专利名称：图像读取装置和纸币读取方法
技术领域：
本发明涉及读取像纸币等那样的被照射物的全息图(hologram)部分的图像读取装置。
背景技术：
以往，作为这种读取装置，例如，有特开2000-293105号公报(专利文献1)记载的标签识别装置。在该专利文献1中，从一个光源10向光识别标签1的反射体的受光面照射光束，反射体的受光面将光束转换成2个反射光，第1光分量A送往第1传感器11，第2光分量B送往第2传感器12。此外，在特开2006-39996号公报(专利文献2)记载的纸张类的识别装置中，公开了利用透镜阵列11将从照明装置10射出并透过纸张类20的光导向受光元件12的结构。
专利文献1日本专利公开特开2000-293105号公报(图1)专利文献2日本专利公开特开2006-39996号公报(图1)但是，专利文献1记载的标签识别装置是对标签的反射体的受光面照射来自光源的光，并利用设置角度不同的2种传感器检测被受光面反射的2种光分量，然而却存在下面的问题，即，因为没有聚光的透镜等，所以，要识别的图像的读取位置或焦点位置不能确定，虽然能够宏观地识别标签的真伪，但对精细像素水平的标签不能进行充分的识别。此外，专利文献2记载的识别装置存在虽然能够识别纸张类的形状但原理上不能进行纸张类的不透光的部分的读取。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的图像读取装置，其通过接收由全息图等光学变化图案压接或印刷于被照射物上的区域反射的光，从而对全息图区域进行读取，进行对被照射物的真伪判别。
此外，本发明的目的在于提供一种图像读取装置，其通过对沿被照射物的传送路径设置的照射部从各个不同的角度对全息图部分(区域)照射白色光源，并通过检测全息图区域产生的反射光的光谱的差异，从而可以进行更高精度的真伪识别。
第1方面的图像读取装置具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；第1光源，对全息图区域中的照射部照射光；以及第2光源，沿上述传送方向与该第1光源隔离设置，对上述全息图区域传送了规定距离时的上述全息图区域中的照射部照射光，使对上述照射部照射上述第1光源的光的照射角度与上述全息图区域传送了规定距离时对上述照射部照射上述第2光源的光的照射角度不同，分别接收上述全息图区域的反射光，对与被照射物的全息图区域有关的电信号进行检测。
第2方面的图像读取装置是在第1方面的图像读取装置中，上述第1光源具有向上述照射部导入光的导光部，并配置在相对于上述照射部比上述第2光源远的地方。
第3方面的图像读取装置具备一方和另一方光源；导光部，将该一方光源的光导向被照射物的全息图区域中的照射部；透镜阵列，上述一方和另一方光源的光通过全息图区域中的照射部反射并使该反射光聚焦；以及第1和第2图像传感器，具有接收由该透镜阵列聚焦后的光的传感器，该第1和第2图像传感器在上述传送方向上隔开规定的距离配置，当上述第1图像传感器进行一方光源的光的读取时，上述第2图像传感器进行另一方光源的光的读取，对与被照射物的全息图区域有关的电信号进行检测。
第4方面是在第3方面的图像读取装置中，上述第1和第2图像传感器一体构成。
第5方面的图像读取装置具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；第1光源，设在第1基板上；导光部，对光进行导向，使得将该第1光源的光照射被照射物的全息图区域；第1透镜阵列，使全息图区域的反射光聚焦；第1传感器，设在第2基板上，接收由该第1透镜阵列聚焦后的光；第2透镜阵列，与上述第1透镜阵列面对面设置；第1遮光部件，在上述第1透镜阵列和上述第2透镜阵列之间，设在上述第2基板上；第2光源，设在该第1遮光部件上，按照和上述第1光源的光对全息图区域的照射角度不同的照射角度，向由上述传送单元传送来时的上述全息图区域的照射部照射光；第2传感器，设在上述第2基板上，接收该第2光源的光由上述全息图区域反射且由上述第2透镜阵列聚焦后的光；以及核对单元，利用上述第1和第2传感器的输出信号核对上述全息图区域中的全息图的真伪。
第6方面是在第5方面的图像读取装置中，上述第1光源是等离子体光源，上述第2光源是LED光源。
第7方面是在第5方面的图像读取装置中，将上述第1和第2光源对全息图区域的光的照射方向分别作为被照射物的传送方向的分量。
第8方面是在第6或第7方面的图像读取装置中，上述第2光源将棱柱状反射部件的一个角部切除后形成光的射出部。
第9方面是在第7方面的图像读取装置中，在和上述第2光源的上述光的射出部相反的一侧设置第2遮光部件。
第10方面是在第5方面的图像读取装置中，上述第2光源通过上述第1遮光部件从上述第2基板供给电力。
第11方面是在第1或第3方面的图像读取装置中，上述第1或一方光源是白色光源，而且，上述第2或另一方光源是发射多个波长的光的准白色光源。
第12方面是在第3或第4方面的图像读取装置中，上述第1和第2图像传感器配置在被照射物的正面和背面的双方，而且，在被照射物的传送方向上使相对位置错开。
第13方面的图像读取装置具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；第1光源，对全息图区域中的照射部照射光；第2光源，沿上述传送方向与该第1光源隔离设置，对上述全息图区域传送了规定距离时的上述全息图区域中的照射部照射光，设置成使对上述全息图区域传送了规定距离时的上述照射部照射光的照射角度与对上述照射部照射上述第1光源的光的照射角度不同；第1和第2透镜阵列，分别使利用上述全息图区域中的照射部将上述第1和第2光源的光反射后的反射光聚焦；第1和第2传感器，接收分别由该第1和第2透镜阵列聚焦后的光再进行光电转换；以及核对单元，比较该第1和第2传感器的输出信号并核对被照物的全息图区域中的全息图的真伪。
第14方面的图像读取装置具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；第1光源，对全息图区域中的照射部照射光；第2光源，沿上述传送方向与该第1光源隔离设置，对上述全息图区域传送了规定距离时上述全息图区域中的照射部照射光，设置成使对上述全息图区域传送了规定距离时的上述照射部照射光的照射角度与对上述照射部照射上述第1光源的光的照射角度不同；第1和第2透镜阵列，利用上述全息图区域中的照射部使上述第1和第2光源的光反射，并分别使该反射光聚焦；第1和第2传感器，接收分别由该第1和第2透镜阵列聚焦后的光再进行光电转换；差分检测单元，检测该第1和第2传感器的输出信号的差值；存储单元，存储被照射物的全息图区域中的真全息分布图；以及核对单元，比较上述差分检测单元的检测信号和从上述存储单元取出的真全息分布图数据，核对被照射物的全息图区域中的全息图的真伪。
第15方面是在第14方面的图像读取装置中，上述核对单元将上述第1和第2传感器的输出信号的差值暂时存储在RAM中。
第16方面的图像读取装置具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；全息图检测单元，对被照射物的全息图区域的通过进行检测并输出检测信号；第1光源，对被照射物的全息图区域中的照射部照射光；第2光源，沿被照射物的传送方向与该第1光源隔离设置，以和上述第1光源的上述规定的照射角度不同的照射角度，对被照射物传送了规定距离时的上述全息图区域中的照射部照射光；点亮控制单元，在接收到上述全息图检测单元的检测信号时，分别控制上述第1和第2光源的点亮；以及传感器IC，分别接收上述第1和第2光源引起的来自上述全息图区域的反射光，对与被照射物的全息图区域中的全息图有关的电信号进行检测。
第17方面是在第16方面的图像读取装置中，上述点亮控制单元进行控制，使得相对于被照射物的传送方向，在前级的上述第1光源点亮并经过一定时间之后，使后级的上述第2光源点亮。
第18方面是在第16或17方面的图像读取装置中，上述点亮控制单元进行控制，使得在被照射物的全息图区域沿上述传送方向通过的时间内使上述第1或第2光源点亮。
第19方面是在第16～18任一方面的图像读取装置中，上述点亮控制单元在来自上述全息图检测单元的检测信号电平为规定电平以下的时间段内，检测被照射物的全息图区域通过上述全息图检测单元的情况。
第20方面是一种纸币读取方法，按规定的照射角度对纸币的全息图区域照射光，接收来自上述全息图区域的反射光再将其转换成电信号，当纸币传送了一定的距离时，按和上述规定的照射角度不同的照射角度对上述全息图区域照射光，并接收其反射光，再将其转换成电信号，根据该电信号来核对纸币的全息图区域中的全息图的真伪。
第21方面是一种纸币读取方法，按规定的照射角度对具有全息图区域的纸币照射光，接收其反射光再将其转换成电信号，按和上述规定的照射角度不同的照射角度对传送了一定距离的上述纸币照射光，并接收其反射光，再将其转换成电信号，在根据该电信号检测纸币的全息图区域的同时核对其真伪。
若按照本发明，由于对沿被照射物的传送路径设置的照射部按不同的角度对各照射部照射光，并将该光的反射光利用与各反射光对应设置的传感器按每个像素进行光电转换，将该光电转换后的输出与规定的全息图核对数据进行核对，所以，即使被照射物的全息图区域的图像信息是细密形成的图案，也能够精度良好地判别全息图的真伪。
若按照本发明，由于对被照射物照射包含多个光谱的光，并接收来自被照射物的反射光，所以，能够得到与全息图的色彩相对应的输出来作为图像信息。此外，在使反射光通过设在传感器上的彩色滤光片之后，得到光电转换输出，由此，可以通过过滤光谱强的光来实现发弱光的全息图的核对。
图1是本发明实施方式1的图像读取装置的剖面结构图。
图2是本发明实施方式1的图像读取装置的整体剖面结构图。
图3是本发明实施方式1的图像读取装置的透过体的平面图。
图4是本发明实施方式1的图像读取装置的侧视图。
图5是本发明实施方式1的图像读取装置的平面图。
图6是本发明实施方式1的图像读取装置的电路结构图。
图7是本发明实施方式1的图像读取装置的流程图。
图8是本发明实施方式1的图像读取装置的光源控制时序图。
图9是本发明实施方式1的图像读取装置的光源控制时序图。
图10是本发明实施方式1的图像读取装置的图像输出时序图。
图11是说明本发明实施方式1的图像读取装置的光源照射角度的图。
图12是说明本发明实施方式1的图像读取装置的光源种类和传感器的光谱响应的图。
图13是本发明实施方式1的图像读取装置的传感器的平面图，(a)是单色读取传感器，(b)是彩色读取传感器。
图14是说明本发明实施方式1的图像读取装置的纸币插入方向和全息图的关系的图。
图15是本发明实施方式1的图像读取装置的光传感器输出的信号处理电路图。
图16是本发明实施方式1的图像读取装置的光传感器输出的逻辑图。
图17是本发明实施方式1的图像读取装置的一连串的工作流程图。
图18是本发明实施方式1的图像读取装置的全息图。
图19是本发明实施方式1的图像读取装置的浮岛型全息分布图，(a)是RAM中存储的所有的数据，(b)是缩小后的全息图数据，(c)是核对数据。
图20是说明本发明实施方式1的图像读取装置的核对方法的方框图。
图21是本发明实施方式1的图像读取装置的核对波形图。
图22是说明本发明实施方式1的图像读取装置的按各光谱分割的传感器输出的图。
图23是本发明实施方式2的图像读取装置的剖面结构图。
图24是本发明实施方式3的图像读取装置的剖面结构图。
图25是本发明实施方式3的图像读取装置的透过体的平面图。
具体实施例方式
实施方式1.
(结构)下面，使用图1说明本发明的实施方式1。图1是实施方式1的图像读取装置的剖面结构图。在图1中，1是纸币、有价证卷或支票等被照射物，优选是在对具有透光性的基体材料进行了全息处理(全息摄影)的热压接部分、印刷部分、密封粘贴部分及其他色彩随视角变化的部分等上具有光较难透过的区域。
2是传送被照射物1(纸币1)的传送辊(传送单元)，2a是续纸侧的传送辊，2b是中继传送辊，2c是出纸侧传送辊。3是设在纸币1的传送路径上的照射部，3a是第1照射部，3b是第2照射部。4是荧光灯、冷阴极管等使用了等离子体激励的白色光源(第1光源)，4a照射照射部3a，4b照射照射部3b。5是向照射部3有效地照射白色光源4发生的光的反射板，6是搭载了多个RGB等的光源的LED阵列或由棒状光源等构成的准白色光源(第2光源)，6a照射照射部3a，6b照射照射部3b。7是准白色光源6的光射出部，8是防止准白色光源6漏光并且带有反射板的作用的白色罩。9是对照射在纸币1上的光的反射光进行聚焦的透镜阵列(棒状透镜阵列)，9a对来自照射部3a的纸币1的反射光进行聚焦，9b对来自照射部3b的纸币1的反射光进行聚焦。
10是接收由透镜阵列9聚焦后的光并使多个光电转换的半导体芯片呈直线状排列构成的传感器(受光部)，由将各像素的光电转换部(光电转换电路)及其驱动电路等组装后的传感器IC构成，10a接收来自透镜阵列9a的光，10b接收来自透镜阵列9b的光。11是配置传感器10的传感器基板，12是对由传感器10光电转换后的模拟信号进行A/D转换并对各像素进行信号处理而且对来自纸币1的图像信息进行运算加工处理的信号处理IC(ASIC)。13是由搭载电子部件的印刷布线板等构成的基板，14是电容器等电子部件，搭载在基板13上。15是进行传感器基板11和基板13之间的信号或电源的递送的中继连接器，16是支撑在基板13的背面的外部连接器，具有供给系统信号(SCLK)、起动信号(SI)、时钟信号(CLK)和电源等的输入信号或向光源等提供电源且输入输出其他控制信号进而向外部输出图像信号(SIG)等的作用。
17是沿传送路径设置的由塑料材料等构成的透过体，18是收纳并支撑透镜阵列9和传感器基板11的内部框体，19是收纳并支撑白色光源4、准白色光源6、基板13、透过体17和内部框体18的外部框体，20是设在外部框体19的内部并将从白色光源4向纸币1照射的光的入射角设定成窄角的导光路(导光部)，21是收纳除传送辊2之外的构成物的反射型传感器结构体(称作CIS)，21a是使白色光源4a以窄角照射照射部3a的第1CIS，21b是使准白色光源6b以宽角照射照射部3b的第2CIS。图中，同一符号表示相同或相当的部分。
对于搭载在金融终端等领域使用的纸币判别机(纸张类判别装置)中的读取装置，有时不能通过任意插入设定的纸币1的正反两面图像的差异来读取目标图像，所以，在本实施方式1中，说明像图2所示那样同时读取纸币1两面的图像信息并进行真伪判别的情况。
图2是在纸币1的传送路径的两侧配置了同一结构的CIS21的图像读取装置的剖面结构图，CIS21a和CIS21b配置在纸币1的传送路径的一个面上，与此相对，CIS21c和CIS21d与CIS21a和CIS21b上下翻转，配置在另一个面上。因此，对于与纸币1的传送方向正交的主扫描方向(读取宽度方向)，CIS21a和CIS21b的扫描方向相同，从左端向右端扫描，CIS21c和CIS21d的扫描方向相同，从右端向左端扫描。此外，照射部3a和照射部3c及照射部3b和照射部3d在传送路径上隔开一定的距离配置。再有，图中，和图1相同的符号表示相同或相当的部分。
其次，使用图3说明照射部3的区域。图3是搭载在CIS21上的透过体17的平面图，17w是设在透镜阵列9的聚焦区内的透过体17的槽(开口部)。该开口部17w作为沿纸币1的传送方向以5mm的宽度横跨主扫描方向从一端到另一端的空洞而形成。透过体17是对塑料材料进行去光泽和发黑加工，使照射至除了开口部17w之外的部分的光都被吸收，将从该开口部17w发出的光作为有效光对纸币1进行照射。
图4是除去传送单元等并从主扫描方向看去的图像读取装置的侧视图，22是用来固定CIS21a和CIS21c的支架，23是安装CIS21和支架22的螺钉，24是用来将CIS21固定在图像读取装置的系统主体(读取系统)的系统支座，25是安装支架22和系统支座24的螺钉。
图5是实施方式1的图像读取装置的包含传送单元的平面结构图。30是由具有发光元件和受光元件的分离型光传感器构成的检测单元(以下仅称作“光传感器”)，在读取的主扫描方向上从纸币1的一端向另一端延伸设置。在光传感器30上设置连接器，光传感器30经支板31定位并固定在系统支座(未图示)上。该光传感器30设成在与纸币1的传送方向相反的方向上相对照射部3a隔开规定的距离(例如，L＝50mm)，使纸币1通过光传感器30的发光元件和受光元件之间。
而且，在光传感器30中，从发光元件发出的光，对于纸币1的全息图部分等反射部分，反射后不到达受光元件，电平大致为零，对于纸币1的透过部分，光透过该透光部分到达受光元件，电平发生变化。此外，当没有纸币1时，受光元件的电平呈现饱和值。因此，在纸币1的传送过程中，光传感器30在纸币1通过结束之前利用受光元件以小于或等于饱和值的电平接收光。此外，当纸币1的全息图区域正通过时，受光元件的输出为零。
32是收纳纸币1的盒子，具有续纸侧盒子32a和出纸侧盒子32b。33是放置盒子32的纸币台，具有续纸侧纸币台33a和出纸侧纸币台33b。34是传送辊，由续纸侧的取出辊34a和出纸侧的取入辊34b构成。传送辊34a和34b与传送辊2a、2b及2c同步，根据规定的传送信号，通过电机(未图示)驱动来传送纸币1。
因此，在图5中，放置在续纸侧盒子32a的上部的纸币1依次从传送辊34a、2a传送至CIS21a和CIS21c的读取区的照射部3a和3c。在纸币1的传送路径中，检测纸币1的边缘、透光部分和全息图区域的光传感器30具有5个红外线传感器，且在读取的主扫描方向上等间隔设置，但是，当纸币1的全息图区域像图5所示那样在读取的主扫描方向从一端横跨到另一端形成时，光传感器30也可以由1个红外线传感器构成。
其次，通过读取区的纸币1利用传送辊2b传送到CIS21b和CIS21d的读取区的照射部3b和3d中。最终，纸币1通过传送辊2c和传送辊34b收纳入盒子32b中。这里，对各传送辊2和34准确地进行同步驱动，使纸币1的传送速度例如为250mm/s。再有，在图5中，和图1、图2和图4相同的符号表示相同或相当的部分。
(光源的点亮/熄灭控制)图6是实施方式1的图像读取装置的电路结构图。在图6中，40是光源驱动电路，其使白色光源4和准白色光源6点亮或熄灭，并且驱动光传感器30，将来自5个光传感器30的输出电平传送给信号处理IC(ASIC)12。41是控制部(CPU)，控制光源驱动电路40等的一连串工作。
首先，利用光传感器30将最初检测出纸币1的边缘部分的定时信号输给ASIC12的CPU41。这时，因纸币1的传送速度恒定，故在经过与光传感器30和照射部3a之间的规定距离L对应的时间之后，纸币1到达照射部3a，在该定时对光源驱动电路40进行驱动控制，使CIS21a的白色光源4a点亮。同样，也使纸币1的反面读取用的CIS21c的白色光源4c点亮。或者，也可以使用最初检测出纸币1的边缘部分的定时信号同时点亮白色光源4a、4c。
其次，当纸币1正通过光传感器30时，光传感器30的输出变动到光传感器30的饱和电平以下。该电平变化由纸币1的透光率决定。但是，在纸币1的全息图区域(部分)，除了纸币1的纸厚，再加上金属图案的加工处理或热压接处理，因此电平大致降到零。
其次，通过检测出纸币1的相反一侧的边缘，来结束光传感器30对1张纸币1的处理。其间，以5ms的间隔对各光传感器30的输出电平进行采样，将纸币1的尺寸和全息图区域的大概尺寸信息传递给光源驱动电路40。
此外，因纸币1的传送速度恒定，故可以利用纸币1的相反一侧的边缘的检测，在经过一定时间之后，在纸币1的相反一侧的边缘刚刚通过照射部3a之后，对光源驱动电路40进行驱动控制，使CIS21a的白色光源4a熄灭。同样，也使纸币1的反面读取用的CIS21c的白色光源4c熄灭。
(方框结构整体的工作)在图6中，42是放大光电转换后的模拟图像信号(SO)的放大器，43是将模拟信号(SO)转换成数字信号的256个数字(8位)分辨力的A/D(模数)转换器，44是比较SO的数字输出的比较电路，45是核对全息图的基准数据(核对数据)和实测的数据的核对电路。
首先，当根据从读取系统送来的读取的系统信号(SCLK)，向传感器10输入与CIS21的时钟信号(CLK)同步的设定成0.5ms/行的读取速度的起动信号(SI)时，受光部(传感器)10按照该定时依次输出光电转换后的模拟信号(SO)。SO在利用放大器42放大后，利用A/D转换器43进行模数(A/D)转换，再输入比较电路44和核对电路45。
其次，说明比较电路44的比较输入。在本实施方式1中，CIS21a和CIS21b相分离，分别具有信号处理IC12。因此，CIS21a的比较电路44的一个输入直接从CIS21a的A/D转换器43输出，比较电路44的另一个输入从CIS21b的A/D转换器43输出。此外，CIS21b的比较电路44的一个输入直接从CIS21b的A/D转换器43输出，比较电路44的另一个输入从CIS21a的A/D转换器43输出。即，具有内插关系。
此外，光源驱动电路40与光传感器30的对应通过CIS21a来进行，光传感器30的输出共同送给CIS21a和CIS21b。比较时，使用白色光源4a读取的CIS21a的A/D转换后的数字数据存储在RAM1中，使用准白色光源6b读取的CIS21b的A/D转换后的数字数据存储在RAM2中。
其次，当光传感器30检测出纸币1的相反一侧的边缘之后，CIS21b在纸币1的读取结束的阶段，对RAM1数据和RAM2数据进行相减处理，并将结果作为差值数据保存在一方的RAM(例如RAM1)中，进而进行相减处理，只将比一定值大的数据保存在另一方RAM(例如RAM2)中，进行地址和数据数的压缩，并将其作为实测的全息分布图。不同时进行相减处理是为了在第2次相减处理时对特异位进行修正。
在第2次的一定值的相减处理中，将对作图过程中的主扫描方向和传送方向数据不连续发生的数据作为特异数据加以消除，使其变成零数据。即认为是在全息图区域之外。此外，将连续发生的数据中的数值低的特异数据作为与全息图区域中的与全息图无关的数据保留下来。即认为是全息图区域。
当在全息分布图的作成过程中存在许多特异数据时，作为别的手段，也可以利用全息分布图的抽取将高分辨率的图缩小成1/4分辨率的图。
其次，说明核对电路45。核对电路45是核对例如RAM2存储的全息分布图和RAM3存储的、作为使用白色光源和准白色光源6预先读取纸币1的全息图区域的一部分数字数据的基准数据(也称之为真全息分布图)的电路。
RAM3数据是包含纸币的插入方向并将各种纸币的全息图区域内的一部分数据分散在指定的地址区域中且加以存储的数据。光传感器30可以提取出纸币的大小，判明全息图区域的大概尺寸，因此，通过选择对应的RAM3数据的地址来和全息分布图核对，可以缩短核对处理时间。在核对中，全息分布图的地址数设定得比RAM3数据的地址数和地址内的数据的容量大，因此，传送RAM3数据，并使用1维双向寄存器使RAM3数据发生相对移位，在每一个地址上与全息分布图进行核对。
图7是核对之前的一连串工作的流程图。在图7中，步骤1(S1)～步骤3(S3)与光传感器30的工作有关，步骤4(S4)与CIS21a的读取有关，步骤5(S5)与CIS21b的读取有关。步骤6(S6)～步骤9(S9)与比较及其处理有关，步骤10(S10)～步骤12(S12)与核对有关。
再有，关于设在纸币1的另一个传送面上的CIS21c和CIS21d，虽然光传感器30共用，但独立驱动，进行与CIS21a和CIS21b一样的比较、核对工作。
(工作定时)图8是表示光传感器30的输出信号(FO)和搭载在CIS21a上的白色光源4a与搭载在经纸币1相对配置的CIS21c上的白色光源4c的点亮信号的关系相对时间轴的变化的时序图。设纸币1以250mm/s的速度传送。
因为在光传感器30中的没有纸币1的部分，光传感器30的输出信号(FO)是高电平(饱和电平)，故各光源4a、4c不点亮(ON)。但是，当光传感器30中的纸币1到达边缘时，光传感器30的输出信号(FO)的电平下降。这时，光传感器30的输出信号(FO)在规定的电平范围内，即，从比Vth1低的时刻开始，白色光源4a点亮，照射部不同的白色光源4c稍微延迟后点亮。
此外，当光传感器30中的纸币1到达相反一侧的边缘时，光传感器30的输出信号(FO)回到饱和电平，因此，白色光源4a基于光传感器30和照射部3a之间的距离(L)延迟后熄灭。此外，白色光源4c也相应地熄灭。此外，在全息图区域中，因纸币1的透光率低，故光传感器30的输出信号(FO)约等于零。
图9是表示纸币传送中CIS21的各光源的点亮、熄灭的期间的图，在CIS21a、21b中，CIS21a的白色光源4a点亮，然后熄灭。接着，在一定时间之后，CIS21b的准白色光源6b点亮，然后熄灭。同样，在CIS21c、21d中，CIS21c的白色光源4c点亮，然后熄灭。接着，在一定时间之后，CIS21d的准白色光源6b点亮，然后熄灭。光源4、6点亮时，在连续的时钟信号(CLK)的点亮区间内起动信号(SI)进行驱动，进行图像的读取。系统时钟信号(SCLK)进行时间管理，以2倍于CLK的速度和CPU41连动。
图10是表示起动信号(SI)和模拟的图像输出(SO)的关系的图，在CIS21的读取周期(0.5ms/行)得到规定位数的图像输出(SO)。此外，在图10中，示出了白色光源4的点亮区域和准白色光源6的点亮区域中的图像输出(SO)随时间的变化，与起动信号(SI)同步依次出现规定位数的图像输出(SO)。通过在各行之间设置消隐区间，可以通过变更读取周期(0.5ms/行)对图像输出(SO)电平进行微调。
即，用白色光源4读取的图像和用准白色光源6读取的图像除了全息图区域的图像之外是同一图像，所以，图像信号(SO)的波形宏观上相似，因CIS21彼此独立，故当用白色光源4得到的图像输出(SO)和用准白色光源6得到的图像输出的电平不同时，通过变更一方的CIS21的消隐区间(即，变更读取周期)，可以进行双方的全息图区域之外的图像输出(SO)的电平对比(校正)。
其次，说明图11中的全息图区域的图像。通过对纸币1照射白色光源4和照射角度不同的准白色光源6，虽然除了全息图区域之外输出的绝对电平不同，但是，因读取同一图像故输出波形的分布相似，另一方面，通过从不同的角度对全息图区域照射光源来得到不同的图像输出。特别是白色光源4的照射，因发射多种光谱，故差别更加明显。
在CIS21中，以30度的窄的入射角从远处照射使用了高输出的荧光灯等的白色光源4，并以45乃至60度的宽的入射角照射输出较低的同样是白色光源的伴随RGB发光的准白色光源6。在RGB准白色光源6中，如图12所示，虽然可以通过覆盖多个可见光区域来得到白色光源，但是，若是可见光区域，可以使用其他光谱的LED光源，也可以附加发射红外线或紫外线的LED光源，将其作为准白色光源6。
此外，如图12同时示出的那样，CIS21的受光部10对于光学波长在红色发光侧具有光谱响应高的特性。因此，如图13(a)所示，在受光部10中直接接收白色光源4的反射光，再进行全息图区域等的读取。与此相对，如图13(b)所示，在传感器IC形成之后，将像素分成3等分，按各像素使用透明的明胶材料在受光部10上涂敷形成颜色读取用的RGB滤光片，在光电转换之前，对多个光谱的一部分进行滤光，适当选择图像输出(SO)后再输出，由此，可以通过区分颜色来判定全息图区域的真伪。例如，在图13(b)中，使用对可见光区域中间的绿色光(G)的滤光功能，从传感器10的G端子取出图像输出(SO)，由此，可以利用与自然光不同的独自的光学识别来判别纸币1的真伪。
其次，使用图14说明纸币1的插入方向和全息图形状的识别。从长边方向和从短边方向传送纸币1时，RAM3中存储的作为基准数据的全息图数据也不同。图14(a)是从纸币1的长边方向传送纸币1的宽度方向具有带状全息图区域的纸币1的情况，是使用各光传感器30检测出来的，称作纵型带状全息图。与此相对，图14(b)是从纸币1的短边方向传送相同的纸币1的情况，是使用一部分光传感器30用较长的时间检测出来的，称作横型带状全息图。此外，在图14(b)中，有不管纸币1的插入方向而使用部分光传感器30在较短的时间内检测出来的称之为浮岛型全息图的图。
其次，以纵型带状全息图为例具体说明利用光传感器30的输出检测纸币1的尺寸检测或全息图区域的尺寸的方法。图15示出使光传感器30的输出(FO)经由光源驱动电路40向ASIC12输入信息的装在光源驱动电路40中的信号比较电路。各光传感器30的输出使用装在光源驱动电路40中的2系统的电平比较器来指定光传感器30的电平，并在ASIC12中进行信号处理。
图16示出各光传感器30的输出随纸币1的传送时间而变动的情况。图16示出光传感器30的FO1～FO4在检测出纸币边缘50ms之后检测出全息图区域和70ms后纸币1的全息图区域通过的情况，在150ms后检测出纸币1的相反一侧的边缘。
此外，关于纸币1的读取宽度，在图16中，光传感器30的输出(FO5)始终检测不到纸币1的信号。
由以上可知，在纸币1沿长度方向的传送中，根据从检测出纸币1的最初的边缘到检测出纸币1相反一侧的边缘所经过的时间来判明纸币1的长度，根据纸币1的全息图区域的通过时间来判明纸币1的全息图区域的长度。
此外，根据间隔设置的光传感器30的FO1～FO5的设置位置判明纸币1的大致宽度，进而判明纸币1的全息图区域的大致宽度。在检测宽度时，若要求高精度检测，可以通过使光传感器30的设置间隔相互靠近或附加搭载有透过型光源的别的CIS来解决。
此外，当光传感器30的检测区域比较宽、纸币1的边缘响应慢时，也可以通过使用光斑为50μmφ左右的半导体激光传感器来实现边缘检测位置的高精度化和检测电平的响应时间的缩短，并且缩短作为检测时间间隔的采样时间，由此，提高纸币1的尺寸或全息图区域的位置检测的时间精度。
由以上可知，CPU41根据图15所示的比较器1、2的输出(由MO1～MO10表示)信息，设定要核对的最佳的RAM3存储的基准数据的种类(地址)。
(核对)其次，使用图17详细说明核对方法。在本实施方式1中，读取宽度方向的读取密度在300dpi时为1872位，在600dpi时为3744位，任一种密度都与约160mm以下的纸币对应。此外，读取行数为1280位，与约160mm以下的纸币对应。这里，如图13(b)所示，传感器10的CNT端子(读取密度切换端子)设定为300dpi，使用只是各像素的奇数位工作的总数为1872位的光电转换输出进行说明。
首先，白色光源4a点亮后取入的数据信号存储在具有1872×1280区域的RAM1中，并且作为数字图像信号(SIG)实时并行地转送给读取系统，用于图像参照显示。同样，准白色光源6b点亮后取入的数据信号存储在具有1872×1280区域的RAM2中。
其次，CPU41利用减法处理对RAM1数据和RAM2数据的各地址数据进行差分比较，并将绝对值差分数据存储在RAM1中。接着，CPU41进行减法运算，指定变化大的地址，并且进行各地址中的数据的缩小，再存储在RAM2中。因为无论是白色光源4a还是准白色光源6b，读取图像都一样，虽然全息图区域之外的数据的绝对值不同，但具有相似的关系，所以可以根据这一关系进行它们的信号处理。这时，如前所述，有时进行特异位的处理，即使是比一定值小的数据也可以作为全息图区域的数据来对待。该全息图区域的数据称作全息分布图，指定RAM3数据的种类或候补，而且，与从RAM3转送来的基准全息图数据(核对数据)核对。
再有，优选在最初取入的RAM1数据和RAM2数据的差分中，在相当于纸币1的两侧边缘部分的数据区域内进行RAM1数据和RAM2数据的宏观比较，通过在由白色光源4得到的RAM1数据和由准白色光源6得到的RAM2数据之间重新安排地址，进行地址位置偏差的校正，以确保数据的匹配性。
图18是表示RAM1和RAM2的具体的差值数据的例子，全息图区域的指定由差值决定。在图18中，选择35digits以上作为带型全息图区域的数据。
图19(a)示出浮岛型全息图区域的具体例子。通过决定全息图区域的种类，CPU41指定合适的符合全息分布图的RAM3数据的种类，将RAM3的基准全息图数据(核对数据)转送给核对电路，依次将RAM3数据和RAM2数据核对。
其次，使用图19所示的浮岛型全息图数据进一步说明核对。图19(b)是表示只取出35digits以上的浮岛型全息图的数据的图，与图19(c)所示的预先作为基准全息图数据(核对数据)设定的存储在RAM3中的数据进行核对。这里，存储在RAM2中的地址数和各地址的数据数的容量设定得比RAM3存储的数据容量大。
其次，如图20所示，使用A/D信号(地址指定信号)对每一个地址将RAM3数据转送到1维双向移位寄存器中，再转送到双向移位寄存器锁存部(锁存部)中。在锁存部中，利用R/L信号(左右移位信号)对每一个地址的RAM2数据进行核对。
RAM2数据利用A/D信号经移位寄存器直接输入只由逻辑电路构成的单元区域逻辑核对门电路中，与此相对，RAM3数据利用多次来自CPU41的R/L信号使地址内的数据左右移位(扫描)。LA信号(锁存信号)在RAM3的各数据的每1次移位时送出，这时利用单元区域逻辑核对门电路进行核对。核对按照各地址内的数据的起伏来进行，如图21所示，对每一个RAM2数据的地址检查RAM3(1)数据的起伏是否与RAM2数据的地址一致。
当RAM(1)数据与RAM2的任意地址数据一致时，单元区域逻辑核对门电路向CPU送出一致信号，CPU41通过对该RAM2的地址的R/L信号的送出次数来指定RAM2的地址。
其次，传送作为RAM3数据的下一个地址的RAM3(2)数据，并与指定的RAM2的地址的下一个地址数据核对，若一致，单元区域逻辑核对门电路向CPU41送出一致信号。在该时刻，CPU41可以向读取系统输出一致判定信号，进而，也可以转送作为RAM3数据的再下一个地址的RAM3(3)数据，并与指定的RAM2的地址的再下一个地址数据核对，在确认一致之后向读取系统送出判定信号。
再有，在本实施方式1中，为方便起见，RAM1～RAM3的数字数据以5digits作为核对单位，但也可以以10digits作为核对单位。此外，在白色光源4a或准白色光源6a的差值比较时，有时因纸币1的宽度方向的0.1mm左右的传送偏差或纸币1的传送速度的离散而使存储在RAM1或RAM2中的图像数据的几个像素部分的取入地址发生变化。这时，要求存储在RAM1和RAM2中的数据不是图像信号，仅仅是真伪判定信号，所以，和前述的特异位的处理一样，也可以通过将相邻的位和下一行的平均数据存储在RAM1和RAM2中，从而使识别分辨率为1/4，这样来简化核对判定。
此外，图22是将传感器10的输出按光谱进行分解时的例子，图中全息图区域的反射光的色彩以红色(R)光为主。此外，在由半导体制造工艺制造的传感器10中，如图12的传感器的光谱响应曲线所示那样，在可见光区域，光学波长越长，受光响应越高，所以，传感器10的输出值受红色光的影响，当出现真伪判别精度上的问题时，图像输出(SO)优选经图13(b)所示的R-滤光片接收。这时，RAM3存储的基准数据也以同样条件进行实测并存储起来。
此外，由于在本实施方式1中，以利用激光写入的高清晰的全息图区域为主进行了说明，所以，使用具有300dpi的分辨率的传感器10来得到每一个像素的数据和256digits(8位)的数字转换电平，但是，在使用简单的棱镜或反射体及印刷图案的全息图区域的真伪判定中，因图像图案不细密，故也可以是64digits(6位)的数字转换电平，在单单利用视角的差异来得到光学上变化的印刷图案的全息图中，即使使用8dot/mm左右的分辨率的传感器IC也可以进行真伪的判定。
根据以上的方法可以得到一种图像读取装置，其通过以不同的角度对沿纸币1的传送方向设置的照射部照射光，可以实现高精度的真伪判别。
实施方式2.
使用图23说明本发明的实施方式2。图23是实施方式2的图像读取装置的剖面结构图。在图23中，21是在照射部3的两侧设有白色光源4和准白色光源6的CIS，CIS21a和CIS21b排列配置在纸币1的一个面一侧，CIS21c和CIS21c排列配置在纸币1的另一个面一侧。图中，和图2相同的符号表示相同或相当的部分。
其次，说明其结构。在图23中，1个CIS21搭载2个白色光源4，白色光源4以同一角度从纸币1的两侧同时对照射部3进行照明。同样，搭载2个准白色光源6，准白色光源6以和白色光源不同的同一照射角度从纸币1的两侧同时对照射部3进行照明。
像以上那样通过从两侧同时对纸币1进行照明，即使因纸币1传送时的起伏变化而使纸币1在照射部3产生不均匀的平面，因按同一角度从纸币1的一个面的两侧进行照明，故和从一侧照射的情况相比，不会因纸币1的不均匀面这一点而产生影子，可以消除因纸币1的传送不均匀而带来的影响，能够稳定地进行纸币1的真伪判别或图像读取。再有，除了从两侧同时点亮之外，工作、功能及判别方法都和实施方式1中说明的情况一样。
实施方式3.
使用图24说明本发明的实施方式3。图24是实施方式3的图像读取装置的剖面结构图。在图24中，60是由LED光源构成的准白色光源(第2光源)，70是由塑料材料构成的黑色块(第1遮光部件)，支撑准白色光源60。80是由塑料材料构成的第2遮光部件，由黑色块支撑。100是传感器，100a是第1传感器，100b是第2传感器，110是支撑白色光源4的基板(也称作第1基板)，120是搭载传感器100的传感器基板(也称作第2基板)。160是接收并传送信号的输入输出连接器(外部连接器)，170是有2个照射部3的透过体，210是CIS，210a是配置在纸币1的一个面一侧的CIS，210c是配置在纸币1的另一个面一侧的CIS。图中，和图1相同的符号表示相同或相当的部分。
其次，说明其结构。在图24中，1个CIS210搭载2个透镜阵列9a、9b，与各透镜阵列9对应，在2处设置照射部3。对传送来的纸币1，首先，用白色光源4照明位于照射部3a的纸币1，利用透镜阵列9a对其反射光进行聚焦，由传感器100a接收。进而，当纸币1到达照射部3b时，用准白色光源60照明位于照射部3b的纸币1，利用透镜阵列9b对其反射光进行聚焦，由传感器100b接收。再有，CIS210c也是独立的，和CIS210a同样工作。
图25是搭载在CIS210上的透过体170的平面图，170w是设在透过体170上的2个开口部。沿着该开口部170w设置照射部3a和照射部3b。
像以上那样，在1个CIS210上搭载白色光源4和准白色光源60，通过以不同的照射角度对沿传送方向设在相互不同的位置上的照射部3照射光，从而可以使用1个CIS210来进行全息图的真伪判别。此外，与本实施方式1或2相比，因外部框体作成一体，故可以预见到会削减交换信号的控制线和比较、核对电路等信号处理IC的数量，成为小型的图像读取装置。
权利要求
1.一种图像读取装置，其特征在于，具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；第1光源，对全息图区域中的照射部照射光；以及第2光源，沿上述传送方向与该第1光源隔离设置，对上述全息图区域传送了规定距离时的上述全息图区域中的照射部照射光，使对上述照射部照射上述第1光源的光的照射角度与上述全息图区域传送了规定距离时对上述照射部照射上述第2光源的光的照射角度不同，分别接收上述全息图区域的反射光，对与被照射物的全息图区域有关的电信号进行检测。
2.权利要求1记载的图像读取装置，其特征在于，上述第1光源具有向上述照射部导入光的导光部，并配置在相对于上述照射部比上述第2光源远的地方。
3.一种图像读取装置，其特征在于，具备一方和另一方光源；导光部，将该一方光源的光导向被照射物的全息图区域中的照射部；透镜阵列，上述一方和另一方光源的光通过全息图区域中的照射部反射并使该反射光聚焦；以及第1和第2图像传感器，具有接收由该透镜阵列聚焦后的光的传感器，该第1和第2图像传感器在上述传送方向上隔开规定的距离配置，当上述第1图像传感器进行一方光源的光的读取时，上述第2图像传感器进行另一方光源的光的读取，对与被照射物的全息图区域有关的电信号进行检测。
4.权利要求3记载的图像读取装置，其特征在于，上述第1和第2图像传感器一体构成。
5.一种图像读取装置，其特征在于，具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；第1光源，设在第1基板上；导光部，对光进行导向，使得将该第1光源的光照射到被照射物的全息图区域上；第1透镜阵列，使全息图区域的反射光聚焦；第1传感器，设在第2基板上，接收由该第1透镜阵列聚焦后的光；第2透镜阵列，与上述第1透镜阵列面对面设置；第1遮光部件，在上述第1透镜阵列和上述第2透镜阵列之间，设在上述第2基板上；第2光源，设在该第1遮光部件上，按照和上述第1光源的光对全息图区域的照射角度不同的照射角度，向由上述传送单元传送来时的上述全息图区域的照射部照射光；第2传感器，设在上述第2基板上，接收该第2光源的光由上述全息图区域反射且由上述第2透镜阵列聚焦后的光；以及核对单元，利用上述第1和第2传感器的输出信号核对上述全息图区域中的全息图的真伪。
6.权利要求5记载的图像读取装置，其特征在于，上述第1光源是等离子体光源，上述第2光源是LED光源。
7.权利要求5记载的图像读取装置，其特征在于，将上述第1和第2光源对全息图区域的光的照射方向分别作为被照射物的传送方向的分量。
8.权利要求6或7记载的图像读取装置，其特征在于，上述第2光源将棱柱状反射部件的一个角部切除后形成光的射出部。
9.权利要求7记载的图像读取装置，其特征在于，在和上述第2光源的上述光的射出部相反的一侧设置第2遮光部件。
10.权利要求5记载的图像读取装置，其特征在于，上述第2光源通过上述第1遮光部件从上述第2基板供给电力。
11.权利要求1或3记载的图像读取装置，其特征在于，上述第1或一方光源是白色光源，而且，上述第2或另一方光源是发射多个波长的光的准白色光源。
12.权利要求3或4记载的图像读取装置，其特征在于，上述第1和第2图像传感器配置在被照射物的正面和背面的双方，而且，在被照射物的传送方向上使相对位置错开。
13.一种图像读取装置，其特征在于，具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；第1光源，对全息图区域中的照射部照射光；第2光源，沿上述传送方向与该第1光源隔离设置，对上述全息图区域传送了规定距离时的上述全息图区域中的照射部照射光，设置成使对上述全息图区域传送了规定距离时的上述照射部照射光的照射角度与对上述照射部照射上述第1光源的光的照射角度不同；第1和第2透镜阵列，分别使利用上述全息图区域中的照射部将上述第1和第2光源的光反射后的反射光聚焦；第1和第2传感器，接收分别由该第1和第2透镜阵列聚焦后的光再进行光电转换；以及核对单元，比较该第1和第2传感器的输出信号并核对被照物的全息图区域中的全息图的真伪。
14.一种图像读取装置，其特征在于，具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；第1光源，对全息图区域中的照射部照射光；第2光源，沿上述传送方向与该第1光源隔离设置，对上述全息图区域传送了规定距离时上述全息图区域中的照射部照射光，设置成使对上述全息图区域传送了规定距离时的上述照射部照射光的照射角度与对上述照射部照射上述第1光源的光的照射角度不同；第1和第2透镜阵列，利用上述全息图区域中的照射部使上述第1和第2光源的光反射，并分别使该反射光聚焦；第1和第2传感器，接收分别由该第1和第2透镜阵列聚焦后的光再进行光电转换；差分检测单元，检测该第1和第2传感器的输出信号的差值；存储单元，存储被照射物的全息图区域中的真全息分布图；以及核对单元，比较上述差分检测单元的检测信号和从上述存储单元取出的真全息分布图数据，核对被照射物的全息图区域中的全息图的真伪。
15.权利要求14记载的图像读取装置，其特征在于，上述核对单元将上述第1和第2传感器的输出信号的差值暂时存储在RAM中。
16.一种图像读取装置，其特征在于，具备传送单元，使具有全息图区域的被照射物在传送方向上进行传送；全息图检测单元，对被照射物的全息图区域的通过进行检测并输出检测信号；第1光源，对被照射物的全息图区域中的照射部照射光；第2光源，沿被照射物的传送方向与该第1光源隔离设置，以和上述第1光源的上述规定的照射角度不同的照射角度，对被照射物传送了规定距离时的上述全息图区域中的照射部照射光；点亮控制单元，在接收到上述全息图检测单元的检测信号时，分别控制上述第1和第2光源的点亮；以及传感器IC，分别接收上述第1和第2光源引起的来自上述全息图区域的反射光，对与被照射物的全息图区域中的全息图有关的电信号进行检测。
17.权利要求16记载的图像读取装置，其特征在于，上述点亮控制单元进行控制，使得相对于被照射物的传送方向，在前级的上述第1光源点亮并经过一定时间之后，使后级的上述第2光源点亮。
18.权利要求16或17记载的图像读取装置，其特征在于，上述点亮控制单元进行控制，使得在被照射物的全息图区域沿上述传送方向通过的时间内使上述第1或第2光源点亮。
19.权利要求16或17记载的图像读取装置，其特征在于，上述点亮控制单元在来自上述全息图检测单元的检测信号电平为规定电平以下的时间段内，检测被照射物的全息图区域通过上述全息图检测单元的情况。
20.一种纸币读取方法，其特征在于，按规定的照射角度对纸币的全息图区域照射光，接收来自上述全息图区域的反射光再将其转换成电信号，当纸币传送了一定的距离时，按和上述规定的照射角度不同的照射角度对上述全息图区域照射光，并接收其反射光，再将其转换成电信号，根据该电信号来核对纸币的全息图区域中的全息图的真伪。
21.一种纸币读取方法，其特征在于，按规定的照射角度对具有全息图区域的纸币照射光，接收其反射光再将其转换成电信号，按和上述规定的照射角度不同的照射角度对传送了一定距离的上述纸币照射光，并接收其反射光，再将其转换成电信号，在根据该电信号检测纸币的全息图区域的同时核对其真伪。
全文摘要
本发明提供一种图像读取装置，其利用白色光源等读取被照射物的全息图区域的图像，进行对被照射物的真伪判别。其具备使具有全息图区域的被照射物(1)在传送方向上进行传送的传送单元、对全息图区域中的照射部(3a)照射光的第1光源(4)、沿传送方向与第1光源(4)隔离设置并对全息图区域传送了规定距离时全息图区域中的照射部(3b)照射光的第2光源(6)，使对照射部(3a)照射第1光源(4)的光的照射角度与全息图区域传送了规定距离时对照射部(3b)照射第2光源(6)的光的照射角度不同，分别接收全息图区域的反射光，并检测出与被照射物(1)的全息图区域有关的电信号。
文档编号G07D7/20GK101038689SQ200610160328
公开日2007年9月19日 申请日期2006年11月16日 优先权日2006年3月15日
发明者远藤孝文, 丰田滋, 野上阳平 申请人:三菱电机株式会社