JP7109683B2 - イメージセンサユニット及びイメージセンサユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、イメージセンサユニット及びイメージセンサユニットの製造方法に関するものである。

読取対象物のイメージを生成するイメージセンサユニットの用途は多岐にわたり、例えば、コピー機、複合機、ファクシミリ装置、スキャナ装置、ＡＴＭに組み込まれて使用されている。イメージセンサユニットは一般的に、光源、導光体、レンズ体、ラインセンサを内部に備えている。

イメージセンサユニットの光源は、様々な波長の光を出射する光源を含み、読取対象物の、特定の波長の光に反応するインクを検出することができる（例えば、特許文献１）。特許文献１には、イメージセンサユニットに紫外光光源を配列して、有価紙面に照射し、有価紙面で発生した蛍光成分を検出する方法が開示されている。

このようなイメージセンサユニットは、紫外光が照射されたときに有価紙面で蛍光反応と反射が同時に起こるため、蛍光と反射した紫外光の両方を読取ってしまうという問題がある。また、紫外光光源から出射される光は紫外光以外の波長の光も含んでいるため、紫外光による蛍光成分と光源に含まれる光成分をイメージセンサで識別することは困難であった。

これらの問題に対し、特許文献１に記載の光学ラインセンサ装置は、紫外光ＬＥＤの出射側に紫外光以外をカットする第１のフィルタを備え、媒体とセンサ部との間の光路に紫外光をカットする第２のフィルタを備えている。これらのフィルタにより、紫外光ＬＥＤから出射される紫外光以外の成分が受光部に直接入ることを防止することができ、紫外光ＬＥＤから出射され媒体で反射した紫外光が受光部に入ることを防止することができる。これにより、媒体の蛍光物質の検出能力を高めることができると説明されている。

また、イメージセンサユニットには、発光部が出射する可視光又は可視光以外の予め定めた波長の光が導光体の内部を反射しながら伝送されることで線状の光を読取対象物に照射させるものがある（例えば、特許文献２）。特許文献２に記載の光源装置は、発光部と導光体の端部との間に光学フィルタを備えており、温度変化により導光体が伸縮しても、光学フィルタと発光部との距離を一定に保つ機構を備えることにより、照明特性を保つことができると説明されている。

特開２０１２－１９０２５３号公報 特開２０１４－６９７９号公報

有価紙面は偽造防止のために、紫外光に蛍光反応を示すインク以外に、特定の波長の光のみが反射するインクが複数種類使用されている。このような有価紙面を含む読取対象物に対しては、特許文献１に記載の光学ラインセンサ装置は、紫外光以外の波長の光を遮断してしまうため、紫外光の蛍光物質以外を検出することができない。

また、特許文献２に記載の光源装置は、光源と導光体の間に一定の範囲の周波数をカットするフィルタを備えるものであり、紫外光光源及び可視光光源の双方による検出を行う読取対象物に適用できる構成ではなかった。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、紫外光の蛍光を低ノイズで検出するとともに、紫外光以外の波長の光による安定した検出も可能なイメージセンサユニット及びイメージセンサユニットの製造方法を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示のイメージセンサユニットは、紫外光を含む光を出射する第１の光源と、紫外光より長波長の可視光を含む光を出射する第２の光源と、両端面から第１の光源の光を導光し、側面から読取対象物に向けて照射する柱状の第１の導光体と、両端面から第２の光源の光を導光し、側面から読取対象物に向けて照射する柱状の第２の導光体と、を備える。イメージセンサユニットは更に、第１の光源と第１の導光体との間に配置され、紫外光より長波長の可視光を含む光を遮断する可視光カットフィルタと、第１の導光体及び第２の導光体から照射された光により、読取対象物で発生した光を集束するレンズ体と、レンズ体で集束された光を受光するラインセンサと、レンズ体とラインセンサとの間に配置され、紫外光を遮断する紫外光カットフィルタと、を備える。イメージセンサユニットは更に、第１の導光体及び第２の導光体の一端を挿入する２つの開口部を備える第１の導光体ホルダと、第１の導光体及び第２の導光体の他端を挿入する２つの開口部を備える第２の導光体ホルダと、を備える。第１の導光体ホルダ及び第２の導光体ホルダの、第１の導光体が挿入される開口部に、可視光カットフィルタが設けられる。第１の導光体ホルダ及び第２の導光体ホルダは、第１の導光体の挿入方向に直交するスリットを有し、可視光カットフィルタは、スリットに挿入される。

本開示によれば、第１の光源の紫外光以外の成分を可視光カットフィルタで遮断し、紫外光の反射成分を紫外光カットフィルタで遮断するため、紫外光の蛍光を低ノイズで検出でき、また、第２の光源の可視光は、可視光カットフィルタを経由せず、紫外光カットフィルタを透過するため、紫外光以外の波長の光による安定した検出が可能となる。

実施の形態１に係るイメージセンサユニットの分解斜視図 導光体からの光の照射を示す模式図 導光体ホルダとＬＥＤ基板の斜視図 イメージセンサユニットの外観図であり、上方から見た斜視図 イメージセンサユニットの外観図であり、下方から見た斜視図 可視光及び紫外光のふるまいを示す図 イメージセンサユニットの製造工程を示す斜視図 イメージセンサユニットの製造工程を示す断面図 イメージセンサユニットの製造工程を示す図 イメージセンサユニットの製造工程を示す図 イメージセンサユニットの製造工程を示す図 実施の形態２に係る導光体ホルダとＬＥＤ基板の斜視図 実施の形態３に係る導光体ホルダとＬＥＤ基板の斜視図 実施の形態３に係るイメージセンサユニットにおける可視光及び紫外光のふるまいを示す図 実施の形態４に係るイメージセンサユニットにおける可視光及び紫外光のふるまいを示す図

（実施の形態１）
以下、本開示の実施の形態１に係るイメージセンサユニット１００について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態１に係るイメージセンサユニット１００の分解斜視図である。イメージセンサユニット１００の長手方向をＸ軸方向とし、短手方向がＹ軸方向とし、長手方向及び短手方向に垂直の高さ方向をＺ軸方向として示している。本実施の形態１に係るイメージセンサユニット１００における長手方向及び短手方向は、それぞれイメージセンサユニット１００における主走査方向及び副走査方向に相当する。

イメージセンサユニット１００は、図１に示すように、互いに平行に配置された２つの導光体１１１，１１２と、導光体１１１，１１２の両端を支持する導光体ホルダ１２１，１２２と、を備える。また、イメージセンサユニット１００は、導光体１１１，１１２の端面に光を照射するＬＥＤを実装し、導光体ホルダ１２１，１２２それぞれに接合するＬＥＤ基板１２３，１２４と、導光体１１１の両端面とＬＥＤ基板１２３，１２４の間に配置する可視光カットフィルタ１５１，１５２と、を備える。

さらに、イメージセンサユニット１００は、導光体１１１，１１２の側面から出射された光により読取対象物で発生する蛍光又は反射光を集束するレンズ体１３１と、導光体１１１，１１２とレンズ体１３１とを収容する枠状のフレーム１４１と、を備える。また、イメージセンサユニット１００は、フレーム１４１の上方の開口部の少なくとも一部を覆うカバー１４２と、レンズ体１３１により集束された光を受光するラインセンサ１４３と、レンズ体１３１とラインセンサ１４３の間に配置する紫外光カットフィルタ１４４と、ラインセンサ１４３が導光体の長手方向に沿って実装されたセンサ基板１４５と、を備える。

イメージセンサユニット１００で画像を読み取る読取対象物は、画像読取時には、カバー１４２の表面に沿って、短手方向である副走査方向に相対的に移動する。イメージセンサユニット１００が、固定された読取対象物に対して移動してもよく、あるいは、固定されたイメージセンサユニット１００に対して、読取対象物が移動してもよい。読取対象物は、シート状の物で、例えば、原稿、印刷物、紙幣、有価証券、フィルム及びその他の一般文書であり、画像情報を有する物である。

第１の導光体である導光体１１１と、第２の導光体である導光体１１２は柱状の透明体であり、例えば樹脂で形成される。導光体１１１，１１２は、長手方向に延在し、端面から入射した光を導光して側面から線状の光を出射する。図２は、導光体１１１，１１２からの光の照射を示す模式図である。図２に示すように、光を出射する出射位置と対向する位置には、反射パターン１６１，１６２が形成されている。

導光体１１１，１１２の両端面に入射された光は、導光体内部で反射を繰り返して伝送し、反射パターン１６１，１６２に当たった光が出射面である側面から導光体１１１，１１２の外に進む。反射パターン１６１，１６２を、光の出射位置と対向する位置に形成することにより、導光体１１１，１１２の出射光が、カバー１４２上の読取位置に照射される。このようにして、導光体１１１，１１２の端面から入射された光をカバー１４２上に位置する読取対象物に効率よく照射させることができる。

反射パターン１６１，１６２は、導光体１１１，１１２に入射される光を反射する任意のパターンであり、例えば、２次元プリズムである。２次元プリズムは、導光体１１１，１１２内に光を拡散させて、導光体１１１，１１２からの出射幅を広げることもできるため、イメージセンサユニット１００の読取軸が、組立バラツキにより多少動いても、必要な範囲を照らすことができる。

図３は、導光体ホルダ１２１，１２２及びＬＥＤ基板１２３，１２４を拡大した斜視図である。第１の導光体ホルダである導光体ホルダ１２１と、第２の導光体ホルダである導光体ホルダ１２２にはそれぞれ２つの貫通した開口部が形成されており、これらの開口部に導光体１１１，１２１を挿入することにより導光体１１１，１１２を保持する。ＬＥＤ基板１２３，１２４には、導光体ホルダ１２１，１２２に保持された導光体１１１の端面に対向する位置に第１の光源である紫外光ＬＥＤが実装されている。また、ＬＥＤ基板１２３，１２４には、導光体ホルダ１２１，１２２に保持された導光体１１２の端面に対向する位置に、紫外光以外の第２の光源である可視光ＬＥＤが実装されている。ここで、第２の光源は、互いに異なる波長の複数の可視光ＬＥＤを含んでもよい。

導光体ホルダ１２１には、導光体１１１の挿入方向に垂直の方向にスリット１５３が形成されており、平板状の可視光カットフィルタ１５１が挿入されている。また、導光体ホルダ１２２には、導光体１１１の挿入方向に垂直の方向にスリット１５４が形成されており、平板状の可視光カットフィルタ１５２が挿入されている。

可視光カットフィルタ１５１，１５２は、紫外光の波長帯域よりも長い波長の光を減衰させる波長フィルタである。ここで、紫外光ＬＥＤが出射する光は紫外光以外の波長の光も含んでいる。可視光カットフィルタ１５１，１５２の挿入により、ＬＥＤ基板１２３，１２４に実装された紫外光ＬＥＤが出射する光のうち可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過した光が導光体１１１の両端面に入射される。つまり、紫外光ＬＥＤの光は導光体１１１に入射するまでの間に必ず可視光カットフィルタ１５１，１５２を通過する。導光体１１１に入射された紫外光は、導光体１１１内部で反射を繰り返して伝送し、反射パターン１６１に当たった光が出射面である側面から導光体１１１の外に進み読取対象物に照射される。

導光体ホルダ１２１の、導光体１１１，１１２と反対側に、弾性体１５５を備える。弾性体１５５と共に導光体１１１，１１２及び導光体ホルダ１２１，１２２がフレーム１４１に収容される。これにより、温度変化により導光体１１１，１１２の長手方向の長さが変化しても、変化分を弾性体１５５が吸収できる。

可視光ＬＥＤと導光体１１２の端面との間には、可視光カットフィルタ１５１，１５２がないため、可視光ＬＥＤを出射された光は、直接導光体１１２に入射され、導光体１１２内部で反射を繰り返して伝送し、反射パターン１６２に当たった光が出射面である側面から導光体１１２の外に進み読取対象物に照射される。

レンズ体１３１は、紫外光が照射されたことにより読取対象物で発生した蛍光、又は、可視光が照射されて読取対象物で反射した可視光を短手方向に集束する。レンズ体１３１の結像位置は、ラインセンサ１４３の画素が存する位置である。レンズ体１３１は、長手方向に延在し、延在方向に垂直の方向に像を集束させた連続像を形成する任意のレンズであり、例えば、ロッドレンズが長手方向に沿ってアレイ状に多数配列したロッドレンズアレイである。

フレーム１４１は矩形の枠形状を有し、導光体１１１，１１２、導光体ホルダ１２１，１２２、を収容する。図４Ａ，図４Ｂは、イメージセンサユニット１００の外観図である。図４Ａは高さ方向（Ｚ軸方向）上方から見た斜視図であり、図４Ｂは高さ方向下方から見た斜視図である。図４Ａに示すように、フレーム１４１の読取対象物に対向する開口部の少なくとも一部はカバー１４２に覆われている。一方、図４Ｂに示すように、フレーム１４１のカバー１４２と反対側の底面の少なくとも一部は、センサ基板１４５により覆われている。センサ基板１４５は、締結部品１４７によりフレーム１４１に対して固定されている。締結部品１４７は、例えばネジである。

カバー１４２は、外枠に支持された透明板１４６を有する。透明板１４６は、導光体１１１，１１２から出射される光の透過を制限しない。カバー１４２の機能は読取対象物を詰まらせずに搬送するためのガイドである。読取対象物の画像が、透明板１４６の上を相対的に移動する。なお、カバー１４２が全て透明材料で一体成形されていてもよく、外枠がなくてもよい。

ラインセンサ１４３は、レンズ体１３１で集束した光を受光して電気信号に変換する多数のセンサ素子が長手方向に沿って配列されたアレイ状のセンサである。センサ基板１４５には、ラインセンサ１４３の他、各種電子部品が実装されている。例えば、外部コネクタ、信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）が実装されている。信号処理ＩＣは、センサ基板１４５とは別の基板に設けてもよい。

紫外光カットフィルタ１４４は、平板状の波長フィルタであって、紫外光及び紫外光の波長より短い波長の光を減衰させる波長フィルタである。レンズ体１３１で集束された光が紫外光カットフィルタ１４４に入射されるが、レンズ体１３１から出射される光は、紫外光が読取対象物に照射されたことにより発生する蛍光と、導光体１１１から発せられ又は読取対象物で反射された紫外光と、を含む。読取対象物で発生する蛍光をラインセンサ１４３で受光して得た情報は読取対象物の画像情報を含むが、紫外光をラインセンサ１４３で受光した成分は雑音となる。よって、紫外光カットフィルタ１４４で紫外光をカットすることにより、雑音を低減することができる。

以上のように構成されたイメージセンサユニット１００の動作について、図５を用いて説明する。図５は、可視光及び紫外光のふるまいを示した図である。

図５の左フローに示したように、ＬＥＤ基板１２３，１２４に実装された紫外光ＬＥＤから照射される光は、可視光カットフィルタ（Cut Filter：ＣＦ）１５１，１５２を通って導光体１１１の端部に入射する。この時、可視光カットフィルタ１５１，１５２を通っているため、光は可視光成分を持たない。可視光カットフィルタ１５１，１５２は、実際には紫外光よりも長い波長の光を遮断する。光は導光体１１１の内部で反射を繰り返して伝送し、反射パターン１６１に当たると、側面の出射面から導光体１１１の外に出ていく。

その後、透明板１４６を通過して読取対象物に照射される。光は紫外光なので、読取対象物の蛍光成分に反応し、可視光帯域の蛍光が発生する。紫外光の一部は、そのまま反射する。蛍光と反射した紫外光は、再度透明板１４６を通過して、更にレンズ体１３１を通過する。レンズ体１３１を通過する光は集束されてラインセンサ１４３の画素部分で像を結ぶ。ここで、レンズ体１３１とラインセンサ１４３の間に紫外光カットフィルタ（Cut Filter：ＣＦ）１４４を配しているため、反射した紫外光は遮断されている。そのため、ラインセンサ１４３の各センサ素子は蛍光のみを検知することができる。

図５の右フローに示したように、ＬＥＤ基板１２３，１２４に実装された可視光ＬＥＤから照射された光は、そのまま導光体１１２の端部に入射される。光は導光体１１２の内部で反射を繰り返して伝送し、反射パターン１６２に当たると、側面の出射面から導光体１１２の外に出ていく。その後、透明板１４６を通過して読取対象物に照射される。光は読取対象物に当たって反射すると、再度透明板１４６を通過して、更にレンズ体１３１を通過する。レンズ体１３１を通過する光は集束されてラインセンサ１４３の画素部分で像を結ぶ。ここで、レンズ体１３１とラインセンサ１４３の間に紫外光カットフィルタ１４４があるが、レンズ体１３１を通過する光は紫外光ではないため、センサの検出には影響しない。このように、紫外光以外のＬＥＤが発光した光の反射光は、紫外光カットフィルタ１４４の影響を受けずに検知することができる。

読取対象物の画像を読み取る際、一度に発光するＬＥＤは常に１種類であり、異なる種類のＬＥＤを予め定めた順番に発光させてラインセンサ１４３が都度検出する。ＬＥＤには紫外以外に、赤、青、緑、赤外を含む様々な波長のものがあり、１ライン走査する毎に、発光するＬＥＤの種類を切り替える。例えば、赤→青→緑→赤外→紫外を１セットとして、１ラインに対して1セットの走査を実行し、読取対象物の搬送が完了するまで繰り返す。このようにして、読取対象物における各ＬＥＤの出射光の反射光及び蛍光を検知することができる。なお、１セットにおける各ＬＥＤの発光回数を１回に限定する必要はなく、同じＬＥＤを複数回点灯させてもよい。例えば、１セットで発光するＬＥＤの順番を、赤→青→赤外→赤→緑→紫外としてもよい。

本実施の形態に係るイメージセンサユニット１００を備えた画像読取装置は、他のラインセンサを、読取対象物を挟んでラインセンサ１４３と反対側に配置することもできる。その場合は、ＬＥＤ基板１２３，１２４に透過用光源を実装し、ＬＥＤの発光順序の中に、透過光も入ることになる。例えば、赤→青→緑→赤外→紫外→透過光を１セットとする。更に、透過光を１種類に限定する必要もないため、赤→青→緑→赤外→紫外→透過光１→透過光２を１セットとしてもよい。透過光は任意の光でよいが、発光波長の帯域が狭いものが望ましい。

ＬＥＤは色によって輝度が異なる。そのため、輝度の低いＬＥＤは点灯時間を延ばすことで、センサ素子の蓄積時間を伸ばし、他の輝度の高いＬＥＤと同等の信号雑音比（Signal-Noise Ratio：Ｓ／Ｎ）を得ることができる。また、ラインセンサ１４３を長時間使用するうちにＬＥＤの輝度が変わることもある。そのため、ＬＥＤの輝度をモニタリングする構成を有してもよい。

例えば、導光体１１１，１１２に対して、ラインセンサ１４３の反対側の位置に白色の板を配置し、又は、透明板１４６に白色のテープを貼っておき、その白色の板又はテープで反射した光をラインセンサ１４３が検出することで、ＬＥＤの輝度をモニタリングしてもよい。このとき、紫外光の強度をモニタリングする場合には、ＬＥＤ輝度のモニタリング専用の範囲を設けて、その範囲には、紫外光カットフィルタ１４４を配置しない。これにより、紫外光ＬＥＤの輝度のモニタリングも可能になる。この場合、白色の板又はテープは紫外光で蛍光せず、反射するものを選定する。他の方法として、ＬＥＤが照射した光が届く位置に照度センサを配置することで、ＬＥＤの輝度をモニタリングする方法を利用してもよい。

次にイメージセンサユニット１００の製造方法について説明する。図６－９はイメージセンサユニット１００の製造工程を示したものである。

まず初めに、図６Ａ，図６Ｂに示すように、フレーム１４１にレンズ体１３１と紫外光カットフィルタ１４４を取り付ける。図６Ａは斜視図であり図６Ｂは長手方向に直交する面における断面図である。フレーム１４１にはレンズ体１３１を嵌め込むための段差１４８と紫外光カットフィルタ１４４を嵌め込むための段差１４９があり、そこに嵌め込むことで位置を決め、接着剤で固定する。また、フレーム１４１にはレンズ体１３１の下の光路上にスリット１５０が設けられていて、読取対象物で発生した光は、レンズ体１３１と紫外光カットフィルタ１４４を必ず通過する。

次に、光源部を組み立てる（光源部組み立てステップ）。光源部の組み立て工程について図３を参照して説明する。まず、ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板１２３に導光体ホルダ１２１を接合し、ＬＥＤ基板１２４に導光体ホルダ１２２を接合する。接合は任意の方法で行ってよいが、例えば、熱溶着又は接着剤により固定する。次に、ＬＥＤ基板１２３の裏に弾性体１５５を固定する。また、導光体ホルダ１２１のスリット１５３に可視光カットフィルタ１５１を挿入し、導光体ホルダ１２２のスリット１５４に可視光カットフィルタ１５２を挿入して固定する。固定は例えば接着剤による接着を行う。

次に、図７に示すように、光源部に導光体１１１，１１２を挿しこみ光源ユニットを組み立てる（光源ユニット組み立てステップ）。具体的には、導光体ホルダ１２１，１２２の開口部に導光体１１１，１１２を挿し込んで固定する。次に、図８に示すように、フレーム１４１に導光体１１１，１１２を含む光源ユニットを組み込んで固定する（光源ユニット固定ステップ）。フレーム１４１に光源ユニットを組み込む際、ＬＥＤ基板１２３，１２４を外部の基板と電気的に接続するため、フレーム１４１の長手方向両端に設けたスリットにＬＥＤ基板１２３，１２４のコネクタ接続部１５６，１５７を通して、フレーム１４１の外に出す。

その後、フレーム１４１の読取対象物に対向する開口部にカバー１４２を取り付ける（カバー取り付けステップ）。カバー１４２は、透明板１４６を外枠に固定した後にフレーム１４１に対して固定する。固定は例えば接着剤による接着を行う。

最後に、図９に示すように、センサ基板１４５を、フレーム１４１のカバー１４２と反対側の底面に設置する（センサ基板設置ステップ）。センサ基板１４５の設置は、締結部品１４７を用いて行う。締結部品は例えばネジである。このとき、フレーム１４１の長手方向両端のスリットから外に出ているＬＥＤ基板１２３，１２４のコネクタ接続部１５６，１５７をセンサ基板１４５のコネクタに挿し込み、電気的に接続する。

以上説明したように本実施の形態に係るイメージセンサユニット１００は、ＬＥＤ基板１２３，１２４に実装された紫外光ＬＥＤの光を導光し、側面から読取対象物に向けて照射する導光体１１１と、ＬＥＤ基板１２３，１２４に実装された可視光ＬＥＤの光を導光し、側面から読取対象物に向けて照射する導光体１１２と、を備える。更に、紫外光ＬＥＤと導光体１１１との間に配置され、可視光を遮断する可視光カットフィルタ１５１，１５２と、導光体１１１，１１２から照射された光により、読取対象物で発生する蛍光及び反射光を集束するレンズ体１３１と、レンズ体１３１で集束された光を受光するラインセンサ１４３と、レンズ体１３１とラインセンサ１４３との間に配置され、紫外光を遮断する紫外光カットフィルタ１４４と、を備える。これにより、紫外光ＬＥＤの可視光成分を可視光カットフィルタ１５１，１５２で遮断し、紫外光の反射成分を紫外光カットフィルタ１４４で遮断するため、紫外光による蛍光を低ノイズで検出できる。また、可視光ＬＥＤの出射光は、可視光カットフィルタ１５１，１５２を経由せず、紫外光カットフィルタ１４４を透過するため、紫外光以外の波長の光による安定した検出も可能となる。

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２に係るイメージセンサユニット１００について、図面を参照して説明する。図１０は、実施の形態２に係るイメージセンサユニット１００の導光体ホルダ１２１，１２２とＬＥＤ基板１２３，１２４の斜視図である。本実施の形態２に係るイメージセンサユニット１００は、導光体ホルダ１２１，１２２に特徴を有する。導光体ホルダ１２１，１２２以外のイメージセンサユニット１００の他の構成は実施の形態１と同じである。

実施の形態１において、可視光カットフィルタ１５１，１５２は、導光体ホルダ１２１，１２２に設けたスリット１５３，１５４に挿入して固定した。これに対し、本実施の形態２では、図１０に示すように、導光体ホルダ１２２のＬＥＤ基板１２４に対向する面に段差１５８を設けてその段差１５８に可視光カットフィルタ１５２を嵌め込む。

このとき段差１５８に接着溝１５９を設けて、可視光カットフィルタ１５２を嵌め込んだ後に、接着溝１５９から接着剤を流し込んで可視光カットフィルタ１５２を固定させてもよい。可視光カットフィルタ１５１も同様に、導光体ホルダ１２１のＬＥＤ基板１２３に対向する面に設けた段差に嵌め込んで固定する。

本実施の形態２に係るイメージセンサユニット１００の動作は、実施の形態１と同様である。

本実施の形態２に係るイメージセンサユニット１００の製造方法は、実施の形態１と同様であるが、光源部組み立てステップにおける可視光カットフィルタ１５１，１５２の設置方法のみ異なる。実施の形態１では、可視光カットフィルタ１５１，１５２を導光体ホルダ１２１，１２２に設けたスリット１５３，１５４に挿入して固定したが、本実施の形態２では、図１０に示すように、導光体ホルダ１２１，１２２のＬＥＤ基板１２３，１２４に対向する面に設けた段差に可視光カットフィルタ１５１，１５２を嵌め込む。

以上説明したように本実施の形態に係るイメージセンサユニット１００は、導光体ホルダ１２１のＬＥＤ基板１２３に対向する面に段差を設けてその段差に可視光カットフィルタ１５１を嵌め込み、導光体ホルダ１２２のＬＥＤ基板１２４に対向する面に段差１５８を設けてその段差１５８に可視光カットフィルタ１５２を嵌め込むこととした。これにより、接着剤による可視光カットフィルタ１５１，１５２の固定を含む製造工程を簡易化することが可能になる。

（実施の形態３）
以下、本開示の実施の形態３に係るイメージセンサユニット１００について、図面を参照して説明する。図１１は、実施の形態３に係るイメージセンサユニット１００の導光体ホルダ１２１，１２２とＬＥＤ基板１２３，１２４の斜視図である。本実施の形態３に係るイメージセンサユニット１００は、導光体ホルダ１２１，１２２に特徴を有する。導光体ホルダ１２１，１２２の以外のイメージセンサユニット１００の他の構成は実施の形態２と同じである。

本実施の形態３に係るイメージセンサユニット１００の導光体ホルダ１２１，１２２の少なくとも内壁１７０の材質が、紫外光より長波長の可視光を吸収する材質である。例えば、内壁１７０は黒色のものが好適である。ここで、内壁１７０は、導光体ホルダ１２１，１２２の導光体１１１，１１２が挿入される開口部の壁であり、接着溝１５９を含んでもよい。

可視光カットフィルタ１５１，１５２はともに、光を遮断するカット特性が、入射角度依存性を有するフィルタである。可視光カットフィルタ１５１，１５２は、例えば、誘電体多層膜フィルタである。第１の光源である紫外光ＬＥＤから出射した光のうち、紫外光より長波長の可視光が、内壁１７０で反射すると想定した場合、当該反射した可視光が誘電体多層膜フィルタである可視光カットフィルタ１５１，１５２へ入射する入射角度θ_ｉｎが、誘電体多層膜フィルタが遮断できる光の入射角度の閾値θ_ｔｈよりも大きくなりうる。入射角度θ_ｉｎが閾値θ_ｔｈより大きい場合、内壁１７０で反射して可視光カットフィルタ１５１，１５２に入射した可視光が、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過してしまう。

本実施の形態３に係るイメージセンサユニット１００は、これに対して、対策を施したものである。紫外光ＬＥＤから出射した光のうち、紫外光より長波長の可視光の少なくとも一部が、内壁１７０に吸収される。つまり、内壁１７０は、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過してしまう可視光を、内壁１７０での反射により生じる前に、吸収するものである。

本実施の形態３に係るイメージセンサユニット１００の動作について、図１２を用いて説明する。図１２は、可視光及び紫外光のふるまいを示した図である。

図１２の左フローに示したように、ＬＥＤ基板１２３，１２４に実装された紫外光ＬＥＤから照射される光は、紫外光及び紫外光より長波長の可視光を含むが、可視光のうち、内壁１７０の方向に進むものは内壁１７０に吸収される。紫外光ＬＥＤから可視光カットフィルタ１５１，１５２に直接入射される光のうち、紫外光は可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過し、紫外光より長波長の可視光は可視光カットフィルタ１５１，１５２で遮断される。

その後の動作は、実施の形態１と同様であり、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過した紫外光は、導光体１１１の内部で反射を繰り返して伝送し、反射パターン１６１に当たると、側面の出射面から導光体１１１の外に出ていく。その後、導光体１１１から照射された光は紫外光なので、読取対象物の蛍光成分に反応し、可視光帯域の蛍光が発生する。紫外光の一部は、そのまま反射する。蛍光による可視光と反射した紫外光は、レンズ体１３１で集束されてラインセンサ１４３の画素部分で像を結ぶ。ここで、レンズ体１３１とラインセンサ１４３の間に紫外光カットフィルタ１４４を配しているため、反射した紫外光は遮断され、紫外光カットフィルタ１４４を透過した蛍光成分のみがラインセンサ１４３の各センサ素子で検知される。

図１２の右フローに示した可視光ＬＥＤから照射された光のふるまいは実施の形態１と同様である。

実施の形態３のイメージセンサユニット１００の製造方法は実施の形態１と同様である。光源部組み立てステップにおいて、導光体１１１と可視光カットフィルタ１５１，１５２との間の導光体ホルダ１２１，１２２の内壁１７０が、紫外光より長波長の可視光を吸収する材質であり、導光体ホルダ１２１，１２２の紫外光ＬＥＤと対向する位置に、光のカット特性に入射角度依存性があるフィルタである可視光カットフィルタ１５１，１５２を配置する。

以上説明したように本実施の形態に係るイメージセンサユニット１００は、可視光カットフィルタ１５１，１５２のカット特性が入射角度依存性を有し、導光体ホルダ１２１，１２２の内壁１７０の材質が、紫外光より長波長の可視光を吸収するものであるとした。これにより、紫外線ＬＥＤから出射した紫外光より長波長の可視光を、内壁１７０で吸収し、内壁１７０での反射を抑制することにより、内壁１７０で反射して可視光カットフィルタ１５１，１５２へ入射する入射角度が、遮断できる入射角度よりも大きくなることで、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過してしまうことを回避することが可能になる。

（実施の形態４）
以下、本開示の実施の形態４に係るイメージセンサユニット１００について、図面を参照して説明する。本実施の形態４に係るイメージセンサユニット１００は、導光体ホルダ１２１，１２２に特徴を有する。イメージセンサユニット１００の他の構成は実施の形態２と同じである。

本実施の形態４に係るイメージセンサユニット１００の導光体ホルダ１２１，１２２の少なくとも内壁１７０の材質が、紫外光を紫外光の波長のままで反射するものである。例えば、内壁１７０は紫外光で蛍光して可視光に変換される材質は不適当である。ここで、内壁１７０は、導光体ホルダ１２１，１２２の導光体１１１，１１２が挿入される開口部の壁である。内壁１７０は、接着溝１５９又は接着剤を含んでもよい。

可視光カットフィルタ１５１，１５２はともに、光を遮断するカット特性が、入射角度依存性を有するフィルタである。可視光カットフィルタ１５１，１５２は、例えば、誘電体多層膜フィルタである。ＬＥＤ基板１２３，１２４に実装された紫外光ＬＥＤから照射された光のうち紫外光が、内壁１７０で反射する際に、内壁１７０が紫外光で蛍光して可視光に変換されると想定した場合、当該蛍光による可視光が誘電体多層膜フィルタである可視光カットフィルタ１５１，１５２へ入射する入射角度θ_ｉｎが、誘電体多層膜フィルタが遮断できる光の入射角度の閾値θ_ｔｈよりも大きくなりうる。入射角度θ_ｉｎが閾値θ_ｔｈより大きい場合、内壁１７０で反射して可視光カットフィルタ１５１，１５２に入射した可視光が、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過してしまう。

本実施の形態４に係るイメージセンサユニット１００は、これに対して、対策を施したものである。紫外光ＬＥＤから出射した光のうち、紫外光は、紫外光の波長のままで内壁１７０を反射する。つまり、内壁１７０は、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過してしまう可視光を、内壁１７０での蛍光により生じさせないものである。

なお、可視光カットフィルタ１５１，１５２を固定するために使用する接着剤が、紫外光に照射されることにより蛍光（紫外光より長波長の可視光に波長が変換）するものを使用した場合も同様の現象として、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過してしまう可視光が発生する。よって、可視光カットフィルタ１５１，１５２を固定するために使用する接着剤は、紫外光で蛍光するもの以外が好適である。すなわち、接着剤の材質は、紫外光を紫外光の波長のままで反射する材質である。本実施の形態４において、内壁１７０は、導光体ホルダ１２１，１２２の開口部の壁及び接着溝１５９のみならず、可視光カットフィルタ１５１，１５２を固定するために使用する接着剤も含んでもよい。

本実施の形態４に係るイメージセンサユニット１００の動作について、図１３を用いて説明する。図１３は、可視光及び紫外光のふるまいを示した図である。

図１３の左フローに示したように、ＬＥＤ基板１２３，１２４に実装された紫外光ＬＥＤから照射された光のうち紫外光は、紫外光の波長のままで内壁１７０を反射する。つまり、紫外光ＬＥＤから可視光カットフィルタ１５１，１５２に直接入射される光、及び、内壁１７０で反射した紫外光いずれも可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過し、紫外光より長波長の可視光は可視光カットフィルタ１５１，１５２で遮断される。

その後の動作は、実施の形態１と同様であり、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過した紫外光は、導光体１１１の内部で反射を繰り返して伝送し、反射パターン１６１に当たると、側面の出射面から導光体１１１の外に出ていく。その後、導光体１１１から照射された光は紫外光なので、読取対象物の蛍光成分に反応し、可視光帯域の蛍光が発生する。紫外光の一部は、そのまま反射する。蛍光による可視光と反射した紫外光は、レンズ体１３１で集束されてラインセンサ１４３の画素部分で像を結ぶ。ここで、レンズ体１３１とラインセンサ１４３の間に紫外光カットフィルタ１４４を配しているため、反射した紫外光は遮断され、紫外光カットフィルタ１４４を透過した蛍光成分のみがラインセンサ１４３の各センサ素子で検知される。

図１３の右フローに示した可視光ＬＥＤから照射された光のふるまいは実施の形態１と同様である。

実施の形態４のイメージセンサユニット１００の製造方法は実施の形態１と同様である。光源部組み立てステップにおいて、導光体１１１と可視光カットフィルタ１５１，１５２との間の内壁１７０の材質が、紫外光を紫外光の波長のままで反射する材質であり、導光体ホルダ１２１，１２２の紫外光ＬＥＤと対向する位置に、光のカット特性に入射角度依存性があるフィルタである可視光カットフィルタ１５１，１５２を配置する。ここでの内壁１７０は、接着溝１５９又は接着剤を含む。

以上説明したように本実施の形態に係るイメージセンサユニット１００は、可視光カットフィルタ１５１，１５２のカット特性が入射角度依存性を有し、導光体ホルダ１２１，１２２の内壁１７０の材質が、紫外光を紫外光の波長のままで反射する材質であるとした。これにより、紫外線ＬＥＤから出射し、内壁１７０で反射して可視光カットフィルタ１５１，１５２へ入射する入射角度が、遮断できる入射角度よりも大きくなることで、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過してしまう場合であっても、内壁１７０で反射する紫外光は、紫外光の波長のままで反射するため、紫外光より長波長の可視光が、可視光カットフィルタ１５１，１５２を透過することを抑制することが可能になる。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１９年１０月４日に出願された、日本国特許出願特願２０１９－１８４０８５号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９－１８４０８５号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１００ イメージセンサユニット、１１１，１１２ 導光体、１２１，１２２ 導光体ホルダ、１２３，１２４ ＬＥＤ基板、１３１ レンズ体、１４１ フレーム、１４２ カバー、１４３ ラインセンサ、１４４ 紫外光カットフィルタ、１４５ センサ基板、１４６ 透明板、１４７ 締結部品、１４８，１４９ 段差、１５０ スリット、１５１，１５２ 可視光カットフィルタ、１５３，１５４ スリット、１５５ 弾性体、１５６，１５７ コネクタ接続部、１５８ 段差、１５９ 接着溝、１６１，１６２ 反射パターン、１７０ 内壁。

Claims (9)

1. 紫外光を含む光を出射する第１の光源と、
   紫外光より長波長の可視光を含む光を出射する第２の光源と、
   両端面から前記第１の光源の光を導光し、側面から読取対象物に向けて照射する柱状の第１の導光体と、
   両端面から前記第２の光源の光を導光し、側面から読取対象物に向けて照射する柱状の第２の導光体と、
   前記第１の光源と前記第１の導光体との間に配置され、紫外光より長波長の可視光を含む光を遮断する可視光カットフィルタと、
   前記第１の導光体及び前記第２の導光体から照射された光により、読取対象物で発生した光を集束するレンズ体と、
   前記レンズ体で集束された光を受光するラインセンサと、
   前記レンズ体と前記ラインセンサとの間に配置され、紫外光を遮断する紫外光カットフィルタと、
   前記第１の導光体及び前記第２の導光体の一端を挿入する２つの開口部を備える第１の導光体ホルダと、
   前記第１の導光体及び前記第２の導光体の他端を挿入する２つの開口部を備える第２の導光体ホルダと、を備え
   前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダの、前記第１の導光体が挿入される開口部に、前記可視光カットフィルタが設けられ、
   前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダは、前記第１の導光体の挿入方向に直交するスリットを有し、
   前記可視光カットフィルタは、前記スリットに挿入される、
   イメージセンサユニット。
2. 紫外光を含む光を出射する第１の光源と、
   紫外光より長波長の可視光を含む光を出射する第２の光源と、
   両端面から前記第１の光源の光を導光し、側面から読取対象物に向けて照射する柱状の第１の導光体と、
   両端面から前記第２の光源の光を導光し、側面から読取対象物に向けて照射する柱状の第２の導光体と、
   前記第１の光源と前記第１の導光体との間に配置され、紫外光より長波長の可視光を含む光を遮断する可視光カットフィルタと、
   前記第１の導光体及び前記第２の導光体から照射された光により、読取対象物で発生した光を集束するレンズ体と、
   前記レンズ体で集束された光を受光するラインセンサと、
   前記レンズ体と前記ラインセンサとの間に配置され、紫外光を遮断する紫外光カットフィルタと、
   前記第１の導光体及び前記第２の導光体の一端を挿入する２つの開口部を備える第１の導光体ホルダと、
   前記第１の導光体及び前記第２の導光体の他端を挿入する２つの開口部を備える第２の導光体ホルダと、を備え、
   前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダの、前記第１の導光体が挿入される開口部に、前記可視光カットフィルタが設けられ、
   前記可視光カットフィルタは、光のカット特性が入射角度依存性を有するフィルタであり、
   前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダの、前記第１の導光体と前記可視光カットフィルタとの間の内壁が黒色である、
   イメージセンサユニット。
3. 前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダは、前記第１の光源に対向する面に、前記第１の導光体が挿入される開口部の周りに設けられた段差を備え、
   前記可視光カットフィルタは、前記段差に嵌め込まれる、
   請求項２に記載のイメージセンサユニット。
4. 前記第１の導光体と、前記第２の導光体と、前記レンズ体と、を収容する枠状のフレームと、
   前記フレームの、前記読取対象物に対向する開口部の少なくとも一部を覆うカバーであって、前記第１の導光体及び前記第２の導光体から照射される光の透過を制限しないカバーと、
   前記フレームの前記カバーと反対側の底面の少なくとも一部を覆う基板であって、前記ラインセンサを実装するセンサ基板と、を更に備える、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のイメージセンサユニット。
5. 前記第２の光源は、互いに異なる波長の２以上の光源を含み、
   前記第１の光源の紫外光と、前記第２の光源の互いに異なる波長の２以上の光源の光を、予め定めた順番に出射して、前記ラインセンサが順次検出する、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のイメージセンサユニット。
6. 前記可視光カットフィルタは、光のカット特性が入射角度依存性を有するフィルタであり、
   前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダの、前記第１の導光体と前記可視光カットフィルタとの間の内壁が黒色である、
   請求項１に記載のイメージセンサユニット。
7. 前記内壁は、前記第１の光源から出射した紫外光より長波長の可視光が、前記内壁で反射すると仮定した場合、当該反射した可視光が前記可視光カットフィルタへ入射する入射角度が、前記可視光カットフィルタが遮断できる入射角度よりも大きくなることで、前記可視光カットフィルタを透過してしまう前記反射した可視光が、生じる前に可視光を吸収することで前記可視光カットフィルタへ届くことを抑制する、
   請求項２または請求項６に記載のイメージセンサユニット。
8. 紫外光を含む光を出射する第１の光源及び紫外光より長波長の可視光を含む光を出射する第２の光源を実装した２枚の基板を、第１の導光体ホルダ及び第２の導光体ホルダにそれぞれ接合し、前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダの第１の光源と対向する位置に可視光カットフィルタを配置して、光源部を組み立てる光源部組み立てステップと、
   前記光源部組み立てステップで組み立てた光源部に、長手方向に延在する第１の導光体及び第２の導光体を嵌め込んで光源ユニットを組み立てる光源ユニット組み立てステップと、
   前記第１の導光体及び前記第２の導光体から光が照射されることにより読取対象物で発生する蛍光または反射光が通過する位置に、前記長手方向に延在するレンズ体及び紫外光カットフィルタを嵌め込んだフレームに、前記光源ユニット組み立てステップで組み立てた光源ユニットを固定する光源ユニット固定ステップと、
   前記フレームの読取対象物に対向する開口部を、透明板を有するカバーで覆うカバー取り付けステップと、
   前記フレームの前記カバーと反対側の底面に、ラインセンサを実装したセンサ基板を設置するセンサ基板設置ステップと、を有し、
   前記光源部組み立てステップでは、前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダに設けられる前記第１の導光体の挿入方向に直交するスリットに、前記可視光カットフィルタを挿入する、
   イメージセンサユニットの製造方法。
9. 紫外光を含む光を出射する第１の光源及び紫外光より長波長の可視光を含む光を出射する第２の光源を実装した２枚の基板を、第１の導光体ホルダ及び第２の導光体ホルダにそれぞれ接合し、前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダの第１の光源と対向する位置に可視光カットフィルタを配置して、光源部を組み立てる光源部組み立てステップと、
   前記光源部組み立てステップで組み立てた光源部に、長手方向に延在する第１の導光体及び第２の導光体を嵌め込んで光源ユニットを組み立てる光源ユニット組み立てステップと、
   前記第１の導光体及び前記第２の導光体から光が照射されることにより読取対象物で発生する蛍光または反射光が通過する位置に、前記長手方向に延在するレンズ体及び紫外光カットフィルタを嵌め込んだフレームに、前記光源ユニット組み立てステップで組み立てた光源ユニットを固定する光源ユニット固定ステップと、
   前記フレームの読取対象物に対向する開口部を、透明板を有するカバーで覆うカバー取り付けステップと、
   前記フレームの前記カバーと反対側の底面に、ラインセンサを実装したセンサ基板を設置するセンサ基板設置ステップと、を有し、
   前記光源部組み立てステップでは、前記第１の導光体と前記可視光カットフィルタとの間の内壁が黒色である、前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダに前記２枚の基板をそれぞれ接合し、前記第１の導光体ホルダ及び前記第２の導光体ホルダの前記第１の光源と対向する位置に、光のカット特性が入射角度依存性を有するフィルタである前記可視光カットフィルタを配置する、
   イメージセンサユニットの製造方法。

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