密着型イメージセンサ

【課題】導光体とＬＥＤアレイ光源との位置関係を改善することにより照明の均一性を確保する密着型イメージセンサを提供する。
【解決手段】レンズアレイと、ＬＥＤを並べ、被照射物の照射部に斜め方向から光を照射するＬＥＤアレイ光源と、平坦部に切溝を入れて読み取り幅方向に凹凸を形成した光散乱層を有し、端部に入射した光を導光し、導光された光を光散乱層で散乱させて平坦部と対向する曲面部から光を照射部に斜め方向から出射するＬＥＤアレイ光源と照射部との間に介在する平坦部の中心を照射光軸とする導光体と、被照射物で反射した光をレンズアレイを介して受光するセンサとを備え、ＬＥＤアレイ光源の照射光軸を導光体の照射光軸に対して平行移動させた位置に配置し、導光体の照射光軸とレンズアレイの光軸中心とが交わる位置を被照射物に対する照射部の読み取り位置中心とするようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は紙幣読取用に使用される、サイドライト光源とＬＥＤアレイ光源との複数光源を搭載する密着型イメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００９−１８１４０３号公報図２（特許文献１参照）には、ＬＥＤアレイ光源５が、光散乱層４０を有する導光体４を介して紙幣１の搬送方向垂直面を軸として所定の角度で、両側から紙幣１の照射部３に光を照射する、イメージセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８１４０３号公報（第２図、段落００３４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、紙幣１の照射部３とＬＥＤアレイ光源５との間に導光体４の主走査方向に光散乱層４０を介在させているので、導光体４側は光散乱層４０で主走査方向の照明の均一性を確保しているものの、ＬＥＤアレイ光源５と導光体４に設置された光散乱層４０との間でＬＥＤアレイ光源５から照射された光が光散乱層４０と干渉し、ＬＥＤアレイ光源５側の照明の均一性を確保することは困難であるという課題がある。
【０００５】
この発明は導光体を用いたサイドライト型光源とＬＥＤアレイ型光源との混載光源で、導光体とＬＥＤアレイ光源との位置関係を改善することにより照明の均一性を確保する密着型イメージセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明の密着型イメージセンサは、搬送方向に直交して設けた光軸中心を有するレンズアレイと、紫外線を放射するＬＥＤをアレイ状に並べ、搬送される被照射物の照射部に所定の斜め方向から光を照射する照射光軸を有するＬＥＤアレイ光源と、平坦部に切溝を入れて読み取り幅方向に山型状の凹凸を形成した光散乱層を有し、端部に入射した光を導光すると共に導光された光を前記光散乱層で散乱させて前記平坦部と対向する凸形の曲面部から光を照射部に前記所定の斜め方向から出射する前記ＬＥＤアレイ光源と照射部との間に介在する前記平坦部の中心を照射光軸とする導光体と、前記被照射物で反射した光を前記レンズアレイを介して受光するセンサとを備え、前記ＬＥＤアレイ光源の照射光軸を前記導光体の照射光軸に対して平行移動させた位置に配置し、前記導光体の照射光軸と前記レンズアレイの光軸中心とが交わる位置を被照射物に対する照射部の読み取り位置中心とするものである。
【０００７】
請求項２に係る発明の密着型イメージセンサは、ＬＥＤアレイ光源と導光体とは、レンズアレイを介して両側に設置されている請求項１に記載のものである。
【０００８】
請求項３に係る発明の密着型イメージセンサは、一方のＬＥＤアレイ光源と他方のＬＥＤアレイ光源とは、点対称で設置されている請求項２に記載のものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る密着型イメージセンサによれば、サイドライト型光源とＬＥＤアレイ型光源の混載光源で、ＬＥＤアレイ光源の配置を導光体の中心からずらして配置することによりプリズムパターンによる干渉を軽減させ、ＬＥＤアレイ光源から照射される照明領域の均一性を確保することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサ断面構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの組み立て展開図である。
【図３】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体部分周辺の側面断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体の端面断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体に設けたプリズムパターンを説明する平面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体に設けたプリズムパターンを説明する平面図である。
【図７】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサのプリズムパターンを説明する断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体に設けたプリズムパターンを説明する平面図である。
【図９】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体に設けたプリズムパターンを説明する平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサのプリズムパターンを説明する断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサのＬＥＤアレイ光源の平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサのＬＥＤアレイ光源の平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体とＬＥＤアレイ光源との位置関係を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの光源からの光の照射を説明するシュミレーションデータであり、図１４（ａ）は導光体にプリズムパターンを設けた場合を示し、図１４（ｂ）は導光体にプリズムパターンを設けない場合を示す。
【図１５】密着型イメージセンサの導光体の光軸とＬＥＤアレイ光源の光軸とを一致させた場合の光の強度分布波形を示し、図１５（ａ）は主走査方向の強度分布波形を示し、図１５（ｂ）は副走査方向の強度分布波形を示す。
【図１６】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体の光軸とＬＥＤアレイ光源の光軸とをずらせた場合の光の強度分布波形を示し、図１６（ａ）は主走査方向の強度分布波形を示し、図１６（ｂ）は副走査方向の強度分布波形を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの断面構成図である。図１において、１は、紙幣、原稿、有価証券又は小切手等の被照射物である。２は被照射物１（紙幣１）を搬送する搬送ローラ（搬送手段）であり、２ａは給紙側搬送ローラ、２ｂは排紙側搬送ローラ、２ｃは紙幣１の搬送位置を定める位置決めローラである。３は紙幣１の搬送経路にある照射部であり、物理的な構成物ではない。
【００１２】
４は光を導光する導光体であり、４ａは照射部３を一方から照射する第１導光体、４ｂは照射部３を他方から照射する第２導光体、５はＬＥＤアレイ光源であり、５ａは照射部３を一方から照射する第１ＬＥＤアレイ光源、５ｂは照射部３を他方から照射する第２ＬＥＤアレイ光源、６は紙幣１に照射された光の反射光を収束する搬送方向と直角に光軸中心を有するレンズアレイ（ロッドレンズアレイ）、７はレンズアレイ６で収束された光を受光し、光電変換する複数の半導体チップを直線状に配列して構成したセンサ（受光部）であり、画素毎の光電変換部とそれらを駆動する回路とを組み込んだセンサＩＣで構成される。
【００１３】
８はセンサＩＣ７や電子部品を搭載するセンサ基板、９はセンサＩＣ７で光電変換されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、画素毎に信号処理を行い、紙幣１からのイメージ情報を演算・加工処理する信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）である。
【００１４】
１２は搬送経路に沿って設けられたプラスチック材又はガラス材で構成した光を透過させる透過体、１３は導光体４、ＬＥＤアレイ光源５、レンズアレイ６、センサ基板８などを収納又は保持する筐体、１４は導光体４をそれぞれの所定位置に載置する導光体サポーター、１５はセンサ基板８を着脱可能にするネジなどの取り付け手段である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図２は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの組み立て展開図である。図２において、１０はセンサ基板８とともに固定される基板、１６は導光体４の両側側面端部を保持する中空部を有するホルダー、１７はホルダー１６の中空部にＬＥＤチップを挿入し、パターン配線されたリードで引き出すＬＥＤ基板（フレキシブルケーブル基板）、１８は基板１０に支持された外部コネクタであり、システム信号（ＳＣＬＫ）、スタート信号（ＳＩ）、クロック信号（ＣＬＫ）及び電源等の入力信号や光源等に電力を供給し、その他制御信号を入出力し、さらに画像信号（ＳＩＧ）等を外部に出力する役割を持つ。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１６】
次に導光体４やＬＥＤアレイ光源５を用いた照明装置について説明する。図３は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体部分周辺の側面断面図である。図３において、２０はＬＥＤ基板１７に載置され、導光体４端部に光を入射させる光源、４０は導光体４の読み取り幅方向（主走査方向）に亘り底面側の平面部に切り溝を設け一体化成形した光散乱層（プリズムパターン）であり、底面に対向する凸面部（出射部）４１側から光を出射する。光散乱層４０は導光体４内の導光路を伝搬する光を反射又は散乱させて徐々に紙幣１の照射部３に照射する。すなわち、ＬＥＤ基板１７から照射された光は、導光体４に入射し、読み取り幅方向に山型状のプリズムパターン４０で反射されて出射部４１から照射部３へ導かれる。図中、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１７】
図４はこの発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体の端面断面図である。図４において導光体４は底面側に１．２ｍｍ程度の平坦部を設けてこの領域を切削又はエッチング加工して光散乱層４０を形成する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１８】
図５は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体に設けたプリズムパターンを説明する平面図である。図５では、プリズムパターン４０は主走査方向（読み取り幅方向）に等ピッチで切り溝が形成されている。図６は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体に設けたプリズムパターンを説明する平面図である。図６では、プリズムパターン４０は主走査方向中央部を密にし、主走査方向両側を粗にして切り溝が形成されている。図５及び図６中、図４と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１９】
図７は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサのプリズムパターンを説明する断面図である。プリズムパターン４０は、導光体４の底面側表面から内部に向かって山型状の凹凸を設けて光散乱させる。図中、図５と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２０】
図８は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体に設けたプリズムパターンを説明する平面図である。図８ではプリズムパターン４０は主走査方向に等ピッチで切り溝が形成されている。図９は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体に設けたプリズムパターンを説明する平面図である。図９ではプリズムパターン４０は主走査方向中央部を密にし、主走査方向両側を粗にして切り溝が形成されている。図８及び図９中、図４と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２１】
図１０は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサのプリズムパターンを説明する断面図である。プリズムパターン４０は、導光体４の底面側表面から内部に向かって一部平坦部分を設けて山型状の凹凸状とし、光散乱させる。図中、図８と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２２】
図１１は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサのＬＥＤアレイ光源の平面図である。図１１において、５０は紫外線（ＵＶ）光源である。ＵＶ光源５０は、紙幣１に照射することにより、紙幣１で発した蛍光を発生させるものである。図１１では、ＬＥＤチップ５０は主走査方向に等ピッチで配置されている。また、一方のＬＥＤアレイ光源５ａと他方のＬＥＤアレイ光源５ｂとは、点対称で設置し、主走査方向の照明を均一にする。
【００２３】
図１２は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサのＬＥＤアレイ光源の平面図である。図１２では、ＬＥＤチップ５０は主走査方向中央部を密にし、主走査方向両側を粗にして配置されている。また、一方のＬＥＤアレイ光源５ａと他方のＬＥＤアレイ光源５ｂとは、点対称で設置し、主走査方向の照明を均一にする。図１１及び図１２中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２４】
図１３は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体とＬＥＤアレイ光源との位置関係を説明する図である。図１３では、ＬＥＤアレイ光源５と導光体４との光軸とを０．２ｍｍだけ平行にＬＥＤアレイ光源５の照射位置中心を照射部３の読み取り位置中心からずらした構造としている。これによりＬＥＤアレイ光源５側から照射した光をプリズムパターン４０で反射する光の照射方向に対する影響を軽減すると共に、ＬＥＤアレイ光源５を照射位置を変更することにより副走査方向（搬送方向）側に対してブロードな照明を行う。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２５】
図１４は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの光源からの光の照射を比較して説明するシュミレーションデータであり、図１４（ａ）は導光体にプリズムパターンを設けた場合を示し、図１４（ｂ）は導光体にプリズムパターンを設けない場合を示す。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）では、光源２０からの照射を行わず、ＵＶ光源５０から照射された光に対するプリズムパターン４０の影響を比較している。図中、図１３と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２６】
図１４（ａ）の光線図では、ＵＶ光源５０から照射された光は山型状のプリズムパターン４０が形成された導光体４の入射面で原理的に２方向の光線に分かれて屈折・散乱反射して導光体４内を通過する。
【００２７】
図１４（ｂ）の光線図では、ＵＶ光源５０から照射された光は山型状のプリズムパターン４０がないので導光体４の入射面でそのまま屈折して導光体４内を通過する。
【００２８】
図１５は、密着型イメージセンサの導光体の照射光軸とＬＥＤアレイ光源の照射光軸とを一致させた場合（ＬＥＤ変位０ｍｍ）の光の強度分布波形を示し、図１５（ａ）は主走査方向の強度分布波形を示し、図１５（ｂ）は副走査方向の強度分布波形を示す。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）では、光源２０、及びＵＶ光源５０からの同時照射を行ない、照射部３での光強度の測定を行っている。
【００２９】
図１５（ａ）では、導光体４のプリズムパターン４０の形成により主走査方向に亘って均一な光量分布となっている。
【００３０】
図１５（ｂ）では、照射部３に対して導光体４の照射光軸とＬＥＤアレイ光源５との照射光軸を一致させているので副走査方向側の読み取り位置に光強度の急峻なピークを有している。
【００３１】
図１６は、この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの導光体の光軸とＬＥＤアレイ光源の光軸とをずらせた場合（ＬＥＤ変位０．２ｍｍ）の光の強度分布波形を示し、図１６（ａ）は主走査方向の強度分布波形を示し、図１６（ｂ）は副走査方向の強度分布波形を示す。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）では、光源２０、及びＵＶ光源５０からの同時照射を行ない、照射部３での光強度の測定を行っている。
【００３２】
図１６（ａ）では、導光体４のプリズムパターン４０の形成により主走査方向に亘って均一な光量分布となっている。
【００３３】
図１６（ｂ）では、照射部３に対して導光体４の照射光軸とＬＥＤアレイ光源５の照射光軸とをずらせているので副走査方向側の読み取り位置に対して±０．５ｍｍ程度の光強度のブロードなピークを有している。
【００３４】
以上から実施の形態１による密着型イメージセンサによれば、導光体４の照射光軸とＬＥＤアレイ光源５の照射光軸とずらせているので、副走査方向の読み取り位置を中心に副走査方向側の読み取り領域も光強度が均一な領域が生まれ、主走査方向及び副走査方向ともに照明の均一性を確保できる効果がある。すなわち、サイドライト型光源とＬＥＤアレイ型光源とを同一の密着型イメージセンサ内に搭載することにより読み取り幅方向に亘って光量の均一性を確保でき、被照射物１に対する真偽判別に必要な画像出力を精度よく得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００３５】
１・・被照射物（紙幣）２・・搬送手段（搬送ローラ）
２ａ・・給紙側搬送ローラ２ｂ・・排紙側搬送ローラ２ｃ・・位置決めローラ
３・・照射部４・・導光体４ａ・・第１導光体４ｂ・・第２導光体
５・・ＬＥＤアレイ光源
５ａ・・第１ＬＥＤアレイ光源５ｂ・・第２ＬＥＤアレイ光源
６・・レンズアレイ（ロッドレンズアレイ）
７・・センサＩＣ（受光部）８・・センサ基板９・・信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）
１０・・基板（コネクタ板）１２・・透過体
１３・・筐体１４・・導光体サポーター１５・・ネジ（取り付け手段）
１６・・ホルダー１７・・ＬＥＤ基板（フレキシブルケーブル基板）
１８・・外部コネクタ
２０・・光源
４０・・光散乱層（プリズム）４１・・出射部
５０・・紫外線（ＵＶ）光源

【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送方向に直交して設けた光軸中心を有するレンズアレイと、紫外線を放射するＬＥＤを読み取り幅方向にアレイ状に並べ、搬送される被照射物の照射部に所定の斜め方向から光を照射する照射光軸を有するＬＥＤアレイ光源と、平坦部に切溝を入れて読み取り幅方向に山型状の凹凸を形成した光散乱層を有し、端部に入射した光を導光すると共に導光された光を前記光散乱層で散乱させて前記平坦部と対向する凸形の曲面部から光を照射部に前記所定の斜め方向から出射する前記ＬＥＤアレイ光源と照射部との間に介在する前記平坦部の中心を照射光軸とする導光体と、前記被照射物で反射した光を前記レンズアレイを介して受光するセンサとを備え、前記ＬＥＤアレイ光源の照射光軸を前記導光体の照射光軸に対して平行移動させた位置に配置し、前記導光体の照射光軸と前記レンズアレイの光軸中心とが交わる位置を被照射物に対する照射部の読み取り位置中心とする密着型イメージセンサ。
【請求項２】
前記ＬＥＤアレイ光源と前記導光体とは、前記レンズアレイを介して両側に設置されている請求項１に記載の密着型イメージセンサ。
【請求項３】
一方の前記ＬＥＤアレイ光源と他方の前記ＬＥＤアレイ光源とは、点対称で設置されている請求項２に記載の密着型イメージセンサ。

【図１】