JP6246351B2 - ライン光源及び光ラインセンサユニット - Google Patents
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Description
先行技術にかかるライン光源の典型的な構成は、紙葉類の搬送方向に直角に長手状に延びる導光体と、導光体の一側面に長手方向に形成された光拡散パターンと、導光体の一方の端面付近に設けられた光源部と、導光体を保持するためのカバーとを有している(特許文献1参照)。
また、紫外光を照射する光源部から紫外光が照射された場合、照射された紫外光が該光源部を構成する基体に当たって二次的に蛍光を発することがある。また紫外光を照射する光源部から導光体の一端面に入射された紫外光が、他端面を透過して他方の光源部に当たってそこからも二次的に蛍光が出ることがある。これらの蛍光が導光体に入射し、受光素子に検出されると、紙葉類の真偽判別の精度が低下する。
本発明は、かかる実情に鑑み、可視光又は赤外光を照射する光源部と、紫外光を照射する光源部とを両方設置することのできる、ライン光源及びそれを用いた光ラインセンサユニットを提供しようとするものである。
また本発明は、導光体の両端部に光源部を設置した構成のライン光源において、導光体の一側面から紙葉類に向けて照射される光の光量を低下させることのない、ライン光源及びそれを用いた光ラインセンサユニットを提供しようとするものである。
本発明の他の局面に係るライン光源は、長手方向に延びる、紫外光から可視光までの光、又は紫外光から可視光、赤外光までを含む波長範囲の光を透過する樹脂で形成された導光体と、導光体の第1の端面に配置され、紫外光を照射する第1の光源部と、導光体の第2の端面に配置され、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を照射する第2の光源部と、導光体の第1の端面と第1の光源部との間に配置され、紫外光を透過させ、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を遮断する第1のフィルタとを備え、第1の光源部から発光される光、又は第2の光源部から発光される光を導光体の光出射側面から出射する。
また本発明のさらに他の局面に係るライン光源は、前記第2のフィルタと、前記第1のフィルタとの両方を備える構成である。
この光ラインセンサユニットによれば、第1の光源部から紫外光が出射された場合、第3のフィルタにより該紫外光が直接受光部に入ることが遮断される。よって、紙葉類からの蛍光のみを読み取ることができ、第2の光源部から可視光または赤外光が出射された場合、紙葉類を反射もしくは透過した光は第3のフィルタも透過して受光部に入射され、受光部は、通常の反射光もしくは透過光を読み取ることができる。
本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
<光ラインセンサユニット>
図1は、本発明の実施の形態における光ラインセンサユニットの構成を示す概略断面図である。
これらの筐体16、ライン光源10、受光部12、レンズアレイ11は、y方向、すなわち紙面の垂直な方向に延びていて、図1はその断面を示している。
この紫外光は波長ピークが300nm〜400nmを有するもので、赤外光は波長ピークが1500nmまで有するものである。
これらの光のうち少なくとも紫外光は、他の光と時間的に重ならないようにして(すなわち時間的にスイッチングされながら)発光される。赤外光は、可視光と時間的に重なって発光されることもあり、時間的に重ならないようにして発光されることもある。
保護ガラス14の材質はライン光源10から出射される光を透過させるものであれば良く、例えばアクリル樹脂やシクロオレフィン系樹脂などといった透明の樹脂であってもよい。ただ、本発明の実施の形態では、白板ガラス、ホウケイ酸ガラスなど特に紫外光を透過させるものを使用するのが好ましい。
焦点面20から受光部12までの任意の位置に、受光部12に紫外光が入らないように、紫外光を反射又は吸収することにより遮断する「第3のフィルタ」としての紫外光遮断フィルタ膜15を設けることが好ましい。本発明の実施の形態では、レンズアレイ11の表面に紫外光遮断フィルタ膜15を取り付け、紫外光を遮断する機能を持たせている。本明細書で「光を遮断する」とは、光を反射又は吸収して、透過させないことをいう。
受光部12は基板13に実装され、反射光を受けて光電変換により電気出力として画像を読み取る受光素子を含んで構成されている。受光素子の材質・構造は特に規定されるものではなく、アモルファスシリコン、結晶シリコン、CdS、CdSeなどを用いたフォトダイオードやフォトトランジスタを配置したものであってもよい。またCCD(Charge
Coupled Device)リニアイメージセンサであってもよい。さらに受光部12として、フォトダイオードやフォトトランジスタ、駆動回路及び増幅回路を一体としたIC(Integrated Circuit)を複数個並べた、いわゆるマルチチップ方式のリニアイメージセンサを用いることもできる。また、必要に応じて基板13上に駆動回路、増幅回路などの電気回路、あるいは信号を外部に取り出すためのコネクタなどを実装することもできる。さらに基板13上にA/Dコンバータ、各種補正回路、画像処理回路、ラインメモリ、I/O制御回路などを同時に実装してデジタル信号として外部に取り出すこともできる。
<ライン光源>
ライン光源10は、長手方向Lに沿って延びる透明な導光体1と、長手方向Lの一方の端面付近に設けられた第2の光源部3と、長手方向Lの他方の端面付近に設けられた第1の光源部4と、導光体1の各側面(底側面1a及び左右側面1b,1c)を保持するためのカバー部材2と、底側面1aと左右側面1bとの間に斜めに形成された光拡散パターン形成面1gに形成され、第2の光源部3及び第1の光源部4から導光体1の端面1e,1fに入射され導光体1の中を進む光を拡散・屈折させて、導光体1の光出射側面1dから出射させるための光拡散パターンPとを有している。また好ましくは、導光体1の端面1e,1fにそれぞれ形成された第2のフィルタ6、第1のフィルタ7を有している。
導光体1は、細長い柱状であり、その長手方向Lに直交する断面は、長手方向Lのどの切り口においても、実質的に同じ形状、同じ寸法をしている。また導光体1のプロポーション、すなわち導光体1の長手方向Lの長さと、その長手方向Lに直交する断面の高さHとの比率は10よりも大きく、好ましくは30よりも大きい。例えば導光体1の長さが200mmであれば、その長手方向Lに直交する断面の高さHは5mm程度である。
この光拡散パターンPは、導光体1の光拡散パターン形成面1gに彫刻された複数のV字状の溝により構成されている。この複数のV字状の溝の各々は、導光体1の長手方向Lに直交する方向に延びるよう形成されており、互いに同じ長さを有している。複数のV字状の溝は、断面が例えば二等辺三角形状を有していてもよい。
カバー部材2は、導光体1の長手方向Lに沿った細長い形状であり、導光体1の底側面1a及び左右側面1b,1cを覆うことができるように、導光体1の光拡散パターン形成面1gに対向する底面2a、導光体1の右側面1bに対向する右側面2b、及び導光体1の左側面に対向する左側面2cを有している。これらの3つの側面はそれぞれ平面をなしており、これらの3つの内面で断面がほぼU字状の凹部を形成するので、導光体1をこの凹部の中に挿入することができる。この覆った状態で、カバー部材2の底面2aが導光体1の底側面1aに密着し、カバー部材2の右側面2bが導光体1の右側面1bに密着し、左側面2cが導光体1の左側面1cに密着する。このため、カバー部材2で導光体1を保護することができる。
第1の光源部4は、導光体1に対して紫外光を発光する光源であり、300nm〜400nmの紫外光LED光源等が使用可能である。好ましくは330nm〜380nmの範囲にピーク発光波長を有する紫外発光ダイオードが用いられる。
反射させる干渉波フィルタとしては、例えば、酸化珪素と五酸化タンタルなどを採用し、それぞれの透過率や屈折率及び膜厚を調整して多層蒸着することにより所望のバンドパスフィルタ特性を確保することで得られる。なお、当然ながら通常の光学関連産業用に従来から生産されているバンドパスフィルタで、要求性能を満足するものであれば採用に際して特に制限はない。
第2のフィルタ6が紫外光を吸収するフィルタであれば、有機系の紫外光吸収剤を透明フィルムに混入あるいはコーティングした紫外光吸収フィルムであってもよい。また、干渉波フィルタで、例えば、酸化珪素と酸化チタンなどを採用し、それぞれの透過率や屈折率及び膜厚を調整して多層蒸着することにより紫外光を反射、吸収両機能により遮断することで所望波長特性を確保してもよい。
なお、第2のフィルタ6、第1のフィルタ7の導光体1への設置方法は任意であり、導光体1の端面1e,1fに塗布又は蒸着により被覆してもよい。またフィルム状もしくは板状の第2のフィルタ6、第1のフィルタ7を用意し、導光体1の端面1e,1fに密着させて、もしくは端面1e,1fから一定の距離をおいて取り付けてもよい。
また、第2のフィルタ6、第1のフィルタ7を導光体1の端面1e,1fに設けるのではなく、第2の光源部3、第1の光源部4に設けることも可能である。この場合、各光源部3,4にフィルタ6,7を塗布又は蒸着により被覆してもよいし、フィルム状もしくは板状のフィルタ6,7を用意し、各光源部3,4に密着させて取り付けてもよい。あるいは、第2の光源部3の封止剤に、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を透過させ、紫外光を遮断する物質を添加することにより、第2のフィルタ6を構成してもよい。同様に、第1の光源部4の封止剤に、紫外光を透過させ、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を遮断する物質を添加することにより、第1のフィルタ7を構成してもよい。
1d 光出射側面
1e 第2の端面
1f 第1の端面
1g 導光体1の光拡散パターン形成面
3 第2の光源部
4 第1の光源部
6 第2のフィルタ
7 第1のフィルタ
10 ライン光源
11 レンズアレイ
12 受光部
15 第3のフィルタ
Claims (7)
- 紙葉類を読み取る光ラインセンサユニットの照明光源として用いられるライン光源であって、
長手方向に延びる、紫外光から可視光までの光、又は紫外光から可視光、赤外光までを含む波長範囲の光を透過する樹脂あるいは光学ガラスで形成された導光体と、
前記導光体の第1の端面に配置され、紫外光を照射する第1の光源部と、
前記導光体の長手方向の前記第1の端面に対向する第2の端面に配置され、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を照射する第2の光源部と、
前記導光体の第1の端面と前記第1の光源部との間に配置され、又は、前記導光体の第1の端面に被覆され、前記第1の光源部から照射される紫外光を透過させるとともに、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を反射、若しくは、遮断することにより、前記第1の光源部から二次照射される蛍光が前記導光体の中に入ることを防止する第1の光学フィルタと、
前記導光体の第2の端面と前記第2の光源部との間に配置され、又は、前記導光体の第2の端面に被覆され、前記第2の光源部から照射される可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を透過させるとともに、紫外光を反射、若しくは、遮断することにより、前記第1の光源部から照射された紫外光が前記導光体の第2の端面を通過して前記第2の光源部に当たることを防止する第2の光学フィルタとを備え、
前記第1の光源部から発光される光、又は前記第2の光源部から発光される光を前記導光体の光出射側面から出射する、ライン光源。 - 前記第1の光源部から照射される紫外光は、前記第2の光源部から照射される可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光と時間的に重ならないようにして発光され、
前記第2の光学フィルタは、紫外光が前記第1の光源部から照射されるときに、その紫外光を遮断することにより、前記第1の光源部から照射された紫外光が前記導光体の第2の端面を通過して前記第2の光源部に当たることを防止する、請求項1に記載のライン光源。 - 前記第2のフィルタと前記第1のフィルタは、光透過率及び/又は屈折率の異なる誘電体の薄膜もしくは金属酸化物を多層に蒸着して構成されたものである、請求項1又は2に記載のライン光源。
- 前記第2の光源部は紫外LEDと蛍光剤を用いた白色光源である、請求項1から請求項3の何れかに記載のライン光源。
- 前記第2の光源部は青色LEDと蛍光剤を用いた白色光源である、請求項1から請求項3の何れかに記載のライン光源。
- 前記導光体の側面に光拡散パターンが形成されている、請求項1から請求項5の何れかに記載のライン光源。
- 請求項1から請求項6の何れかに記載のライン光源と、そのライン光源から出射され前記紙葉類を反射又は透過した光を導くためのレンズアレイと、
前記レンズアレイにより収束された光を受光し、電気信号に変換する受光部と、を備える光ラインセンサユニットであって、
前記紙葉類から受光部までの任意の位置に、可視光、又は可視光から赤外光までを含む波長範囲の光を透過させ、受光部に紫外光が入らないように、紫外光を遮断する第3の光学フィルタが設けられている、光ラインセンサユニット。
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