JP7076309B2 - 光ラインセンサユニット - Google Patents
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Description
本発明は、搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類を前記副走査方向に直交する主走査方向に沿ってスキャンする光ラインセンサユニットに関するものである。
一般的な画像読取装置には、紙葉類に対して可視光を照射するための可視光源が備えられている。この可視光源からの光量を補正するために、可視光の反射率が高い基準反射板（反射部材）が用いられる場合がある（例えば、下記特許文献１及び２参照）。
紙幣や有価証券等の真偽判別に使用される光ラインセンサユニットにおいては、真偽判別性能の向上を目的として、可視光源に加え紫外光源や赤外光源が備えられている（例えば、下記特許文献３参照）。従来の基準反射板は紫外光の反射率が低いため、この種の光ラインセンサユニットに使用した場合には、紫外光源に対して精度よく光量を補正することができないという問題があった。また、従来の基準反射板は、紫外光に対する耐光性もなかった。
本願発明者は、紫外域、可視域及び近赤外域に亘って高い反射率を有する基準反射板の材質及び構造を鋭意検討した結果、各波長域において光量補正の精度を向上することができるような材質及び構造を見出すに至った。しかし、依然として、受光部における紙葉類の画像を読み取る領域（読取領域）の受光量が主走査方向の端部において低下したり、そのような受光量の低下に基づいて読取領域全体の光量が不均一になったりするという問題が生じていた。
光ラインセンサユニットにおいて、基準反射板は、受光部の受光領域内（読取可能な領域内）における紙葉類の読み取りの妨げにならない位置に配置される。具体的には、受光部の受光領域の内側であって、かつ、読取領域（有効読取領域）の主走査方向の外側に基準反射板が配置される。本願発明者は、この基準反射板の存在が、受光部の読取領域の主走査方向端部における受光量の低下に影響を与えていると考え、さらに鋭意検討を加えた結果、基準反射板の形状を適宜変更することで受光量の低下を防止することができることを見出すに至った。
本願発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、受光部の読取領域の受光量が主走査方向の端部において低下するのを防止することができる光ラインセンサユニットを提供することを目的とする。
（１）本願発明に係る光ラインセンサユニットは、搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類を前記副走査方向に直交する主走査方向に沿ってスキャンする光ラインセンサユニットであって、ライン光源と、レンズアレイと、受光部と、反射部材とを備える。前記ライン光源は、紙葉類を照明する照明光源として用いられる。前記レンズアレイは、照明された紙葉類からの光を導く。前記受光部は、前記主走査方向に沿って並べて配置された複数の受光素子を有し、前記レンズアレイを通過した光を前記複数の受光素子で受光する。前記反射部材は、前記ライン光源から前記レンズアレイまでの光路上に配置され、前記受光部の受光領域内であって、かつ前記主走査方向における紙葉類の画像を読み取る読取領域の外側に設けられ、前記ライン光源からの光の一部を反射させて前記レンズアレイに導く。前記反射部材の前記副走査方向の少なくとも一方には、前記ライン光源からの光を通過させて前記搬送路における前記レンズアレイの略焦点に導く光通過領域が形成されている。
このような構成によれば、反射部材の副走査方向の少なくとも一方に形成された光通過領域を介して、ライン光源からの光を搬送路におけるレンズアレイの略焦点に導くことができる。これにより、受光部の読取領域の主走査方向の端部において、ライン光源から焦点に向かう光が反射部材により遮られるのを抑制することができる。したがって、受光部の読取領域の受光量が主走査方向の端部において低下するのを防止することができる。
（２）前記読取領域の端部近傍での前記受光素子による受光強度が、前記反射部材がある場合とない場合とで略一致することが好ましい。
このような構成によれば、反射部材を配置した場合であっても、読取領域の端部近傍での受光素子による受光強度が低下しない。したがって、受光部の読取領域の受光量が主走査方向の端部において低下するのを確実に防止することができる。
（３）前記境界位置よりも前記主走査方向において外側の領域に設けられた複数の前記受光素子の受光強度の総和を、前記反射部材がある場合にＳｐ、前記反射部材がない場合にＳｎとしたとき、Ｓｐ／Ｓｎ＞２であることが好ましい。
このような構成によれば、境界位置よりも主走査方向において外側の領域では、反射部材からの反射光を十分な強度で受光部により受光することができる。
（４）前記光通過領域は、前記主走査方向に沿って略均一、又は、前記主走査方向に沿って前記読取領域側に向かうほど広がるように形成されていてもよい。
このような構成によれば、光通過領域を介してライン光源からの光を搬送路におけるレンズアレイの略焦点に良好に導くことができる。特に、光通過領域が主走査方向に沿って読取領域側に向かうほど広がるように形成されている場合には、反射部材からの反射光を十分な強度で受光部により受光し、かつ、受光部の読取領域の受光量が主走査方向の端部において低下するのを効果的に防止することができる。
（５）前記反射部材における前記読取領域側の副走査方向側端部は、当該端部に対向する位置における前記レンズアレイの焦点と、当該端部に対向する位置における前記ライン光源の出射面の前記レンズアレイ側の端点とを結ぶ直線に対して、前記レンズアレイ側に位置していてもよい。
このような構成によれば、反射部材における読取領域側の副走査方向側端部が、ライン光源から焦点に向かう光を遮ることがないため、受光部の読取領域の受光量が主走査方向の端部において低下するのを効果的に防止することができる。
（６）前記ライン光源は、前記レンズアレイに対して前記副走査方向の両側に２つ設けられていてもよい。この場合、前記光通過領域は、前記レンズアレイに対して前記副走査方向の両側に形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、ライン光源がレンズアレイに対して副走査方向の両側に２つ設けられた構成（両側照射）において、各ライン光源から焦点に向かう光が反射部材により遮られるのを防止することができる。
（７）前記ライン光源は、前記レンズアレイに対して前記副走査方向の一方側に１つ設けられていてもよい。この場合、前記光通過領域は、前記レンズアレイに対して前記副走査方向の一方側に形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、ライン光源がレンズアレイに対して副走査方向の一方側に１つ設けられた構成（片側照射）において、当該ライン光源から焦点に向かう光が反射部材により遮られるのを防止することができる。
（８）前記反射部材は、少なくとも２層からなる多層構造を有していてもよい。この場合、前記反射部材における前記ライン光源側の層は、紫外光を反射し、前記反射部材における前記搬送路側の層は、可視光及び赤外光を反射することが好ましい。
このような構成によれば、紫外光を反射部材の前記ライン光源側の層により反射させて受光部で受光することができるとともに、可視光及び赤外光を反射部材の前記搬送路側の層により反射させて受光部で受光することができる。これにより、紫外光、可視光及び赤外光をそれぞれ反射部材で反射させることができるため、広い波長域に亘って光量の補正を行うことが可能になる。
（９）前記反射部材は、金属酸化物、二酸化ケイ素又はフッ素樹脂の少なくとも１種を含有する材料により形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、広い波長域の光を反射部材で良好に反射させることができるため、広い波長域に亘って光量の補正を行うことが可能になる。
（１０）前記反射部材の厚みは、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
このような構成によれば、レンズアレイと反射部材間の距離が大きくなり、ライン光源から出射され反射部材に到達し、反射部材で反射される光が増加するため、受光部の受光量が増加する。
本願発明によれば、ライン光源から焦点に向かう光が反射部材により遮られるのを抑制することができるため、受光部の読取領域の受光量が主走査方向の端部において低下するのを防止することができる。
＜光ラインセンサユニット＞
図１は、本発明の一実施形態に係る光ラインセンサユニットの構成例を示す概略断面図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る光ラインセンサユニットの構成例を示す概略断面図である。
この光ラインセンサユニットは、筐体１６と、紙葉類を照明するための２つのライン光源１０と、それらのライン光源１０から光が照射された搬送路２０上の紙葉類からの光を導くためのレンズアレイ１１と、基板１３に実装されレンズアレイ１１により導かれた透過光を受光する受光部１２とを備えている。紙葉類は搬送路２０に沿って一方向ｘ（副走査方向）に搬送される。
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（主走査方向）、すなわち図１における紙面に対して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（主走査方向）、すなわち図１における紙面に対して垂直な方向に延びていて、図１はその断面を示している。
２つのライン光源１０は、それぞれ搬送路２０にある紙葉類に向けて光を出射することにより紙葉類を照明する照明光源である。各ライン光源１０から出射される光は、搬送路２０上の共通の焦点２１近傍に導かれ紙葉類を照明する。出射される光の種類は可視光及び紫外光であり、さらに赤外光が出射されることもある。
紫外光は３００ｎｍ～４００ｎｍのピーク波長を有するもので、赤外光は１５００ｎｍまでのピーク波長を有するものである。
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。
紫外光は３００ｎｍ～４００ｎｍのピーク波長を有するもので、赤外光は１５００ｎｍまでのピーク波長を有するものである。
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。
各ライン光源１０から出射された光は、保護ガラス１４を透過して搬送路２０上の焦点２１近傍に導かれ紙葉類を照明する。に集光される。保護ガラス１４は、必ずしも必要ではなく省略することもできるが、使用中のごみ（紙葉類の搬送時に発生する紙粉等のダスト）の飛散や傷つきからライン光源１０やレンズアレイ１１を保護するために設置することが望ましい。
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。ただし、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。
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。ただし、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。
レンズアレイ１１は、照明された紙葉類からの光（反射光又は蛍光など）を受光部１２へと導いて結像する光学素子であり、セルフォックレンズアレイ（登録商標：日本板硝子製）などのロッドレンズアレイを用いることができる。本発明の実施の形態では、レンズアレイ１１の倍率は等倍に設定されている。レンズアレイ１１は、２つのライン光源１０の間に設けられている。各ライン光源１０からの照射光に基づく紙葉類からの光は、共通のレンズアレイ１１の同軸上を通過し、受光部１２に集光される。
搬送路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紫外光遮断フィルタ（図示せず）を設けることが好ましい。例えば、レンズアレイ１１の表面に紫外光遮断フィルタを取り付け、紫外光を遮断する機能を持たせてもよい。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。
搬送路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紫外光遮断フィルタ（図示せず）を設けることが好ましい。例えば、レンズアレイ１１の表面に紫外光遮断フィルタを取り付け、紫外光を遮断する機能を持たせてもよい。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、紙葉類からの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複数の受光素子を含んで構成されている。複数の受光素子は、主走査方向に沿って並べて配置されている。レンズアレイ１１を通過した紙葉類からの光を各受光素子で受光することにより、副走査方向に沿って搬送される紙葉類を主走査方向に沿ってスキャンすることができる。各受光素子の材質・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。
＜ライン光源＞
図２は、図１に示される光ラインセンサユニットにおけるライン光源１０の外観を概略的に示す斜視図である。図３は、ライン光源１０の側面図である。なお、図２ではライン光源１０を上下反転して示している。また、図３ではカバー部材２の図示は省略している。
ライン光源１０は、長手方向Ｌ（主走査方向ｙ）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光源部３と、長手方向Ｌの他方の端面付近に設けられた光源部４と、導光体１の各側面を保持するためのカバー部材２とを有している。導光体１における底側面と左右側面との間には、光拡散パターン形成面１ｇが斜めに形成されている。光源部３及び光源部４から導光体１の端面１ｅ，１ｆに入射され導光体１の中を進む光は、光拡散パターン形成面１ｇに形成された光拡散パターンＰにより拡散・屈折し、導光体１の光出射側面１ｄから出射される。また好ましくは、導光体１の端面１ｅ，１ｆにそれぞれ光学フィルタ６，７が設けられている。
図２は、図１に示される光ラインセンサユニットにおけるライン光源１０の外観を概略的に示す斜視図である。図３は、ライン光源１０の側面図である。なお、図２ではライン光源１０を上下反転して示している。また、図３ではカバー部材２の図示は省略している。
ライン光源１０は、長手方向Ｌ（主走査方向ｙ）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光源部３と、長手方向Ｌの他方の端面付近に設けられた光源部４と、導光体１の各側面を保持するためのカバー部材２とを有している。導光体１における底側面と左右側面との間には、光拡散パターン形成面１ｇが斜めに形成されている。光源部３及び光源部４から導光体１の端面１ｅ，１ｆに入射され導光体１の中を進む光は、光拡散パターン形成面１ｇに形成された光拡散パターンＰにより拡散・屈折し、導光体１の光出射側面１ｄから出射される。また好ましくは、導光体１の端面１ｅ，１ｆにそれぞれ光学フィルタ６，７が設けられている。
導光体１は、アクリル樹脂などの光透過性の高い樹脂、あるいは光学ガラスで形成してもよいが、本発明の実施の形態では紫外光を用いるため、導光体１の材料として、紫外光に対する減衰が比較的少ないフッ素系樹脂あるいはシクロオレフィン系樹脂が好ましい。
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。
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。
導光体１の光出射側面１ｄ（図２における導光体１の下面、図３における導光体１の上面に相当）は、レンズの集光効果を持たせるために外向きに滑らかな凸の曲線状に形成されている。しかし光出射側面１ｄは必ずしも凸状に形成されていなくてもよく、平面形状であってもよい。この場合、光出射側面１ｄに対向するように、導光体１から出射した光を集光するレンズを配置するとよい。
光拡散パターン形成面１ｇ上の光拡散パターンＰは、一定の幅を維持して、導光体１の長手方向Ｌに沿って一直線状に延びている。この光拡散パターンＰの長手方向Ｌに沿った寸法は、イメージセンサの読取長（つまり受光部１２の読取領域の幅）よりも長くなるように形成されている。
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。
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。
この光拡散パターンＰにより、導光体１の端面１ｅ，１ｆから入射され、導光体１の内部を長手方向Ｌに伝搬する光を屈折・拡散させ、長手方向Ｌに沿ってほぼ一様の明るさで光出射側面１ｄから照射することができる。これにより、導光体１の長手方向Ｌの全体において紙葉類に照射される光をほぼ一定とすることができ、照度むらを無くすことができる。
なお、光拡散パターンＰの溝のＶ字形状は一例であり、照度むらが顕著にならない限り、Ｖ字形に代えてＵ字形にするなど任意に変更することができる。光拡散パターンＰの幅も一定の幅を維持する必要はなく、導光体１の長手方向Ｌに沿って幅が変化するものであってもよい。溝の深さや溝の開口幅についても、適宜変更することができる。
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の光出射側面１ｄを除く側面を覆うことができる。カバー部材２は、断面がほぼＵ字状の凹部を有しており、導光体１をこの凹部の中に挿入することができる。
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の光出射側面１ｄを除く側面を覆うことができる。カバー部材２は、断面がほぼＵ字状の凹部を有しており、導光体１をこの凹部の中に挿入することができる。
カバー部材は、不透明であり、反射率が高い素材（例えば白色素材）を用いて形成される。例えばカバー部材２は、導光体１の光出射側面１ｄ以外の側面より漏れ出す光を再び導光体１内に反射させるために、反射率の高い白色樹脂の成形品、又はその白色樹脂を塗布した樹脂の成形品であってもよい。または、カバー部材２をステンレスやアルミニウムなどの金属体で形成してもよい。
一方の光源部３は可視光、又は可視から赤外にわたる波長の光を発光する光源であり、例えば近赤外、赤、緑、青の各波長の光を発する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられる。また、赤、緑、青を混在した白色光を発する場合、赤、緑、青の３色を同時点灯してもよいし、ＬＥＤ光源の封止剤に蛍光剤を混入し、蛍光による白色光を出してもよい。
他方の光源部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。
他方の光源部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。
光源部３と光源部４には、基板５に実装されるための端子３１が形成されていて、この端子３１を基板５に差込み、半田付けなどで接合することにより、それぞれ駆動電源（図示せず）に電気的に接続される。駆動電源は、光源部３に電圧を印加する電極端子と光源部４に電圧を印加する電極端子とを選択することにより、光源部３及び光源部４を同時に、若しくは時間的に切り替えて発光させることができる回路構成となっている。また光源部３に内蔵された複数のＬＥＤのうち任意のＬＥＤを選択して同時に、若しくは時間的に切り替えて発光させることもできる。
以上の構成により、コンパクトな構成で、光源部３が設置される端面１ｅから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導光体１に入射することができ、光源部４が設置される端面１ｆから紫外光を導光体１に入射することができる。これにより、光源部３から発光される光、又は光源部４から発光される光を、導光体１の光出射側面１ｄから出射することができる。
好ましくは、導光体１の光源部３が設置される端面１ｅには、４２０ｎｍ以上の赤外光及び可視光を透過させ、４００ｎｍ未満の紫外光を反射又は吸収することにより遮断するフィルタ６が設けられている。また、導光体１の光源部４が設置される端面１ｆには、４００ｎｍ未満の紫外光を透過させ、４２０ｎｍ以上の赤外光及び可視光を反射又は吸収することにより遮断するフィルタ７が設けられている。
フィルタ６，７は、特に限定するものではなく目的とする波長域を遮断するものであれば材質・構造を問わない。例えば光を反射させるフィルタであれば、ガラス表面に透過率や屈折率の異なる金属酸化物もしくは誘電体の薄膜を多層蒸着することで得られる干渉波フィルタ（バンドパスフィルタ）が好ましい。
光を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。
光を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。
フィルタ６，７に干渉波フィルタを用いる場合、前記干渉波フィルタのみでは目的とする透過域を調整出来ない場合は、さらにその上に金属又はその酸化物、窒化物、フッ化物の薄膜を用いたフィルムを重ねることで所望の波長特性を確保することが可能である。
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。
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。
またフィルタ７が可視光、赤外光を吸収するフィルタであれば、紫外光を通過させ可視光、赤外光をカットする物質をフィルムの中に添加してもよい。
なお、フィルタ６，７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フィルタ６，７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。
なお、フィルタ６，７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フィルタ６，７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。
＜基準反射板＞ 基準反射板１７は、ライン光源１０から出射される光を反射させる反射部材として機能するものである。 図４は、基準反射板１７の取付位置を示すための光ラインセンサユニットの斜視図である。図５は、基準反射板１７の取付位置を示すための光ラインセンサユニットの部分平面図である。図５では、筐体１６を省略して示している。以下では、図１、図４及び図５を用いて、基準反射板１７の形状及び取付位置について具体的に説明する。
紙葉類の画像を読み取るための主走査方向ｙに沿った線状の読取領域を、図４に”Ｗ”で示す。紙葉類は、読取領域Ｗの内側において搬送される。基準反射板１７は、受光部１２の受光領域Ｒ（受光素子が光を読み取ることが可能な主走査方向ｙに沿った線状の領域をいう）の内側であって、かつ、読取領域Ｗの外側に設けられている。例えば基準反射板１７は、読取領域Ｗから外れた、レンズアレイ１１の両端部の直上の位置に設けられている。レンズアレイ１１は前述したように倍率が１、正立のレンズであるので、このレンズアレイ１１の両端部は、光学的に、受光部１２の受光領域Ｒの両端部に相当する。
受光領域Ｒの両端部において、ライン光源１０から出射される光の一部は基準反射板１７に当たり、反射する。基準反射板１７からの反射光は、レンズアレイ１１を通過し、受光部１２により受光される。このように、基準反射板１７は、ライン光源１０からレンズアレイ１１までの光路上に配置されている。基準反射板１７からの反射光を受光部１２で受光することにより、その受光量のデータに基づいて、紙葉類の画像を補正することができる。例えば、基準反射板１７からの反射光の受光量と、予め定められた基準値との比率を算出し、紙葉類からの光（反射光又は蛍光など）を受光部１２で受光したときの光量に対して上記比率を用いた演算を行うことにより、光量の補正を行うことができる。
基準反射板１７を設置する位置は限定されないが、図１に示すように、保護ガラス１４の内面に配置されていることが好ましい。基準反射板１７は、保護ガラス１４の外面に配置することもできるが、この場合は、搬送される紙葉類と接触するおそれがあるため、基準反射板１７を保護ガラス面に埋め込むなどの処置が必要である。
本実施形態では、基準反射板１７の副走査方向ｘの幅が従来よりも狭く形成されている。これにより、図５に示すように、基準反射板１７に対して副走査方向ｘの両側に、各ライン光源１０からの光の光通過領域１８が形成されている。すなわち、基準反射板１７に対する副走査方向ｘの両側では、各ライン光源１０から搬送路２０に向かう光が完全に遮られるのではなく、光通過領域１８を介して搬送路２０に光が通過可能となっている。
光通過領域１８を通過した各ライン光源１０からの光は、搬送路２０におけるレンズアレイ１１の略焦点２１の位置に導かれる。略焦点２１とは、焦点２１だけでなく、焦点２１の近傍の領域も含む概念である。本実施形態では、レンズアレイ１１が主走査方向ｙに延びているため、レンズアレイ１１の焦点２１の位置は、主走査方向ｙに沿って直線上に形成されている。基準反射板１７は、レンズアレイ１１と焦点２１との間に配置されており、基準反射板１７に対して副走査方向ｘの両側に対称的に光通過領域１８が形成されている。
このように、本実施形態では、レンズアレイ１１に対して副走査方向ｘの両側に２つのライン光源１０が設けられ、レンズアレイ１１に対して副走査方向ｘの両側に光通過領域１８が形成されている。一方のライン光源１０からの光は、一方の光通過領域１８を通過して略焦点２１へと導かれ、他方のライン光源１０からの光は、他方の光通過領域１８を通過して略焦点２１へと導かれる。これにより、受光部１２の受光領域Ｒの主走査方向ｙの端部において、ライン光源１０から焦点２１に向かう光が基準反射板１７により遮られるのを抑制することができる。したがって、受光部１２の読取領域Ｗの受光量が主走査方向ｙの端部において低下するのを防止することができる。
基準反射板１７の保護ガラス面への取り付け方法は限定されないが、例えばテープ状のものを貼り付けても良く、保護ガラス面に印刷しても良く、ペースト状のものを塗布してもよい。基準反射板１７の形状も限定されない。この例では、基準反射板１７は、主走査方向ｙに沿って長尺な長方形状に形成されている。基準反射板１７の副走査方向ｘの幅は、例えばレンズアレイ１１の副走査方向ｘの幅と同一であるが、レンズアレイ１１の副走査方向ｘの幅よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。また、基準反射板１７の形状は、他の任意の形状であってもよい。
図６Ａは、図５の基準反射板１７の形状の第１変形例を示した光ラインセンサユニットの部分平面図である。この例では、基準反射板１７の形状は図５の例と同様に矩形状であるが、基準反射板１７の副走査方向ｘの幅が図５の例よりも広い。すなわち、各光通過領域１８の副走査方向ｘの幅が、図５の例よりも狭い。このような形状であっても、基準反射板１７に対する副走査方向ｘの両側に、各ライン光源１０からの光を通過させて略焦点２１に導く光通過領域１８が形成されていればよい。
図６Ｂは、図５の基準反射板１７の形状の第２変形例を示した光ラインセンサユニットの部分平面図である。この例では、基準反射板１７の形状が台形状に形成されている。図５や図６Ａの例では、各光通過領域１８が主走査方向ｙに沿って略均一な幅で形成されているが、図６Ｂの例では、主走査方向ｙに沿って読取領域Ｗ側に向かうほど広がるように各光通過領域１８が形成されている。
図６Ｂの例のように、光通過領域１８が主走査方向ｙに沿って読取領域Ｗ側に向かうほど広がるように形成されている場合には、基準反射板１７からの反射光を十分な強度で受光部１２により受光し、かつ、受光部１２の読取領域Ｗの受光量が主走査方向ｙの端部において低下するのを効果的に防止することができる。すなわち、基準反射板１７の読取領域Ｗ側においては、光通過領域１８の副走査方向ｘの幅が比較的広く、ライン光源１０から焦点２１に向かう光が基準反射板１７により遮られにくいため、受光部１２の読取領域Ｗの受光量が低下するのを防止することができる。一方、基準反射板１７の読取領域Ｗ側とは反対側においては、光通過領域１８の副走査方向ｘの幅が比較的狭く、基準反射板１７からの反射光が多くなるため、基準反射板１７からの反射光を十分な強度で受光部１２により受光することができる。
光通過領域１８が主走査方向ｙに沿って読取領域Ｗ側に向かうほど広がるような構成としては、図６Ｂのように基準反射板１７が台形状に形成された構成に限られるものではない。基準反射板１７の他の形状としては、例えば読取領域Ｗ側に向かって先細りする三角形状の他、読取領域Ｗ側に段差面や傾斜面を有する形状など、他の任意の形状であってもよい。
図７は、受光部１２の各受光素子における受光量の一例を示した図で、搬送路２０に紙葉類（基準白媒体）が搬送されている状態での受光部１２の各受光素子（各画素）における受光量の実測値（センサ出力値）を示す。図７において、実線は基準反射板１７を設けない場合、一点鎖線は光通過領域１８のある基準反射板１７（本発明に係る）を設けた場合、破線は光通過領域１８のない基準反射板１７（従来の構成）を設けた場合、を示している。
この例では、受光部１２の１～１０画素目までの受光素子に対向する位置に、基準反射板１７が設けられており、読取領域Ｗは１１画素目以後である。
図７に示すように、読取領域Ｗの端部である１１～１５画素目の受光素子による受光強度は、基準反射板１７がない場合（実線）に比べ、従来の構成の基準反射板１７がある場合（点線）は大きく低下している。対して、本発明に係る基準反射板１７がある場合（一点鎖線）は、基準反射板１７がない場合（実線）に略一致している。つまり、基準反射板１７を配置した場合であっても、読取領域Ｗの端部の受光素子による受光強度が低下しない。したがって、受光部１２の読取領域Ｗの受光量が主走査方向ｙの端部において低下するのを確実に防止することができる。
境界位置１９よりも主走査方向ｙにおいて外側の領域に設けられた複数の受光素子（１０画素目までの受光素子）の受光強度の総和を、本発明に係る基準反射板１７がある場合（一点鎖線）にＳｐ、基準反射板１７がない場合（実線）にＳｎとしたとき、Ｓｐ／Ｓｎ＞２であることが好ましい。この場合、境界位置１９よりも主走査方向ｙにおいて外側の領域では、基準反射板１７からの反射光を十分な強度で受光部１２により受光することができる。
基準反射板１７の読取領域Ｗ側の副走査方向ｘ側端部（境界位置１９における副走査方向ｘ側端部）は、図１に示すように、当該端部に対向する位置におけるレンズアレイ１１の焦点２１と、当該端部に対向する位置におけるライン光源１０の光出射側面１ｄ（出射面）のレンズアレイ１１側の端点２２とを結ぶ直線２３に対して、レンズアレイ１１側に位置している。端点２２は、レンズアレイ１１の光出射側面１ｄとカバー部材２とのレンズアレイ１１側の境界に位置しており、導光体１における端点２２よりもレンズアレイ１１側からは光が出射されない。
すなわち、基準反射板１７の読取領域Ｗ側の副走査方向ｘ側端部において、当該端部に対向する位置におけるライン光源１０の光出射側面１ｄから焦点２１に向かう光は、当該端部に遮られることなく、全て焦点２１に到達する。このように、基準反射板１７における読取領域Ｗ側の端部が、ライン光源１０から焦点２１に向かう光を遮ることがないため、受光部１２の読取領域Ｗの受光量が主走査方向ｙの端部において低下するのを効果的に防止することができる。なお、レンズアレイ１１の光出射側面１ｄとカバー部材２とのレンズアレイ１１側とは反対側の境界には、端点２２´が位置している。２つの端点２２，２２´の間で、ライン光源１０の光出射側面１ｄから焦点２１に向かう光は、遮られることなく全て焦点２１に到達する。
図８は、基準反射板１７の具体的構造の一例を示した断面図である。基準反射板１７は、１層で形成されていてもよいし、図８のように複数層（例えば２層）からなる多層構造を有していてもよい。図８の例では、基準反射板１７におけるライン光源１０側（導光体１側）の第１層１７１が、硫酸バリウム又は酸化ジルコニウムにより形成されており、基準反射板１７における搬送路２０側（保護ガラス１４側）の第２層１７２が、酸化チタンにより形成されている。
基準反射板１７の第１層１７１は、硫酸バリウム又は酸化ジルコニウムに限らず、紫外光を反射する他の材料により形成されていてもよい。また、基準反射板１７の第２層１７２は、酸化チタンに限らず、可視光及び赤外光を反射する他の材料により形成されていてもよい。基準反射板１７は、金属酸化物、二酸化ケイ素又はフッ素樹脂の少なくとも１種を含有する材料により形成されていることが好ましい。金属酸化物としては、例えば硫酸バリウム、酸化ジルコニウム又は酸化アルミニウムなどを例示することができるが、これに限らない。フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）などを例示することができるが、これに限らない。基準反射板１７は、例えば上記材料を含有するインクが保護ガラス１４上にシルク印刷で順次積層されることにより形成されてもよい。ただし、フッ素樹脂は印刷できないため、例えばテープ状のフッ素樹脂を保護ガラス１４に貼り付けるなどしてもよい。
本実施形態では、紫外光を基準反射板１７の第１層１７１により反射させて受光部１２で受光することができるとともに、可視光及び赤外光を基準反射板１７の第２層１７２により反射させて受光部１２で受光することができる。これにより、紫外光、可視光及び赤外光をそれぞれ基準反射板１７で反射させることができるため、広い波長域に亘って光量の補正を行うことが可能になる。ただし、基準反射板１７は３層以上で構成されていてもよく、その場合、最もレンズアレイ１１側（搬送路２０側とは反対側）の層が、紫外光を反射する材料により形成されていることが好ましい。
基準反射板１７の厚みは、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、レンズアレイ１１と基準反射板１７間の距離が大きくなり、ライン光源１０から出射され基準反射板１７に到達し、基準反射板１７で反射される光が増加するため、受光部１２での受光量が増加する。
＜別実施形態＞ 図９は、本発明の別実施形態に係る光ラインセンサユニットの構成例を示す概略断面図である。図１０は、図９の光ラインセンサユニットにおける基準反射板１７の取付位置を示すための光ラインセンサユニットの部分平面図である。図１０では、筐体１６を省略して示している。
本実施形態では、上記実施形態のようにライン光源１０がレンズアレイ１１に対して副走査方向ｘの両側に２つ設けられた構成ではなく、レンズアレイ１１に対して副走査方向ｘの一方側に１つだけライン光源１０が設けられている。そのため、ライン光源１０からの光を通過させて略焦点２１に導く光通過領域１８についても、本実施形態では、レンズアレイ１１に対して副走査方向ｘの一方側にのみ形成されている。本実施形態では、ライン光源１０の数、並びに、基準反射板１７の形状及び配置のみが上記実施形態とは異なり、他の構成は上記実施形態と同様であるため、同様の構成については図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態において、基準反射板１７に対する副走査方向ｘの一方側では、ライン光源１０から搬送路２０に向かう光が完全に遮られるのではなく、光通過領域１８を介して搬送路２０に光が通過可能となっている。光通過領域１８を通過したライン光源１０からの光は、搬送路２０におけるレンズアレイ１１の略焦点２１の位置に導かれる。これにより、受光部１２の受光領域Ｒの主走査方向ｙの端部において、ライン光源１０から焦点２１に向かう光が基準反射板１７により遮られるのを抑制することができる。したがって、受光部１２の読取領域Ｗの受光量が主走査方向ｙの端部において低下するのを防止することができる。
基準反射板１７の読取領域Ｗ側の端部（境界位置１９における端部）は、図９に示すように、当該端部に対向する位置におけるレンズアレイ１１の焦点２１と、当該端部に対向する位置におけるライン光源１０の光出射側面１ｄ（出射面）のレンズアレイ１１側の端点２２とを結ぶ直線２３に対して、レンズアレイ１１側に位置している。このように、基準反射板１７における読取領域Ｗ側の端部が、ライン光源１０から焦点２１に向かう光を遮ることがないため、受光部１２の読取領域Ｗの受光量が主走査方向ｙの端部において低下するのを効果的に防止することができる。
本実施形態では、基準反射板１７に対する副走査方向ｘの他方側にはライン光源１０が設けられていないため、当該他方側に光通過領域１８は不要である。そのため、当該他方側における基準反射板１７の形状は任意である。
図１１は、図１０の基準反射板１７の形状の変形例を示した光ラインセンサユニットの部分平面図である。この例では、基準反射板１７の形状が台形状に形成されている。このように、光通過領域１８は、基準反射板１７に対して副走査方向ｘの両側に対称的に形成されている必要はなく、基準反射板１７は焦点２１に対して非対称な形状であってもよい。ただし、基準反射板１７の形状は、矩形状や台形状に限らず、他の形状であってもよい。
１ 導光体
２ カバー部材
３ 光源部
４ 光源部
１０ ライン光源
１１ レンズアレイ
１２ 受光部
１４ 保護ガラス
１６ 筐体
１７ 基準反射板
１８ 光通過領域
１９ 境界位置
２０ 搬送路
２１ 焦点
２２、２２´ 端点
２３ 直線
２ カバー部材
３ 光源部
４ 光源部
１０ ライン光源
１１ レンズアレイ
１２ 受光部
１４ 保護ガラス
１６ 筐体
１７ 基準反射板
１８ 光通過領域
１９ 境界位置
２０ 搬送路
２１ 焦点
２２、２２´ 端点
２３ 直線
Claims (10)
- 搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類を前記副走査方向に直交する主走査方向に沿ってスキャンする光ラインセンサユニットであって、
紙葉類を照明する照明光源として用いられるライン光源と、
照明された紙葉類からの光を導くレンズアレイと、
前記主走査方向に沿って並べて配置された複数の受光素子を有し、前記レンズアレイを通過した光を前記複数の受光素子で受光する受光部と、
前記ライン光源から前記レンズアレイまでの光路上に配置され、前記受光部の受光領域内であって、かつ前記主走査方向における紙葉類の画像を読み取る読取領域の外側に設けられ、前記ライン光源からの光の一部を反射させて前記レンズアレイに導く反射部材とを備え、
前記反射部材の前記副走査方向の少なくとも一方には、前記ライン光源からの光を通過させて前記搬送路における前記レンズアレイの略焦点に導く光通過領域が形成されており、前記光通過領域は、幅が前記主走査方向に沿って前記読取領域側に向かうほど広がるように形成されていることを特徴とする光ラインセンサユニット。 - 前記読取領域の端部での前記受光素子による受光強度が、前記反射部材がある場合とない場合とで一致することを特徴とする請求項１に記載の光ラインセンサユニット。
- 前記読取領域と前記反射部材との境界位置よりも前記主走査方向において外側の領域に設けられた複数の前記受光素子の受光強度の総和を、前記反射部材がある場合にＳｐ、前記反射部材がない場合にＳｎとしたとき、Ｓｐ／Ｓｎ＞２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ラインセンサユニット。
- 前記反射部材における前記読取領域側の副走査方向側端部は、当該端部に対向する位置における前記レンズアレイの焦点と、当該端部に対向する位置における前記ライン光源の出射面の前記レンズアレイ側の端点とを結ぶ直線に対して、前記レンズアレイ側に位置していることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
- 前記ライン光源は、前記レンズアレイに対して前記副走査方向の両側に２つ設けられており、
前記光通過領域は、前記レンズアレイに対して前記副走査方向の両側に形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。 - 前記ライン光源は、前記レンズアレイに対して前記副走査方向の一方側に１つ設けられており、
前記光通過領域は、前記レンズアレイに対して前記副走査方向の一方側に形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。 - 前記反射部材は、少なくとも２層からなる多層構造を有しており、
前記反射部材における前記ライン光源側の層は、紫外光を反射し、
前記反射部材における前記搬送路側の層は、可視光及び赤外光を反射することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。 - 前記反射部材は、金属酸化物、二酸化ケイ素又はフッ素樹脂の少なくとも１種を含有する材料により形成されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
- 前記反射部材の厚みは、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
- 搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類を前記副走査方向に直交する主走査方向に沿ってスキャンする光ラインセンサユニットであって、
紙葉類を照明する照明光源として用いられるライン光源と、
照明された紙葉類からの光を導くレンズアレイと、
前記主走査方向に沿って並べて配置された複数の受光素子を有し、前記レンズアレイを通過した光を前記複数の受光素子で受光する受光部と、
前記ライン光源から前記レンズアレイまでの光路上に配置され、前記受光部の受光領域内であって、かつ前記主走査方向における紙葉類の画像を読み取る読取領域の外側に設けられ、前記ライン光源からの光の一部を反射させて前記レンズアレイに導く反射部材とを備え、
前記反射部材の前記副走査方向の少なくとも一方には、前記ライン光源からの光を通過させて前記搬送路における前記レンズアレイの略焦点に導く光通過領域が形成され、
前記反射部材は、少なくとも２層からなる多層構造を有しており、
前記反射部材における前記ライン光源側の層は、紫外光を反射し、
前記反射部材における前記搬送路側の層は、可視光及び赤外光を反射することを特徴とする光ラインセンサユニット。
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