KR101825339B1 - 자외선 형광색 검출 장치 및 자외선 형광색 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외광 조사 시의 매체의 가시 형광의 색의 판독 정밀도를 간편하고 또한 정확하게 검출할 수 있는 자외선 형광색 검출 장치 및 자외선 형광색 검출 방법을 제공한다. 자외 광원[제1 광원부(4)]으로부터 매체에 자외선을 조사한다. 백색 LED 광원[제2 광원부(3)에 포함되는 광원]이, 형광체를 형광시킴으로써 백색광을 발생시킨다. 수광부에 설치된 복수의 수광 소자에는, 적어도 1색 이상의 가시광 컬러 필터를 투과한 광이 입사된다. 백색 LED 광원으로부터의 백색광이 조사된 백색 기준물(200)로부터의 광이 가시광 컬러 필터를 통해 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호에 기초하여, 자외 광원으로부터의 자외광이 조사된 매체로부터의 형광이 가시광 컬러 필터를 통해 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 보정한다.

Description

자외선 형광색 검출 장치 및 자외선 형광색 검출 방법

본 발명은 광학 라인 센서 장치에 관한 것으로, 특히 유가 증권이나 지폐 등의 감별을 목적으로 하는 감별 용도 광학 라인 센서 장치에 관한 것이며, 자외선 조사 시에 유가 증권이나 지폐 등에 포함되는 형광체의 형광색 발광을 정밀도 좋게 검출하는 자외선 형광색 검출 장치 및 자외선 형광색 검출 방법에 관한 것이다.

최근의 인쇄 기술이나 복사 기술의 눈부신 성능 향상에 따라, 지폐, 유가 증권 등의 위조가 점점 더 정교해지고 있어, 이들을 정확하게 판별하여 배제하는 것이 국가의 사회 질서를 유지하기 위해서 중요시되고 있다. 특히 ATM이나 지폐 처리기 등 지폐를 취급하는 기기에 있어서, 보다 고속이며 고성능의 진위 판정 목적의 감별 시스템이 강하게 요구되고 있다.

이들 지폐나 유가 증권(이하, 「매체」라고 약칭함)의 감별 방법으로서, 셀폭 렌즈 어레이(등록 상표: 니혼 이타가라스 제조) 등의 등배 광학계를 이용한 밀착 광학 라인 센서 장치가 널리 사용되고 있다.

상기 광학 라인 센서 장치에 대해서는, 매체의 위조가 점점 더 교묘화되고 있음으로써 고정밀도의 감별 방법이 요구되고 있으며, 대상 매체의 표면·이면·투과의 3방위로부터 가시광 혹은 적외광을 발광하는 광원을 이용하여, 복수의 파장마다의 화상을 받아들여 매체의 감별을 실시하고 있다.

이 때문에, 광학 라인 센서 장치의 광원부는, 각각의 파장을 발광할 수 있도록 복수 종류의 LED를 장비하고, 관측 라인마다, 이들 LED를 순차 전환하여 발광시킨다. 그리고, 수광부(受光部)에서 각각의 관측 라인마다의 광출력 신호를 중첩시켜 화상 데이터로 하고, 이것을 바탕으로 매체의 감별을 실시하고 있다.

또한, 자외광 LED의 성능 향상에 따라, 반사 광원에 자외광 LED를 탑재하고, 매체 및 매체 표면 인쇄 잉크의 자외선 여기에 의한 형광상(螢光像)을 식별하는 수단도 새롭게 채용되고 있다.

본 발명은 자외선에 의해 매체의 형광을 감별하는 센서에 관한 것이다.

종래의 자외선에 의한 매체의 감별 방법에서는, 자외광을 조사하고, 그에 의해 형광한 매체 표면의 반사상(反射像)의 가시광 혹은 적외광을, 자외선을 차폐한 상태에서, 광센서 상에 수광하여 그 출력을 판별하는 수단이 취해지고 있다. 그러나, 이 식별 방법은 출력이 모노톤으로 검출되기 때문에, 실제로 육안으로 형광을 식별할 때와 이미지가 크게 상이하고, 나아가서는 매체 기재(基材)의 형광에 의한 저해 등에 기인하여, 목적으로 하는 형광 대상을 충분한 콘트라스트로 얻을 수 없다고 하는 문제점을 갖고 있다.

이러한 문제점을 해결할 목적으로, 라인 센서의 화소 상에 적어도 1색 이상의 가시광 컬러 필터막을 형성하고, 매체의 형광색을 직접 검출하는 시도가, 본 발명자를 포함하여 제안되어 있다. 이에 의해, 매체에 자외광 조사했을 때, 매체의 형광색을 직접 검출하는 것이 가능해져, 한층 더한 감별 정밀도의 향상이 기대되고 있다.

그러나, 상기 수단에 있어서, 자외선 조사 시의 매체 형광의 색의 판독 정밀도를 육안으로의 식별과 동일한 컬러 밸런스로 검출하기 위해서는, 여러 가지 과제가 있는 것을 알게 되었다.

즉, 종래의 감별 센서에서는, 적색, 녹색, 청색 등의 가시광 LED 단색광을 순차 점등하고, 각각의 매체의 출력 화상의 농담 밸런스를 보정하여 적정한 컬러 출력 화상으로 합성할 수 있으나, 센서 화소마다 컬러 필터를 설치하여 형광색을 검출하기에는, 컬러 필터마다의 출력 밸런스를 보정할 수 없어, 원하는 자외선 조사 시의 형광색의 농담을 정확하게 검출할 수 없는 문제점이 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2006-39996호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2001-229722호 공보

본 발명은 상기 문제점의 해결에 예의 몰두한 결과, 새로운 수단을 발견하여 도달한 것이다.

센서의 화소 상에 컬러 필터를 설치하는 것을 특징으로 하는 광학 라인 센서 장치를 이용함으로써, 자외광 조사 시의 매체의 형광색을 검출하는 것이 가능하지만, 정확한 색조를 얻고자 하는 경우, 이하에 기재하는 문제점이 있다.

예컨대, 종래 기술과 같이 가시광 광원, 예컨대 적색, 녹색, 청색의 LED를 순차 점등하고 또한 자외광 LED를 점등하여 매체의 형광을 검출하는 경우, 가시광 LED 각각의 파장의 출력 신호를 조정하여 백색 밸런스를 보정함으로써, 실태에 입각한 가시광상을 얻을 수 있으나, 컬러 필터의 백색 밸런스를 검출할 수 없기 때문에, 자외광 조사 시의 형광색의 색조는 다른 수단을 채용하지 않으면 정확한 정보를 얻을 수 없다. 또한, 적색, 녹색, 청색의 LED를 동시 점등해서 백색 광원으로 하여 컬러 필터의 농도 밸런스를 보정하는 것을 검토하였으나, 적색, 녹색, 청색의 LED 각각에 대해, 소자마다의 온도-출력 특성, 경시 변화의 보정, 나아가서는 LED 발광의 좁은 파장 영역을 위한 컬러 필터의 투과 특성의 보정을 실시하는 것이 번잡하다는 것이 판명되었다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 자외광 조사 시의 매체의 가시 형광의 색의 판독 정밀도를 간편하고 또한 정확하게 검출할 수 있는 자외선 형광색 검출 장치 및 자외선 형광색 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해서 여러 가지로 검토하여, 가시광 영역 모두에 출력이 있는 백색 광원을 이용하여, 컬러 필터마다의 백색 기준 출력을 검출하고, 이에 의해 컬러 필터마다의 감도 보정을 실시함으로써 자외광 조사 시의 매체의 형광색을 색 밸런스 좋게 취출하는 것을 시도하여, 목적을 달성할 수 있는 것이 판명되었다.

또한, 상기 센서에 있어서, 가시광 광원인 RGB 등의 가시광 단체 파장의 LED(RGB 각 색 LED는 온도 특성이나 경시 변화가 상이하여, 컬러 밸런스를 안정시키는 것이 곤란하기 때문에)를 이용하는 대신에, LED에 형광체를 덮은 특정한 백색계 LED를 이용함으로써, 이 광원으로 백색 매체를 기준으로 하여 판독하고, 각 색 필터마다 출력 보정함으로써, 자외광 조사 시의 매체의 가시 형광의 색의 판독 정밀도를 간편하고 또한 정확하게 검출할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명에 따른 자외선 형광색 검출 장치는, 자외 광원으로부터 매체에 자외광을 조사하고, 매체로부터 발생하는 형광색 발광을 수광부에서 검출하는 자외선 형광색 검출 장치로서, 백색 LED 광원과, 복수의 수광 소자와, 보정 처리부를 구비한다. 상기 백색 LED 광원은, 형광체를 형광시킴으로써 백색광을 발생시킨다. 상기 복수의 수광 소자는, 상기 수광부에 설치되고, 적어도 1색 이상의 가시광 컬러 필터를 투과한 광이 입사된다. 상기 보정 처리부는, 상기 백색 LED 광원으로부터의 백색광이 조사된 백색 기준물로부터의 광이 상기 가시광 컬러 필터를 통해 상기 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호에 기초하여, 상기 자외 광원으로부터의 자외광이 조사된 매체로부터의 형광이 상기 가시광 컬러 필터를 통해 상기 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 보정한다.

이러한 구성에 의하면, 형광체를 형광시킴으로써 백색 LED 광원으로부터 백색광을 발생시키고, 그 백색광을 백색 기준물에 조사함으로써, 백색 기준물로부터의 광이 가시광 컬러 필터를 통해 복수의 수광 소자에 입사된다. 이때 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 기준 화소 출력값으로서 이용함으로써, 자외광 조사 시의 매체의 가시 형광의 색의 판독 정밀도를 간편하고 또한 정확하게 검출할 수 있다.

구체적으로는, 유가 증권이나 지폐 등의 매체의 감별 시에, 자외 광원으로부터 매체에 자외광을 조사하고, 매체로부터의 형광이 가시광 컬러 필터를 통해 복수의 수광 소자에 입사됨으로써, 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 얻을 수 있다. 이 출력 신호에 대해, 상기 기준 화소 출력값을 이용하여 보정을 행함으로써, 자외광 조사 시의 형광색의 컬러 밸런스를 취할 수 있기 때문에, 원하는 컬러 밸런스가 취해진 상질의 화질을 얻을 수 있다.

상기 자외 광원은, 예컨대 파장 400 ㎚ 이하, 특히 바람직하게는 300 ㎚∼400 ㎚의 자외광을 조사한다. 상기 자외 광원은, 특별히 조성 및 구조에 제한은 없으나, 발광 효율 및 출력이 크고, 또한, 저해 요인이 되는 가시광 부파장이 없는 것이 바람직하다. 예컨대, 질화갈륨을 주체로 하는 반도체계의 자외광 LED를 자외 광원으로서 이용하는 것이 바람직하다.

상기 백색 LED 광원의 출력이 10%로부터 90%로 상승하기까지의 시간, 및 90%로부터 10%로 하강하기까지의 시간의 각각이, 2 μ초 이하인 것이 바람직하다. 일반적으로, 조명용 LED는, 통상 페로브스카이트계의 형광체를 이용하고 있고, 도 9에 비교예로서 기재한 바와 같이, 이 형광체는 응답 속도가 느려, 상승 시간(Tr2) 및 하강 시간(Tf2)이 1 m초 이상인 경우가 있어, 사전에 응답 속도를 평가할 필요가 있다.

이러한 구성에 의하면, 응답성이 높은 백색 LED 광원을 이용함으로써, 자외광 조사 시에 원하는 컬러 밸런스가 취해진 더욱 상질의 화질을 얻을 수 있다. 즉, 단시간에 매체의 식별을 행하기 위해서는 고속으로의 판독이 필요한 데다, 단시간에 다수의 파장을 전환하기 위해서, 응답성이 높은 백색 LED 광원을 이용하는 것이 바람직하다.

예컨대, 다파장에서, 매체의 표면과 이면의 반사 및 투과를 1파장당 100 μ초 이하, 바람직하게는 50 μ초 이하의 판독 시간으로 판독하는 것이 필요하고, 이 때문에, 백색 LED 광원의 출력이 10%로부터 90%로 상승하기까지의 시간, 및 90%로부터 10%로 하강하기까지의 시간의 각각이, 2 μ초 이하, 특히 0.5 μ초 이하인 것이 바람직하다.

예컨대, LED 소자(도시하지 않음)가 자색 또는 청색이고, 소자 상에 형광체가 덮인 구조를 갖는다. 상기 형광체에 황색 발광하는 YAG:Ce(세륨 도핑 산화이트륨, 알루미늄 가넷 소결체)를 이용하면, 응답 속도가 빠른 백색 LED 광원으로 할 수 있다.

상기 복수의 수광 소자는, 주(主)주사 방향을 따라 직선형으로 배열되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 1라인의 관측 라인 상에 있어서 자외광 조사 시의 매체의 가시 형광색을 고속으로 검출할 수 있다.

본 발명에 따른 자외선 형광색 검출 방법은, 자외 광원으로부터 매체에 자외광을 조사하고, 매체로부터 발생하는 형광색 발광을 수광부에서 검출하는 자외선 형광색 검출 장치를 이용한 자외선 형광색 검출 방법으로서, 상기 자외선 형광색 검출 장치는, 형광체를 형광시킴으로써 백색광을 발생시키는 백색 LED 광원과, 상기 수광부에 설치되고, 적어도 1색 이상의 가시광 컬러 필터를 투과한 광이 입사되는 복수의 수광 소자를 구비한다. 상기 자외선 형광색 검출 방법에서는, 상기 백색 LED 광원으로부터의 백색광이 조사된 백색 기준물로부터의 광이 상기 가시광 컬러 필터를 통해 상기 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호에 기초하여, 상기 자외 광원으로부터의 자외광이 조사된 매체로부터의 형광이 상기 가시광 컬러 필터를 통해 상기 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 보정한다.

본 발명에 의하면, 형광체를 형광시킴으로써 백색 LED 광원으로부터 백색광을 발생시키고, 그 백색광을 백색 기준물에 조사함으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 기준 화소 출력값으로서 이용함으로써, 자외광 조사 시의 매체의 가시 형광의 색의 판독 정밀도를 간편하고 또한 정확하게 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 광 라인 센서 유닛의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 광 라인 센서 유닛의 부가적인 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 라인 광원의 사시도이다.
도 4는 라인 광원의 각 구성 부재를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 라인 광원의 측면도이다.
도 6은 수광부의 소자 배열을 도시한 모식도이다.
도 7은 수광부에 있어서의 수광 소자와 각 색 필터의 배열예를 도시한 도면이다.
도 8은 보정 처리부에 의해 보정을 행할 때의 양태에 대해 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 백색 LED 광원의 응답 속도의 실시예 및 비교예를 도시한 도면이다.

<광 라인 센서 유닛>

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 광 라인 센서 유닛의 구성을 도시한 개략 단면도이다.

이 광 라인 센서 유닛은, 케이스(16)와, 지엽류(紙葉類)를 조명하기 위한 라인 광원(10)과, 그 라인 광원(10)으로부터 초점면(20)을 향해 출사되어 지엽류에서 반사된 광을 유도하기 위한 렌즈 어레이(11)와, 기판(13)에 실장되어 렌즈 어레이(11)에 의해 유도된 투과광을 수광하는 수광부(12)를 구비하고 있다. 지엽류는 초점면(20)을 따라 일방향(x)[부(副)주사 방향]으로 반송된다.

이들 케이스(16), 라인 광원(10), 수광부(12), 렌즈 어레이(11)는, y방향(주주사 방향), 즉 도 1에 있어서의 지면에 대해 수직인 방향으로 연장되어 있고, 도 1은 그 단면을 도시하고 있다.

라인 광원(10)은, 초점면(20)에 있는 지엽류를 향해 광을 출사하는 유닛이다. 출사되는 광의 종류는 가시광, 백색광 및 자외광이며, 또한 적외광이 출사되는 경우도 있다.

이 자외광은 파장 피크가 300 ㎚∼400 ㎚를 갖는 것이고, 적외광은 파장 피크가 1500 ㎚까지 갖는 것이다.

이들 광 중 적어도 자외광은, 다른 광과 시간적으로 겹쳐지지 않도록 하여(즉 시간적으로 스위칭되면서) 발광된다. 적외광은, 가시광과 시간적으로 겹쳐져 발광되는 경우도 있고, 시간적으로 겹쳐지지 않도록 하여 발광되는 경우도 있다.

라인 광원(10)으로부터 출사된 광은, 보호 유리(14)를 투과하여 초점면(20)에 집광된다. 보호 유리(14)는, 반드시 필요한 것은 아니며 생략할 수도 있으나, 사용 중(사용 시)의 먼지(지엽류의 반송 시에 발생하는 종이가루 등의 더스트)의 비산이나 손상으로부터 라인 광원(10)이나 렌즈 어레이(11)를 보호하기 위해서 설치하는 것이 바람직하다.

보호 유리(14)의 재질은 라인 광원(10)으로부터 출사되는 광을 투과시키는 것이면 좋고, 예컨대 아크릴 수지나 시클로올레핀계 수지 등과 같은 투명 수지여도 좋다. 단, 본 발명의 실시형태에서는, 백판 유리, 붕규산 유리 등 특히 자외광을 투과시키는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

라인 광원(10)의 바닥면에 대향하여, 라인 광원(10)의 양단에 설치된 제2 광원부(3), 제1 광원부(4)(도 4, 도 5 참조)를 고정하기 위한 기판(5)이 설치되어 있다. 이 기판(5)은 페놀, 유리 에폭시 등으로 형성된 얇은 절연판이며, 그 이면에 동박으로 이루어지는 배선 패턴이 형성되어 있다. 제2 광원부(3), 제1 광원부(4)의 단자를 기판(5)의 각소에 형성된 구멍에 삽입하고, 기판의 이면에 있어서 땜납 등으로 배선 패턴과 접합함으로써, 제2 광원부(3) 및 제1 광원부(4)를 기판(5)에 탑재하여 고정할 수 있고, 소정의 구동 전원(도시하지 않음)으로부터 기판 이면의 배선 패턴을 통해 제2 광원부(3) 및 제1 광원부(4)에 전력을 공급하여 그 발광을 구동·제어할 수 있다.

렌즈 어레이(11)는, 지엽류에서 반사된 광을 수광부(12)에 결상하는 광학 소자이며, 셀폭 렌즈 어레이(등록 상표: 니혼 이타가라스 제조) 등의 로드 렌즈 어레이를 이용할 수 있다. 본 발명의 실시형태에서는, 렌즈 어레이(11)의 배율은 1(정립)로 설정되어 있다.

초점면(20)으로부터 수광부(12)까지의 임의의 위치에, 수광부(12)에 자외광이 들어가지 않도록, 자외광을 반사 또는 흡수함으로써 차단하는 「제3 광학 필터」로서의 자외광 차단 필터막(15)을 설치하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시형태에서는, 렌즈 어레이(11)의 표면에 자외광 차단 필터막(15)을 부착하여, 자외광을 차단하는 기능을 갖게 하고 있다. 본 명세서에서 「광을 차단한다」란, 광을 반사 또는 흡수하여, 투과시키지 않는 것을 말한다.

이 자외광 차단 필터막(15)은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 자외광이, 수광부(12)에 들어가는 것을 방지할 수 있으면, 재질·구조를 불문한다. 예컨대 유기계의 자외광 흡수제를 투명 필름에 혼입 혹은 코팅한 자외광 흡수 필름, 유리 표면에 산화티탄, 산화규소 등 투과율이나 굴절률이 상이한 금속 산화물 혹은 유전체의 박막을 다층 증착함으로써 얻어지는 간섭 필터(밴드 패스 필터) 등이 바람직하다.

한편, 자외광 차단 필터막(15)은 렌즈 어레이(11)의 출사면에 부착되어 있었으나, 렌즈 어레이(11)의 입사면 또는 중간부에 부착해도 좋고, 보호 유리(14)의 내면에 직접 증착 또는 도포하여 이용해도 좋다. 요컨대, 지엽류에서 반사된 자외광이, 수광부(12)에 들어가는 것을 방지할 수 있으면 된다.

수광부(12)는 기판(13)에 실장되고, 반사광을 받아 광전 변환에 의해 전기 출력으로서 화상을 판독하는 수광 소자를 포함하여 구성되어 있다. 수광 소자의 재질·구조는 특별히 규정되는 것은 아니며, 비정질 실리콘, 결정 실리콘, CdS, CdSe 등을 이용한 포토다이오드나 포토트랜지스터를 배치한 것이어도 좋다. 또한 CCD(Charge Coupled Device) 리니어 이미지 센서여도 좋다. 또한 수광부(12)로서, 포토다이오드나 포토트랜지스터, 구동 회로 및 증폭 회로를 일체로 한 IC(Integrated Circuit)를 복수 개 배열한, 이른바 멀티 칩 방식의 리니어 이미지 센서를 이용할 수도 있다. 또한, 필요에 따라 기판(13) 상에 구동 회로, 증폭 회로 등의 전기 회로, 혹은 신호를 외부로 취출하기 위한 커넥터 등을 실장할 수도 있다. 또한 기판(13) 상에 A/D 컨버터, 각종 보정 회로, 화상 처리 회로, 라인 메모리, I/O 제어 회로 등을 동시에 실장하여 디지털 신호로서 외부로 취출할 수도 있다.

한편, 전술한 광 라인 센서 유닛은, 라인 광원(10)으로부터 지엽류를 향해 출사되어 지엽류에서 반사된 광을 수광하는 반사형의 광 라인 센서 유닛이었으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 초점면(20)을 기준으로 하여, 라인 광원(10)을 수광부(12)와 반대의 위치에 두고, 라인 광원(10)으로부터 지엽류를 향해 출사되어 지엽류를 투과한 광을 수광하는, 투과형의 광 라인 센서 유닛이어도 좋다. 이 경우, 라인 광원(10)의 위치가 초점면(20)의 하측이 되는 점이 도 1의 배치와 상이할 뿐이며, 라인 광원(10) 자체의 구조는, 지금까지 설명한 것과 상이한 점은 없다. 또한 반사형의 광 라인 센서 유닛과 투과형의 광 라인 센서 유닛을 양쪽 모두 포함하고 있어도 좋다.

<라인 광원>

도 3은 도 1에 도시된 광 라인 센서 유닛에 있어서의 라인 광원(10)의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 4는 라인 광원(10)의 각 구성 부재의 분해 사시도, 도 5는 라인 광원(10)의 측면도이다. 한편 도 5에서는 커버 부재(2)의 도시는 생략하고 있다.

라인 광원(10)은, 길이 방향(L)을 따라 연장되는 투명한 도광체(1)와, 길이 방향(L)의 한쪽 단부면 부근에 설치된 제2 광원부(3)와, 길이 방향(L)의 다른쪽 단부면 부근에 설치된 제1 광원부(4)와, 도광체(1)의 각 측면[바닥측면(1a) 및 좌우측면(1b, 1c)]을 유지하기 위한 커버 부재(2)와, 바닥측면(1a)과 좌우측면(1b) 사이에 비스듬히 형성된 광 확산 패턴 형성면(1g)에 형성되고, 제2 광원부(3) 및 제1 광원부(4)로부터 도광체(1)의 단부면(1e, 1f)에 입사되어 도광체(1) 안을 진행하는 광을 확산·굴절시켜, 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터 출사시키기 위한 광 확산 패턴(P)을 갖고 있다. 또한 바람직하게는, 도광체(1)의 단부면(1e, 1f)에 각각 형성된 제2 광학 필터(6), 제1 광학 필터(7)를 갖고 있다.

도광체(1)는, 아크릴 수지 등의 광투과성이 높은 수지, 혹은 광학 유리로 형성해도 좋으나, 본 발명의 실시형태에서는, 자외광을 발광하는 제1 광원부(4)를 이용하기 때문에, 도광체(1)의 재료로서, 자외광에 대한 감쇠가 비교적 적은 불소계 수지 혹은 시클로올레핀계 수지가 바람직하다(특허문헌 2 참조).

도광체(1)는, 가늘고 긴 기둥형이며, 그 길이 방향(L)에 직교하는 단면은, 길이 방향(L)의 어느 절단면에 있어서도, 실질적으로 동일한 형상, 동일한 치수를 하고 있다. 또한 도광체(1)의 프로포션, 즉 도광체(1)의 길이 방향(L)의 길이와, 그 길이 방향(L)에 직교하는 단면의 높이(H)의 비율은 10보다 크고, 바람직하게는 30보다 크다. 예컨대 도광체(1)의 길이가 200 ㎜이면, 그 길이 방향(L)에 직교하는 단면의 높이(H)는 5 ㎜ 정도이다.

도광체(1)의 측면은, 광 확산 패턴 형성면(1g)[도 4에 있어서 도광체(1)의 비스듬한 커트면에 상당], 바닥측면(1a), 좌우측면(1b, 1c), 광출사측면(1d)[도 4에 있어서 도광체(1)의 상면에 상당]의 5개의 측면으로 이루어진다. 바닥측면(1a), 좌우측면(1b, 1c)은 평면 형상이고, 광출사측면(1d)은 렌즈의 집광 효과를 갖게 하기 위해서 바깥쪽을 향해 매끄러운 볼록한 곡선 형상으로 형성되어 있다. 그러나 광출사측면(1d)은 반드시 볼록 형상으로 형성되어 있지 않아도 좋고, 평면 형상이어도 좋다. 이 경우, 광출사측면(1d)에 대향하도록, 도광체(1)로부터 출사한 광을 집광하는 렌즈를 배치하면 된다.

광 확산 패턴 형성면(1g) 상의 광 확산 패턴(P)은, 일정한 폭을 유지하여, 도광체(1)의 길이 방향(L)을 따라 일직선 형상으로 연장되어 있다. 이 광 확산 패턴(P)의 길이 방향(L)을 따른 치수는, 이미지 센서의 판독 길이[즉 수광부(12)의 판독 영역의 폭]보다 길어지도록 형성되어 있다.

이 광 확산 패턴(P)은, 도광체(1)의 광 확산 패턴 형성면(1g)에 조각된 복수의 V자형의 홈에 의해 구성되어 있다. 이 복수의 V자형의 홈의 각각은, 도광체(1)의 길이 방향(L)에 직교하는 방향으로 연장되도록 형성되어 있고, 서로 동일한 길이를 갖고 있다. 복수의 V자형의 홈은, 단면이 예컨대 이등변 삼각형 형상을 갖고 있어도 좋다.

이 광 확산 패턴(P)에 의해, 도광체(1)의 단부면(1e, 1f)으로부터 입사되어, 도광체(1)의 내부를 길이 방향(L)으로 전파하는 광을 굴절·확산시켜, 길이 방향(L)을 따라 거의 똑같은 밝기로 광출사측면(1d)으로부터 조사할 수 있다. 이에 의해, 도광체(1)의 길이 방향(L) 전체에 있어서 지엽류에 조사되는 광을 거의 일정하게 할 수 있어, 조도 불균일을 없앨 수 있다.

한편, 광 확산 패턴(P)의 홈의 V자형 형상은 일례이며, 조도 불균일이 현저해지지 않는 한, V자형을 대신하여 U자형으로 하는 등 임의로 변경할 수 있다. 광 확산 패턴(P)의 폭도 일정한 폭을 유지할 필요는 없고, 도광체(1)의 길이 방향(L)을 따라 폭이 변화하는 것이어도 좋다. 홈의 깊이나 홈의 개구폭에 대해서도, 적절히 변경할 수 있다.

커버 부재(2)는, 도광체(1)의 길이 방향(L)을 따른 가늘고 긴 형상이며, 도광체(1)의 바닥측면(1a) 및 좌우측면(1b, 1c)을 덮을 수 있도록, 도광체(1)의 광 확산 패턴 형성면(1g)에 대향하는 바닥면(2a), 도광체(1)의 우측면(1b)에 대향하는 우측면(2b), 및 도광체(1)의 좌측면에 대향하는 좌측면(2c)을 갖고 있다. 이들 3개의 측면은 각각 평면을 이루고 있고, 이들 3개의 내면으로 단면이 대략 U자형인 오목부를 형성하기 때문에, 도광체(1)를 이 오목부 내에 삽입할 수 있다. 이 덮은 상태에서, 커버 부재(2)의 바닥면(2a)이 도광체(1)의 바닥측면(1a)에 밀착되고, 커버 부재(2)의 우측면(2b)이 도광체(1)의 우측면(1b)에 밀착되며, 좌측면(2c)이 도광체(1)의 좌측면(1c)에 밀착된다. 이 때문에, 커버 부재(2)로 도광체(1)를 보호할 수 있다.

한편, 커버 부재(2)는 투명한 커버에 한정되지 않고, 반투명, 또는 불투명한 것이어도 좋다. 예컨대 커버 부재(2)는, 도광체(1)의 광출사측면 이외의 측면으로부터 누설되는 광을 다시 도광체(1) 내로 반사시키기 위해서, 반사율이 높은 백색 수지의 성형품, 또는 그 백색 수지를 도포한 수지의 성형품이어도 좋다. 또는, 커버 부재(2)를 스테인리스나 알루미늄 등의 금속체로 형성해도 좋다.

제2 광원부(3)는 가시광, 또는 가시로부터 적외에 걸친 파장의 광을 발광하는 광원(3a)과, 백색광을 발광하는 광원(3b)을 포함한다. 광원(3a)은, 예컨대 근적외, 적색, 녹색, 청색의 각 파장의 광을 발하는 복수의 LED(Light Emitting Diode)를 갖는다. 광원(3b)은, 형광체를 형광시킴으로써 백색광을 발생시키는 백색 LED 광원이며, 예컨대 청색 또는 자색의 LED로 형광체를 형광시켜 백색광을 발생시키는 백색 LED 광원이나, 자외 영역 LED로 형광체를 형광시켜 백색광을 발생시키는 백색 LED 광원 등이 이용된다. 형광체는, LED 소자 상에 코팅 또는 밀봉제에 혼입되어, LED로부터의 광에 형광체의 발광을 부가시킴으로써, 가시광 영역 모두에 출력이 있는 백색 LED 광원이 된다.

백색 LED 광원으로서의 광원(3b)은, 응답성이 높은 것이 바람직하고, 도 9에 실시예로서 기재한 바와 같이, 예컨대 출력(상대 발광 강도)이 10%로부터 90%로 상승하기까지의 응답 시간[상승 시간(Tr1)], 및 90%로부터 10%로 하강하기까지의 응답 시간[하강 시간(Tf1)]이, 2 μ초 이하, 특히 바람직하게는 0.5 μ초 이하이다. 형광체를 형광시켜 백색광을 발생시키는 백색 LED 광원은, 형광체를 사용하고 있는 것에 기인하여 응답성이 저해되어 있기 때문에, 특정한 형광체를 채용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 광원(3b)의 LED 소자(도시하지 않음)가 자색 또는 청색이고, 소자 상에 형광체가 덮인 구조를 갖는다. 상기 형광체에 황색 발광하는 YAG:Ce(세륨 도핑 산화이트륨, 알루미늄 가넷 소결체)를 이용하면, 응답 속도가 빠른 백색 LED 광원으로 할 수 있다.

제1 광원부(4)는, 도광체(1)에 대해 자외광을 발광하는 자외 광원이며, 300 ㎚∼400 ㎚의 자외광 LED 광원 등이 사용 가능하다. 바람직하게는 330 ㎚∼380 ㎚의 범위에 피크 발광 파장을 갖는 자외 발광 다이오드가 이용된다.

제2 광원부(3)와 제1 광원부(4)에는, 기판(5)에 실장되기 위한 단자(31)가 형성되어 있고, 이 단자(31)를 기판(5)에 삽입하여, 납땜 등으로 접합함으로써, 각각 구동 전원(도시하지 않음)에 전기적으로 접속된다. 구동 전원은, 제2 광원부(3)에 전압을 인가하는 전극 단자와 제1 광원부(4)에 전압을 인가하는 전극 단자를 선택함으로써, 제2 광원부(3) 및 제1 광원부(4)를 동시에, 혹은 시간적으로 전환하여 발광시킬 수 있는 회로 구성으로 되어 있다. 또한 제2 광원부(3)에 내장된 복수의 LED 중 임의의 LED를 선택하여 동시에, 혹은 시간적으로 전환하여 발광시킬 수도 있다.

이상의 구성에 의해, 컴팩트한 구성으로, 제2 광원부(3)[광원(3a)]가 설치되는 단부면(1e)으로부터 가시광 또는 가시광으로부터 적외광까지를 포함하는 파장 범위의 광을 도광체(1)에 입사시킬 수 있고, 제1 광원부(4)가 설치되는 단부면(1f)으로부터 자외광을 도광체(1)에 입사시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 제1 광원부(4)로부터 발광되는 광, 또는 상기 제2 광원부(3)로부터 발광되는 광을, 상기 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터 출사시킬 수 있다. 또한, 광원(3a)이 설치되는 측과 동일한 단부면(1e)으로부터, 광원(3b)에 의해 백색광을 도광체(1)에 입사시키고, 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터 출사시킬 수 있다.

바람직하게는, 도광체(1)의 제2 광원부(3)가 설치되는 단부면(1e)에는, 420 ㎚ 이상의 적외광 및 가시광을 투과시키고, 400 ㎚ 미만의 자외광을 반사 또는 흡수함으로써 차단하는 제2 광학 필터(6)가 설치되어 있다. 또한 도광체(1)의 제1 광원부(4)가 설치되는 단부면(1f)에는, 400 ㎚ 미만의 자외광을 투과시키고, 420 ㎚ 이상의 적외광 및 가시광을 반사 또는 흡수함으로써 차단하는 제1 광학 필터(7)가 설치되어 있다.

제2 광학 필터(6), 제1 광학 필터(7)는, 특별히 한정하는 것은 아니며, 목적으로 하는 파장 영역을 차단하는 것이면 재질·구조를 불문한다. 예컨대 반사시키는 광학 필터이면, 유리 표면에 투과율이나 굴절률이 상이한 금속 산화물 혹은 유전체의 박막을 다층 증착함으로써 얻어지는 간섭 필터(밴드 패스 필터)가 바람직하다.

반사시키는 간섭 필터로서는, 예컨대, 산화규소와 오산화탄탈 등을 채용하고, 각각의 투과율이나 굴절률 및 막 두께를 조정하여 다층 증착함으로써 원하는 밴드 패스 필터 특성을 확보함으로써 얻어진다. 한편, 당연하지만 통상의 광학 관련 산업용으로 종래부터 생산되고 있는 밴드 패스 필터이며, 요구 성능을 만족하는 것이면, 채용 시에 특별히 제한은 없다.

제2 광학 필터(6), 제1 광학 필터(7)에 간섭 필터를 이용하는 경우, 상기 간섭 필터만으로는 목적으로 하는 투과 영역을 조정할 수 없는 경우에는, 또한 그 위에 금속 또는 그 산화물, 질화물, 불화물의 박막을 이용한 필름을 겹침으로써 원하는 파장 특성을 확보하는 것이 가능하다.

제2 광학 필터(6)가 자외광을 흡수하는 광학 필터이면, 유기계의 자외광 흡수제를 투명 필름에 혼입 혹은 코팅한 자외광 흡수 필름이어도 좋다. 또한, 간섭 필터로, 예컨대, 산화규소와 산화티탄 등을 채용하고, 각각의 투과율이나 굴절률 및 막 두께를 조정하여 다층 증착함으로써 자외광을 반사, 흡수 양 기능에 의해 차단함으로써 소망 파장 특성을 확보해도 좋다.

또한 제1 광학 필터(7)가 가시광, 적외광을 흡수하는 광학 필터이면, 자외광을 통과시키고 가시광, 적외광을 커트하는 물질을 필름 중에 첨가해도 좋다.

한편, 제2 광학 필터(6), 제1 광학 필터(7)의 도광체(1)에 대한 설치 방법은 임의이며, 도광체(1)의 단부면(1e, 1f)에 도포 또는 증착에 의해 피복해도 좋다. 또한 필름형 혹은 판형의 제2 광학 필터(6), 제1 광학 필터(7)를 준비하여, 도광체(1)의 단부면(1e, 1f)에 밀착시키거나, 혹은 단부면(1e, 1f)으로부터 일정한 거리를 두고 부착해도 좋다.

또한, 제2 광학 필터(6), 제1 광학 필터(7)를 도광체(1)의 단부면(1e, 1f)에 설치하는 것이 아니라, 제2 광원부(3), 제1 광원부(4)에 설치하는 것도 가능하다. 이 경우, 각 광원부(3, 4)에 광학 필터(6, 7)를 도포 또는 증착에 의해 피복해도 좋고, 필름형 혹은 판형의 광학 필터(6, 7)를 준비하여, 각 광원부(3, 4)에 밀착시켜 부착해도 좋다. 혹은, 제2 광원부(3)의 밀봉제에, 가시광, 또는 가시광으로부터 적외광까지를 포함하는 파장 범위의 광을 투과시키고, 자외광을 차단하는 물질을 첨가함으로써, 제2 광학 필터(6)를 구성해도 좋다. 마찬가지로, 제1 광원부(4)의 밀봉제에, 자외광을 투과시키고, 가시광, 또는 가시광으로부터 적외광까지를 포함하는 파장 범위의 광을 차단하는 물질을 첨가함으로써, 제1 광학 필터(7)를 구성해도 좋다.

제1 광학 필터(7)가, 자외광을 투과시키고, 적외광 및 가시광을 반사 또는 흡수하는 광학 필터이면, 다음과 같은 이점이 있다. 제1 광원부(4)가 산화알루미늄·세라믹스 소결체 등, 자외광이 닿았을 때에 파장 690 ㎚ 부근의 형광을 발하는 실장 기체(基體)를 채용하고 있는 경우를 상정한다. 자외광이 제1 광원부(4)로부터 조사될 때에, 그 조사광이 제1 광원부(4)의 실장 기체에 닿아 690 ㎚ 부근의 형광이 이차 조사되어 도광체(1) 안으로 들어가는 것을 방지할 필요가 있다. 그래서, 제1 광학 필터(7)를, 적외광 및 가시광을 반사 또는 흡수하도록 설계함으로써, 이차 조사된 형광이 도광체(1) 안으로 들어가지 않도록 하면, 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터의 불필요한 형광의 출사를 방지할 수 있어, 지엽류의 자외 형광의 콘트라스트를 좋게 할 수 있다. 한편, 자외광이 형광하는 것은 산화알루미늄·세라믹스 소결체뿐만이 아니라, 밀봉 수지가 형광하는 경우에 대해서도 마찬가지로 이차 조사를 방지할 수 있다.

제2 광학 필터(6)가, 적외광 및 가시광을 투과시키고, 자외광을 반사 또는 흡수하는 광학 필터이면, 다음과 같은 이점이 있다. 제2 광원부(3)가 산화알루미늄·세라믹스 소결체 등, 자외광이 닿았을 때에 파장 690 ㎚ 부근의 형광을 발하는 실장 기체를 채용하고 있는 경우를 상정한다. 제1 광원부(4)로부터 조사된 자외광이 도광체(1)의 단부면(1e)을 통과하여 제2 광원부(3)에 닿으면, 690 ㎚ 부근의 형광이 제2 광원부(3)로부터 이차 조사되어 도광체(1) 안으로 들어오기 때문에, 이것을 방지할 필요가 있다. 그래서, 제2 광학 필터(6)를, 자외광을 반사 또는 흡수하도록 설계함으로써, 자외광이 도광체(1)의 단부면(1e)으로부터 밖으로 나오지 않도록 하면 제2 광원부(3)에 닿는 일이 없다. 따라서, 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터의 불필요한 형광의 출사를 방지할 수 있다. 그 결과, 지엽류의 자외 형광의 콘트라스트를 좋게 할 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 제2 광학 필터(6)가 적외광 및 가시광을 투과시키고, 자외광을 반사시키는 광학 필터인 것이 바람직하고, 다음과 같은 이점이 있다. 제1 광원부(4)로부터 도광체(1)에 입사되고 제2 광학 필터(6)에서 반사되어 도광체(1)로 되돌아가는 자외광의 광량이 증가하기 때문에, 결과로서, 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터의 자외광의 출사 광량이 증대한다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 제2 광학 필터(6)는 제2 광원부(3)로부터 조사되는 적외광 및 가시광을 투과시키기 때문에, 제2 광원부(3)로부터의 적외광 및 가시광이 도광체(1)에 들어가는 것을 방해하는 일도 없다.

또한 제1 광학 필터(7)가 자외광을 투과시키고, 가시광, 적외광을 반사시키는 광학 필터이면, 제2 광원부(3)로부터 조사되고, 도광체(1)에 입사되어서 제1 광학 필터(7)에서 반사되어 도광체(1)로 되돌아가는 가시광, 적외광의 광량이 증가하기 때문에, 결과로서, 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터의 가시광, 적외광의 출사 광량이 증대한다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 제1 광학 필터(7)는 제1 광원부(4)로부터 조사되는 자외광을 투과시키기 때문에, 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터의 자외광의 출사도 가능해진다.

제1 광원부(4)로부터 발광되는 자외광은, 제1 광학 필터(7)를 통해 도광체(1)에 입사되고, 광 확산 패턴 형성면(1g)에 의해 확산·굴절되어, 광출사측면(1d)으로부터 초점면(20)에 있는 지엽류(매체)에 조사된다. 이에 의해, 지엽류로부터 형광이 발생하고, 그 형광색 발광이 수광부(12)에서 검출됨으로써, 자외광을 이용한 지엽류의 식별을 행할 수 있다.

제2 광원부(3)의 광원(3a)으로부터 발광되는 가시광 또는 가시광으로부터 적외광까지를 포함하는 파장 범위의 광은, 제2 광학 필터(6)를 통해 도광체(1)에 입사되고, 광 확산 패턴 형성면(1g)에 의해 확산·굴절되며, 광출사측면(1d)으로부터 초점면(20)에 있는 지엽류(매체)에 조사된다. 이에 의해, 가시광 또는 적외광을 이용한 지엽류의 식별을 행할 수 있다.

<수광부>

도 6은 수광부(12)의 소자 배열을 도시한 모식도이다. 수광부(12)는, y방향으로 직선형으로 배열된 복수의 수광 소자(각각 포토다이오드, 포토트랜지스터 등으로 구성됨)와 신호 처리부(21)와 드라이버(22)를 일체화시킨 센서 IC칩을 배열하고, 각 수광 소자를 컬러 필터로 덮으며, 이것을 기판 상에 실장한 것이다. 드라이버(22)는 수광 소자를 구동하기 위한 바이어스 전류를 작성하여 공급하는 회로 부분이고, 신호 처리부(21)는 수광 소자의 광검출 신호를 판독 처리하는 회로 부분이다. 수광 소자의 종류는 한정되지 않으나, 예컨대 실리콘 PN 다이오드 혹은 PIN 다이오드가 이용된다.

지엽류가 x방향(부주사 방향)으로 이동하는 동안에, 일렬로 배열된 수광 소자를 노광함으로써, 지엽류의 면 상에 y방향(주주사 방향)을 따른 소정 폭의 관측 라인을 설정할 수 있다. 지엽류의 라인 정보를 판독하는 노광 시간(광학 판독 시간이라고 함)은, 광원의 강도, 센서의 파장 감도 등에 따라 임의로 설정할 수 있다. 예컨대 지엽류의 x방향의 이동 속도는 ATM이나 지폐 처리기 등에서는 1500 ㎜/초∼2000 ㎜/초이고, 광학 판독 시간으로서 0.5밀리초∼1.0밀리초를 채용하면, 관측 라인의 x방향의 폭은 0.75 ㎜∼2 ㎜가 된다.

본 발명의 실시형태에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 수광부(12)의 1화소(화소란, 화상 데이터를 판독 처리하는 공간적 단위를 말함)당 복수, 예컨대 4개의 수광 소자가 직선형으로 배열되어 구성되어 있다. 도 6에서는, 4개의 수광 소자 중, 1번째의 수광 소자가 빨간(R) 컬러 필터로 덮여지고, 2번째의 수광 소자가 녹색(G)의 컬러 필터로 덮여지며, 3번째의 수광 소자가 푸른(B) 컬러 필터로 덮여져 있다. 그리고, 4번째의 수광 소자는 투명(W) 필터로 덮여져 있거나, 혹은 각 색 필터로 덮여져 있지 않다. 한편 상기 컬러 필터(R, G, B)는 통상, 300 ㎚∼400 ㎚의 자외광에 대해서는 불투명하고, 파장 800 ㎚ 이상의 적외광에 대해서는 투과성을 갖는다.

이와 같이, 수광부(12)에는, 각 화소에 대응시켜 가시광 컬러 필터(R, G, B)가 설치되고, 이 컬러 필터를 투과한 광이 각 수광 소자에 입사된다. 단, 컬러 필터는, 각 화소에 대해 3색에 한정되지 않고, 1색 이상의 컬러 필터가 설치되어 있으면 된다.

한편, 도 6에서는 1소자만이 동일 색의 컬러 필터로 덮여져 있었으나, 2개 이상의 수광 소자가 동일 색의 컬러 필터로 덮여져 있어도 좋다.

투명(W) 필터는, 어떠한 착색도 없는 「투명한」 필터이다. 예컨대 모든 컬러 필터의 광투과율을 가산한 광투과율을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대 R필터의 광투과 대역과, G필터의 광투과 대역과, B필터의 광투과 대역을 이어서 포락선(包絡線)을 만들었을 때의, 이 포락선과 동일한 광투과율을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 「투명 필터」를 형성하는 막의 재료는, 유기 재료에서는 투명한 아크릴 수지, 시클로올레핀계 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지 중에서 선택되고, 또한 무기계에서는 질화실리콘막, 산화실리콘막 중에서 선택된다.

이들 각 색 필터 재료는, 300 ㎚∼400 ㎚의 자외광에 대해서도 투명하다. 이들 광학 필터 재료는, 파장 800 ㎚ 이상의 적외광에 대해서도 투과성을 갖는다.

한편, 유기 재료에 있어서는, 액정 용도에 이용되는 자외광 흡수제를 포함한 투명 재료는, 자외광에 대해 투명하지 않기 때문에, 채용하는 것은 바람직하지 않다.

이와 같이, 수광부(12)는, 1화소에 복수의 수광 소자와 이들을 덮는 각 색의 컬러 필터가 탑재되어 있기 때문에, 광원의 파장을 전환하지 않고, 각각이 원하는 파장 영역의 광을 단독으로 조사할 수 있는 복수의 발광 소자를 동시에 점등시켜, 지엽류의 색 정보를 1개의 관측 라인으로 한번에 출력하는 것이 가능해진다.

이러한 구성의 수광부(12)의 광검출 신호는, 각 수광 소자의 광검출 신호를 동시에 취득한 신호이며, 이들은 신호 처리부(21)에 입력된다. 신호 처리부(21)는, 수광부(12)의 R, G, B의 각 컬러 필터를 투과한 수광 소자의 신호 강도에 기초하여, 지엽류의 색 정보를 판별하고, 투명(W) 필터를 투과하거나, 혹은, 상기 각 색 필터를 투과하지 않는 신호 강도에 기초하여, 상기 화소에 들어오는 전체 광량을 산출한다. 이에 의해, 전체 광량을 분모(레퍼런스)로 한, 각 색 신호의 정확한 광량에 기초한 화상 데이터를 얻을 수 있다.

신호 처리부(21)로부터의 신호는, 제어부(100)에 입력된다. 제어부(100)는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit)를 포함하는 구성이며, CPU가 프로그램을 실행함으로써, 판정부(101) 및 보정 처리부(102) 등으로서 기능한다.

판정부(101)는, 수광 소자에서 판독한 지엽류의 화상 데이터를, 각각 예컨대 마스터 데이터와 비교하여 진위, 금종(金種) 및 오손(汚損) 등을 판별한다. 보정 처리부(102)는, 신호 처리부(21)로부터 입력되는 신호를 보정함으로써, 보정된 화상 데이터를 생성한다. 판정부(101)는, 보정 처리부(102)에 의해 보정된 화상 데이터에 기초하여 판정을 행한다.

단, 수광부(12)의 소자 배열은 상기한 형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 수광부(12)의 수광 소자는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, RGBWRGBW…와 같이 일렬로 배열하는 것에 한정되지 않고, 2열 이상으로 배열된 것이어도 좋다. 도 7의 (b)는 상기 수광 소자가 1화소당 2×2로 배열된 것이며, 2열 중 하나의 열(예컨대 아래의 열)의 한 모퉁이에, 투명(W) 필터 또는 각 색 필터가 없는 제2 수광 소자가 배열되어 있는 예를 도시한다. 도 7의 (c)는 상기 수광 소자가 1화소당 4열로 배열된 것이며, 이들 4열 중 하나의 열(예컨대 가장 아래의 열)에, 투명(W) 필터 또는 각 색 필터가 없는 제2 수광 소자가 배열되어 있는 예를 도시한다. 이들의 경우에도, 1화소 내에 있어서, 투명(W) 필터를 통해 또는 각 색 필터가 없는 수광 소자에서 검출된 광신호를 기록하고, 각 컬러 필터(R, G, B)를 투과한 각 수광 소자의 신호 강도를 검출할 수 있다.

또한, 투명(W) 필터 대신에, 녹색(G)의 컬러 필터를 설치함으로써, RGBGRGBG…와 같은 배열로 해도 좋다. 이와 같이, 각 화소에 설치되는 컬러 필터의 종류 및 수는 임의이며, 각 화소에 적어도 1색 이상의 가시광 컬러 필터가 설치되어 있으면 된다.

<보정 처리>

도 8은 보정 처리부(102)에 의해 보정을 행할 때의 양태에 대해 설명하기 위한 개략도이다. 본 발명의 실시형태에서는, 제2 광원부(3)의 광원(3b)으로부터 발광되는 백색광을 이용하여 보정을 행함으로써, 자외광 조사 시의 형광색의 컬러 밸런스를 취할 수 있도록 되어 있다.

구체적으로는, 초점면(20)을 따라 x방향으로 백색 기준물(200)을 반송한다. 백색 기준물(200)은, 예컨대 반사율이 높은 백색의 시트로 이루어진다. 백색 기준물(200)의 반송 시에는, 제2 광원부(3)의 광원(3b)으로부터 백색광이 발광되고, 그 백색광이 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터 출사되어 백색 기준물(200)에 조사된다. 백색광이 조사된 백색 기준물(200)로부터의 반사광은, 렌즈 어레이(11)를 투과하여 수광부(12)에 입사되고, 수광부(12)의 각 컬러 필터를 통해 복수의 수광 소자에서 수광된다. 이에 의해, 각 수광 소자로부터의 출력 신호의 신호 강도가 검출된다.

이와 같이 하여 백색광으로부터 얻어진 각 화소에 있어서의 RGB 각 색에 대응하는 신호 강도의 값이, 각 화소에 있어서 가장 작은 값으로 나눗셈됨으로써, RGB 각 색의 규격화 출력의 비(Rn:Gn:Bn)가 기준 화소 출력값으로서 화소마다 산출된다.

그 후, 초점면(20)을 따라 x방향으로 지엽류(매체)를 반송한다. 지엽류의 반송 시에는, 제1 광원부(4)로부터 자외광이 발광되고, 그 자외광이 도광체(1)의 광출사측면(1d)으로부터 출사되어 지엽류에 조사된다. 자외광이 조사된 지엽류로부터는 형광이 발생하고, 그 형광이 렌즈 어레이(11)를 투과하여 수광부(12)에 입사되며, 수광부(12)의 각 컬러 필터를 통해 복수의 수광 소자에서 수광된다. 이에 의해, 각 수광 소자로부터의 출력 신호의 신호 강도(Rf, Gf, Bf)가 검출된다.

이와 같이 하여 형광으로부터 얻어진 각 화소에 있어서의 RGB 각 색에 대응하는 신호 강도의 값(Rf, Gf, Bf)이, 각 화소에 있어서 미리 산출된 RGB 각 색의 규격화 출력의 비(Rn:Gn:Bn)로 각각 나눗셈됨으로써, 보정 후의 신호 강도의 값(Rfc, Gfc, Bfc)이 화소마다 산출된다.

즉, 각 화소에 있어서의 적색(R)에 대응하는 보정 후의 신호 강도의 값(Rfc)은 하기 식 (1)에 의해 산출되고, 각 화소에 있어서의 녹색(G)에 대응하는 보정 후의 신호 강도의 값(Gfc)은 하기 식 (2)에 의해 산출되며, 각 화소에 있어서의 청색(B)에 대응하는 보정 후의 신호 강도의 값(Bfc)은 하기 식 (3)에 의해 산출된다.

Rfc=Rf/Rn …(1)

Gfc=Gf/Gn …(2)

Bfc=Bf/Bn …(3)

<작용 효과>

본 발명의 실시형태에서는, 본 발명의 백색 LED 광원[제2 광원부(3)의 광원(3b)], 즉, 여기 광원을, 자색, 청색의 LED 상을 형광체로 덮고, LED 소자의 발광과 형광체의 형광을 합성한 백색광을 백색 기준물(200)에 조사함으로써, 백색 기준물(200)로부터의 광이 가시광 컬러 필터를 통해 복수의 수광 소자에 입사된다. 이때 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 기준 화소 출력값(Rn, Gn, Bn)으로서 이용함으로써, 자외광 조사 시의 지엽류의 가시 형광의 색의 판독 정밀도를 간편하고 또한 정확하게 검출할 수 있다.

구체적으로는, 유가 증권이나 지폐 등의 지엽류(매체)의 감별 시에, 자외 광원[제1 광원부(4)]으로부터 지엽류에 자외광을 조사하고, 지엽류로부터의 형광이 가시광 컬러 필터를 통해 복수의 수광 소자에 입사됨으로써, 각 수광 소자로부터의 출력 신호(Rf, Gf, Bf)를 얻을 수 있다. 이 출력 신호(Rf, Gf, Bf)에 대해, 기준 화소 출력값(Rn, Gn, Bn)을 이용하여 상기 식 (1)∼(3)에 의해 보정이 행해진다. 이에 의해, 자외광 조사 시의 형광색의 컬러 밸런스를 취할 수 있기 때문에, 원하는 컬러 밸런스가 취해진 상질의 화질을 얻을 수 있다.

특히, 상기 실시형태와 같이, 상승 시간 및 하강 시간이 짧아 응답성이 높은 백색 LED 광원[제2 광원부(3)의 광원(3b)]을 이용함으로써, 자외광 조사 시에 원하는 컬러 밸런스가 취해진 더욱 상질의 화질을 얻을 수 있다. 즉, 단시간에 지엽류의 식별을 행하기 위해서는 고속으로의 판독(예컨대 1라인의 판독 속도가 100 μ초 이하)이 필요한 데다, 단시간에 다수의 파장을 전환하기 위해서, 응답성이 높은 백색 LED 광원을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시형태에서는, 수광부(12)에 있어서 복수의 수광 소자가 y방향(주주사 방향)을 따라 직선형으로 배열되어 있다. 이에 의해, 1라인의 관측 라인 상에 있어서 자외광 조사 시의 지엽류의 가시 형광색을 고속으로 검출할 수 있다.

<변형예>

이상으로, 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 본 발명의 실시는, 이상의 형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 본 발명에서는, 제2 광원부(3)의 광원(3a)은 가시광, 또는 가시로부터 적외에 걸친 파장의 광을 발광하는 광원이었으나, 가시광만을 발광하는 광원이어도 좋다. 제2 광원부(3)의 광원(3a)을 생략하고, 백색 LED 광원으로서의 광원(3b)만을 설치해도 좋다. 또한, 광 확산 패턴(P)의 형성면을, 도광체(1)의 광출사측면(1d)을 제외한 임의의 면에 배치할 수 있다. 예컨대 광 확산 패턴을 바닥측면(1a)에 형성하고, 이것을 광 확산 패턴(P)의 형성면으로 해도 좋다[이 경우 바닥측면(1a)과 좌우측면(1b) 사이에 비스듬히 면을 형성할 필요는 없다].

보정 처리에서는, 제1 광원부(4)로부터의 자외광이 조사된 지엽류로부터의 형광이 수광부(12)에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호가 아니라, 제2 광원부(3)의 광원(3a)으로부터의 가시광, 또는 가시로부터 적외에 걸친 파장의 광이 조사된 지엽류로부터의 광이 수광부(12)에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호가, 기준 화소 출력값(Rn, Gn, Bn)을 이용하여 보정되어도 좋다.

라인 광원(10)은, 도광체(1)에 대해 길이 방향(L)의 한쪽 또는 양쪽의 단부면으로부터 광을 입사시키고, 광 확산 패턴(P)으로 광을 확산·굴절시키는 것과 같은 구성에 한정되지 않고, 도광체(1)의 바닥측면(1a)측으로부터 광출사측면(1d)을 통해 초점면(20)에 광을 직접 조사하는 것과 같은 구성[이른바 직하형(直下型)]이어도 좋다. 이에 의해, 저렴하고 출력이 비교적 작은 LED를 광원으로서 이용한 경우라도, 직하형으로 배열함으로써 원하는 광량을 확보할 수 있다. 이러한 직하형의 구성의 경우, 도광체(1)를 생략하는 것도 가능하다.

또한, 관측 라인은 1라인에 한정되는 것은 아니며, 각각 y방향(주주사 방향)을 따라 연장되는 복수의 관측 라인이, x방향(부주사 방향)으로 나란히 설정되어 있어도 좋다. 이 경우, x방향의 동일 열의 화소에 있어서의 출력 신호의 평균값을 산출하고, 그 평균값을 이용하여 보정 처리가 행해져도 좋다.

1: 도광체 2: 커버 부재
3: 제2 광원부 3a: 광원
3b: 광원(백색 LED 광원) 4: 제1 광원부
6: 제2 광학 필터 7: 제1 광학 필터
10: 라인 광원 11: 렌즈 어레이
12: 수광부 20: 초점면
100: 제어부 101: 판정부
102: 보정 처리부 200: 백색 기준물

Claims (6)

1. 자외 광원으로부터 매체에 자외광을 조사하고, 매체로부터 발생하는 형광색 발광을 수광부(受光部)에서 검출하는 자외선 형광색 검출 장치로서,
   형광체를 형광시킴으로써 백색광을 발생시키는 백색 LED 광원과,
   상기 수광부에 설치되고, 적어도 1색 이상의 가시광 컬러 필터를 투과한 광이 입사되는 복수의 수광 소자와,
   상기 백색 LED 광원으로부터의 백색광이 조사된 백색 기준물로부터의 광이 상기 가시광 컬러 필터를 통해 상기 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호에 기초하여, 상기 자외 광원으로부터의 자외광이 조사된 매체로부터의 형광이 상기 가시광 컬러 필터를 통해 상기 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 보정하는 보정 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자외선 형광색 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 백색 LED 광원의 출력이 10%로부터 90%로 상승하기까지의 시간, 및 90%로부터 10%로 하강하기까지의 시간의 각각이, 2 μ초 이하인 것을 특징으로 하는 자외선 형광색 검출 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 수광 소자는, 주(主)주사 방향을 따라 직선형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 형광색 검출 장치.
4. 자외 광원으로부터 매체에 자외광을 조사하고, 매체로부터 발생하는 형광색 발광을 수광부에서 검출하는 자외선 형광색 검출 장치를 이용한 자외선 형광색 검출 방법으로서,
   상기 자외선 형광색 검출 장치는,
   형광체를 형광시킴으로써 백색광을 발생시키는 백색 LED 광원과,
   상기 수광부에 설치되고, 적어도 1색 이상의 가시광 컬러 필터를 투과한 광이 입사되는 복수의 수광 소자를 구비하며,
   상기 백색 LED 광원으로부터의 백색광이 조사된 백색 기준물로부터의 광이 상기 가시광 컬러 필터를 통해 상기 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호에 기초하여, 상기 자외 광원으로부터의 자외광이 조사된 매체로부터의 형광이 상기 가시광 컬러 필터를 통해 상기 복수의 수광 소자에 입사됨으로써 얻어지는 각 수광 소자로부터의 출력 신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 자외선 형광색 검출 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 백색 LED 광원의 출력이 10%로부터 90%로 상승하기까지의 시간, 및 90%로부터 10%로 하강하기까지의 시간의 각각이, 2 μ초 이하인 것을 특징으로 하는 자외선 형광색 검출 방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 복수의 수광 소자는, 주주사 방향을 따라 직선형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 형광색 검출 방법.
   

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