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WO2018142999A1 - 画像採取装置、硬貨状媒体処理機及び画像採取方法 - Google Patents

画像採取装置、硬貨状媒体処理機及び画像採取方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018142999A1
WO2018142999A1 PCT/JP2018/001881 JP2018001881W WO2018142999A1 WO 2018142999 A1 WO2018142999 A1 WO 2018142999A1 JP 2018001881 W JP2018001881 W JP 2018001881W WO 2018142999 A1 WO2018142999 A1 WO 2018142999A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coin
light
image
light emitting
emitting units
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/001881
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀人 芝尾
和矢 多田
敏之 天羽
谷口　真一
Original Assignee
グローリー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by グローリー株式会社 filed Critical グローリー株式会社
Publication of WO2018142999A1 publication Critical patent/WO2018142999A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/02—Testing the dimensions, e.g. thickness, diameter; Testing the deformation

Definitions

  • the present invention relates to an image capturing device, a coin-shaped medium processing machine, and an image capturing method. More specifically, the present invention relates to an image collection device that collects an image for identification processing of a coin-shaped medium, a coin-shaped medium processing machine, and an image collection method.
  • Patent Document 1 discloses that Low angle LEDs and High angle LEDs having different incident angles are arranged in a circular shape, and light is emitted from these LEDs to a coin.
  • Patent Document 2 discloses that a light irradiating unit is provided which is configured by light emitting elements arranged in an annular shape so as to surround a coin and irradiates light on the surface of the coin.
  • This light irradiating means is divided into three equal areas, and the coin image detecting device of Patent Document 2 is an image of an entire coin obtained in a state where all areas are irradiated with light all at once, and 3 Light is applied to coins at different irradiation timings in one region, and coins are identified using image data of one shadow of the entire coin obtained by combining images detected for each irradiation timing. It was.
  • Patent No. 5264343 Japanese Patent No. 4615397
  • Patent Document 1 discloses that only a high-angle LED or both LEDs emit light to obtain an image that reflects a pattern with an unclear edge (see FIG. 4, [0038]).
  • the sensor size is increased in order to ensure a large incident angle, and that the number of parts is increased and the configuration of the apparatus is complicated.
  • the coin image detection apparatus of Patent Document 2 collects a plurality of images, the processing time of the acquired image becomes long, and is not suitable for high-speed processing of an image corresponding to high-speed conveyance of coins.
  • the present invention has been made in view of the above-described present situation, and an image capturing device, a coin-shaped medium processing machine, and an image capturing device capable of capturing a high-contrast coin-shaped medium image by a simple mechanism suitable for downsizing and high-speed processing. It is intended to provide a method.
  • the present invention is an image collection device for collecting an image for identification processing of a coin-shaped medium, which has a plurality of light-emitting units and has the plurality of light-emitting units.
  • a light source for irradiating the surface of the coin-shaped medium with light emitted from the unit, an image sensor for imaging the light reflected by the surface of the coin-shaped medium, and imaging the coin-shaped medium, and a single unit for the image sensor.
  • a control unit that performs control to vary the timing of each light emitting period of the plurality of light emitting units within an exposure period.
  • the present invention is characterized in that, in the above invention, the light source irradiates light from a plurality of oblique directions to the surface of the coin-like medium within a single exposure period for the image sensor.
  • the plurality of light emitting units are arranged around an imaging region where the coin-like medium is located at the time of imaging in plan view, and face each other through the imaging region. It includes at least a pair of light emitting portions.
  • the present invention is characterized in that, in the above invention, the plurality of light emitting portions are arranged in an annular shape.
  • the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the light source irradiates light from a normal direction to each of a plurality of partitioned regions within a single exposure period for the image sensor.
  • the present invention is characterized in that, in the above invention, the plurality of light emitting portions are arranged in a matrix.
  • the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, a cylindrical optical axis correction grating for dividing light emitted from each of the plurality of light emitting sections is further provided.
  • the invention further includes a beam splitter that reflects part of light emitted from each of the plurality of light emitting units toward the surface of the coin-like medium.
  • this invention is a coin-shaped medium processing machine provided with the said image collection device.
  • the present invention is an image collection method for collecting an image for identification processing of a coin-shaped medium, and a control unit differs from each of a plurality of light emitting units constituting a light source within a single exposure period for an image sensor. Based on light source control that emits light at timing and irradiates the surface of the coin-shaped medium, and an image of the coin-shaped medium based on the reflected light of the surface of the coin-shaped medium that the image sensor receives during the single exposure period. And collecting images to be collected.
  • a high-contrast coin-like medium image can be collected by a simple mechanism suitable for downsizing and high-speed processing.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a sensor unit including an image sensor of the image capturing device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a plane schematic diagram which shows the conveyance surface of the sensor unit of FIG. It is the figure which removed the conveyance path side cover from the image sensor of FIG. 2, and showed the internal structure.
  • It is a cross-sectional schematic diagram of the image sensor of FIG. It is a figure which shows the light emission condition of light emission array 23A, 23B, 23C, 23D in time AD within the single exposure period with respect to the image pick-up element 24.
  • (A) is a figure which shows a mode when the light emission array 23A illuminates the coin 100
  • (b) is a graph which shows the brightness
  • A) is a figure which shows a mode when the light emission array 23C illuminates the coin 100
  • (b) is a graph which shows the brightness
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image sensor of an image capturing device according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view illustrating the shape of an optical axis correction grating provided in an image sensor of an image capturing device according to Embodiment 2. It is a plane schematic diagram which shows the light emission surface of the light source which showed the light emission order of the light emission part in the illumination method of Embodiment 2. FIG. It is a wave form diagram which shows the relationship between the exposure period with respect to the image pick-up element in the illumination method of Embodiment 2, and the light emission period of a some light emission part.
  • the image sampling apparatus is provided in a coin-like medium processing machine used for identifying and counting coin-like media, and displays an image for identifying processing of a coin-like medium conveyed in the coin-like medium processing machine.
  • the image collecting device may be a unit part configured to be detachable from the coin-shaped medium processing machine, or may be a part of a coin-shaped medium processing machine configured inseparably from the coin-shaped medium processing machine. .
  • the image capturing device is used for capturing images of coins, but can be used for capturing images of media having a size similar to coins other than coins. Images of coin-like media such as resin coins and medals can be collected. That is, in the present specification, the “coin-like medium” means a coin and any medium having a shape similar to the coin, and usually does not include banknotes. In a coin-like medium processing machine, when a coin-like medium (foreign matter) other than coins is thrown into the slot, it is possible to discriminate between coins and foreign matter, accept coins, and reject (discharge) foreign matters. It is.
  • the sensor unit includes a magnetic detection sensor 1, an image sensor 2, a damage detection sensor (optical detection sensor) 3, a phosphorescence detection sensor 4, and a fluorescence detection sensor 5 in order from the upstream side to the downstream side of the transport path.
  • a plurality of sensors are integrated.
  • the arrows in FIGS. 1 and 3 indicate the conveyance direction of the coin 100 passing through the conveyance path.
  • the image capturing device collects an image for identification processing using the image sensor 2, but as shown in the figure, other various sensors may be provided around the image sensor 2.
  • the denomination of various coins 100 can be determined, and a sensor unit that can be applied globally can be obtained. Furthermore, by integrating and integrating a plurality of sensors, cost reduction and space saving can be achieved.
  • sensors other than the image sensor 2 since a general sensor is applicable in the field
  • a transport belt 21a stretched above the transport surface along the transport path, and fixed to the transport belt 21a at regular intervals.
  • a transport pin 21b is provided.
  • the conveyor belt 21a is driven by a driving device including a pulley, a motor, and the like.
  • the columnar conveyance pins 21b come into contact with the outer edge of the coin 100, and the conveyance belt 21a moves, so that the coins 100 are conveyed on the conveyance path one by one at intervals.
  • the configuration of the transport unit 21 is not limited to the illustrated configuration as long as the coin 100 can be transported.
  • the transport pin 21b may be omitted and only the transport belt 21a may be used, or the shape of the transport pin 21b may be omitted. The size may be changed.
  • the conveyance pin 21 b is omitted, the conveyance belt 21 a moves with the coin 100 while pressing the upper surface of the coin 100.
  • the coin 100 can be slid while being in contact with the surface of the conveyor path or the conveyor guide 28, so that the accuracy of detection by a sensor such as the image sensor 2 can be improved.
  • the position during conveyance of the coin 100 can be regulated also by providing the conveyance pin 21b, the accuracy of detection by a sensor such as the image sensor 2 can be improved. It is preferable that the coin 100 slides on the conveyance surface in a state where it is shifted to the end of the conveyance path, that is, in a state where the end surface of the coin 100 is in contact with the conveyance guide 28.
  • the image sensor 2 includes a light source 23 that illuminates the imaging region 22a below the transparent portion 22 having a circular planar shape provided corresponding to the imaging region 22a, and the imaging region 22a. And an image pickup device 24 for picking up images.
  • FIG. 3 is a view showing a state where the conveyance path side cover 27 is removed from the image sensor 2 shown in FIG. 2, and shows the internal structure of the image sensor 2.
  • the light source 23 and the image sensor 24 are installed inside a box-shaped housing 26 that opens upward, and a transport path side cover 27 and a transport guide 28 are attached to the top of the housing 26.
  • the transparent portion 22 is provided in the center of the transport path side cover 27.
  • the material of the transparent portion 22 is preferably excellent in strength and transparency, and sapphire glass is preferably used.
  • the dimension of the transparent portion 22 is desirably larger than the coin having the largest diameter among the coins 100 to be identified.
  • the conveyance guide 28 is provided so as to protrude from the upper surface of the conveyance path side cover 27, and functions as a side wall that defines the width of the conveyance path through which the coin 100 passes.
  • the material of the conveyance path side cover 27 and the conveyance guide 28 is not particularly limited, and is made of hard resin, ceramic, metal, or the like.
  • the light source 23 includes a plurality of light emitting elements 23a disposed so as to surround the center of the imaging region 22a in plan view, an annular prism (light guide) 23b disposed on the light emitting element 23a, and an annular shape.
  • the annular illumination includes an annular light diffusion film 23c disposed on the inner peripheral side of the prism 23b.
  • a light emitting diode As the light emitting element 23a, a light emitting diode (LED) is suitable.
  • the wavelength range of the light emitted from the plurality of light emitting elements 23a is not particularly limited, and infrared light, visible light, or the like can be used. From the viewpoint of increasing the color detection ability of the coin 100, white light is preferable. That is, a white LED is preferably used as the light emitting element 23a.
  • each of the plurality of light emitting elements 23a may emit light in different wavelength ranges, and for example, white light may be obtained by three types of LEDs that respectively emit red, green, and blue light.
  • the light emitting surface of each light emitting element 23a is provided above, and the light emitted from the light emitting element 23a enters the prism 23b.
  • the cross section of the prism 23b includes a lower surface (light incident surface) that faces the light emitting surface of the light emitting element 23a, and a reflective surface that reflects upward light incident from the lower surface in the direction of the imaging region 22a. And a light exit surface facing the light diffusion film 23c.
  • the arrows in FIG. 4 indicate the optical path of the light emitted from the light emitting element 23a.
  • the light diffusion film 23c is a member provided to uniformly illuminate the imaging region 22a, and is not particularly limited as long as it has a function of diffusing light.
  • the imaging element 24 includes a photoelectric conversion unit 24a in which a CCD image sensor or the like is disposed, and a lens unit 24b that receives light reflected by the coin 100 passing through the imaging region 22a and forms an image on a light receiving surface of the photoelectric conversion unit 24a. Including. It is preferable that the image sensor 24 is disposed immediately below the imaging region 22a. When the imaging device 24 is arranged in an oblique direction with respect to the imaging region 22a and the coin 100 is imaged from the oblique direction, the coin image to be collected may be distorted because the coin 100 may rotate during conveyance. is there.
  • the image capturing device includes a control unit that controls the light source 23 and the image sensor 24 so that a coin image is sampled every time the coin 100 passes through the image capturing region 22a of the image sensor 2. is doing.
  • the image sensor 2 may or may not have a timing sensor (photo sensor) for detecting the arrival of the coin 100.
  • the behavior of the coin 100 being transported is likely to be unstable.
  • the imaging element 24 may be out of focus.
  • the imaging region 22a is designed to be larger than the largest diameter coin 100 among the coins 100 to be identified, and therefore the smallest diameter coin that is conveyed at high speed. 100 does not necessarily pass through a certain part of the imaging region 22a, and the imaging position is not constant.
  • the coin 100 can be rotated in the horizontal direction, even if it is the same type of coin that has been normally imaged, it may be a coin image with a different orientation. Therefore, in order to perform accurate identification, it is required to collect as clear a coin image for identification processing as possible.
  • Embodiment 1 differs from the conventional method in the illumination method of the light source 23 when collecting coin images.
  • FIG. 5 is a diagram showing a light emission state of the light emitting arrays 23A, 23B, 23C, and 23D in the times A to D within the single exposure period for the image sensor 24.
  • the light source 23 provided in the image sensor 2 is divided into four light emitting arrays (light emitting units) 23A, 23B, 23C, and 23D.
  • the number of divisions of the light source 23 can be an arbitrary number of 2 or more, and preferably 2 to 4.
  • the coin 100 passes through the imaging region 22a in a short period of time, so that a single exposure period for the imaging element 24 cannot be ensured for a long time. Therefore, if the number of divisions of the light source 23 is excessively increased, the light emission amount of each light emitting unit may be insufficient.
  • Each of the light emitting arrays 23A, 23B, 23C, and 23D corresponds to a drive unit that is controlled independently of each other, and when imaging one coin 100, each of the four light emitting arrays 23A, 23B, 23C, and 23D.
  • the timing of the light emission period is controlled to be different from each other.
  • “the timings of the light emission periods are different from each other” means that at least one of the start time and the end time of the light emission periods is different, and preferably the light emission periods do not overlap each other.
  • Each light emitting array 23A, 23B, 23C, 23D includes at least one light emitting element 23a, and the light emitting elements 23a in each light emitting array 23A, 23B, 23C, 23D emit light at the same timing. Be controlled.
  • the single exposure period for the image sensor 24 is a period from when the shutter of the image sensor 24 is opened until it is closed, and corresponds to a period during which one coin 100 is imaged.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing the relationship between the single exposure period for the image sensor 24 and the light emission periods of the four light emitting arrays 23A, 23B, 23C, and 23D in the illumination method of the first embodiment. As shown in FIGS. 5 and 6, each light-emitting array 23A, 23B, 23C, 23D obtained by dividing the annular illumination is sequentially arranged for each single exposure period for the image sensor 24, that is, for each period for imaging one coin 100. Light is emitted at different timings, and the coins 100 are individually illuminated from different directions.
  • FIG. 7A is a diagram showing a state when the light emitting array 23A illuminates the coin 100
  • FIG. 7B is a luminance when the portion surrounded by a dotted line in FIG. 7A is imaged. It is a graph which shows. As shown in FIG. 7A, during time A when the light emitting array 23 ⁇ / b> A illuminates the coin 100, a bright part and a dark part (shadow) are generated in the vicinity of the convex part 101 existing on the surface of the coin 100.
  • FIG. 7B illustrates a step surface (dark portion) facing the light emitting array 23C of the convex portion 101 at time A and the luminance in the vicinity thereof.
  • FIG. 8A is a diagram showing a state when the light emitting array 23C illuminates the coin 100
  • FIG. 8B is a luminance when the portion surrounded by the dotted line in FIG. 8A is imaged. It is a graph which shows. As shown in FIG. 8A, even during the time C when the light emitting array 23 ⁇ / b> C illuminates the coin 100, a bright portion and a dark portion (shadow) are generated in the vicinity of the convex portion 101 existing on the surface of the coin 100.
  • the step surface of the convex portion 101 facing the light emitting array 23A is a dark portion because the light of the light emitting array 23C is difficult to reach, and the step surface of the convex portion 101 facing the light emitting array 23C strongly reflects the light of the light emitting array 23C. It becomes a bright part from that.
  • FIG. 8B illustrates the level difference surface (bright portion) of the convex portion 101 facing the light emitting array 23 ⁇ / b> C at time C and the luminance in the vicinity thereof.
  • the coin image is created based on the total amount of light received by the image sensor 24 within a single exposure period corresponding to the imaging period of one coin 100. Accordingly, the step surface of the convex portion 101 facing the light emitting array 23C is imaged based on the sum of luminances during the times A to D.
  • the sum of the luminances in FIGS. 7B and 8B is obtained, it is as shown in FIG.
  • the contrast on the surface of the step facing the light emitting array 23C of the convex portion 101 is large, and the shadow of the pattern on the surface of the coin 100 is emphasized and easy to detect.
  • a coin image in which the brightness corresponding to the unevenness on the surface of the coin 100 becomes clearer is obtained.
  • the light emission periods of the plurality of light emitting elements 23 a are all the same, and are synchronized with the timing of the exposure period for the image sensor 24.
  • the light emitting arrays 23 ⁇ / b> A, 23 ⁇ / b> B, 23 ⁇ / b> C, and 23 ⁇ / b> D are shown as being divided, but actually, the entire light source 23 is driven integrally and controlled independently. There is no drive unit. Therefore, as shown in FIG. 11, the collected coin image is the one when the coin 100 is illuminated from all directions. For this reason, as shown in FIG. 12, the contrast on the step surface of the convex portion 101 facing the light emitting array 23C is small, and the shading due to the concave / convex pattern on the surface of the coin 100 is canceled out and is difficult to detect.
  • Control of the light emission timing in this embodiment is performed using the said control part. That is, the control unit performs light source control that varies the timings of the light emitting periods of the four light emitting arrays 23A, 23B, 23C, and 23D within a single exposure period for the image sensor 24.
  • the control unit includes a conveyance control unit, a magnetic detection unit, an imaging control unit, and an image detection unit.
  • a conveyance control part controls conveyance of the coin 100 by the conveyance part 21 comprised by the conveyance belt 21a etc.
  • the magnetic detection unit detects the coin 100 passing through the conveyance path based on the output of the magnetic detection sensor 1.
  • the imaging control unit controls the light emission timing of the light emitting element 23 a and the imaging timing of the imaging element 24.
  • the image detection unit creates a coin image based on the output of the image sensor 24.
  • a coin-like medium processing machine such as an amplifier circuit, a filter circuit, an AD converter circuit, and a drive circuit is appropriately provided between the control unit and sensor constituent members such as the magnetic detection sensor 1, the light emitting element 23a, and the imaging element 24.
  • a general circuit in the field may be interposed.
  • the coin-shaped medium processing machine includes a storage unit and an identification unit in addition to the already-described components such as the conveyance unit 21, the magnetic detection sensor 1, the light emitting element 23a, the imaging element 24, and the control unit.
  • the storage unit stores coin information related to the coin 100 to be processed, and stores a coin image (identification processing image) captured by the image sensor 2 as the coin 100 is processed.
  • the discriminating unit discriminates / determines the type, authenticity, damage (dirt), etc. of the coin 100 by comparing the coin information with the image for identification processing.
  • control unit and the identification unit for example, a software program for realizing various processes, a CPU (central processing unit) that executes the software program, various hardware controlled by the CPU, FPGA (Field Programmable Gate Array) etc. are included.
  • a storage unit a memory such as a RAM and a ROM provided separately, a hard disk, and the like are used.
  • Examples of the physical configuration of the storage unit include a storage device such as a volatile or nonvolatile memory or a hard disk.
  • storage part is utilized in order to memorize
  • the image capturing device of the present embodiment the light emission period of each of the plurality of light emitting units (light emitting arrays 23A, 23B, 23C, 23D) within a single exposure period with respect to the image sensor 24.
  • the timing By varying the timing, a high-contrast coin image in which the brightness corresponding to the unevenness on the surface of the coin 100 becomes clearer is obtained. Therefore, the ability to identify a coin 100 having a gentle step, such as a portrait, is improved.
  • the number of light sources can be reduced, and the sensor size can be reduced.
  • the number of acquired images is one, and an increase in image processing time can be prevented.
  • the light source 23 irradiates light from a plurality of oblique directions onto the surface of the coin 100 within a single exposure period for the image sensor 24.
  • the light irradiated from the oblique direction is more likely to be blocked by the convex portion 101 existing on the surface of the coin 100 than the light irradiated from the normal direction, and a shadow is likely to be generated in the vicinity of the convex portion 101.
  • the contrast corresponding to the irregularities on the surface of the coin 100 becomes clearer, and a high-contrast coin image is obtained.
  • the plurality of light emitting units are arranged around the imaging region 22a where the coin 100 is located at the time of imaging in plan view, and the imaging region 22a Including at least a pair of light emitting portions opposed to each other.
  • the light emitting array 23A and the light emitting array 23C face each other, and the light emitting array 23B and the light emitting array 23D face each other.
  • the plurality of light emitting units are preferably arranged in an annular shape.
  • the image capturing device includes a light source that irradiates light from a plurality of oblique directions with respect to the surface of the coin within a single exposure period with respect to the imaging device.
  • the sampling device includes a light source that irradiates light from the normal direction to each of a plurality of regions constituting the surface of the coin within a single exposure period for the image sensor.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the configuration of the image sensor of the image capturing device according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a plan view illustrating the shape of the optical axis correction grating included in the image sensor of the image capturing device according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic plan view illustrating a light emitting surface of a light source provided in the image sensor. An arrow in FIG. 13 indicates a path through which light emitted from the surface emitting light source 73 enters the image sensor 24.
  • the image sensor of this embodiment irradiates the coin 100 by reflecting the light from the surface emitting light source 73 with a beam splitter 73f.
  • the surface-emitting light source 73 includes a light-emitting substrate 73d on which a plurality of light-emitting elements (LEDs) 73a are mounted.
  • An optical axis correction grating 73e is provided on the light emitting surface side (light emission traveling direction) of the plurality of light emitting elements 73a.
  • the optical axis correction grating 73 e is a lattice-shaped member having 16 cylindrical cavities, and restricts the optical axis of light emitted from the surface emitting light source 73.
  • a resin grating 73g is sandwiched between the light emitting substrate 73d and the optical axis correction grating 73e.
  • the resin lattice 73g is a lattice-like spacer that connects the light emitting substrate 73d and the optical axis correction lattice 73e.
  • the resin grating 73g may be integrated with the optical axis correction grating 73e. In this case, the resin grating 73g is not used, and the light emitting substrate 73d and the optical axis correction grating 73e are directly connected.
  • FIG. 16 is a waveform diagram illustrating the relationship between the exposure period for the image sensor and the light emission periods of a plurality of light emitting units in the illumination method according to the second embodiment. As shown in FIGS.
  • the light emitting unit 73A is divided into 16 light emitting units 73A, and the divided light emitting units 73A individually illuminate the coins 100 at different timings. A minute scratch can be imaged more clearly. Therefore, it is suitable for capturing a pattern such as a portrait having a gentle step as an edge (contour) on the surface of the coin 100.
  • the beam splitter 73f reflects the light incident from the surface emitting light source 73 toward the imaging region, and transmits the light reflected by the surface of the coin 100 passing through the imaging region.
  • the light that has passed through the beam splitter 73f is picked up by the image pickup device 24, whereby a coin image is obtained.
  • the beam splitter 73f has a traveling direction of light emitted from the surface emitting light source 73 and a reflecting surface directed obliquely with respect to the transport surface of the coin 100. For example, as shown in FIG. A reflective surface inclined at 45 ° with respect to 100 transport surfaces is provided.
  • the beam splitter 73f only needs to have both a function of reflecting incident light and a function of transmitting incident light.
  • the ratio of transmitted light to reflected light is not particularly limited, but the ratio of transmitted light to reflected light is 1: A half mirror exhibiting a characteristic of 1 is preferably used.
  • the surface-emitting light source 73 is viewed from the normal direction with respect to each of a plurality of partitioned areas constituting the imaging area within a single exposure period for the imaging element 24. Irradiate light.
  • the conventional general surface light emission the light and darkness corresponding to the small unevenness on the surface of the coin 100 becomes unclear due to the incident component from the oblique direction included in the diffused light.
  • the reproducibility of the hue which is an advantage of the light emitting light source 73, it is possible to clearly capture the pattern on the surface of the coin 100 and minute scratches. Therefore, the ability to identify a coin 100 having a gentle step, such as a portrait, is improved.
  • the image capturing device that irradiates light from the normal direction to the surface of the coin is suitable for detecting minute scratches on the new coin.
  • a cylindrical optical axis correction grating 73e that separates the light emitted from each of the plurality of light emitting units 73A is provided.
  • the cylindrical optical axis correction grating 73e By passing through the cylindrical optical axis correction grating 73e, light having high straightness can be obtained in the coin 100. Thereby, the surface of the coin 100 can be partially illuminated with linear light, and the pattern on the surface of the coin 100 and minute scratches can be imaged more clearly.
  • the plurality of light emitting portions 73A are arranged in a matrix as shown in FIG. Thereby, a clear image is obtained on the entire surface of the coin 100.
  • a beam splitter that reflects a part of light emitted from each of the plurality of light emitting units toward the surface of the coin 100 is provided. According to such a configuration, it is possible to irradiate the coin 100 with light that is highly straight from the normal direction, and it is possible to obtain a coin image with excellent color reproducibility.
  • the present invention relates to an image capturing device, a coin-like medium processing machine, and an image capturing method, and a useful technique that can collect a high-contrast coin-like medium image by a simple mechanism suitable for downsizing and high-speed processing. It is.
  • Magnetic detection sensor 2 Image sensor 3: Damage detection sensor 4: Phosphorescence detection sensor 5: Fluorescence detection sensor 21: Conveying part 21a: Conveying belt 21b: Conveying pin 22: Transparent part 22a: Imaging region 23: Light source 23a: Light emitting elements 23A, 23B, 23C, 23D: Light emitting array 23b: Prism (light guide) 23c: light diffusion film 24: imaging device 24a: photoelectric conversion unit 24b: lens unit 26: housing 27: transport path side cover 28: transport guide 73: surface emitting light source 73a: light emitting element 73A: light emitting unit 73d: light emitting substrate 73e: Optical axis correction grating 73f: Beam splitter 73g: Resin grating 100: Coin 101: Convex portion of coin surface

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Abstract

本発明は、小型化及び高速処理に適した簡潔な機構によって、高コントラストの硬貨状媒体画像を採取できる画像採取装置を提供する。本発明は、硬貨状媒体の識別処理用画像を採取する画像採取装置であって、複数の発光部を有し、かつ、前記複数の発光部が発する光を前記硬貨状媒体の表面に照射する光源と、前記硬貨状媒体の表面で反射される光を結像し、前記硬貨状媒体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子に対する単一露光期間内で、前記複数の発光部の各々の発光期間のタイミングを異ならせる制御を行う制御部とを備えることを特徴とする画像採取装置である。

Description

画像採取装置、硬貨状媒体処理機及び画像採取方法
本発明は、画像採取装置、硬貨状媒体処理機及び画像採取方法に関する。より詳しくは、硬貨状媒体の識別処理用画像を採取する画像採取装置、硬貨状媒体処理機及び画像採取方法に関するものである。
従来、硬貨の識別処理を行うために、硬貨に光を照射して、その反射光を撮像する構成を備えた画像採取装置が用いられている。
例えば、特許文献１には、入射角の異なるＬｏｗアングルＬＥＤ及びＨｉｇｈアングルＬＥＤを円状に配置し、これらのＬＥＤから硬貨に光を照射することが開示されている。
また、特許文献２には、硬貨を囲むように円環状に配置された発光素子で構成されて硬貨の表面に光を照射する光照射手段を設けることが開示されている。この光照射手段は、３つの均等な領域に分割されており、特許文献２の硬貨画像検出装置は、すべての領域が一斉に光を硬貨に照射した状態で得られる硬貨の全体画像と、３つの領域が異なる照射タイミングで光を硬貨に照射するとともに、各照射タイミングそれぞれについて検出した画像を組み合わせて得られる硬貨全体の一つの影の画像データとを活用して硬貨の識別を行うものであった。
特許第５２６４３４３号 特許第４６１５３９７号
海外硬貨の表面には、肖像画のように、なだらかな段差を有する凹凸模様が刻まれることがある。このような模様は、硬貨に光を照射しても陰影が薄くなりやすく、従来の画像採取装置によって、鮮明な硬貨画像を得ることが困難であった。また、画像採取装置によって得られる硬貨画像を、硬貨の種類を特定するだけでなく、硬貨表面の傷、模様、色合いの検査にも利用するため、硬貨画像の鮮明さを向上することが求められていた。
これに対して、特許文献１には、ＨｉｇｈアングルＬＥＤのみ、又は、双方のＬＥＤを発光させることで、エッジが不明確な模様を反映したイメージ画像を得ることができると開示されている（図４、［００３８］参照）。しかしながら、入射角の異なる光源を複数配置する構成では、大きな入射角を確保するためにセンササイズが大きくなることや、部品点数が多くなり装置の構成が複雑になることが課題であった。
また、特許文献２の硬貨画像検出装置は、複数枚の画像を採取するため、取得された画像の処理時間が長くなり、硬貨の高速搬送に対応した画像の高速処理には適していなかった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、小型化及び高速処理に適した簡潔な機構によって、高コントラストの硬貨状媒体画像を採取できる画像採取装置、硬貨状媒体処理機及び画像採取方法を提供することを目的とするものである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、硬貨状媒体の識別処理用画像を採取する画像採取装置であって、複数の発光部を有し、かつ、前記複数の発光部が発する光を前記硬貨状媒体の表面に照射する光源と、前記硬貨状媒体の表面で反射される光を結像し、前記硬貨状媒体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子に対する単一露光期間内で、前記複数の発光部の各々の発光期間のタイミングを異ならせる制御を行う制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記光源は、前記撮像素子に対する単一露光期間内に、前記硬貨状媒体の表面に対して複数の斜め方向から光を照射することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記複数の発光部は、平面視において、撮像時に前記硬貨状媒体が位置する撮像領域の周囲に配置されており、かつ、前記撮像領域を介して互いに対向する少なくとも一対の発光部を含むことを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記複数の発光部は、円環状に配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記光源は、前記撮像素子に対する単一露光期間内に、区画された複数の領域の各々に対して法線方向から光を照射することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記複数の発光部は、マトリックス状に配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記複数の発光部の各々が発する光を区分する筒状の光軸補正格子を更に備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記複数の発光部の各々が発する光の一部を、前記硬貨状媒体の表面に向けて反射させるビームスプリッターを更に備えることを特徴とする
また、本発明は、上記画像採取装置を備えることを特徴とする硬貨状媒体処理機である。
また、本発明は、硬貨状媒体の識別処理用画像を採取する画像採取方法であって、撮像素子に対する単一露光期間内に、制御部が、光源を構成する複数の発光部の各々を異なるタイミングで発光させて前記硬貨状媒体表面に光を照射させる光源制御と、前記撮像素子が前記単一露光期間を通じて受光する前記硬貨状媒体表面の反射光に基づいて、前記硬貨状媒体の画像を採取する画像採取と、を行うことを特徴とする。
本発明の画像採取装置、硬貨状媒体処理機及び画像採取方法によれば、小型化及び高速処理に適した簡潔な機構によって、高コントラストの硬貨状媒体画像を採取できる。
実施形態１に係る画像採取装置の画像センサを備えたセンサユニットの斜視模式図である。 図１のセンサユニットの搬送面を示す平面模式図である。 図２の画像センサから搬送路側カバーを取り外して内部構造を示した図である。 図１の画像センサの断面模式図である。 撮像素子２４に対する単一露光期間内の時間Ａ～Ｄにおける発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄの発光状況を示す図である。 実施形態１の照明方法における撮像素子２４に対する単一露光期間と４つの発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄの発光期間との関係を示す波形図である。 （ａ）は、発光アレイ２３Ａが硬貨１００を照明するときの様子を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）中の点線で囲んだ部位を撮像したときの輝度を示すグラフである。 （ａ）は、発光アレイ２３Ｃが硬貨１００を照明するときの様子を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）中の点線で囲んだ部位を撮像したときの輝度を示すグラフである。 実施形態１の照明方法を用いたときの、凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面におけるコントラストを示すグラフである。 従来の照明方法における撮像素子に対する露光期間と発光部の発光期間との関係を示す波形図である。 従来の照明方法により円環状照明の発光部が硬貨の表面を照明するときの様子を示す概念図である。 従来の照明方法を用いたときの、凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面におけるコントラストを示すグラフである。 実施形態２に係る画像採取装置の画像センサの構成を示す模式図である。 実施形態２に係る画像採取装置の画像センサが備える光軸補正格子の形状を示す平面模式図である。 実施形態２の照明方法における発光部の発光順序を示した、光源の発光面を示す平面模式図である。 実施形態２の照明方法における撮像素子に対する露光期間と複数の発光部の発光期間との関係を示す波形図である。
以下、図面を参照して、本発明の画像採取装置の実施形態について説明する。本実施形態に係る画像採取装置は、硬貨状媒体を識別及び計数するために利用される硬貨状媒体処理機内に設けられ、硬貨状媒体処理機内を搬送される硬貨状媒体の識別処理用画像を採取する。画像採取装置は、硬貨状媒体処理機から着脱可能に構成されたユニット部品であってもよいし、硬貨状媒体処理機と一体不可分に構成された硬貨状媒体処理機の一部分であってもよい。
また、本実施形態に係る画像採取装置は、硬貨の画像採取に利用されるものであるが、硬貨以外の硬貨に類似する大きさの媒体の画像採取に利用することが可能であり、例えば、樹脂コイン、メダル等の硬貨状媒体の画像を採取することができる。すなわち、本明細書において「硬貨状媒体」とは、硬貨及びそれに類似する形状を有する媒体全般を意味し、通常、紙幣は含まれない。硬貨状媒体処理機においては、硬貨以外の硬貨状媒体（異物）が投入口に投入された場合には、硬貨と異物とを判別し、硬貨を受け入れ、異物はリジェクト（排出）することが可能である。
（実施形態１）
まず、図１～４を用いて、本実施形態に係る画像採取装置の一部を構成する画像センサ２を含むセンサユニットについて説明する。センサユニットは、搬送路の上流側から下流側に向かって順に、磁気検知センサ１、画像センサ２、正損検知センサ（光学検知センサ）３、燐光検知センサ４及び蛍光検知センサ５を備え、これら複数のセンサが一体化されたものである。図１及び３中の矢印は、搬送路を通過する硬貨１００の搬送方向を示している。
本実施形態に係る画像採取装置は、画像センサ２を用いて識別処理用画像を採取するものであるが、図示したように、画像センサ２の周辺には、他の各種センサが併設されてもよい。硬貨１００の各検知要素に対応して個別のセンサが配置されていることで、高精度な検知が可能となり、硬貨状媒体処理機の識別能力（識別精度）が向上する。また、多種多様な硬貨１００について金種判定が可能となり、グローバルに適用可能なセンサユニットとすることができる。更に、複数のセンサを複合一体化することによって、コスト低減及び省スペース化が図れる。画像センサ２以外のセンサについては、硬貨状媒体処理機の分野において一般的なセンサを適用可能であることから、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、図２に示すように、硬貨１００を搬送する搬送部２１として、搬送路に沿って搬送面の上方に張られた搬送ベルト２１ａと、搬送ベルト２１ａに対して一定間隔で固定された搬送ピン２１ｂが設けられている。搬送ベルト２１ａは、プーリー、モータ等を備える駆動装置によって駆動される。円柱状の搬送ピン２１ｂが硬貨１００の外縁部に接触し、搬送ベルト２１ａが移動することによって、硬貨１００は、一枚ずつ間隔を空けて搬送路上を搬送される。なお、搬送部２１の構成は、硬貨１００を搬送することができるものであれば図示した構成に限定されず、搬送ピン２１ｂを省略して搬送ベルト２１ａのみとしてもよいし、搬送ピン２１ｂの形状及び大きさを変更してもよい。搬送ピン２１ｂが省略される場合には、搬送ベルト２１ａが硬貨１００の上面を押さえつつ硬貨１００とともに移動する。搬送ベルト２１ａを設けることにより、搬送路の表面や搬送ガイド２８に硬貨１００を接触させた状態で摺動させることができるので、画像センサ２等のセンサによる検出の精度を向上することができる。また、搬送ピン２１ｂを設けることによっても、硬貨１００の搬送中の位置を規制することができるので、画像センサ２等のセンサによる検出の精度を向上することができる。硬貨１００は、搬送路の端部に片寄せされた状態で、すなわち、硬貨１００の端面が搬送ガイド２８に接触した状態で、搬送面上を摺動することが好ましい。
図２～４に示すように、画像センサ２は、撮像領域２２ａに対応して設けられた円形の平面形状を有する透明部２２の下方に、撮像領域２２ａを照明する光源２３と、撮像領域２２ａを撮像する撮像素子２４とを有する。なお、図３は、図２に示した画像センサ２から搬送路側カバー２７を取り外した状態を示した図であり、画像センサ２の内部構造を示している。上記構成により、透明部２２上を通過する硬貨１００を照明しつつ撮像することができる。
具体的には、上方が開口した箱状の筐体２６の内部に、光源２３及び撮像素子２４が設置され、筐体２６の上部に、搬送路側カバー２７及び搬送ガイド２８が取り付けられる。搬送路側カバー２７の中央には、上記透明部２２が設けられている。透明部２２の材質は、強度及び透明性に優れていることが望ましく、サファイヤガラスが好適に用いられる。透明部２２の寸法は、識別対象の硬貨１００のうち、最も径が大きい硬貨よりも大きいことが望ましい。搬送ガイド２８は、搬送路側カバー２７の上面よりも突出するように設けられており、硬貨１００が通過する搬送路の幅を規定する側壁として機能する。搬送路側カバー２７及び搬送ガイド２８の材質は特に限定されず、硬質樹脂、セラミック、金属等で構成される。
光源２３は、平面視において撮像領域２２ａの中心を囲むように配置された複数の発光素子２３ａと、発光素子２３ａの上に配置された円環状のプリズム（導光体）２３ｂと、円環状のプリズム２３ｂの内周側に配置された円環状の光拡散フィルム２３ｃとを含む円環状照明である。円環状照明を用いることにより、撮像領域２２ａを通過する硬貨１００を周囲から均一に照明することができるので、硬貨１００の鮮明な画像を撮影することができる。なお、円環状照明において、撮像領域２２ａの周囲に配置される発光素子２３ａは、図３に示すように一重に囲んでいてもよいし、二重以上に囲んでいてもよい。
発光素子２３ａとしては、発光ダイオード（ＬＥＤ）が好適である。複数の発光素子２３ａが発する光の波長域は特に限定されず、赤外光、可視光等を用いることができるが、硬貨１００の色の検知能力を高める観点から、白色光が好適である。すなわち、発光素子２３ａとしては、白色ＬＥＤが好適に用いられる。また、複数の発光素子２３ａの各々が異なる波長域の光を発してもよく、例えば、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ照射する３種のＬＥＤで白色光を得てもよい。各発光素子２３ａの発光面は上方に設けられ、発光素子２３ａが発した光は、プリズム２３ｂに入射する。
プリズム２３ｂの断面は、図４に示したように、発光素子２３ａの発光面に対向する下面（入光面）と、下面から入射した上方へ向かう光を撮像領域２２ａの方向へ反射させる反射面と、光拡散フィルム２３ｃに対向する出光面とを有する。図４中の矢印は、発光素子２３ａが発した光の光路を示している。光拡散フィルム２３ｃは、撮像領域２２ａを均一に照明するために設けられる部材であり、光を拡散させる機能を有するものであれば特に限定されない。
撮像素子２４は、ＣＣＤイメージセンサ等が配置された光電変換部２４ａと、撮像領域２２ａを通過する硬貨１００で反射された光を受光して光電変換部２４ａの受光面に結像させるレンズユニット２４ｂとを含む。撮像素子２４は、撮像領域２２ａの直下に配置されることが好ましい。撮像素子２４を撮像領域２２ａに対して斜め方向に配置し、斜め方向から硬貨１００を撮像する場合、硬貨１００は搬送中に回転することがあるため、採取される硬貨画像が歪んでしまうことがある。
図１及び３に示すように、硬貨１００が撮像領域２２ａ内に侵入すると、光源２３が撮像領域２２ａ（透明部２２）に向けて光を発し、搬送される硬貨１００の表面（いずれか一方の面）で反射される光を撮像素子２４が受光し、結像させることで、硬貨画像が採取される。すなわち、実施形態１に係る画像採取装置は、硬貨１００が画像センサ２の撮像領域２２ａを１枚通過するごとに、硬貨画像を採取するように光源２３及び撮像素子２４を制御する制御部を有している。
なお、画像センサ２は、硬貨１００の到来を検知するためのタイミングセンサ（フォトセンサ）を有していてもよいし、有していなくてもよい。
ここで、硬貨状媒体処理機の処理速度を向上させるために、硬貨１００が高速搬送される場合には、搬送中の硬貨１００の挙動が不安定になりやすい。撮像領域２２ａにおいて硬貨１００が搬送面から浮き上がった場合には、撮像素子２４のピントがずれるおそれがある。また、径が異なる複数種の硬貨１００を識別する場合、撮像領域２２ａは、識別対象の硬貨１００のうち、最大径の硬貨１００よりも大きく設計されるため、高速で搬送される最小径の硬貨１００は、必ずしも撮像領域２２ａの一定の部分を通過できず、撮像位置が一定しないことになる。更に、硬貨１００は、水平方向に回転可能であることから、正常に撮像された同一種の硬貨であっても、向きが異なる硬貨画像となることがある。したがって、正確な識別を行うためには、できる限り鮮明な識別処理用の硬貨画像を採取することが求められる。
次に、図５～９を用いて、実施形態１の画像採取装置による硬貨画像の採取方法を説明し、続いて、図１０～１２を用いて、従来の画像採取装置による硬貨画像の採取方法について説明する。実施形態１の方法は、硬貨画像を採取する際の光源２３の照明方法が従来の方法とは異なる。
図５は、撮像素子２４に対する単一露光期間内の時間Ａ～Ｄにおける発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄの発光状況を示す図である。図５に示すように、本実施形態では、画像センサ２に設けられる光源２３は、４つの発光アレイ（発光部）２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄに分割されている。なお、本発明において、光源２３の分割数は２以上の任意の数とすることができ、２～４が好ましい。硬貨１００が高速で搬送される場合には、硬貨１００が撮像領域２２ａを短期間で通過するため、撮像素子２４に対する単一露光期間を長く確保することができない。したがって、光源２３の分割数を多くし過ぎると、各発光部の発光量が不足してしまうおそれがある。
発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄの各々は、互いに独立して制御される駆動単位に相当し、１枚の硬貨１００を撮像する際、４つの発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄの各々の発光期間のタイミングは、互いに異なるように制御される。ここで、「発光期間のタイミングが互いに異なる」とは、発光期間の開始時及び終了時の少なくとも一方が異なることを意味し、好ましくは発光期間が互いに重複しないことを意味する。また、各発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄには少なくとも１つの発光素子２３ａが含まれており、各発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ中の発光素子２３ａは、同じタイミングで発光するように制御される。
撮像素子２４に対する単一露光期間は、撮像素子２４のシャッターが開いてから閉まるまでの期間であり、１枚の硬貨１００を撮像する期間に相当する。図６は、実施形態１の照明方法における撮像素子２４に対する単一露光期間と４つの発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄの発光期間との関係を示す波形図である。図５及び６に示すように、撮像素子２４に対する単一露光期間ごと、すなわち１枚の硬貨１００を撮像する期間ごとに、円環状照明を分割した各発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄが順にタイミングをずらして発光し、異なる方向から硬貨１００を個別に照明する。
図７（ａ）は、発光アレイ２３Ａが硬貨１００を照明するときの様子を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中の点線で囲んだ部位を撮像したときの輝度を示すグラフである。図７（ａ）に示すように、発光アレイ２３Ａが硬貨１００を照明する時間Ａにおいては、硬貨１００の表面に存在する凸部１０１の近傍に明部と暗部（影）が生じる。すなわち、凸部１０１の発光アレイ２３Ａと向かい合う段差表面は、発光アレイ２３Ａの光を強く反射することから明部となり、凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面は、発光アレイ２３Ａの光が届きにくいことから暗部となる。図７（ｂ）は、時間Ａにおける凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面（暗部）とその近傍の輝度を図示している。
図８（ａ）は、発光アレイ２３Ｃが硬貨１００を照明するときの様子を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）中の点線で囲んだ部位を撮像したときの輝度を示すグラフである。図８（ａ）に示すように、発光アレイ２３Ｃが硬貨１００を照明する時間Ｃにおいても、硬貨１００の表面に存在する凸部１０１の近傍に明部と暗部（影）が生じる。すなわち、凸部１０１の発光アレイ２３Ａと向かい合う段差表面は、発光アレイ２３Ｃの光が届きにくいことから暗部となり、凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面は、発光アレイ２３Ｃの光を強く反射することから明部となる。図８（ｂ）は、時間Ｃにおける凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面（明部）とその近傍の輝度を図示している。
硬貨画像は、１枚の硬貨１００の撮像期間に相当する単一露光期間内に、撮像素子２４が受光した光の総量に基づいて作成される。したがって、凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面は、時間Ａ～Ｄの輝度の総和に基づいて画像化される。ここで、図７（ｂ）及び図８（ｂ）の輝度の和を求めると、図９のようになる。図９に示すように、凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面におけるコントラストは大きく、硬貨１００表面の模様の陰影は強調され、検出しやすくなっている。このように、本実施形態の照明方法によれば、硬貨１００表面の凹凸に対応する明暗がより鮮明になった硬貨画像が得られる。
一方、図１０に示すように、従来の照明方法では、複数の発光素子２３ａの発光期間はすべて同じであり、撮像素子２４に対する露光期間のタイミングと同期している。なお、図１０では、図６との対比の便宜上、発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄに分割して示しているが、実際は、光源２３全体が一体的に駆動され、独立して制御される駆動単位は存在しない。したがって、図１１に示すように、採取される硬貨画像は、全方位から硬貨１００を照明したときのものとなる。このため、図１２に示すように、凸部１０１の発光アレイ２３Ｃと向かい合う段差表面におけるコントラストは小さく、硬貨１００表面の凹凸模様による陰影は打ち消され、検出し難い。
本実施形態における発光タイミングの制御は、上記制御部を用いて行われる。すなわち、上記制御部が、撮像素子２４に対する単一露光期間内で、４つの発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄの各々の発光期間のタイミングを異ならせる光源制御を行う。
制御部は、搬送制御部、磁気検知部、撮像制御部、及び、画像検出部を含む。搬送制御部は、搬送ベルト２１ａ等で構成される搬送部２１による硬貨１００の搬送を制御する。磁気検知部は、磁気検知センサ１の出力に基づいて搬送路を通過する硬貨１００を検知する。撮像制御部は、発光素子２３ａの発光タイミング及び撮像素子２４の撮影タイミングを制御する。画像検出部は、撮像素子２４の出力に基づいて硬貨画像を作成する。なお、制御部と、磁気検知センサ１、発光素子２３ａ、撮像素子２４等のセンサ構成部材との間には、適宜、増幅回路、フィルタ回路、ＡＤ変換回路、駆動回路等の硬貨状媒体処理機の分野において一般的な回路が介在してもよい。
また、硬貨状媒体処理機は、搬送部２１、磁気検知センサ１、発光素子２３ａ、撮像素子２４、制御部といった既出の構成要素に加え、記憶部及び識別部を含んでいる。記憶部は、処理対象の硬貨１００に関する硬貨情報を格納しており、硬貨１００の処理に伴い、画像センサ２で撮像された硬貨画像（識別処理用画像）を格納するものである。識別部は、硬貨情報と識別処理用画像とを対比することにより、硬貨１００の種類、真偽、正損（汚損）等を識別・判定するものである。
制御部及び識別部の物理的な構成としては、例えば、各種の処理を実現するためのソフトウェアプログラム、当該ソフトウェアプログラムを実行するＣＰＵ（中央処理装置）、当該ＣＰＵによって制御される各種ハードウェア、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）等の論理デバイス等を含むものが挙げられる。各部の動作に必要なソフトウェアプログラムやデータの保存には、記憶部や、別途専用に設けられたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ、ハードディスク等が利用される。
記憶部の物理的な構成としては、例えば、揮発性又は不揮発性のメモリやハードディスク等の記憶装置が挙げられる。記憶部は、硬貨状媒体処理機で行われる処理に必要な各種のデータを記憶するために利用される。
以上で説明したように、本実施形態の画像採取装置によれば、撮像素子２４に対する単一露光期間内で、複数の発光部（発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ）の各々の発光期間のタイミングを異ならせることにより、硬貨１００表面の凹凸に対応する明暗がより鮮明になった高コントラストの硬貨画像が得られる。したがって、肖像画のような、なだらかな段差を有する硬貨１００を識別する性能が向上する。また、複数種の硬貨１００を高アングルの照明と低アングルの照明で撮り分けなくてもよいので、光源数の削減が可能であり、センササイズを小さくすることも可能である。更に、単一露光期間で撮像するため、取得画像は１枚であり、画像の処理時間が増加することを防止できる。
本実施形態では、図４に示したように、光源２３は、撮像素子２４に対する単一露光期間内に、硬貨１００の表面に対して複数の斜め方向から光を照射する。斜め方向から照射された光は、法線方向から照射された光よりも、硬貨１００の表面に存在する凸部１０１によって遮られやすく、凸部１０１の近傍に影を生じさせやすい。その結果、硬貨１００表面の凹凸に対応する明暗がより鮮明となり、高コントラストの硬貨画像が得られる。
本実施形態では、複数の発光部（発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ）は、平面視において、撮像時に硬貨１００が位置する撮像領域２２ａの周囲に配置されており、かつ、撮像領域２２ａを介して互いに対向する少なくとも一対の発光部を含む。図５に示したように、発光アレイ２３Ａと発光アレイ２３Ｃが互いに対向し、発光アレイ２３Ｂと発光アレイ２３Ｄが互いに対向している。少なくとも一対の発光部を用いて撮像することにより、斜め方向から照射する場合であっても、硬貨全面にわたって鮮明な硬貨画像を得ることができる。なかでも、図３及び５に示したように、複数の発光部（発光アレイ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ）は、円環状に配置されていることが好ましい。
（実施形態２）
実施形態１に係る画像採取装置は、撮像素子に対する単一露光期間内に、硬貨の表面に対して複数の斜め方向から光を照射する光源を備えるものであったが、実施形態２に係る画像採取装置は、撮像素子に対する単一露光期間内に、硬貨の表面を構成する複数の領域の各々に対して法線方向から光を照射する光源を備える。図１３は、実施形態２に係る画像採取装置の画像センサの構成を示す模式図であり、図１４は、実施形態２に係る画像採取装置の画像センサが備える光軸補正格子の形状を示す平面模式図であり、図１５は、画像センサが備える光源の発光面を示す平面模式図である。図１３中の矢印は、面発光光源７３から発せられた光が撮像素子２４に入射するまでの経路を示している。
図１３に示すように、本実施形態の画像センサは、面発光光源７３からの光をビームスプリッター７３ｆで反射させることにより硬貨１００に照射する。面発光光源７３は、表面に複数の発光素子（ＬＥＤ）７３ａが実装された発光基板７３ｄを備える。複数の発光素子７３ａの発光面側（発光の進行方向）には、光軸補正格子７３ｅが設けられる。光軸補正格子７３ｅは、図１４に示すように、１６個の筒状の空洞を備える格子状の部材であり、面発光光源７３が発する光の光軸を制限する。すなわち、複数の発光素子７３ａが発する光のうち、筒状の空洞を通過した光を取り出すことにより、直進性の高い光が得られる。また、発光基板７３ｄと光軸補正格子７３ｅの間には、樹脂格子７３ｇが挟持されている。樹脂格子７３ｇは、発光基板７３ｄと光軸補正格子７３ｅを接続する格子状のスペーサである。樹脂格子７３ｇを光軸補正格子７３ｅと一体化してもよく、その場合には、樹脂格子７３ｇは用いられず、発光基板７３ｄと光軸補正格子７３ｅが直に接続される。
図１５に面発光光源７３の発光面を示したように、複数の発光素子７３ａは、その発光が通過する１６個の筒状の空洞に対応して１６個の発光部７３Ａに分割されており、それぞれの発光タイミングが異なる。図１５の面発光光源７３の発光面に記入された数字は、実施形態２の照明方法における発光部の発光順序を示している。図１６は、実施形態２の照明方法における撮像素子に対する露光期間と複数の発光部の発光期間との関係を示す波形図である。図１５及び１６に示すように、１６個の発光部７３Ａに分割し、分割された個々の発光部７３Ａがタイミングをずらして硬貨１００を個別に照明することで、硬貨１００の表面の模様や、微小な傷をより鮮明に撮像できる。したがって、硬貨１００表面に緩やかな段差をエッジ（輪郭）として有する肖像画のような模様の撮像に適している。
ビームスプリッター７３ｆは、面発光光源７３から入射した光を撮像領域に向けて反射させ、かつ、撮像領域を通過する硬貨１００の表面で反射された光を透過させる。ビームスプリッター７３ｆを透過した光が撮像素子２４により撮像されることで、硬貨画像が得られる。ビームスプリッター７３ｆは、面発光光源７３から発せられた光の進行方向、及び、硬貨１００の搬送面に対して斜め方向に向けられた反射面を有し、例えば、図１３に示すように、硬貨１００の搬送面に対して４５°に傾斜する反射面が設けられる。なお、ビームスプリッター７３ｆは、入射光を反射させる機能と透過させる機能の両方を有するものであればよく、透過光と反射光の割合は特に限定されないが、透過光と反射光の割合が１：１となる特性を示すハーフミラーが好適に用いられる。
本実施形態では、図１３に示したように、面発光光源７３は、撮像素子２４に対する単一露光期間内に、撮像領域を構成する区画された複数の領域の各々に対して法線方向から光を照射する。従来の一般的な面発光では、拡散光に含まれる斜め方向からの入射成分のために、硬貨１００表面の小さな凹凸に対応する明暗は不鮮明になるが、このような分割露光によれば、面発光光源７３の利点である色合いの再現性を得つつ、硬貨１００の表面の模様や、微小な傷を鮮明に撮像することができる。したがって、肖像画のような、なだらかな段差を有する硬貨１００を識別する性能が向上する。
また、未使用の硬貨（新貨）は、低アングル照明で撮像すると、硬貨の法線方向への反射光が少なく、暗い画像になりやすい。したがって、硬貨の表面に対して法線方向から光を照射する本実施形態の画像採取装置は、新貨の微細な傷を検出することに適している。
また、図１６に示したように、分割露光は、撮像素子２４に対する単一露光期間内に行われるので、硬貨画像のデータ量が増加することはなく、硬貨画像の高速処理が可能である。
また、本実施形態では、図１３及び１４に示したように、複数の発光部７３Ａの各々が発する光を区分する筒状の光軸補正格子７３ｅが設けられている。筒状の光軸補正格子７３ｅを介することで、硬貨１００に直進性の高い光が得られる。これにより、直線的な光で硬貨１００表面を部分的に照らすことができ、硬貨１００の表面の模様や、微小な傷をより鮮明に撮像できる。
また、本実施形態では、複数の発光部７３Ａは、図１５に示したように、マトリックス状に配置されている。これにより、硬貨１００全面について鮮明な画像が得られる。
また、本実施形態では、複数の発光部の各々が発する光の一部を、硬貨１００の表面に向けて反射させるビームスプリッターを備える。このような構成によれば、硬貨１００に対して法線方向から直進性の高い光を照射することができ、色合いの再現性に優れた硬貨画像を得ることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜削除されてもよいし、変更されてもよいし、組み合わされてもよい。
以上のように、本発明は、画像採取装置、硬貨状媒体処理機及び画像採取方法に関し、小型化及び高速処理に適した簡潔な機構によって、高コントラストの硬貨状媒体画像を採取できる有用な技術である。
１：磁気検知センサ
２：画像センサ
３：正損検知センサ
４：燐光検知センサ
５：蛍光検知センサ
２１：搬送部
２１ａ：搬送ベルト
２１ｂ：搬送ピン
２２：透明部
２２ａ：撮像領域
２３：光源
２３ａ：発光素子
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ：発光アレイ
２３ｂ：プリズム（導光体）
２３ｃ：光拡散フィルム
２４：撮像素子
２４ａ：光電変換部
２４ｂ：レンズユニット
２６：筐体
２７：搬送路側カバー
２８：搬送ガイド
７３：面発光光源
７３ａ：発光素子
７３Ａ：発光部
７３ｄ：発光基板
７３ｅ：光軸補正格子
７３ｆ：ビームスプリッター
７３ｇ：樹脂格子
１００：硬貨
１０１：硬貨表面の凸部

Claims (10)

  1. 硬貨状媒体の識別処理用画像を採取する画像採取装置であって、
    複数の発光部を有し、かつ、前記複数の発光部が発する光を前記硬貨状媒体の表面に照射する光源と、
    前記硬貨状媒体の表面で反射される光を結像し、前記硬貨状媒体を撮像する撮像素子と、
    前記撮像素子に対する単一露光期間内で、前記複数の発光部の各々の発光期間のタイミングを異ならせる制御を行う制御部とを備えることを特徴とする画像採取装置。
  2. 前記光源は、前記撮像素子に対する単一露光期間内に、前記硬貨状媒体の表面に対して複数の斜め方向から光を照射することを特徴とする請求項１に記載の画像採取装置。
  3. 前記複数の発光部は、平面視において、撮像時に前記硬貨状媒体が位置する撮像領域の周囲に配置されており、かつ、前記撮像領域を介して互いに対向する少なくとも一対の発光部を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像採取装置。
  4. 前記複数の発光部は、円環状に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像採取装置。
  5. 前記光源は、前記撮像素子に対する単一露光期間内に、区画された複数の領域の各々に対して法線方向から光を照射することを特徴とする請求項１に記載の画像採取装置。
  6. 前記複数の発光部は、マトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の画像採取装置。
  7. 前記複数の発光部の各々が発する光を区分する筒状の光軸補正格子を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像採取装置。
  8. 前記複数の発光部の各々が発する光の一部を、前記硬貨状媒体の表面に向けて反射させるビームスプリッターを更に備えることを特徴とする請求項５～７のいずれかに記載の画像採取装置。
  9. 請求項１～８のいずれかに記載の画像採取装置を備えることを特徴とする硬貨状媒体処理機。
  10. 硬貨状媒体の識別処理用画像を採取する画像採取方法であって、
    撮像素子に対する単一露光期間内に、制御部が、
    光源を構成する複数の発光部の各々を異なるタイミングで発光させて前記硬貨状媒体表面に光を照射させる光源制御と、
    前記撮像素子が前記単一露光期間を通じて受光する前記硬貨状媒体表面の反射光に基づいて、前記硬貨状媒体の画像を採取する画像採取と、
    を行うことを特徴とする画像採取方法。
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