JP5818982B2 - 容器回収機および容器回収機内の汚れを検出する方法 - Google Patents

Description

本発明は、容器回収機（ＲＶＭ）に関する。本発明はまた、特に汚れがＲＶＭの機能を妨げうる場所で、容器回収機内の汚れを検出する方法に関する。

ＲＶＭとは無関係に、非特許文献１は、プリズム内へその傾斜面の１つからビームが導入される指紋センサを開示している。このビームは、プリズムの上面で内部全反射のための条件を満たすように配置される。この表面の上に指が配置されたとき、接触点では内部全反射のための条件は満たされなくなる。したがって、これらの点に入射する光は反射されず、指紋の画像が作られる。次いでこの画像は、他の傾斜面でプリズムから出て、レンズ・システムの助けを借りて撮像素子（電荷結合デバイス（ＣＣＤ））上に集束される。

同じくＲＶＭとは無関係に、特許文献１は風防汚損センサを開示しており、この風防汚損センサは、汚れうる表面がきれいなとき、光がその表面から内部全反射を受けるように、プリズムおよび風防を通過する光を放出する光源と、同じ筐体内に位置し、再びプリズムを通じて伝送される光が風防の汚損のために変化したことを感知する光度計とを備える。この光は集束システムを通過し、鏡から反射して、再びシステムによって絞りで光度計上へ集束されて信号回路に供給され、信号回路は、変化が限度を超過した場合、風防クリーナに電源を投入することができる。結合は、隣接する構成要素と同じ屈折率を有する。

同じくＲＶＭとは無関係に、特許文献２は、車両のランプ・ガラスまたは風防上の覆い隠す物質、たとえば汚れ、凝結を検出する装置を開示している。この装置は、変調された光または赤外ビームを風防またはガラス上へ誘導する手段と、それに対応して覆い隠す物質によって風防から後方散乱される変調された放射を検出する手段とを備える。発光ダイオード、光検出器、および制御回路が提供される。さらなる実施形態は、汚染に起因する後方散乱によって引き起こされる内部全反射の事実上の変化を利用する。この形態では、光はガラスの縁部内へ誘導される。

英国特許第１４８４６１３号 英国特許第１３９５１１３号

Ｉｇａｋｉら、「Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｓｅｎｓｏｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｈｏｌｏｇｒａｍ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．３１、Ｉｓｓｕｅ １１、１７９４〜１８０２頁（１９９２）

本発明は、添付の（１つまたはそれ以上の）独立請求項に定義される。実施形態は、添付の従属請求項に定義される。

本発明の一態様によれば、容器回収機が提供され：容器回収機は、容器回収機に返却された物体を受け取るように適合された内部と；前記物体を観察するように内部の周辺部の周りに配置された複数のカメラと；使用中のカメラが透明または半透明の板を通して物体を斜めに観察するように配置された該透明または半透明の板と；光が板の中で内部全反射を受けるように光を板の中へカップリングするように適合された手段とを備える。

前記手段は、板を通してそれぞれのカメラが観察する方向とは概ね反対の方向で光を板の中へカップリングするように配置することができる。

板は、チャンバの周辺部に対応する開口部を有することができ、前記手段は、前記開口部の周りに位置する。

前記手段は、透明または半透明の板の外部に設けることができる。

前記手段は、透明または半透明の板のカメラと同じ側に設けることができる。

前記手段は、関連するプリズムを有する少なくとも１つの光源を含むことができる。プリズムは、透明または半透明の板上に位置することができ、光源は、使用中に関連するプリズムを介して透明または半透明の板の中へカップリングされる光を放出するように適合される。プリズムは、三角形とすることができる。別法として、プリズムは、光源から光を受け取る第１の表面と、反射性の少なくとも１つの第２の表面と、板に面する第３の表面とを有することができ、少なくとも１つの第２の表面は、第１の表面を通って中へカップリングされた光を受け取って第３の表面に向かって反射するように配置される。

前記手段は、少なくとも１つの光源を含むことができ、透明または半透明の板上に、関連するディフューザが位置する。

前記手段は、光を板の縁部内へ誘導するように透明または半透明の板の縁部に配置された１つまたはそれ以上光源を含むことができる。

前記カメラは、前記手段が起動されているときに板上の汚れまたは他の覆い隠す物質を検出するように構成することができる。

容器回収機は、前記手段を手動および／または自動で起動するように前記手段に接続されたコントローラをさらに備えることができる。

本発明の別の態様によれば、上記の容器回収機内の汚れまたは他の覆い隠す物質を検出する方法が提供され：この方法は、光を透明または半透明の板の中へカップリングするように前記手段を手動または自動で起動する工程と；前記板上の汚れまたは他の覆い隠す物質を検出するための前記手段を使用して、光が板の中へカップリングされている間に、前記カメラを使用して前記板の少なくとも１つまたは複数の部分を観察する工程とを含む。本発明のこの態様は、前述の態様と同じまたは類似の特徴および技術的な効果を示すことができる。

本発明について、本発明の現在好ましい実施形態を示す添付の図面を参照して、より詳細に次に説明する。

本発明の１つまたはそれ以上の実施形態による容器回収機（ＲＶＭ）の詳細を示す概略側面図である。 図１のＲＶＭの詳細を概略的に示す正面図である。 汚れのない透明または半透明の板の中のＴＩＲを示す側面図である。 汚れのある透明または半透明の板の中のＴＩＲを示す側面図である。 図３ｂの部分拡大図である。 ＲＶＭのカメラによって得られた例示的な画像の図である。 光を板の中へカップリングする様々な例示的な手段を示す側面図である。 光を板の中へカップリングする様々な例示的な手段を示す側面図である。 光を板の中へカップリングする様々な例示的な手段を示す側面図である。 光を板の中へカップリングする様々な例示的な手段を示す側面図である。 光を板の中へカップリングする様々な例示的な手段を示す側面図である。 本発明の一実施形態によるＲＶＭの部分斜視図である。 本発明の一実施形態によるＲＶＭの部分側面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムの側面図である。

本発明の１つまたはそれ以上の実施形態による容器回収機（ＲＶＭ）１０について、図１および図２をまず参照して次に説明する。

一般に、ＲＶＭ１０は、返却可能な物体、たとえばボトルおよび／または缶などの空の容器を受け取り、物体を返却した人物に返却された物体に対する報酬を提供するように適合される。報酬は、たとえば、現金または引換券の形とすることができる。

ＲＶＭ１０は、前面１２および背面１４を有する。ＲＶＭの内部は、前面１２から背面１４に向かって延びることができるチャンバ１６を含む。チャンバ１６は、ＲＶＭ１０へ返却された物体１８、たとえば空のボトルまたは缶を受け取るように適合される。物体１８がチャンバ１６を通過する典型的な輸送方向を、図１に矢印で示す。

ＲＶＭ１０は、チャンバ１６の外側および周辺部２２に配置された複数のカメラまたは撮像デバイス２０をさらに備える。好ましくは、カメラ２０は、周辺部（または円周）２２に均等に分散される。カメラ２０の数は、たとえば６つとすることができる。カメラ２０は通常、デジタル・ビデオ・カメラである。カメラ２０は、物体１８が図１に示す位置にあるとき、図１のように直接、または図１１のように何らかの反射要素（複数可）もしくは鏡（複数可）２３を介して、チャンバ１６内の物体１８を少なくとも部分的に観察することを目的とする。図１１では、カメラ２０の観察経路は、参照符号２５を有する。カメラ２０は、物体１８を検出するため、および／または物体１８上のマーキング２４を読み取るために使用される。マーキング２４は、たとえば、バー・コードまたは品番などとすることができる。具体的には、カメラ２０は、マーキング２４の検出および／または読取りに物体１８の回転を必要としないように配置される。

ＲＶＭ１０は、図１に示す位置で物体１８に少なくとも部分的に照射するために、複数のランプ２６をさらに備えることができ、通常、各カメラ２０に対して１つのランプ２６を備える。ランプ２６は、カメラ２０による物体１８／マーキング２４の検出／読取りを容易または可能にする。図２では、わかりやすくするために、ランプ２６は図示しない。

ＲＶＭ１０は、透明または半透明の板２８をさらに備える。好ましくは、板２８は平坦である。板２８は垂直に配置され、チャンバ１６の長手方向軸３０を横断する。板２８は、物体１８の典型的な輸送方向から見てカメラ２０の後ろに配置され、カメラ２０から向きが逸れている第１の表面３８ａと、カメラ２０の方を向いている第２の表面３８ｂとを有する。さらに、板２８は、チャンバ１６の周辺部２２に対応する中心開口部３２を有する。板２８は、図１で最もよくわかるように、カメラ２０に対して、使用中のカメラ２０が板２８を通じて物体１８を斜めに観察するように配置される。好ましくは、カメラ２０は、軸３０に対して４５〜７５°の範囲内の斜角で物体１８を観察する。通常、板２８は、カメラ２０およびランプ２４ならびに他の構成要素を汚れから保護するように設けられる。板２８は、たとえば、ガラスまたはポリマー・ガラスから作ることができる。

ＲＶＭ１０の通常動作中、使用者は、返却可能な物体１８を前面１２からチャンバ１６内へ挿入する。各物体１８は、ＲＶＭ１０の背面１４に向かって図１に示す位置まで運ばれ、その位置で物体１８は、ランプ２６によって照射され、カメラ２０によって観察される。通常動作後は必然的に、汚れ（たとえば、液体、固体の物質など）が板２８の露出した第１の表面３８ａに付着する。通常、汚れは返却された物体１８に由来するが、指紋、塵などである可能性もある。最終的に、汚れの蓄積は、カメラ２０の動作を妨げるほど大きくなることがある。すなわち、カメラ２０は汚れによって見えにくくなり、その結果、物体１８を適切に検出し、またはマーク２４を認識することができなくなる。したがって、板２８を清浄にしなければならない。

カメラ２０を使用して、汚れが板２８上に現れたかどうか、および場合によりどこに現れたかを検出できると好都合である。しかし、汚れは、その光学的配置のため「通常」のランプ２６を使用するカメラ２０には容易に見ることができない。

このために、ＲＶＭ１０は、板２８がきれいなとき、（中へカップリングされた）光が板２８の中で内部全反射（ＴＩＲ）を受けるように、光３６を板２８の中へカップリングするように適合された手段３４をさらに備える。したがって、板２８は、導波路として機能することができる。より具体的には、手段３４は、板２８の中へカップリングされた光３６が表面３８ａおよび３８ｂに対して鋭角に進み、その結果、前記表面の垂線に対して臨界角Ｂより大きい入射角Ａで表面３８ａおよび３８ｂ（板２８と通常は板２８がきれいなときは空気である別の媒質４０との間の境界面を形成する）に当たるように配置される。これを図３ａに示す。空気は、屈折率ｎ₀＝１を有する。屈折率ｎ₁＝１．５を有するガラスから作られた板２８の場合、ＴＩＲに対する臨界角Ｂは４１．８°である。

しかし、図３ｂ〜３ｃを参照してさらに説明するように、汚れ４２が板２８の第１の表面３８ａ上に現れたとき、汚れ４２のある領域では、ＴＩＲのための条件を満たすことができなくなる。

板と汚れの境界面では、汚れ４２は通常、空気より大きい屈折率ｎ₂を有するため、きれいな板２８の場合にはＴＩＲを受ける光３６は、板２８から退出して汚れ４２に入る。汚れ４２の中で、光はやや散乱するが、光の大部分は引き続き汚れと空気の境界面４４に向かって進む。境界面４４では通常、表面に若干の凹凸がある。また、光はより高い屈折率ｎ₂の媒質（汚れ４２）からより低い屈折率ｎ₀の媒質（空気４０）に向かって進むため、その結果、境界面４４で内部全反射が生じる。しかし、境界面４４の表面には凹凸またはむらがあるため、反射した光は再びやや散乱すると考えられる。４６で板２８の中へ戻るとき、さらに多くのいわゆる前方散乱が生じる。

散乱して戻った光の部分４８は、板２８の第２の表面３８ｂでＴＩＲが達成されないような角度で進む。したがって、この部分は、図３ｂで参照符号５０に示すように、板２８から外へカップリングされる。外へカップリングされた光５０は、第２の表面３８ｂに対して概して平行に広がり、光の量は第２の表面３８ｂの垂線に近づくにつれて徐々に減少する。第２の表面３８ｂに対して平行またはほぼ平行（言い換えれば：板２８に対して平行またはほぼ平行）に外へカップリングされた光は、カメラ２０によって検出することができる。これにより、カメラ２０は、板２８上の汚れ４２をはっきりと見ることが可能になる。したがって、本ＲＶＭ１０内の汚れを検出するのに、専用のカメラまたは検出器を必要としない。図３ｂでは、例示的なカメラ２０を概略的に示す。

このために、本発明による容器回収機１０内の汚れ４２を検出する方法は：光３６を透明または半透明の板２８の中へカップリングする手段３４を手動または自動で起動する工程と；板２８上の汚れ４２を検出する手段３４を使用して、光３６が板２８の中へカップリングされている間に、カメラ２０を使用して板２８の少なくとも１つまたはそれ以上の部分を観察（または撮像）する工程とを含むことができる。カメラ２０からの画像は、板２８上の汚れ４２をはっきりと示し、それらの画像は、操作者によって手動で検査することができ、またはコンピュータ手段によって自動で分析することができる。汚れの検出を使用して、板２８を清浄にする時間であることを示すことができるが、汚れの検出を使用して、実際の清浄中に汚れがどこにあるかを確かめること、および／または清浄後に清浄が成功したことを確認することもできる。図４は、手段３４に電源が投入されているときにカメラ２０の１つによって得られる画像５２であり、領域５４は、板２８上の指紋の形の汚れに対応し、円５６は、板２８上の水滴の形の汚れに対応する。通常、板上の水滴は板の平坦面３８ａに対してある程度湾曲しているため、検出することが可能である。カメラ２０からの画像を処理して、汚れをよりはっきりと示すことができる。たとえば、少なくとも１つの閾値を使用して、反射の強度（複数可）を示すことができる。また、同じカメラ２０からのいくつかの画像を重ね合わせて、または組み合わせて、感度を増大させることもできる。

手段３４は、手段３４に接続された電子コントローラ５８によって起動することができる（図面では、わかりやすくするために、コントローラ５８と手段３４との間の接続は図示しない）。コントローラ５８を介する手動起動は、たとえば、操作者によって局所的にまたは遠隔で実行することができ、自動起動は、たとえば事前設定された保守タイム・スケジュールに従って実行することができる。通常、すべての手段３４が同時に起動される。

手段３４は、図２で最もよくわかるように、開口部３２の周りに均一に位置することができる。通常、各カメラ２０に対して１つの手段３４が用いられる。好ましくは、手段３４は、カメラ２０が物体１８を観察するのを妨げないように、開口部３２の縁部７２またはその付近に配置される。また、手段３４は、板２８を通じてそれぞれのカメラ２０が観察する方向とは概ね反対の方向で、すなわち板の開口部３２から板２８の外周への方向で、軸３０の周りのカメラ２０の角度位置に対応する軸３０に対する角度方向に、光３６を板２８の中へカップリングするように配置することができる。これにより、カメラ２０によって記録される画像内に汚れ４２がはっきりと現れるようになる（上記のように、外へカップリングされた光５０は、第２の表面３８ｂに対して概して平行またはほぼ平行に広がる）。また、好ましくは、手段３４は、透明または半透明の板２８でカメラ２０と同じ側に、すなわち露出した第１の表面３８ａとは反対側に設けられ、その結果、手段３４も板２８によって保護することができる。

光を板の中へカップリングする様々な例示的な手段３４について、図５〜９を参照して次に説明する。通常、ＲＶＭ１０内のすべての手段３４は同じタイプのものである。

図５は、光源６０およびプリズム６２を含む手段３４の側面図である。プリズム６２は、板２８と同じ材料、すなわちたとえばガラスまたはポリマー・ガラスから作ることができる。プリズム６２は、たとえば接着剤を用いて板２８に取り付けることができる。接着剤は、板２８およびプリズム６２と同じ屈折率を有するべきである。また、接着剤は光に対して透明であるべきである。プリズム６２は、３つの方形の表面６４ａ〜６４ｃを有する三角形のプリズムである。図５では、表面６４ａおよび６４ｃが直交しており、表面６４ｃは板２８に取り付けられる。さらに、光源６０は、表面６４ａの前に位置する。動作の際には、光源５０から表面６４ａに向かって光が放出され、表面６４ａを通過する。一部の光３６ａは、表面６４ｃを介して板２８の中へ直接カップリングされるが、一部の光３６ｂは、まず表面６４ｂに反射してから、表面６４ｃを介して板２８の中へカップリングされる。

図６の手段３４は、図５の手段３４に類似しているが、三角形のプリズム６０の表面６４ａと表面６４ｂとの間が直角である。また、光源６０は、主な発光方向（図６に光３６で示す）が表面６４ａに直交するように誘導される。

図５および図６に示す手段３４はどちらも、光を板２８の中へカップリングするときには効率的である。

図７の手段３４は、光源６０およびプリズム６２’を備える。プリズム６２’は、光源６０から光を受け取る第１の表面６６ａと、反射性の２つの第２の表面６６ｂおよび６６ｃと、板２８上の第３の表面６６ｄとを含む。プリズム６２’は、表面６６ａおよび６６ｄをつなぐ第４の表面６６ｅと、表面６６ａおよび６６ｂをつなぐ第５の表面６６ｆとをさらに含む。通常、２つの第２の表面６６ｂおよび６６ｃは、第１の表面６６ａを通って中へカップリングされた光３６を受け取って第３の表面６６ｃに向かって反射するように配置される。２つの第２の反射性の表面６６ｂおよび６６ｃは、たとえば、反射性の被覆６８を備えることができる。図７に見られるプリズム６２’の横断面は、時計回りに、板２８の表面３８ｂに対して平行な線（６６ｄ）、線（６６ｄ）に対して鋭角を形成する線（６６ｅ）、表面３８ｂに実質上直交する線（６６ａ）、線（６６ａ）に直交する線（６６ｆ）、線（６６ｆ）に対してわずかに鈍角を形成する線（６６ｂ）、および線（６６ｂ）に対してほぼ１８０度の角度を形成する線（６６ｃ）によって画成することができる。光源６０は、第１の表面６６ａの前に配置され、主な発光方向（図７に光３６ａで示す）が表面６６ａに直交するように誘導される。動作の際には、一部の光３６ａは、反射性の表面６６ｂに反射して表面６６ｄを介して板２８の中に入り、一部の光は、反射性の表面６６ｃに反射して表面６６ｄを介して板２８に入る。図７の手段３４は、図５および図６の手段３４より小さくすることができる。図１０にもプリズム６２’を示す。４つの反射性の「第２」の表面を有するプリズム６２’の代替実施形態を、図１２に示す。

図８では、手段３４は光源６０およびディフューザ７０を含み、ディフューザ７０は板２８に取り付けられる。ディフューザ７０は、たとえば、ホログラフィックディフューザとすることができる。それ自体知られているホログラフィックディフューザは、少なくとも１０°〜９０°の範囲内の制御された知られている散乱角度を有することができる。この実施形態では、光源６０は、光を十分に中へカップリングするために、主な発光方向が板２８の第２の表面３８ｂに対して平行またはほぼ平行になるように配置することができる。図８の手段３４は、非常に小さくすることができる。

図９では、手段３４は、板２８の縁部７２に配置された少なくとも１つの光源６０’を含む。縁部７２は、開口部３２の方を向いている。動作の際には、少なくとも１つの光源４６’は、板の表面３８ａおよび３８ｂに対して実質上平行の方向で、または少なくとも表面３８ａおよび３８ｂに対してＴＩＲを実現するのに十分に小さい角度で、光３６を板２８の縁部７２内へ放出する。この実施形態は、光を板２８の中へカップリングするのにプリズムまたは類似の要素を必要としない。

図５〜９の様々な手段３４の共通の特徴は、これらの手段３４が板２８の外部に位置しており、板２８の中へいかなる外的要素も取り付ける必要がないことであり、そのため製造を容易にすることができる。しかし、板２８の中に要素を含む解決策も想定される。たとえば、図９の少なくとも１つの光源６０’を、縁部７２内または板２８の内部に取り付けることもできる。また、たとえば、板２８の表面３８ａおよび３８ｂに対して垂直に板に入る光を、表面３８ａおよび３８ｂに対して実質上平行の方向へ誘導するために、板２８の内部に４５度の角度をなす鏡要素を取り付けることもできる。また、図８のディフューザは、板２８の表面３８ｂ内のエッチングとして実施することもできる。

光源６０、６０’は、手段３４が起動されたときに赤色光パルスを放出するように適合することができるが、他のタイプの光も同様に使用することもできる。また、光源６０、６０’は、カメラ２０およびランプ２６と同じ回路基板７４上に取り付けることができると好都合である（図１０参照）。また、光源６０、６０’は、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）とすることができる。

本発明は上記の実施形態に決して限定されないことが、当業者には理解されよう。逆に、添付の特許請求の範囲内で、多くの修正形態および変形形態が可能である。

Claims (11)

1. 容器回収機（１０）であって：
   容器回収機に返却された物体（１８）を受け取るように適合された内部（１６）と、
   該物体を観察するように内部の周辺部（２２）の周りに配置された複数のカメラ（２０）と、
   使用中のカメラが内部の周辺部に対応する開口部（３２）を有する透明または半透明の板（２８）を通して物体を斜めに観察するように配置された、該透明または半透明の板（２８）と、
   光（３６）が板の中で内部全反射を受けるように、光（３６）を板の中へカップリングするように適合された手段（３４；６０、６２；６０、６２’；６０、７０；６０’）と
   を備え、
   該手段は、板を通してそれぞれのカメラが観察する方向とは概ね反対の方向で光を板の中へカップリングするように配置され、該手段は、開口部の縁部（７２）またはその付近で該開口部の周りに位置し、上記カメラは、該手段が起動されたとき板上の汚れまたは他の覆い隠す物質を検出するように構成される、
   上記容器回収機（１０）。
2. 前記手段は、透明または半透明の板の外部に設けられる、請求項１に記載の容器回収機。
3. 前記手段は、透明または半透明の板のカメラと同じ側に設けられる、請求項１または２に記載の容器回収機。
4. 前記手段は、関連するプリズム（６２；６２’）を有する少なくとも１つの光源（６０）を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の容器回収機。
5. プリズムは、透明または半透明の板上にあり、光源は、使用中に関連するプリズムを介して透明または半透明の板の中へカップリングされる光を放出するように適合される、請求項４に記載の容器回収機。
6. プリズム（６２）は三角形である、請求項４または５に記載の容器回収機。
7. プリズム（６２’）は、光源から光を受け取る第１の表面（６６ａ）と、反射性の少なくとも１つの第２の表面（６６ｂ、６６ｃ）と、板に面する第３の表面（６６ｄ）とを有し、少なくとも１つの第２の表面は、第１の表面を通って中へカップリングされた光を受け取って第３の表面に向かって反射するように配置される、請求項４または５に記載の容器回収機。
8. 前記手段は、関連するディフューザ（７０）を備えた少なくとも１つの光源（６０）を含み、関連するディフューザ（７０）は透明または半透明の板上にある、請求項１〜７のいずれか１項に記載の容器回収機。
9. 前記手段は、光を板の縁部内へ向けるように透明または半透明の板の縁部（７２）に配置された１つまたはそれ以上の光源（６０’）を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の容器回収機。
10. 前記手段を手動および／または自動で起動するように該手段に接続されたコントローラ（５８）をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の容器回収機。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の容器回収機（１０）内の汚れ（４２）または他の覆い隠す物質を検出する方法であって、
    光（３６）を透明または半透明の板（１８）の中へカップリングするように前記手段（３４）を手動または自動で起動する工程と、
    該板上の汚れ（４２）または他の覆い隠す物質を検出するための該手段を使用して、光が板の中へカップリングされている間に、前記カメラ（２０）を使用して該板の少なくとも１つまたは複数の部分を観察する工程とを含む、上記方法。

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