JP4290256B2 - Reader - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、読取り対象物の表面を読み取る読取り装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
昨今のバンキングシステムの自動化に伴い、紙幣の種類を判別する必要性が高まっている。かかる紙幣の種類の判別は、通常、紙幣の表面に印刷された印刷パターンのうち特徴部分を読み取ることによって行われている。
【0003】
上記読取り装置としては、例えば、紙幣の表面に光を照射するLED(Light Emitting Diode)等の照明手段と、この照明光によって形成された紙幣の反射像を撮像するCCD(Charge Coupled Device)等の撮像手段とを備えて構成されるものが知られている。上記撮像手段によって、紙幣の特徴部分を撮像して読み取ることにより、紙幣の種類を判別することが可能となる。
【0004】
また、上記の読取り装置は、紙幣の種類を判別するためだけでなく、カード、伝票、有価証券など、様々な読取り対象物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、上記読取り装置には、以下に示すような問題点がある。すなわち、上記読取り装置においては、撮像手段として通常のCCDを用いているため、CCDによって撮像された1フィールド分の画像全ての転送処理が終了しなければ、次の画像の処理を行うことができない。すなわち、読取り対象物の表面の印刷パターンのうち読取りたい特徴部分が、例えば文字列などのように横長領域(縦長領域でも同様)を形成する場合などは、実際に判別に必要であるのは撮像画像の上側半分等であるにもかかわらず、判別に不要な下側半分も含めた1フィールド分の画像全ての転送処理が終了しなければ、次の画像の処理を行うことができず、読取りの高速化が妨げられる。
【0006】
一方、かかる場合に読取りの高速化を図るべく、通常用いられる周波数(14.31818MHz)の倍の周波数で駆動できるCCDを用いたり、受光面を分割して撮像画像を並列に出力できるCCDを用いたりする方法も考えられるが、いずれも特殊なCCDを用いるため、製造コストが多大となる。
【0007】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、安価に構成できるとともに、読取り対象物の表面を高速に読み取ることができる読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】
上記課題を解決するために、本発明の読取り装置は、所定の撮像領域に配置された読取り対象物の表面を読み取る読取り装置であって、撮像領域に照明光を照射する照明手段と、光の入射に伴い電荷を生ずる受光部、受光部に生じた電荷を蓄積する蓄積部、及び、読み出し信号に基づいて蓄積部に蓄積された電荷を転送して出力する転送部を有して、撮像領域に配置された読取り対象物の表面を撮像する撮像手段と、読み出し信号を出力する制御手段と、撮像手段の受光部の一部を遮光する遮光手段とを備え、蓄積部には、光の入射に伴って生じた電荷が存在する電荷領域と遮光手段により遮光されることによって電荷が存在しない無電荷領域とが形成され、転送部は、無電荷領域に先だって、電荷領域の電荷の転送を行い、制御手段は、電荷領域の電荷の転送の終了後であって、電荷領域と無電荷領域とを合わせた1フィールド分の電荷転送時間が経過する前に、次位の読み出し信号を出力することを特徴としている。
【0009】
撮像手段の受光部の一部を遮光する遮光手段を備えることで、読取り対象物の表面のうち、必要な部分の像のみを受光部、蓄積部に形成し、他の部分を無電荷状態とすることができる。さらに、転送部が、無電荷領域に先だって電荷領域の電荷を転送することで、当該電荷領域の電荷の転送後は、転送部に残存する電荷がなくなり、次の画像の処理が可能となる。さらに、電荷領域の電荷の転送の終了後であって1フィールド分の電荷転送時間が経過する前に次位の読み出し信号が出力されることで、1フィールド分の電荷転送時間の経過を待たずに、次の画像の処理がなされる。
【0010】
本発明の読取り装置においては、電荷転送時間は、テレビジョン方式によって定められ、制御手段は、テレビジョン方式の1フィールド分の電荷転送時間を等分した周期で、読み出し信号を順次出力することを特徴としてもよい。
【0011】
読み出し信号をテレビジョン方式の1フィールド分の電荷転送時間を等分した周期で出力することにより、読み出し信号の生成、出力が容易となる。
【0012】
本発明の読取り装置においては、照明手段は、相前後する2つの読み出し信号の出力間で、一定の時間だけ撮像領域に照明光を照射することを特徴としてもよい。
【0013】
各読み出し信号間において、一定の時間だけ照明光を照射することで、各撮像画像の輝度レベルをほぼ一定に維持することができる。
【0014】
本発明の読取り装置においては、撮像手段は、蓄積部に生じた電荷を排出する排出部をさらに有し、排出部は、読み出し信号に同期して電荷の排出を開始し、照明手段による照明の開始に同期して電荷の排出を停止することを特徴としてもよい。
【0015】
排出部を有して、読み出し信号に同期して電荷の排出を開始し、照明手段による照明の開始に同期して電荷の排出を停止することで、外乱光の影響によって照明開始前に受光部に生じた電荷を効果的に排出することができる。
【0016】
本発明の読取り装置においては、制御手段は、照明手段による照明の終了に同期して読み出し信号を出力することを特徴としてもよい。
【0017】
照明の終了に同期して読み出し信号が出力される、すなわち、照明終了と同時に蓄積部から電荷が転送され、出力されることで、照明終了後、電荷転送までの外乱光の影響を除去できる。
【0018】
本発明の読取り装置においては、遮光手段は、撮像手段の受光部に対向して配置され、一部に開口を有する遮光板であることを特徴としてもよい。
【0019】
一部に開口を有する遮光板を遮光手段とすることで、当該遮光手段を容易に構成することができる。
【0020】
本発明の読取り装置においては、遮光手段は、読取り対象物の表面の一部または全部を、撮像手段の受光部の一部に結像させる結像光学系であることを特徴としてもよい。
【0021】
読取り対象物の表面の一部または全部を撮像手段の受光面の一部に結像させる結像光学系を遮光手段とすることによっても、当該遮光手段を容易に構成することができる。
【0022】
本発明の読取り装置においては、撮像領域を含んで延在する搬送路と、搬送路上で読取り対象物を撮像領域まで搬送する搬送手段とをさらに備えたことを特徴としてもよい。
【0023】
搬送路及び搬送手段を備えることで、読取り対象物を撮像領域まで搬送することが可能となる。
【0024】
本発明の読取り装置においては、撮像領域を含んで延在する搬送路と、搬送路上で読取り対象物を撮像領域まで搬送する搬送手段と、撮像領域に読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、照明手段は、検出信号に基づいて照明を開始することを特徴としてもよい。
【0025】
搬送路及び搬送手段を備えることで、読取り対象物を撮像領域まで搬送することが可能となるとともに、検出信号に基づいて照明を開始することで、撮像領域に読取り対象物が配置されたタイミングに当該読取り対象物の表面を撮像することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかる読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取り装置は、撮像領域に配置された紙幣(読取り対象物)の表面に印刷された印刷パターンを読み取る読取り装置である。まず、本発明の実施形態にかかる読取り装置の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る読取り装置の一部切り欠き斜視図である。
【0027】
読取り装置10は、上面の一部に撮像領域12が形成された直方体形状の撮像ユニット14と、撮像領域12の両側に取り付けられた平面板16,18と、撮像領域12及び平面板16,18の上方に配設されたベルトコンベヤ20(搬送手段)とを備えて構成される。ここで、撮像領域12が形成されている撮像ユニット14の上面と平面板16、18の上面の高さは一致して全体で一平面を形成しており、これらは撮像領域12を含んで延在する搬送路22を構成する。
【0028】
撮像ユニット14は、図2の断面図に示すように、複数のLED24(照明手段)、CCD26(撮像手段)、遮光板28(遮光手段)、結像レンズ30、ハーフミラー32等を、ハウジング34に内蔵して構成される。
【0029】
ハウジング34は、遮光性の材料によって形成された上カバー36と、同じく遮光性の材料によって形成された底蓋38とを接合させて構成される。ここで、上カバー36と底蓋38との接合部には、ハウジング34内部への粉塵等の進入を防止するために、ゴム製のOリング39が設けられている。また、上カバー36の上面には、壁面の一部を開口した読取り窓36aにガラス製の透明板40がはめ込まれた部分が形成されており、当該部分が搬送路22上の撮像領域12となる。
【0030】
読取り窓36aに対向する位置には、撮像領域12に照明光を照射する複数のLED24が設けられている。LED24は、矩形状のプリント基板42上に組み込まれ、当該プリント基板42は、支持柱44を介して上カバー36に固定されている。尚、LED24には、当該プリント基板42からハウジング34の外部に延線されたフラットケーブル46を介して、制御信号(後述の照明信号S3)が与えられる。
【0031】
LED24が組み込まれたプリント基板42と読取り窓36aとの間には、プリント基板42と読取り窓36aとを結ぶ方向と45゜の角度を持ってハーフミラー32が斜めに配置されている。ハーフミラー32は、LED24から照射された光を透過させて撮像領域12に照射光を入射させるとともに、撮像領域12に配置された紙幣2の表面で反射した光をほぼ垂直に反射させて結像レンズ30に入射させる。
【0032】
ハーフミラー32によって反射する光の光路上、すなわち、ハーフミラー32からハウジング34の長手方向に後退した位置には、結像レンズ30が配置されており、さらに結像レンズ30の後段には、結像レンズ30によって結像された紙幣2の表面像を撮像するCCD26が配置されている。ここで、CCD26は、光の入射に伴い電荷を生ずる受光部26aと、受光部26aに生じた電荷を蓄積する蓄積部26bと、後述の読み出し信号S6に同期して蓄積部26bに蓄積された電荷を転送して出力する転送部26cと、蓄積部26bに生じた電荷を排出する排出部26dとを有している。また、CCD26には、ハウジング34の外部に延線されたフラットケーブル48が接続されており、かかるフラットケーブル48を介してCCD26に種々の制御信号(後述の読み出し信号S6等)が与えられるとともに、CCD26からの出力信号が出力される。
【0033】
CCD26の受光部26aに対向する位置には、CCD26の受光部26aの上側半分に対応する位置に開口28aを有し、下側半分を遮光する遮光板28が配置されている。かかる位置に遮光板34を配置することで、CCD26の蓄積部26bの上側半分には、光の入射に伴って生じた電荷が存在する電荷領域が形成され、また、下側半分には、遮光されることによって電荷が存在しない無電荷領域が形成されることになる。
【0034】
さらに、LED24とハーフミラー32との間には、LED24から出射された出射光を拡散させる映り込み防止板50が設けられている。このため、紙幣2には拡散光が照射され、紙幣2の像にLED24が映り込むことはない。
【0035】
ベルトコンベヤ20のベルトは、図1に示すように、搬送路22の中央に設けられており、搬送路22上に載置された紙幣2は、ベルトコンベヤ20の駆動によって、搬送路22上を撮像領域12まで搬送され、あるいは撮像領域12から搬出される。
【0036】
ハウジング14の内部であって上記ベルトの両側に対応する位置には、一対の検出用LED52が配置されており、検出用LED52から出射された光は読取り窓36a及びベルトコンベヤ20のベルトの両側を通過して上方に向けて進行する。また、ベルトコンベヤ20の上方であって上記出射光の光路上には、一対の光検出器(以下PD54という)が配設されている。ここで、検出用LED52とPD54とは、撮像領域12に紙幣2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。
【0037】
読取り装置10は、さらに、図3に示す制御部56、ドライバ58及びアンプ60を備えている。制御部56は、取込み信号生成回路62、照明信号生成回路64、同期信号生成回路66、読み出し信号生成回路68及び排出信号生成回路70を備えて構成される。以下、各構成要素について詳述する。
【0038】
取込み信号生成回路62は、検出用LED52とPD54とによって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、パルス状の取込み信号S2を生成し、出力する。具体的には、搬送路22上を撮像領域12に向かって紙幣2が搬送されると、検出用LED52から出射されてPD54に入射する光(以下検出光という)の光路が紙幣2に遮られ、検出光が一旦遮光される。その後、紙幣2が撮像領域12に到達すると、紙幣2は検出光の光路からはずれるため、検出光は再度通光する。取込み信号生成回路62は、上記通光タイミングに取込み信号S2を生成し、この取込み信号S2を照明信号生成回路64に出力する。
【0039】
照明信号生成回路64は、取込み信号S2をうけて、一定時間のみハイレベルとなる照明信号S3を照明用LED24及び排出信号生成回路70に対して出力する。照明用LED24は、照明信号S3がハイレベルである間、撮像領域12に対して光を照射する。このとき同期信号生成回路66の同期信号をモニタすることで、相前後する2つの読み出し信号S6の出力間で、一定の時間だけ照明することができる。
【0040】
同期信号生成回路66は、垂直同期信号S4及び水平同期信号S5を発生させ、ドライバ58を介してCCD26に対して出力する。ここで、垂直同期信号S4は、テレビジョン方式すなわちNTSC準拠の一定周期毎にパルスを発生させる周期信号であり、かかる垂直同期信号S4の間隔は、CCD26に蓄積された1フィールド分の電荷転送時間となる。また、垂直同期信号S4を読み出し信号生成回路68に対しても出力する。
【0041】
読み出し信号生成回路68は、同期信号生成回路66から受けた垂直同期信号S4を分周して読み出し信号S6を発生させる。読み出し信号S6は、垂直同期信号S4の半周期毎にパルスを発生させる周期信号であり、読み出し信号生成回路68は、当該読み出し信号S6を、ドライバ58を介してCCD26に対して出力するとともに、排出信号生成回路70に対して出力する。CCD26では、当該読み出し信号S4のパルスに同期して、蓄積部26bに蓄積された電荷の転送、出力が開始される。その際、蓄積部26bにおける無電荷領域に先立って、電荷領域の電荷が転送されるようになっている。また、読み出し信号S4は、上記垂直同期信号S4の周期を2等分した周期でパルスを発生させるので、上記蓄積部26bの上側半分に形成される電荷領域の電荷の転送後であって、テレビジョン方式における1フィールド分の電荷転送時間が経過する前に、次位の読み出し信号S4が出力されることになる。CCD26から出力された出力画像は、アンプ60によって増幅された後、外部に対して出力される。
【0042】
排出信号生成回路70は、パルス状の排出信号S7を繰り返し生成し、ドライバ58を介してCCD26に出力する。かかる排出信号S7は電荷排出用のトリガ信号であり、CCD26の蓄積部26bに蓄積された電荷は、排出信号S7の入力に伴って排出される。排出信号生成回路70は、照明信号S3がハイレベルとなるタイミング(すなわち照射用LED24の照明の開始のタイミング)に同期して、排出信号S7の出力を停止するとともに、読み出し信号生成回路68から出力される読み出し信号S6のパルスに同期して排出信号S7の出力を再開する。
【0043】
続いて、本実施形態にかかる読取り装置10の動作及び作用について説明する。図4は、本実施形態にかかる読取り装置10の搬送路22上を紙幣2が搬送される様子を示す説明図である。紙幣2は、図4(a)に示すように、撮像ユニット14の上面に形成された撮像領域12及び平面板14、16からなる搬送路22とベルトコンベヤ20との隙間に挿入され、搬送路22に沿って搬送される。ここで、検出用LED52からは光が上方に向けて出射されており、出射光は撮像領域12及びベルトコンベヤ20のベルトの両側を通過してPD54に入射している。
【0044】
図4(b)に示すように、ベルトコンベヤ20のベルトの移動に合わせて紙幣2が搬送され、検出用LED52の出射光の光路上に紙幣2が到達すると、出射光は紙幣2によって遮られ、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、紙幣2が撮像領域12に近接していると判断される。
【0045】
更に、紙幣2が搬送されて、図4(c)に示すように、撮像領域12に紙幣2が到達すると、それまで紙幣2により通光を阻まれていた検出用LED52の出射光は再びPD54に入射されて、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56によって照明用LED24の発光が制御され、紙幣2の表面がCCD26によって撮像される。
【0046】
以下、紙幣2が撮像領域12に到達した後の、信号の流れについて説明する。図5は、比較のために用いる従来技術にかかる読取り装置における各信号のタイミングチャートであり、図6は、本実施形態に係る読取り装置10における各信号のタイミングチャートである。
【0047】
紙幣2が撮像領域12に到達すると、上述の如く、PD54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、取込み信号生成回路62によって、パルス状の取込み信号S2が生成され、この取込み信号S2は照明信号生成回路64に出力される。
【0049】
取込み信号S2が照明信号生成回路64に入力されると、一定時間のみハイレベルとなる照明信号S3が生成され、照明用LED24及び排出信号生成回路70に対して出力される。かかる照明信号S3がハイレベルである間、照明用LED24から撮像領域12に対して光が照射され、この間、紙幣2による反射光がCCD26の受光部26aに入射され、紙幣2の表面パターンに応じた電荷量がCCD26の蓄積部26bに蓄積される。ここで、ハウジング14が遮光性の材料でできていることから、外乱光の影響を極力抑えることが可能となる。
【0050】
一方、テレビジョン方式の垂直同期信号S4及び水平同期信号S5は、逐次同期信号生成回路66によって生成され、ドライバ58を介してCCD26に対して出力されている。また、読み出し信号生成回路68により、同期信号生成回路66によって生成された垂直同期信号S4を分周することによって、垂直同期信号S4の2分の1の周期でパルスを生じる読み出し信号S6が生成され、ドライバ58を介してCCD26に対して出力される。
【0051】
CCD26は、垂直同期信号S4及び水平同期信号S5によって駆動され、読み出し信号S6のパルスが生じる度に、蓄積部26bに蓄積された電荷を転送し、出力する。ここで、従来技術にかかる読取り装置においては、1フィールド分の電荷転送時間毎に読み出し信号S6のパルスが生じていたため、図5に示すように、1フィールド分の電荷転送時間毎に1フィールド分の出力画像が出力される。
【0052】
これに対して、本実施形態に係る読取り装置10においては、1フィールド分の電荷転送時間の半分の時間毎に読み出し信号S6のパルスが生じる。従って、2分の1フィールド分の画像が転送され、出力されたタイミングで、次の画像の出力が開始される。ここで、本実施形態に係る読取り装置10は、遮光板28を設けて、CCD26の受光部26aの上側半分にのみ紙幣2からの反射光を照射して電荷領域を形成するとともにCCD26の下側半分を無電荷領域として、当該無電荷領域に先立って電荷領域の電荷の転送を行う。また、紙幣2の表面パターンを表す2分の1フィールド分の画像の転送終了後であって、CCD26の転送部26cが無電荷状態となったときに次の画像の転送を開始する。従って、相前後する2つの画像が重なることはない。その結果、1フィールド分の画像を出力する時間内に、異なる2つの2分の1フィールド分の画像を出力することが可能となる。
【0053】
ところで、紙幣等の種類の判別は、紙幣2の表面パターンのうち特定の文字列など、横長(あるいは縦長)領域のパターンを読み取れば十分な場合が多い。本実施形態に係る読取り装置10は、かかる場合に極めて有利である。すなわち、図7(a)に示すように、紙幣2の表面パターンのうち、横長の金額表示の部分のみを読み取りたい場合に、縦横比がほぼ4:3の長方形の受光面を有する汎用のCCD26を用いる場合、図7(b)に示すように、判別に必要のない部分(図7(b)中の「○○銀」)まで撮像され、出力される。これに対して、本実施形態に係る読取り装置10においては、図7(c)に示すように、判別に必要なパターンを含む2つの2分の1フィールド分の画像を、1フィールド分の画像を出力する時間内に出力することができる。
【0054】
また、排出信号生成回路70から出力される排出信号S7によって、照明用LED24の照明の開始から電荷の読み出しまでの間のみ、蓄積部26bに電荷が蓄積されて、それ以外のときは電荷が逐次排出される。従って、外乱光の影響を極めて小さくすることができる。
【0055】
続いて、本実施形態にかかる読取り装置の効果について説明する。本実施形態に係る読取り装置10は、遮光板28を用いることによって紙幣2の表面の特徴部分(例えば金額表示部分)の像のみをCCD26の受光部26a、蓄積部26bに電荷領域として形成するとともに、当該電荷領域の電荷の転送後であって1フィールド分の電荷転送時間が経過する前に次位の読み出し信号を出力することで、1フィールド分の電荷転送時間の経過を待たずに、次の画像の処理をすることができる。従って、高価な特殊CCD等を用いなくても、安価な汎用CCDを用いて、読取り対象物である紙幣2の表面を高速に読み取ることが可能となる。
【0056】
また、本実施形態に係る読取り装置10は、読み出し信号S6をテレビジョン方式の1フィールド分の電荷転送時間を2等分した周期で出力することにより、容易に読み出し信号S6の生成、出力することが可能となる。
【0057】
また、本実施形態に係る読取り装置10は、各読み出し信号S6間において、一定の時間だけ照明光を照射することで、各撮像画像の輝度レベルをほぼ一定に維持できる。その結果、良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【0058】
また、本実施形態に係る読取り装置10は、CCD26が上記排出部26dを有することで、外乱光の影響によって照明開始前に受光部26aに生じた電荷を外部に排出することができる。その結果、外乱光の影響が低減され、良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【0059】
また、本実施形態に係る読取り装置10は、遮光手段として一部に開口28aを有する遮光板28を採用することで、当該遮光手段を容易に構成することができる。その結果、読取り装置10の製造コストの低減を図ることができる。
【0060】
さらに、本実施形態に係る読取り装置10は、搬送路22及び搬送手段20を備えることで、読取り対象物である紙幣2を自動的に、かつ、高速に撮像領域まで搬送することが可能となる。その結果、複数の紙幣2の表面を連続的に高速に読み取ることが可能となる。
【0061】
また、本実施形態に係る読取り装置10は、撮像領域12に紙幣2が配置されたことを検出する検出手段である検出用LED52とPD54とを備え、この検出信号に同期して照明を開始することで、撮像領域12に紙幣2が配置されたタイミングに効果的に紙幣2の表面に照射光を照射することができる。その結果、極めて良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【0062】
上記実施形態にかかる読取り装置10においては、遮光板28を用いることによってCCD26の受光部26aの上側半分のみに紙幣2の表面パターンを撮像し、かかる撮像画像を1フィールド分の電荷転送時間の半周期毎に読み出していたが、これは、遮光板28を用いてCCD26の受光部26aの上側3分の1のみに紙幣2の表面パターンを撮像し、図8に示すように、1フィールド分の電荷転送時間の3分の1周期毎に読み出し信号S6のパルスを生じさせることで、3つの3分の1フィールド分の画像を、1フィールド分の画像を出力する時間内に出力するようにしてもよい。
【0063】
このようにすることで、図9(a)に示すような、さらに横長(あるいは縦長)領域の部分を、汎用のCCD26を用いて読み取る際に、図7(b)に示すように、判別に必要のない部分(図7(b)中の肖像画部分)を除去し、図7(c)に示すように、判別に必要なパターンを含む3つの3分の1フィールド分の画像として、1フィールド分の画像を出力する時間内に出力することができる。
【0064】
また、上記実施形態に係る読取り装置10においては、1フィールド分の電荷転送時間を等分した間隔でパルスを生じる読み出し信号S6を出力していたが、かかる読み出し信号S6のパルス間隔は等間隔でなくてもよい。すなわち、図10に示すように、照明信号S3のハイレベルからローレベルへの立ち下がり、すなわち、照明の終了に同期させて読み出し信号S6のパルスを生じさせるようにしてもよい。このようにすることで、照明の終了から電荷読み出しまでの間の外乱光の影響を除去することができる。また、この場合は、外部への画像出力を2分の1フィールド毎に行うことで、効率のよい画像出力を行うことができる。すなわち、出力画像は、図11(c)に示すように、2分の1フィールド毎に出力される。
【0065】
また、上記実施形態に係る読取り装置10においては、受光部26aに対向する位置に設けられた遮光板28を遮光手段として用いていたが、これは、紙幣2の表面の一部(または全部)を、CCD26の受光部26aの一部(上側半分、上側3分の1等)に結像させる結像光学系であってもよい。かかる結像光学系の例としては、図12に示すような開口部32aを有するハーフミラー32と結像レンズ30との組み合わせ、あるいは、図13に示すような、開口72aを有する遮光シート72を上面に張り付けた透明板40と結像レンズ30との組み合わせが考えられる。このような構成の遮光手段であっても、構成が容易であり、CCD26の蓄積部26bに効果的に電荷領域と無電荷領域を形成することができる。
【0066】
また、上記実施形態に係る読取り装置10は、紙幣2の表面に印刷された印刷パターンを読み取る読取り装置であったが、本発明に係る読取り装置10は、伝票やカードなどその他の紙葉類の表面に現れたパターンを読み取る読取り装置としても適用可能である。
【0067】
【発明の効果】
本発明の読取り装置は、遮光手段を用いて読取り対象物の表面の一部を撮像手段の受光部、蓄積部に電荷領域として形成するとともに、当該電荷領域の電荷の転送後であって1フィールド分の電荷転送時間が経過する前に次位の読み出し信号を出力することで、1フィールド分の電荷転送時間の経過を待たずに、次の画像の処理をすることができる。従って、高価な特殊CCDを用いなくても、安価な汎用CCDを用いて、読取り対象物の表面の必要部分を高速に読み取ることが可能となる。
【0068】
また、本発明の読取り装置は、読み出し信号をテレビジョン方式の1フィールド分の電荷転送時間を等分した周期で出力することにより、容易に読み出し信号の生成、出力することが可能となる。
【0069】
また、本発明の読取り装置は、各読み出し信号間において、一定の時間だけ照明光を照射することで、各撮像画像の輝度レベルをほぼ一定に維持できる。その結果、良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【0070】
また、本発明の読取り装置は、撮像手段が排出部を有することで、外乱光の影響によって照明開始前に受光部に生じた電荷を効果的に排出することができる。その結果、外乱光の影響が低減され、良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【0071】
また、本発明の読取り装置は、照明の終了に同期して読み出し信号を出力することで、照明の終了から電荷読み出しまでの間の外乱光の影響を除去することができる。その結果、外乱光の影響が低減され、良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【0072】
また、本発明の読取り装置は、遮光手段として、一部に開口を有する遮光板、あるいは、読取り対象物の表面の一部または全部を撮像手段の受光面の一部に結像させる結像光学系を採用することで、当該遮光手段を容易に構成することができる。その結果、読取り装置の製造コストの低減を図ることができる。
【0073】
さらに、本発明の読取り装置は、搬送路及び搬送手段を備えることで、読取り対象物を自動的に、かつ、高速に撮像領域まで搬送することが可能となる。その結果、複数の読取り対象物の表面を連続的に高速に読み取ることが可能となる。
【0074】
また、本発明の読取り装置は、撮像領域に読取り対象物が配置されたことを検出する検出手段を備え、この検出信号に基づいて照明を開始することで、撮像領域に読取り対象物が配置されたタイミングに効果的に読取り対象物の表面に照射光を照射することができる。その結果、極めて良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】読取り装置の一部切り欠き斜視図である。
【図2】撮像ユニットの断面図である。
【図3】制御部の構成図である。
【図4】紙幣が搬送される様子を示す図である。
【図5】各信号の流れを示すタイミングチャートである。
【図6】各信号の流れを示すタイミングチャートである。
【図7】出力画像を示す図である。
【図8】各信号の流れを示すタイミングチャートである。
【図9】出力画像を示す図である。
【図10】各信号の流れを示すタイミングチャートである。
【図11】出力画像を示す図である。
【図12】ハーフミラーの斜視図である。
【図13】透明板の斜視図である。
【符号の説明】
10…読取り装置、12…撮像領域、14…撮像ユニット、16,18…平面板、20…ベルトコンベア、22…搬送路、24…照明用LED、26…CCD、26a…受光部、26b…蓄積部、26c…転送部、26d…排出部、28…遮光板、28a…開口、30…結像レンズ、32…ハーフミラー、34…ハウジング、36…上カバー、38…底蓋、39…Oリング、40…透明板、42…プリント基板、44…支持柱、46,48…フラットケーブル、50…映り込み防止板、52…検出用LED、54…PD、56…制御部、58…ドライバ、60…アンプ、62…取込み信号生成回路、64…照明信号生成回路、66…同期信号生成回路、68…読み出し信号生成回路、70…排出信号生成回路、72…遮光シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reading device that reads the surface of an object to be read.
[0002]
[Prior art]
With the recent automation of banking systems, the need to discriminate the types of banknotes is increasing. The discrimination of the bill type is usually performed by reading a characteristic portion of the print pattern printed on the surface of the bill.
[0003]
As the reading device, for example, an illumination unit such as an LED (Light Emitting Diode) that irradiates light on the surface of a bill and a CCD (Charge Coupled Device) that captures a reflected image of the bill formed by the illumination light. What is comprised including an imaging means is known. It is possible to determine the type of banknote by imaging and reading the characteristic part of the banknote by the imaging means.
[0004]
The reading device is used not only for discriminating the type of banknote, but also for reading patterns printed on the surface of various reading objects such as cards, slips, and securities.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the reader has the following problems. In other words, since the above-described reading device uses a normal CCD as the imaging means, the next image cannot be processed unless the transfer processing for all the images for one field imaged by the CCD is completed. . That is, when the feature portion to be read out of the printed pattern on the surface of the reading object forms a horizontally long region (same as a vertically long region) such as a character string, what is actually necessary for discrimination is imaging. If the transfer processing of all the images for one field including the lower half unnecessary for the discrimination is not completed despite the upper half of the image, the next image cannot be processed and read. Is hindered.
[0006]
On the other hand, in such a case, in order to increase the reading speed, a CCD that can be driven at a frequency twice as high as a commonly used frequency (14.31818 MHz) is used, or a CCD that can divide the light receiving surface and output captured images in parallel. However, since all use special CCDs, the manufacturing cost becomes great.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a reading apparatus that can solve the above-described problems and can be configured at low cost, and can read the surface of an object to be read at high speed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a reading device according to the present invention is a reading device that reads the surface of an object to be read arranged in a predetermined imaging area, and includes illumination means for irradiating illumination light to the imaging area, An imaging region having a light receiving unit that generates charges upon incidence, a storage unit that stores charges generated in the light receiving unit, and a transfer unit that transfers and outputs charges accumulated in the storage unit based on a readout signal An image pickup means for picking up an image of the surface of an object to be read, a control means for outputting a readout signal, and a light blocking means for shielding a part of the light receiving portion of the image pickup means. A charge region in which the generated charge is present and a non-charge region in which no charge is present are formed by being shielded by the light shielding means, and the transfer unit transfers the charge in the charge region prior to the non-charge region. The control means Even after completion of the charge transfer region, before the charge area and charge transfer time for one field obtained by combining the uncharged region has elapsed, it is characterized by outputting a next order read signal.
[0009]
By providing light shielding means for shielding a part of the light receiving part of the imaging means, only the necessary part of the surface of the reading object is formed in the light receiving part and the storage part, and the other part is in an uncharged state. can do. Furthermore, since the transfer unit transfers the charge in the charge region prior to the non-charged region, there is no charge remaining in the transfer unit after the transfer of the charge in the charge region, and the next image can be processed. Furthermore, after the transfer of the charge in the charge region is completed and before the charge transfer time for one field elapses, the next read signal is output so that the charge transfer time for one field does not wait. Then, the next image is processed.
[0010]
In the reading device of the present invention, the charge transfer time is determined by the television system, and the control means sequentially outputs the read signals at a period equal to the charge transfer time for one field of the television system. It may be a feature.
[0011]
By outputting the readout signal at a period that equally divides the charge transfer time for one field of the television system, the readout signal can be easily generated and output.
[0012]
In the reading apparatus of the present invention, the illuminating means may irradiate the imaging region with illumination light for a certain period of time between the output of two adjacent readout signals.
[0013]
By irradiating illumination light for a certain period of time between read signals, the luminance level of each captured image can be maintained substantially constant.
[0014]
In the reading device of the present invention, the imaging unit further includes a discharge unit that discharges the charge generated in the storage unit, and the discharge unit starts discharging the charge in synchronization with the readout signal, and the illumination unit performs illumination. The discharge of charge may be stopped in synchronization with the start.
[0015]
Having a discharge unit, start discharging the charge in synchronization with the readout signal, and stop discharging the charge in synchronization with the start of illumination by the illumination means, so that the light receiving unit before the start of illumination due to the influence of ambient light It is possible to effectively discharge the charges generated in the.
[0016]
In the reading apparatus of the present invention, the control means may output a read signal in synchronization with the end of illumination by the illumination means.
[0017]
A readout signal is output in synchronization with the end of the illumination, that is, the charge is transferred and output from the storage unit simultaneously with the end of the illumination, so that the influence of disturbance light from the end of the illumination to the charge transfer can be removed.
[0018]
In the reading apparatus of the present invention, the light shielding means may be a light shielding plate that is disposed to face the light receiving portion of the imaging means and has an opening in a part thereof.
[0019]
By using a light shielding plate having an opening in part as the light shielding means, the light shielding means can be easily configured.
[0020]
In the reading apparatus of the present invention, the light shielding means may be an imaging optical system that forms an image of a part or all of the surface of the reading object on a part of the light receiving unit of the imaging means.
[0021]
The light shielding unit can be easily configured by using an imaging optical system that forms an image of a part or all of the surface of the reading object on a part of the light receiving surface of the imaging unit.
[0022]
The reading apparatus according to the present invention may further include a conveyance path that extends including the imaging region, and a conveyance unit that conveys the reading object to the imaging region on the conveyance path.
[0023]
By providing the conveyance path and the conveyance means, it is possible to convey the reading object to the imaging region.
[0024]
In the reading device of the present invention, the conveyance path that extends including the imaging area, the conveyance means that conveys the reading object to the imaging area on the conveyance path, and the reading object is arranged in or close to the imaging area. And detecting means for outputting a predetermined detection signal, and the illuminating means may start illumination based on the detection signal.
[0025]
By providing the conveyance path and the conveyance means, it is possible to convey the reading object to the imaging region, and by starting illumination based on the detection signal, the timing at which the reading object is arranged in the imaging region. The surface of the reading object can be imaged.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A reading apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The reading device according to the present embodiment is a reading device that reads a print pattern printed on the surface of a bill (reading object) arranged in an imaging region. First, the configuration of a reading apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a reading apparatus according to the present embodiment.
[0027]
The
[0028]
As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the
[0029]
The
[0030]
A plurality of
[0031]
Between the printed
[0032]
An
[0033]
At a position facing the
[0034]
Further, a
[0035]
As shown in FIG. 1, the belt of the
[0036]
A pair of
[0037]
The
[0038]
The capture
[0039]
The illumination
[0040]
The synchronization
[0041]
The read
[0042]
The discharge
[0043]
Next, the operation and action of the
[0044]
As shown in FIG. 4B, when the
[0045]
Furthermore, when the
[0046]
Hereinafter, the flow of signals after the
[0047]
When the
[0048]
When the detection signal S1 rises from a low level to a high level, the capture
[0049]
When the capture signal S2 is input to the illumination
[0050]
On the other hand, the vertical sync signal S4 and the horizontal sync signal S5 of the television system are generated by the sequential sync
[0051]
The
[0052]
In contrast, in the
[0053]
By the way, it is often sufficient to discriminate the type of banknote or the like by reading a pattern of a horizontally long (or vertically long) area such as a specific character string in the surface pattern of the
[0054]
Further, due to the discharge signal S7 output from the discharge
[0055]
Next, the effect of the reading apparatus according to the present embodiment will be described. The
[0056]
Further, the
[0057]
Further, the
[0058]
Further, in the
[0059]
In addition, the
[0060]
Furthermore, the
[0061]
Further, the
[0062]
In the
[0063]
In this way, when a further horizontally (or vertically long) region portion as shown in FIG. 9A is read using a general-
[0064]
Further, in the
[0065]
Further, in the
[0066]
Moreover, although the
[0067]
【The invention's effect】
The reading apparatus of the present invention forms a part of the surface of the reading object as a charge region in the light receiving unit and storage unit of the imaging unit using the light shielding unit, and transfers one field after the transfer of the charge in the charge region. By outputting the next read signal before the charge transfer time for one minute elapses, the next image can be processed without waiting for the charge transfer time for one field to elapse. Accordingly, even if an expensive special CCD is not used, a necessary portion of the surface of the reading object can be read at high speed using an inexpensive general-purpose CCD.
[0068]
In addition, the reading device of the present invention can easily generate and output a read signal by outputting the read signal in a period in which the charge transfer time for one field of the television system is equally divided.
[0069]
In addition, the reading device of the present invention can maintain the luminance level of each captured image substantially constant by irradiating illumination light for a certain period of time between read signals. As a result, a good captured image can be obtained.
[0070]
Further, in the reading apparatus of the present invention, since the imaging unit has the discharge unit, it is possible to effectively discharge the charge generated in the light receiving unit before the start of illumination due to the influence of ambient light. As a result, the influence of disturbance light is reduced, and a good captured image can be obtained.
[0071]
In addition, the reading device of the present invention outputs a readout signal in synchronization with the end of illumination, thereby removing the influence of disturbance light from the end of illumination to the charge readout. As a result, the influence of disturbance light is reduced, and a good captured image can be obtained.
[0072]
Further, the reading device of the present invention is a light-shielding plate having a part of the opening as the light-shielding means, or imaging optics that forms an image of part or all of the surface of the reading object on a part of the light-receiving surface of the imaging means. By adopting the system, the light shielding means can be easily configured. As a result, the manufacturing cost of the reading device can be reduced.
[0073]
Furthermore, since the reading apparatus of the present invention includes the conveyance path and the conveyance means, the reading object can be automatically conveyed to the imaging region at high speed. As a result, the surfaces of a plurality of reading objects can be continuously read at high speed.
[0074]
The reading device of the present invention further includes detection means for detecting that the reading object is arranged in the imaging region, and the reading object is arranged in the imaging region by starting illumination based on the detection signal. It is possible to irradiate the surface of the reading object with the irradiation light effectively at the right timing. As a result, a very good captured image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a reading device.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an imaging unit.
FIG. 3 is a configuration diagram of a control unit.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which bills are conveyed.
FIG. 5 is a timing chart showing the flow of each signal.
FIG. 6 is a timing chart showing the flow of each signal.
FIG. 7 is a diagram illustrating an output image.
FIG. 8 is a timing chart showing the flow of each signal.
FIG. 9 is a diagram illustrating an output image.
FIG. 10 is a timing chart showing the flow of each signal.
FIG. 11 is a diagram illustrating an output image.
FIG. 12 is a perspective view of a half mirror.
FIG. 13 is a perspective view of a transparent plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記撮像領域に照明光を照射する照明手段と、
光の入射に伴い電荷を生ずる受光部、前記受光部に生じた電荷を蓄積する蓄積部、及び、読み出し信号に基づいて前記蓄積部に蓄積された電荷を転送して出力する転送部を有して、前記撮像領域に配置された前記読取り対象物の表面を撮像する撮像手段と、
前記読み出し信号を出力する制御手段と、
前記撮像手段の前記受光部の一部を遮光する遮光手段と
を備え、
前記蓄積部には、光の入射に伴って生じた電荷が存在する電荷領域と前記遮光手段により遮光されることによって電荷が存在しない無電荷領域とが形成され、
前記転送部は、前記無電荷領域に先だって、前記電荷領域の電荷の転送を行い、
前記制御手段は、前記電荷領域の電荷の転送の終了後であって、前記電荷領域と前記無電荷領域とを合わせた1フィールド分の電荷転送時間が経過する前に、次位の読み出し信号を出力する
ことを特徴とする読取り装置。In a reading device that reads the surface of a reading object arranged in a predetermined imaging area,
Illuminating means for illuminating the imaging region with illumination light;
A light-receiving unit that generates a charge upon incidence of light, a storage unit that stores the charge generated in the light-receiving unit, and a transfer unit that transfers and outputs the charge stored in the storage unit based on a read signal Imaging means for imaging the surface of the object to be read arranged in the imaging area;
Control means for outputting the readout signal;
A light shielding means for shielding a part of the light receiving portion of the imaging means,
In the storage part, a charge region where charges generated with the incidence of light are present and a non-charge region where charges are not present by being shielded by the light shielding means are formed,
The transfer unit performs charge transfer of the charge region prior to the non-charge region,
The control means outputs the next read signal after the charge transfer of the charge region is completed and before the charge transfer time for one field including the charge region and the non-charge region elapses. A reader characterized by outputting.
前記制御手段は、
テレビジョン方式の1フィールド分の電荷転送時間を等分した周期で、前記読み出し信号を順次出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の読取り装置。The charge transfer time is determined by a television system,
The control means includes
2. The reading apparatus according to claim 1, wherein the readout signals are sequentially output in a cycle in which a charge transfer time for one field of a television system is equally divided.
相前後する2つの前記読み出し信号の出力間で、一定の時間だけ前記撮像領域に照明光を照射する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の読取り装置。The illumination means includes
3. The reading apparatus according to claim 1, wherein the imaging region is irradiated with illumination light for a certain period of time between the outputs of the two reading signals that are adjacent to each other. 4.
前記蓄積部に生じた電荷を排出する排出部をさらに有し、
前記排出部は、前記読み出し信号に同期して電荷の排出を開始し、前記照明手段による照明の開始に同期して前記電荷の排出を停止する
ことを特徴とする請求項3に記載の読取り装置。The imaging means includes
A discharge unit for discharging the charge generated in the storage unit;
The reading device according to claim 3, wherein the discharging unit starts discharging charges in synchronization with the readout signal, and stops discharging charges in synchronization with the start of illumination by the illumination unit. .
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の読取り装置。The light shielding means, wherein disposed opposite to the light receiving portion of the imaging means, the reading device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a light shielding plate having an opening in a part.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の読取り装置。The light shielding means, either the part or the whole of the surface of the reading object, according to claim 1-4, characterized in that the a light receiving portion imaging optical system for imaging a portion of the image pickup means A reading device according to claim 1.
前記搬送路上で前記読取り対象物を前記撮像領域まで搬送する搬送手段とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の読取り装置。A conveyance path extending including the imaging region;
Reading device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said read object in the conveying path, further comprising conveying means for conveying to said imaging region.
前記搬送路上で前記読取り対象物を前記撮像領域まで搬送する搬送手段と、
前記撮像領域に前記読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、
前記照明手段は、前記検出信号に基づいて照明を開始する
ことを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の読取り装置。A conveyance path extending including the imaging region;
Transport means for transporting the object to be read to the imaging region on the transport path;
Detecting means for detecting that the reading object is arranged or approached in the imaging region, and outputting a predetermined detection signal;
The illumination means, the reading device according to any one of claims 3-6, characterized in that to start the illumination on the basis of the detection signal.
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