JP2004309432A

JP2004309432A - 反射型光結合装置

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Publication number: JP2004309432A
Application number: JP2003106664A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Horinouchi; 輝彦堀之内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: JP4105021B2

Abstract

【課題】複数の波長の受光が可能な反射型光結合装置を提供する。
【解決手段】可視発光素子４ａ、赤外発光素子４ｂ及び受光素子５は、実装基板１に一直線上に配置される。発光素子４ａ、４ｂ及び受光素子５は、発光側導光路８ａ及びスリット８ｂ、と受光側導光路９ａ及びスリット９ｂとを有するホルダー３によって保持され、その全体は、防塵用の透明カバーケース２で覆われている。受光素子５に搭載する受光チップ７は、通常のフォトトランジスタの他、各波長での受光ゲインが最適となるような、ゲイン抵抗切り替え内臓タイプのアナログ出力タイプのフォトＩＣを使うこともできる。ホルダー３の材質は、反射率が非常に高い酸化チタンが混合された熱可塑性樹脂が好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に紙幣の真贋を判定するために使用される反射型光結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型光結合装置に関しては、以下に示すものが知られている（非特許文献１参照）。
【０００３】
図６は従来の反射型光結合装置を示しており、（ａ）はその外観を示す平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）はその内部構造を示す断面図である。
【０００４】
図６に示す反射型光結合装置は、シリンドリカルレンズ１０１、リードフレーム１０３を有する発光素子パッケージ１０４及び受光素子パッケージ１０５がホルダー１０２によって一体的に組み込まれた構造となっている。
【０００５】
シリンドリカルレンズ１０１は、図示しない紙幣の進行方向（ｘ）の発光光及び受光光を絞り、進行方向に対して直交する方向（ｙ：紙面に対して垂直方向）の発光光及び受光光を絞らない構造となっている。
【０００６】
発光素子パッケージ１０４は、発光チップである可視発光ダイオードチップ１０６ａ又は赤外発光ダイオードチップ１０６ｂを搭載している。また、受光素子パッケージ１０５は受光チップ１０７を搭載している。すなわち、この反射型光結合装置は、可視又は赤外の１つの波長のみに対応する構成となっている。
【０００７】
この反射型光結合装置を用いて行う紙幣等の検体についての真贋の判定は、特定の波長の光に対する分光特性（反射率）が検体によって異なることを利用して行われる。その特定の光の反射率を測定し、真の検体の反射率と比較することによって、検体の真贋の判定が行われる。紙幣にあっては、複数の波長の光についての測定がよく行われる。
【０００８】
図６に示す反射型光結合装置を用いて、異なる２つの波長の光によって紙幣の真贋の判定を行う場合においては、図７に示すように、この反射型光結合装置を２つ配置して行われる。このとき、実装基板１０８上に設置された２つの反射型光結合装置１００Ａ、１００Ｂのいずれかが可視発光ダイオードチップを搭載し、もう一方が赤外発光ダイオードチップを搭載している。紙幣１０９は、ガイドプレート１１０上を移動するようになっている。ガイドプレート１１０上には、各反射型光結合装置１００Ａ、１００Ｂのシリンドリカルレンズ１０１の上部位置に紙幣１０８への光の授受のための透明防塵カバー１１１が装着されている。
【０００９】
図８は、内部回路図を用いて図７に示す反射型光結合装置の設定の概略を示している。
【００１０】
【非特許文献１】
［平成１５年３月２８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｉｎｋｏｈ−ｅｌｅｃｓ．ｃｏｍ／ＰＲＯＤＵＣＴＳ／ＰＲｅｆＶＲＵ．ｈｔｍｌ＞
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反射型光結合装置を使用する場合、各波長の発光素子及び受光素子を有する反射型光結合装置を個別に配置する必要があった。従って、従来の反射型光結合装置においては、例えば紙幣の真贋を判定する場合、複数の波長に対してそれぞれ別の反射型光結合装置を設置することが必要であった。更にこのとき、１つの検体に対する反射率の測定に対して受光素子が複数になるので、受光素子の指向性の違いにより反射率の測定の再現性が悪く、その精度も低くなる場合があった。また、反射型光結合装置の光が出入する箇所に防塵カバーの設置も必要であった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数の異なる波長の光を受光できる反射型光結合装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
＜発明の概要＞
上記課題を解決するために、本発明は、複数の異なる波長の光を１つの受光素子で受光して、各光の反射率の測定を１つの反射型光結合装置で行うことによって、検体（紙幣等）の真贋の判定を再現性よく、高い精度で行うようにしている。
【００１４】
＜解決手段＞
具体的には、本発明の反射型光結合装置は、相異なる波長を発光する複数の発光素子と１の受光素子とが一直線上に配置され、複数の発光素子は検体に発光し、１の受光素子は検体から反射された複数の波長の光を受光する。
【００１５】
この特定事項により、複数の異なる波長の光を１つの受光素子で検出するので、反射率の測定が再現よくなされ、高い精度で検体の真贋の判定を行うことが可能となる。また、このような判定は、１つの反射型光結合装置で行うことができるので、１つ以上の反射型光結合装置を用いる場合に比べ設定も簡単で、安価に行うことができる。
【００１６】
本発明の反射型光結合装置において、１つの受光素子は、各波長に応じて受光感度を切り替える機能を有することを特徴とする。
【００１７】
例えば、各波長での受光感度が最適となるゲイン抵抗切り替え機能を有する受光素子の使用等によって、更に各波長での測定精度を向上させることができる。
【００１８】
本発明の反射型光結合装置において、複数の発光素子及び１つの受光素子は、それぞれ導光路及びスリットを有するホルダーによって保持されていることによって、簡単な構造で高精度の判定が可能となる。また、ホルダーを取り替えるだけで容易に導光路及びスリットの形状を変えることができるため、検体によって検出特性を変えることも可能である。
【００１９】
ここで、この導光路及びスリットを有するホルダーの材質は、感度を高めるために反射率が非常に高い酸化チタンを含む熱可塑性の樹脂にすることが好ましい。
【００２０】
またここで、このスリットは、判定時における検体のずれによって生じる信号変化を緩和して測定精度を向上させるために、検体の進行方向に狭く、進行方向に直交する方向に広くなるように設定されていることが好ましい。
【００２１】
また、本発明の反射型光結合装置は、検体と対向する面側に透明体（例えば、透明カバーケース）を装着することにより、光が出入する場所に別途、防塵カバーの設置が必要なく検体の判定を行うことができる。
【００２２】
ここで、この透明体は、受光効率を上げるために集光レンズを具備することが好ましい。また、この集光レンズを取り替えることによって、検体によって検出特性を変えることも可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る反射型光結合装置を示しており、（ａ）はその外観を示す平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）はその内部構造を示す断面図である。
【００２４】
本反射型光結合装置は、図１に示すように実装基板１に各機能部品４ａ、４ｂ、５が実装されており、全体がホルダー３によって保持された状態で透明カバーケース２が装着され各機能部品４ａ、４ｂ、５を覆っている。このような構造の反射型光結合装置は、以下に示す組み立て手順によって製造される。
【００２５】
まず、実装基板１に可視発光素子４ａ、赤外発光素子４ｂ及び受光素子５をはんだ付けにて組み立て配線する。各発光素子４ａ、４ｂには、それぞれ発光チップである可視発光ダイオードチップ６ａ、赤外発光ダイオードチップ６ｂを搭載する。複数の発光ダイオードチップが発光素子４ａ、４ｂに搭載可能であれば、２つ以上の相異なる波長の複数チップを搭載していてもよい。このとき、発光波長が２つの波長でよいのであれば、２チップ入りの発光素子を１つだけ使用してもよい。また、受光素子５には、フォトトランジスタ等の受光チップ７を搭載する。
【００２６】
次に、発光側導光路８ａ及びスリット８ｂ、及び受光側導光路９ａ及びスリット９ｂを保持するホルダー３を基板１に熱溶着部材等１０により固定する。ホルダー３の材質は、反射率が非常に高い酸化チタンが混合された熱可塑性樹脂が好ましい。このとき熱可塑性樹脂に混合する酸化チタンの量は３０重量％以下程度でよい。また、発光素子４ａ、４ｂより発光された光が受光素子７の漏れ電流として特性的に影響が大きい場合、この熱可塑性樹脂に粉末状、繊維状等のカーボンを混合し、樹脂の光透過率を低減する対策を実施する。このとき混合するカーボンの量は全体の５重量％以下といった少量でよい。ここで、酸化チタンとカーボンとの混合比率を変えることによって、ホルダー３の光の反射率及び透過率を調整することができる。
【００２７】
最後に、ホルダー３の上に透明カバーケース２を取り付けて、ホルダー３と透明カバーケース２を固定する。なお、このときの固定方法は、フック止め、樹脂止め、防塵構造に優れる超音波溶着によるシール等が挙げられるがその方法は限定されない。透明カバーケース２は、例えば紙幣が通過する際のワイピング効果によって発生する紙粉が反射型光結合装置内に蓄積するのを防止する効果がある。
【００２８】
また、この透明カバーケース２には受光効率を上げるために、集光レンズ１１を設けることができる。
【００２９】
受光素子５に搭載する受光チップ７は、通常のフォトトランジスタの他、各波長での受光感度が最適となるような、ゲイン抵抗切り替え内臓タイプのアナログ出力タイプのフォトＩＣを使うこともできる。それによって、更に各波長での測定精度を向上させることができる。
【００３０】
図２は、本反射型光結合装置を紙幣の真贋の判定を行う場合において、この反射型光結合装置を配置する例を示している。
【００３１】
本実施の形態では、可視発光素子４ａ、赤外発光素子４ｂ及び受光素子５が、紙幣進行方向（ｘ）に沿って一直線上に配置されている。すなわち、可視発光素子４ａ及び赤外発光素子４ｂが、受光素子５を介して紙幣進行方向（ｘ）の前後に配置された構成となっている。ここで、紙幣１２はガイドプレート１３に沿って進行し、紙幣１２の検出場所は透明カバーケース２面上であり、その面で最適な測定環境となるように設定されている。
【００３２】
このとき、本反射型光結合装置の発光側スリット８ｂ及び受光側スリット９ｂは、紙幣進行方向（ｘ）においては、光がより絞られて精細な判定が可能となるように狭くなっている。また、紙幣進行方向（ｘ）に直交する方向（ｙ：紙面に対して垂直方向）においては、紙幣進行方向（ｘ）より広く開いている。これによって、紙幣１２が紙幣進行方向（ｘ）からずれた場合の信号変化を緩和することができる。
【００３３】
ここでは、受光チップの有効受光縦横比は１：４の比率とし、紙幣進行方向にはシャープな検出特性とし、紙幣進行方向（ｘ）に直交する方向（ｙ）はブロードな検出特性となるようにしている。
【００３４】
図３〜５は、内部回路図を用いて図２に示す反射型光結合装置の設定の概略を示したものである。
【００３５】
図３は、反射型光結合装置において、各発光素子に発光ダイオードチップを１つ搭載した場合を示している。
【００３６】
図４は、反射型光結合装置において、１つの発光素子に発光ダイオードチップを２つ搭載した場合を示している。
【００３７】
図５は、反射型光結合装置において、各発光素子に発光ダイオードチップを１つ搭載した場合であって、受光素子に各波長での受光ゲインが最適となるようなゲイン抵抗切り替え内臓タイプのアナログ出力タイプのフォトＩＣを使用した場合を示している。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の反射型光結合装置は、相異なる波長を有する複数の発光素子と１つの受光素子を同軸上に具備するので、複数の波長の光に対する反射率の測定が再現よくなされ、高い精度で検体（紙幣等）の真贋の判定を行うことが可能となる。また、このような判定は、１つの反射型光結合装置で行うことができるので、１つ以上の反射型光結合装置を用いる場合に比べ設定も簡単で、安価に行うことができる。
【００３９】
複数の発光素子及び１つの受光素子が、導光路及びスリットを有するホルダーを具備することによって、更に高精度の判定を行うことが可能である。また、本発明の反射型光結合装置の検体と対向する面に具備した透明カバーケースにより、光が出入する場所に別途、防塵カバーを設置しないで検体の判定を行うことができる。また、ホルダー又は透明カバーケースに取り付けた集光レンズを交換することによって、容易に検体によって検出特性を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射型光結合装置を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図を（ｃ）は内部構造を示す図である。
【図２】本発明の反射型光結合装置を使用して紙幣の真贋の判定を行う場合において、反射型光結合装置の配置の方法を示す図である。
【図３】本発明の反射型光結合装置を使用して紙幣の真贋の判定を行う場合において、１の反射型光結合装置の内部回路図を用いて概略設定を表した図である。
【図４】本発明の反射型光結合装置を使用して紙幣の真贋の判定を行う場合において、他の反射型光結合装置の内部回路図を用いて概略設定を表した図である。
【図５】本発明の反射型光結合装置を使用して紙幣の真贋の判定を行う場合において、別の反射型光結合装置の内部回路図を用いて概略設定を表した図である。
【図６】従来の反射型光結合装置を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面図を（ｃ）は内部構造を示す図である。
【図７】従来の反射型光結合装置を使用して紙幣の真贋の判定を行う場合において、反射型光結合装置の配置の方法を示す図である。
【図８】従来の反射型光結合装置を使用して紙幣の真贋の判定を行う場合において、従来の反射型光結合装置の内部回路図を用いて概略設定を表した図である。
【符号の説明】
１、１０８実装基板
２透明カバーケース
３、１０２ホルダー
４ａ可視発光素子
４ｂ赤外発光素子
５受光素子
６ａ、１０６ａ可視発光ダイオードチップ
６ｂ、１０６ｂ赤外発光ダイオードチップ
７、１０７受光チップ
８ａ発光側導光路
８ｂ発光側スリット
９ａ受光側導光路
９ｂ受光側スリット
１０ホルダー熱カシメ部
１１集光レンズ
１２、１０９紙幣（検体）
１３、１１０ガイドプレート
１０１シリンドリカルレンズ
１０３リードフレーム
１０４発光素子パッケージ
１０５受光素子パッケージ
１１１透明防塵カバー

Claims

発光素子と受光素子とを有し、検体に対して特定の光を発光して反射率を測定する反射型光結合装置において、
相異なる波長を発光する複数の発光素子とこれら発光素子からの光を受光する１つの受光素子とが一直線上に配置され、複数の波長の受光を行うことを特徴とする反射型光結合装置。
前記１つの受光素子は、各波長に応じた受光感度を切り替える機能を有することを特徴とする請求項１に記載の反射型光結合装置。
前記複数の発光素子及び前記１つの受光素子は、それぞれ導光路及びスリットを有するホルダーによって保持されていることを特徴とする請求項１に記載の反射型光結合装置。
前記導光路及びスリットを有するホルダーは、酸化チタンを含む熱可塑性の樹脂からなることを特徴とする請求項３に記載の反射型光結合装置。
前記スリットの幅は、前記検体の進行方向に狭く、進行方向に直交する方向に広くなるように設定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の反射型光結合装置。
前記検体との対向面側に透明体が装着されていることを特徴とする請求項１に記載の反射型光結合装置。
前記透明体は、集光レンズを具備することを特徴とする請求項６に記載の反射型光結合装置。