JPH08305834A - 画像読み取り装置の照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易な制御回路でワークに対する光源からの
光量を一定に制御して確実に画像取り込みを行なえる画
像取り込み装置の照明装置を提供する。 【構成】 この画像読み取り装置１の照明装置５は、ワ
ーク搬送路８上を搬送される搬送ワーク７を瞬間的に照
射する瞬間照射手段９と、搬送ワーク７からの反射光を
受光するセンサー手段４と、瞬間照射手段９から搬送ワ
ーク７への照射路を遮らない位置で、かつ瞬間照射手段
９からの照射を受ける部位に設けた光量検出ダミー媒体
１３と、光量検出ダミー媒体１３からの反射光を受光
し、受光信号を発する受光手段１４と、この受光手段１
４の発する受光信号によって瞬間照射手段９の照射を制
御する制御手段１６とを有し、制御手段１６は受光手段
１４による総受光量を一定に制御する制御部２１を備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像読み取り装置の照
明装置、特に、照明装置の発光量の制御に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】表面に凹凸を有するワーク（被写体）
に、その表面に対して斜め方向から照明装置の照明光を
照射し、ワークからの反射光により上記ワークの凹凸の
輪郭を読み取る画像読み取り装置は、既に広く知られて
いる。例えば、コインを識別する分野で用いる画像読み
取り装置では、搬送路内を移動するワークとしての複数
のコインが撮影エリアにくると、照明源としてのＬＥＤ
を各コインに対して１度だけ瞬間発光させて反射部材を
介して各コインの表面に対して照明光を斜め方向から照
射し、各コインからの反射光をレンズを介してＣＣＤ等
の撮像素子で取り込み、この撮像素子につながる制御手
段によりコインの種類を判別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
画像読み取り装置においては、搬送されているワークを
撮影するので、撮影エリア内でのワークの位置にバラツ
キがある。ワークがコインの場合、その材質や汚れ具合
がまちまちであるので、反射率にバラツキがある。この
ように反射率にバラツキがあると、ＣＣＤでの受光量が
不安定となり画像読み取り不良が発生する場合がある。
また、ワークが個々に移動していることや処理時間の関
係から、ワークの撮像時間に制約があるので、照明源に
瞬時発光するＬＥＤを用いて瞬間発光させている。しか
し、このＬＥＤは、温度や固定誤差等の変動要素が大き
く、発光量を一定に保つことが難しいという課題があ
る。一方、ＣＣＤで受光するワークからの反射光量に応
じて照明源の光量を一定にフィートバック制御すること
も考えられるが、この場合においても、各ワークの種類
や同一種類のワークであってもその位置や汚れ具合によ
って反射率にバラツキがあるので、正確なフィードバッ
ク制御を行なうことは難しい。加えて、撮像時間の関係
から短時間で処理しなければならないので、移動するワ
ークからの反射光をフィードバック制御のパラメータと
すると、制御系に高速の処理能力が必要となり、制御系
の複雑化やコストアップを招いてしまう。本発明の目的
は、ワークに対する光源からの光量を一定に制御し、確
実に画像取り込みを行なえる画像取り込み装置の照明装
置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、容
易な制御回路で光源からの光量を一定に制御する画像取
り込み装置の照明装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１記載の
発明では、搬送ワークを瞬間的に照射する瞬間照射手段
から搬送ワークへの照射路を遮らない位置で、かつ瞬間
照射手段からの照射を受ける部位に光量検出ダミー媒体
を設け、この光量検出ダミー媒体からの反射光を受光す
る受光手段の発する受光信号によって、瞬間照射手段の
照射を制御している。請求項２記載の発明では、受光手
段による総受光量を一定に制御する制御部を用いて瞬間
照射手段の照射を制御している。請求項３記載の発明で
は、請求項１または２に記載の発明に、ダミー媒体への
外光の照射を遮る外光遮断手段を設けている。請求項４
記載の発明では、瞬間照射手段を一定時間照射した後、
受光手段による受光電位が所定値に到達しないことを検
知する検知手段を備えている。請求項５記載の発明で
は、受光手段による受光電位の放電時定数を瞬間照射手
段の発光周期よりも短く設定している。

【０００５】

【作用】請求項１記載の発明によると、瞬間照射手段か
ら搬送ワークへの照射路を遮らない位置で、かつ、同瞬
間照射手段からの照射を受ける部位に光量検出ダミー媒
体を設けたので、瞬間照射手段から照射された照射光が
光量検出ダミー媒体によって一定の反射率で反射され
る。この反射された反射光は、受光手段によって受光さ
れ、受光手段から発せられる受光信号が制御手段に入力
されて上記瞬間照射手段の照射が制御される。請求項２
記載の発明によると、光量検出ダミー媒体からの反射光
は、受光手段で受光される。ここでの総受光量は、制御
部に取り込まれて一定の受光量に制御される。瞬間照射
手段の照射時間は、この受光量に応じて制御される。請
求項３記載の発明によると、光量検出ダミー媒体への外
光の照射を遮る外光遮断手段を備えるので、上記光量検
出ダミー媒体への外光照射が妨げられ、同光量検出ダミ
ー媒体による外光の受光が低くなり、光量検出ダミー媒
体における受光信号の誤差が少なくなる。請求項４記載
の発明によると、瞬間照射手段を一定時間照射した後、
上記受光手段による受光電位が所定値に到達しないこと
を検知する検知手段を備えるので、瞬間照射手段の一定
時間照射後において、検知手段で検知する受光電位が所
定値に達していないと、瞬間照射手段の照射量が減った
ことがわかる。請求項５記載の発明によると、瞬間照射
手段の発光周期よりも受光手段による受光電位の放電時
定数を短くしたので、発光周期以外の時に受光手段が反
射光を受光しても受光信号が発せられない。つまり、受
光手段は、瞬間照射手段の発光時以外では、オフ状態に
おかれる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１に符号１で示す画像読み取り装置１は、ケーシ
ング２内に照明装置５を備えている。ケーシング２は中
空円筒状であって、軸方向の一方に開口部２ａが形成さ
れており、この開口部２ａを透明なガラス板６で塞いで
いる。ガラス板６の下方には、搬送ワークの一例である
コイン７を搬送する搬送路８が構成されている。ガラス
板６と対面する搬送路８近傍は、搬送されるコイン７を
読み取る撮影エリア１０となっている。この撮影エリア
１０内には、搬送されるコイン７を検知するコインセン
サ１１が配置されている。

【０００７】照明装置５の一部を構成する画像素子で構
成されたＣＣＤエリアセンサ４は、ガラス板６の中央部
上方の定位置に、レンズ３を介して図示しない支持体に
支持されて配備されている。ＣＣＤエリアセンサ４に
は、後述する瞬間照明手段で照射された照射光の、コイ
ン７の上面７ａで反射した反射光の一部がレンズ３を介
して入射され、コイン７の縮小像が結像されるようにな
っている。このＣＣＤエリアセンサ４は、図示しない画
像解析部に接続されている。画像解析部は、ＣＣＤエリ
アセンサ４に結像される光像からコイン７の種類を判別
するもので、識別対称となるコイン情報が記憶されてい
る。

【０００８】ガラス板６の内側周部には、反射面１２ａ
が上方に向かって開く載頭円錐面状に形成された反射部
材１２が周設されている。この反射部材１２は、後述す
る瞬間照明手段からの照射光をコイン７に対して斜めに
照射するもので、撮影エリア１０に照射光を反射すべく
反射面１２ａの角度を調整されている。

【０００９】照明装置５は、コイン７を瞬間的に照射す
る瞬間照射手段としての発光ダイオード９（以下、「Ｌ
ＥＤ９」と記す）、コイン７からの反射光を受光するセ
ンサー手段としてＣＣＤエリアセンサ４、ＬＥＤ９から
照射光の一部を反射する光量検出ダミー媒体としての擬
似ワーク１３、擬似ワーク１３からの反射光を受光する
受光手段としてのフォトトランジスタ１４、擬似ワーク
１３への外光の照射を遮る外光遮断手段としてのガイド
カップ１５、及びＬＥＤ９の発光量を制御する制御手段
１６を備えている。

【００１０】ガイドカップ１５は、軸方向の両側を開口
された筒状部材であって、プレート１７に固定されてガ
ラス板６とレンズ３との間に配置されている。ガイドカ
ップ１５の外周１５ａは、反射防止処理を施されてい
る。ガイドカップ１５の下方端１５ｂは、下方に向かっ
て末広がりに傾斜して形成されており、その先端にフラ
ンジ部１５ｃを形成している。このフランジ部１５ｃ
は、外側に向かって延出していて搬送路８面と略平行と
されている。フランジ部１５ｃは、ＬＥＤ９からコイン
７への照射路を遮らない位置に設けられている。擬似ワ
ーク１３は、このフランジ部１５ｃ上に固定され、ＬＥ
Ｄ９からの照射光の一部を受ける位置に配置されてい
る。

【００１１】ＬＥＤ９は、ガイドカップ１５の外周に固
定されたホルダー１８に、環状に複数配置されていて、
駆動部１９を介して制御手段１６を構成する制御回路２
０と接続している。

【００１２】フォトトランジスタ１４は、擬似ワーク１
３からの反射光を受光すると受光信号を発するもので、
ＬＥＤ９よりも内側に位置するホルダー１８上に、擬似
ワーク１３と対向して配置されている。このフォトトラ
ンジスタ１４は、フォトトランジスタ１４で受ける総受
光量を一定に制御する制御部としての発光監視回路２１
に接続していて、受光した光量に比例した電流（コレク
タ電流）が流れるようになっている。

【００１３】制御回路２０は、コインセンサー１１、駆
動部１９にそれぞれ接続しており、その内部に発光時間
コントロール部２２を備えている。制御回路２０は、コ
インセンサー１１からコイン検出信号が入力されると、
発光時間コントロール部２２から駆動部１９に図３に示
すように、発光オン信号を一回送るようになっている。
駆動部１９は、図４に示すように、トランジスタ１９Ａ
とスイッチ１９Ｂとを備えていて、発光時間コントロー
ル部２２から発光オン信号が入力されると、スイッチ回
路１９Ｂを閉じてトランジスタ１９Ａに通電し、ＬＥＤ
９を瞬時発光させるようになっている。ここでのＬＥＤ
９の発光している時間は、コイン７の搬送スピードより
も速く設定されている。

【００１４】発光監視回路２１は、駆動部１９と接続し
ていて、図２に示すように、抵抗Ｒ１０１とコンデンサ
Ｃ１０１及び抵抗Ｒ１０２と可変抵抗器ＶＲ１が、コン
パレータ１０３に接続している。コンデンサＣ１０１に
は、図３に示すように、ＬＥＤ９の発光時にフォトトラ
ンジスタ１４の受光量に比例した電流が電圧として蓄え
られる。このコンデンサＣ１０１は、次の発光オン信号
が入力されてＬＥＤ９が発光するまでの間に、放電する
ような時定数となっている。発光監視回路２１は、コン
デンサＣ１０１の電圧が可変抵抗器ＶＲ１と抵抗Ｒ１０
２で設定される設定電圧（設定値）となると、駆動部１
９にオフ信号を出すような回路構成となっている。コン
デンサＣ１０１に蓄えられた電荷は、駆動部１９がオフ
となると、抵抗Ｒ１０１を経由してアースに放電され初
期状態に戻る。すなわち、コンデンサＣ１０１の両端に
現われる電圧は、擬似ワーク１３にＬＥＤ９から照射さ
れた総発光量に比例するので、コンデンサＣ１０１がＬ
ＥＤ９の発光量を監視することになる。

【００１５】このような構成の画像読み取り装置１の照
明装置５によると、コイン７が撮影エリア１０に入って
コインセンサー１１に検知されると、制御回路２０内の
発光時間コントロール部２２から発光オン信号が発生さ
れて、駆動部１９が駆動し、ＬＥＤ９が瞬時発光する。
ＬＥＤ９が発光すると、照射光の一部が擬似ワーク１３
で反射され、フォトトランジスタ１４で受光され、その
受光量に応じて電圧が発光監視回路２１のコンデンサＣ
１０１に蓄えられる。そして、この電圧が設定値となる
と、駆動部１９にオフ信号が送られてＬＥＤ９の発光が
停止し、コンデンサＣ１０１に蓄えられた電荷が放電さ
れる。

【００１６】このように、固定した擬似ワーク１３でＬ
ＥＤ９からの照射光を反射するので、フォトトランジス
タ１４には、一定の反射率で反射された反射光が受光さ
れる。フォトトランジスタ１４では、この一定の反射率
で反射された反射光に対応する受光信号を電流に変換し
て発光監視回路２１で監視し、一定の電圧値となると、
ＬＥＤ９の発光を停止させるので、コイン７の反射率に
関係なくＬＥＤ９の発光を制御することができる。つま
り、繰返しＬＥＤ９の瞬時発光を行なっても発光量（発
光エネルギー）を安定させることができる。

【００１７】また、擬似ワーク１３は、外光の照射を遮
る外光遮断手段であるガイドカップ１５のフランジ１５
ｃに設けられているので外光が受けにくくなる。このこ
とは、フォトトランジスタ１４が外光の影響を受けにく
くなることを意味し、フォトトランジスタ１４からの受
光信号の誤差が少なくなる。つまり、例えば、ＬＥＤ９
が所定量発光していないにも拘らず、コンテンサＣ１０
１の電圧が外光受光量分だけ速く上昇してしまいＬＥＤ
９の発光時間が短くなる等の不具合の発生の防止に役立
つことになる。

【００１８】さらに、コンデンサＣ１０１の放電特性
を、次の発光オン信号が入力されてＬＥＤ９が発光する
までの間、すなわち、発光周期よりも短くしたので、発
光周期以外の時にフォトトランジスタ１４が反射光を受
光しても、受光信号が発せられない。すなわち、フォト
トランジスタ１４が、ＬＥＤ９の発光時以外では、オフ
状態におかれるので、誤差動が少なくなる。

【００１９】一方、ＬＥＤ９からの照射光は、反射面１
２ａで反射されてコイン７に照射され、コインの上面７
ａで反射されレンズ３を介してＣＣＤエリエセンサ４に
入射され、図示しない制御部によってコイン７の判定が
行なわれる。この時、ＬＥＤ９の発光量が上述した制御
手段１６の作用により一定に保たれるので、ＣＣＤエリ
エセンサ４への反射光の変動が極めて少なくなり、安定
した画像読み取りを行なうことができる。

【００２０】次に、第２実施例について説明する。第２
実施例は、図５に示すように、図１に示す制御手段１６
に、ＬＥＤ９を一定時間照射した後、フォトトランジス
タ１４による受光電位が所定値に到達しないことを検知
する検知手段としての時間監視回路２３を備えたことを
特徴としている。

【００２１】時間監視回路２３は、制御回路２０の発光
時間コントロール部２２と発光監視回路２１及び駆動部
１９と接続されていて、発光時間コントロール部２２か
ら駆動部１９へ発光オン信号と発光監視回路２１からオ
フ信号を取り込むようになっている。時間監視回路２３
は、発光時間コントロール部２２から駆動部１９へり発
光オン信号が入力されるとカウントを開始するタイマー
であって、設定した所定時間内に発光監視回路２１から
のオフ信号が入力されないと、ＬＥＤ９の強制的に停止
されるべく駆動部１９に優先オフ信号を発するようにな
っている。ここでいう所定時間は、ＬＥＤ９の温度変動
による発光時間の変化や電圧変動による発光時間の変
化、あるいはＬＥＤ９そのものの寿命劣化等による発光
時間の変化等の所謂、変動要素を考慮した時間幅とされ
ている。

【００２２】このように、発光時間の変動要素を考慮し
た時間幅が設定された時間監視回路２３を備えるので、
発光オン信号が入力されてから所定時間内にオフ信号が
入力されないと、駆動部１９に優先オフ信号が発せられ
てＬＥＤ９の発光が強制的に停止される。よって、時間
監視回路２３を備えることで、ＬＥＤ９の性能チェック
や回路のチェックを行なえ、事前に制御装置１６やＬＥ
Ｄ９の異常を発見することができる。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光量検出
ダミー媒体によって瞬間照射手段から照射される照射光
が一定の反射率で反射されるので、受光手段の受光量を
安定させることができる。また、安定した反射率をパラ
メータとして瞬間照射手段の発光制御を行なうので、瞬
間照射手段の発光量が安定して画像読み取りを良好に行
なうことができる。さらに、移動するワーク毎に瞬間照
射手段の発光制御を行なわなくて済むので、高速な制御
回路が不要となって容易な制御回路で制御できコストの
低減につながる。請求項２記載の発明によれば、制御部
によって一定に制御された光量検出ダミー媒体からの反
射光を受光する受光手段による総受光量をパラメータし
て、瞬間照射手段の照射時間を制御するので、請求項１
記載の発明の効果に加えて、瞬間照射手段の発光量が安
定してより画像読み取りを良好に行なうことができる。
請求項３記載の発明によれば、光量検出ダミー媒体によ
る外光の受光が低くなりるので、請求項１記載の発明の
効果に加えて、光量検出ダミー媒体における受光信号の
誤差が少なくなり、瞬間照射手段の発光量が安定して画
像読み取りを良好に行なうことができる。請求項４記載
の発明によれば、検知手段によって瞬間照射手段の照射
状況が把握できるので、請求項１記載の発明の効果に加
え、照射状況を変動させる変動要素となる瞬間照射手段
の劣化や同瞬間照射手段に対する制御手段の異常の知る
ことができる。請求項５記載の発明によれば、瞬間照射
手段の発光周期以外の時には、受光手段がオフ状態に置
かれるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、瞬間
照射手段の誤作動を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である画像読み取り装置の照
明装置の概略構成図である。

【図２】検知手段としての発光監視回路の回路図であ
る。

【図３】本発明の画像読み取り装置の照明装置を制御す
る制御回路の主要部のタイミングチャートである。

【図４】瞬間照射手段の駆動部の回路図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る制御回路の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１ 画像読み取り装置 ４ センサー手段（ＣＣＤ） ５ 照明装置 ７ 搬送ワーク ８ ワーク搬送路 ９ 瞬間照射手段 １３ 光量検出ダミー媒体（擬似ワーク） １４ 受光手段（フォトトランジスタ） １５ 外光遮断手段 １６ 制御部 ２１ 制御部（光量監視回路） ２３ 検知手段（時間監視回路）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワーク搬送路上を搬送される搬送ワークを
   瞬間的に照射する瞬間照射手段と、 上記搬送ワークからの反射光を受光するセンサー手段
   と、 上記瞬間照射手段から搬送ワークへの照射路を遮らない
   位置であり、かつ同瞬間照射手段からの照射を受ける部
   位に設けた光量検出ダミー媒体と、 上記瞬間照射手段の照射による上記光量検出ダミー媒体
   からの反射光を受光し受光信号を発する受光手段と、 上記受光手段の発する受光信号によって上記瞬間照射手
   段の照射を制御する制御手段とを備える画像読み取り装
   置の照明装置。
2. 【請求項２】上記受光手段による総受光量を一定に制御
   する制御部を有し、同制御部を用いて上記瞬間照射手段
   の照射を制御することを特徴とする請求項１記載の画像
   読み取り装置の照明装置。
3. 【請求項３】上記ダミー媒体への外光の照射を遮る外光
   遮断手段を備える請求項１または２記載の画像読み取り
   装置の照明装置。
4. 【請求項４】上記瞬間照射手段を一定時間照射した後、
   上記受光手段による受光電位が所定値に到達しないこと
   を検知する検知手段を備える請求項１記載の画像読み取
   り装置の照明装置。
5. 【請求項５】上記瞬間照射手段の発光周期よりも、上記
   受光手段による受光電位の放電時定数を短くしたことを
   特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置の照明装
   置。