JP2019133516A - 識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑え、小型化を実現しながら均一な光を識別対象物に照射できる識別装置を提供する。【解決手段】識別装置１は、識別対象物５を撮像する画像入力部２と、その撮像データに基づいて識別対象物５を識別する識別処理部と、を備える。画像入力部２は、識別対象物５を撮像する撮像手段２５、及び識別対象物５を照らす光照射手段２０を有する。光照射手段２０は、中心軸線Ｃ１が識別対象物５の被撮像面５ａと交差する方向に延びる円筒形状の透光部材２２と、透光部材２２内に光を入射する発光部２３とを有する。透光部材２２の外側面２２ｂは、識別対象物５側の端２２ｅに近づくほど中心軸線Ｃ１に近づくように方向Ａ１に対して傾斜した領域２２ｃを含む。領域２２ｃは、発光部２３からの光Ｌを識別対象物５に向けて反射及び拡散する。撮像手段２５は、識別対象物５において反射し透光部材２２の内側を通過した光Ｌを受ける。【選択図】図２

Description

本発明は、識別装置に関するものである。

特許文献１には、硬貨処理機用の硬貨判別装置に関する技術が記載されている。この文献に記載された硬貨判別装置は、搬送中の硬貨の一方の面に向けて光を照射するＬＥＤなどの複数の発光素子と、硬貨の一方の面において反射した光を受光し、画像パターンデータを生成する受光手段と、を備える。複数の発光素子は、透明通路部の中心部を中心とした円上に配置されている。各発光素子は、光軸が、水平方向に対して小さな角度を成し、透明通路部の中心部を中心とした円の中心軸上の所定の点を向くように配置されており、透明通路部上を通過する硬貨に対し、浅い角度で光を照射可能となっている。

特許文献２には、硬貨識別装置に関する技術が記載されている。この文献に記載された硬貨識別装置は、識別対象硬貨の表面を撮像して該表面の撮像データを生成する画像入力部と、撮像データに基づいて識別対象硬貨の種類を識別する識別部と、を備える。硬貨が搬送される搬送路と撮像装置との間には開口を有する透明板が設けられており、透明板の内部における開口の周囲には、発光素子が配置されている。発光素子は例えば赤外ＬＥＤである。

特開２０１１−１９７８６５号公報 特開２００５−２８４９１８号公報

近年の識別装置は、例えば硬貨、紙幣、メダル、トークン等の真贋及び種類を識別するために、識別対象物を撮像し、得られた撮像データに基づいて識別を行う。識別対象物を撮像する際には、識別対象物の被撮像面を照明することが必要になる。その際、被撮像面からの反射光が撮像装置に入射することを防ぐため、被撮像面の周囲から浅い角度でもって光が照射される（例えば特許文献１，２を参照）。

被撮像面に光を照射する際には、輝度ムラが抑制された均一な光を照射することが望ましい。均一な光を照射することにより、より正確な撮像データを取得して識別精度を高めることができるからである。その為に、例えば発光素子の配置密度を高める、発光素子から対象物までの距離を長くして光を拡散させる、といった方式が考えられる。しかしながら、発光素子の配置密度を高めると、発光素子の個数が増加して製造コストが増す。また、発光素子から対象物までの距離を長くすると、識別装置の小型化を妨げてしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、製造コストを抑え、小型化を実現しながら均一な光を識別対象物に照射することができる識別装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明による識別装置は、識別対象物を外観に基づいて識別する装置であって、識別対象物を撮像して識別対象物に関する撮像データを生成する画像入力部と、撮像データに基づいて識別対象物を識別する識別処理部と、を備える。画像入力部は、識別対象物を撮像する撮像手段、及び識別対象物を照らす光照射手段を有し、光照射手段は、中心軸線が識別対象物の被撮像面と交差する方向に延びる円筒形状の透光部材と、透光部材内に光を入射する発光部とを有する。透光部材の外側面は、識別対象物側の端に近づくほど中心軸線に近づくように方向に対して傾斜した領域を含む。該領域は、発光部からの光を識別対象物に向けて反射及び拡散する。撮像手段は、識別対象物において反射し透光部材の内側を通過した光を受ける。

この識別装置では、円筒形状の透光部材内に発光部から光が入射する。光は透光部材内を伝搬し、外側面の傾斜領域に達する。この領域は、透光部材内部を伝搬する光を、円筒形状の内側面を延長した領域内を通過する識別対象物に向けて、反射及び拡散させる。反射及び拡散した光は、透光部材の内側面から透光部材の外部へ出射し、識別対象物の被撮像面に照射される。このような構成を備える識別装置によれば、均一な光を識別対象物に照射することができる。また、透光部材によって光が拡散されるので、例えば発光部が複数の発光素子によって構成される場合であっても、発光素子の個数を抑制することができる。従って、製造コストを抑えることができる。また、発光素子から対象物までの距離を短くできるので、識別装置の小型化を実現できる。

また、上記の識別装置において、上記領域は、中心軸線を中心軸線とする架空の円錐台の側面を成してもよい。これにより、光を効果的に拡散して均一性を高めることができる。

また、上記の識別装置において、発光部は、上記方向における透光部材の識別対象物とは反対側の端部から透光部材内に光を入射してもよい。これにより、透光部材の内部における光の伝搬距離を十分に確保し、拡散の程度をより高めることができる。

また、上記の識別装置において、透光部材の上記領域には光拡散加工が施されてもよい。或いは、上記の識別装置において、透光部材の上記領域には光拡散部材が貼付されてもよい。或いは、上記の識別装置において、透光部材の上記領域には光拡散膜が塗布されてもよい。これらのうち少なくとも一つの構成を識別装置が備えることにより、光を効果的に拡散して均一性を高めることができる。

また、上記の識別装置において、透光部材は樹脂製であってもよい。これにより、透光部材の上記の形状を容易に実現することができる。

また、上記の識別装置において、識別対象物は硬貨若しくはメダルであってもよい。これらは略円形の被撮像面を有するので、円筒形状の透光部材を備える上記の識別装置において格別の効果を得ることができる。

本発明による識別装置によれば、製造コストを抑え、小型化を実現しながら均一な光を識別対象物に照射することができる。

本発明の一実施形態に係る識別装置１の構成を概略的に示すブロック図である。 画像入力部２の具体的な構成例を示す断面図である。 透光部材２２の外観を示す斜視図である。 （ａ）領域２２ｃに光拡散加工が施されている例を示す図である。（ｂ）領域２２ｃに光拡散部材２６が貼付されている例を示す図である。（ｃ）領域２２ｃに光拡散膜２７が塗布されている例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による識別装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る識別装置１の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の識別装置１は、識別対象物の真贋及び種類を外観に基づいて識別する装置である。識別対象物としては、例えば硬貨、記念硬貨、メダル、トークン、紙幣などの紙葉類、カードなどの板状物が挙げられる。図１に示されるように、本実施形態の識別装置１は、画像入力部２、識別処理部３、及び制御部４を備えている。画像入力部２は、識別対象物の表面を撮像して、識別対象物の表面に関する撮像データを生成する。識別処理部３は、撮像データに基づいて識別対象物の真贋及び種類を識別する。識別処理部３は、処理部３１、記憶部３２、及び比較部３３を有する。処理部３１は、画像入力部２から撮像データを入力し、識別のために適した形式に撮像データを処理する。また、記憶部３２は、識別の基準となるデータ（以下、基準データ）を予め記憶している。記憶部３２は、例えばメモリ等の電子的な記憶手段によって構成されている。比較部３３は、処理部３１から出力された処理後の撮像データと、記憶部３２に記憶された基準データとを比較することによって、識別対象物の真贋及び種類を識別する。処理部３１及び比較部３３は、例えばＣＰＵといった演算処理装置及びメモリといった記憶手段を有し、記憶手段に格納されたプログラムを演算処理装置が読み込むことによって動作するコンピュータによって好適に実現される。或いは、処理部３１及び比較部３３は、例えばＡＳＩＣなどのハードウェアチップによって実現されてもよい。なお、処理部３１及び比較部３３は、共通のコンピュータまたはハードウェアチップによって実現されてもよく、それぞれ別個のコンピュータまたはハードウェアチップによって実現されてもよい。また、処理部３１及び比較部３３の記憶手段は、記憶部３２の記憶手段と共通であってもよく、それぞれ別個に設けられてもよい。

制御部４は、画像入力部２及び識別処理部３の制御を行う。具体的には、図示しない撮像タイミングセンサが識別対象物の搬送路に設けられており、撮像タイミングセンサは、識別対象物の通過を示す電気的な通過信号を制御部４に送る。制御部４は、この通過信号に基づいて、識別対象物を良好なタイミングで撮像するように画像入力部２の動作を制御する。また、そのタイミングに合わせて、上記の識別動作を行うように識別処理部３を制御する。撮像タイミングセンサは、搬送路において画像入力部２よりも上流に配置される。

図２は、画像入力部２の具体的な構成例を示す断面図である。図２に示されるように、この画像入力部２は、識別対象物５を照らす光照射手段２０と、識別対象物５を撮像する撮像手段２５とを有する。画像入力部２は、識別対象物５が搬送される空隙である搬送路に沿って配置され、搬送面の一部を構成する透光板２１に対して識別対象物５とは反対側に設けられる。透光板２１は、搬送面の一部に形成された円形の開口を塞ぐ板状の部材であって、光照射手段２０によって識別対象物５に照射される光の波長を少なくとも含む波長域において光透過特性を有する。透光板２１は、例えばガラス若しくは樹脂によって構成される。一実施例では、透光板２１はサファイアガラスからなる。本実施形態では、識別対象物５は透光板２１上を移動し、その際、識別対象物５の被撮像面５ａが透光板２１の一方の板面２１ａと対向する。板面２１ａの法線は鉛直方向に沿っている。

撮像手段２５は、例えばＣＣＤ及びレンズを含むＣＣＤカメラといった撮像装置によって構成される。撮像手段２５は、透光板２１を挟んで、識別対象物５の被撮像面５ａと対向して配置されている。言い換えると、撮像手段２５は、透光板２１の板面２１ａとは反対側の板面２１ｂと対向して、透光板２１の下方に配置されている。撮像手段２５は前述した制御部４（図１を参照）によって制御され、撮像手段２５の前を識別対象物５が通過する瞬間に被撮像面５ａを撮像する。

光照射手段２０は、透光部材（導光部材）２２及び発光部２３を有する。発光部２３は、透光部材２２内に光Ｌを入射する。なお、光Ｌは全ての発光部２３から同時に出射されるが、理解を容易にするため図２では一部の発光部２３からの光Ｌのみ示している。発光部２３は、例えば基板２４の実装面２４ａ上に実装された複数の発光素子によって好適に構成される。発光素子は、例えばＬＥＤである。発光素子は、面実装タイプ及びリードタイプの何れであってもよく、それらを組み合わせてもよい。発光部２３から出力される光Ｌの波長は任意に決定されるが、例えば被撮像面５ａの形状や模様を明瞭に撮像するために赤外域或いは可視域が好適である。実装面２４ａは、透光板２１の板面２１ａに沿って（すなわち水平面に沿って）延在している。基板２４は、撮像手段２５から被撮像面５ａが見えるようにするための円形の開口２４ｂを有する。開口２４ｂは、板面２１ａの法線方向から見て撮像手段２５と重なる位置に形成されている。発光部２３を構成する複数の発光素子は、開口２４ｂの周縁部に沿って円環状に並んで配列されている。これらの発光素子は、光軸方向を搬送路に向けて、方向Ａ１に沿って光Ｌを出射する。この場合、実装面２４ａと垂直な方向に光Ｌを発するように発光素子を基板２４に取り付ければよいので、発光素子の実装作業が比較的容易となる。

透光部材２２は、発光部２３から出射される光Ｌの波長を少なくとも含む波長域において光透過特性を有する。透光部材２２は、例えばガラス若しくは樹脂によって構成される。一実施例では、透光部材２２は透明な樹脂からなる。

図３は、透光部材２２の外観を示す斜視図である。図２及び図３に示されるように、透光部材２２は円筒形状を呈しており、その中心軸線Ｃ１は、識別対象物５の被撮像面５ａと交差する（例えば直交する）方向Ａ１に沿って延びている。なお、方向Ａ１は、透光板２１の板面２１ａと交差し、例えば直交する。透光部材２２は、内側面２２ａ、外側面２２ｂ、及び端面２２ｄを有する。中心軸線Ｃ１に垂直な断面における内側面２２ａ及び外側面２２ｂの断面形状は共に円形である。内側面２２ａと中心軸線Ｃ１との距離は、方向Ａ１に沿って一定である。一方、外側面２２ｂと中心軸線Ｃ１との距離は、一部の領域２２ｃを除いて、方向Ａ１に沿って一定である。すなわち、一部の領域２２ｃを除く外側面２２ｂは円柱面を成す。撮像手段２５は、内側面２２ａを搬送路とは反対側に延長した架空の円筒の内側に位置する。

外側面２２ｂの一部の領域２２ｃは、識別対象物５側の端（すなわち搬送路側の端）２２ｅに近づくほど中心軸線Ｃ１に近づくように方向Ａ１に対して傾斜している。中心軸線Ｃ１が透光板２１の板面２１ａに対して垂直である場合、領域２２ｃは板面２１ａに対しても傾斜している。一例では、領域２２ｃは、中心軸線Ｃ１を中心軸線とする架空の円錐台の側面を成している。領域２２ｃは、発光部２３から出力されて透光部材２２内を伝搬する光Ｌを、識別対象物５に向けて反射及び拡散する。すなわち、領域２２ｃは、透光部材２２とその外部媒体（空気）との屈折率差によって、透光部材２２内を伝搬する光を反射する。このため、透光部材２２の延在方向（方向Ａ１）と領域２２ｃとの成す角は、領域２２ｃにおいて光Ｌが全反射可能な角度であることが好ましい。方向Ａ１と領域２２ｃとの成す角θは、例えば４０°〜４４°の範囲内である。

また、領域２２ｃは、その反射の際に光Ｌを拡散するための構造を有する。例えば、図４（ａ）に示されるように、領域２２ｃには光拡散加工が施されている。光拡散加工は、例えば表面に微細な凹凸を形成する擦りガラス加工、粗面加工、或いは複数の微細なレンズ形状を２次元状に配列するような加工であってもよい。或いは、図４（ｂ）に示されるように、領域２２ｃに光拡散部材２６が貼付されてもよい。或いは、図４（ｃ）に示されるように、領域２２ｃに光拡散膜２７が塗布されてもよい。なお、光Ｌを拡散するための構造としては、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示された構成を単独で有してもよく、また、これらの構成の少なくとも２つを組み合わせてもよい。領域２２ｃは、内側面２２ａと繋がっていてもよく、内側面２２ａから離れていてもよい。また、領域２２ｃは、透光部材２２の識別対象物５側の端２２ｅに達していてもよく、達していなくてもよい。

端面２２ｄは、方向Ａ１における透光部材２２の識別対象物５とは反対側の端部（すなわち、搬送路とは反対側の端部）に位置する表面である。端面２２ｄは平坦であり、中心軸線Ｃ１と交差する（一例では直交する）架空平面に沿っている。端面２２ｄは基板２４の実装面２４ａと対向しており、発光部２３から出射された光Ｌは端面２２ｄから透光部材２２の内部に入射する。なお、発光部２３の各発光素子と端面２２ｄとは互いに接してもよく、互いに離間してもよい。また、発光部２３の各発光素子と端面２２ｄとは互いに固定されてもよく、固定されなくてもよい。発光部２３の各発光素子と端面２２ｄとの間に、屈折率整合材が介在してもよい。

上記の構成を備える本実施形態の識別装置１の動作を説明する。まず、識別装置１の投入口に識別対象物５が投入される。この識別対象物５は、搬送路の搬送面上を搬送手段（例えば駆動ベルト等）によって搬送される。そして、識別対象物５が所定の位置まで搬送されたことを、撮像タイミングセンサが検知する。撮像タイミングセンサは、検知信号を制御部４に出力する。制御部４は、検知信号に基づいて、発光部２３を所定時間発光させる。

発光部２３から出射された光Ｌは、端面２２ｄから透光部材２２内に入射し、拡がりつつ透光部材２２の延在方向（方向Ａ１）に沿って進行する。このとき、光Ｌは、透光部材２２と外部媒質（空気）との屈折率差によって、内側面２２ａと外側面２２ｂとの間に閉じ込められる。また、このとき、光Ｌは、端面２２ｄと領域２２ｃとの距離が長いほど大きく拡がる。そして、光Ｌが領域２２ｃに到達すると、光Ｌは識別対象物５に向けて反射及び拡散し、内側面２２ａから透光部材２２の外部へ出射する。このとき、透光部材２２の上方に配置された識別対象物５の被撮像面５ａに光Ｌが向くように、反射前の光Ｌの光軸と、反射後の光Ｌの光軸（拡散光の中心）とは９０°より大きい角度を成す。言い換えると、領域２２ｃに対する光Ｌの入射角は４５°よりも大きい。また、内側面２２ａに対する光Ｌの入射角は十分大きいため、光Ｌの多くの部分は内側面２２ａを通過する。

識別対象物５は、光Ｌによって照らされながら、画像入力部２を通過する。識別対象物５が画像入力部２を通過する際、透光部材２２の内側面２２ａを搬送路側に延長した架空の円筒内を識別対象物５が通過するタイミングで撮像手段２５による撮像が行われるように、制御部４が撮像手段２５を制御する。このとき、撮像手段２５は、識別対象物５の被撮像面５ａにおいて反射し透光部材２２の内側（すなわち内側面２２ａによって囲まれた領域）を通過した光Ｌを受光する。撮像手段２５によって生成された被撮像面５ａに関する撮像データは、識別処理部３に送られる。識別処理部３では、処理部３１が撮像データを適宜処理して処理データを作成する。作成された処理データは、予め記憶部３２に記憶されている基準データとともに、比較部３３に入力される。比較部３３は、処理データと基準データとを比較して、識別対象物５が識別基準に合致しているか否かを判定し、その結果を出力する。

以上に説明した、本実施形態による識別装置１によって得られる効果について説明する。上述したように、この識別装置１では、円筒形状の透光部材２２内に発光部２３から光Ｌが入射する。光Ｌは透光部材２２内を伝搬し、外側面２２ｂの傾斜領域２２ｃに達する。この領域２２ｃは、透光部材２２内部を伝搬する光Ｌを、内側面２２ａを延長した円筒内を通過する識別対象物５に向けて、反射及び拡散させる。反射及び拡散した光Ｌは、内側面２２ａから透光部材２２の外部へ出射し、識別対象物５の被撮像面５ａに照射される。このような構成によれば、被撮像面５ａの法線方向に対して傾斜した方向から光Ｌを照射できる。更に、光Ｌは内側面２２ａの近傍から遠くまで広範囲に拡がり、且つ、照射範囲における光Ｌの密度が拡散により均一化される。そして、透光部材２２が被撮像面５ａを囲むように配置されるので、被撮像面５ａの全周囲からそのような光Ｌが照射される。従って、この識別装置１によれば、均一な光Ｌを識別対象物５に照射することができる。また、透光部材２２によって光Ｌが拡散されるので、例えば発光部２３が複数の発光素子によって構成される場合であっても、発光素子の個数を抑制することができる。従って、製造コストを抑えることができる。また、発光部２３から識別対象物５までの距離を短くできるので、識別装置１の小型化を実現できる。

また、本実施形態のように、領域２２ｃは、透光部材２２の中心軸線Ｃ１を中心軸線とする架空の円錐台の側面を成してもよい。これにより、光Ｌを効果的に拡散して均一性を高めることができる。

また、本実施形態のように、発光部２３は、方向Ａ１における透光部材２２の識別対象物５とは反対側の端部（端面２２ｄ）から透光部材２２内に光Ｌを入射してもよい。これにより、透光部材２２の内部における光の伝搬距離を十分に確保し、拡散の程度をより高めることができる。

また、本実施形態のように、透光部材２２の領域２２ｃには光拡散加工が施されてもよい。或いは、透光部材２２の領域２２ｃには光拡散部材２６が貼付されてもよい。或いは、透光部材２２の領域２２ｃには光拡散膜２７が塗布されてもよい。これらのうち少なくとも一つの構成を識別装置１が備えることにより、光Ｌを効果的に拡散して均一性を高めることができる。

また、本実施形態のように、透光部材２２は樹脂製であってもよい。これにより、透光部材２２の上記の形状を容易に実現することができる。

また、本実施形態のように、識別対象物５は硬貨若しくはメダルであってもよい。これらは略円形の被撮像面５ａを有するので、円筒形状の透光部材２２を備える識別装置１において格別の効果を得ることができる。

本発明による識別装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では発光部２３として複数の発光素子を円環状に配列したものが例示されているが、発光部２３の構成はこれに限られず、例えば円環状の発光領域を有する単一の発光装置によって構成されてもよい。また、上記実施形態では外側面２２ｂの領域２２ｃにおいて光Ｌを拡散させる手段として光拡散加工、光拡散部材２６、及び光拡散膜２７が例示されているが、領域２２ｃにおいて光Ｌを拡散させる手段はこれらに限られない。

１…識別装置、２…画像入力部、３…識別処理部、４…制御部、５…識別対象物、５ａ…被撮像面、２０…光照射手段、２１…透光板、２１ａ，２１ｂ…板面、２２…透光部材、２２ａ…内側面、２２ｂ…外側面、２２ｃ…領域、２２ｄ…端面、２２ｅ…端、２３…発光部、２４…基板、２４ａ…実装面、２４ｂ…開口、２５…撮像手段、２６…光拡散部材、２７…光拡散膜、３１…処理部、３２…記憶部、３３…比較部、Ａ１…方向、Ｃ１…中心軸線、Ｌ…光。

Claims (8)

1. 識別対象物を外観に基づいて識別する装置であって、
   前記識別対象物を撮像して前記識別対象物に関する撮像データを生成する画像入力部と、
   前記撮像データに基づいて前記識別対象物を識別する識別処理部と、を備え、
   前記画像入力部は、前記識別対象物を撮像する撮像手段、及び前記識別対象物を照らす光照射手段を有し、
   前記光照射手段は、中心軸線が前記識別対象物の被撮像面と交差する方向に延びる円筒形状の透光部材と、前記透光部材内に光を入射する発光部とを有し、
   前記透光部材の外側面は、前記識別対象物側の端に近づくほど前記中心軸線に近づくように前記方向に対して傾斜した領域を含み、該領域は、前記発光部からの光を前記識別対象物に向けて反射及び拡散し、
   前記撮像手段は、前記識別対象物において反射し前記透光部材の内側を通過した光を受ける、識別装置。
2. 前記領域は、前記中心軸線を中心軸線とする架空の円錐台の側面を成している、請求項１に記載の識別装置。
3. 前記発光部は、前記方向における前記透光部材の前記識別対象物とは反対側の端部から前記透光部材内に光を入射する、請求項１または２に記載の識別装置。
4. 前記透光部材の前記領域には光拡散加工が施されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の識別装置。
5. 前記透光部材の前記領域には光拡散部材が貼付されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の識別装置。
6. 前記透光部材の前記領域には光拡散膜が塗布されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の識別装置。
7. 前記透光部材は樹脂製である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の識別装置。
8. 前記識別対象物が硬貨若しくはメダルである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の識別装置。

Images