文書識別機部分組立体
ある部分組立体が、ハウジングと、上部拡散面を有する光パイプ・コアと、上部拡散面に関連付けられた光制御構成要素と、ハウジングに結合された少なくとも１つの光源とを含む。好ましくは、光制御構成要素は、少なくとも１つの開口または開口アレイを含み、例えばプラスチックまたはポリマー材料で形成することができる。開口は、細長いスリットの形状とすることができるが、一部の用途には他の形状が適切である。この部分組立体は、文書識別機の一部としての使用を含めて、さまざまな用途で使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源と文書の間の距離が文書ごとに異なっても、文書をほぼ一定の放射照度レベルの光で照明する、小型の識別機部分組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙幣識別の分野では、例えば、自動販売機などで使用される識別機は一般に、光センサ、磁気センサ、および他のセンサを利用して、挿入紙幣からデータを得る。一部のユニットでは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源とフォトトランジスタ受光器が紙幣通路の両側に配置されて、紙幣がその近くを移動するときに紙幣を透過した光に対応する信号を生成する。この信号は、通路内での紙幣位置、および紙幣の真正性など、決まった情報を決定するために処理される。この信号は一般に、メモリ内に記憶された、本物の紙幣に対応する所定の測定値と比較される。
【０００３】
ＬＥＤ光源を利用する従来型の紙幣識別システムはまた、システム性能要件を満たすために、レンズを使用して光を集束させる。しかし、一部の構成は、文書を正確に識別するのに十分な光信号強度レベルをもたらさない。他の設計は、高出力光源および集束素子を利用し、したがって製造にコストがかかる。さらに、紙幣通路は一般に、詰まりを回避するために十分大きくなるように設計されるため、センサ測定値が悪影響を受けることがある。というのは、光源からの紙幣の距離に応じて感知信号がばらつくためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、文書識別機用の部分組立体に関する。本開示では、「文書」という用語は、それらに限定されないが、銀行券、紙幣、有価証券、証券書類、貨幣、小切手、クーポン、銀行為替手形、証書、および他の任意の類似の有価物を含む。
【０００５】
この部分組立体は、ハウジングと、上部拡散面を有する光パイプ・コアと、上部拡散面に関連付けられた光制御構成要素と、ハウジングに結合された少なくとも１つの光源とを含むことができる。
【０００６】
好ましくは、光制御構成要素は、少なくとも１つの開口を含み、例えばプラスチックまたはポリマー材料で形成することができる。いくつかの実装形態では、光制御構成要素が開口アレイを含む。開口は、細長いスリットの形状とすることができるが、一部の用途には他の形状が適切となる場合がある。いくつかの実装形態に含まれる光制御構成要素の他の特徴は、以下により詳細に説明する。
【０００７】
いくつかの実装形態では、部分組立体が、上部拡散面と光制御構成要素の間に、輝度向上フィルムなどのプリズム構造層を含む。拡散面は、例えば、ランダム粗構造、一定ピッチ・パターン構造、または突起からなる可変パターンを含むことができる。ハウジングは、光パイプ・コアの１つまたは複数の端部に、１つまたは複数の入力光ポートを含むことができる。光源は、例えば反射性材料で形成された光ハウジング、および１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。一部の用途向けに、追加の光ハウジングおよび異なる波長のＬＥＤを含むことができる。ハウジングは、光パイプ・コアを取り囲むように構成された第１および第２の反射性シェルを含むこともできる。
【０００８】
文書感知構成も開示される。この文書感知構成は、文書通路の第１の側に配置するための光源部分組立体と、文書通路の光源部分組立体とは反対側の第２の側に配置するための光センサとを含む。光制御構成要素は、上述の特徴、ならびに以下により詳細に論じるさまざまな特徴を含むことができる。
【０００９】
文書識別機部分組立体を使用して、文書通路内の文書をほぼ均一の光からなるほぼ矩形のビームで照明する方法も記載される。部分組立体内のプリズム構造層を使用して、光強度出力を増大させることができる。この方法は、文書の真正性もしくは特性を表す信号を、文書を通過する光に基づいて生成すること、または文書の真正性もしくは特性を表す信号を、文書の表面から反射された光に基づいて生成することを含むこともできる。
【００１０】
文書識別機部分組立体を製作する方法も開示される。この方法は、文書通路を横切って光出力をもたらすための光パイプ・コアを製作すること、コアの出力側上に拡散構造を製作すること、および拡散構造に光制御構成要素を加えることを含む。光制御構成要素は、上述の特徴、ならびに以下により詳細に論じるさまざまな特徴を含むことができる。
【００１１】
この方法は反射性ハウジングを光パイプ・コアに接続する製作方法のいくつかの実装形態を含むことができる。さらに、この方法は、少なくとも１つのＬＥＤ光源パッケージをハウジングに結合することを含むことができ、拡散構造と光制御構成要素の間に、少なくとも１層の輝度向上フィルムを加えることを含むこともできる。
【００１２】
いくつかの実装形態では、文書通路を横切って光出力をもたらすための光パイプ・コアを製作すること、拡散構造層を製作すること、およびコアの出力側上にルーバ構造層を製作することを含む、光バー構造製作技法が提供される。
【００１３】
いくつかの実装形態は、以下の利点のうち１つまたは複数を提供する。文書識別機部分組立体は、紙幣通路の高さおよび幅全体にわたって文書を均一に照明することができ、それにより、挿入文書位置の範囲全体にわたる信号のばらつきが制限されて、識別処理がより正確になる。部分組立体は、通路の幅全体を照明することができ、それにより、文書の全表面の全体走査が可能になって、文書認識の信頼性が向上する。このように設計すると、ほんの少数の光源構成要素を用いて光の複数の波長を使用することを可能とし、部分組立体は、限られた物理空間を有する文書識別機で使用するのに理想的な小型サイズを有する。
【００１４】
本発明のさまざまな態様は、特許請求の範囲に記載される。他のさまざまな特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面から容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】文書通路の簡略上面図である。
【図２】単一のＬＥＤ光源および受光器からなる構成１５の側面図である。
【図３】文書識別機の一構成の簡略拡大断面図である。
【図４Ａ】文書識別機部分組立体の分解斜視図である。
【図４Ｂ】文書識別機部分組立体の一例を示す図である。
【図４Ｃ】光制御構成要素の一例を示す図である。
【図４Ｄ】特定の一例による光制御構成要素の更なる詳細を示す図である。
【図５】部分組立体の斜視図である。
【図６Ａ】光パイプ・コアの拡大簡略断面概略図である。
【図６Ｂ】紙幣識別機部分組立体で使用するのに適した光パイプ・コアの寸法の一例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｂの部分Ｃを拡大したものを示す図である。
【図７】輝度向上フィルムのプリズム構造を示す拡大簡略側面概略図である。
【図８Ａ】文書識別機用の光コア組立体の拡大簡略分解斜視概略図である。
【図８Ｂ】文書識別機用の光コア組立体の拡大簡略分解斜視概略図である。幾何学的マッピングである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、文書通路５の幅４を覆うように１本の線の形で配列された複数の光スポット３からなる光スポット構成２を有する、文書通路５の簡略上面図である。幅４は、サンプリングすべき１組の文書のうち最も幅広い文書よりも幅広く、文書通路よりも幅の狭い銀行券または紙幣６が示されている。この例では、文書６は、矢印７の方向に移動するとき、わずかに斜めになっている。
【００１７】
部分組立体は、本明細書では、文書識別機でのその使用に関して説明されているが、他のデバイスでも使用することができる。
【００１８】
図１を再度参照すると、スポット３は、１つまたは複数の光源、典型的には１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって発生させることができる。そのような構成にすると、挿入紙幣６が紙幣通路内を矢印７の方向に移動するときに挿入紙幣６のほぼ１００％の走査カバレージが可能になる。具体的には、紙幣は、１つまたは複数の光源と、通路の反対側に配置された１つまたは複数の受光センサ（図示せず）との間で移送することができる。そのような構成では、受光器によって生成された、紙幣を透過した光に対応する信号を、紙幣の長さおよび幅、任意の特定の瞬間の紙幣位置、紙幣の真正性、紙幣の特性、および紙幣の発行国などの情報を決定するために処理することができる。紙幣から反射された光を透過光について説明したのと同様に受光するために、受光器を光源と同じ側に配置することもできる。
【００１９】
いくつかの実装形態では、紙幣からデータをサンプリングするために、紙幣通路を横切って１０〜１２個の光スポットがあるが、より多くのスポット、またはより少ないスポットを使用することもできる。各スポットは、例えば、直径を約７．６ｍｍとすることができ、各スポットは３つ以上の波長でサンプリングされる。例えば、可視、赤外、および近赤外スペクトル内の波長を有する光スポットを使用することができ、結果として得られるデータを、紙幣からさまざまなタイプの情報を収集するように処理することができる。紙幣の特性、真正性、国籍、額面金額、および／または通路内での紙幣位置を決定するための信号処理技法は、本開示の範囲を超えており、本明細書では詳細に論じない。
【００２０】
図２は、単一のＬＥＤ光源および受光器からなる構成１５の側面図であり、この構成１５では、光源１６と受光器２０が紙幣通路５の両側にある。ＬＥＤ光源１６は、紙幣通路５の前壁１７に開いた開口を通って紙幣６の方に向かうほぼ平行な光ビーム２１を発生させるために、集束レンズ１８の焦点近くに配置される。紙幣の一部が、光ビーム２１の一部を遮断し、その結果、紙幣を通過した透過信号２２がもたらされる。集束レンズを含むことができる、ＰＩＮダイオードなどの検出器２０が、紙幣を透過した光に内在するノイズが最小限に抑えられるように、後壁１９から十分な距離「ｄ」のところに配置される。紙幣通路の高さ「ｈ」は、紙幣が詰まる率を最小限に抑えるのに十分な約２ｍｍから２．５ｍｍとすることができ、紙幣通路の幅４は、さまざまな幅の紙幣を収容するために９０ｍｍよりも大きくすることができる。
【００２１】
紙幣の真正性を証明し、または紙幣を特徴付けるのに必要なデータ処理を簡略化するために、紙幣をほぼ均一に照明することが望ましい。実際には、既存のＬＥＤ光源のサイズおよび光透過特徴により、平行ビームおよび均一なスポットの発生は、図２に示すタイプの構成でしかまねることができない。図１に示す構成のような構成で配置された１群のそのようなセンサは、文書位置を決定するには十分となり得るが、生成された信号は、真正性を決定するためのデータを生成するのに、完全に満足のいくものというわけではない。さらに、いくつかのＬＥＤダイが使用される場合、ダイの最小間隔がスポットのオフセットを生じさせることがあり、したがって、ダイの配置に対して厳しい許容差を課さなければならず、それにより製作コストが増大する。
【００２２】
図３は、文書識別機３０の一構成の簡略拡大断面図である。文書識別機３０は、文書通路５の第１の側にある光センサ構成３２と、通路の第２の側にある、光バー３５を含む部分組立体４０とを含む。この実装形態では、Ｌｅｘａｎ（商標）材料から構成することができる２つの透明窓３１および３３が、それらの間に文書通路５の一部分を画定する。光センサ構成３２は、プリント回路板（ＰＣＢ）３４に取り付けられた１０個の検出器からなるセンサ・アレイ３８の正面に配列された、１０個のレンズ３６のアレイを含む。これらの検出器は、文書が光源とセンサの間を通路５を通って移動するときに文書を透過した光に対応する電気信号を生成し、次いでこの信号は、ＰＣＢ３４に接続されたマイクロプロセッサによって処理される。信号を文書から反射された光に基づいて生成するために、適切な検出器アレイを、通路の、光源と同じ側に配置することもできる。これらの検出器によって生成された信号を使用して、文書の正当性を決定することができる。
【００２３】
図３の光バー３５は、光ＰＣＢ３７に取り付けられ、上面からＺ方向に出て文書を文書通路５の容積内での文書位置に関係なく一定レベルで照明する光をもたらす。文書は、文書識別機構成３０を通り抜けて移送されるとき、移送条件および／または文書の状態もしくは良好さ（ｆｉｔｎｅｓｓ）に応じて、光センサ構成３２と部分組立体４０のどちらかにより近いことがある。例えば、特定の移送機構は、銀行券（すなわち紙幣）を、一定速度で構成３０を通り抜けて移送することができるが、通路５の高さ「ｈ」内での銀行券の正確な位置は、銀行券ごとに異なる場合がある。その位置は、特定の銀行券が手の切れそうな新しい紙幣か、それとも古い、擦り切れてくたくたの紙幣かによって変わることがある。文書識別機で使用する場合、光バー３５によって放射される光は、長さ（紙幣通路の幅）が少なくとも７０ミリメートル（ｍｍ）、奥行きが少なくとも７ｍｍのエリアをカバーし、かつ約２．５ｍｍの高さ「ｈ」全体にわたって均一であるべきである。しかし、長辺と実質的により短い短辺とを含むこの光パイプ・コアの幾何形状は、異なる高さ「ｈ」において大きな照射の差を生じることがある。以下に詳細に説明する適切な光制御構成要素（ＬＣＣ）を使用すると、照射パターンの幾何学的制限が克服されて、文書を、通路の高さ「ｈ」内でのその位置に関係なく一定レベルで照明することが可能になる。
【００２４】
図４Ａは、文書識別機部分組立体４０の一実装形態の分解斜視図である。部分組立体４０は、上面４４を含んだ光パイプ・コア４２を含む。第１の反射性シェル４６および第２の反射性シェル４８が、光パイプ・コア４２を取り囲むように構成され、輝度向上フィルム（ＢＥＦ）５０および光制御構成要素（ＬＣＣ）５２が、光パイプ・コア４２の上面４４に取り付けることができるように構成される。２つの反射性シェル部４６、４８は、図４Ｂに示すように光パイプ・コア４２の周りで一緒にクリップ留めされ、その結果コアとシェルの間に最小の間隔がある。
【００２５】
光パイプ・コア４２は、例えば透明なポリカーボネートまたはアクリル材料で形成することができ、上面４４を除く全ての面を内部反射に有利に働くように研磨することができる。第１および第２の反射性シェル４６、４８は、白色グレードのポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）ポリマー材料で形成することができる。その内面は反射性材料を含むことができ、その材料は白色かつ拡散反射性とすることができる。適切なＰＢＴ反射性材料は、Ｂａｙｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから「ｐｏｃａｎ Ｂ ７３７５」という商品名で入手可能であるが、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）など、類似の白色かつ拡散性の材料を使用することもできる。白色材料は、少なくとも可視波長から近赤外波長スペクトル領域にわたって、適切なほぼフラットなスペクトル応答が起こるのを可能にする。保護シェルの両端にある第１の開口４５および第２の開口４７が、光源（図示せず）用の入力ポートを形成し、上面４４が光出力エリアを形成する。いくつかの実装形態では、出力光エリアは、コアから光を取り出すための拡散体構造を有することができる。適切な拡散体構造は、表面をサンディングしてランダム粗パターンを得ること、または上面４４上に粗いランダムな構造を成形することにより得ることができる。他の拡散体構造を使用することもできる。
【００２６】
図５は、第１のマルチ・ダイＬＥＤパッケージ５４および第２のマルチ・ダイＬＥＤパッケージ５６の配置を示すために、図４Ｂに示す部分組立体４０の一部を切り取った斜視図である。マルチ・ダイ・パッケージ５４および５６はそれぞれ、２つ以上のＬＥＤを含むことができ、この実装形態では、それらのパッケージは、光パイプ・コア４２の両端に配置されて光源を形成している。これらのＬＥＤは、異なる波長のものでも同じ波長のものでもよい。異なる波長のＬＥＤが利用される場合、それらは、同じＬＥＤパッケージ内にあっても、異なるＬＥＤパッケージ内にあってもよい。この構成では、ＬＥＤはＰＣＢ上に水平方向に取り付けられ、光パイプ・コアは概して台形の形状を有する。しかし、いくつかの実装形態では、例えば第１の開口４５のところに配置された、ただ１つのＬＥＤ光源を使用することができる。
【００２７】
図示の例では、ＬＣＣ５２が、単一のプラスチック要素内に形成されたスリット（例えば細長い開口）１００のマクロ・アレイを有する（図４Ｃを参照されたい）。光は、これらの開口を通って移動し、ＬＣＣ要素の残りの材料で形成された壁部１０２によって止められる。
【００２８】
ＬＣＣ５２の寸法の例が図４Ｄに示してあり、図では、長さの単位がミリメートル（ｍｍ）である。例えば、図示のＬＣＣ５２の厚さは、約１．３２ｍｍである。この例では、ＬＣＣは、およそ１．８ｍｍの幅を有するスリット型開口のアレイを備えたルーバ構造を有する。スリット開口の間隔は、ルーバ構造の壁部の厚さを形成することによるものであり、約０．６４ｍｍである。スリット開口の長さは、約１１．５ｍｍである。寸法（例えば長さ、幅、および間隔）は、特定の用途の要件に応じて異なってよい。したがって、他の実装形態には異なる寸法が適切となる場合がある。
【００２９】
いくつかの実装形態では、ルーバ構造７６は、円形または他の形状の開口のアレイからなる。細長い開口を使用すると、それにより出射角が、スリット方向に沿った方向とスリット方向に垂直な方向の直交する２つの方向に異なる形で制限されるので有利である。非直線形状を使用すると、形状に応じて出射角がさまざまな方向に制限される。例えば、開口が円形形状のとき、出射角はあらゆる方向に等しく制限される。
【００３０】
いくつかの実装形態では、ＬＣＣ５２の光学構造が、ＬＣＣから出る光の分布の所望の幾何形状に基づいて最適化される。具体的には、ＬＣＣ５２から出る光の分布の幾何形状を最適化するために、ＬＣＣ５２のサイズ、開口数、および厚さ、ならびに開口の配置が一緒にまたは単独で異なってよい。
【００３１】
いくつかの実装形態では、光バーの長さをもつ連続したスリットが使用される。しかし、ＬＣＣ５２の剛性の向上のため、またルーバ壁部１０２の間隔を維持するために、その長さをセグメント化して、ブリッジ部１０４（図４Ｃを参照されたい）を挿入することが望ましい。図示の例では、ＬＣＣ５２は、ルーバ構造がＬＣＣ５２の長さに沿って５または６セグメントのスリット型開口１００に分割されるように構成される。さらに、図示の例では、ルーバ構造がＬＣＣ５２の幅に沿って５セグメントに分割される。スリット型開口１００の分布を、光バーのエリア全体にわたって互い違いにすることが望ましい。ＬＣＣ５２から出る光バーの光を受光するために、センサのリニア・アレイを配列することができる。いくつかの実装形態では、ブリッジ部１０４が、ＬＣＣ５２から出る光を受光するのに使用される検出器の視野の外側に配置される。
【００３２】
いくつかの実装形態では、ＬＣＣ５２が、ＬＣＣから出る光を制御するように構成された１群の開口１００を有するように構成される。ＬＣＣ５２は、それらに限定されないが、射出成形、レーザ切断、および打抜きを含む、さまざまなプロセスを使用して製造することができる。ＬＣＣ５２は、同じ開口構成をそれぞれが有する薄い箔層からなる積層体として構築することができる。ＬＣＣ５２が成形品である実装形態では、製造プロセス中にいく種かの適切な樹脂を使用することができる。例えば、Ｔｉｃｏｎａ Ｖｅｃｔｒａなど、液晶ポリマー（ＬＣＰ）タイプの樹脂を使用することができる。ＬＣＰタイプの樹脂を使用してＬＣＣ５２を製造すると、一部の用途に必要な、特別に薄いが剛性の壁部を製造することが可能になる。
【００３３】
図６Ａは、どのようにしてＬＥＤ光源５４からの光が上面４４から出るかを示すための、光パイプ・コア４２の拡大簡略断面概略図である。具体的には、図６Ａは、ＬＥＤ光源５４からの光が（図４Ａに示す反射性シェル部４６および４８によって形成された）入力ポート４５を介して光パイプ・コア４２に入る様子を示す。第１の角度付き壁部４９ａは、壁部４６ａと４８ａを組み合わせたものであり、第２の角度付き壁部４９ｂは、図４Ａに示す壁部４６ｂと４８ｂを組み合わせたものである。図６Ａの光パイプ・コア４２の実装形態では、光は、（典型的に１．５である透明プラスチックの反射率によって定められる）臨界角よりも大きな入射角を有する、光線５１などの光線の場合には、内部全反射（ＴＩＲ）によって、または臨界角よりも小さな入射角を有する、光線５３などの光線の場合には、光パイプを取り囲むミキサ・シェルの壁部の反射によって、反射される。反射された光線は、ミキシング構造内に送り戻され、ビームが上面４４上の拡散体エリアに到達してエリア５５内に概略的に示すように出てゆくまで、図示のように複数回反射させることができる。ＬＥＤからの光は一般に、側壁部４９ａおよび４９ｂからなる台形形状の傾斜により、光パイプを横切って水平方向に偏向する。
【００３４】
図６Ａは、別の光源を収容することができる入力ポート４７も示す。しかし、場合によっては、入力ポート４５のところなど、光パイプ・コア４２の一端にただ１つの光源が使用される。そのような構成が使用される場合、部分組立体の内部光反射特性を強化するために、入力ポート４７を反射性材料と置き換えるべきである。
【００３５】
図６Ｂは、紙幣識別機で使用するのに適した光パイプ・コア４２の一実装形態の寸法を示す。適切な光パイプ・コアは、約９７．９２ｍｍの底部長さＢＬ、約１２．５ｍｍの幅Ｗ、および約５．３８ｍｍの高さＨを有する。上部長さＴＬは約７７．４９ｍｍであり、第１の端部部分５８の傾斜と第２の端部部分５９の傾斜がほぼ同じになるように、底部長さの上方でほぼ中央に位置する。これらの部分の傾斜は、第１および第２の反射性シェル部４６、４８によって形成される第１の角度付き壁部４９ａおよび第２の角度付き壁部４９ｂと一致してよい。光パイプ・コア４２の上面４４は、光強度出力を制御するための拡散体表面４３を含むことができる。図６Ｃは、突起４１のアレイが上面４４上にあるパターンで配列されている、図６Ｂの部分Ｃを拡大したものを示す。突起のピッチは、光の分布がほぼ均一となるように、光バーに沿って、また光バーを横切って出てくる光の強度のバランスをとるように調整することができる。一実装形態では、拡散体エリアがＬＥＤ光源からより遠く離れるにつれて、突起の密度が増加する。このようにして、ＴＩＲ条件が壊れて光がコアから出ることのできる、局所的なスポットのエリアが形成される。いくつかの実装形態では、突起は形状がほぼ円柱形であるが、他の形状も可能である。
【００３６】
図７は、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（「３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ」）から市販の同社製の適切なＢＥＦのプリズム構造７２を示す、拡大簡略側面概略図７０である。各プリズム構造７２は頂部７４を有し、頂部はその隣にある頂部とほぼ平行である。図示のように、光源からの光線の約５０％がＢＥＦにより反射し戻されて再利用され、使用可能な屈折光線が４０％〜７０％増加する。
【００３７】
図８Ａは、文書識別機用の光コア組立体８０の一代替実装形態の拡大簡略分解斜視概略図である。構成要素の適切な一構成は、文書識別機内に光を供給するために、上部拡散面を含むことができる矩形の光パイプ・コア８２、ＢＥＦ５０、およびＬＣＣ５２を含む。ＢＥＦ５０は、プリズム構造７２の各頂部７４が、ＬＣＣの開口壁部７８にほぼ平行になり、また光パイプ・コア８２の長手「Ｌ」の縁部にほぼ平行かつコアの短辺「Ｓ」に垂直になるように位置合わせされる。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な適切なＢＥＦは、ＢＥＦ９０／５０であり、ただし９０はプリズム角度であり、５０はマイクロメートル（μｍ）単位のプリズム・ピッチである。適切なＬＣＣ５２は、先に述べたように、ＬＣＣ５２から出る光の分布の幾何形状を制御するように構成することができる。
【００３８】
図８Ｂは、図８Ａと同じ寸法を有し、かつ文書識別機で使用するのに適していてよい、光コア組立体２００の一代替実装形態を示す。光コア組立体２００は一体構造とすることができ、光コア２０２、出力される光の強度を増大させるためのプリズム構造層２０４、および光が組立体からＺ方向に出るときのその方向を制御するための、（ＬＣＣ５２に類似の）ＬＣＣ２０６を含むことができる。光拡散層（図示せず）を含むこともできる。一部の用途には、より多くの層またはより少ない層を含む実施形態を利用することもできる。例えば、光コア２０２、拡散層、およびＬＣＣ２０６を含む実施形態が、文書識別用途で使用するのに適切となり得る。
【００３９】
図９は、図８Ａおよび８Ｂを参照して先に述べたように実現することができる、光パイプ・コア８４の別の実装形態の簡略図である。この実装形態では、ＬＥＤは垂直方向に配置され、光パイプ・コアは、図示のように単純な矩形の並列パイプである。一適用例では、６つの波長が使用され、単一のＬＥＤパッケージが２つまたは３つのダイを収容する。波長によっては、４つのダイを、光パイプの各端部に２つずつ配置して使用することができる。図１０Ａは４つのダイが使用されるとき、また図１０Ｂおよび１０Ｃは２つのダイだけが使用されるときの、波長ごとのパッケージに入れたダイの幾何学的マッピングである。適切な一構成では、光出力を最適化するために、各ＬＥＤパッケージが白色の反射性ハウジングまたはパッケージを含むことができ、開口４５および４７（図４Ａを参照されたい）が、このパッケージを収容し、かつ非効率的な結合におけるどんな光損失も制限するために最小のサイズのものである。各ＬＥＤ光源用の光ハウジングの内面は、反射性材料を含むことができ、その材料は拡散反射性材料とすることができる。適切なＬＥＤパッケージは、ＯＳＲＡＭ ＣｏｍｐａｎｙのＴＯＰＬＥＤ（商標）シリーズである。ＬＥＤパッケージは、反射性シェルと類似のプラスチック材料製とすることができる。例えば、光ハウジングは、少なくとも可視波長から近赤外波長スペクトル領域にわたってほぼフラットなスペクトル応答が起こるのを可能にするために白色材料で形成することができる。光は、光パイプ・コア８４から拡散体構造によって取り出され、拡散体構造は、表面をサンディングすること、または光パイプ・コアの上面上に、成形した粗いランダムな構造を形成することにより、形成することができる。あるいは、図６Ｃを参照して先に説明したように、上面上に拡散体として機能するように突起アレイを形成することもできる。さらに、他の拡散体構造を使用することもできる。
【００４０】
以上、文書識別機部分組立体のさまざまな実装形態を開示してきた。さまざまな追加および修正を行うことができることを、当業者なら理解するであろう。例えば、一代替構成は、第２組のＢＥＦおよびＬＣＣ（またはプリズム層およびルーバ層）を含み、その光学構造が、光バーの細長い方向の光の分布を制御するために第１組から９０°に設定される。他の実装形態が、特許請求の範囲に記載の範囲内に含まれる。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源と文書の間の距離が文書ごとに異なっても、文書をほぼ一定の放射照度レベルの光で照明する、小型の識別機部分組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙幣識別の分野では、例えば、自動販売機などで使用される識別機は一般に、光センサ、磁気センサ、および他のセンサを利用して、挿入紙幣からデータを得る。一部のユニットでは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源とフォトトランジスタ受光器が紙幣通路の両側に配置されて、紙幣がその近くを移動するときに紙幣を透過した光に対応する信号を生成する。この信号は、通路内での紙幣位置、および紙幣の真正性など、決まった情報を決定するために処理される。この信号は一般に、メモリ内に記憶された、本物の紙幣に対応する所定の測定値と比較される。
【０００３】
ＬＥＤ光源を利用する従来型の紙幣識別システムはまた、システム性能要件を満たすために、レンズを使用して光を集束させる。しかし、一部の構成は、文書を正確に識別するのに十分な光信号強度レベルをもたらさない。他の設計は、高出力光源および集束素子を利用し、したがって製造にコストがかかる。さらに、紙幣通路は一般に、詰まりを回避するために十分大きくなるように設計されるため、センサ測定値が悪影響を受けることがある。というのは、光源からの紙幣の距離に応じて感知信号がばらつくためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、文書識別機用の部分組立体に関する。本開示では、「文書」という用語は、それらに限定されないが、銀行券、紙幣、有価証券、証券書類、貨幣、小切手、クーポン、銀行為替手形、証書、および他の任意の類似の有価物を含む。
【０００５】
この部分組立体は、ハウジングと、上部拡散面を有する光パイプ・コアと、上部拡散面に関連付けられた光制御構成要素と、ハウジングに結合された少なくとも１つの光源とを含むことができる。
【０００６】
好ましくは、光制御構成要素は、少なくとも１つの開口を含み、例えばプラスチックまたはポリマー材料で形成することができる。いくつかの実装形態では、光制御構成要素が開口アレイを含む。開口は、細長いスリットの形状とすることができるが、一部の用途には他の形状が適切となる場合がある。いくつかの実装形態に含まれる光制御構成要素の他の特徴は、以下により詳細に説明する。
【０００７】
いくつかの実装形態では、部分組立体が、上部拡散面と光制御構成要素の間に、輝度向上フィルムなどのプリズム構造層を含む。拡散面は、例えば、ランダム粗構造、一定ピッチ・パターン構造、または突起からなる可変パターンを含むことができる。ハウジングは、光パイプ・コアの１つまたは複数の端部に、１つまたは複数の入力光ポートを含むことができる。光源は、例えば反射性材料で形成された光ハウジング、および１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。一部の用途向けに、追加の光ハウジングおよび異なる波長のＬＥＤを含むことができる。ハウジングは、光パイプ・コアを取り囲むように構成された第１および第２の反射性シェルを含むこともできる。
【０００８】
文書感知構成も開示される。この文書感知構成は、文書通路の第１の側に配置するための光源部分組立体と、文書通路の光源部分組立体とは反対側の第２の側に配置するための光センサとを含む。光制御構成要素は、上述の特徴、ならびに以下により詳細に論じるさまざまな特徴を含むことができる。
【０００９】
文書識別機部分組立体を使用して、文書通路内の文書をほぼ均一の光からなるほぼ矩形のビームで照明する方法も記載される。部分組立体内のプリズム構造層を使用して、光強度出力を増大させることができる。この方法は、文書の真正性もしくは特性を表す信号を、文書を通過する光に基づいて生成すること、または文書の真正性もしくは特性を表す信号を、文書の表面から反射された光に基づいて生成することを含むこともできる。
【００１０】
文書識別機部分組立体を製作する方法も開示される。この方法は、文書通路を横切って光出力をもたらすための光パイプ・コアを製作すること、コアの出力側上に拡散構造を製作すること、および拡散構造に光制御構成要素を加えることを含む。光制御構成要素は、上述の特徴、ならびに以下により詳細に論じるさまざまな特徴を含むことができる。
【００１１】
この方法は反射性ハウジングを光パイプ・コアに接続する製作方法のいくつかの実装形態を含むことができる。さらに、この方法は、少なくとも１つのＬＥＤ光源パッケージをハウジングに結合することを含むことができ、拡散構造と光制御構成要素の間に、少なくとも１層の輝度向上フィルムを加えることを含むこともできる。
【００１２】
いくつかの実装形態では、文書通路を横切って光出力をもたらすための光パイプ・コアを製作すること、拡散構造層を製作すること、およびコアの出力側上にルーバ構造層を製作することを含む、光バー構造製作技法が提供される。
【００１３】
いくつかの実装形態は、以下の利点のうち１つまたは複数を提供する。文書識別機部分組立体は、紙幣通路の高さおよび幅全体にわたって文書を均一に照明することができ、それにより、挿入文書位置の範囲全体にわたる信号のばらつきが制限されて、識別処理がより正確になる。部分組立体は、通路の幅全体を照明することができ、それにより、文書の全表面の全体走査が可能になって、文書認識の信頼性が向上する。このように設計すると、ほんの少数の光源構成要素を用いて光の複数の波長を使用することを可能とし、部分組立体は、限られた物理空間を有する文書識別機で使用するのに理想的な小型サイズを有する。
【００１４】
本発明のさまざまな態様は、特許請求の範囲に記載される。他のさまざまな特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面から容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】文書通路の簡略上面図である。
【図２】単一のＬＥＤ光源および受光器からなる構成１５の側面図である。
【図３】文書識別機の一構成の簡略拡大断面図である。
【図４Ａ】文書識別機部分組立体の分解斜視図である。
【図４Ｂ】文書識別機部分組立体の一例を示す図である。
【図４Ｃ】光制御構成要素の一例を示す図である。
【図４Ｄ】特定の一例による光制御構成要素の更なる詳細を示す図である。
【図５】部分組立体の斜視図である。
【図６Ａ】光パイプ・コアの拡大簡略断面概略図である。
【図６Ｂ】紙幣識別機部分組立体で使用するのに適した光パイプ・コアの寸法の一例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｂの部分Ｃを拡大したものを示す図である。
【図７】輝度向上フィルムのプリズム構造を示す拡大簡略側面概略図である。
【図８Ａ】文書識別機用の光コア組立体の拡大簡略分解斜視概略図である。
【図８Ｂ】文書識別機用の光コア組立体の拡大簡略分解斜視概略図である。幾何学的マッピングである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、文書通路５の幅４を覆うように１本の線の形で配列された複数の光スポット３からなる光スポット構成２を有する、文書通路５の簡略上面図である。幅４は、サンプリングすべき１組の文書のうち最も幅広い文書よりも幅広く、文書通路よりも幅の狭い銀行券または紙幣６が示されている。この例では、文書６は、矢印７の方向に移動するとき、わずかに斜めになっている。
【００１７】
部分組立体は、本明細書では、文書識別機でのその使用に関して説明されているが、他のデバイスでも使用することができる。
【００１８】
図１を再度参照すると、スポット３は、１つまたは複数の光源、典型的には１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって発生させることができる。そのような構成にすると、挿入紙幣６が紙幣通路内を矢印７の方向に移動するときに挿入紙幣６のほぼ１００％の走査カバレージが可能になる。具体的には、紙幣は、１つまたは複数の光源と、通路の反対側に配置された１つまたは複数の受光センサ（図示せず）との間で移送することができる。そのような構成では、受光器によって生成された、紙幣を透過した光に対応する信号を、紙幣の長さおよび幅、任意の特定の瞬間の紙幣位置、紙幣の真正性、紙幣の特性、および紙幣の発行国などの情報を決定するために処理することができる。紙幣から反射された光を透過光について説明したのと同様に受光するために、受光器を光源と同じ側に配置することもできる。
【００１９】
いくつかの実装形態では、紙幣からデータをサンプリングするために、紙幣通路を横切って１０〜１２個の光スポットがあるが、より多くのスポット、またはより少ないスポットを使用することもできる。各スポットは、例えば、直径を約７．６ｍｍとすることができ、各スポットは３つ以上の波長でサンプリングされる。例えば、可視、赤外、および近赤外スペクトル内の波長を有する光スポットを使用することができ、結果として得られるデータを、紙幣からさまざまなタイプの情報を収集するように処理することができる。紙幣の特性、真正性、国籍、額面金額、および／または通路内での紙幣位置を決定するための信号処理技法は、本開示の範囲を超えており、本明細書では詳細に論じない。
【００２０】
図２は、単一のＬＥＤ光源および受光器からなる構成１５の側面図であり、この構成１５では、光源１６と受光器２０が紙幣通路５の両側にある。ＬＥＤ光源１６は、紙幣通路５の前壁１７に開いた開口を通って紙幣６の方に向かうほぼ平行な光ビーム２１を発生させるために、集束レンズ１８の焦点近くに配置される。紙幣の一部が、光ビーム２１の一部を遮断し、その結果、紙幣を通過した透過信号２２がもたらされる。集束レンズを含むことができる、ＰＩＮダイオードなどの検出器２０が、紙幣を透過した光に内在するノイズが最小限に抑えられるように、後壁１９から十分な距離「ｄ」のところに配置される。紙幣通路の高さ「ｈ」は、紙幣が詰まる率を最小限に抑えるのに十分な約２ｍｍから２．５ｍｍとすることができ、紙幣通路の幅４は、さまざまな幅の紙幣を収容するために９０ｍｍよりも大きくすることができる。
【００２１】
紙幣の真正性を証明し、または紙幣を特徴付けるのに必要なデータ処理を簡略化するために、紙幣をほぼ均一に照明することが望ましい。実際には、既存のＬＥＤ光源のサイズおよび光透過特徴により、平行ビームおよび均一なスポットの発生は、図２に示すタイプの構成でしかまねることができない。図１に示す構成のような構成で配置された１群のそのようなセンサは、文書位置を決定するには十分となり得るが、生成された信号は、真正性を決定するためのデータを生成するのに、完全に満足のいくものというわけではない。さらに、いくつかのＬＥＤダイが使用される場合、ダイの最小間隔がスポットのオフセットを生じさせることがあり、したがって、ダイの配置に対して厳しい許容差を課さなければならず、それにより製作コストが増大する。
【００２２】
図３は、文書識別機３０の一構成の簡略拡大断面図である。文書識別機３０は、文書通路５の第１の側にある光センサ構成３２と、通路の第２の側にある、光バー３５を含む部分組立体４０とを含む。この実装形態では、Ｌｅｘａｎ（商標）材料から構成することができる２つの透明窓３１および３３が、それらの間に文書通路５の一部分を画定する。光センサ構成３２は、プリント回路板（ＰＣＢ）３４に取り付けられた１０個の検出器からなるセンサ・アレイ３８の正面に配列された、１０個のレンズ３６のアレイを含む。これらの検出器は、文書が光源とセンサの間を通路５を通って移動するときに文書を透過した光に対応する電気信号を生成し、次いでこの信号は、ＰＣＢ３４に接続されたマイクロプロセッサによって処理される。信号を文書から反射された光に基づいて生成するために、適切な検出器アレイを、通路の、光源と同じ側に配置することもできる。これらの検出器によって生成された信号を使用して、文書の正当性を決定することができる。
【００２３】
図３の光バー３５は、光ＰＣＢ３７に取り付けられ、上面からＺ方向に出て文書を文書通路５の容積内での文書位置に関係なく一定レベルで照明する光をもたらす。文書は、文書識別機構成３０を通り抜けて移送されるとき、移送条件および／または文書の状態もしくは良好さ（ｆｉｔｎｅｓｓ）に応じて、光センサ構成３２と部分組立体４０のどちらかにより近いことがある。例えば、特定の移送機構は、銀行券（すなわち紙幣）を、一定速度で構成３０を通り抜けて移送することができるが、通路５の高さ「ｈ」内での銀行券の正確な位置は、銀行券ごとに異なる場合がある。その位置は、特定の銀行券が手の切れそうな新しい紙幣か、それとも古い、擦り切れてくたくたの紙幣かによって変わることがある。文書識別機で使用する場合、光バー３５によって放射される光は、長さ（紙幣通路の幅）が少なくとも７０ミリメートル（ｍｍ）、奥行きが少なくとも７ｍｍのエリアをカバーし、かつ約２．５ｍｍの高さ「ｈ」全体にわたって均一であるべきである。しかし、長辺と実質的により短い短辺とを含むこの光パイプ・コアの幾何形状は、異なる高さ「ｈ」において大きな照射の差を生じることがある。以下に詳細に説明する適切な光制御構成要素（ＬＣＣ）を使用すると、照射パターンの幾何学的制限が克服されて、文書を、通路の高さ「ｈ」内でのその位置に関係なく一定レベルで照明することが可能になる。
【００２４】
図４Ａは、文書識別機部分組立体４０の一実装形態の分解斜視図である。部分組立体４０は、上面４４を含んだ光パイプ・コア４２を含む。第１の反射性シェル４６および第２の反射性シェル４８が、光パイプ・コア４２を取り囲むように構成され、輝度向上フィルム（ＢＥＦ）５０および光制御構成要素（ＬＣＣ）５２が、光パイプ・コア４２の上面４４に取り付けることができるように構成される。２つの反射性シェル部４６、４８は、図４Ｂに示すように光パイプ・コア４２の周りで一緒にクリップ留めされ、その結果コアとシェルの間に最小の間隔がある。
【００２５】
光パイプ・コア４２は、例えば透明なポリカーボネートまたはアクリル材料で形成することができ、上面４４を除く全ての面を内部反射に有利に働くように研磨することができる。第１および第２の反射性シェル４６、４８は、白色グレードのポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）ポリマー材料で形成することができる。その内面は反射性材料を含むことができ、その材料は白色かつ拡散反射性とすることができる。適切なＰＢＴ反射性材料は、Ｂａｙｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから「ｐｏｃａｎ Ｂ ７３７５」という商品名で入手可能であるが、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）など、類似の白色かつ拡散性の材料を使用することもできる。白色材料は、少なくとも可視波長から近赤外波長スペクトル領域にわたって、適切なほぼフラットなスペクトル応答が起こるのを可能にする。保護シェルの両端にある第１の開口４５および第２の開口４７が、光源（図示せず）用の入力ポートを形成し、上面４４が光出力エリアを形成する。いくつかの実装形態では、出力光エリアは、コアから光を取り出すための拡散体構造を有することができる。適切な拡散体構造は、表面をサンディングしてランダム粗パターンを得ること、または上面４４上に粗いランダムな構造を成形することにより得ることができる。他の拡散体構造を使用することもできる。
【００２６】
図５は、第１のマルチ・ダイＬＥＤパッケージ５４および第２のマルチ・ダイＬＥＤパッケージ５６の配置を示すために、図４Ｂに示す部分組立体４０の一部を切り取った斜視図である。マルチ・ダイ・パッケージ５４および５６はそれぞれ、２つ以上のＬＥＤを含むことができ、この実装形態では、それらのパッケージは、光パイプ・コア４２の両端に配置されて光源を形成している。これらのＬＥＤは、異なる波長のものでも同じ波長のものでもよい。異なる波長のＬＥＤが利用される場合、それらは、同じＬＥＤパッケージ内にあっても、異なるＬＥＤパッケージ内にあってもよい。この構成では、ＬＥＤはＰＣＢ上に水平方向に取り付けられ、光パイプ・コアは概して台形の形状を有する。しかし、いくつかの実装形態では、例えば第１の開口４５のところに配置された、ただ１つのＬＥＤ光源を使用することができる。
【００２７】
図示の例では、ＬＣＣ５２が、単一のプラスチック要素内に形成されたスリット（例えば細長い開口）１００のマクロ・アレイを有する（図４Ｃを参照されたい）。光は、これらの開口を通って移動し、ＬＣＣ要素の残りの材料で形成された壁部１０２によって止められる。
【００２８】
ＬＣＣ５２の寸法の例が図４Ｄに示してあり、図では、長さの単位がミリメートル（ｍｍ）である。例えば、図示のＬＣＣ５２の厚さは、約１．３２ｍｍである。この例では、ＬＣＣは、およそ１．８ｍｍの幅を有するスリット型開口のアレイを備えたルーバ構造を有する。スリット開口の間隔は、ルーバ構造の壁部の厚さを形成することによるものであり、約０．６４ｍｍである。スリット開口の長さは、約１１．５ｍｍである。寸法（例えば長さ、幅、および間隔）は、特定の用途の要件に応じて異なってよい。したがって、他の実装形態には異なる寸法が適切となる場合がある。
【００２９】
いくつかの実装形態では、ルーバ構造７６は、円形または他の形状の開口のアレイからなる。細長い開口を使用すると、それにより出射角が、スリット方向に沿った方向とスリット方向に垂直な方向の直交する２つの方向に異なる形で制限されるので有利である。非直線形状を使用すると、形状に応じて出射角がさまざまな方向に制限される。例えば、開口が円形形状のとき、出射角はあらゆる方向に等しく制限される。
【００３０】
いくつかの実装形態では、ＬＣＣ５２の光学構造が、ＬＣＣから出る光の分布の所望の幾何形状に基づいて最適化される。具体的には、ＬＣＣ５２から出る光の分布の幾何形状を最適化するために、ＬＣＣ５２のサイズ、開口数、および厚さ、ならびに開口の配置が一緒にまたは単独で異なってよい。
【００３１】
いくつかの実装形態では、光バーの長さをもつ連続したスリットが使用される。しかし、ＬＣＣ５２の剛性の向上のため、またルーバ壁部１０２の間隔を維持するために、その長さをセグメント化して、ブリッジ部１０４（図４Ｃを参照されたい）を挿入することが望ましい。図示の例では、ＬＣＣ５２は、ルーバ構造がＬＣＣ５２の長さに沿って５または６セグメントのスリット型開口１００に分割されるように構成される。さらに、図示の例では、ルーバ構造がＬＣＣ５２の幅に沿って５セグメントに分割される。スリット型開口１００の分布を、光バーのエリア全体にわたって互い違いにすることが望ましい。ＬＣＣ５２から出る光バーの光を受光するために、センサのリニア・アレイを配列することができる。いくつかの実装形態では、ブリッジ部１０４が、ＬＣＣ５２から出る光を受光するのに使用される検出器の視野の外側に配置される。
【００３２】
いくつかの実装形態では、ＬＣＣ５２が、ＬＣＣから出る光を制御するように構成された１群の開口１００を有するように構成される。ＬＣＣ５２は、それらに限定されないが、射出成形、レーザ切断、および打抜きを含む、さまざまなプロセスを使用して製造することができる。ＬＣＣ５２は、同じ開口構成をそれぞれが有する薄い箔層からなる積層体として構築することができる。ＬＣＣ５２が成形品である実装形態では、製造プロセス中にいく種かの適切な樹脂を使用することができる。例えば、Ｔｉｃｏｎａ Ｖｅｃｔｒａなど、液晶ポリマー（ＬＣＰ）タイプの樹脂を使用することができる。ＬＣＰタイプの樹脂を使用してＬＣＣ５２を製造すると、一部の用途に必要な、特別に薄いが剛性の壁部を製造することが可能になる。
【００３３】
図６Ａは、どのようにしてＬＥＤ光源５４からの光が上面４４から出るかを示すための、光パイプ・コア４２の拡大簡略断面概略図である。具体的には、図６Ａは、ＬＥＤ光源５４からの光が（図４Ａに示す反射性シェル部４６および４８によって形成された）入力ポート４５を介して光パイプ・コア４２に入る様子を示す。第１の角度付き壁部４９ａは、壁部４６ａと４８ａを組み合わせたものであり、第２の角度付き壁部４９ｂは、図４Ａに示す壁部４６ｂと４８ｂを組み合わせたものである。図６Ａの光パイプ・コア４２の実装形態では、光は、（典型的に１．５である透明プラスチックの反射率によって定められる）臨界角よりも大きな入射角を有する、光線５１などの光線の場合には、内部全反射（ＴＩＲ）によって、または臨界角よりも小さな入射角を有する、光線５３などの光線の場合には、光パイプを取り囲むミキサ・シェルの壁部の反射によって、反射される。反射された光線は、ミキシング構造内に送り戻され、ビームが上面４４上の拡散体エリアに到達してエリア５５内に概略的に示すように出てゆくまで、図示のように複数回反射させることができる。ＬＥＤからの光は一般に、側壁部４９ａおよび４９ｂからなる台形形状の傾斜により、光パイプを横切って水平方向に偏向する。
【００３４】
図６Ａは、別の光源を収容することができる入力ポート４７も示す。しかし、場合によっては、入力ポート４５のところなど、光パイプ・コア４２の一端にただ１つの光源が使用される。そのような構成が使用される場合、部分組立体の内部光反射特性を強化するために、入力ポート４７を反射性材料と置き換えるべきである。
【００３５】
図６Ｂは、紙幣識別機で使用するのに適した光パイプ・コア４２の一実装形態の寸法を示す。適切な光パイプ・コアは、約９７．９２ｍｍの底部長さＢＬ、約１２．５ｍｍの幅Ｗ、および約５．３８ｍｍの高さＨを有する。上部長さＴＬは約７７．４９ｍｍであり、第１の端部部分５８の傾斜と第２の端部部分５９の傾斜がほぼ同じになるように、底部長さの上方でほぼ中央に位置する。これらの部分の傾斜は、第１および第２の反射性シェル部４６、４８によって形成される第１の角度付き壁部４９ａおよび第２の角度付き壁部４９ｂと一致してよい。光パイプ・コア４２の上面４４は、光強度出力を制御するための拡散体表面４３を含むことができる。図６Ｃは、突起４１のアレイが上面４４上にあるパターンで配列されている、図６Ｂの部分Ｃを拡大したものを示す。突起のピッチは、光の分布がほぼ均一となるように、光バーに沿って、また光バーを横切って出てくる光の強度のバランスをとるように調整することができる。一実装形態では、拡散体エリアがＬＥＤ光源からより遠く離れるにつれて、突起の密度が増加する。このようにして、ＴＩＲ条件が壊れて光がコアから出ることのできる、局所的なスポットのエリアが形成される。いくつかの実装形態では、突起は形状がほぼ円柱形であるが、他の形状も可能である。
【００３６】
図７は、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（「３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ」）から市販の同社製の適切なＢＥＦのプリズム構造７２を示す、拡大簡略側面概略図７０である。各プリズム構造７２は頂部７４を有し、頂部はその隣にある頂部とほぼ平行である。図示のように、光源からの光線の約５０％がＢＥＦにより反射し戻されて再利用され、使用可能な屈折光線が４０％〜７０％増加する。
【００３７】
図８Ａは、文書識別機用の光コア組立体８０の一代替実装形態の拡大簡略分解斜視概略図である。構成要素の適切な一構成は、文書識別機内に光を供給するために、上部拡散面を含むことができる矩形の光パイプ・コア８２、ＢＥＦ５０、およびＬＣＣ５２を含む。ＢＥＦ５０は、プリズム構造７２の各頂部７４が、ＬＣＣの開口壁部７８にほぼ平行になり、また光パイプ・コア８２の長手「Ｌ」の縁部にほぼ平行かつコアの短辺「Ｓ」に垂直になるように位置合わせされる。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な適切なＢＥＦは、ＢＥＦ９０／５０であり、ただし９０はプリズム角度であり、５０はマイクロメートル（μｍ）単位のプリズム・ピッチである。適切なＬＣＣ５２は、先に述べたように、ＬＣＣ５２から出る光の分布の幾何形状を制御するように構成することができる。
【００３８】
図８Ｂは、図８Ａと同じ寸法を有し、かつ文書識別機で使用するのに適していてよい、光コア組立体２００の一代替実装形態を示す。光コア組立体２００は一体構造とすることができ、光コア２０２、出力される光の強度を増大させるためのプリズム構造層２０４、および光が組立体からＺ方向に出るときのその方向を制御するための、（ＬＣＣ５２に類似の）ＬＣＣ２０６を含むことができる。光拡散層（図示せず）を含むこともできる。一部の用途には、より多くの層またはより少ない層を含む実施形態を利用することもできる。例えば、光コア２０２、拡散層、およびＬＣＣ２０６を含む実施形態が、文書識別用途で使用するのに適切となり得る。
【００３９】
図９は、図８Ａおよび８Ｂを参照して先に述べたように実現することができる、光パイプ・コア８４の別の実装形態の簡略図である。この実装形態では、ＬＥＤは垂直方向に配置され、光パイプ・コアは、図示のように単純な矩形の並列パイプである。一適用例では、６つの波長が使用され、単一のＬＥＤパッケージが２つまたは３つのダイを収容する。波長によっては、４つのダイを、光パイプの各端部に２つずつ配置して使用することができる。図１０Ａは４つのダイが使用されるとき、また図１０Ｂおよび１０Ｃは２つのダイだけが使用されるときの、波長ごとのパッケージに入れたダイの幾何学的マッピングである。適切な一構成では、光出力を最適化するために、各ＬＥＤパッケージが白色の反射性ハウジングまたはパッケージを含むことができ、開口４５および４７（図４Ａを参照されたい）が、このパッケージを収容し、かつ非効率的な結合におけるどんな光損失も制限するために最小のサイズのものである。各ＬＥＤ光源用の光ハウジングの内面は、反射性材料を含むことができ、その材料は拡散反射性材料とすることができる。適切なＬＥＤパッケージは、ＯＳＲＡＭ ＣｏｍｐａｎｙのＴＯＰＬＥＤ（商標）シリーズである。ＬＥＤパッケージは、反射性シェルと類似のプラスチック材料製とすることができる。例えば、光ハウジングは、少なくとも可視波長から近赤外波長スペクトル領域にわたってほぼフラットなスペクトル応答が起こるのを可能にするために白色材料で形成することができる。光は、光パイプ・コア８４から拡散体構造によって取り出され、拡散体構造は、表面をサンディングすること、または光パイプ・コアの上面上に、成形した粗いランダムな構造を形成することにより、形成することができる。あるいは、図６Ｃを参照して先に説明したように、上面上に拡散体として機能するように突起アレイを形成することもできる。さらに、他の拡散体構造を使用することもできる。
【００４０】
以上、文書識別機部分組立体のさまざまな実装形態を開示してきた。さまざまな追加および修正を行うことができることを、当業者なら理解するであろう。例えば、一代替構成は、第２組のＢＥＦおよびＬＣＣ（またはプリズム層およびルーバ層）を含み、その光学構造が、光バーの細長い方向の光の分布を制御するために第１組から９０°に設定される。他の実装形態が、特許請求の範囲に記載の範囲内に含まれる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
文書識別機用の部分組立体において、
ハウジングと、
上部拡散面を有し、前記ハウジング内に設置された光パイプ・コアと、
前記上部拡散面に関連付けられ、少なくとも１つの開口を含む光制御構成要素と、
前記ハウジングに結合された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、少なくとも１つのＬＥＤが別のＬＥＤと波長が異なる複数のＬＥＤと
を備える部分組立体。
【請求項２】
前記光制御構成要素がポリマー材料で形成される、請求項１に記載の部分組立体。
【請求項３】
前記光制御構成要素が開口アレイを有する、請求項１または２に記載の部分組立体。
【請求項４】
各開口が細長い形状を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項５】
前記上部拡散面と前記光制御構成要素の間にプリズム構造層をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項６】
前記プリズム構造が輝度向上フィルムである、請求項５に記載の部分組立体。
【請求項７】
前記拡散面が、ランダム構造、一定ピッチ・パターン構造、または突起からなる可変パターンのうち少なくとも１つを備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項８】
前記ハウジングが、前記光パイプ・コアの少なくとも一端に少なくとも１つの入力光ポートを含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項９】
前記ハウジングが反射性内面を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項１０】
照明用光源からの光の幾何学的分布を制御するための光制御構成要素において、
前記光制御構成要素に開いた少なくとも１つの開口であって、少なくとも１つの開口を通って伝わる光の出射角を制限するように構成された少なくとも１つの開口
を備える、光制御構成要素。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの開口がさらに、光の出射角を直交する２つの方向に異なる形で制限するように構成される、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの開口が、光の出射角をあらゆる方向にほぼ等しく制限するように構成される、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの開口が、実質的に前記光制御構成要素の長さ全体を延ばす、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの開口が、前記光制御構成要素を長さ方向にセグメント化する、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの開口が、前記光制御構成要素を幅方向にセグメント化する、請求項１０または請求項１４に記載の光制御構成要素。
【請求項１６】
複数の開口を備える、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１７】
隣接する開口間に少なくとも１つのブリッジを備える、請求項１６に記載の光制御構成要素。
【請求項１８】
前記光制御構成要素が、前記光制御構成要素を通って伝わる光を受光することのできる少なくとも１つの検出器とは反対側にあり、前記検出器が、少なくとも１つのブリッジが前記検出器の視野外になるように配置される、請求項１７に記載の光制御構成要素。
【請求項１】
文書識別機用の部分組立体において、
ハウジングと、
上部拡散面を有し、前記ハウジング内に設置された光パイプ・コアと、
前記上部拡散面に関連付けられ、少なくとも１つの開口を含む光制御構成要素と、
前記ハウジングに結合された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、少なくとも１つのＬＥＤが別のＬＥＤと波長が異なる複数のＬＥＤと
を備える部分組立体。
【請求項２】
前記光制御構成要素がポリマー材料で形成される、請求項１に記載の部分組立体。
【請求項３】
前記光制御構成要素が開口アレイを有する、請求項１または２に記載の部分組立体。
【請求項４】
各開口が細長い形状を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項５】
前記上部拡散面と前記光制御構成要素の間にプリズム構造層をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項６】
前記プリズム構造が輝度向上フィルムである、請求項５に記載の部分組立体。
【請求項７】
前記拡散面が、ランダム構造、一定ピッチ・パターン構造、または突起からなる可変パターンのうち少なくとも１つを備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項８】
前記ハウジングが、前記光パイプ・コアの少なくとも一端に少なくとも１つの入力光ポートを含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項９】
前記ハウジングが反射性内面を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の部分組立体。
【請求項１０】
照明用光源からの光の幾何学的分布を制御するための光制御構成要素において、
前記光制御構成要素に開いた少なくとも１つの開口であって、少なくとも１つの開口を通って伝わる光の出射角を制限するように構成された少なくとも１つの開口
を備える、光制御構成要素。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの開口がさらに、光の出射角を直交する２つの方向に異なる形で制限するように構成される、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの開口が、光の出射角をあらゆる方向にほぼ等しく制限するように構成される、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの開口が、実質的に前記光制御構成要素の長さ全体を延ばす、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの開口が、前記光制御構成要素を長さ方向にセグメント化する、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの開口が、前記光制御構成要素を幅方向にセグメント化する、請求項１０または請求項１４に記載の光制御構成要素。
【請求項１６】
複数の開口を備える、請求項１０に記載の光制御構成要素。
【請求項１７】
隣接する開口間に少なくとも１つのブリッジを備える、請求項１６に記載の光制御構成要素。
【請求項１８】
前記光制御構成要素が、前記光制御構成要素を通って伝わる光を受光することのできる少なくとも１つの検出器とは反対側にあり、前記検出器が、少なくとも１つのブリッジが前記検出器の視野外になるように配置される、請求項１７に記載の光制御構成要素。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【公表番号】特表２０１０−５４１１６９（Ｐ２０１０−５４１１６９Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２７１８５（Ｐ２０１０−５２７１８５）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７７８７２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４２８７６
【国際公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（５０６２５８１８７）エムイーアイ インコーポレーテッド (27)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７７８７２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４２８７６
【国際公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（５０６２５８１８７）エムイーアイ インコーポレーテッド (27)
【Ｆターム（参考）】
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