JP2012060313A - Lighting unit, and image reader provided with lighting unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、照明装置、及び照明装置を備える画像読取装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an illumination device and an image reading device including the illumination device.
従来、紙幣等の種々の紙葉類の検査を行う紙葉類処理装置が実用化されている。紙葉類処理装置は、紙葉類の画像を読み取る画像読取装置を有する。紙葉類処理装置は、投入部に投入された紙葉類を1枚ずつ取り込み、画像読取装置に搬送する。 Conventionally, a paper sheet processing apparatus for inspecting various paper sheets such as banknotes has been put into practical use. The paper sheet processing apparatus includes an image reading device that reads an image of a paper sheet. The paper sheet processing apparatus takes in the paper sheets input into the input unit one by one and conveys them to the image reading apparatus.
画像読取装置は、照明部(照明装置)とラインイメージセンサとを有する。画像読取装置は、と所定の方向に搬送される紙葉類に対して照明装置により光を照射する。画像読取装置は、ラインイメージセンサにより、搬送される紙葉類に照射された光の透過光、または反射光を読み取り、画像を取得する。 The image reading device includes an illumination unit (illumination device) and a line image sensor. The image reading device irradiates light on a paper sheet conveyed in a predetermined direction by an illumination device. The image reading device reads the transmitted light or reflected light of the light irradiated to the conveyed paper sheet by the line image sensor, and acquires an image.
照明装置は、被検物として紙葉類の表面に光を照射する。この場合、照明装置は、ラインイメージセンサの長尺方向に均一になるような照度分布を備えることが望ましい。高速、且つ高精度な処理を行う場合、画像処理及び信号処理の負担を軽減する為に、照明部は、高い照度と、照度の均一性と、を備える必要がある。 The illumination device irradiates light on the surface of a paper sheet as a test object. In this case, the illuminating device desirably has an illuminance distribution that is uniform in the longitudinal direction of the line image sensor. When performing high-speed and high-precision processing, the illumination unit needs to have high illuminance and illuminance uniformity in order to reduce the burden of image processing and signal processing.
照明部は、例えば、ハロゲン光源または蛍光灯などの光源と、光ファイバーを用いたライトガイド(導光部材)と、を備える。また、近年、Light Emitting Diodeを用いた光源(以下単にLEDと称する)を備える照明部も実用化されつつある。この照明部は、直線状またはマトリクス状に複数配列されたLEDを備える。 The illumination unit includes, for example, a light source such as a halogen light source or a fluorescent lamp, and a light guide (light guide member) using an optical fiber. In recent years, an illumination unit including a light source (hereinafter simply referred to as an LED) using a light emitting diode has been put into practical use. The illumination unit includes a plurality of LEDs arranged in a straight line or a matrix.
光源から発せられる光をラインイメージセンサの読取範囲内に集光する為に、紙葉類の搬送方向における断面が楕円の弧の形状の反射部材を備える照明装置がある。しかし、楕円の弧の形状の反射部材を用いる場合、照度分布のピークが先鋭になる。 In order to condense light emitted from a light source within a reading range of a line image sensor, there is an illuminating device including a reflecting member having an arc shape with an elliptical cross section in the sheet conveyance direction. However, when a reflecting member having an elliptical arc shape is used, the peak of the illuminance distribution becomes sharp.
照度分布のピークが先鋭である場合、照明装置の照度が均一である範囲が狭くなる。この為、ラインイメージセンサの読取範囲内を照度分布のピークに合わせてラインイメージセンサ及び照明装置を設置することが困難になるという課題がある。 When the peak of the illuminance distribution is sharp, the range in which the illuminance of the lighting device is uniform becomes narrow. For this reason, there is a problem that it becomes difficult to install the line image sensor and the illumination device in accordance with the peak of the illuminance distribution within the reading range of the line image sensor.
また、照度分布のピークが先鋭である為、ラインイメージセンサの読取範囲内で照度分布が均一でなくなる。この為、読み取った画像に、例えば紙葉類の搬送状態によって輝度のムラなどの影響が生じる可能性があるという課題がある。 Further, since the peak of the illuminance distribution is sharp, the illuminance distribution is not uniform within the reading range of the line image sensor. For this reason, there is a problem that the read image may be affected by luminance unevenness, for example, depending on the conveyance state of the paper sheet.
そこで、より高い照度と高い照度均一性とを実現することが出来る照明装置、及び照明装置を備える画像読取装置を提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an illuminating device capable of realizing higher illuminance and higher illuminance uniformity, and an image reading apparatus including the illuminating device.
一実施形態に係る照明装置は、光源部と、反射部材と、を備える。光源部は、線状に形成され、光を放出する発光部を有する。反射部材は、光源部の発光部から放出される光を所定範囲に対して反射する反射面を有する。反射面は、光源部の発光部の長手方向と直交する方向において、所定範囲に対して垂直な方向と所定の角度を成す長軸を有する基準楕円に沿った複数の線分を有する折線形状である断面を有する。 The illuminating device which concerns on one Embodiment is provided with a light source part and a reflection member. The light source unit is formed in a linear shape and includes a light emitting unit that emits light. The reflecting member has a reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting unit of the light source unit with respect to a predetermined range. The reflecting surface is a polygonal line shape having a plurality of line segments along a reference ellipse having a long axis that forms a predetermined angle with a direction perpendicular to a predetermined range in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the light emitting unit of the light source unit. Has a cross section.
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る照明装置、照明装置を備える画像読取装置、及び画像読取装置を備える紙葉類処理装置について詳細に説明する。 Hereinafter, an illumination device according to an embodiment, an image reading device including the illumination device, and a paper sheet processing device including the image reading device will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、一実施形態に係る紙葉類処理装置100の外観について説明するための説明図である。
図1に示すように、紙葉類処理装置100は、装置外部に、投入部112、操作部136、操作表示部137、ドア138、取出口139、及びキーボード140を備えている。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an appearance of a paper
As shown in FIG. 1, the
投入部112は、例えば被検物としての紙葉類7を投入するための構成である。投入部112は、重ねられた状態の紙葉類7をまとめて受け入れる。操作部136は、オペレータによる各種操作入力を受け付ける。操作表示部137は、オペレータに対して各種の操作案内、及び処理結果などを表示する。なお、操作表示部137は、タッチパネルとして構成されていてもよい。この場合、紙葉類処理装置100は、操作表示部137に表示されるボタンと、操作表示部137に対するオペレータによる操作と、に基づいて、各種の操作入力を検知する。
The
ドア138は、投入部112の投入口を開閉する為のドアである。取出口139は、紙葉類処理装置100により再流通不可と判断された紙葉類7がスタックされる集積部から紙葉類7を取り出す為の構成である。キーボード140は、オペレータによる各種操作入力を受け付ける入力部として機能する。
The
図2は、図1に示す紙葉類処理装置100の構成例について説明するための説明図である。
紙葉類処理装置100は、装置内部に、投入部112、取出部113、吸着ローラ114、搬送路115、検査部116、ゲート120乃至125、排除搬送路126、排除集積部127、集積・結束部128乃至131、裁断部133、及びスタッカ134を備える。また、紙葉類処理装置100は、主制御部151を備える。主制御部151は、紙葉類処理装置100の各部の動作を統合的に制御する。
FIG. 2 is an explanatory diagram for describing a configuration example of the paper
The
取出部113は、投入部の上部に設けられる。取出部113は、吸着ローラ114を備えている。吸着ローラ114は、投入部112にセットされた紙葉類7を集積方向の上端に接するように設けられている。即ち、吸着ローラ114は、回転することにより、投入部112にセットされた紙葉類7を集積方向の上端から1枚ずつ装置内部に取り込む。吸着ローラ114は、たとえば、1回転するごとに1枚の紙葉類7を取出すように機能する。これにより、吸着ローラ114は、紙葉類7一定のピッチで取出す。吸着ローラ114により取り込まれた紙葉類7は、搬送路115に導入される。
The take-
搬送路115は、紙葉類7を紙葉類処理装置100内の各部に搬送する搬送手段である。搬送路115は、図示しない搬送ベルト及び駆動プーリなどを備えている。搬送路115は、図示しない駆動モータ及び駆動プーリにより搬送ベルトを動作させる。搬送路115は、吸着ローラ114により取り込まれた紙葉類7を搬送ベルトにより一定速度で搬送する。なお、搬送路115における取出部113に近い側を上流側、スタッカ134に近い側を下流側として説明する。
The
取出部113から延びた搬送路115上には、検査部116が設けられている。検査部116は、画像読取装置117、及び厚み検査部119を備えている。検査部116は、紙葉類7の光学的特徴情報、機械的特徴、及び磁気的特長情報を検出する。これにより、紙葉類処理装置100は、紙葉類7の種類、汚棄損、表裏、及び真偽などを検査する。
An
画像読取装置117は、例えばCharge Coupled Device(CCD)などの撮像素子を複数有する読取部と、照明装置とを備える。読取部は、例えば、ラインイメージセンサとして機能する。この場合、読取部は、紙葉類7の搬送方向と直交する方向に複数配列された複数の撮像素子を有する。
The
画像読取装置117は、搬送路115を搬送される紙葉類7の画像を読み取る。画像読取装置117は、搬送路115の片側に設置される構成であってもよいし、搬送路115の両側に対面するように設置される構成であってもよい。搬送路115の両側に対面するように設置される場合、画像読取装置117は、搬送路115を搬送される紙葉類7の両面の画像を読み取ることができる。
The
画像読取装置117は、読み取った画像を検査部116内の図示しないメモリに一時的に記憶する。紙葉類処理装置100は、このメモリに記憶されている画像を操作入力に応じて操作表示部137に表示することができる。
The
厚み検査部119は、搬送路115を搬送される紙葉類7の厚みを検査する。例えば、検出した厚みが規定値以上である場合、紙葉類処理装置100は、紙葉類7の2枚取りを検出する。
The
またさらに、例えば、搬送路115を搬送される紙葉類7から磁気を検出する磁気センサを備えていてもよい。
Still further, for example, a magnetic sensor for detecting magnetism from the
主制御部151は、画像読取装置117、及び厚み検査部119などによる検出結果に基づいて、紙葉類7の種類判定、真偽判定、正損判定、及び排除券であるかの判定などを行う。
Based on the detection results of the
主制御部151は、各部の検出結果に基づいて、紙葉類7の真偽を判定する。主制御部151は、予め設定されるパラメータに適合する紙葉類7を真券(legal sheet)、不適合な紙葉類7を偽券(illegal sheet)と判定する。
The
また、主制御部151は、各部の検出結果と予め設定されるパラメータとに基づいて、紙葉類7の券種を判定する。
Further, the
またさらに、主制御部151は、各部の検出結果と予め設定されるパラメータとに基づいて、紙葉類7が再流通に適した紙葉類7であるか否かの判定(正損判定)を行う。即ち、主制御部151は、予め設定されるパラメータに適合する紙葉類7を正券(fit sheet)、不適合な紙葉類7を損券(unfit sheet)と判定する。
Furthermore, the
紙葉類処理装置100は、正券と判定した紙葉類7を集積・結束部128乃至131に搬送する。また、紙葉類処理装置100は、損券と判定した紙葉類7を裁断部133に搬送する。裁断部133は、搬送される損券を裁断する。なお、紙葉類処理装置100は、損券をスタッカ134に搬送し集積してもよい。スタッカ134は、集積した損券が例えば100枚に到達するごとに施封を行う。
The paper
また、主制御部151は、2枚取り券などの紙葉類7、折れまたは破れなどが存在する紙葉類7、券種が不明な紙葉類7、及び偽券などを排除券(rejected sheet)と判定する。主制御部151は、排除券と判定した紙葉類7を排除集積部127に搬送するように各部を制御する。
Further, the
検査部116の下流側の搬送路115上には、ゲート120乃至125が順に配設されている。ゲート120乃至125は、それぞれ、主制御部151により制御される。主制御部151は、検査部116による検査の結果に基づいて各ゲート120乃至125の動作を制御する。これにより、主制御部151は、搬送路115を搬送されている紙葉類7を所定の処理部に搬送するように制御する。
検査部116の直後に配設されたゲート120は、搬送路115を排除搬送路126に分岐する。即ち、主制御部151は、排除券と判定した紙葉類7を排除搬送路126に搬送するようにゲート120を制御する。
A
排除搬送路126の終端部には、排除集積部(排除部)127が設けられている。排除集積部127は、取出部113にて取出した姿勢のまま、排除券を集積する。排除集積部127に集積された紙葉類7は、取出口139から取り出すことができる。
An exclusion stacking unit (exclusion unit) 127 is provided at the end of the
また、ゲート121乃至124により分岐される先には、集積・結束部128乃至131(総じて集積結束部132と称する)がそれぞれ設けられている。集積・結束部132には、再流通可能であると判定された紙葉類7が種類及び表裏毎に区別されて集積される。集積・結束部132は、集積した紙葉類7を所定枚数毎に結束して格納する。また、紙葉類処理装置100は、図示しない結束部により、所定枚数毎に結束された紙葉類7の束を複数集積し、結束する。
Further, stacking / binding
ゲート125により分岐される先には、裁断部133とスタッカ134とが配設されている。裁断部133は、紙葉類7を裁断して収納する。スタッカ134は、搬送される紙葉類7を集積する。主制御部151は、損券であると判定した紙葉類7をゲート125に搬送するようにゲート121乃至124を制御する。
A cutting
外部から入力される操作により損券裁断モードが選択されている場合、主制御部151は、紙葉類7を裁断部133に搬送するようにゲート125を制御する。また、主制御部151は、損券裁断モードが選択されていない場合、紙葉類7をスタッカ134に搬送するようにゲート125を制御する。
When the non-paying sheet cutting mode is selected by an operation input from the outside, the
なお、主制御部151は、集積・結束部132に集積された紙葉類7の枚数、及び、裁断部133により裁断された紙葉類7の枚数及び識別情報を逐次記憶する。
Note that the
図3は、図1及び図2に示す紙葉類処理装置100の制御系の構成例について説明するための説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a configuration example of a control system of the paper
紙葉類処理装置100は、主制御部151、検査部116、搬送制御部152、集積・結束制御部153、裁断制御部156、操作表示部137、及びキーボード140などを備える。
The
主制御部151は、紙葉類処理装置100の全体的な制御を司る。主制御部151は、操作表示部137により入力される操作、及び検査部116による検査結果に基づき、搬送制御部152及び集積・結束制御部153を制御する。
The
例えば、操作員は、操作表示部137またはキーボード140により、処理する紙葉類7の券種、枚数、正損判別レベル、供給元の名称、及び処理方法などを入力する。
For example, the operator inputs the ticket type, the number of sheets, the damage judgment level, the name of the supplier, the processing method, and the like of the
検査部116は、画像読取装置117、厚み検査部119、その他のセンサ類154、及びCPU155を備える。
The
画像読取装置117は、搬送路115を搬送される紙葉類7の画像を読み取る。画像読取装置117は、主制御部151による制御に基づいて、照明装置を点灯させ、紙葉類7に光を照射する。画像読取装置117は、紙葉類7から反射光、または透過光を受光し、受光した光を撮像素子に結像させ、電気信号(画像)を取得する。
The
主制御部151は、紙葉類7の基準となる画像(基準画像)を記憶部151aに予め記憶する。主制御部151は、紙葉類7から取得した画像と、記憶部151aに記憶される基準画像とを比較することにより、各種の判定を行う。
The
厚み検査部119は、搬送路115を搬送される紙葉類7の厚みを検査する。その他のセンサ類154は、例えば、磁気センサ、及び/または紫外画像取得部などを備える。磁気センサは、紙葉類7から磁気を検出する。紫外画像取得部は、搬送路115を搬送される紙葉類7に紫外線を照射し、紙葉類7に塗布されている蛍光体から発せられる励起光を検出する。
The
CPU155は、画像読取装置117、厚み検査部119、及びその他のセンサ類154などによる検査の結果の統合を行う。また、CPU155は、各部の検査結果に基づいて、搬送路115を搬送される紙葉類7の種類、正損、表裏、及び真偽などを判別する構成であってもよい。
The
搬送制御部152は、主制御部151の制御に基づき、取出部113、搬送路115、排除搬送路126、及びゲート120乃至125を制御する。これにより、搬送制御部152は、紙葉類7の取り込み及び搬送を制御する。また、搬送制御部152は、判定した紙葉類7の種類毎に区分する区分処理を行う。即ち、搬送制御部152は、区分処理部として機能する。
The
集積・結束制御部153は、主制御部151の制御に基づき、排除集積部127及び集積・結束部128乃至131を制御する。これにより、集積・結束制御部153は、紙葉類7の集積、及び結束の制御を行なう。
The stacking / binding
裁断制御部156は、主制御部151の制御に基づき、裁断部133の動作を制御する。これにより、裁断部133は、搬送される紙葉類7の裁断を行う。
The cutting
図4は、図2及び図3に示す画像読取装置117の構成例について説明するための説明図である。画像読取装置117は、例えば紙葉類処理装置100の搬送路115の近傍に設置される。ここでは、紙葉類7が搬送路115により矢印aの方向(搬送方向)に搬送されると仮定する。なお、搬送方向aは、図4に示すx軸方向と平行である。
画像読取装置117は、読取部6と照明装置10とを備える。
FIG. 4 is an explanatory diagram for describing a configuration example of the
The
上記したように、読取部6は、紙葉類7の光学的特徴情報(光学画像)を検出する。読取部6は、例えば、図4に示すように搬送される紙葉類7上の所定範囲に対して垂直な方向(z軸方向)の撮像光軸を有する。読取部6は、照明装置10から紙葉類7に照射された光の透過光または反射光を受光し、画像を取得する。
As described above, the
読取部6は、例えば、CCDなどの撮像素子と結像レンズとを有する。結像レンズは、受光した光を撮像素子に結像させる。撮像素子は、結像レンズにより結像される光を電気信号(画像)に変換する。読取部6は、紙葉類7の搬送方向aと直交する方向に複数配列される撮像素子を備える。即ち、読取部6は、ラインイメージセンサを備える。
The
読取部6は、搬送路115により搬送される紙葉類7上の、照明装置10により光が照射される所定範囲(照射範囲)と同じ大きさ、または照射範囲より狭い所定範囲(読取範囲)から光を受光し、画像を取得する。読取部6は、1タイミングにおいて、読取範囲から1ライン分画像を取得する。読取部6は、搬送路115により搬送される紙葉類7から連続して画像を取得することにより、紙葉類7の全体の画像を取得する。
The
なお、読取部6は、複数のラインイメージセンサと、ダイクロイックプリズム、及びカラーフィルタを備える構成であってもよい。読取部6は、ダイクロイックプリズムにより光を分光し、分光した光をカラーフィルタによりフィルタリングする。これにより、読取部6は、異なる複数の波長の光をそれぞれ異なるラインイメージセンサに結像させることができる。
The
読取部6の結像レンズは、紙葉類7の表面上の像をラインイメージセンサ上に結増させる。読取部6の撮像光軸は、このような結像関係と、後述する読取部6の撮像光軸と照明装置10との関係とを満たすものであれば、如何なる構成であってもよい。例えば、ミラー、または導光部材などを用いることにより、読取部6の撮像光軸を折り曲げても良い。
The imaging lens of the
照明装置10は、主制御部151の制御に基づくタイミングにおいて、搬送される紙葉類7上の所定範囲に対して光を照射する。照明装置10は、少なくとも読取部6の読取範囲より広い照射範囲(被照射領域)に対して光を照射する。
The
なお、画像読取装置117の読取部6及び照明装置10は、主制御部151の制御に基づいて画像を取得する構成として説明したが、この構成に限定されない。画像読取装置117は、搬送路115により搬送される紙葉類7の位置を検出するセンサと、このセンサの検出結果に基づいて読取部6及び発光素子12の動作を自動的に制御する制御部と、を備える構成であってもよい。
Although the
照明装置10は、光源部15と反射部材11とを備える。なお、図4は、紙葉類7の搬送方向における反射部材11の断面を示す。光源部15は、発光素子12、実装基板13、及び放熱部材14を備える。
The
発光素子12は、光を放出する発光素子である。光源部15は、紙葉類7の搬送方向と直交する方向にライン状に配列された複数の発光素子12としてのLEDを備える。即ち、光源部15は、読取部6の走査方向と平行にライン状に配列された複数の発光素子12としてのLEDを備える。即ち、光源部15は、線状に形成され、光を放出する発光部を備える。
The
なお、本実施形態では、発光素子12としてLEDを用いる例について説明するが、この構成に限定されない。発光素子は、ライン状のハロゲン光源、または蛍光灯などを用いる構成であってもよい。発光素子12としてLEDが用いられる場合、発光部は、線状に配列される複数のLEDを備える。
In addition, although this embodiment demonstrates the example which uses LED as the
実装基板13は、発光素子12としてのLEDを配設する為の基盤である。実装基板13は、例えば、アルミ、銅、または他の放熱性の高い素材により形成される。また、実装基盤には、発光素子12を点灯させる為の電気回路が設置されている。放熱部材14は、実装基板13の熱を放熱させる為の部材である。
The mounting
例えば、図5に示すように、光源部15は、中心波長が第1の波長である発光素子12Aと中心波長が第2の波長である発光素子12Bとが交互にライン状に配列された構成を備える。この場合、照射範囲において、発光素子12A及び発光素子12Bから発せられる光は、反射部材11により反射されて照射範囲に収斂される過程で混合される。即ち、照射範囲には、第1の波長の光と第2の波長の光とが混合された光が照射される。これにより、照明装置10は、放射する光の波長のムラを抑えることができる。なお、光源部15は、中心波長が同じである発光素子がライン状に配列された構成であってもよい。
For example, as shown in FIG. 5, the
反射部材11は、光を全反射するミラー(反射面)を備える。図6に示すように、反射部材11のミラーは、読取部6の撮像光軸と角度θを成す直線を長軸とする楕円(基準楕円)に沿って折線状に形成される。即ち、反射部材11のミラーは、基準楕円の弧に内接、または外接する複数の直線の形状を有する。また、反射部材11のミラーは、ミラーの折線の節が基準楕円上、または近傍に存在する形状であってもよい。
The
反射部材11のミラーの断面の形状は、例えば以下の方法により決定される。
まず、図6に破線で基準楕円を示す。基準楕円の焦点F1及び焦点F2を特定する。基準楕円の中心を原点Oとし、長軸方向をx軸とし、短軸方向をy軸として直交座標系を設定する場合、図6に示すように、焦点F1及びF2は、x軸上にプロットされる。
The shape of the cross section of the mirror of the reflecting
First, a reference ellipse is indicated by a broken line in FIG. The focus F1 and the focus F2 of the reference ellipse are specified. When the orthogonal coordinate system is set with the center of the reference ellipse as the origin O, the long axis direction as the x axis, and the short axis direction as the y axis, the focal points F1 and F2 are plotted on the x axis as shown in FIG. Is done.
また、基準楕円とx軸の正方向との交点をPとし、基準楕円とy軸の正方向との交点をQとする。反射部材11のミラーは、第一象限における基準楕円の楕円弧に沿って形成される。
Also, let P be the intersection of the reference ellipse and the positive x-axis direction, and Q be the intersection of the reference ellipse and the positive y-axis direction. The mirror of the reflecting
第一象限における基準楕円の楕円弧を焦点F2から見て等角度となるように分割する。例えば、図6で一点鎖線で示すように等角度で並ぶ補助線により楕円弧を分割する。なお、x軸とx軸に最も近い補助線(A1)とが成す角度は、各補助線同士が成す角度の半分の角度である。また、点F2と点Qとを含む直線と、y軸に最も近い補助線(A5)とが成す角度は、各補助線同士が成す角度の半分の角度である。 The elliptical arc of the reference ellipse in the first quadrant is divided so as to be equiangular when viewed from the focal point F2. For example, the elliptical arc is divided by auxiliary lines arranged at an equal angle as shown by a one-dot chain line in FIG. The angle formed between the x-axis and the auxiliary line (A1) closest to the x-axis is half the angle formed between the auxiliary lines. Further, the angle formed by the straight line including the point F2 and the point Q and the auxiliary line (A5) closest to the y-axis is half the angle formed by the auxiliary lines.
即ち、補助線A1乃至Anは、
を満たす。なお、数式1及び数式2におけるθは、ミラーの折線数によって決まる任意の角度である。また、数式1及び数式2におけるnは、反射部材11のミラーの断面における折線数を示す。
Meet. In
ここで、各補助線A1乃至A5と楕円弧との交点を接点とする楕円弧の接線を特定する。反射部材11のミラーは、特定した接線同士の交点を節(折点)として形成される折れ線が反射部材11のミラーの反射面の断面の形状となるように形成される。なお、図6に示す例では、n=5として反射部材11のミラーを示しているが、この構成に限定されない。
Here, the tangent line of the elliptical arc having the contact point at the intersection of each of the auxiliary lines A1 to A5 and the elliptical arc is specified. The mirror of the reflecting
反射部材11のミラーは、例えば、アルミなどの金属部材などにより構成される。即ち、断面の形状が上記の方法で特定される折線形状になるように金属部材を削り出す。さらに、金属部材の表面を研磨することにより、鏡面(反射面)を形成する。これにより、反射部材11のミラーを形成することができる。
The mirror of the reflecting
また、反射部材11のミラーは、例えば、折り曲げられた板金により形成されていてもよい。この場合、断面の形状が上記の方法で特定される折線形状になるように板金を折り曲げる。さらに、板金の表面を研磨することにより、鏡面の反射面を形成する。これにより、反射部材11のミラーを形成することができる。
Further, the mirror of the reflecting
また、反射部材11のミラーは、例えば、矩形状の複数のミラーにより形成されていてもよい。この場合、断面の形状が上記の方法で特定される折線形状になるように複数のミラーを組み合わせる。これにより、反射部材11のミラーを形成することができる。
Moreover, the mirror of the reflecting
反射部材11と発光素子12とは、例えば図7に示す位置で配置される。例えば、発光素子12は、反射部材11の基準となる基準楕円の1つの焦点F1の位置に設置される。
The reflecting
また、反射部材11は、基準楕円のもう1つの焦点F2が読取部6の読取範囲の近傍に位置するように設置される。例えば、反射部材11は、紙葉類7上の照射範囲が、焦点F2より焦点F1に近い位置に存在する基準楕円に基づいて形成される。この場合、焦点F2は、搬送路115を挟んで焦点F1と対向する側に存在する。
Further, the reflecting
図8は、照明装置10における相対的な照度分布を示す図である。
図8の実線のグラフは、焦点F2が図7の座標系x、zにおいて、(x,z)=(0,0)にあり、紙葉類7の表面における被照射領域が焦点F2と同じ高さにある場合の照度分布を示す。点線のグラフは、被照射領域が焦点F2よりz軸方向にして1.5mm上方にある場合の照度分布を示す。一点鎖線のグラフは、被照射領域が焦点F2よりz軸方向にして1.5mm下方にある場合の照度分布を示す。
FIG. 8 is a diagram showing a relative illuminance distribution in the
In the solid line graph of FIG. 8, the focal point F2 is (x, z) = (0, 0) in the coordinate system x, z of FIG. 7, and the irradiated area on the surface of the
即ち、図8のグラフは、基準楕円の焦点F2が図7に示す座標系x、zにおいて、(x,z)=(0,0)に存在する例について示す。ここで、図8に示す実線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向(z軸方向)に変動していない場合の照度分布を示す。また、図8に示す点線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向(z軸方向)に+1.5mm変動している場合の照度分布を示す。また、図8に示す一点鎖線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向(z軸方向)に−1.5mm変動している場合の照度分布を示す。
That is, the graph of FIG. 8 shows an example in which the focal point F2 of the reference ellipse exists in (x, z) = (0, 0) in the coordinate system x, z shown in FIG. Here, the solid line shown in FIG. 8 indicates the illuminance distribution when the
なお、実線、点線、及び一点鎖線で示される各照度分布は、光学シミュレーションで求めた照度分布の最大照度を1として規格化されている。 Note that each illuminance distribution indicated by a solid line, a dotted line, and a one-dot chain line is normalized with the maximum illuminance of the illuminance distribution obtained by optical simulation being 1.
図8に示す照度分布によると、照射範囲が焦点F2よりz軸方向において1.5mm上方に存在する場合の照度は、照射範囲が焦点F2よりz軸方向において1.5mm下方に存在する場合の照度より高い。この為、照明装置10は、紙葉類7の表面上における照射範囲が、焦点F2よりz軸方向において上方に存在するように各部を設置することにより、より効率的に紙葉類7を照明することができる。なお、ここでは、照度分布の一例について説明したが、上記の傾向は、反射部材11の折れ線数n、及び基準楕円の長軸の長さなどに因らない。
According to the illuminance distribution shown in FIG. 8, the illuminance when the irradiation range is 1.5 mm above the focal point F2 in the z-axis direction is the case where the irradiation range is 1.5 mm below the focal point F2 in the z-axis direction. Higher than illuminance. For this reason, the illuminating
反射部材11のミラーの折線の数nは、必要な照度と、必要な照度均一性(illumination uniformity)とに基づいて決定される。
The number n of the broken lines of the mirrors of the reflecting
照明装置10は、紙葉類7の高速搬送に対応する為に読取部6の読取範囲において高い照度を有することが望ましい。また、高速で搬送される紙葉類7は、バタツキ、即ち、図7に示す撮像光軸の方向(z軸方向)の変動が生じる場合がある。この変動により、画像における輝度の差が生じる。これを補正する為に、電子的な補正処理が必要な場合がある。これにより、処理速度の低下する、負荷が増大する可能性がある。
The
そこで、照明装置10は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向に変動しても、紙葉類7を均一な照度で照明する事が望ましい。例えば、印刷物、またはカード類などの紙葉類7の画像読取装置117は、例えば、紙葉類7の±1.5mm程度の高さ変動に対して、照度の変化が例えば10%以内に収まっていることが好ましい。
Therefore, it is desirable that the
図9は、照明装置10における相対的な照度分布を示す図である。
図9に示す実線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向(z軸方向)に変動していない場合の照度分布を示す。また、図9に示す点線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向(z軸方向)に+1.5mm変動している場合の照度分布を示す。また、図9に示す一点鎖線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向(z軸方向)に−1.5mm変動している場合の照度分布を示す。
FIG. 9 is a diagram showing a relative illuminance distribution in the
The solid line shown in FIG. 9 indicates the illuminance distribution when the
図9に示す各照度分布は、基準位置(z=0)である場合の照射範囲における照度に基づいて規格化されている。実線により示される照度と、点線により示される照度と、一点鎖線により示される照度との変動が、図9に示す照射範囲内において10%未満であることがわかる。 Each illuminance distribution shown in FIG. 9 is normalized based on the illuminance in the irradiation range in the case of the reference position (z = 0). It can be seen that the variation between the illuminance indicated by the solid line, the illuminance indicated by the dotted line, and the illuminance indicated by the alternate long and short dash line is less than 10% within the irradiation range shown in FIG.
例えば、z軸方向における紙葉類7の変動量と、反射部材11の折線数nとを変化させてシミュレーションを行うことにより、適切な反射部材11のミラーの折線数nを特定することができる。
For example, by performing a simulation by changing the amount of fluctuation of the
照射範囲内における照度の変動量(例えば最大の変動量の絶対値)と、基準位置(z=0)における照度とに基づいて照度比を算出する。さらに、照度比を反射部材11の折線数毎にシミュレーションする。シミュレーションの結果として、図10に、照度比と反射部材11の折線の数nとの関係を示す。図10に示す照度比が90%以上である場合、照度の変動が10%未満であると判断することができる。
An illuminance ratio is calculated based on the amount of change in illuminance within the irradiation range (for example, the absolute value of the maximum amount of change) and the illuminance at the reference position (z = 0). Furthermore, the illuminance ratio is simulated for each number of broken lines of the reflecting
即ち、図10に示すように、反射部材11の折線数nが10以下である場合、照度比を90%以上に維持することができる。即ち、反射部材11のミラーの折線の数が10以下であれば、照明装置10は、適切な照度分布の光を照射範囲に照射することができる。
That is, as shown in FIG. 10, when the number n of broken lines of the reflecting
上記したように、発光素子12及び反射部材11を設置することにより、効率良く発光素子12の光を読取部6の読取範囲に収斂させることができる。
As described above, by installing the
即ち、本実施形態の照明装置10は、反射部材11の折線状のそれぞれの鏡面に映し出された発光素子12の鏡像が読取部6の読取範囲を照明する。この構成によると、照明装置10は、紙葉類7の搬送方向(即ち、照明装置10の短手方向)に照度が均一である照射範囲を実現することが出来る。この結果、照明装置10及び読取部6の取り付け誤差、及び製造誤差に強いマージンを有する照明装置10を実現することが出来る。即ち、本実施形態によると、高い照度と高い照度均一性とを実現することが出来る照明装置、及び照明装置を備える画像読取装置を提供することができる。
That is, in the illuminating
また、照明装置10は、紙葉類7の搬送方向と直交する方向(即ち、光源部15の長手方向)における照度均一性を高める為に、図11に示すような端面ミラー16をさらに備えていてもよい。
Moreover, the illuminating
図11のAは、紙葉類7の搬送方向から見た照明装置10を示す。また、図11のBは、紙葉類7の搬送方向と直交する方向から見た照明装置10を示す。図11に示すように端面ミラー16は、鏡面(反射面)を有する平面状のミラーである。端面ミラー16は、反射部材11と、光源部15とを挟み込むように照明装置10の長手方向の端部に設けられる。例えば、端面ミラー16は、図7に示すx軸方向とz軸方向とにより構成される面と平行な鏡面を有するように設置される。
FIG. 11A shows the
図12は、端面ミラー16を有する照明装置10における照度分布のシミュレーション結果を示す。なお、図12は、照度の最大値が1になるように規格化されたグラフを示す。 端面ミラー16が設けられていない場合、照明装置10の端部において照度が低くなる。しかし、端面ミラー16が設けられている場合、照明装置10は、図12に示すように、長手方向において高い照度均一性を有する光で照射範囲を照明することができる。
FIG. 12 shows the simulation result of the illuminance distribution in the
また、上記した実施形態では、照明装置10は、それぞれ1つの反射部材11と光源部15とを備える構成として説明したが、この構成に限定されない。図13に示すように、照明装置10は、それぞれ2つの反射部材11と光源部15とを備える構成であってもよい。
Moreover, although the illuminating
照明装置10は、反射部材21と光源部25とをさらに備える。反射部材21は、反射部材11と同様の構成を有している。また、光源部25は、光源部15と同様の構成を有している。即ち、光源部25は、発光素子22、実装基盤23、及び放熱部材14を備える。
The
なお、反射部材21及び光源部25は、読取部6の撮像光軸を挟んで反射部材11及び光源部15と左右対称に設けられている。即ち、反射部材21のミラーは、読取部6の撮像光軸と角度−θを成す直線を長軸とする第2の基準楕円に沿って折線状に形成される。なお、反射部材11の基準と成る第1の基準楕円と第2の基準楕円とは、読取部6の撮像光軸を挟んで左右対称である。
The
反射部材21のミラーは、第2の基準楕円の弧に内接、または外接する複数の直線の形状を有する。また、反射部材21のミラーは、ミラーの折線の節が第2の基準楕円上、または近傍に存在する形状であってもよい。なお、反射部材21のミラーの形状は、反射部材11のミラーと同様の方法により特定する事ができる為、詳細な説明を省略する。
The mirror of the reflecting
反射部材21と光源部25の発光素子22とは、例えば図14に示す位置で配置される。例えば、発光素子22は、反射部材21の基準となる第2の基準楕円の1つの焦点F3の位置に設置される。また、反射部材21は、第2の基準楕円のもう1つの焦点F4が読取部6の読取範囲の近傍に位置するように設置される。
The reflecting
なお、光源部15による紙葉類7の表面上の照射範囲が、焦点F2より焦点F1近傍に配置される発光素子22に近い位置に存在することが好ましい。反射部材11は、紙葉類7上の照射範囲が、焦点F2より焦点F1に近い位置に存在する基準楕円(第1の基準楕円)に基づいて形成される。この場合、焦点F2は、搬送路115を挟んで焦点F1と対向する側に存在する。
In addition, it is preferable that the irradiation range on the surface of the
また、光源部25による紙葉類7の表面上の照射範囲が、焦点F4より焦点F3近傍に配置される発光素子22に近い位置に存在することが好ましい。反射部材21は、紙葉類7上の照射範囲が、焦点F4より焦点F3に近い位置に存在する基準楕円(第2の基準楕円)に基づいて形成される。この場合、焦点F4は、搬送路115を挟んで焦点F3と対向する側に存在する。
Moreover, it is preferable that the irradiation range on the surface of the
発光素子12及び発光素子22は、例えば、図15に示すように設置される。即ち、複数の発光素子12及び発光素子22は、照明装置10の長手方向において互い違いに実装基板13及び23上に設置される。上記したように設置される発光素子12及び発光素子22を備えることにより、照明装置10は、照射範囲における照度均一性を高める事ができる。
The
また、発光素子12及び発光素子22がそれぞれ異なる波長の光を放出する少なくとも2種類以上の発光素子を備えていてもよい。この場合、発光素子12は、例えば、第1の波長の光を放出する発光素子12Aと、第2の波長の光を放出する発光素子12Bとを備える。また、発光素子22は、例えば、第1の波長の光を放出する発光素子22Aと、第2の波長の光を放出する発光素子22Bとを備える。
Further, the
例えば、発光素子12A、発光素子12B、発光素子22A、及び発光素子22Bは、図16に示すように設置される。即ち、第1の波長の光を放出する発光素子12A及び22Aと、第2の波長の光を放出する発光素子12B及び22Bとが、照明装置10の長手方向において互い違いに実装基板13及び23上に設置される。上記したように設置される発光素子12及び発光素子22を備えることにより、照明装置10は、照射範囲における波長のムラを低減することができる。
For example, the
図17は、照明装置10における照度分布を示す。
図17の実線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向に変動しない場合の照度と折線数との関係を示す。図17の一点鎖線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向に+1.5mm変動する場合の照度と折線数との関係を示す。図17の点線は、紙葉類7が読取部6の撮像光軸の方向に−1.5mm変動する場合の照度と折線数との関係を示す。
FIG. 17 shows the illuminance distribution in the
The solid line in FIG. 17 indicates the relationship between the illuminance and the number of broken lines when the
図17に示すように、図4、及び図13に示すような照明装置10は、照射範囲の短手方向、即ち、紙葉類7の搬送方向において、照度均一性の高い光を照射することができる。この結果、紙葉類7の搬送方向における読取部6の読取範囲のズレに対してマージンを有する照明装置10を実現することができる。
As shown in FIG. 17, the illuminating
また、図17に示すように、実線と点線と一点鎖線との差が少ない。即ち、照明装置10は、読取部6の撮像光軸の方向における変動に因らず、安定した照度分布を有する。この結果、紙葉類7の読取部6の撮像光軸の方向における変動に対してもマージンを有する照明装置10を実現することができる。
Moreover, as shown in FIG. 17, there are few differences between a solid line, a dotted line, and a dashed-dotted line. That is, the
即ち、本実施形態にかかわる照明装置10は、高い照度と高い照度均一性とを実現することが出来る。
That is, the
図4に示す照明装置10による照度分布は、図9に示すように、x=0の位置を挟んで左右非対称である。この為、紙葉類7のz軸方向における変動を考慮し、照射範囲内に照度分布のピーク(極大値)が存在しないように反射部材11を設置する場合がある。この場合、照明装置10の取り付けの誤差などの為に、照射範囲における照度分布が変化する可能性がある。
The illuminance distribution by the
しかし、上記したように、x=0の位置を挟んで左右対称に反射部材11、光源部15、反射部材21、及び光源部25を備えることにより、照明装置10は、図17に示すような照度分布を実現することが出来る。即ち、照明装置10は、読取部6の撮像光軸を挟んで左右対称な照度分布を実現することが出来る。これにより、照明装置10の取り付け誤差などにより照射範囲における照度分布が変化することを防ぐことができる。
However, as described above, by providing the reflecting
さらに、照明装置10は、図17に示すように、紙葉類7のz軸方向における±1.5mmの変動に対する照度の変化を10%未満に収めることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 17, the illuminating
上記したように、照明装置10は、読取部6の撮像光軸を挟んで左右対称に設けられる反射部材と光源部とを備えることにより、読取部6の撮像光軸を挟んで左右対称な照度分布を実現することができる。また、照明装置10は、紙葉類7のz軸方向における変動に対する照度の変化を低減することができる。
As described above, the illuminating
また、上記の照明装置10と読取部6とを備える画像読取装置117は、高速で搬送される紙葉類7から安定して画像を取得することができる。即ち、画像読取装置117は、高速で搬送される複数の紙葉類7から輝度の変動、及び輝度のムラの少ない画像を取得することができる。
Further, the
なお、上記した実施形態では、画像読取装置117は、搬送される紙葉類7に対して光を照射し、画像を読み取る構成として説明したが、この構成に限定されない。画像読取装置117は、照明装置10及び読取部6を移動させながら静止している紙葉類7から画像を取得する構成であってもよい。この場合、照明装置10と読取部6とは、連動して移動する。
In the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、読取部6は、照明装置10から放出される光の反射光を取得する構成として説明したが、この構成に限定されない。読取部6は、照明装置10から放出される光の透過光を取得する構成であってもよい。この場合、読取部6は、照明装置10と搬送路115を挟んで対向する側に設けられる。即ち、読取部6は、照明装置10から放出され、紙葉類7を透過した光を受光し、画像を取得する。
In the above-described embodiment, the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
6…読取部、7…紙葉類、10…照明装置、11…反射部材、12…発光素子、13…実装基板、14…放熱部材、15…光源部、16…端面ミラー、21…反射部材、22…発光素子、23…実装基盤、24…放熱部材、25…光源部、100…紙葉類処理装置、112…投入部、113…取出部、114…吸着ローラ、115…搬送路、116…検査部、117…画像読取装置、119…厚み検査部、151…主制御部、151a…記憶部、152…搬送制御部、153…集積・結束制御部、154…他のセンサ類、155…CPU、156…裁断制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の光源部の発光部から放出される光を所定範囲に対して反射する第1の反射面を有する第1の反射部材と、
を具備し、
前記第1の反射面は、前記第1の光源部の発光部の長手方向と直交する方向において、前記所定範囲に対して垂直な方向と所定の角度を成す長軸を有する基準楕円に沿った複数の線分を有する折線形状である断面を有する、
照明装置。 A first light source part in which a light emitting part for emitting light is formed in a linear shape;
A first reflecting member having a first reflecting surface for reflecting light emitted from the light emitting unit of the first light source unit with respect to a predetermined range;
Comprising
The first reflecting surface is along a reference ellipse having a major axis that forms a predetermined angle with a direction perpendicular to the predetermined range in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the light emitting unit of the first light source unit. Having a cross-section that is a polygonal line shape having a plurality of line segments;
Lighting device.
前記第1の反射部材は、前記所定範囲を挟んで前記第1の焦点と対向する位置に前記基準楕円の第2の焦点が配置されるように設置される請求項1に記載の照明装置。 The light emitting unit of the first light source unit is installed at the position of the first focal point of the reference ellipse,
2. The illumination device according to claim 1, wherein the first reflecting member is installed such that the second focal point of the reference ellipse is disposed at a position facing the first focal point across the predetermined range.
前記第2の光源部の発光部から放出される光を前記所定範囲に対して反射する第2の反射面を有する第2の反射部材と、
をさらに具備し、
前記第2の光源部の発光部は、前記所定範囲に対して垂直な方向と前記第1の光源部の発光部の長手方向とを含む面を挟んで前記第1の光源部の発光部と対称な位置に設けられ、
前記第2の反射面は、前記所定範囲に対して垂直な方向と前記第1の発光部の長手方向とを含む面を挟んで前記第1の反射面と対称な位置に設けられる、請求項1に記載の照明装置。 A second light source part in which a light emitting part for emitting light is formed in a linear shape;
A second reflecting member having a second reflecting surface that reflects the light emitted from the light emitting unit of the second light source unit with respect to the predetermined range;
Further comprising
The light emitting unit of the second light source unit includes a light emitting unit of the first light source unit across a plane including a direction perpendicular to the predetermined range and a longitudinal direction of the light emitting unit of the first light source unit. Provided in a symmetrical position,
The second reflection surface is provided at a position symmetrical to the first reflection surface across a surface including a direction perpendicular to the predetermined range and a longitudinal direction of the first light emitting unit. The lighting device according to 1.
前記第1及び第2の光源部の発光素子は、前記第1及び第2の光源部の発光部の長手方向において、互い違いに形成される請求項7に記載の照明装置。 The first and second light source units include a light emitting unit in which a plurality of light emitting elements that emit light are linearly formed at predetermined intervals,
The lighting device according to claim 7, wherein the light emitting elements of the first and second light source units are alternately formed in a longitudinal direction of the light emitting units of the first and second light source units.
前記第2の光源部は、第1の波長の光を放出する発光素子と、第2の波長の光を放出する発光素子とが前記第1の光源部の発光部の発光素子と逆の順で交互に線状に形成される発光部を有する、請求項7に記載の照明装置。 The first light source unit includes a light emitting unit in which light emitting elements that emit light having a first wavelength and light emitting elements that emit light having a second wavelength are alternately formed in a linear shape,
The second light source unit includes a light emitting element that emits light of a first wavelength and a light emitting element that emits light of a second wavelength in the reverse order of the light emitting elements of the light emitting unit of the first light source unit. The illuminating device according to claim 7, further comprising light emitting portions alternately formed in a linear shape.
前記光源部の発光部から放出される光を所定範囲に対して反射する反射面を有する反射部材と、
前記所定範囲内から光を受光し、画像を取得する読取部と、
を具備し、
前記反射面は、前記光源部の発光部の長手方向と直交する方向において、前記所定範囲に対して垂直な方向と所定の角度を成す長軸を有する基準楕円に沿った複数の線分を有する折線形状である断面を有する、
画像読取装置。 A light source part in which a light emitting part for emitting light is formed in a linear shape;
A reflective member having a reflective surface for reflecting light emitted from the light emitting unit of the light source unit with respect to a predetermined range;
A reading unit that receives light from within the predetermined range and acquires an image;
Comprising
The reflective surface has a plurality of line segments along a reference ellipse having a major axis that forms a predetermined angle with a direction perpendicular to the predetermined range in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the light emitting unit of the light source unit. Having a cross-section that is a polygonal line shape,
Image reading device.
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