JP2009284373A - 紫外線ライン照明装置、密着型イメージセンサ、画像読取装置および縮小光学系画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 紫外線の照射により蛍光を発するインキによって描かれた原稿、例えば紙幣の情報を読み取るための装置に組み込む紫外線ライン照明装置を提供する。
【解決手段】 紫外線ライン照明装置１は、シクロオレフィン系樹脂を使用した棒状の導光体２と、この導光体を装填するための導光体ケース３と、導光体ケース３の端部に取り付けた紫外線ＬＥＤ発光ユニット４とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は紫外線を照射すると蛍光を発するインキによって描かれた原稿、例えば紙幣の情報を読み取る装置に使用する紫外線ライン照明装置、この紫外線ライン照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサ、画像読取装置および縮小光学系画像読取装置に関する。

蛍光を発するインキによって描かれた原稿、例えば紙幣に紫外線を照射し、その真贋を判定する装置が知られている。偽造紙幣の検出にあたっては、まず紫外線を紙幣に照射し、励起された蛍光の光量およびパターンを検出して偽造の有無を判別する。そのため紫外線を紙幣の幅全体にわたって出射するライン光源が必要となる。

このような紫外線ライン照明装置としては特許文献１〜６のものが知られている。特許文献１のパターン認識方法およびパターン認識装置では、紙幣の表面側に、光源としての紫外光源を設けていること、および、この紫外光源が、蛍光体を励起できる波長の光を照射できるようになっており、また、感光ドラムが感度を持つ波長には光を発しない分光特性を有していることが記載されている。
また、特許文献２には、紙幣などの紙葉に複数の紫外線発光ＬＥＤを配置したアレイから紫外線を照射する真偽鑑別装置が記載されている。

特許文献３に記載された画像読取装置は、紙幣等の透かし部分や反射部分について鑑定を行うものであり、透過型光源を、赤外線光源（ＩＲ ＬＥＤ）と紫外線光源とを搭載した６個のグループとすることにより、紙幣の読み取り領域を６分割して読み取りを行うものである。

特許文献４の光触媒を用いた有機物分解ユニットは、紫外線光源からの紫外線を入射させる導光体としてポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリフッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、およびポリメチルペンテンから選ばれた樹脂によるものを設けている。

特許文献５に記載されたガス処理装置及びガス処理フィルタは、光触媒反応を利用したガス処理装置及びガス処理フィルタに関する発明である。ここでは、紫外線ライトからの紫外線が光触媒ファイバーの端面に照射され、光触媒ファイバーを伝搬しつつ導光体表面の光触媒へと漏れ出し、ガスに含まれる悪臭成分などが紫外線によって励起された光触媒と接触し、光触媒反応により分解される。すなわち、導光体としてファイバーが使用されていて、その材質はガラス等であり、また、直管状の紫外線ライトが使用されている。

特許文献６は少数個のＬＥＤを使用して照度分布の均一な面状の白色光源を提供しようとするものであって、導光体材料としては、アクリル系、メタクリル系、ポリカーボネート系他の樹脂が使用されている。

特開平０９−０３５１１５号公報 特開２００４−２８０２０６号公報 特開２００７−１６４３８５号公報 特許第３０１５７７５号公報 特開平１１−１８３７２８号公報 特開２００６−３１０１１２号公報

特許文献１に開示された紙幣の真偽鑑別装置には、紫外光源についての具体的な説明はない。
特許文献２に開示された真偽鑑別装置では、ＬＥＤを複数個アレイに並べているのでコストが高い、消費電力が大きくなる、リップルにより照明均一性が悪くなる、および１本のアレイの中で場所によりＬＥＤの長期的な劣化の度合いが異なる等の問題がある。
特許文献３に開示された画像読取装置にも、紫外線光源に関しての具体的な説明は記載されていない。
特許文献４に開示される導光体の材料となる樹脂は紫外線の透過率が低いため導光体としての充分な機能を発揮できない。また、紫外線透過ガラスを使用することも提案されているが、装置自身が重くなって使用範囲が限定される問題がある。
特許文献５に記載されたガス処理装置及びガス処理フィルタはライン照明装置とは技術分野が異なり、本発明にそのまま応用することはできない。
特許文献６に開示される導光体も前記同様、紫外線の透過率が低いため導光体としての充分な機能を発揮できない。

さらに、図１に示すような、導光体を使った紫外線ライン装置も検討されている。この装置１は、棒状のアクリル樹脂製の透明導光体２を白色ケース３に装填し、ケース３の端部に紫外線ＬＥＤ発光ユニット４を取り付けている。このような紫外線ライン装置は、カラー原稿読み取り用ＲＧＢライン照明装置の技術の転用であり、白インキがパターン印刷されて光散乱反射可能とした透明アクリル樹脂導光体２、白色ケース３、および紫外線ＬＥＤ発光ユニット４としてＬＥＤ白色パッケージが使われる。

しかしながら、図１に示した従来技術には次のような様々な問題点があるため紫外線ライン照明装置として使用に耐えるものではなかった。

問題点１
導光体から照明光がほとんど出てこない。
図２に示すように、二酸化チタンを含有する白インキは４００ｎｍ強以下の波長で光反射率が急激に低くなり、可視光は反射するが紫外光は反射できない。したがって導光体に印刷された白インキは反射材としての機能を果たさない。

問題点２
紫外線ＬＥＤの発光ピーク波長は３６５ｎｍ付近と４００ｎｍ付近の２種類があるが、従来技術では３６５ｎｍが使用できない。
図３に示すように、アクリル樹脂材料の光透過率は４００ｎｍ以下で急激に低くなる。したがって４００ｎｍの発光ピーク波長を持つＬＥＤであればどうにか使用できるが３６５ｎｍのＬＥＤには使用できない。
なお、４００ｎｍ付近に発光ピーク波長を有するＬＥＤの発光スペクトルのグラフと、同３６５ｎｍのグラフを図４および図５に示す。

問題点３
導光体に白ケース（例えば、二酸化チタン含有ポリカーボネート製）を組み合わせても、あるいは、ＬＥＤ基板樹脂を白色（例えば、二酸化チタン含有ポリブチレンテレフタレート製）としても、ＲＧＢライン照明装置の時のような照明効率を得ることができない。
二酸化チタンを含有する白色樹脂は、上記問題点１と同様に４００ｎｍ強以下で光反射率が急激に低くなり、紫外光を反射できないためである。導光体用白ケースの反射率を図６に示す。

問題点４
導光体に白ケース（例えば、二酸化チタン含有ポリカーボネート製）を組み合わると白ケースからノイズ光が出る。
白ケースから可視光の蛍光が出てノイズとなるものである。図４（４００ｎｍＬＥＤの発光スペクトル）と比較すると明確なように、図７ではケースからの蛍光により、長波長側に裾を引いたスペクトル形状となり青みがかった光となる。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、紫外線の照射により蛍光を発するインキによって描かれた原稿、例えば紙幣の情報を読み取るための装置に組み込むことのできる紫外線ライン照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の紫外線ライン照明装置は、棒状導光体と紫外線ＬＥＤ発光ユニットを備え、前記導光体がシクロオレフィン系樹脂によって形成された構成とされている。
尚、前記紫外線ＬＥＤ発光ユニットは棒状導光体を装填するための導光体ケースの端部に取り付けられ、前記導光体ケースは金属粉を含有する樹脂で形成された構成とすることが好ましい。

前記導光体の紫外線拡散反射面を凹凸形状とするか、または、金属粉を含有するインキによってパターン印刷することができる。凹凸形状かつ金属粉含有インキによるパターン印刷とすることもできる。また、前記紫外線ＬＥＤ発光ユニットを形成するパッケージを金属粉を含有する樹脂によって形成することも好ましい。

本発明の紫外線ライン照明装置では、前記紫外線ＬＥＤ発光ユニットから発光される紫外線ＬＥＤのピーク波長が４００ｎｍ付近または３６５ｎｍ付近であるものを使用することが望ましい。

本発明の紫外線ライン照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサ、この密着型イメージセンサを使用した画像読取装置、あるいは本発明の紫外線ライン照明装置を組み込んだ縮小光学系画像読取装置のいずれもが本発明に含まれる。

本発明の紫外線ライン照明装置は、導光体が紫外領域の透過率の高いシクロオレフィン系樹脂によって形成され、かつ、導光体ケースが紫外領域において反射率の高い金属粉を含有する樹脂で形成されているため、導光体の紫外線拡散反射面から効率よく特定波長、たとえば３６５ｎｍ近辺の紫外線を発射することができる。したがって、紫外線により励起され蛍光を発するインキによって描かれた原稿、例えば紙幣の情報を得るための画像読取装置等に組み込むことで正確な情報を得ることができる。

以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。本発明の紫外線ライン照明装置は前記図１に示したと同様の形態を有するため、図１に基づいて説明を行う。

紫外線ライン照明装置１は、棒状の導光体２と、この導光体を装填するための導光体ケース３と、導光体ケース３の端部に取り付けた紫外線ＬＥＤ発光ユニット４とからなる。導光体２は棒状の形態を有するが、その断面形状に制限はなく、図１に示したような面取りをした直方体形状の他、半円形、楕円形、多角形等どのような形状であっても適宜採用可能である。また、紫外線ＬＥＤ発光ユニット４は、本図のように片端に取り付けてもよいし、両端に各々取り付けてもよい。

本発明においては、導光体２の材料としてシクロオレフィン系樹脂を使用している。シクロオレフィン系樹脂はアクリル系樹脂と違って、紫外線ＬＥＤの発光ピーク波長である３６５ｎｍ付近および４００ｎｍ付近のいずれにおいても高い透過率を示す。このようなシクロオレフィン系樹脂の例としては日本ゼオン株式会社製の「ゼオノア」や「ゼオネックス」、ポリプラスチックス株式会社製の「ＴＯＰＡＳ」を挙げることができる。

一般に、励起光の波長と蛍光の波長とは互いに離れていた方が、読み取り時にはノイズとなる励起光を分離しやすい。したがって紫外線ＬＥＤについても、励起光は４００ｎｍより３６５ｎｍのものの方が好ましい。上記シクロオレフィン系樹脂を導光体２の材料として使用することにより、４００ｎｍはもとより３６５ｎｍ紫外線ＬＥＤを使用した導光体ライン照明装置１の製造が可能となる。

また、導光体ケース３は金属粉を含有するポリカーボネート等の樹脂で形成されている。樹脂に含有させる金属粉の種類としては、紫外線ＬＥＤの発光ピーク波長である３６５ｎｍ付近および４００ｎｍ付近のいずれの光も反射することのできるものであれば制限はないが、アルミニウム微粉末を好適に使用することができる。

さらに、紫外線ＬＥＤ発光ユニット４を形成するパッケージも、金属粉を含有するポリブチレンテレフタレート等の樹脂で形成されることが好ましい。これら樹脂に金属粉を含有させるには、樹脂１００重量部当たり、２〜１０ｗｔ％（例えば５ｗｔ％）のアルミニウム等の金属粉を練り込み、これを成形して導光体ケース３、あるいは発光ユニット用パッケージ４を形成することができる。また金属粉の粒径としては５０μｍ以下（例えば２０μｍ）とする。

波長４００ｎｍ以下において、アルミニウム粉練り込み樹脂の光反射率は二酸化チタンを練り込んだ白色樹脂の光反射率より高くなる。したがって、従来の白色ケース３、あるいは白色ＬＥＤ基板材料４の場合に比べ照明効率が向上する。また、ケース３から可視光の蛍光が出てノイズとなることもなくなる。

本発明の紫外線ライン照明装置１においては、導光体２の、紫外線拡散反射面を凹凸形状とすることが望ましい。あるいは、凹凸形状とする代わりに金属粉を含有するインキでパターンを印刷することも望ましい。また、上記凹凸形状とインキ印刷を併用することもできる。

導光体２の紫外線拡散反射面を凹凸形状にしたり、金属粉含有インキでパターンを印刷したりすることにより紫外光は散乱反射して導光体２から発射される。従来の白インキを塗ったものでは波長４００ｎｍ強以下で光反射率が急激に低くなり紫外光を反射しなくなっていた。しかし、導光体２の凹凸形状で反射させた場合、導光体２と空気の屈折率差を利用した反射となるため導光体２を透過する波長範囲であれば反射させることができる。また、アルミニウム金属粉含有インキによるパターン印刷の場合は、印刷部分において４００ｎｍ以下でも、後述の実施例に示すように６０％以上の反射率を維持することができる。したがって、白インキと比較して良好な反射を得ることができる。

以上の構成により、従来の白色インキでは実現できなかった、紫外線ＬＥＤを使った導光体ライン照明装置１を作製することが可能となった。本発明の導光体ライン照明装置は、原稿や紙幣からの蛍光を直下にある撮像素子で受ける密着型イメージセンサに組み込むことができる。さらに、この密着型イメージセンサは画像読取装置に組み込まれる。また、本発明の紫外線ライン照明装置は、原稿や紙幣からの蛍光をミラーで折り返しながらレンズに導き撮像素子に結像させる縮小光学系画像読取装置にも組み込むことができる。

本発明をさらに詳細に説明するため、以下に実施例を示す。
（実施例１）
シクロオレフィン系樹脂である日本ゼオン株式会社製の「ゼオノア」を使用して導光体を製造した。また、ポリカーボネート１００重量部に対して平均粒径２０μｍのアルミニウム微粉末５ｗｔ％を練り込んだ金属粉含有樹脂を使用して導光体ケースを製造した。さらに、ポリブチレンテレフタレート１００重量部に対して平均粒径２０μｍのアルミニウム微粉末５ｗｔ％を練り込んだ金属粉含有樹脂を、紫外線ＬＥＤ発光ユニットのパッケージ用材料として使用した。

導光体ライン照明装置においては励起光と蛍光の波長が離れていた方が読み取り時にノイズとなる励起光を分離しやすいため、４００ｎｍよりは３６５ｎｍの紫外線を利用することが望ましい。本実施例の導光体は、シクロオレフィン系樹脂で形成されているため、アクリル系樹脂に比べ４００ｎｍ以下でも透過率が落ちず、３６５ｎｍの波長をも透過する。したがって３６５ｎｍＬＥＤを採用した導光体ライン照明装置を製造することができる。シクロオレフィン系樹脂の透過率を図８に示す。

また、本実施例のアルミニウム微粉末含有ポリカーボネートで製造した導光体ケースとアルミニウム微粉末含有ポリブチレンテレフタレートでパッケージした紫外線ＬＥＤ発光ユニットは、従来の二酸化チタン含有の白ケースや白色ＬＥＤ基板材料に比べ、紫外領域において照明効率が向上する。図９と既述の図６を比較すると、４００ｎｍ以下ではアルミ練り込み樹脂の光反射率は白樹脂の光反射率より高くなることが分かる。

本実施例で製造した導光体、導光体ケース、および紫外線ＬＥＤ発光ユニットを使用して紫外線ライン照明装置を組み立て、紫外発光スペクトルを測定した。その結果を図１０に示すが、記述の図４に示したＬＥＤ単体のスペクトルと変わらない、すなわち、導光体ケースから可視光の蛍光ノイズが発生していないことが分かる。

（実施例２）
平均粒径２０μｍのアルミニウム微粉末を５ｗｔ％含有するインキを使用して、導光体の紫外線拡散反射面に反射パターンを印刷した。こうして形成された導光体の反射率を図１１に示す。アルミニウム微粉末含有インキを使用することにより、４００ｎｍ以下の紫外領域であっても６０％以上の反射率を維持することが可能であり、従来の白インキと比較して良好な反射を得ることができる。

導光体を使った紫外線ライン装置の一例を示す斜視図 白インキの反射率を示すグラフ アクリル系樹脂の透過率を示すグラフ ４００ｎｍＬＥＤの発光スペクトル ３６５ｎｍＬＥＤの発光スペクトル 白ケースの反射率を示すグラフ 白ケース使用時の発光スペクトル シクロオレフィン系樹脂の透過率を示すグラフ アルミ微粉末含有導光体ケースの反射率を示すグラフ アルミ微粉末含有導光体ケースの発光スペクトル アルミ微粉末含有インキの反射率を示すグラフ

符号の説明

１…紫外線ライン装置、２…導光体、３…導光体ケース、４…紫外線ＬＥＤ発光ユニット。

Claims (9)

1. 棒状導光体と紫外線ＬＥＤ発光ユニットを備えた紫外線ライン照明装置であって、前記導光体がシクロオレフィン系樹脂によって形成されていることを特徴とする紫外線ライン照明装置。
2. 請求項１に記載の紫外線ライン照明装置において、前記紫外線ＬＥＤ発光ユニットは棒状導光体を装填するための導光体ケースの端部に取り付けられ、前記導光体ケースは金属粉を含有する樹脂で形成されていることを特徴とする紫外線ライン照明装置。
3. 請求項１に記載の紫外線ライン照明装置において、前記導光体の紫外線拡散反射面を凹凸形状としたことを特徴とする紫外線ライン照明装置。
4. 請求項１に記載の紫外線ライン照明装置において、前記導光体の紫外線拡散反射面が、金属粉を含有するインキによってパターン印刷されていることを特徴とする紫外線ライン照明装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の紫外線ライン照明装置において、前記紫外線ＬＥＤ発光ユニットを形成するパッケージが金属粉を含有する樹脂によって形成されていることを特徴とする紫外線ライン照明装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の紫外線ライン照明装置において、前記紫外線ＬＥＤ発光ユニットから発光される紫外線ＬＥＤのピーク波長が３６５ｎｍ付近または４００ｎｍ付近であることを特徴とする紫外線ライン照明装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の紫外線ライン照明装置を組み込んだことを特徴とする密着型イメージセンサ。
8. 請求項７に記載の密着型イメージセンサを使用したことを特徴とする画像読取装置。
9. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の紫外線ライン照明装置を組み込んだことを特徴とする縮小光学系画像読取装置。