JP2014068338A - 照明装置、イメージセンサユニットおよび紙葉類識別装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】導光体の吸収率が高い波長の光の照度分布の均一化を図る。
【解決手段】照明装置１は、複数の波長の光を発する光源１１と、光源１１が発する光を線状化する棒状の導光体１２とを有し、導光体１２は、波長に対して透過率が一定でない領域を有する素材からなり、光源１１は、導光体１２の長手方向の一方の端部に設けられるとともに、導光体１２の透過率が一定でない領域の波長を含み、導光体１２の長手方向の他方の端部には、複数の波長の光に対する反射率に格差を設けた反射手段を有する反射面１２３が形成される。
【選択図】図１
【解決手段】照明装置１は、複数の波長の光を発する光源１１と、光源１１が発する光を線状化する棒状の導光体１２とを有し、導光体１２は、波長に対して透過率が一定でない領域を有する素材からなり、光源１１は、導光体１２の長手方向の一方の端部に設けられるとともに、導光体１２の透過率が一定でない領域の波長を含み、導光体１２の長手方向の他方の端部には、複数の波長の光に対する反射率に格差を設けた反射手段を有する反射面１２３が形成される。
【選択図】図１
Description
本発明は、照明装置、イメージセンサユニットおよび紙葉類識別装置に関する。詳しくは、たとえば可視光線と赤外線などといった複数の波長の光を照射できる照明装置と、この照明装置を有するイメージセンサユニットと、このイメージセンサユニットを有する紙葉類識別装置に関する。
画像を読み取るイメージセンサユニットには、ＬＥＤ等の点光源が発する光を線状化する棒状の導光体を有するものがある。導光体の長手方向の一方の端部に光源が設けられる構成では、反対側の端部に向かうにしたがって、導光体から照射される光の照明強度が低くなることがある。そこで、特許文献１や特許文献２には、光源とは反対側の端部に、光が透過しないような角度の傾斜面が形成される導光体が開示されている。このような構成によれば、光源とは反対側の端部に到達した光を反射させることによって、端部近傍の光の照明強度を高めている。これにより、導光体全体に亘って光の照度分布の均一化を図っている。
紙幣などの真贋を判定する紙葉類識別装置にも、画像を読み取るイメージセンサユニットが適用される。紙幣には、真贋の判定のために、可視光線下と赤外線下とで得られる画像がそれぞれ異なるような領域が設けられている。このため、紙葉類識別装置に適用されるイメージセンサユニットは、可視光線および赤外線を紙幣に照射し、紙幣の可視光画像と赤外画像とを読み取ることができる。
ところで、導光体に用いる素材によって、導光体の分光透過率が異なることがある。このため、たとえば赤外線の透過率が可視光線の透過率よりも低い場合、赤外線は反対側の端部に向かうにしたがって、導光体から照射される光の照明強度は可視光線の照明強度と比較して低くなる。このため、紙幣に向けて照射される赤外線の照度分布は不均一になりやすい。そうすると、赤外画像の読取精度が低下するおそれがある。
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、導光体の透過率が低い波長の光の照度分布の均一化を図ることである。
前記課題を解決するため、本発明の照明装置は、異なる波長の光を発する発光素子を複数有する光源と、前記光源が発する光を線状化する棒状の導光体と、を有し、前記光源は、前記導光体の長手方向の一方の端部に設けられており、記導光体は、前記光源が発する前記異なる波長の光に対する透過率が一定でない素材からなり、前記導光体の長手方向の他方の端部には、前記異なる波長の光に対する反射率に格差を設けた反射手段を有する反射面が形成されることを特徴とする。
また、本発明のイメージセンサユニットは、異なる波長の光を発する発光素子を複数有する光源と、前記光源が発する光を線状化する棒状の導光体と、被照明体からの光を集光する集光体と、前記集光体によって集光された反射光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、を有し、前記光源は、前記導光体の長手方向の一方の端部に設けられており、記導光体は、前記光源が発する前記異なる波長の光に対する透過率が一定でない素材からなり、前記導光体の長手方向の他方の端部には、前記異なる波長の光に対する反射率に格差を設けた反射手段を有する反射面が形成されることを特徴とする。
また、本発明の紙葉類識別装置は、前記イメージセンサユニットを有し、前記イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの光を読み取ることを特徴とする。
本発明によれば、光源からの複数の波長の光を、光源とは反対側の導光体の端部において反射率に格差を設けた反射手段によって反射させることによって、照明強度の低下および照度分布の不均一になることを防止または抑制できる。
以下、本発明を適用できる実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態は、照明装置１と、照明装置１を有するイメージセンサユニット３と、イメージセンサユニット３を有する紙葉類識別装置５である。各図においては、三次元の各方向を、Ｘ，Ｙ，Ｚの各矢印で示す。Ｘ方向は、イメージセンサユニット３の主走査方向である。Ｙ方向は、イメージセンサユニット３の副走査方向である。Ｚ方向は、イメージセンサユニット３の上下方向である。
なお、本発明の実施形態において、「光」とは、可視光線のみならず、可視光線の以外の波長の電磁波（たとえば赤外線領域や紫外線領域の波長）も含むものとする。
なお、本発明の実施形態において、「光」とは、可視光線のみならず、可視光線の以外の波長の電磁波（たとえば赤外線領域や紫外線領域の波長）も含むものとする。
（照明装置）
照明装置１の構成について、図１と図２を参照して説明する。図１は、照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図２は、図１のＩＩ部のＭ矢視図である。照明装置１は、イメージセンサユニット３（後述）に組み込まれた状態で、被照明体（紙葉類）としての紙幣Ｐに対して可視光線および赤外線を照射する。
図１に示すように、照明装置１は、光源１１と導光体１２とを含む。
照明装置１の構成について、図１と図２を参照して説明する。図１は、照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図２は、図１のＩＩ部のＭ矢視図である。照明装置１は、イメージセンサユニット３（後述）に組み込まれた状態で、被照明体（紙葉類）としての紙幣Ｐに対して可視光線および赤外線を照射する。
図１に示すように、照明装置１は、光源１１と導光体１２とを含む。
光源１１は、導光体１２の主走査方向（長手方向）の一方の端面である入射面１２１（後述）と間隔をあけて配設され、導光体１２の入射面１２１に向けて光を照射する。光源１１は、たとえば、順次点灯する赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）と赤外（Ｉｒ）の各波長の光を発する発光素子を有する。各発光素子には、公知の各種ＬＥＤが適用できる。また、光源１１は、イメージセンサユニット３の回路基板３３（後述）の上面（Ｚ方向の上側の面）に実装される。
導光体１２は、光源１１が発する光を線状化する光学部材である。導光体１２は、たとえばアクリル系の樹脂などといった透明の樹脂素材からなり、射出成形などによって一体に形成される。導光体１２は、全体として主走査方向に細長い棒状の構成を有する。
図１に示すように、導光体１２の主走査方向の一方の端面は、光源１１が発する光が入射する入射面１２１である。
図２に示すように、導光体１２の主走査方向の他方の端面は、光源１１が発する光を反射する反射面１２３である。反射面１２３は、特定の波長の光の反射率が他の波長の光の反射率に比較して高い。たとえば反射面１２３には、特定の波長の反射率が他の波長の光の反射率よりも高い反射手段として反射材１２５の膜が形成される。
図１と図２に示すように、導光体１２の側面には、出射面１２２と拡散面１２４とが形成される。
出射面１２２は、入射面１２１から入射した光や反射面１２３で反射した光を紙幣Ｐに向けて照射する面である。出射面１２２は、主走査方向に延伸する細長い帯状に形成される。出射面１２２は、紙幣Ｐの読取ラインＯ（図６〜図９参照）に向けて照射光を照射するため、たとえば、紙幣Ｐの読取ラインＯの方向に向けて凸となる曲面に形成される。
出射面１２２の主走査方向の寸法は、紙幣Ｐの寸法に応じて設定される。たとえば、イメージセンサユニット３が紙幣Ｐの長手方向に相対的に移動しながら読み取る構成であり、出射面１２２の主走査方向の寸法は、紙幣Ｐの短辺寸法に応じた寸法に設定される。
拡散面１２４は、入射面１２１から入射した光を反射・拡散する面である。拡散面１２４は、出射面１２２に対向するように形成される。拡散面１２４には、たとえば、複数のプリズム状の拡散部が、所要の間隔で形成される。これらの複数の拡散部の間隔は、主走査方向の一方の端部側（入射面１２１の側）から他方の端部側（反射面１２３の側）に向かうにしたがって小さくなる。
なお、拡散部として、たとえば、シルク印刷などによる光反射性の塗料からなる印刷パターンが適用される構成であってもよい。この場合には、印刷パターンの密度が、入射面１２１に近づくにしたがって低くなり、遠くなるにしたがって高くなる。このような構成によれば、出射面１２２から照射する光の照度分布が不均一になること、特に、入射面１２１から遠くなるにしたがって光の照明強度が低くなり、導光体１２の全体に亘って光の照度分布が不均一になることを防止または抑制できる。
なお、導光体１２の外周面のその他の面は、それぞれ、光を反射する反射面として作用する。
図１に示すように、導光体１２の主走査方向の一方の端面は、光源１１が発する光が入射する入射面１２１である。
図２に示すように、導光体１２の主走査方向の他方の端面は、光源１１が発する光を反射する反射面１２３である。反射面１２３は、特定の波長の光の反射率が他の波長の光の反射率に比較して高い。たとえば反射面１２３には、特定の波長の反射率が他の波長の光の反射率よりも高い反射手段として反射材１２５の膜が形成される。
図１と図２に示すように、導光体１２の側面には、出射面１２２と拡散面１２４とが形成される。
出射面１２２は、入射面１２１から入射した光や反射面１２３で反射した光を紙幣Ｐに向けて照射する面である。出射面１２２は、主走査方向に延伸する細長い帯状に形成される。出射面１２２は、紙幣Ｐの読取ラインＯ（図６〜図９参照）に向けて照射光を照射するため、たとえば、紙幣Ｐの読取ラインＯの方向に向けて凸となる曲面に形成される。
出射面１２２の主走査方向の寸法は、紙幣Ｐの寸法に応じて設定される。たとえば、イメージセンサユニット３が紙幣Ｐの長手方向に相対的に移動しながら読み取る構成であり、出射面１２２の主走査方向の寸法は、紙幣Ｐの短辺寸法に応じた寸法に設定される。
拡散面１２４は、入射面１２１から入射した光を反射・拡散する面である。拡散面１２４は、出射面１２２に対向するように形成される。拡散面１２４には、たとえば、複数のプリズム状の拡散部が、所要の間隔で形成される。これらの複数の拡散部の間隔は、主走査方向の一方の端部側（入射面１２１の側）から他方の端部側（反射面１２３の側）に向かうにしたがって小さくなる。
なお、拡散部として、たとえば、シルク印刷などによる光反射性の塗料からなる印刷パターンが適用される構成であってもよい。この場合には、印刷パターンの密度が、入射面１２１に近づくにしたがって低くなり、遠くなるにしたがって高くなる。このような構成によれば、出射面１２２から照射する光の照度分布が不均一になること、特に、入射面１２１から遠くなるにしたがって光の照明強度が低くなり、導光体１２の全体に亘って光の照度分布が不均一になることを防止または抑制できる。
なお、導光体１２の外周面のその他の面は、それぞれ、光を反射する反射面として作用する。
ここで、反射面１２３の特性について、図３を参照して説明する。反射面１２３には反射材１２５の膜が形成され、この反射材１２５の膜によって光を反射する。図３は、光源１１のスペクトルの強度と、導光体１２の透過率と、反射面１２３の反射材１２５の反射率との関係を模式的に示すグラフである。
導光体１２に適用される樹脂素材は、波長によって分光透過率が異なる。すなわち、導光体１２は、透過率が一定でない波長域を有する素材から形成される。たとえば、アクリル樹脂における赤外線の透過率は、可視光線（光源１１が発するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光）の透過率よりも低い。このため、導光体１２の主走査方向の一方の端部に光源１１が設けられる構成では、導光体１２の主走査方向の他方の端部近傍の赤外線の照明強度は、可視光線に比較して低くなる。このことから、導光体１２の全体に亘って赤外線の照度分布が不均一となる。一方、導光体１２の長手方向の他方の端部に設けられる反射面１２３に、全波長の光を反射する反射材１２５の膜が形成される構成では、赤外線の照度分布の均一化を図ることができるが、反射面１２３近傍の可視光線の照明強度が高くなる。このことから、導光体１２の全体に亘って照度分布が不均一となる。
このように、導光体１２が、特定の波長の光の透過率が他の波長の光の透過率よりも低い素材により形成される構成では、特定の波長の光（ここでは赤外線）の照度分布の均一化と、他の波長の光（ここでは可視光線）の照度分布の均一化の両立を図ることが困難である。
そこで、導光体１２の入射面１２１とは反対側の端面である反射面１２３に、前述の特定の波長の光の反射率が他の波長の光の反射率よりも高い反射材１２５の膜が形成される。すなわち、導光体１２の赤外線の透過率が可視光線よりも低いため、反射面１２３には、導光体１２には赤外線の反射率が可視光線の反射率よりも高い反射材１２５の膜が形成される。
導光体１２に適用される樹脂素材は、波長によって分光透過率が異なる。すなわち、導光体１２は、透過率が一定でない波長域を有する素材から形成される。たとえば、アクリル樹脂における赤外線の透過率は、可視光線（光源１１が発するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光）の透過率よりも低い。このため、導光体１２の主走査方向の一方の端部に光源１１が設けられる構成では、導光体１２の主走査方向の他方の端部近傍の赤外線の照明強度は、可視光線に比較して低くなる。このことから、導光体１２の全体に亘って赤外線の照度分布が不均一となる。一方、導光体１２の長手方向の他方の端部に設けられる反射面１２３に、全波長の光を反射する反射材１２５の膜が形成される構成では、赤外線の照度分布の均一化を図ることができるが、反射面１２３近傍の可視光線の照明強度が高くなる。このことから、導光体１２の全体に亘って照度分布が不均一となる。
このように、導光体１２が、特定の波長の光の透過率が他の波長の光の透過率よりも低い素材により形成される構成では、特定の波長の光（ここでは赤外線）の照度分布の均一化と、他の波長の光（ここでは可視光線）の照度分布の均一化の両立を図ることが困難である。
そこで、導光体１２の入射面１２１とは反対側の端面である反射面１２３に、前述の特定の波長の光の反射率が他の波長の光の反射率よりも高い反射材１２５の膜が形成される。すなわち、導光体１２の赤外線の透過率が可視光線よりも低いため、反射面１２３には、導光体１２には赤外線の反射率が可視光線の反射率よりも高い反射材１２５の膜が形成される。
このような構成では、入射面１２１から入射して反射面１２３に到達した赤外線は、反射面１２３において反射され出射面１２２から照射する。このため、入射面１２１から離れるにしたがって赤外線の照明強度が低くなることを防止して、赤外線の照度分布の均一化を図ることができる。
一方、入射面１２１から入射して反射面１２３に到達した可視光線は、反射面１２３において反射材１２５の反射率に応じて反射されるかまたは吸収される。したがって、反射面側の端部近傍において可視光線の照明強度が高くなることを防止して、可視光線の照度分布の均一化を図ることができる。
この結果、導光体１２の全体に亘って赤外線の照度分布の均一化と、可視光線の照度分布の均一化との両立を図ることができる。
一方、入射面１２１から入射して反射面１２３に到達した可視光線は、反射面１２３において反射材１２５の反射率に応じて反射されるかまたは吸収される。したがって、反射面側の端部近傍において可視光線の照明強度が高くなることを防止して、可視光線の照度分布の均一化を図ることができる。
この結果、導光体１２の全体に亘って赤外線の照度分布の均一化と、可視光線の照度分布の均一化との両立を図ることができる。
このように、反射面１２３には、反射手段として、反射率（または吸収率）に関して格差を設けた波長選択性を有する反射材１２５の膜が形成される。たとえば、このような特性を有する塗料が塗布される構成（塗膜が形成される構成）が適用できる。このような塗料には、公知の各種塗料が適用できる。
このほか、反射手段として別体の反射部材１３を有する構成であってもよい。図４は、導光体１２とは別体の反射部材１３を有する照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図４に示すように、導光体１２の主走査方向の一方の端部に光源１１が配設され、他方の端部に反射部材１３が配設される。反射部材１３は、前述の反射材１２５と同じ表面性状を有する。たとえば、反射部材１３には、前述のような塗料が塗布された板材などが適用される。そして、反射部材１３は、導光体１２の反射面１２３に対向するか、または反射面１２３に接触するように配設される。このような構成では、導光体１２の反射面１２３から導光体１２の外部に照射した赤外線は、反射部材１３により反射して再び導光体１２の内部に入射する。このため、前述と同様の効果が得られる。
（イメージセンサユニット）
イメージセンサユニット３の構成について、図５と図６を参照して説明する。図５は、イメージセンサユニット３の構成を模式的に示す分解斜視図である。図６は、イメージセンサユニット３の内部構造を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。イメージセンサユニット３は、紙幣Ｐからの可視光線と赤外線によって紙幣Ｐの画像を読み取ることができる。
イメージセンサユニット３は、照明装置１と、フレーム３１と、集光体３２と、回路基板３３と、カバー部材３５とを有する。回路基板３３の上面には、イメージセンサ３４が設けられる。
フレーム３１は、イメージセンサユニット３の筐体である。フレーム３１は、たとえば、棒状の構成を有し、黒色に着色されて遮光性を有する樹脂素材により形成される。樹脂素材としては、たとえば、ポリカーボネートが適用できる。フレーム３１のＺ方向上部には、照明装置１の導光体１２を収容可能な導光体収容室３１１と、集光体３２を収容可能な集光体収容室３１２とが形成される。フレーム３１のＺ方向下部には、回路基板３３を収容可能な基板収容室３１３が形成される。集光体収容室３１２と基板収容室３１３とは、光が通過可能な開口部によって繋がっている。さらに、フレーム３１の主走査方向の一方の端部には、照明装置１の光源１１を収容可能な光源収容室３１４が形成される。なお、照明装置１が反射部材１３を有する構成である場合には、フレーム３１の主走査方向の他方の端部には、照明装置１の反射部材１３を収容可能な反射部材収容室が形成される。
イメージセンサユニット３の構成について、図５と図６を参照して説明する。図５は、イメージセンサユニット３の構成を模式的に示す分解斜視図である。図６は、イメージセンサユニット３の内部構造を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。イメージセンサユニット３は、紙幣Ｐからの可視光線と赤外線によって紙幣Ｐの画像を読み取ることができる。
イメージセンサユニット３は、照明装置１と、フレーム３１と、集光体３２と、回路基板３３と、カバー部材３５とを有する。回路基板３３の上面には、イメージセンサ３４が設けられる。
フレーム３１は、イメージセンサユニット３の筐体である。フレーム３１は、たとえば、棒状の構成を有し、黒色に着色されて遮光性を有する樹脂素材により形成される。樹脂素材としては、たとえば、ポリカーボネートが適用できる。フレーム３１のＺ方向上部には、照明装置１の導光体１２を収容可能な導光体収容室３１１と、集光体３２を収容可能な集光体収容室３１２とが形成される。フレーム３１のＺ方向下部には、回路基板３３を収容可能な基板収容室３１３が形成される。集光体収容室３１２と基板収容室３１３とは、光が通過可能な開口部によって繋がっている。さらに、フレーム３１の主走査方向の一方の端部には、照明装置１の光源１１を収容可能な光源収容室３１４が形成される。なお、照明装置１が反射部材１３を有する構成である場合には、フレーム３１の主走査方向の他方の端部には、照明装置１の反射部材１３を収容可能な反射部材収容室が形成される。
集光体３２は、紙幣Ｐからの可視光線および赤外線を、イメージセンサ３４（後述）の表面に結像する光学部材である。集光体３２には、たとえば、ロッドレンズアレイが適用される。一般的なロッドレンズアレイは、複数の正立等倍結像型の結像素子（ロッドレンズ）が主走査方向に直線状に配列された構成を有する。なお、集光体３２は、結像素子が直線状に配列される構成であればよく、具体的な構成は限定されない。たとえば、集光体３２は、結像素子が複数列配列される構成であってもよい。また、集光体３２には、公知の各種マイクロレンズアレイなど、集光機能を有する公知の各種光学部材が適用できる。
回路基板３３は、主走査方向に長い矩形状の構成を有する。そして、回路基板３３の上面（Ｚ方向上側の面）には、イメージセンサ３４と照明装置１の光源１１とが実装される。光源１１は、回路基板３３の主走査方向の一方の端部近傍に、導光体１２の入射面１２１に向かって光を照射できるように実装される。一方、イメージセンサ３４は、集光体３２からの光を受光できるように、受光面をＺ方向上側に向けて実装される。さらに、回路基板３３には、外部との配線を接続するためのコネクタ類などが実装される。
イメージセンサ３４は、集光体３２により結像した光を電気信号に変換する。イメージセンサ３４には、たとえば、イメージセンサＩＣアレイが適用される。イメージセンサＩＣアレイは、複数のイメージセンサＩＣが回路基板３３の表面に主走査方向に直線状に実装されることによって構成される。イメージセンサＩＣは，イメージセンサユニット３の読取の解像度に応じた複数の受光素子（光電変換素子と称することもある）から構成される。このように、イメージセンサ３４は、複数のイメージセンサＩＣ（受光素子）が、主走査方向に直線状に配列されて構成される。なお、イメージセンサ３４は、複数のイメージセンサＩＣが直線状に配列される構成のものであればよく、それ以外の構成は特に限定されない。たとえば、イメージセンサＩＣが千鳥配列のように複数列配列される構成であってもよい。なお、イメージセンサ３４としてのイメージセンサＩＣアレイを構成するイメージセンサＩＣには、可視光線と赤外線に感度を有する従来公知の各種イメージセンサＩＣが適用できる。
カバー部材３５は、フレーム３１の上側を覆うように設けられる。そして、カバー部材３５は、導光体１２や集光体３２を保護する機能や、紙幣Ｐに接して平面に維持する機能を有する。カバー部材３５は、平板状の部材であり、たとえば、ガラス板や同等な強度を有する透明な樹脂板などが適用できる。
このほか、イメージセンサユニット３には、紙葉類識別装置５（後述）に取り付けるための取付部や、紙葉類識別装置５に電気接続するためのコネクタなどが設けられる。なお、取付部やコネクタの構成は、特に限定されるものではない。取付部は、イメージセンサユニット３を紙葉類識別装置５に取り付けることができる構成であればよい。また、コネクタは、イメージセンサユニット３と紙葉類識別装置５の所定の機器とを、電力や電気信号を送受信可能に接続できる構成であればよい。
そして、図５と図６に示すように、導光体１２は、フレーム３１の導光体収容室３１１に収容される。集光体３２は、フレーム３１の集光体収容室３１２に収容される。さらに、光源１１とイメージセンサ３４とが実装された回路基板３３は、基板収容室３１３に収容される。
導光体１２が導光体収容室３１１に収容され、光源１１が実装された回路基板３３が基板収容室３１３に収容されると、光源１１は光源収容室３１４に収容され、導光体１２の一方の端部に形成される入射面１２１に対向する。したがって、光源１１が発する光は、導光体１２の一方の端部に形成される入射面１２１に入射する。また、導光体１２とは別体の反射部材１３が用いられる構成の場合には、反射部材１３が、導光体１２の他方の端部に対向する（または接触する）。これにより、導光体１２の他方の端部から照射した光は、反射部材１３に反射して、再び導光体１２の内部に入射する。
導光体１２が導光体収容室３１１に収容され、光源１１が実装された回路基板３３が基板収容室３１３に収容されると、光源１１は光源収容室３１４に収容され、導光体１２の一方の端部に形成される入射面１２１に対向する。したがって、光源１１が発する光は、導光体１２の一方の端部に形成される入射面１２１に入射する。また、導光体１２とは別体の反射部材１３が用いられる構成の場合には、反射部材１３が、導光体１２の他方の端部に対向する（または接触する）。これにより、導光体１２の他方の端部から照射した光は、反射部材１３に反射して、再び導光体１２の内部に入射する。
なお、導光体１２の反射面１２３に反射材１２５の膜または反射部材１３が設けられる構成のほか、フレーム３１の導光体収容室３１１の内周面であって導光体１２の反射面１２３に対向する面（または接触する面）に反射材１２５の膜が形成される構成であってもよい。このような構成であっても、前述の効果を奏することができる。
紙幣Ｐに光を照射する場合には、光源１１は、各色および赤外線の発光素子を順次点灯する。光源１１が発する光（ＲＧＢの各色の可視光線および赤外線）は、導光体１２の入射面１２１からその内部に入射し、拡散面１２４やその他の反射面において反射するなどして内部を伝搬する。そして、導光体１２の出射面１２２から紙幣Ｐの読取ラインＯに向けて照射する。
紙幣Ｐの読取ラインＯからの反射光は、集光体３２によってイメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、集光体３２によって結像した光学像を電気信号に変換する。
そして、イメージセンサユニット３は、紙幣Ｐに各色の可視光線および赤外線を照射して反射光を検出する動作を、短時間で交互に繰り返す。イメージセンサユニット３は、このような動作によって、紙幣Ｐに設けられる所定のパターン（たとえば、ホログラム）を可視光画像として読み取るとともに、紙幣Ｐを赤外画像として読み取る。
紙幣Ｐの読取ラインＯからの反射光は、集光体３２によってイメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、集光体３２によって結像した光学像を電気信号に変換する。
そして、イメージセンサユニット３は、紙幣Ｐに各色の可視光線および赤外線を照射して反射光を検出する動作を、短時間で交互に繰り返す。イメージセンサユニット３は、このような動作によって、紙幣Ｐに設けられる所定のパターン（たとえば、ホログラム）を可視光画像として読み取るとともに、紙幣Ｐを赤外画像として読み取る。
なお、イメージセンサユニット３のうち、図示および説明を省略した部分については、従来公知のイメージセンサユニットと同じ構成が適用できる。
（紙葉類識別装置）
イメージセンサユニット３が適用される紙葉類識別装置５について、図７を参照して説明する。図７は、紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐなどに光を照射すると共に、紙幣Ｐからの光を読み取り、読み取った光を用いて紙幣Ｐの種類や真贋の識別を行う。
イメージセンサユニット３が適用される紙葉類識別装置５について、図７を参照して説明する。図７は、紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐなどに光を照射すると共に、紙幣Ｐからの光を読み取り、読み取った光を用いて紙幣Ｐの種類や真贋の識別を行う。
図７に示すように、紙葉類識別装置５は、イメージセンサユニット３と、紙幣Ｐを搬送する搬送ローラ５１とを備える。そして、紙葉類識別装置５は、搬送ローラ５１どうしの間には、紙幣Ｐを挟んでカバー部材３５を介してイメージセンサユニット３上を読取方向（副走査方向）に搬送するための搬送経路Ａが設定される。この時、集光体３２の紙幣Ｐ側の焦点は、搬送経路Ａの中央に設定される。このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。紙葉類識別装置５に適用されるイメージセンサユニット３が、前述した動作によって、紙幣Ｐに設けられる所定のパターンを可視光画像として読み取るとともに、紙幣Ｐを赤外画像として読み取る。その後、紙葉類識別装置５は、予め用意された真券である紙幣Ｐに可視光線および赤外線を照射することで得られた真券紙幣画像と、真贋判定時に判定対象となる紙幣Ｐの可視光画像と赤外画像とを比較することで、紙幣Ｐの真贋判定を行う。これは、真券である紙幣Ｐには、可視光下と、赤外光下とから得られる画像がそれぞれ異なるような領域が設けられているためである。なお、説明および図示を省略した部分については、従来の紙葉類識別装置と同じ構成が適用できる。
また、紙葉類識別装置５が、さらに透過照明装置５２を有する構成であってもよい。図８は、透過照明装置５２をさらに有する紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図である。
透過照明装置５２は、光源１１と、導光体１２とを有する。透過照明装置５２の光源１１および導光体１２には、前述の光源１１および導光体１２と同じ構成が適用される。そして、透過照明装置５２は、イメージセンサユニット３に対向する位置に、紙幣Ｐに向けて可視光線および赤外線を照射できるように設けられる。特に、透過照明装置５２は、その導光体１２の出射面１２２から照射される光の光軸と、イメージセンサユニット３の集光体３２の光軸とが一致するように配設される。
このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。イメージセンサユニット３に組み込まれる照明装置１の光源１１および透過照明装置５２の光源１１は、各色の可視光線および赤外線の発光素子を順次点灯する。
イメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐの表面で反射して集光体３２に入射し、イメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの反射光による可視光の画像および赤外線の画像を取得する。一方、透過照明装置５２から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐを透過してイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、イメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの透過光による可視光画像および赤外画像を取得する。
そして、イメージセンサユニット３および透過照明装置５２は、紙幣Ｐに各色の可視光線および赤外線を照射して反射光と透過光を検出する動作を、短時間で交互に繰り返す。イメージセンサユニット３は、このような動作によって、紙幣Ｐに設けられる所定のパターン（たとえば、ホログラム）を可視光画像として読み取るとともに、紙幣Ｐを赤外画像として読み取る。
このような構成によれば、紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐの反射光および透過光による可視光画像および赤外画像を読み取ることができる。
透過照明装置５２は、光源１１と、導光体１２とを有する。透過照明装置５２の光源１１および導光体１２には、前述の光源１１および導光体１２と同じ構成が適用される。そして、透過照明装置５２は、イメージセンサユニット３に対向する位置に、紙幣Ｐに向けて可視光線および赤外線を照射できるように設けられる。特に、透過照明装置５２は、その導光体１２の出射面１２２から照射される光の光軸と、イメージセンサユニット３の集光体３２の光軸とが一致するように配設される。
このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。イメージセンサユニット３に組み込まれる照明装置１の光源１１および透過照明装置５２の光源１１は、各色の可視光線および赤外線の発光素子を順次点灯する。
イメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐの表面で反射して集光体３２に入射し、イメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの反射光による可視光の画像および赤外線の画像を取得する。一方、透過照明装置５２から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐを透過してイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、イメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの透過光による可視光画像および赤外画像を取得する。
そして、イメージセンサユニット３および透過照明装置５２は、紙幣Ｐに各色の可視光線および赤外線を照射して反射光と透過光を検出する動作を、短時間で交互に繰り返す。イメージセンサユニット３は、このような動作によって、紙幣Ｐに設けられる所定のパターン（たとえば、ホログラム）を可視光画像として読み取るとともに、紙幣Ｐを赤外画像として読み取る。
このような構成によれば、紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐの反射光および透過光による可視光画像および赤外画像を読み取ることができる。
さらに、紙葉類識別装置５が、２組のイメージセンサユニット３を有する構成であってもよい。図９は、２組のイメージセンサユニット３を有する紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図である。
図９に示すように、２組のイメージセンサユニット３は、紙幣Ｐの搬送経路Ａを挟んで対向するように配設される。そして、２組のイメージセンサユニット３は、一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から照射されて紙幣Ｐを透過した可視光線および赤外線が、他方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射するように配設される。
このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。すなわち、２組のイメージセンサユニット３に組み込まれる照明装置１の光源１１は、各色の可視光線および赤外線の発光素子を順次点灯する。一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐの表面で反射して一方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、一方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４の表面に結像する。一方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの反射光による可視光画像および赤外画像を取得する。また、一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐを透過して他方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、他方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４の表面に結像する。他方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの透過光による可視光画像および赤外画像を取得する。
このような構成によれば、紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐの両面の反射画像を読み取ることができるとともに、透過画像を読み取ることができる。
図９に示すように、２組のイメージセンサユニット３は、紙幣Ｐの搬送経路Ａを挟んで対向するように配設される。そして、２組のイメージセンサユニット３は、一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から照射されて紙幣Ｐを透過した可視光線および赤外線が、他方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射するように配設される。
このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。すなわち、２組のイメージセンサユニット３に組み込まれる照明装置１の光源１１は、各色の可視光線および赤外線の発光素子を順次点灯する。一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐの表面で反射して一方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、一方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４の表面に結像する。一方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの反射光による可視光画像および赤外画像を取得する。また、一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐを透過して他方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、他方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４の表面に結像する。他方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの透過光による可視光画像および赤外画像を取得する。
このような構成によれば、紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐの両面の反射画像を読み取ることができるとともに、透過画像を読み取ることができる。
（実施例）
次に、本発明の効果を検証した実施例について、図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は、比較例１である照明装置であって、導光体の入射面の反対側に波長選択性を有する反射面が形成されない照明装置の照度分布を示すグラフである。図１０（ｂ）は、比較例２である照明装置であって、反射面の反射材としてアルミニウムの膜が適用される照明装置の照度分布を示すグラフである。図１０（ｃ）は、本発明の実施例である照明装置１の照度分布を示すグラフである。
図１１は、アクリルの分光透過率を示す図である。図１２は、図１１の一部拡大図である。ここで、図１１、及び、図１２に示すように、１００はアクリルの分光透過率を示す線である。分光透過率とは、光の波長ごとの透過率を示すものであり、透過率が大きいほどアクリル内部で光の吸収が小さく、透過率が小さいほどアクリル内部で光の吸収が大きいことを示している。
例えば、合成樹脂には、赤外線が吸収される領域が夫々存在している。アクリルの場合、８００〜１０００ｎｍにその領域が存在する。これは素材固有のものであり、合成樹脂の構造に起因する振動により赤外線の吸収が生じるものである。
なお、図１１、及び、図１２におけるアクリルの分光透過率は厚さ（ｄ）＝２ｍｍの試験片のデータを示している。このため、たとえばＡ４幅の導光体では２２０〜２３０ｍｍに亘って影響が累積することになる。
また、本発明の実施例においては、反射面１２３の反射材１２５として、アルミニウムを適用した。
次に、本発明の効果を検証した実施例について、図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は、比較例１である照明装置であって、導光体の入射面の反対側に波長選択性を有する反射面が形成されない照明装置の照度分布を示すグラフである。図１０（ｂ）は、比較例２である照明装置であって、反射面の反射材としてアルミニウムの膜が適用される照明装置の照度分布を示すグラフである。図１０（ｃ）は、本発明の実施例である照明装置１の照度分布を示すグラフである。
図１１は、アクリルの分光透過率を示す図である。図１２は、図１１の一部拡大図である。ここで、図１１、及び、図１２に示すように、１００はアクリルの分光透過率を示す線である。分光透過率とは、光の波長ごとの透過率を示すものであり、透過率が大きいほどアクリル内部で光の吸収が小さく、透過率が小さいほどアクリル内部で光の吸収が大きいことを示している。
例えば、合成樹脂には、赤外線が吸収される領域が夫々存在している。アクリルの場合、８００〜１０００ｎｍにその領域が存在する。これは素材固有のものであり、合成樹脂の構造に起因する振動により赤外線の吸収が生じるものである。
なお、図１１、及び、図１２におけるアクリルの分光透過率は厚さ（ｄ）＝２ｍｍの試験片のデータを示している。このため、たとえばＡ４幅の導光体では２２０〜２３０ｍｍに亘って影響が累積することになる。
また、本発明の実施例においては、反射面１２３の反射材１２５として、アルミニウムを適用した。
図１０（ａ）の比較例１に示すように、導光体の入射面の反対側に波長選択性を有する反射面が形成されない構成では、可視光線はほぼ均一な照度分布となるが、赤外線の照度分布は入射面から離れるにしたがって低下していく。これは、導光体としてアクリルを用いた場合、８００〜１０００ｎｍの範囲の赤外線（Ｉｒ）の透過率が可視光線（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の透過率よりも低いため、入射面から離れるにしたがって出射面から照射される赤外線が少なくなっていくためと考えられる。このように、導光体の入射面の反対側に波長選択性を有する反射面が形成されない構成では、赤外線の照度分布が不均一になる。
図１０（ｂ）の比較例２に示すように、反射面にアルミニウムの膜が設けられる構成では、入射面から離れるにしたがって赤外線の照明強度が低下することが防止される。しかしながら、可視光線の照明強度が、反射面に近づくにしたがって高くなる。これは、アルミニウムの反射率が可視光線と赤外線とで大差がないため、反射面で可視光線が反射して出射面から照射するためと考えられる。このように、反射面が光源の発する全波長の光を反射する構成では、可視光線の照度分布が不均一になる。
図１０（ｃ）に示すように、波長選択性を有する反射面が形成された構成となる本発明の実施例によれば、赤外線の照度分布は図１０（ａ）に示す例よりも均一となり、可視光線の照度分布は図１０（ｂ）に示す例に比較して均一な状態に維持される。このように、本発明の実施例によれば、可視光線および赤外線の照度分布の均一化を図ることができる。
図１０（ｂ）の比較例２に示すように、反射面にアルミニウムの膜が設けられる構成では、入射面から離れるにしたがって赤外線の照明強度が低下することが防止される。しかしながら、可視光線の照明強度が、反射面に近づくにしたがって高くなる。これは、アルミニウムの反射率が可視光線と赤外線とで大差がないため、反射面で可視光線が反射して出射面から照射するためと考えられる。このように、反射面が光源の発する全波長の光を反射する構成では、可視光線の照度分布が不均一になる。
図１０（ｃ）に示すように、波長選択性を有する反射面が形成された構成となる本発明の実施例によれば、赤外線の照度分布は図１０（ａ）に示す例よりも均一となり、可視光線の照度分布は図１０（ｂ）に示す例に比較して均一な状態に維持される。このように、本発明の実施例によれば、可視光線および赤外線の照度分布の均一化を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能である。たとえば、前述した実施形態においては、導光体の反射面の赤外線の反射率が可視光線に比較して高い構成を示したが、反射面の特性はこの特性に限定されない。導光体１２に適用される素材に吸収される光を選択的に反射する反射面を他方の端部に形成することで、紫外線等の短波長側の透過率が低い素材で短波長側と長波長側との均一な照明を形成する場合にも適用できる。この場合には、光源１１が紫外線領域等の可視光よりも短波長側の光を発する発光素子（たとえば、紫外線ＬＥＤ）が含まれる構成であればよい。
このように、光源が複数の波長の光を発する構成であり、導光体の透過率が光源の発する複数の波長の光のうちの特定の一部の波長について他の波長よりも低い場合には、導光体の他方の端面に、特定の一部の波長の反射率に格差を設ける反射面を形成する構成であればよい。
また、前述した実施形態においては、紙葉類として紙幣が適用される構成を示したが、紙葉類の種類は限定されるものではない。たとえば、紙葉類として、各種有価証券や、ＩＤカードなどが適用できる。赤外線に反応する紙葉類であれば、種類を問わずに適用できる。
このように、光源が複数の波長の光を発する構成であり、導光体の透過率が光源の発する複数の波長の光のうちの特定の一部の波長について他の波長よりも低い場合には、導光体の他方の端面に、特定の一部の波長の反射率に格差を設ける反射面を形成する構成であればよい。
また、前述した実施形態においては、紙葉類として紙幣が適用される構成を示したが、紙葉類の種類は限定されるものではない。たとえば、紙葉類として、各種有価証券や、ＩＤカードなどが適用できる。赤外線に反応する紙葉類であれば、種類を問わずに適用できる。
本発明は、照明装置、イメージセンサユニットおよび紙葉類識別装置として有効な技術である。
１：照明装置、１１：光源、１２：導光体、１２１：入射面、１２２：出射面、１２３：反射面、１２４：拡散面、１２５：反射材、１３：反射部材、３：イメージセンサユニット、３１：フレーム、３１１：導光体収容室、３１２：集光体収容室、３１３：基板収容室、３１４：光源収容室、３２：集光体、３３：回路基板、３４：イメージセンサ、３５：カバー部材、５：紙葉類識別装置、５１：搬送ローラ、５２：透過照明装置、Ｐ：紙幣（被照明体）、Ｏ：読取ライン、Ａ：搬送経路
Claims (7)
- 異なる波長の光を発する発光素子を複数有する光源と、
前記光源が発する光を線状化する棒状の導光体と、
を有し、
前記光源は、前記導光体の長手方向の一方の端部に設けられており、
前記導光体は、前記光源が発する前記異なる波長の光に対する透過率が一定でない素材からなり、
前記導光体の長手方向の他方の端部には、前記異なる波長の光に対する反射率に格差を設けた反射手段を有する反射面が形成されることを特徴とする照明装置。 - 前記光源は、赤外線領域の波長を発する発光素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
- 前記光源は、紫外線領域の波長を発する発光素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
- 異なる波長の光を発する発光素子を複数有する光源と、
前記光源が発する光を線状化する棒状の導光体と、
被照明体からの光を集光する集光体と、
前記集光体によって集光された反射光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、
を有し、
前記光源は、前記導光体の長手方向の一方の端部に設けられており、
前記導光体は、前記光源が発する前記異なる波長の光に対する透過率が一定でない素材からなり、
前記導光体の長手方向の他方の端部には、前記異なる波長の光に対する反射率に格差を設けた反射手段を有する反射面が形成されることを特徴とするイメージセンサユニット。 - 前記光源は、赤外線領域の波長を発する発光素子を含むことを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサユニット。
- 前記光源は、紫外線領域の波長を発する発光素子を含むことを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサユニット。
- イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの光を読み取る紙葉類識別装置であって、
前記イメージセンサユニットは、請求項４乃至６の何れか１項に記載のイメージセンサユニットであることを特徴とする紙葉類識別装置。
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