤ１４から出射した光が上面板１２の内面で反射した光も含み、このような光を遮る遮光手段としては、例えば、ＬＥＤ１４と上面板１２とを接近させて、上面板１２の内面で反射した光が拡がらないようにすることによって、エリアセンサ１３への入射を遮る構成であってもよい。さらに、発光波長の異なるＬＥＤをＬＥＤ１４とＬＥＤ１５とで用いて、上面板１２とエリアセンサ１３との間に、ＬＥＤ１４から出射した光を遮断する波長フィルタを配置することによって、遮光手段を実現してもよい。
【００３７】
また、ベルトコンベヤ３０のベルトは必ずしも光を透過する材質のものに限定されず、樹脂或いはその他の材質を用いてもよい。ただし、非透過性の材質を用いた場合には、少なくともＬＥＤ１４の光路上に貫通溝などを形成し、ＬＥＤ１４からの照射光がＰＤ４０で受光できるようにする必要がある。さらに、読取対象物は硬貨Ａに限定されることなく、メダル、カードなどでもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の読取装置は、垂直ブランキング区間内に電極部に電荷を蓄積させて、更にこの垂直ブランキング区間が終了したタイミングで電極部の電荷を転送部に出力させているので、撮像を開始してから撮像された画像を出力するまでの期間を、１フィールド期間、或いは、１フレーム期間といった非常に短い期間にすることができる。その結果、例えば、ＥＩＡ準拠のテレビジョン方式の出力画像であれば、フィールド画で１秒間に６０枚の画像を取り込むことができ、単位時間におけるタスク数が向上する。
【００３９】
また、読取対象物が撮像領域に到達した際に発生する取込みトリガに同期して同期信号が出力されるので、読取対象物の搬送タイミングと同期信号のタイミングとを容易に合わせることができる。
【００４０】
さらに、撮像手段への外乱光の入射が遮光手段によって遮られるので、撮像手段で撮像された画像のＳ／Ｎが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る読取装置の構成を示す斜視図である。
【図２】撮像ユニットの断面構造を示す斜視図である。
【図３】図１の読取装置による硬貨の表面読取り処理を示す概略図である。
【図４】エリアセンサを制御するための処理回路を示すブロック図である。
【図５】エリアセンサを制御するための処理回路における波形図である。
【符号の説明】
１…読取装置、１０…撮像ユニット、１１…筐体、１２…上面板、１３…エリアセンサ（撮像手段）、１４…ＬＥＤ、１５…ＬＥＤ（照明手段）、１６…固定台、１７…固定板、２０，２１…平面板、３０…ベルトコンベヤ、３５…遮光ケース（遮光手段）、４０…ＰＤ、５０…制御回路（信号出力手段）、５１…ドライバ、５２…アンプ、Ａ…硬貨（読取対象物）、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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