JP5544257B2 - 光学ラインセンサ装置 - Google Patents
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Description
これら紙幣や有価証券の鑑別方法として、光学ラインセンサ装置によるパターン識別が、従前より用いられてきている。
また光学ラインセンサ装置は、人間の可視光領域は当然として、さらに可視領域外の紫外、赤外を含む波長の光を光源から照射して、可視光照射による色情報、紫外光照射による媒体の蛍光色情報、赤外光による濃淡情報など、少なくとも2以上の波長帯で画像を読み出すものが、最近の主流になっている。
当業者にはよく知られているように、光学ラインセンサ装置の受光素子には、通常フォトダイオードやフォトトランジスタなどが用いられる。光電効果を利用したこれらの受光素子では、単位時間内に光電変換された光子の数、すなわち光量に比例して発生する電流が大きくなる。通常は、この電流に比例するように回路が構成された電圧が、実際に受光素子で検出される信号である。信号処理部では、すべての測定点の信号を共通の基準点の信号に対する相対的な値に変換し、一つの画像として認識する。したがって、この変換値は基準点の光量に対する測定点の光量の比に等しい。 本願では、便宜上この信号を「光量」と呼ぶ。
また、可視光照射による色情報を求める際に、照射された可視光の全体光量が同時に分かれば、LEDの波長を順次切り替えて読み出す従来技術に比べて、より正確な媒体の色情報を知ることができる。
そこで、本発明の目的は、有価証券や紙幣等の高度な鑑別機能を有する光学ラインセンサ装置を開発するにあたり、鑑別に求められる媒体の画像情報を正確に測定し、高速・高解像度の出力を可能とし、鑑別の精度を向上させることができる光学ラインセンサ装置を提供することである。
図1は、有価証券や紙幣など(以下「媒体S」という)の画像を検出する光学ラインセンサ装置を示す断面図であり、媒体Sをx方向に直線状に搬送するための紙幣搬送路11を挟んで両側に対向配置される検出ユニット12,13を有している。紙幣搬送路11は、媒体Sを搬送方向xに沿わせた姿勢で直線状に真っ直ぐ搬送するものである。
透光カバー17は、ガラス等の透明材料で形成されており、幅(x)方向の両端部に先端側ほど厚さが薄くなるように傾斜する面取が施されている。この面取りは媒体Sが検出ユニット12を通過する際に引っかかる障害とならないようにするためである。なお透光カバー17として、接合部の段差を極小化した一体成型樹脂成型品を用いてもよい。
また、ユニット本体U内には、ロッドレンズアレイ25と並んで、検出エリアR1に向けて斜めに光を照射することのできる細長い形状の光源19が設けられている(図1において光の方向を破線で示す)。この光源19は、ユニット本体Uの長さ(y)方向に沿って、センサモジュール14及びロッドレンズアレイ25と平行な状態で筐体16に取り付けられている。
さらに筐体16には、図1に示すように、光ガイド樹脂38から出射する光を斜め下方にガイドするための反射板部34が設けられている。この反射板部34もユニット本体Uと同様、長さ(y)方向に細長い形状をなし、長さ(y)方向に沿った平行な溝を有し、この溝に光源19を収容している。光源19を収容する溝の片面は、光ガイド樹脂38から厚さ(−z)方向に離れるに従ってホーン状に広がるが、該溝の他面は水平に切断されている。これは光ガイド樹脂38からの照射光が検出エリアR1まで進むときに障害にならないようにするためである。
なお、筐体16には、その内部においてセンサモジュール14へ光源19の光が漏れるのを防止するための底壁部35が形成されており、この底壁部35にはセンサモジュール14の光路にのみ開口部が形成され、この開口部にロッドレンズアレイ25が取り付けられている。前述の反射板部34とこの底壁部35とは、図1に示すように一体に形成されていても良い。
以上の構成により、筺体表面上の透光カバー17,22を通じて照射された対象物の透過画像又は反射画像がロッドレンズアレイ25,26を介してセンサモジュール14,15の表面に、等倍の正立像として結像される。
本実施形態では、図2に示すように、センサモジュール14,15の一画素(画素とは、画像データを判別処理する空間的単位を言う)あたり複数、例えば4つの受光素子が直線状に並んで構成されている。図2では、4つの受光素子のうち、1番目の受光素子が赤い(R)カラーフィルタで覆われ、2番目の受光素子が緑の(G)カラーフィルタで覆われ、3番目の受光素子が青い(B)カラーフィルタで覆われている。そして、4番目の受光素子は可視光に対して透過性を有する(W)フィルタで覆われているか、若しくはフィルタで覆われていない。なお前記カラーフィルタ(R,G,B)は通常、300〜400nmの紫外光に対しては透過性がなく、波長800nm以上の赤外光に対しては透過性を有する。
なお、有機材料においては、液晶用途に用いられる紫外光吸収剤を含んだ透明材料は、紫外光に対して透過性を有しないので、採用することは好ましくない。
このようにこのセンサモジュール14,15は、一画素に複数の受光素子とそれらを覆う各色のフィルタが搭載されているため、光源の波長を切り替えないで、それぞれが所望の波長領域の光を単独で照射できる複数の発光素子を同時に点灯させて、媒体の色情報を1本の観測ラインで一度に出力することが可能となる。
なお、図2では1素子のみが同一色のフィルタで覆われていたが、2つ以上の受光素子が対をなして同一色のフィルタで覆われていてもよい。
図3は、センサモジュール14の各受光素子で検出されたR,G,B,Wの各フィルタを透過した光量と、フィルタ無の光量とを、対数目盛りでプロットしたグラフである。横軸は波長(nm)である。このグラフから、フィルタWを透過した光量は、媒体から得られた全波長の光量を示し、各カラーフィルタを透過した光量は媒体から得られる色情報を分離した出力が得られていることが判る。
図3のグラフは、赤、青、緑のLEDを同時点灯した可視光光源で媒体を照射した結果に基づくものであったが、例えば波長300nmから400nmの帯域の紫外光を照射して、媒体Sから発する、可視光である蛍光を観測する場合もある。この場合は、フィルタWを、紫外光に対して透過性のある前述した材料の中から選択する。こうすれば図3に示したように、紫外光の光量に対しての可視光の蛍光色を各カラーフィルタ通じて直接検知することが可能となる。
信号処理部27は、紫外光を照射するタイミングで、フィルタWを通して又はフィルタ無の受光素子で検出された信号を記録するとともに、同じ光学読取時間T内で、各カラーフィルタ(R,G,B)を透過した各受光素子の信号を検出する。
従来のセンサモジュールは、有色の光が媒体Sを反射した反射光又は透過したときの透過光を、いずれかのカラーフィルタ(R,G,B)を通して検出していた。例えば、緑の発光素子を点灯してカラーフィルタ(G)を通した光を検出していた。この場合、媒体S上の読み取り領域は当該カラーフィルタ(G)に対向する領域に限られるので、センサモジュール14に結像される画像は、他のカラーフィルタ(R,B)を飛び越した、互いに所定距離だけ離れた飛び飛びのラインから得られる情報しか持っていない。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、センサモジュール14,15の受光素子は図5(a)に示したように一列に配列されているとは限らず、二列以上に配列されたものであってもよい。図5(b)は、前記受光素子が一画素あたり2×2に配列されたものであり、2列のうち1つの列(例えば下の列)の一隅に、フィルタW又はフィルタ無の第二の受光素子が配列されている例を示す。図5(c)は前記受光素子が一画素あたり4列に配列されたものであり、それらの4列のうち最も1つの列(例えば下の列)に、フィルタW又はフィルタ無の第二の受光素子が配列されている例を示す。これらの場合でも、一画素内において、フィルタWを通して又はフィルタ無の受光素子で検出された光信号を記録するとともに、各カラーフィルタ(R,G,B)を透過した各受光素子の信号強度を検出することができる。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
14,15 センサモジュール
19,23,24 光源
27 信号処理部
30 判定部
RGB 可視光カラーフィルタ
S 有価証券、紙幣などの媒体
U ユニット本体
W 可視光に対して透過性を有するフィルタ
Claims (5)
- 有価証券、紙幣などの媒体の鑑別を目的とする光学ラインセンサ装置において、
所定波長帯の光を、移動する媒体に照射する光源と、受光素子が配列されたセンサモジュールを備える受光部と、前記受光部の光検出信号を処理する信号処理部とを有し、
前記受光素子は、第一の受光素子と第二の受光素子とを有し、
前記センサモジュールは、1つの画素ごとに、前記第一の受光素子と前記第二の受光素子とを配列したものであり、
前記第一の受光素子は、それぞれ可視光に対して透過特性の違う可視光カラーフィルタを備える2つ以上の受光素子からなり、前記第二の受光素子は可視光に対して透過性を有するフィルタを備えるか若しくはフィルタがない受光素子であり、
前記信号処理部は、媒体を透過若しくは反射し、前記センサモジュールの第一の受光素子で検出された各光量に基づいて媒体の色情報を判別し、前記第二の受光素子で検出された光量に基づいて、前記画素に入ってくる全体光量を算出するものである、光学ラインセンサ装置。 - 前記光源は、波長300nm〜400nmの紫外光を媒体に照射することができる光源を含み、
前記第一の受光素子の可視光カラーフィルタは前記紫外光に対して実質的に透過性がなく、前記第二の受光素子のフィルタは前記紫外光に対して実質的に透過性を有し、前記信号処理部は前記受光部の第二の受光素子で検出された光量に基づいて紫外光量を求め、第一の受光素子で検出された光量に基づいて蛍光の色情報を読み出すものである、請求項1に記載の光学ラインセンサ装置。 - 前記光源は、波長800nm以上の赤外光を媒体に照射することができる光源を含み、
前記第一の受光素子の可視光カラーフィルタは前記赤外光に対して実質的に透過性を有し、前記第二の受光素子のフィルタは前記赤外光に対して実質的に透過性を有し、前記信号処理部は前記受光部の第一の受光素子及び第二の受光素子で検出された赤外光の光量から赤外光情報を読み出すものである、請求項1又は請求項2に記載の光学ラインセンサ装置。 - 前記センサモジュールは、前記受光素子が一列に配列されたものである、請求項1〜請求項3の何れかに記載の光学ラインセンサ装置。
- 前記センサモジュールは、前記受光素子が複数列に配列されたものであり、それらの複数列のうち1つの列に、前記第二の受光素子が配列されている、請求項1〜請求項3の何れかに記載の光学ラインセンサ装置。
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