WO2019077917A1 - 光ラインセンサユニット - Google Patents

Abstract

反射部材１７が、ライン光源からレンズアレイ１１までの光路上に配置される。紫外光遮断フィルタ１５が、反射部材１７よりも受光部１２側に設けられる。カラーフィルタ１８が、紫外光遮断フィルタ１５よりも受光部１２側に設けられる。受光部１２の受光面１２Ａは、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８を介さずに反射部材１７に対向する第１領域１２１と、カラーフィルタ１８を介さずに反射部材１７及び紫外光遮断フィルタ１５に対向する第２領域１２２と、反射部材１７、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８に対向する第３領域１２３とを有する。

Description

光ラインセンサユニット

　本発明は、例えば紙幣、有価証券などの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を備えた光ラインセンサユニットに関するものである。

　紙葉類の真偽を判別するための鑑別システムには、紙葉類を照明するライン光源と、照明された紙葉類からの光を受光する受光部とを有する光ラインセンサユニットが備えられている。ライン光源には、例えば紫外光源及び可視光源が備えられており、紫外光又は可視光を選択的に照射することができるようになっている。また、光ラインセンサユニットの中には、紫外光や可視光だけでなく、赤外光を照射可能なものもある。

　紙葉類に可視光を照射した場合には、紙葉類で反射した光又は紙葉類を透過した光が、カラーフィルタを介して受光部に入射する。カラーフィルタは、特定波長範囲の可視光を通過させるものであり、ＲＧＢ各色の可視光をそれぞれ通過させて受光部で受光することにより、受光部におけるＲＧＢ各色の受光強度に基づいて紙葉類のカラー画像を取得することができる。

　一方、紙葉類に紫外光を照射した場合には、紙葉類に含まれる蛍光体が紫外光の照明により蛍光し、その蛍光がカラーフィルタを介して受光部に入射する。これにより、受光部における受光強度に基づいて、紙葉類の蛍光画像を取得することができる。紙葉類に紫外光を照射する場合には、紫外光が受光部に入射することにより蛍光の検出精度が低下するのを防止するため、カラーフィルタの手前側（受光部側とは反対側）には、紫外光遮断フィルタが設けられる。

　この種の光ラインセンサでは、温度変化などに起因して、紫外光源における発光光量に変動が生じる場合がある。そこで、受光部の読取領域内であって、かつ紙葉類の画像を読み取る画像領域の外側に、紫外光が照射されたときに蛍光を発する蛍光部材（白基準板）を設けた構成が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。このような構成によれば、受光部における蛍光部材からの蛍光の受光量と、基準データ記憶部に予め格納されている基準データとに基づいて、紙葉類の画像を補正することができる。

特開２０１６－５０９３号公報

　しかしながら、蛍光部材は、長期の使用により劣化し、紫外光を照射したときの蛍光量が変化する場合がある。このような場合には、紫外光源からの紫外光の光量を精度よく測定することができないため、紙葉類の画像を良好に補正することができないという問題がある。

　そこで、本願発明者らは、蛍光部材に紫外光を照射することにより蛍光を生じさせるのではなく、紫外光を反射部材で反射させて受光部で直接受光することにより、紫外光の光量に基づいて紙葉類の画像を補正することを考えるに至った。この場合、少なくとも反射部材と受光部との間には紫外光遮断フィルタを配置しないような構成とする必要がある。しかし、この場合には、カラーフィルタに紫外光が照射されることとなるため、カラーフィルタが劣化してしまうという問題がある。

　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、蛍光部材を用いることなく紫外光源における紫外光の光量を測定することができるとともに、紫外光によるカラーフィルタの劣化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。

　本発明に係る光ラインセンサユニットは、ライン光源と、レンズアレイと、受光部と、反射部材と、紫外光遮断フィルタと、カラーフィルタとを少なくとも備える。前記ライン光源は、紫外光源及び可視光源を有し、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、前記レンズアレイを通過した光を受光面で受光する。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、前記受光部の読取領域内であって、かつ紙葉類の画像を読み取る画像領域の外側に設けられる。前記紫外光遮断フィルタは、前記反射部材よりも前記受光部側に設けられ、前記受光部に紫外光が入射するのを阻止する。前記カラーフィルタは、前記紫外光遮断フィルタよりも前記受光部側に設けられ、特定波長範囲の可視光を通過させて前記受光部に入射させる。

　前記受光部の受光面は、第１領域と、第２領域と、第３領域とを有する。前記第１領域は、前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタを介さずに前記反射部材に対向する。前記第２領域は、前記カラーフィルタを介さずに前記反射部材及び前記紫外光遮断フィルタに対向する。前記第３領域は、前記反射部材、前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタに対向する。

　このような構成によれば、紫外光源から紫外光を照射した場合、受光部の受光面における第１領域には、反射部材で反射した紫外光が入射するため、第１領域における紫外光の受光量に基づいて、蛍光部材を用いることなく紫外光源における紫外光の光量を測定することができる。また、可視光源から可視光を照射した場合、受光部の受光面における第３領域には、反射部材で反射した可視光がカラーフィルタを介して入射するため、第３領域における可視光の受光量に基づいて、可視光源における可視光の光量を測定することができる。

　紫外光源から紫外光を照射した場合、受光部の受光面における第１領域には、反射部材で反射した紫外光がカラーフィルタを介することなく入射する。したがって、カラーフィルタが紫外光により劣化するのを防止することができる。特に、第１領域と第３領域との間には、カラーフィルタを介さずに反射部材及び紫外光遮断フィルタに対向する第２領域が設けられているため、第３領域に対向するカラーフィルタまで紫外光が回り込むのを防止することができ、カラーフィルタが紫外光により劣化するのを確実に防止することができる。

　前記反射部材は、前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタのそれぞれにおける少なくとも一方の端部に対向する位置に設けられていてもよい。この場合、前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタの各端部が、前記受光面に平行な方向において互いにずれた位置に設けられることにより、各端部間に前記第２領域が形成されていてもよい。

　このような構成によれば、紫外光遮断フィルタ及びカラーフィルタの各端部を、受光面に平行な方向において互いにずれた位置に設けるだけの簡単の構成で、各端部間に第２領域を容易に形成することができる。したがって、カラーフィルタが紫外光により劣化するのを簡単な構成で確実に防止することができる。

　前記レンズアレイは、所定角度範囲内で入射する光を透過させる開口角を有している。この場合、前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタの各端部は、それらを結ぶ直線が前記受光面に直交する方向に対して前記所定角度範囲以上となるように、前記受光面に平行な方向において互いにずれた位置に設けられることが好ましい。

　このような構成によれば、カラーフィルタの端部に到達し得る角度でレンズアレイに入射する紫外光は、レンズアレイを通過しないため、カラーフィルタが紫外光により劣化するのを確実に防止することができる。

　前記所定角度範囲は、１０～２０°であることが好ましい。

　前記光ラインセンサユニットは、紫外光基準データ記憶部と、第１画像補正処理部とをさらに備えていてもよい。前記紫外光基準データ記憶部は、基準光量の紫外光が前記反射部材で反射して前記第１領域に入射したときの前記受光部における受光量を紫外光基準データとして記憶する。前記第１画像補正処理部は、前記受光部の前記第１領域における紫外光の受光量、及び、前記紫外光基準データ記憶部に記憶されている前記紫外光基準データに基づいて、紫外光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を補正する。

　このような構成によれば、反射部材で紫外光を反射させて受光部の第１領域で受光することにより、その受光量と紫外光基準データとに基づいて、紫外光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を良好に補正することができる。

　前記光ラインセンサユニットは、可視光基準データ記憶部と、第２画像補正処理部とをさらに備えていてもよい。前記可視光基準データ記憶部は、基準光量の可視光が前記反射部材で反射して前記第３領域に入射したときの前記受光部における受光量を可視光基準データとして記憶する。前記第２画像補正処理部は、前記受光部の前記第３領域における可視光の受光量、及び、前記可視光基準データ記憶部に記憶されている前記可視光基準データに基づいて、可視光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を補正する。

　このような構成によれば、反射部材で可視光を反射させて受光部の第３領域で受光することにより、その受光量と可視光基準データとに基づいて、可視光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を良好に補正することができる。

　前記ライン光源は赤外光源も有していてもよい。この場合、前記光ラインセンサユニットは、赤外光基準データ記憶部と、第３画像補正処理部をさらに備えていてもよい。前記赤外光基準データ記憶部は、基準光量の赤外光が前記反射部材で反射して前記第３領域に入射したときの前記受光部における受光量を赤外光基準データとして記憶する。前記第３画像補正処理部は、前記受光部の前記第３領域における赤外光の受光量、及び、前記赤外光基準データ記憶部に記憶されている前記赤外光基準データに基づいて、赤外光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を補正する。

　このような構成によれば、反射部材で赤外光を反射させて受光部の第３領域で受光することにより、その受光量と赤外光基準データとに基づいて、赤外光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を良好に補正することができる。

　本発明によれば、紫外光源から紫外光を照射した場合、受光部の受光面における第１領域には、反射部材で反射した紫外光が入射するため、第１領域における紫外光の受光量に基づいて、蛍光部材を用いることなく紫外光源における紫外光の光量を測定することができる。

　また、本発明によれば、紫外光源から紫外光を照射した場合、受光部の受光面における第１領域には、反射部材で反射した紫外光がカラーフィルタを介することなく入射するため、カラーフィルタが紫外光により劣化するのを防止することができる。

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。 光ラインセンサユニットの付加的な構成を示す概略断面図である。 反射部材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り、斜め下方向から見た図を示している。 反射部材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り、斜め上方向から見た図を示している。 受光部で反射部材からの光を受光して補正データを算出し、紙葉類の画像の補正を行う照度補正システムを示すブロック図である。 光ラインセンサユニットの端部の構成を示した断面図である。 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の外観を概略的に示す斜視図である。 ライン光源の各構成部材の分解斜視図である。 ライン光源の側面図である。 蛍光部材を用いて紫外光の光量を測定した場合の蛍光部材の劣化について説明するための図である。 紫外光によるカラーフィルタの劣化について説明するための図であり、赤（Ｒ）のカラーフィルタについて示している。 紫外光によるカラーフィルタの劣化について説明するための図であり、緑（Ｇ）のカラーフィルタについて示している。 紫外光によるカラーフィルタの劣化について説明するための図であり、青（Ｂ）のカラーフィルタについて示している。

　＜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。

　この光ラインセンサユニットは、筐体１６内に、ライン光源１０、レンズアレイ１１及び受光部１２などを備えている。ライン光源１０は、焦点面２０上にある紙葉類を照明するための照明光源として用いられる。ライン光源１０は、紫外光源及び可視光源（いずれも図示せず）を有している。紫外光源からの紫外光により照明された紙葉類は、その紙葉類に含まれる蛍光体から蛍光を生じる。一方、可視光源からの可視光により照明された紙葉類は、その紙葉類の表面で可視光が反射することにより反射光を生じる。なお、ライン光源１０には、赤外光を出射する赤外光源が含まれていてもよい。

　照明された紙葉類からの光は、レンズアレイ１１により受光部１２へと導かれる。レンズアレイ１１は、紙葉類からの光を受光部１２に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。本実施形態では、レンズアレイ１１の倍率は１（正立）に設定されている。レンズアレイ１１は、所定角度範囲内で入射する光のみを透過させる開口角を有している。すなわち、上記所定角度範囲よりも大きい角度で入射する光は、レンズアレイ１１を通過することができず、受光部１２には入射しないようになっている。上記所定角度範囲は、例えば１０～２０°であるが、これに限られるものではない。

　受光部１２は、筐体１６に固定された基板１３に実装されている。レンズアレイ１１を通過した光は、受光部１２の受光面１２Ａで受光され、その受光量に応じた信号が受光部１２から出力される。紙幣、有価証券などの紙葉類の真偽を判定する際には、紙葉類が焦点面２０に沿って一方向ｘに搬送されることにより、紙葉類からの光が連続的に受光部１２で受光され、受光部１２からの出力信号に基づいて紙葉類の画像（カラー画像や蛍光画像など）が得られる。

　筐体１６、ライン光源１０、レンズアレイ１１及び受光部１２は、ｘ方向に垂直なｙ方向に延びている。本実施形態では、ｘ方向及びｙ方向は水平面内で互いに直交している。ライン光源１０から出射される光（可視光、紫外光又は赤外光）は、焦点面２０に対してｙ方向に沿ってライン状に照射される。図１では、ライン光源１０から焦点面２０に照射される光をＢ１で示している。

　可視光、紫外光及び赤外光のうち、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。

　ライン光源１０から出射された光Ｂ１は、筐体１６に固定された保護ガラス１４を透過して、焦点面２０に集光される。保護ガラス１４は、使用中のごみ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される。この保護ガラス１４は、反射部材１７を取り付けるためにも使用される。反射部材１７は、ライン光源１０からの光を反射（例えば拡散反射）させて受光部１２へと導く反射板により構成されている。

　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よく、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。本実施形態では、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保護ガラス１４の材料に使用するのが好ましい。

　筐体１６内におけるライン光源１０の底面に対向する位置には、ライン光源１０に備えられた光源部（紫外光源や可視光源など）を固定するための基板５が設置されている。この基板５は、フェノール、ガラスエポキシなどで形成された薄い絶縁板であり、その裏面に銅箔からなる配線パターンが形成されている。光源部の端子を基板５の各所に形成された孔に挿入し、基板の裏面において半田などで配線パターンと接合することにより、光源部を基板５に搭載し固定することができるとともに、所定の駆動電源（図示せず）から基板裏面の配線パターンを通して光源部に電力を供給することができる。

　焦点面２０から受光部１２までの任意の位置には、受光部１２に紫外光が入射するのを阻止する紫外光遮断フィルタ（ＵＶカットフィルタ）１５が設けられている。紫外光遮断フィルタ１５は、紫外光を反射又は吸収することにより遮断する。本実施形態では、レンズアレイ１１における受光部１２側の表面に紫外光遮断フィルタ１５が取り付けられているが、レンズアレイ１１における焦点面２０側の表面や、その他の位置に紫外光遮断フィルタ１５が設けられていてもよい。なお、「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意味している。

　紫外光遮断フィルタ１５の材質及び構造は、特に限定されるものではなく、紫外光が受光部１２に入射するのを阻止することができればよい。例え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や、ガラス表面に酸化チタン、酸化珪素など透過率又は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）などが、紫外光遮断フィルタ１５として使用されてもよい。

　受光部１２は、光を受けて光電変換により電気信号を出力する受光素子を含んで構成されている。受光素子の材質及び構造は、特に限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により受光部１２が構成されてもよい。さらに、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受光部１２として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が実装されてもよい。さらに、基板１３上にマイクロコンピュータ、記憶素子、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制御回路などを実装してデジタル信号を外部に取り出すこともできる。

　受光部１２と紫外光遮断フィルタ１５との間には、特定波長範囲の可視光を通過させるカラーフィルタ１８が設けられている。受光部１２の受光面１２Ａにおけるカラーフィルタ１８に対向する領域には、カラーフィルタ１８を通過した可視光のみが入射する。カラーフィルタ１８は、紫外光遮断フィルタ１５よりも受光部１２側に設けられているため、紫外光遮断フィルタ１５を透過した光の光路上にカラーフィルタ１８があれば、カラーフィルタ１８には紫外光が入射しない。

　カラーフィルタ１８は、受光部１２の各受光素子を覆っている。受光部１２は、一画素（画素とは、画像データを読み取り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。４つの受光素子のうち３つは、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ１８で覆われており、残りの１つは、透明フィルタ（Ｗ）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、カラーフィルタ１８は、紫外光を透過せず、赤外光に対しては透過性を有する。このように、受光部１２には、各画素に対応付けてカラーフィルタ１８が設けられ、このカラーフィルタ１８を透過した光が各受光素子に入射する。ただし、カラーフィルタ１８は、各画素につき３色に限らない。

　赤（Ｒ）のカラーフィルタ１８は、赤色周辺の波長範囲の光を透過させる。緑（Ｇ）のカラーフィルタ１８は、緑色周辺の波長範囲の光を透過させる。青（Ｂ）のカラーフィルタ１８は、青色周辺の波長範囲の光を透過させる。各色のカラーフィルタ１８を透過した光を受光部１２の各受光素子で受光することにより、各受光素子における信号強度に基づいて、紙葉類の色情報を判別することができる。また、透明（Ｗ）フィルタを透過した光、若しくは、フィルタを透過しない光の信号強度に基づいて、各画素に入射する全体光量を算出することができる。これにより、全体光量を分母（リファレンス）とした、各色信号の正確な光量に基づく画像データを得ることができる。

　なお、上述した光ラインセンサユニットでは、１つのライン光源１０から紙葉類に向けて光を照射するような構成について説明したが、これに限らず、ライン光源１０が複数設けられた構成であってもよい。例えば、紫外光を出射するライン光源と、可視光（及び赤外光）を出射するライン光源とが分離して設けられていてもよい。この場合、２つのライン光源１０は、焦点面２０を基準にして、いずれも受光部１２側に配置されていてもよいし、図２に示すように一方のライン光源１０Ａが、受光部１２側とは反対側に配置されていてもよい。図２に示すような透過型のユニットが付加された構成の場合、ライン光源１０Ａの位置が焦点面２０の下側になるところが図１の配置と異なるのみで、レンズアレイ１１及び受光部１２などの構成は、上述の構成と同様である。

　＜反射部材＞
　図３Ａ及び図３Ｂは、反射部材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３Ａは、光ラインセンサユニットを斜め下方向から見た斜視図であり、筐体１６を透視し、レンズアレイ１１、受光部１２、保護ガラス１４を描いている。図３Ｂは、光ラインセンサユニットを斜め上方向から見た斜視図である。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８を省略して示している。

　受光部１２では、図３Ａに示す画像領域Ｗにおいて紙葉類の画像を読み取ることができる。画像領域Ｗはｙ方向に沿った線状の領域であり、この画像領域Ｗに対向する焦点面２０上の領域内に紙葉類を搬送することにより、紙葉類からの光が画像領域Ｗを通って受光部１２で受光され、紙葉類の画像が読み取られる。反射部材１７は、受光部１２の読取領域内（受光素子が光を受光可能なｙ方向に沿った線状の領域内をいう）であって、かつ、画像領域Ｗの外側に設けられている。

　例えば図３Ａに示すように、反射部材１７は、ｙ方向における画像領域Ｗの外側であって、レンズアレイ１１の両端部の直上の位置にそれぞれ設けられている。レンズアレイ１１は上述したように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の読取領域の両端部に相当する。ただし、反射部材１７は、ｙ方向における画像領域Ｗの両端部の外側にそれぞれ設けられた構成に限らず、一方の端部の外側にのみ設けられた構成であってもよい。

　反射部材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る。本実施形態のように、保護ガラス１４の内面に反射部材１７が配置されていることが好ましいが、これに限られるものではない。反射部材１７を保護ガラス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、反射部材１７を保護ガラス１４に埋め込むなどの処置が必要である。図１では、ライン光源１０から反射部材１７に照射される光をＢ２で示している。

　また、図２に示すような透過型のユニットが付加されているときは、透過型のユニットの保護ガラス１４Ａの内面に反射部材１７を配置してもよい。図２では、ライン光源１０から反射部材１７に照射される光をＢ３で示している。

　反射部材１７の保護ガラス１４への取付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よく、保護ガラス１４の表面に印刷してもよく、ペースト状のものを塗布してもよい。反射部材１７の形状も限定されない。図示したような四角の形状であってもよく、他の任意の形状であってもよい。

　＜照度補正システム＞
　図４は、可視光と紫外光を使用する場合、受光部１２で反射部材１７からの光を受光して補正データを算出し、紙葉類の画像の補正を行う照度補正システム２１を示すブロック図である。

　照度補正システム２１は、マイクロコンピュータ及びその周辺の記憶素子、並びに、マイクロコンピュータを駆動するためのソフトウェアなどで構成されている。照度補正システム２１は、紙葉類に可視光を照射したときには、得られるカラー画像に対する補正を行うことができ、紙葉類に紫外光を照射したときには、得られる蛍光画像に対する補正を行うことができる。

　基準データ記憶部２２には、紫外光基準データ及び可視光基準データが記憶されている。紫外光基準データは、紫外光源から出射される紫外光が適正な光量（基準光量）である場合に、反射部材１７で反射した紫外光の受光部１２における受光量Ｓ０を表している。可視光基準データは、可視光源から出射される可視光が適正な光量（基準光量）である場合に、反射部材１７で反射した可視光の受光部１２における受光量Ｓ´０を表している。基準データ記憶部２２は、紫外光基準データを記憶する紫外光基準データ記憶部、及び、可視光基準データを記憶する可視光基準データ記憶部を構成している。

　補正データ生成部２３は、反射部材１７で実際に紫外光及び可視光をそれぞれ反射させ、受光部１２の端部にある受光素子で反射光をリアルタイムで受光することにより、その受光量Ｓ１，Ｓ´１に基づいて補正データを生成する。このときの紫外光の受光量Ｓ１と紫外光基準データが表す受光量Ｓ０との比の逆数（Ｓ０／Ｓ１）が、紙葉類の蛍光画像を照度補正するための補正データ（紫外光補正データ）として生成され、可視光の受光量Ｓ´１と可視光基準データが表す受光量Ｓ´０との比の逆数（Ｓ´０／Ｓ´１）が、紙葉類の可視光画像を照度補正するための補正データ（可視光補正データ）として生成されてもよい。

　照度補正部２４は、補正データを用いて紙葉類の画像の補正を行う。具体的には、受光部１２の中央部にある受光素子で受光した画像領域Ｗにおける紙葉類の画像データの照度値に、上記補正データを乗算する。照度補正部２４には、蛍光画像を補正する第１画像補正処理部２４Ａと、可視光画像を補正する第２画像補正処理部２４Ｂとが含まれる。

　第１画像補正処理部２４Ａは、紫外光を紙葉類に照射することにより得られる蛍光画像の照度値に対して、紫外光補正データ（Ｓ０／Ｓ１）を乗算することにより補正を行う。一方、第２画像補正処理部２４Ｂは、可視光を紙葉類に照射することにより得られる可視光画像の照度値に対して、可視光補正データ（Ｓ´０／Ｓ´１）を乗算することにより補正を行う。これにより、ライン光源１０の光量の変動を吸収して、紙葉類の蛍光画像及び可視光画像の照度を常時一定にすることができる。

　このように、第１画像補正処理部２４Ａは、反射部材１７で反射した紫外光の受光部１２における受光量と、基準データ記憶部２２に記憶されている紫外光基準データとに基づいて、紫外光が紙葉類に照射されることにより得られる画像（蛍光画像）を補正する。一方、第２画像補正処理部２４Ｂは、反射部材１７で反射した可視光の受光部１２における受光量と、基準データ記憶部２２に記憶されている可視光基準データとに基づいて、可視光が紙葉類に照射されることにより得られる画像（可視光画像）を補正する。

　補正データ生成部２３が補正データを生成する処理は、紙葉類の蛍光画像又は可視光画像を読み取る処理と並行して行われてもよいし、紙葉類の蛍光画像又は可視光画像を読み取る処理よりも前に別のモード（補正モード）で行われてもよい。

　＜反射部材と各フィルタの位置関係＞
　図５は、光ラインセンサユニットの端部の構成を示した断面図である。図５では、光ラインセンサユニットの一方の端部の構成のみが示されているが、他方の端部も同様の構成を有している。すなわち、光ラインセンサユニットの両端部に反射部材１７が設けられ、各反射部材１７は、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８のそれぞれにおける両端部に対向している。ただし、光ラインセンサユニットの一方の端部のみに反射部材１７が設けられた構成であってもよい。

　図５に示すように、受光部１２の受光面１２Ａは、反射部材１７と対向する領域において、第１領域１２１、第２領域１２２及び第３領域１２３に分割されている。第１領域１２１では、受光部１２の受光面１２Ａが紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８に対向しておらず、これらのフィルタ１５，１８を介さずに反射部材１７に対向している。すなわち、鉛直方向（ｚ方向）に見たときに、第１領域１２１には反射部材１７のみが重なっており、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８は第１領域１２１に重ならないように配置されている。

　第２領域１２２では、受光部１２の受光面１２Ａがカラーフィルタ１８に対向しておらず、このカラーフィルタ１８を介さずに紫外光遮断フィルタ１５及び反射部材１７に対向している。すなわち、鉛直方向（ｚ方向）に見たときに、第２領域１２２には反射部材１７及び紫外光遮断フィルタ１５が重なっており、カラーフィルタ１８のみが第２領域１２２に重ならないように配置されている。

　第３領域１２３では、受光部１２の受光面１２Ａが紫外光遮断フィルタ１５、カラーフィルタ１８及び反射部材１７に対向している。すなわち、鉛直方向（ｚ方向）に見たときに、第３領域１２３には反射部材１７、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８の全てが重なるように配置されている。

　このように、本実施形態では、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８の各端部が、受光面１２Ａに平行な方向（ｙ方向）において互いにずれた位置に設けられることにより、各端部間に第２領域１２２が形成されている。具体的には、受光面１２Ａの中央側を内側、中央側とは反対側を外側とした場合に、反射部材１７の外側端部よりも内側に紫外光遮断フィルタ１５の外側端部が位置し、紫外光遮断フィルタ１５の外側端部よりも内側にカラーフィルタ１８の外側端部が位置している。

　上述した紫外光基準データは、基準光量の紫外光が反射部材１７で反射して第１領域１２１に入射したときの受光部１２における受光量、すなわち紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８を介さずに第１領域１２１に入射したときの受光部１２における受光量である。第１画像補正処理部２４Ａは、受光部１２の第１領域１２１における実際の紫外光の受光量と紫外光基準データとに基づいて、紙葉類の蛍光画像を補正する。

　また、上述した可視光基準データは、基準光量の可視光が反射部材１７で反射して第３領域１２３に入射したときの受光部１２における受光量、すなわち紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８を介して第３領域１２３に入射したときの受光部１２における受光量である。第２画像補正処理部２４Ｂは、受光部１２の第３領域１２３における実際の可視光の受光量と可視光基準データとに基づいて、紙葉類の可視光画像を補正する。

　反射部材１７において拡散反射した光の一部は、例えば図５に破線で示すような光路で受光部１２側に向かう。このとき、反射部材１７からレンズアレイ１１への光の入射角は、レンズアレイ１１から受光部１２側への光の出射角と一致している。本実施形態では、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８の各端部（外側端部）を結ぶ直線Ｌと受光面１２Ａに直交する方向（鉛直方向）とのなす角θが、上述の所定角度範囲（例えば１０～２０°）以上となっている。すなわち、角θは、レンズアレイ１１の開口角以上の値となっている。

　なお、照度補正部２４には、赤外光画像を補正する第３画像補正処理部（図示せず）が含まれていてもよい。また、基準データ記憶部２２には、基準光量の赤外光が反射部材１７で反射して第３領域１２３に入射したときの受光部１２における受光量が赤外光基準データとして記憶されていてもよい。この場合、第３画像補正処理部は、受光部１２の第３領域１２３における赤外光の受光量、及び、基準データ記憶部２２に記憶されている赤外光基準データに基づいて、赤外光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を補正する。

　＜ライン光源＞
　図６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７はライン光源１０の各構成部材の分解斜視図、図８はライン光源１０の側面図である。なお、図８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、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、本実施形態では、紫外光を発光する第１の光源部４を用いるので、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の側面は、光拡散パターン形成面１g（図７において導光体１の斜めカット面に相当）、底側面１ａ、左右側面１ｂ，１ｃ、光出射側面１ｄ（図７において導光体１の上面に相当）の５つの側面からなる。底側面１ａ、左右側面１ｂ，１ｃは平面形状であり、光出射側面１ｄ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、平面からなる光出射側面に対向するように、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、光ラインセンサの読取長（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。

　なお、カバー部材２は透明なカバーに限定されず、半透明、又は不透明なものであってもよい。例えばカバー部材２は、導光体１の光出射面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。

　第２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、蛍光により白色光を出射してもよい。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、紫外光ＬＥＤ光源等が使用可能である。好ましくは３３０ｎｍ～３８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する紫外発光ダイオードが用いられる。

　第２の光源部３と第１の光源部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、第２の光源部３に電圧を印加する電極端子と第１の光源部４に電圧を印加する電極端子とを選択することにより、第２の光源部３及び第１の光源部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、第２の光源部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、第２の光源部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、第１の光源部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、第１の光源部４から発光される光、又は第２の光源部３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の第２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第２のフィルタ６が設けられている。また、導光体１の第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第１のフィルタ７が設けられている。

　第２のフィルタ６、第１のフィルタ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及び構造を問わない。例えば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。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、第１のフィルタ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できない場合は、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。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、第１のフィルタ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、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。

　＜作用効果＞
　本実施形態では、第１の光源部４から紫外光を照射した場合、受光部１２の受光面１２Ａにおける第１領域１２１には、反射部材１７で反射した紫外光が入射するため、第１領域１２１における紫外光の受光量に基づいて、蛍光部材を用いることなく第１の光源部４における紫外光の光量を測定することができる。また、第２の光源部３から可視光を照射した場合、受光部１２の受光面１２Ａにおける第３領域１２３には、反射部材１７で反射した可視光がカラーフィルタ１８を介して入射するため、第３領域１２３における可視光の受光量に基づいて、第２の光源部３における可視光の光量を測定することができる。

　第１の光源部４から紫外光を照射した場合、受光部１２の受光面１２Ａにおける第１領域１２１には、反射部材１７で反射した紫外光がカラーフィルタ１８を介することなく入射する。したがって、カラーフィルタ１８が紫外光により劣化するのを防止することができる。特に、第１領域１２１と第３領域１２３との間には、カラーフィルタ１８を介さずに反射部材１７及び紫外光遮断フィルタ１５に対向する第２領域１２２が設けられているため、第３領域１２３に対向するカラーフィルタ１８まで紫外光が回り込むのを防止することができ、カラーフィルタ１８が紫外光により劣化するのを確実に防止することができる。

　図９は、蛍光部材を用いて紫外光の光量を測定した場合の蛍光部材の劣化について説明するための図である。図９では、２つのサンプルについて紫外光を照射したときの照射時間と蛍光量との関係が示されている。この図９に示すように、紫外光の光量を測定するために蛍光部材に紫外光を照射した場合、紫外光の照射時間が長くなるほど蛍光部材が劣化し、蛍光量が低下することが分かる。蛍光量が低下すると、その蛍光量に基づいて測定する紫外光の光量に誤差が生じ、その誤差が生じた紫外光の光量に基づいて紙葉類の画像が補正されるため、紙葉類の真偽の判別結果にも影響を与えることとなる。本実施形態では、蛍光部材を用いることなく紫外光の光量を測定することができるため、蛍光部材の劣化が紙葉類の真偽の判定結果に影響を与えるのを防止することができる。

　図１０Ａ～図１０Ｃは、紫外光によるカラーフィルタ１８の劣化について説明するための図であり、図１０Ａは赤（Ｒ）のカラーフィルタ１８、図１０Ｂは緑（Ｇ）のカラーフィルタ１８、図１０Ｃは青（Ｂ）のカラーフィルタ１８について示している。図１０Ａ～図１０Ｃでは、各色カラーフィルタ１８における４つのエリアに紫外光を照射したときの照射時間と紫外光の透過率との関係が示されている。これらの図１０Ａ～図１０Ｃに示すように、いずれのカラーフィルタ１８も紫外光の照射時間が長くなるほど変性し、紫外光の透過率が変化していることが分かる。特に、赤（Ｒ）のカラーフィルタ１８は紫外光の透過率の変化が大きく、蛍光とともにカラーフィルタ１８を透過する紫外光の光量の変動により、蛍光の検出精度が悪化することとなる。本実施形態では、紫外光がカラーフィルタ１８に入射するのを紫外光遮断フィルタ１５により阻止することができるため、カラーフィルタ１８を透過する紫外光の光量が変動して蛍光の検出精度が悪化するのを防止することができる。

　また、本実施形態では、紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８の各端部を、受光面１２Ａに平行な方向（ｙ方向）において互いにずれた位置に設けるだけの簡単の構成で、各端部間に第２領域１２２を容易に形成することができる。したがって、カラーフィルタ１８が紫外光により劣化するのを簡単な構成で確実に防止することができる。

　さらに、本実施形態では、レンズアレイ１１の開口角を考慮した位置に紫外光遮断フィルタ１５及びカラーフィルタ１８の各端部をずらしているため、カラーフィルタ１８の端部に到達し得る角度でレンズアレイ１１に入射する紫外光は、レンズアレイ１１を通過しない。そのため、カラーフィルタ１８が紫外光により劣化するのを確実に防止することができる。

１０　　ライン光源
１１　　レンズアレイ
１２　　受光部
１２Ａ　受光面
１３　　基板
１４　　保護ガラス
１５　　紫外光遮断フィルタ
１６　　筐体
１７　　反射部材
１８　　カラーフィルタ
２１　　照度補正システム
２２　　基準データ記憶部
２３　　補正データ生成部
２４　　照度補正部
２４Ａ　第１画像補正処理部
２４Ｂ　第２画像補正処理部
１２１　第１領域
１２２　第２領域
１２３　第３領域

Claims (8)

1. 　紫外光源及び可視光源を有し、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、
   　前記レンズアレイを通過した光を受光面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、前記受光部の読取領域内であって、かつ紙葉類の画像を読み取る画像領域の外側に設けられた反射部材と、
   　前記反射部材よりも前記受光部側に設けられ、前記受光部に紫外光が入射するのを阻止する紫外光遮断フィルタと、
   　前記紫外光遮断フィルタよりも前記受光部側に設けられ、特定波長範囲の可視光を通過させて前記受光部に入射させるカラーフィルタとを少なくとも備え、
   　前記受光部の受光面は、前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタを介さずに前記反射部材に対向する第１領域と、前記カラーフィルタを介さずに前記反射部材及び前記紫外光遮断フィルタに対向する第２領域と、前記反射部材、前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタに対向する第３領域とを有することを特徴とする光ラインセンサユニット。
2. 　前記反射部材は、前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタのそれぞれにおける少なくとも一方の端部に対向する位置に設けられており、
   　前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタの各端部が、前記受光面に平行な方向において互いにずれた位置に設けられることにより、各端部間に前記第２領域が形成されてい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。
3. 　前記レンズアレイは、所定角度範囲内で入射する光を透過させる開口角を有しており、
   　前記紫外光遮断フィルタ及び前記カラーフィルタの各端部は、それらを結ぶ直線が前記受光面に直交する方向に対して前記所定角度範囲以上となるように、前記受光面に平行な方向において互いにずれた位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載の光ラインセンサユニット。
4. 　前記所定角度範囲は、１０～２０°であることを特徴とする請求項３に記載の光ラインセンサユニット。
5. 　基準光量の紫外光が前記反射部材で反射して前記第１領域に入射したときの前記受光部における受光量を紫外光基準データとして記憶する紫外光基準データ記憶部と、
   　前記受光部の前記第１領域における紫外光の受光量、及び、前記紫外光基準データ記憶部に記憶されている前記紫外光基準データに基づいて、紫外光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を補正する第１画像補正処理部とをさらに備え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。
6. 　基準光量の可視光が前記反射部材で反射して前記第３領域に入射したときの前記受光部における受光量を可視光基準データとして記憶する可視光基準データ記憶部と、
   　前記受光部の前記第３領域における可視光の受光量、及び、前記可視光基準データ記憶部に記憶されている前記可視光基準データに基づいて、可視光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を補正する第２画像補正処理部とをさらに備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
7. 　前記ライン光源は赤外光源も有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。
8. 　基準光量の赤外光が前記反射部材で反射して前記第３領域に入射したときの前記受光部における受光量を赤外光基準データとして記憶する赤外光基準データ記憶部と、
   　前記受光部の前記第３領域における赤外光の受光量、及び、前記赤外光基準データ記憶部に記憶されている前記赤外光基準データに基づいて、赤外光が紙葉類に照射されることにより得られる画像を補正する第３画像補正処理部をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の光ラインセンサユニット。

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