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JP4391367B2 - Image reading device - Google Patents
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Description

本発明は、硬貨、メダル等の読取対象物の画像情報を読み取る画像読取装置に関するものである。   The present invention relates to an image reading apparatus that reads image information of a reading object such as a coin or medal.

従来、このような分野の技術として、特開2002−259977号公報がある。この公報に記載された装置は、自動販売機内に組み込まれ、硬貨に刻印された図形等の情報を読み取る画像読取装置である。この自動販売機には、硬貨投入口に投入された硬貨をガイドするガイドフレームと、ガイドフレーム内において硬貨を係止するストッパが設けられている。そして、画像読取装置は、ストッパによって係止された硬貨を静止状態で撮像して画像データを出力するための装置であり、撮像素子としてCMOSイメージセンサを備えている。
特開2002−259977号公報
Conventionally, as a technology in such a field, there is JP-A-2002-259977. The device described in this publication is an image reading device that is incorporated in a vending machine and reads information such as graphics stamped on coins. This vending machine is provided with a guide frame for guiding the coins inserted into the coin slot and a stopper for locking the coins in the guide frame. The image reading apparatus is an apparatus for imaging a coin locked by a stopper in a stationary state and outputting image data, and includes a CMOS image sensor as an imaging element.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-259977

しかしながら、硬貨を高速で搬送しながらその硬貨の画像を読み取る装置において、このようなCMOSイメージセンサを撮像素子として使用する場合、安定した画像データが得られないという問題があった。そして、CMOSイメージセンサによって高速で動く撮像対象の画像データを得ようとすれば、複雑な構成が必要になるという問題が発生する。   However, in a device that reads an image of a coin while conveying the coin at a high speed, when such a CMOS image sensor is used as an imaging device, there is a problem that stable image data cannot be obtained. And if it is going to acquire the image data of the imaging object which moves at high speed with a CMOS image sensor, the problem that a complicated structure will be needed will generate | occur | produce.

そこで、本発明は、搬送される読取対象物を撮像するに際し、CMOSイメージセンサによる安定した画像データを、簡単な構成によって得るようにした画像読取装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of obtaining stable image data by a CMOS image sensor with a simple configuration when imaging a reading object to be conveyed.

本発明の画像読取装置は、所定の搬送路を搬送される読取対象物の表面の画像を読み取る画像読取装置において、搬送路上の撮像位置に搬送された読取対象物に照明光を照射する照明部と、読取対象物で反射された反射光を受光して読取対象物を撮像するCMOSイメージセンサと、照明部とCMOSイメージセンサとの間に配置され、読取対象物で反射された反射光をCMOSイメージセンサに結像させる結像レンズと、読取対象物が撮像位置よりも搬送方向の上流側のリセット位置に到達したこと及び読取対象物が撮像位置に到達したことを検知する検知部と、読取対象物がリセット位置に到達したことを検知部が検知した時に、CMOSイメージセンサの駆動タイミングをリセットするリセット手段と、読取対象物が撮像位置に到達したことを検知部が検知した時に、照明部を点灯させる照明制御手段と、読取対象物がリセット位置に到達してから撮像位置に到達するまでに、CMOSイメージセンサが1フレーム分のほぼ整数倍の画像データを出力するように、CMOSイメージセンサの動作クロック周波数を制御するクロック制御手段と、を備えることを特徴とする。   An image reading apparatus according to the present invention is an image reading apparatus that reads an image of a surface of a reading object conveyed on a predetermined conveying path, and illuminates an illumination unit that irradiates the reading object conveyed to an imaging position on the conveying path. A CMOS image sensor that receives the reflected light reflected by the reading object and images the reading object; and a CMOS image sensor that is disposed between the illumination unit and the CMOS image sensor and reflects the reflected light reflected by the reading object. An imaging lens that forms an image on the image sensor, a detection unit that detects that the reading object has reached the reset position upstream of the imaging position in the transport direction, and that the reading object has reached the imaging position, and reading When the detection unit detects that the object has reached the reset position, reset means for resetting the drive timing of the CMOS image sensor, and the reading object reaches the imaging position. When the detection unit detects this, the illumination control means for turning on the illumination unit, and the CMOS image sensor is approximately an integral multiple of one frame from when the reading object reaches the reset position until it reaches the imaging position. And clock control means for controlling the operating clock frequency of the CMOS image sensor so as to output image data.

CMOSイメージセンサでは、駆動タイミングのリセット後の1フレームまでは、不安定な画像データが出力される。このことが、CMOSイメージセンサによる素早い撮像を困難にし、結果として、搬送される読取対象物の安定した画像が得られない原因となっていることに本発明者らは着目した。本発明の画像読取装置によれば、読取対象物がリセット位置に到達した時点で、CMOSイメージセンサの駆動タイミングがリセットされ、その後、読取対象物が移動して撮像位置に到達した時点で、照明部が点灯されることでCMOSイメージセンサによる撮像が行われる。このリセットから撮像までの間、すなわち、読取対象物が撮像位置に到達する前の段階で、CMOSイメージセンサからは、少なくともほぼ1フレーム分の画像データが排出されるので、リセット後の不安定な画像データのほとんど或いはすべてが排出される。読取対象物の撮像は、その不安定なデータの排出後に行われることになるので、撮像位置に到達した時点の読取対象物の安定した画像データを得ることができる。また、リセット後において、1フレームのほぼ整数倍の時間が経過した時点で撮像を行うことにより、撮像のタイミングと、CMOSイメージセンサの駆動におけるセットのタイミングとを合わせることができる。その結果、搬送される読取対象物の安定した全体像を、1つのフレーム内に収めることができる。   In the CMOS image sensor, unstable image data is output until one frame after the drive timing is reset. The present inventors paid attention to the fact that this makes it difficult to quickly capture images with a CMOS image sensor, and as a result, a stable image of the read object being conveyed cannot be obtained. According to the image reading apparatus of the present invention, when the reading object reaches the reset position, the driving timing of the CMOS image sensor is reset, and then the illumination object moves when the reading object moves and reaches the imaging position. The image is taken by the CMOS image sensor by lighting the part. From this reset to imaging, that is, before the reading object reaches the imaging position, image data for at least about one frame is discharged from the CMOS image sensor. Most or all of the image data is discharged. Since the reading object is imaged after the unstable data is discharged, stable image data of the reading object at the time of reaching the imaging position can be obtained. In addition, by performing imaging at the time when a time that is substantially an integral multiple of one frame has elapsed after resetting, it is possible to match the imaging timing with the set timing in driving the CMOS image sensor. As a result, a stable overall image of the read object to be conveyed can be contained in one frame.

また、本発明の画像読取装置は、読取対象物の搬送速度を検知する搬送速度検知手段を更に備え、クロック制御手段は、CMOSイメージセンサの動作クロック周波数が、搬送速度検知手段によって検知された搬送速度に同調して比例するように、動作クロック周波数を制御することが好ましい。   The image reading apparatus of the present invention further includes a conveyance speed detection unit that detects a conveyance speed of the object to be read, and the clock control unit conveys the operation clock frequency of the CMOS image sensor detected by the conveyance speed detection unit. It is preferred to control the operating clock frequency to be proportional to the speed.

この画像読取装置によれば、CMOSイメージセンサの動作クロック周波数が制御されて、読取対象物がリセット位置から撮像位置まで移動する時間と、CMOSイメージセンサが画像データを排出するスピードとが比例することになる。よって、CMOSイメージセンサの駆動タイミングがリセットされてから、撮像が行われるまでの間に、CMOSイメージセンサからは、搬送速度に依らず、常に同じ画像データ量を排出することができる。その結果、CMOSイメージセンサは、常に同じタイミングで読取対象物を撮像することができる。   According to this image reading apparatus, the operation clock frequency of the CMOS image sensor is controlled, and the time that the reading object moves from the reset position to the imaging position is proportional to the speed at which the CMOS image sensor discharges image data. become. Therefore, the CMOS image sensor can always discharge the same amount of image data from the reset of the drive timing of the CMOS image sensor to the time when imaging is performed, regardless of the conveyance speed. As a result, the CMOS image sensor can always image the reading object at the same timing.

また、本発明の画像読取装置は、検知部が、読取対象物がリセット位置に到達したことを検知する到来検知と、読取対象物が撮像位置に到達したことを検知する通過検知と、を行うこととが好ましい。このようにすれば、読取対象物がリセット位置に到達したことと、読取対象物が撮像位置に到達したこととを、同一の検出部を用いて検知させることができるので、検出部の共有化を図ることができる。   In the image reading apparatus of the present invention, the detection unit performs arrival detection for detecting that the reading object has reached the reset position and passage detection for detecting that the reading object has reached the imaging position. It is preferable. In this way, it is possible to detect that the reading object has reached the reset position and that the reading object has reached the imaging position using the same detection unit. Can be achieved.

本発明の画像読取装置によれば、搬送される読取対象物を撮像するに際し、CMOSイメージセンサによる安定した画像データを、簡単な構成によって得ることができる。   According to the image reading apparatus of the present invention, stable image data obtained by a CMOS image sensor can be obtained with a simple configuration when imaging a reading object to be conveyed.

以下、図面と共に本発明による画像読取装置の好適な一実施形態について詳細に説明する。本実施形態の画像読取装置1は、硬貨の真偽判定や判別を行うために硬貨表面の図柄を読み取る装置であり、例えば、ATM等に組み込まれて用いられるものである。   Hereinafter, a preferred embodiment of an image reading apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The image reading device 1 according to the present embodiment is a device that reads a pattern on the surface of a coin in order to determine whether or not the coin is true or false. For example, the image reading device 1 is incorporated in an ATM or the like.

図1及び図2に示すように、画像読取装置1は、樹脂からなる直方体形状の筺体10を有しており、この筺体10の上面に円形状の開口窓11が設けられている。また、この開口窓11にはサファイアガラス等で形成された透明板12が嵌め込まれ、500円硬貨(読取対象物)20は、この透明板12の上面(外面)と一致させた読取面12b上の撮像位置12cに配置されて撮像される。そして、筺体10の上方には、透明板12上まで硬貨20を搬送させるための搬送装置30が設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the image reading apparatus 1 includes a rectangular parallelepiped housing 10 made of resin, and a circular opening window 11 is provided on the top surface of the housing 10. In addition, a transparent plate 12 made of sapphire glass or the like is fitted into the opening window 11, and the 500 yen coin (reading object) 20 is placed on the reading surface 12 b that is made to coincide with the upper surface (outer surface) of the transparent plate 12. Is imaged at the imaging position 12c. And the conveying apparatus 30 for conveying the coin 20 to the transparent board 12 above the housing | casing 10 is provided.

この搬送装置30は、硬貨20の搬送方向Aに延在する無端ベルト31と、この無端ベルト31を循環駆動させるための一対のプーリ32,33と、画像読取装置1の上面に隣接して搬送方向Aに延びる搬送テーブル34とを有している。従って、図示しないモータでプーリ33を回転させることによって、無端ベルト31を駆動させ、硬貨20を、画像読取装置1及び搬送テーブル34と、無端ベルト31との間に形成される搬送路B上で搬送することができる。搬送装置30のプーリ33には、エンコーダ(搬送速度検知手段)53が接続されており、このエンコーダ53は、このプーリ33の回転数に応じた周波数のパルス信号を発生する。すなわち、このエンコーダ53で発生するパルス信号の周波数は、搬送路B上における硬貨20の搬送速度に対応したものとなる。ここで発生したパルス信号は、後述する硬貨検出回路59へ送られる。   The transport device 30 transports an endless belt 31 extending in the transport direction A of the coin 20, a pair of pulleys 32 and 33 for circulatingly driving the endless belt 31, and a top surface of the image reading device 1. And a transfer table 34 extending in the direction A. Therefore, the pulley 33 is rotated by a motor (not shown) to drive the endless belt 31, and the coin 20 is moved on the conveyance path B formed between the image reading device 1 and the conveyance table 34 and the endless belt 31. Can be transported. An encoder (conveying speed detecting means) 53 is connected to the pulley 33 of the conveying device 30, and the encoder 53 generates a pulse signal having a frequency corresponding to the number of rotations of the pulley 33. That is, the frequency of the pulse signal generated by the encoder 53 corresponds to the conveying speed of the coin 20 on the conveying path B. The pulse signal generated here is sent to a coin detection circuit 59 described later.

また、筺体10の内部において、透明板12の下面(内面)と近接した位置には照明部14が設けられている。この照明部14は、透明板12の撮像位置12cの周囲に環状に配置させて外方に向けて照明光を出射する複数の光源15(例えば面実装タイプのLED又はリードタイプのLED)と、各光源15の周囲に配置させて各光源15からの照射光を透明板12上の硬貨20に向けて反射させる環状の反射鏡16とを有している。このような照明部14によって間接照明を達成させている。すなわち、光源15から出た光は、反射鏡16で一旦反射させた後、硬貨20を裏面側から照らし出すことになる。   An illumination unit 14 is provided in the housing 10 at a position close to the lower surface (inner surface) of the transparent plate 12. The illumination unit 14 is annularly arranged around the imaging position 12c of the transparent plate 12, and a plurality of light sources 15 (for example, surface mount type LEDs or lead type LEDs) that emit illumination light toward the outside, An annular reflecting mirror 16 is disposed around each light source 15 and reflects the irradiation light from each light source 15 toward the coin 20 on the transparent plate 12. Indirect illumination is achieved by such an illumination unit 14. That is, the light emitted from the light source 15 is once reflected by the reflecting mirror 16 and then illuminates the coin 20 from the back side.

さらに、筺体10の内部には、硬貨20の表面の画像を撮像するためのCMOSイメージセンサ37が設けられ、CMOSイメージセンサ37と照明部14との間には、硬貨20で反射された反射光をCMOSイメージセンサ37に結像させるための結像レンズ36が設けられている。従って、硬貨20で反射した光は、結像レンズ36によってCMOSイメージセンサ37に集められ、CMOSイメージセンサ37に硬貨20の画像を結像することができる。   Further, a CMOS image sensor 37 for capturing an image of the surface of the coin 20 is provided inside the housing 10, and reflected light reflected by the coin 20 is provided between the CMOS image sensor 37 and the illumination unit 14. Is formed on the CMOS image sensor 37. Therefore, the light reflected by the coin 20 is collected on the CMOS image sensor 37 by the imaging lens 36, and an image of the coin 20 can be formed on the CMOS image sensor 37.

CMOSイメージセンサ37は、結像レンズ36により結像された硬貨20の画像に応じて受光面の画素に電荷を蓄積し、蓄積された電荷を画像データに変換して、後述する処理回路57へ出力する撮像素子である。このCMOSイメージセンサ37の垂直方向の画素数は503個であり、撮像される硬貨20の表面の画像は、1フレーム当たり503本の走査線で構成されることになる。また、CMOSイメージセンサ37の水平方向の動作クロック数は762クロックなので、1本の走査線当たり762個の画素が含まれることとなる。このCMOSイメージセンサ37は、装置1の動作中において常時駆動しており、画像データを常に処理回路57へ送り続けているが、搬送中の硬貨20が撮像位置12cに到達した瞬間には、照明部14から極めて短時間だけ光が出射され、搬送中の硬貨20の一瞬を捕らえた静止画像が撮像される。   The CMOS image sensor 37 accumulates charges in the pixels on the light receiving surface in accordance with the image of the coin 20 imaged by the imaging lens 36, converts the accumulated charges into image data, and outputs the image data to a processing circuit 57 described later. This is an image sensor to output. The number of pixels in the vertical direction of the CMOS image sensor 37 is 503, and the image of the surface of the coin 20 to be imaged is composed of 503 scanning lines per frame. Further, since the number of operation clocks in the horizontal direction of the CMOS image sensor 37 is 762 clocks, 762 pixels are included per scanning line. The CMOS image sensor 37 is always driven during the operation of the apparatus 1 and continuously sends image data to the processing circuit 57. However, at the moment when the coin 20 being conveyed reaches the imaging position 12c, illumination is performed. Light is emitted from the unit 14 for a very short time, and a still image capturing a moment of the coin 20 being conveyed is captured.

更に、透明板12の下方には、透明板12に向けて光を出射させる発光素子(例えばLED)38が設けられており、透明板12の上方において、透明板12を介して発光素子38と対向する位置には、発光素子38から出射した光を受光する受光素子(例えばフォトダイオード)39が設けられている。この発光素子38と受光素子39との協働によって、搬送路B上に硬貨20が存在するか否かを判断する硬貨到来センサ41が構成される。硬貨到来位置40に硬貨20が存在しない場合には、受光素子39が発光素子38からの光を受け、後述する硬貨検出回路59に受光信号が送られる。一方、硬貨到来位置40に硬貨20が存在する場合には、発光素子38からの光が遮られ受光信号が途切れることになる。この硬貨到来位置40は、搬送路B上における透明板12の上流側に設定されており、搬送される硬貨20が、この硬貨到来位置40を通過した瞬間に、硬貨20が撮像位置12cに位置するように設定されている。そして、詳細は後述するが、このような硬貨到来センサ41を用いることで、硬貨20の硬貨到来位置40への到来と、硬貨20の硬貨到来位置40の通過とを検知することができる。   Further, a light emitting element (for example, LED) 38 that emits light toward the transparent plate 12 is provided below the transparent plate 12, and the light emitting element 38 is interposed above the transparent plate 12 via the transparent plate 12. A light receiving element (for example, a photodiode) 39 that receives light emitted from the light emitting element 38 is provided at the facing position. By the cooperation of the light emitting element 38 and the light receiving element 39, a coin arrival sensor 41 for determining whether or not the coin 20 exists on the transport path B is configured. When the coin 20 does not exist at the coin arrival position 40, the light receiving element 39 receives light from the light emitting element 38, and a light reception signal is sent to a coin detection circuit 59 described later. On the other hand, when the coin 20 is present at the coin arrival position 40, the light from the light emitting element 38 is blocked and the light reception signal is interrupted. The coin arrival position 40 is set on the upstream side of the transparent plate 12 on the transport path B, and the coin 20 is positioned at the imaging position 12c at the moment when the transported coin 20 passes through the coin arrival position 40. It is set to be. Although details will be described later, by using such a coin arrival sensor 41, it is possible to detect the arrival of the coin 20 at the coin arrival position 40 and the passage of the coin 20 through the coin arrival position 40.

図3に示すように、画像読取装置1は、画像読取処理のための動作クロック信号と、テレビジョン方式の水平同期信号(HD信号)及び垂直同期信号(VD信号)とを発生させるタイミング発生器55を備えている。タイミング発生器55で発生した動作クロック、HD信号及びVD信号は、CMOSイメージセンサ37及び処理回路57へ送られ、CMOSイメージセンサ37は、送られた動作クロック信号のクロック周波数で動作しつつ、撮像で得られた画像データを8ビットデータとして処理回路57へ出力する。上述したCMOSイメージセンサ37の画素構成に対応して、VD信号はHD信号の503周期ごとにセットされ、VD信号の1周期で1フレーム分の画像データがCMOSイメージセンサ37から出力される。   As shown in FIG. 3, the image reading apparatus 1 is a timing generator that generates an operation clock signal for image reading processing, a horizontal sync signal (HD signal) and a vertical sync signal (VD signal) of a television system. 55. The operation clock, HD signal, and VD signal generated by the timing generator 55 are sent to the CMOS image sensor 37 and the processing circuit 57, and the CMOS image sensor 37 operates at the clock frequency of the sent operation clock signal while imaging. Is output to the processing circuit 57 as 8-bit data. Corresponding to the pixel configuration of the CMOS image sensor 37 described above, the VD signal is set every 503 periods of the HD signal, and image data for one frame is output from the CMOS image sensor 37 in one period of the VD signal.

処理回路57は、硬貨検出回路59から送られるトリガ信号(後述する)に応じて、CMOSイメージセンサ37から入力された画像データを処理する。このような処理回路57では、例えば、2値化や特徴抽出といった画像処理が行われる。このとき、処理回路57は、タイミング発生器55から送られた動作クロック信号のクロック周波数で動作し、HD信号、VD信号に基づいて、CMOSイメージセンサ37から入力された画像データの処理を行う。なお、処理後のデータは、硬貨の判別や真偽判定に用いられるために、図示しない後段の処理部に送られる。   The processing circuit 57 processes the image data input from the CMOS image sensor 37 in response to a trigger signal (described later) sent from the coin detection circuit 59. In such a processing circuit 57, for example, image processing such as binarization and feature extraction is performed. At this time, the processing circuit 57 operates at the clock frequency of the operation clock signal sent from the timing generator 55, and processes the image data input from the CMOS image sensor 37 based on the HD signal and the VD signal. The processed data is sent to a subsequent processing unit (not shown) to be used for coin discrimination and authenticity determination.

硬貨到来センサ41からの受光信号が途切れた場合には、硬貨検出回路59は、第1のトリガ信号をタイミング発生器55及び処理回路57へ送る。これは、搬送路B上を搬送される硬貨20が硬貨到来位置40に到来した状態に対応する。また、受光信号が途切れた後で、再び受光信号を受けた場合には、硬貨検出回路59は、第2のトリガ信号をタイミング発生器55及び処理回路57へ送る。これは、硬貨到来位置40に到来した硬貨20が硬貨到来位置40を通過した状態に対応する。このように、硬貨検出回路59及び硬貨到来センサ41によって、硬貨20が硬貨到来位置40へ到来したことの検知と、硬貨到来位置40を通過したことの検知とが行われる。   When the light reception signal from the coin arrival sensor 41 is interrupted, the coin detection circuit 59 sends a first trigger signal to the timing generator 55 and the processing circuit 57. This corresponds to a state in which the coin 20 conveyed on the conveyance path B has arrived at the coin arrival position 40. When the light reception signal is received again after the light reception signal is interrupted, the coin detection circuit 59 sends a second trigger signal to the timing generator 55 and the processing circuit 57. This corresponds to a state in which the coin 20 that has arrived at the coin arrival position 40 has passed through the coin arrival position 40. As described above, the coin detection circuit 59 and the coin arrival sensor 41 detect that the coin 20 has arrived at the coin arrival position 40 and detect that the coin has passed the coin arrival position 40.

ここで、このような画像読取装置1によって高速で搬送される硬貨20を撮像するために必要な、各部の動作タイミングについて説明する。   Here, the operation timing of each part necessary for imaging the coin 20 conveyed at high speed by such an image reading apparatus 1 will be described.

このような画像読取装置1においては、搬送路B上を高速で搬送される硬貨20を静止画像として捕らえるため、硬貨20が搬送路B上でちょうど撮像位置12cに到達した瞬間に照明部14を極めて短時間点灯させて撮像を行う必要がある。このためには、照明部14の点灯のタイミングを、硬貨到来センサ41による通過検知のタイミングに合わせる必要がある。   In such an image reading apparatus 1, in order to capture the coin 20 conveyed at high speed on the conveyance path B as a still image, the illumination unit 14 is turned on at the moment when the coin 20 has just reached the imaging position 12 c on the conveyance path B. It is necessary to take an image for a very short time. For this purpose, it is necessary to match the lighting timing of the illumination unit 14 with the timing of passage detection by the coin arrival sensor 41.

また、この撮像の際、1つのフレームの画像データ中に硬貨20の全体像を収めるために、撮像タイミングとCMOSイメージセンサ37のVD信号のセットのタイミングとをほぼ合わせる必要がある。これを実現するためには、撮像の瞬間に、CMOSイメージセンサ37の駆動タイミングをリセットすることでHD信号及びVD信号をリセットすることが考えられる。しかしながら、CMOSイメージセンサの性質上、リセット後の1フレーム以内では、不安定な画像データが出力される。   Further, at the time of this imaging, it is necessary to substantially match the imaging timing with the timing of setting the VD signal of the CMOS image sensor 37 in order to fit the entire image of the coin 20 in one frame of image data. In order to realize this, it is conceivable to reset the HD signal and the VD signal by resetting the drive timing of the CMOS image sensor 37 at the moment of imaging. However, due to the nature of the CMOS image sensor, unstable image data is output within one frame after reset.

そこで、画像読取装置1では、撮像に先立ってCMOSイメージセンサ37の駆動タイミングのリセットを行うことで、リセット後における1フレーム以内の不安定な画像データが十分に排出された後に撮像がされるようにしている。具体的には、図4に示すように、まず、硬貨到来センサ41からの受光信号(図4(a))が途切れた時、硬貨検出回路59から第1のトリガ信号が発せられ、タイミング発生器55で発生するクロック信号、HD信号(図4(b))及びVD信号(図4(c))がリセットされる。その後、硬貨到来センサ41からの受光信号を再び受け、硬貨検出回路59から第2のトリガ信号が発せられた時に、タイミング発生器55から照明部14に点灯信号(図4(d))が送られ、照明部14が極めて短時間点灯する。そして、CMOSイメージセンサ37が照明部14による光を受けることで、硬貨20の静止画像が撮像され、CMOSイメージセンサ37からの画像データ出力(図4(e))が行われる。   Therefore, in the image reading apparatus 1, by resetting the driving timing of the CMOS image sensor 37 prior to imaging, imaging is performed after unstable image data within one frame after resetting is sufficiently discharged. I have to. Specifically, as shown in FIG. 4, first, when the light reception signal from the coin arrival sensor 41 (FIG. 4 (a)) is interrupted, a first trigger signal is generated from the coin detection circuit 59 to generate timing. The clock signal, HD signal (FIG. 4B) and VD signal (FIG. 4C) generated by the device 55 are reset. Thereafter, the light reception signal from the coin arrival sensor 41 is received again, and when the second trigger signal is issued from the coin detection circuit 59, a lighting signal (FIG. 4 (d)) is sent from the timing generator 55 to the illumination unit 14. The illumination unit 14 is lit for a very short time. Then, when the CMOS image sensor 37 receives light from the illumination unit 14, a still image of the coin 20 is captured, and image data output from the CMOS image sensor 37 (FIG. 4E) is performed.

このような制御により、硬貨20の前縁が硬貨到来位置40に一致するような位置(以下「リセット位置」という)12rに硬貨20が到達した時点で、あらかじめCMOSイメージセンサ37の駆動タイミングのリセットが行われることになる。その後、硬貨20の後縁が硬貨到来位置40に一致するような位置に硬貨20が到達した時点(すなわち、ちょうど撮像位置12cに硬貨20が到達した時点)で、照明部14が点灯して硬貨20の撮像が行われる。   By such control, when the coin 20 arrives at a position (hereinafter referred to as “reset position”) 12r where the leading edge of the coin 20 coincides with the coin arrival position 40, the drive timing of the CMOS image sensor 37 is reset in advance. Will be done. Thereafter, when the coin 20 arrives at a position where the trailing edge of the coin 20 coincides with the coin arrival position 40 (that is, when the coin 20 has just reached the imaging position 12c), the illumination unit 14 is turned on and the coin is turned on. Twenty images are taken.

さらに、硬貨20がリセット位置12rから撮像位置12cまで移動する間に、CMOSイメージセンサ37から、リセット後の1フレームまでの画像データのほとんどが確実に排出されることが必要であり、かつ、撮像のタイミングとCMOSイメージセンサ37のVD信号のセットのタイミングとをほぼ合わせることが必要である。このため、タイミング発生器55で発生するクロック信号の周波数と、搬送路B上における硬貨20の搬送速度を関連付けることとし、CMOSイメージセンサ37の動作クロック周波数を、硬貨20の搬送速度に同調して比例するように制御することとしている。そして、画像読取装置1においては、硬貨20がリセット位置12rから撮像位置12cまで移動する間に、CMOSイメージセンサ37が、ほぼ1フレーム分(ここでは、1フレーム分よりもやや多い)の画像データを出力し排出するように、クロック信号の周波数が制御される。   Furthermore, most of the image data up to one frame after reset needs to be reliably discharged from the CMOS image sensor 37 while the coin 20 moves from the reset position 12r to the imaging position 12c. And the timing of setting the VD signal of the CMOS image sensor 37 should be substantially matched. For this reason, the frequency of the clock signal generated by the timing generator 55 is associated with the transport speed of the coin 20 on the transport path B, and the operation clock frequency of the CMOS image sensor 37 is synchronized with the transport speed of the coin 20. Control is performed in proportion to each other. In the image reading apparatus 1, while the coin 20 moves from the reset position 12 r to the imaging position 12 c, the CMOS image sensor 37 has approximately one frame (here, slightly more than one frame) of image data. The frequency of the clock signal is controlled so as to be output and discharged.

具体的に、このような制御を行うため、画像読取装置1は、PLL回路61を含むクロック制御部60を備えている。このクロック制御部60は、エンコーダ53からのパルス信号に基づいて、タイミング発生器55で発生するクロック信号の周波数を制御する機能を有している。PLL回路61は、位相比較器61aとVCO発振器61bとを有しており、エンコーダ53はこのPLL回路61を介してタイミング発生器55に接続されている。PLL回路61の位相比較器61aでは、エンコーダ53からのパルス信号と、タイミング発生器55内のカウンタ55aからのクロック信号との位相が比較され、両者の周波数差が少なくなるようにVCO発振器61bへの出力電圧が制御される。VCO発振器61bは、その出力電圧に対応した周波数で発振し、タイミング発生器55で発生するクロック信号の周波数を決定する。このような構成により、タイミング発生器55で発生するクロック信号を、エンコーダ53からのパルス信号に同期させることができ、その結果として、CMOSイメージセンサ37の動作クロック周波数を、搬送路B上における硬貨20の搬送速度に同調して比例するように制御することができる。   Specifically, in order to perform such control, the image reading apparatus 1 includes a clock control unit 60 including a PLL circuit 61. The clock control unit 60 has a function of controlling the frequency of the clock signal generated by the timing generator 55 based on the pulse signal from the encoder 53. The PLL circuit 61 has a phase comparator 61 a and a VCO oscillator 61 b, and the encoder 53 is connected to the timing generator 55 via the PLL circuit 61. In the phase comparator 61a of the PLL circuit 61, the phase of the pulse signal from the encoder 53 and the clock signal from the counter 55a in the timing generator 55 are compared, and the phase difference between the two is reduced to the VCO oscillator 61b. Output voltage is controlled. The VCO oscillator 61b oscillates at a frequency corresponding to the output voltage, and determines the frequency of the clock signal generated by the timing generator 55. With such a configuration, the clock signal generated by the timing generator 55 can be synchronized with the pulse signal from the encoder 53, and as a result, the operation clock frequency of the CMOS image sensor 37 is set to a coin on the transport path B. It can be controlled to be in proportion to the conveyance speed of 20.

以上の制御の結果、画像読取装置1においては、硬貨20が撮像位置12cに到達する前に、リセット後における1フレーム以内の不安定な画像データがすべて排出され、VD信号のセットにより2フレーム目の出力が始まる。その直後に硬貨20が撮像位置12cに到達して撮像が行われることで、2フレーム目の画像データ中に硬貨20の全体像が収められて出力される。このように、硬貨20の撮像は、1フレーム以内の不安定なデータの排出後に行われることになるので、撮像位置12cに到達した時点の硬貨20の安定した画像データを得ることができる。また、VD信号のリセット後において、ほぼ1フレームの時間が経過し、2フレーム目が開始した直後に撮像を行うことになるので、2フレーム目の画像データ中に硬貨20の安定した全体像を収めて処理回路57へ送ることができる。   As a result of the above control, in the image reading apparatus 1, before the coin 20 reaches the imaging position 12c, all unstable image data within one frame after reset is discharged, and the second frame is set by setting the VD signal. Starts to output. Immediately after that, when the coin 20 reaches the imaging position 12c and imaging is performed, the entire image of the coin 20 is stored in the image data of the second frame and output. As described above, since the image pickup of the coin 20 is performed after discharging unstable data within one frame, stable image data of the coin 20 at the time when the image pickup position 12c is reached can be obtained. Further, after the reset of the VD signal, almost one frame time has elapsed, and imaging is performed immediately after the start of the second frame. Therefore, a stable whole image of the coin 20 is displayed in the image data of the second frame. It can be stored and sent to the processing circuit 57.

また、この画像読取装置1では、硬貨到来センサ41が、硬貨20がリセット位置12rに到達したことを検知するセンサと、撮像位置12cに到達したこととを検知するセンサと、の機能を兼ね備えており、部品の共有化が図られている。   Moreover, in this image reading apparatus 1, the coin arrival sensor 41 has a function of a sensor that detects that the coin 20 has reached the reset position 12r and a sensor that detects that the coin 20 has reached the imaging position 12c. The parts are shared.

また、画像読取装置1によれば、CMOSイメージセンサ37の動作クロック周波数が制御されて、硬貨20がリセット位置12rから撮像位置12cまで移動する時間と、CMOSイメージセンサ37が画像データを排出するスピードとが比例することになる。よって、CMOSイメージセンサ37の駆動タイミングがリセットされてから撮像が行われるまでの間に、CMOSイメージセンサ37からは、搬送速度に依らず、常に同じ画像データ量を排出することができる。その結果、CMOSイメージセンサ37は、常に同じタイミングで硬貨20を撮像することができるので、硬貨20の全体像を1フレーム内に常に収めることが可能となる。   Further, according to the image reading apparatus 1, the operation clock frequency of the CMOS image sensor 37 is controlled, the time for the coin 20 to move from the reset position 12r to the imaging position 12c, and the speed at which the CMOS image sensor 37 discharges image data. Is proportional. Therefore, the CMOS image sensor 37 can always discharge the same amount of image data from the reset of the drive timing of the CMOS image sensor 37 until imaging is performed, regardless of the conveyance speed. As a result, the CMOS image sensor 37 can always capture the coin 20 at the same timing, so that the entire image of the coin 20 can be always contained within one frame.

ここでは、硬貨20がリセット位置12rから撮像位置12cまで移動する間に、CMOSイメージセンサ37が出力する画像データ量を、1フレーム分よりもやや多く設定しているが、1フレーム分よりもやや少なくなるように設定してもよい。この場合、リセット後の1フレーム以内の不安定な画像データがほとんど排出された時点で、硬貨20が撮像位置12cに到達して撮像が行われる。そして、その後のVD信号のセットにより2フレーム目の出力が始まり、この2フレーム目の画像データ中に硬貨20の全体像が収められて出力されることになる。   Here, while the coin 20 moves from the reset position 12r to the imaging position 12c, the amount of image data output by the CMOS image sensor 37 is set slightly larger than one frame, but slightly larger than one frame. You may set so that it may decrease. In this case, when the unstable image data within one frame after the reset is almost discharged, the coin 20 reaches the imaging position 12c and imaging is performed. Then, the output of the second frame starts with the subsequent setting of the VD signal, and the entire image of the coin 20 is stored in the image data of the second frame and output.

また、この画像データ量は、ほぼ1フレーム分に限られず、1フレーム分のほぼ整数倍になるように設定してもよい。このように設定しても、撮像のタイミングと、VD信号のセットのタイミングとをほぼ合わせることができるので、同様の効果が得られる。また、硬貨のうち最大径を有する500円硬貨を読み取る場合であって、例えば、CMOSイメージセンサ37のHD信号の周期が63.5μsで、VD信号の周期が503H(すなわち、1フレーム=503H)の場合、500円硬貨20がリセット位置12rから撮像位置12cまで移動する間に、CMOSイメージセンサ37が排出する画像ライン数は、1フレーム+9H±24Hとすることが好適である。   The amount of image data is not limited to approximately one frame, and may be set to be an integer multiple of one frame. Even with this setting, the image capturing timing and the VD signal set timing can be substantially matched, so the same effect can be obtained. Also, in the case of reading a 500-yen coin having the maximum diameter among the coins, for example, the period of the HD signal of the CMOS image sensor 37 is 63.5 μs, and the period of the VD signal is 503H (that is, 1 frame = 503H). In this case, it is preferable that the number of image lines discharged by the CMOS image sensor 37 while the 500-yen coin 20 moves from the reset position 12r to the imaging position 12c is 1 frame + 9H ± 24H.

本発明に係る画像読取装置の一実施形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment of an image reading apparatus according to the present invention. 図1に示した画像読取装置の断面図である。It is sectional drawing of the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示した画像読取装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the image reading apparatus illustrated in FIG. 1. 図1に示す画像読取装置の動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating an operation of the image reading apparatus illustrated in FIG. 1.

符号の説明Explanation of symbols

1…画像読取装置、12r…リセット位置、12c…撮像位置、14…照明部、20…硬貨(読取対象物)、36…結像レンズ、37…CMOSイメージセンサ、38…発光素子、39…受光素子、41…硬貨到来センサ(検知部)、53…エンコーダ(搬送速度検知手段)、55a…カウンタ、55…タイミング発生器、59…硬貨検出回路、60…クロック制御部(クロック制御手段)、61…PLL回路、61a…位相比較器、61b…VCO発振器、B…搬送路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image reader, 12r ... Reset position, 12c ... Imaging position, 14 ... Illumination part, 20 ... Coin (reading object), 36 ... Imaging lens, 37 ... CMOS image sensor, 38 ... Light emitting element, 39 ... Light reception Element 41 ... Coin arrival sensor (detection unit) 53 ... Encoder (conveyance speed detection means) 55a ... Counter 55 ... Timing generator 59 ... Coin detection circuit 60 ... Clock control unit (clock control means) 61 ... PLL circuit, 61a ... phase comparator, 61b ... VCO oscillator, B ... transport path.

Claims (3)

所定の搬送路を搬送される読取対象物の表面の画像を読み取る画像読取装置において、
前記搬送路上の撮像位置に搬送された前記読取対象物に照明光を照射する照明部と、
前記読取対象物で反射された反射光を受光して前記読取対象物を撮像するCMOSイメージセンサと、
前記照明部と前記CMOSイメージセンサとの間に配置され、前記読取対象物で反射された反射光を前記CMOSイメージセンサに結像させる結像レンズと、
前記読取対象物が前記撮像位置よりも搬送方向の上流側のリセット位置に到達したこと及び前記読取対象物が前記撮像位置に到達したことを検知する検知部と、
前記読取対象物が前記リセット位置に到達したことを前記検知部が検知した時に、前記CMOSイメージセンサの駆動タイミングをリセットするリセット手段と、
前記読取対象物が前記撮像位置に到達したことを前記検知部が検知した時に、前記照明部を点灯させる照明制御手段と、
前記読取対象物が前記リセット位置に到達してから前記撮像位置に到達するまでに、前記CMOSイメージセンサが1フレーム分のほぼ整数倍の画像データを出力するように、前記CMOSイメージセンサの動作クロック周波数を制御するクロック制御手段と、を備えたことを特徴とする画像読取装置。
In an image reading apparatus that reads an image of the surface of a reading object conveyed along a predetermined conveyance path,
An illumination unit that irradiates illumination light to the reading object conveyed to the imaging position on the conveyance path;
A CMOS image sensor that receives reflected light reflected by the reading object and images the reading object;
An imaging lens that is disposed between the illumination unit and the CMOS image sensor and forms an image on the CMOS image sensor of reflected light reflected by the reading object;
A detection unit that detects that the reading object has reached a reset position upstream in the transport direction from the imaging position and that the reading object has reached the imaging position;
Reset means for resetting the driving timing of the CMOS image sensor when the detection unit detects that the reading object has reached the reset position;
Illumination control means for turning on the illumination unit when the detection unit detects that the reading object has reached the imaging position;
The operation clock of the CMOS image sensor so that the CMOS image sensor outputs image data of almost an integral multiple of one frame from when the reading object reaches the reset position to the imaging position. An image reading apparatus comprising: clock control means for controlling the frequency.
前記読取対象物の搬送速度を検知する搬送速度検知手段を更に備え、
前記クロック制御手段は、前記CMOSイメージセンサの前記動作クロック周波数が、前記搬送速度検知手段によって検知された前記搬送速度に同調して比例するように、前記動作クロック周波数を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
Further comprising a conveyance speed detecting means for detecting a conveyance speed of the reading object;
The clock control unit controls the operation clock frequency so that the operation clock frequency of the CMOS image sensor is proportional to and proportional to the transport speed detected by the transport speed detection unit. The image reading apparatus according to claim 1.
前記検知部は、
前記読取対象物が前記リセット位置に到達したことを検知する到来検知と、
前記読取対象物が前記撮像位置に到達したことを検知する通過検知と、を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取装置。
The detector is
Arrival detection for detecting that the reading object has reached the reset position;
The image reading apparatus according to claim 1, wherein passage detection is performed to detect that the reading object has reached the imaging position.
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