JP2005033299A - 密着イメージセンサおよびこれを用いた画像読み取り装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】赤外線光源を含むカラー読取では原稿で反射した光はロッドレンズの色収差のためにセンサーＩＣの受光部には異なった共役長で集束する。特に赤外線光源は波長が長いため、読取解像度の劣化が大きい。そのため原稿である有価証券や紙幣の読取時のデフォーカス現象を防止し、赤外線読取時の読取性能の高精度化を図る。
【解決手段】光源１０１の射出部１０１ａから光を放射し、原稿８で反射させ、原稿８で反射した光の原稿８とセンサーＩＣ３間光路上に設置したガラス５１の下面に原稿８の移動方向と直交方向して延在させた幅が０．１から０．４ｍｍで形成された赤外線遮光領域を設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】光源１０１の射出部１０１ａから光を放射し、原稿８で反射させ、原稿８で反射した光の原稿８とセンサーＩＣ３間光路上に設置したガラス５１の下面に原稿８の移動方向と直交方向して延在させた幅が０．１から０．４ｍｍで形成された赤外線遮光領域を設ける。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は有価証券や紙幣の判別などの画像読取装置に用いられる密着イメージセンサに関するものであって特に赤外線光源を用いた多色光源読取時の色収差に起因するデフォーカス現象を防止し、高精度の読取を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
日本特許３０１１８４５号公報図１には、原稿読み取り時のデフォーカス現象を防止するため、搬入された原稿に対して突起部を設けて、突起部頂点に原稿を接触させ焦点位置を特定した密着イメージセンサが開示されている。また、突起部に赤外線遮光塗料を塗布し、可視光のみを入射させている。３０１１８４５号公報図１において１は光源、２はレンズ、３はセンサーＩＣ、４はセンサー基板、５１はガラス、６は筐体、７はコネクタ、８は原稿、９は搬送用プラテン、１０は突起物である。
【０００３】
次に作用について説明する。光源１によって照射された光は、ガラス５１、突起物１０を透過し、原稿８の文字部に到達する。文字の黒部では光は吸収され、原稿の地色である白部では光はほぼ１００％反射される。反射した光はガラス５１および突起物１０を透過し、レンズ２で集光され、センサー基板４上のセンサーＩＣ３の受光部に入射する。センサーＩＣ３は複数の受光部と各受光部に入射した光を光電変換し、その出力を取り出す駆動部とから構成されている。受光された光は、駆動部で電気信号に変換されコネクタ７を介して画像情報として出力される。プラテン９を回転させ原稿８を搬送させることで原稿８に書かれた文字などの連続した読み取りを１ライン毎に行う。
【０００４】
【特許文献】
特許第３０１１８４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
単色光源や複数の光源成分を持つ白色光源（冷陰極管など）の場合、光源自体は単色光であり、且つ単一駆動させるため光源に対する色収差に関する問題はモノクロ原稿の読み取りが主体であったので無視されてきた。しかしカラー原稿の読み取りであって、光源が複数色の場合で且つ独立して駆動させる場合は、原稿で反射した光はロッドレンズなどの色収差のためにセンサーＩＣの受光部には異なった共役長で集束する。特に赤外線（ＩＲ）光源を使用した場合にはその共役長は他の光源である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）光源に比べて極端に長い。密着イメージセンサの原稿面から受光部までの共役長は通常、ＲＧＢ（カラー読み取り３原色）で構成されおり、これをＩＲ光源で読み取る場合は解像度の劣化が生じる。従って全ての原稿色を高い解像度で読み取ることができないと言う問題点があった。
【０００６】
また、赤外線フィルタに代表される遮光技術は赤外線そのものをカットする目的で使用されてきたものである。従って赤外線光源を使用する場合には原理上、赤外線カットは本来不要のものであった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、カラー原稿、特に紙幣や証券・証書などの読み取り精度を劣化させることなく精度良く画像情報を読み取ることができる密着イメージセンサ、またこれらを搭載する画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１係る密着イメージセンサは、赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記筐体に保持され、前記反射光が透過する領域に原稿の移動方向と直交方向に延在した幅が０．１乃至０．４ｍｍの赤外線遮光が施され、前記原稿が近接又は接触する透過体とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に係る密着イメージセンサは少なくとも２層構造の透過体であって、原稿面側に近接する透過体は半球状であり、前記半球状の透過体の平面側に赤外線遮光が施されたことを特徴とする請求項１記載のものである。
【００１０】
請求項３に係る密着イメージセンサは赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記反射光が透過する透過体と、前記透過体を固定し、前記筐体に着脱及び保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に係る密着イメージセンサは赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記筐体に着脱及び保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に係る密着イメージセンサは赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記反射光が通過する領域に部分的に設置した透過体と、前記透過体を固定し、前記筐体に保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に係る密着型イメージセンサーは原稿ガイドの読み取り位置周辺はスリット構造であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のものである。
【００１４】
請求項７に係る画像読み取り装置は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の密着イメージセンサを搭載し、対向した２個の密着イメージセンサの光軸を一致させ、各々の密着イメージセンサの筐体をお互いに同一金属部材で固定し、対向した原稿ガイド間の隙間に原稿を搬送し前記原稿の両面を読み取ることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項８に係る画像読み取り装置は、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の密着イメージセンサを搭載し、部分的に赤外線反応領域を有する原稿を読み取ることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る密着イメージセンサの断面図である。図１において、１０１は赤外線（ＩＲ）光源を含む多色光源、２はロッドレンズアレーに代表される光を集光する正立等結像のレンズ、３はレンズ２で集光された光を受光するセンサーＩＣであって複数の受光部を有する。４は読み取り幅に合わせて複数個直線状に配設されたセンサーＩＣ３を搭載するセンサー基板、５１は透明体のガラス、６は光源１０１、レンズ２、センサー基板４を収納する筐体、７は画像読み取り信号などの入出力の受け渡しをするコネクタ、８は紙幣などの原稿、９は搬送用プラテン（駆動ローラ）、１０はガラス５１の内面に設置した赤外線遮光塗料である。なお１０１ａは光源１０１の光の射出部である。すべての光源の光はこの射出部１０１ａから原稿８に向かって放射される。
【００１７】
光源１０１の射出部１０１ａから放射された光は、ガラス５１を透過し原稿８の画像部に到達する。画像の黒部では光は吸収され、カラー画像では各々の光源により、適度に光は反射する。画像の白部では光はほぼ１００％反射される。原稿で反射した光は散乱光として再度ガラス５１を透過するとともに一部は赤外線遮光塗料１０領域を透過し、レンズ２で集光され、センサー基板４上のセンサーＩＣ３の受光部に入射する。センサーＩＣ３は複数の受光部と各受光部に入射された光を光電変換し、出力を取り出す駆動部とから構成されている。光電変換された光はシリアル信号としてコネクタ７を介して画像情報として出力される。プラテン９を回転させ原稿８を搬送させることで原稿８に書かれたカラー画像の連続した読み取りを１ライン毎に行う。
【００１８】
光源１０１は本実施例ではＩＲ（赤外線） Ｒ（ＲＥＤ） Ｇ（ＧＲＥＥＮ）の３光源を使用し、０．１ｍｓ間隔で順次点灯させ画像を読み取る。各光源のそれぞれに対する反射光を原稿面の画像情報として受光部に入力する。この場合、レンズ２の色収差に伴い、センサー基板４上に設置され受光部であるセンサーＩＣ３から原稿までの焦点距離を示す共役長（光路長とも呼ぶ）はそれぞれの光源の波長により異なる。
【００１９】
本実施例の場合は２００ＤＰＩの解像度を持つセンサーＩＣ３を使用しており、その時のＩＲ光源の共役長は１１．０、Ｒ光源の共役長は９．６、Ｇ光源の共役長は９．０であった。そのため原稿から受光部までの光路長はそれぞれの光の波長が異なるので原理的には２種の光に対してはデフォーカスが発生する。この原因は図２に示すようなレンズ２の球面収差（レンズの光軸付近を通った光の焦点と、レンズ外周部を通った光のとの焦点ずれ）による原因が大きい。特にＩＲは他の光源波長と比べて極端に光路長が長いのでカラー読み取りを想定してＲ光源、Ｇ光源近辺で光路長を設定している密着イメージセンサ（以後ユニットとも呼ぶ）ではデフォーカス現象が大きくなる。
【００２０】
このような場合、レンズ２であるロッドレンズアレーを形成する個々の棒状レンズ束の径を小さくすることで各光源共役長の差異の圧縮が可能である。しかし、径を小さくすることでレンズ２を通過する光の実行透過光量が大幅に低下し、原稿からの反射光が受光部に入射する段階で光量は極端に低下する問題がある。実験結果では市販されているロッドレンズアレーの棒状レンズ部の径が０．６φから０．３φになると実行透過光量は１／４程度になる。このような場合、高速読み取りが実現できなくなるため、棒状レンズの径を維持しデフォーカス現象を防止する方が得策である。
【００２１】
従って本実施例では０．６φの棒状レンズ径を保持したレンズ２を使用し、原稿面で反射する散乱光のうち直接レンズ２に入射するＩＲ光を遮光（吸収）させ、レンズ２の周辺から入射するＩＲ光を受光するためにガラス５１の下面にセンサ−ＩＣ３の受光部に沿って赤外線遮光塗料１０を印刷形成することにより、このデフォーカス現象を改善した。通常は赤外線遮光材料（樹脂）はＩＲ光を全面遮断するために使用されるが、本実施例では一部の領域のみに適用する。これは図２に示すような球面レンズで平行光線を照射した時、結像位置が異なるようにこの場合は周辺から入射した光は長い距離を経て集束する。従って原稿などの反射面があらかじめ設定されおり、原稿で反射した散乱光はその直接光に比べて周辺からの回り込み光がガラス５１の介在で見かけ上短縮して結像すると見なす事ができる。これが有効光となってデフォーカス現象を改善する。
【００２２】
図３は本実施例におけるユニットを使用して赤外線遮光領域幅とその時の解像度の目安を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）との関係を示したものである。光源の輝度のばらつきを考慮してＩＲ光源を低出力と高出力に分けて測定した。高出力（高輝度）照射の場合、ガラス５１に塗布された赤外線遮光塗料１０の印刷幅が約０．３ｍｍ程度の時にはＭＴＦは遮光しない場合と比べて約２倍向上する事が解る。また、低出力（低輝度）の照射であっても同様の効果があることが解る。遮光幅が０．３ｍｍを越えると急激なＭＴＦの低下が見られる。これはレンズ２に入射するＩＲの有効光量が大きく低下するためと考えられる。なお赤外線遮光塗料１０のガラス５１上の焼結後の厚みは約７μｍ程度が適当あり、散乱直接光を充分遮光していることがわかる。
【００２３】
本実施例でのＭＴＦの測定はＩＲ光の読み取りは紙幣判別機などの紙幣（原稿）の改ざん防止が目的であり、紙幣の文字を判読する目的よりもＩＲに反応する印刷部分の領域検出が主体なので比較的読取解像度は低くても良いため２ｌｉｎｅ ｐａｉｒ／ｍｍ（１ｍｍの中に２組の白黒ストライプパターン）のテストチャートで測定した。通常この種のＭＴＦの解像度は本実施例の２００ＤＰＩで構成された解像度の受光素子配列の場合は２０％以上が必要と考えられているので０．１ｍｍから０．４ｍｍの赤外線遮光幅が適当である。
【００２４】
実施の形態２・
図４はガラス５２の上面に突起形状のガラス５３を突起物として接着した物である。このガラス５３は半球形の突起形状になっており、平面側に赤外線遮光塗料１０を施してガラス５２上に搭載する。この場合は原稿からの反射光と受光部間に突起物５３を新たに付加するので突起物５３の厚み分だけガラス５２の厚さを薄くし、Ｒ読み取り、Ｇ読み取りに対する光学的寸法を維持した。
【００２５】
実施の形態１に示す構造では赤外線遮光塗料１０はレンズ２上面近傍の反射光の通過する光軸中心位置に塗布されているので光量の低下があるのに対して本実施例では原稿で散乱されたＩＲ光の散乱直接光は赤外線遮光領域で遮光されるが、周辺からの回り込み光はガラス５３の集束効果と平板であるガラス５２の屈折効果により、回り込み光のレンズ２に対する入射光量は増大する。また、これらのＩＲ光は散乱直接光に対して長い光路を経由してきたものであるから他のＲ、Ｇなどの光路長で設定されたような（ＩＲの光路長が短く設定されたような）密着型イメージセンサーではＩＲ光にとっては共役長が長くなると見なせるので実施の形態１で説明した有効光がさらに多くなると考えられる。
【００２６】
図５は本実施例におけるＭＴＦの特性を測定したものである。実施の形態１で説明したＭＴＦ特性よりも全体的に５％程度の改善がある。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２ではガラス５１や５３に赤外線遮光塗料１０を塗布し、Ｒ、Ｇの光学的寸法に合った構造設計であったが、さらに赤外線読み取り精度を向上させる場合について述べる。反射光はレンズ２を介して受光部に到着するがこの光路長に屈折率が空気より大きいものを挿入する事により、同一設計の筐体６を使用しても焦点距離は長くなる。
【００２８】
図６に焦点位置と材質の屈折率の関係について述べる。 図６でレンズ２上端を基準としてその上部に位置する焦点位置を決める場合、レンズ上端から焦点位置までの経路の途中に物質が介在した場合の焦点位置をプロットしたものである。通常、光の光路内に物質が配置された場合、その物質の屈折率によりそのみかけの焦点距離は空気に比べて長くなる。即ち
Δｔ＝｛（ｎ−１）／ｎ｝・ｔ
ここでΔｔ：伸長量 ｎ：物質の屈折率 ｔ：光が透過する物質の厚み
例えば屈折率が１．００の空気の場合、その焦点位置がレンズ２上面から２．１であった合、途中に空気より屈折率の大きい物質が存在した時には２．１より長い距離となる。ガラスのその屈折率が約１．５１であるとすると１ｍｍのガラスが介在した場合にはその焦点位置は２．４３となり、約０．３３ほど何も介在しない場合に比べて焦点位置が伸長する。
【００２９】
また、伸長量は光の波長に対してそれぞれ異なり、物質は同一でも波長の長い光は、その屈折率は波長の短い光よりも小さいので、ＩＲ光源のようにＲやＧ光源よりさらに波長の長いものは、焦点位置が長くなる。従って、ガラスの介在があり、原稿の位置があらかじめ設定されている場合にはガラスを除去することによりＩＲ光源の読み取り時は解像度の向上につながることが解る。
【００３０】
すなわちＲＧはガラスの介在したガラス上面で読み取り、ＩＲ読み取り時はガラスを介在させないで読み取ることによりＩＲ主体の密着イメージセンサとＲＧ主体の密着イメージセンサとの使い分けが行える。従って、密着イメージセンサはガラスの着脱自由な構造とすると良い。これは通常の密着イメージセンサはガラスと筐体は接着されており、取り外しは不可能である。また、ガラスの存在しないユニットではユニット自体の光路長の設計にはガラスの介在は考慮されていないのが普通であるためである。
【００３１】
ところでガラス付加のある密着イメージセンサの場合は原稿面位置は推察でき、ガラス面を搬送ガイドとしても使用できるがＩＲ読み取り時はガラスを付加しないので原稿８の搬送の問題がある。
【００３２】
図７はガラス５１の着脱可能なユニットの構造を示したものである。１２は搬送ガイドであってガラス５１の固定と搬送ガイド自信を筐体６で固定する構造となっている。搬送ガイド１２はプラスティックで構成され伸縮性があり、ガラスの押さえと筐体への固定が容易である。本実施例の場合、ガラスの上部にさらに搬送ガイドを付加しているため、図８に示すように搬送ガイドの原稿読み取り部分はスリットを入れ空間としている。これはＩＲ読み取りを考慮して物質の介在を除去するためである。そして、通常のＲＧ読み取りは搬送ガイド１２上面で読み取るが、ＩＲ読み取り主体の場合は図９に示すようにガラス５１を除去できる構造となっている。
【００３３】
以上のような構成にすることにより、ＩＲ読み取り時はガラスを除去し、焦点位置をガラス５１がある場合と比較して下げることができる。従ってＩＲのデフォーカス現象を改善できる。
【００３４】
実施の形態４．
図１０は原稿である紙幣の図柄の想像図である。通常、ＲＧで紙幣の文字や図柄の読み取りを行うが、紙幣には赤外線や紫外線などの可視光以外の入射に反応する領域が部分的に設置されてある。これらの読み取りはすべて読み取る訳ではなく適宜指定領域のみを読み取るのが普通である。例えば図１０で示す赤外反応領域が２箇所ある場合はその一方の形状（領域）を読み取り、他方は読み取らないことがある。そのような場合は指定領域のみのガラス５１を除去し、その他の領域はガラス５１を設置してＩＲ、Ｒ，Ｇの各読み取りを行う。
【００３５】
本実施例の場合にはＲ、Ｇによる読み取る領域にはガラス５１が存在するのでＲ、Ｇの本来の読み取り部分である図柄や印刷番号を高精度で読み取ることができる。また図１１はガラス５１を読み取り領域のＩＲ領域にはガラスをはめ込まない分割されたガラス５４を示している。この場合は２箇所の赤外反応領域を読み取るためにガラス５１を２分割したので複数の赤外反応領域をも高精度で読み取ることが可能であり、図柄や印刷番号はＲ、Ｇで読み取るため、ガラス５４のエッジ周辺の画像の読み取り性能を除外すればほぼ指定領域のすべての箇所の高精度読み取りが可能となる。またガラス５４エッジ周辺の画像読み取りの出力変化を防止するため、それに対応する搬送ガイド１２のスリット部は光を吸収するため黒色塗装を施し、不要出力を安定化させることが好ましい。すなわちガラス５４の厚みに相当する寸法だけガラスエッジを中心に両側に光の吸収領域を設ける。
【００３６】
実施の形態５．
実施の形態３および４ではガラス５１、５２、５３およびガラス５４を透過体として使用したが、透明体であれば他の材質でも適用できる。例えば透明クリスタルを透過体としても良い。人口製造の透明クリスタルの場合、屈折率は略２．０である。この場合、１ｍｍの透明クリスタルが介在した場合にはその焦点位置は図６で示すように２．６となり、約０．５ほど何も介在しない場合に比べて焦点位置が伸長する。透明クリスタルを透過体として使用する光路長で設計されたユニットはそれを除去することにより、原稿面がさらに上部にあってもＩＲの読み取りが可能である。すなわち、搬送ガイド１２と原稿間に大きな隙間を生じることになるので例えば原稿が別のガラスなどで固定された一定厚みの外部ガラス（図示せず）の存在があってもＩＲの読み取りを精度良く行うことができる。特にユニット駆動型（ユニット自体が読み取るため移動する）には駆動させる時の隙間マージンがあるので有用である。
【００３７】
実施の形態６．
実施の形態５の実施例では透明クリスタルを透過体として採用したがヨウ素クリスタルは同じく透明体でありその屈折率は略３．３であり、その伸長量は０．７ｍｍある。同様にサファイヤなどの屈折率が略１．８などを透明体として使用しても良い。また、比較的低速読み取り（ＩＲ：０．２５、Ｒ：０．２５ Ｇ：０．２５ｍｓの計０．７５ｍｓ／ｌｉｎｅなど）であれば受光部の光の蓄積時間が長くなるので梨子地状や、白濁上の比較的光の透過率の低い半透明透過体であっても使用可能である。
【００３８】
また、搬送ガイド１２にスリットを設けた場合は読み取り領域は空間などで搬送ガイド１２を透明体や半透明体にする必要は無く、通常の金属板で良いが、搬送ガイド１２はガラスを固定したり、筐体６で保持する必要があるために弾力性に富み、硬度の高い燐青銅板（燐に錫を含ませた銅版）を使用することが好ましい。
【００３９】
また銅版に黒色塗料を焼き付けして各光源の光の全吸収を行っても良い。この場合は光源１０１の射出部１０１ａと原稿面との距離の変化があっても光源１０１からの有効光（スリット内にのみ到達する光）のみを反射させることができるため、不要光（フレアー光）を防止でき、透明体の搬送ガイド１２より高精度の読み取りが可能となる。
【００４０】
実施の形態７．
図１２は２個のユニットを対として紙幣の両面読み取りを行った場合の紙幣判別機の搬送部分を示したものである。対のユニットの搬送ガイド１２に沿って紙幣が搬送されるが紙幣の読み取り部分のユニットの読み取り光軸を合わせたものである。これはユニットを対向させただけでは紙幣の読み取り位置が互いに異なるため、一方の読み取り期間中に他方のユニットの読み取り部分には紙幣が存在しない場合が生じる。その場合、出力オーバーフローなどの現象で一方のユニットの読み取り期間中にノイズの混入があり読み取り精度が低下する。そのため対のユニットの読み取りの光軸を合わせ、読み取り期間中は他方も原稿の存在があり、読み取り期間中であることを保証する。
【００４１】
また、高速読み取り（ＩＲ：０．１、Ｒ：０．１、Ｇ：０．１ｍｓの計０．３ｍｓ／ｌｉｎｅなど）では２個のユニットの基準レベル（例えばＬＥＤ ＯＦＦ時の出力電位であってリファレンスとも呼ぶ）は一致していた方が好ましい。すなわち２個のユニットの基準レベルを確実に合わせるため外部要因による電位の浮きを同一にする。そのため筐体６間に一体化した金属ホルダーでユニット間を結合させる。また、この金属ホルダーはその電位を各々のユニットの基準レベルに接続する。通常、これらユニットの基準レベルはあらかじめ調整されているので紙幣判別機などの周辺回路のＧＮＤレベル変化の影響を受けてもユニット同士の基準レベルには差異が生じないので高精度で原稿を読み取ることが可能である。
【００４２】
また、ユニットのコネクタ７の端子に基準レベルが無い場合には一体化した金属ホルダーの電位を各々のユニットのコネクタ７のＧＮＤ電位に共通接続することで次のような効果がある。
【００４３】
１ラインの読み取り期間中でもＩＲ、Ｒ、Ｇの光源切替期間やブランキング期間（出力を出さない期間）があり、光源切替時は電源レベルの変化に伴う出力ラインの変動があり、読み取り精度が劣化する。また、ブランキング期間時は出力ラインが高インピーダンス状態となり、大きなレベル（ブランキングレベル）の変動があり、ノイズの影響を受けやすくなる。以上のような問題に対して読み取り精度を確保することができる。特に出力ラインのブランキング期間のレベルを基準レベルとして参照する場合にはさらに高精度の読み取りが可能となり大きな効果となる。
【００４４】
この発明の実施例では光源の種類はＲ、Ｇ，Ｂに換えてＩＲ：Ｒ：Ｇの３光源を使用したが、通常のＲＧＢ光源による読み取りを行うためにはＢ光源を付加して光源を４種としても良く紫外線光源などＩＲより波長の短い他の光源を付加しても良い。
【００４５】
この発明の実施例ではロッドレンズアレーであるレンズ２の共役長のうちレンズ２の中心位置から上部である原稿面までの共役長の差異による改善を述べたが図６に示すようにレンズ２中心から受光位置までの共役長については言及していない。しかし、図９に示すようにセンサ基板４はこの発明の実施例の場合、筐体６にはめ込み式になっており、レンズ２中心から受光部までの調整はセンサ基板４を上下操作することで変更可能な構造となっている。すなわちレンズ２の中心位置を延長したい場合はセンサ基板４と筐体６の接点部に所望の詰め物を付加することで容易に変更が可能であり、この場合、センサ基板４と筐体６とはテープ（図示せず）などで全面または、部分的に貼り付け固定する。
【００４６】
また、図９においてセンサＩＣ３は通常ＩＣ保護用の樹脂１３が薄膜でコーティングされている。通常この厚みは光学的には無視できるものであるが、樹脂１３の厚みを厚くすることによりレンズ２と受光部の光路長の延長が行える。
【００４７】
すなわち、本実施例ではセンサＩＣ３の厚み（０．３５ｍｍ）と接続線（ワイヤボンド金属線）の高さを考慮して１．８５ｍｍ程度の厚みの透明シリコン樹脂をコーティングすることが好ましい。この場合、シリコン樹脂の共役長に関係する厚みは１．５ｍｍであり、樹脂１３の屈折率を１．４とすれば伸長量は０．４３であり、この場合も光路長の延長が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ＩＲ光源を含む多色光源を使用した密着イメージセンサでＩＲ以外の光路長又は焦点距離で設計した時のＩＲ光のデフォーカス現象を軽減するために、光路上の光軸中心部近傍のガラス下面に赤外線遮光を施したのでレンズに対して原稿面反射後の散乱直接光の入射が減少し、周辺光の入射が主体となり、ＩＲ光の見かけの光路長の延長が可能となる。従ってＩＲ読み取り時の解像度の劣化を防止できる。
【００４９】
請求項１の発明によれば透過体に幅０．１ｍｍから０．４ｍｍの赤外線遮光塗料を施したので原稿面で反射した散乱ＩＲ光のうち、デフォーカスの原因となる散乱直接光を遮光したのでデフォーカス現象が改善され、解像度の高いＩＲの読み取りを行うことができる効果がある。
【００５０】
請求項２の発明によればガラスの上面に、赤外線遮光塗料を施した突起状のガラスを配置したのでガラスの屈折と突起状である半球ガラスによる光の集束効果で周辺ＩＲ光のレンズへの入射がより多くなり、ＩＲ読み取り時の出力の低下が低減され、且つ光路長の長いＩＲ光の有効光が多いためＩＲ読み取り時の解像度の劣化を防止できる効果がある。
【００５１】
請求項３、４の発明によれば透過体を固定する原稿ガイドと設け、原稿ガイドは筐体で保持し、ガラスの着脱を可能としたので通常のＲＧ読み取りとＩＲ読み取りの読み取りをガラスの挿入又は除去を選択することにより、すべての光源色について高精度で読み取りできる効果がある。特に複数のユニットを機器に組み込む時、各読み取りに合ったユニットの選択組込が可能である。
【００５２】
請求項５の発明によれば透過体を読み取り方向（主操作方向）に部分的に設置したので紙幣などのＩＲ読み取り領域と他の文字図柄を読み取る領域を分離し、１台のユニットでＩＲ、Ｒ、Ｇを同時に高精度で読み取れる効果がある。
【００５３】
請求項６の発明によれば原稿ガイドの読み取り方向にスリットを入れたので途中に空気より屈折率の高い物質を介在させないので光長路長の短縮が図れ、ＩＲ読み取り時のデフォーカス現象を改善できる効果がある。
【００５４】
請求項７の発明によれば２個のユニットを対向させ、それらの読み取り位置の光軸を合わせた、且つユニットの筐体を同一金属版で固定したので、機器（紙幣判別機・照合機などの画像読取装置）の要因による読み取り制度の劣化を防止できる効果がある。
【００５５】
請求項８に係る発明によれば、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の密着イメージセンサを搭載しているので、部分的に赤外線反応領域を有する原稿を効果的に読み取ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による密着イメージセンサーの断面図である。
【図２】球面レンズなどの球面収差に関して説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１による密着イメージセンサーの赤外線遮光幅とＭＴＦの関係とを説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態２による密着イメージセンサーの断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による密着イメージセンサーの赤外線遮光幅とＭＴＦとの関係を説明する図である。
【図６】原稿とレンズ間において物質が存在した場合、それら物質の屈折率によるレンズの焦点位置の変化を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態３による密着イメージセンサーの断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３による密着イメージセンサーの平面図であり、原稿の搬送と原稿ガイド上のスリット位置を説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態３による密着イメージセンサのガラスを除去した時の断面図である。
【図１０】紙幣などの読み取り領域を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による密着イメージセンサの断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態７の２個の密着イメージセンサと画像読み取り装置の搬送機構を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態７の２個の密着イメージセンサを固定する金属板である。
【符号の説明】
１ 光源、 ２ レンズ、 ３ センサーＩＣ、 ４ センサー基板、 ５１ ガラス、 ５２ ガラス（薄型）、 ５３ ガラス（半球形）、 ５４ ガラス、 ６ 筐体、 ６ａ タッピング穴、 ７ コネクタ、 ８ 原稿、 ９ プラテン、 １０ 赤外線遮光塗料、 １１ 電子部品、 １２ 原稿ガイド、 １２ａ スリット、 １３ 樹脂、 １５ 金属ホルダー、 １６ 取り付け穴、 １０１ 光源、 １０１ａ 射出部。
【発明の属する技術分野】
この発明は有価証券や紙幣の判別などの画像読取装置に用いられる密着イメージセンサに関するものであって特に赤外線光源を用いた多色光源読取時の色収差に起因するデフォーカス現象を防止し、高精度の読取を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
日本特許３０１１８４５号公報図１には、原稿読み取り時のデフォーカス現象を防止するため、搬入された原稿に対して突起部を設けて、突起部頂点に原稿を接触させ焦点位置を特定した密着イメージセンサが開示されている。また、突起部に赤外線遮光塗料を塗布し、可視光のみを入射させている。３０１１８４５号公報図１において１は光源、２はレンズ、３はセンサーＩＣ、４はセンサー基板、５１はガラス、６は筐体、７はコネクタ、８は原稿、９は搬送用プラテン、１０は突起物である。
【０００３】
次に作用について説明する。光源１によって照射された光は、ガラス５１、突起物１０を透過し、原稿８の文字部に到達する。文字の黒部では光は吸収され、原稿の地色である白部では光はほぼ１００％反射される。反射した光はガラス５１および突起物１０を透過し、レンズ２で集光され、センサー基板４上のセンサーＩＣ３の受光部に入射する。センサーＩＣ３は複数の受光部と各受光部に入射した光を光電変換し、その出力を取り出す駆動部とから構成されている。受光された光は、駆動部で電気信号に変換されコネクタ７を介して画像情報として出力される。プラテン９を回転させ原稿８を搬送させることで原稿８に書かれた文字などの連続した読み取りを１ライン毎に行う。
【０００４】
【特許文献】
特許第３０１１８４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
単色光源や複数の光源成分を持つ白色光源（冷陰極管など）の場合、光源自体は単色光であり、且つ単一駆動させるため光源に対する色収差に関する問題はモノクロ原稿の読み取りが主体であったので無視されてきた。しかしカラー原稿の読み取りであって、光源が複数色の場合で且つ独立して駆動させる場合は、原稿で反射した光はロッドレンズなどの色収差のためにセンサーＩＣの受光部には異なった共役長で集束する。特に赤外線（ＩＲ）光源を使用した場合にはその共役長は他の光源である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）光源に比べて極端に長い。密着イメージセンサの原稿面から受光部までの共役長は通常、ＲＧＢ（カラー読み取り３原色）で構成されおり、これをＩＲ光源で読み取る場合は解像度の劣化が生じる。従って全ての原稿色を高い解像度で読み取ることができないと言う問題点があった。
【０００６】
また、赤外線フィルタに代表される遮光技術は赤外線そのものをカットする目的で使用されてきたものである。従って赤外線光源を使用する場合には原理上、赤外線カットは本来不要のものであった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、カラー原稿、特に紙幣や証券・証書などの読み取り精度を劣化させることなく精度良く画像情報を読み取ることができる密着イメージセンサ、またこれらを搭載する画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１係る密着イメージセンサは、赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記筐体に保持され、前記反射光が透過する領域に原稿の移動方向と直交方向に延在した幅が０．１乃至０．４ｍｍの赤外線遮光が施され、前記原稿が近接又は接触する透過体とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に係る密着イメージセンサは少なくとも２層構造の透過体であって、原稿面側に近接する透過体は半球状であり、前記半球状の透過体の平面側に赤外線遮光が施されたことを特徴とする請求項１記載のものである。
【００１０】
請求項３に係る密着イメージセンサは赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記反射光が透過する透過体と、前記透過体を固定し、前記筐体に着脱及び保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に係る密着イメージセンサは赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記筐体に着脱及び保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に係る密着イメージセンサは赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記反射光が通過する領域に部分的に設置した透過体と、前記透過体を固定し、前記筐体に保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に係る密着型イメージセンサーは原稿ガイドの読み取り位置周辺はスリット構造であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のものである。
【００１４】
請求項７に係る画像読み取り装置は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の密着イメージセンサを搭載し、対向した２個の密着イメージセンサの光軸を一致させ、各々の密着イメージセンサの筐体をお互いに同一金属部材で固定し、対向した原稿ガイド間の隙間に原稿を搬送し前記原稿の両面を読み取ることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項８に係る画像読み取り装置は、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の密着イメージセンサを搭載し、部分的に赤外線反応領域を有する原稿を読み取ることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る密着イメージセンサの断面図である。図１において、１０１は赤外線（ＩＲ）光源を含む多色光源、２はロッドレンズアレーに代表される光を集光する正立等結像のレンズ、３はレンズ２で集光された光を受光するセンサーＩＣであって複数の受光部を有する。４は読み取り幅に合わせて複数個直線状に配設されたセンサーＩＣ３を搭載するセンサー基板、５１は透明体のガラス、６は光源１０１、レンズ２、センサー基板４を収納する筐体、７は画像読み取り信号などの入出力の受け渡しをするコネクタ、８は紙幣などの原稿、９は搬送用プラテン（駆動ローラ）、１０はガラス５１の内面に設置した赤外線遮光塗料である。なお１０１ａは光源１０１の光の射出部である。すべての光源の光はこの射出部１０１ａから原稿８に向かって放射される。
【００１７】
光源１０１の射出部１０１ａから放射された光は、ガラス５１を透過し原稿８の画像部に到達する。画像の黒部では光は吸収され、カラー画像では各々の光源により、適度に光は反射する。画像の白部では光はほぼ１００％反射される。原稿で反射した光は散乱光として再度ガラス５１を透過するとともに一部は赤外線遮光塗料１０領域を透過し、レンズ２で集光され、センサー基板４上のセンサーＩＣ３の受光部に入射する。センサーＩＣ３は複数の受光部と各受光部に入射された光を光電変換し、出力を取り出す駆動部とから構成されている。光電変換された光はシリアル信号としてコネクタ７を介して画像情報として出力される。プラテン９を回転させ原稿８を搬送させることで原稿８に書かれたカラー画像の連続した読み取りを１ライン毎に行う。
【００１８】
光源１０１は本実施例ではＩＲ（赤外線） Ｒ（ＲＥＤ） Ｇ（ＧＲＥＥＮ）の３光源を使用し、０．１ｍｓ間隔で順次点灯させ画像を読み取る。各光源のそれぞれに対する反射光を原稿面の画像情報として受光部に入力する。この場合、レンズ２の色収差に伴い、センサー基板４上に設置され受光部であるセンサーＩＣ３から原稿までの焦点距離を示す共役長（光路長とも呼ぶ）はそれぞれの光源の波長により異なる。
【００１９】
本実施例の場合は２００ＤＰＩの解像度を持つセンサーＩＣ３を使用しており、その時のＩＲ光源の共役長は１１．０、Ｒ光源の共役長は９．６、Ｇ光源の共役長は９．０であった。そのため原稿から受光部までの光路長はそれぞれの光の波長が異なるので原理的には２種の光に対してはデフォーカスが発生する。この原因は図２に示すようなレンズ２の球面収差（レンズの光軸付近を通った光の焦点と、レンズ外周部を通った光のとの焦点ずれ）による原因が大きい。特にＩＲは他の光源波長と比べて極端に光路長が長いのでカラー読み取りを想定してＲ光源、Ｇ光源近辺で光路長を設定している密着イメージセンサ（以後ユニットとも呼ぶ）ではデフォーカス現象が大きくなる。
【００２０】
このような場合、レンズ２であるロッドレンズアレーを形成する個々の棒状レンズ束の径を小さくすることで各光源共役長の差異の圧縮が可能である。しかし、径を小さくすることでレンズ２を通過する光の実行透過光量が大幅に低下し、原稿からの反射光が受光部に入射する段階で光量は極端に低下する問題がある。実験結果では市販されているロッドレンズアレーの棒状レンズ部の径が０．６φから０．３φになると実行透過光量は１／４程度になる。このような場合、高速読み取りが実現できなくなるため、棒状レンズの径を維持しデフォーカス現象を防止する方が得策である。
【００２１】
従って本実施例では０．６φの棒状レンズ径を保持したレンズ２を使用し、原稿面で反射する散乱光のうち直接レンズ２に入射するＩＲ光を遮光（吸収）させ、レンズ２の周辺から入射するＩＲ光を受光するためにガラス５１の下面にセンサ−ＩＣ３の受光部に沿って赤外線遮光塗料１０を印刷形成することにより、このデフォーカス現象を改善した。通常は赤外線遮光材料（樹脂）はＩＲ光を全面遮断するために使用されるが、本実施例では一部の領域のみに適用する。これは図２に示すような球面レンズで平行光線を照射した時、結像位置が異なるようにこの場合は周辺から入射した光は長い距離を経て集束する。従って原稿などの反射面があらかじめ設定されおり、原稿で反射した散乱光はその直接光に比べて周辺からの回り込み光がガラス５１の介在で見かけ上短縮して結像すると見なす事ができる。これが有効光となってデフォーカス現象を改善する。
【００２２】
図３は本実施例におけるユニットを使用して赤外線遮光領域幅とその時の解像度の目安を示すＭＴＦ（Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）との関係を示したものである。光源の輝度のばらつきを考慮してＩＲ光源を低出力と高出力に分けて測定した。高出力（高輝度）照射の場合、ガラス５１に塗布された赤外線遮光塗料１０の印刷幅が約０．３ｍｍ程度の時にはＭＴＦは遮光しない場合と比べて約２倍向上する事が解る。また、低出力（低輝度）の照射であっても同様の効果があることが解る。遮光幅が０．３ｍｍを越えると急激なＭＴＦの低下が見られる。これはレンズ２に入射するＩＲの有効光量が大きく低下するためと考えられる。なお赤外線遮光塗料１０のガラス５１上の焼結後の厚みは約７μｍ程度が適当あり、散乱直接光を充分遮光していることがわかる。
【００２３】
本実施例でのＭＴＦの測定はＩＲ光の読み取りは紙幣判別機などの紙幣（原稿）の改ざん防止が目的であり、紙幣の文字を判読する目的よりもＩＲに反応する印刷部分の領域検出が主体なので比較的読取解像度は低くても良いため２ｌｉｎｅ ｐａｉｒ／ｍｍ（１ｍｍの中に２組の白黒ストライプパターン）のテストチャートで測定した。通常この種のＭＴＦの解像度は本実施例の２００ＤＰＩで構成された解像度の受光素子配列の場合は２０％以上が必要と考えられているので０．１ｍｍから０．４ｍｍの赤外線遮光幅が適当である。
【００２４】
実施の形態２・
図４はガラス５２の上面に突起形状のガラス５３を突起物として接着した物である。このガラス５３は半球形の突起形状になっており、平面側に赤外線遮光塗料１０を施してガラス５２上に搭載する。この場合は原稿からの反射光と受光部間に突起物５３を新たに付加するので突起物５３の厚み分だけガラス５２の厚さを薄くし、Ｒ読み取り、Ｇ読み取りに対する光学的寸法を維持した。
【００２５】
実施の形態１に示す構造では赤外線遮光塗料１０はレンズ２上面近傍の反射光の通過する光軸中心位置に塗布されているので光量の低下があるのに対して本実施例では原稿で散乱されたＩＲ光の散乱直接光は赤外線遮光領域で遮光されるが、周辺からの回り込み光はガラス５３の集束効果と平板であるガラス５２の屈折効果により、回り込み光のレンズ２に対する入射光量は増大する。また、これらのＩＲ光は散乱直接光に対して長い光路を経由してきたものであるから他のＲ、Ｇなどの光路長で設定されたような（ＩＲの光路長が短く設定されたような）密着型イメージセンサーではＩＲ光にとっては共役長が長くなると見なせるので実施の形態１で説明した有効光がさらに多くなると考えられる。
【００２６】
図５は本実施例におけるＭＴＦの特性を測定したものである。実施の形態１で説明したＭＴＦ特性よりも全体的に５％程度の改善がある。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２ではガラス５１や５３に赤外線遮光塗料１０を塗布し、Ｒ、Ｇの光学的寸法に合った構造設計であったが、さらに赤外線読み取り精度を向上させる場合について述べる。反射光はレンズ２を介して受光部に到着するがこの光路長に屈折率が空気より大きいものを挿入する事により、同一設計の筐体６を使用しても焦点距離は長くなる。
【００２８】
図６に焦点位置と材質の屈折率の関係について述べる。 図６でレンズ２上端を基準としてその上部に位置する焦点位置を決める場合、レンズ上端から焦点位置までの経路の途中に物質が介在した場合の焦点位置をプロットしたものである。通常、光の光路内に物質が配置された場合、その物質の屈折率によりそのみかけの焦点距離は空気に比べて長くなる。即ち
Δｔ＝｛（ｎ−１）／ｎ｝・ｔ
ここでΔｔ：伸長量 ｎ：物質の屈折率 ｔ：光が透過する物質の厚み
例えば屈折率が１．００の空気の場合、その焦点位置がレンズ２上面から２．１であった合、途中に空気より屈折率の大きい物質が存在した時には２．１より長い距離となる。ガラスのその屈折率が約１．５１であるとすると１ｍｍのガラスが介在した場合にはその焦点位置は２．４３となり、約０．３３ほど何も介在しない場合に比べて焦点位置が伸長する。
【００２９】
また、伸長量は光の波長に対してそれぞれ異なり、物質は同一でも波長の長い光は、その屈折率は波長の短い光よりも小さいので、ＩＲ光源のようにＲやＧ光源よりさらに波長の長いものは、焦点位置が長くなる。従って、ガラスの介在があり、原稿の位置があらかじめ設定されている場合にはガラスを除去することによりＩＲ光源の読み取り時は解像度の向上につながることが解る。
【００３０】
すなわちＲＧはガラスの介在したガラス上面で読み取り、ＩＲ読み取り時はガラスを介在させないで読み取ることによりＩＲ主体の密着イメージセンサとＲＧ主体の密着イメージセンサとの使い分けが行える。従って、密着イメージセンサはガラスの着脱自由な構造とすると良い。これは通常の密着イメージセンサはガラスと筐体は接着されており、取り外しは不可能である。また、ガラスの存在しないユニットではユニット自体の光路長の設計にはガラスの介在は考慮されていないのが普通であるためである。
【００３１】
ところでガラス付加のある密着イメージセンサの場合は原稿面位置は推察でき、ガラス面を搬送ガイドとしても使用できるがＩＲ読み取り時はガラスを付加しないので原稿８の搬送の問題がある。
【００３２】
図７はガラス５１の着脱可能なユニットの構造を示したものである。１２は搬送ガイドであってガラス５１の固定と搬送ガイド自信を筐体６で固定する構造となっている。搬送ガイド１２はプラスティックで構成され伸縮性があり、ガラスの押さえと筐体への固定が容易である。本実施例の場合、ガラスの上部にさらに搬送ガイドを付加しているため、図８に示すように搬送ガイドの原稿読み取り部分はスリットを入れ空間としている。これはＩＲ読み取りを考慮して物質の介在を除去するためである。そして、通常のＲＧ読み取りは搬送ガイド１２上面で読み取るが、ＩＲ読み取り主体の場合は図９に示すようにガラス５１を除去できる構造となっている。
【００３３】
以上のような構成にすることにより、ＩＲ読み取り時はガラスを除去し、焦点位置をガラス５１がある場合と比較して下げることができる。従ってＩＲのデフォーカス現象を改善できる。
【００３４】
実施の形態４．
図１０は原稿である紙幣の図柄の想像図である。通常、ＲＧで紙幣の文字や図柄の読み取りを行うが、紙幣には赤外線や紫外線などの可視光以外の入射に反応する領域が部分的に設置されてある。これらの読み取りはすべて読み取る訳ではなく適宜指定領域のみを読み取るのが普通である。例えば図１０で示す赤外反応領域が２箇所ある場合はその一方の形状（領域）を読み取り、他方は読み取らないことがある。そのような場合は指定領域のみのガラス５１を除去し、その他の領域はガラス５１を設置してＩＲ、Ｒ，Ｇの各読み取りを行う。
【００３５】
本実施例の場合にはＲ、Ｇによる読み取る領域にはガラス５１が存在するのでＲ、Ｇの本来の読み取り部分である図柄や印刷番号を高精度で読み取ることができる。また図１１はガラス５１を読み取り領域のＩＲ領域にはガラスをはめ込まない分割されたガラス５４を示している。この場合は２箇所の赤外反応領域を読み取るためにガラス５１を２分割したので複数の赤外反応領域をも高精度で読み取ることが可能であり、図柄や印刷番号はＲ、Ｇで読み取るため、ガラス５４のエッジ周辺の画像の読み取り性能を除外すればほぼ指定領域のすべての箇所の高精度読み取りが可能となる。またガラス５４エッジ周辺の画像読み取りの出力変化を防止するため、それに対応する搬送ガイド１２のスリット部は光を吸収するため黒色塗装を施し、不要出力を安定化させることが好ましい。すなわちガラス５４の厚みに相当する寸法だけガラスエッジを中心に両側に光の吸収領域を設ける。
【００３６】
実施の形態５．
実施の形態３および４ではガラス５１、５２、５３およびガラス５４を透過体として使用したが、透明体であれば他の材質でも適用できる。例えば透明クリスタルを透過体としても良い。人口製造の透明クリスタルの場合、屈折率は略２．０である。この場合、１ｍｍの透明クリスタルが介在した場合にはその焦点位置は図６で示すように２．６となり、約０．５ほど何も介在しない場合に比べて焦点位置が伸長する。透明クリスタルを透過体として使用する光路長で設計されたユニットはそれを除去することにより、原稿面がさらに上部にあってもＩＲの読み取りが可能である。すなわち、搬送ガイド１２と原稿間に大きな隙間を生じることになるので例えば原稿が別のガラスなどで固定された一定厚みの外部ガラス（図示せず）の存在があってもＩＲの読み取りを精度良く行うことができる。特にユニット駆動型（ユニット自体が読み取るため移動する）には駆動させる時の隙間マージンがあるので有用である。
【００３７】
実施の形態６．
実施の形態５の実施例では透明クリスタルを透過体として採用したがヨウ素クリスタルは同じく透明体でありその屈折率は略３．３であり、その伸長量は０．７ｍｍある。同様にサファイヤなどの屈折率が略１．８などを透明体として使用しても良い。また、比較的低速読み取り（ＩＲ：０．２５、Ｒ：０．２５ Ｇ：０．２５ｍｓの計０．７５ｍｓ／ｌｉｎｅなど）であれば受光部の光の蓄積時間が長くなるので梨子地状や、白濁上の比較的光の透過率の低い半透明透過体であっても使用可能である。
【００３８】
また、搬送ガイド１２にスリットを設けた場合は読み取り領域は空間などで搬送ガイド１２を透明体や半透明体にする必要は無く、通常の金属板で良いが、搬送ガイド１２はガラスを固定したり、筐体６で保持する必要があるために弾力性に富み、硬度の高い燐青銅板（燐に錫を含ませた銅版）を使用することが好ましい。
【００３９】
また銅版に黒色塗料を焼き付けして各光源の光の全吸収を行っても良い。この場合は光源１０１の射出部１０１ａと原稿面との距離の変化があっても光源１０１からの有効光（スリット内にのみ到達する光）のみを反射させることができるため、不要光（フレアー光）を防止でき、透明体の搬送ガイド１２より高精度の読み取りが可能となる。
【００４０】
実施の形態７．
図１２は２個のユニットを対として紙幣の両面読み取りを行った場合の紙幣判別機の搬送部分を示したものである。対のユニットの搬送ガイド１２に沿って紙幣が搬送されるが紙幣の読み取り部分のユニットの読み取り光軸を合わせたものである。これはユニットを対向させただけでは紙幣の読み取り位置が互いに異なるため、一方の読み取り期間中に他方のユニットの読み取り部分には紙幣が存在しない場合が生じる。その場合、出力オーバーフローなどの現象で一方のユニットの読み取り期間中にノイズの混入があり読み取り精度が低下する。そのため対のユニットの読み取りの光軸を合わせ、読み取り期間中は他方も原稿の存在があり、読み取り期間中であることを保証する。
【００４１】
また、高速読み取り（ＩＲ：０．１、Ｒ：０．１、Ｇ：０．１ｍｓの計０．３ｍｓ／ｌｉｎｅなど）では２個のユニットの基準レベル（例えばＬＥＤ ＯＦＦ時の出力電位であってリファレンスとも呼ぶ）は一致していた方が好ましい。すなわち２個のユニットの基準レベルを確実に合わせるため外部要因による電位の浮きを同一にする。そのため筐体６間に一体化した金属ホルダーでユニット間を結合させる。また、この金属ホルダーはその電位を各々のユニットの基準レベルに接続する。通常、これらユニットの基準レベルはあらかじめ調整されているので紙幣判別機などの周辺回路のＧＮＤレベル変化の影響を受けてもユニット同士の基準レベルには差異が生じないので高精度で原稿を読み取ることが可能である。
【００４２】
また、ユニットのコネクタ７の端子に基準レベルが無い場合には一体化した金属ホルダーの電位を各々のユニットのコネクタ７のＧＮＤ電位に共通接続することで次のような効果がある。
【００４３】
１ラインの読み取り期間中でもＩＲ、Ｒ、Ｇの光源切替期間やブランキング期間（出力を出さない期間）があり、光源切替時は電源レベルの変化に伴う出力ラインの変動があり、読み取り精度が劣化する。また、ブランキング期間時は出力ラインが高インピーダンス状態となり、大きなレベル（ブランキングレベル）の変動があり、ノイズの影響を受けやすくなる。以上のような問題に対して読み取り精度を確保することができる。特に出力ラインのブランキング期間のレベルを基準レベルとして参照する場合にはさらに高精度の読み取りが可能となり大きな効果となる。
【００４４】
この発明の実施例では光源の種類はＲ、Ｇ，Ｂに換えてＩＲ：Ｒ：Ｇの３光源を使用したが、通常のＲＧＢ光源による読み取りを行うためにはＢ光源を付加して光源を４種としても良く紫外線光源などＩＲより波長の短い他の光源を付加しても良い。
【００４５】
この発明の実施例ではロッドレンズアレーであるレンズ２の共役長のうちレンズ２の中心位置から上部である原稿面までの共役長の差異による改善を述べたが図６に示すようにレンズ２中心から受光位置までの共役長については言及していない。しかし、図９に示すようにセンサ基板４はこの発明の実施例の場合、筐体６にはめ込み式になっており、レンズ２中心から受光部までの調整はセンサ基板４を上下操作することで変更可能な構造となっている。すなわちレンズ２の中心位置を延長したい場合はセンサ基板４と筐体６の接点部に所望の詰め物を付加することで容易に変更が可能であり、この場合、センサ基板４と筐体６とはテープ（図示せず）などで全面または、部分的に貼り付け固定する。
【００４６】
また、図９においてセンサＩＣ３は通常ＩＣ保護用の樹脂１３が薄膜でコーティングされている。通常この厚みは光学的には無視できるものであるが、樹脂１３の厚みを厚くすることによりレンズ２と受光部の光路長の延長が行える。
【００４７】
すなわち、本実施例ではセンサＩＣ３の厚み（０．３５ｍｍ）と接続線（ワイヤボンド金属線）の高さを考慮して１．８５ｍｍ程度の厚みの透明シリコン樹脂をコーティングすることが好ましい。この場合、シリコン樹脂の共役長に関係する厚みは１．５ｍｍであり、樹脂１３の屈折率を１．４とすれば伸長量は０．４３であり、この場合も光路長の延長が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ＩＲ光源を含む多色光源を使用した密着イメージセンサでＩＲ以外の光路長又は焦点距離で設計した時のＩＲ光のデフォーカス現象を軽減するために、光路上の光軸中心部近傍のガラス下面に赤外線遮光を施したのでレンズに対して原稿面反射後の散乱直接光の入射が減少し、周辺光の入射が主体となり、ＩＲ光の見かけの光路長の延長が可能となる。従ってＩＲ読み取り時の解像度の劣化を防止できる。
【００４９】
請求項１の発明によれば透過体に幅０．１ｍｍから０．４ｍｍの赤外線遮光塗料を施したので原稿面で反射した散乱ＩＲ光のうち、デフォーカスの原因となる散乱直接光を遮光したのでデフォーカス現象が改善され、解像度の高いＩＲの読み取りを行うことができる効果がある。
【００５０】
請求項２の発明によればガラスの上面に、赤外線遮光塗料を施した突起状のガラスを配置したのでガラスの屈折と突起状である半球ガラスによる光の集束効果で周辺ＩＲ光のレンズへの入射がより多くなり、ＩＲ読み取り時の出力の低下が低減され、且つ光路長の長いＩＲ光の有効光が多いためＩＲ読み取り時の解像度の劣化を防止できる効果がある。
【００５１】
請求項３、４の発明によれば透過体を固定する原稿ガイドと設け、原稿ガイドは筐体で保持し、ガラスの着脱を可能としたので通常のＲＧ読み取りとＩＲ読み取りの読み取りをガラスの挿入又は除去を選択することにより、すべての光源色について高精度で読み取りできる効果がある。特に複数のユニットを機器に組み込む時、各読み取りに合ったユニットの選択組込が可能である。
【００５２】
請求項５の発明によれば透過体を読み取り方向（主操作方向）に部分的に設置したので紙幣などのＩＲ読み取り領域と他の文字図柄を読み取る領域を分離し、１台のユニットでＩＲ、Ｒ、Ｇを同時に高精度で読み取れる効果がある。
【００５３】
請求項６の発明によれば原稿ガイドの読み取り方向にスリットを入れたので途中に空気より屈折率の高い物質を介在させないので光長路長の短縮が図れ、ＩＲ読み取り時のデフォーカス現象を改善できる効果がある。
【００５４】
請求項７の発明によれば２個のユニットを対向させ、それらの読み取り位置の光軸を合わせた、且つユニットの筐体を同一金属版で固定したので、機器（紙幣判別機・照合機などの画像読取装置）の要因による読み取り制度の劣化を防止できる効果がある。
【００５５】
請求項８に係る発明によれば、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の密着イメージセンサを搭載しているので、部分的に赤外線反応領域を有する原稿を効果的に読み取ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による密着イメージセンサーの断面図である。
【図２】球面レンズなどの球面収差に関して説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１による密着イメージセンサーの赤外線遮光幅とＭＴＦの関係とを説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態２による密着イメージセンサーの断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による密着イメージセンサーの赤外線遮光幅とＭＴＦとの関係を説明する図である。
【図６】原稿とレンズ間において物質が存在した場合、それら物質の屈折率によるレンズの焦点位置の変化を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態３による密着イメージセンサーの断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３による密着イメージセンサーの平面図であり、原稿の搬送と原稿ガイド上のスリット位置を説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態３による密着イメージセンサのガラスを除去した時の断面図である。
【図１０】紙幣などの読み取り領域を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による密着イメージセンサの断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態７の２個の密着イメージセンサと画像読み取り装置の搬送機構を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態７の２個の密着イメージセンサを固定する金属板である。
【符号の説明】
１ 光源、 ２ レンズ、 ３ センサーＩＣ、 ４ センサー基板、 ５１ ガラス、 ５２ ガラス（薄型）、 ５３ ガラス（半球形）、 ５４ ガラス、 ６ 筐体、 ６ａ タッピング穴、 ７ コネクタ、 ８ 原稿、 ９ プラテン、 １０ 赤外線遮光塗料、 １１ 電子部品、 １２ 原稿ガイド、 １２ａ スリット、 １３ 樹脂、 １５ 金属ホルダー、 １６ 取り付け穴、 １０１ 光源、 １０１ａ 射出部。
Claims (8)
- 赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記筐体に保持され、前記反射光が透過する領域に原稿の移動方向と直交方向に延在した幅が０．１乃至０．４ｍｍの赤外線遮光が施され、前記原稿が近接又は接触する透過体とを備えたことを特徴とする密着イメージセンサ。
- 少なくとも２層構造の透過体であって、原稿面側に近接する透過体は半球状であり、前記半球状の透過体の平面側に赤外線遮光が施されたことを特徴とする請求項１記載の密着イメージセンサ。
- 赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記反射光が透過する透過体と、前記透過体を固定し、前記筐体に着脱及び保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とする密着イメージセンサ。
- 赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記筐体に着脱及び保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とする密着型イメージセンサ
- 赤外線を含む２種以上の光を原稿に照射する光源と、原稿からの反射光を集束するレンズと、前記レンズにより集束された反射光を受光する受光部と、少なくとも前記レンズ及び前記受光部を収納する筐体と、前記反射光が通過する領域に部分的に設置した透過体と、前記透過体を固定し、前記筐体に保持され、前記原稿が近接又は接触する原稿ガイドとを備えたことを特徴とする密着イメージセンサ。
- 原稿ガイドの読み取り位置周辺はスリット構造であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の密着イメージセンサ。
- 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の密着イメージセンサを搭載し、対向した２個の密着イメージセンサの光軸を一致させ、各々の密着イメージセンサの筐体をお互いに同一金属部材で固定し、対向した原稿ガイド間の隙間に原稿を搬送し前記原稿の両面を読み取ることを特徴とする画像読み取り装置。
- 請求項３乃至６のいずれか一項に記載の密着イメージセンサを搭載し、部分的に赤外線反応領域を有する原稿を読み取ることを特徴とする画像読み取り装置。
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