発光素子アレイおよび紙葉類の認識装置
【課題】高い信頼性を備える発光素子アレイおよびその発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置、を提供する。
【解決手段】発光素子アレイである光源ユニット３０は、ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２，４３と、室３２および室３３を含む樹脂枠３１とを備える。ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２，４３は、互いに異なる波長の光を発し、同一の共通電極であるリードフレーム５１ｐに電気的に接続される。室３２および室３３は、一方向に開放され、透明樹脂により充填される。ＬＥＤ４１とＬＥＤ４２，４３とは、それぞれ室３２および室３３に分離して配置され、透明樹脂により覆われる。
【解決手段】発光素子アレイである光源ユニット３０は、ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２，４３と、室３２および室３３を含む樹脂枠３１とを備える。ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２，４３は、互いに異なる波長の光を発し、同一の共通電極であるリードフレーム５１ｐに電気的に接続される。室３２および室３３は、一方向に開放され、透明樹脂により充填される。ＬＥＤ４１とＬＥＤ４２，４３とは、それぞれ室３２および室３３に分離して配置され、透明樹脂により覆われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、発光素子アレイおよび紙葉類の認識装置に関する。この発明は、たとえば金融端末機器、印刷機器などにおいて印刷物や記載事項などの印刷パターンを読み取り、印刷物の真偽や、印刷品質の検査を行なう判別装置に用いられる紙葉類の認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙葉類の認識装置は、たとえば、金融端末機器において紙幣や有価証券の鑑別装置や、印刷機器などにおいて紙葉類の形状などの認識に用いられる装置である。この紙葉類の認識装置は、基板上に受光素子を直線状に配したセンサと、原稿を照明するための棒状の照明装置と、原稿を透過あるいは反射した光を各受光素子に導くためのレンズアレイとから構成される。
【０００３】
このような紙葉類の認識装置として、特開２００６−３９９９６号公報には、紙葉類の形状などを正確に認識でき、かつ安定した読み取りが可能で、かつ出射光の光量や光軸のばらつきを抑制することを目的とした紙葉類の認識装置が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−３９９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１４は、従来技術における紙葉類を照明する照明装置を示す図である。図中には、紙葉類に向かう光の進路が模式的に表わされている。図１４を参照して、照明装置１０１は、光源ユニット１２０と導光体１０７とを含む。光源ユニット１２０は、導光体１０７の両側にそれぞれ設けられている。光源ユニット１２０と導光体１０７との間には、隙間１１１が形成されている。導光体１０７には、光源ユニット１２０から入射された光を紙葉類１０５に向けて出射させるための光拡散層１０９が形成されている。
【０００５】
図１５は、図１４中の光源ユニットを示す斜視図である。図１６は、図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線上に沿った光源ユニットの断面図である。図１５および図１６を参照して、従来技術における光源ユニット１２０は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップ１２５を含む。ＬＥＤチップ１２５は、リードフレーム１３１上にダイボンドされ、ワイヤ１２７で実装されている。ＬＥＤチップ１２５は、室１３７に配置されている。室１３７は、白色樹脂１３５により成型され、一方向に開放されている。室１３７は、ＬＥＤチップ１２５を覆う透明樹脂１３３により充填されている。この透明樹脂１３３としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が用いられる。
【０００６】
図１４から図１６を参照して、ＬＥＤチップ１２５より発せられ、透明樹脂１３３を透過した光は、導光体１０７に入射する。光は、光拡散層１０９で反射されることによって、導光体１０７から出射し、紙葉類１０５を照射する。紙葉類１０５を透過または反射した光を図示しないセンサで受光することにより、紙葉類１０５の印刷パターンの読み取り等が行なわれる。
【０００７】
このような構成を備える光源ユニット１２０においては、一般的に、透明樹脂１３３として酸無水物硬化型エポキシ樹脂が用いられる。しかしながら、近年、短波長のＧａＮを用いた青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤは、高輝度化が進み、チップ周辺のエポキシ樹脂が変色するおそれがある。この場合、エポキシ樹脂の変色に伴って、光源ユニット１２０から出射する光量が低下するという問題が生じる。これに対して、透明樹脂１３３の変色を防ぐための対策として、カチオン硬化型エポキシ樹脂が開発されている。しかしながら、この樹脂を用いた場合、樹脂の硬度が高いため、赤外などＧａＡｓを用いたＬＥＤチップが樹脂のストレスにより劣化するという問題が生じる。これらの場合、光源ユニットの信頼性を高く維持することができない。
【０００８】
また、図１４中に示す照明装置１０１において、光源ユニット１２０と導光体１０７とが接触するように配置された場合を想定すると、下記の点が問題となる。
【０００９】
図１７は、配光性の悪化を説明するための図である。図１６および図１７を参照して、光源ユニット１２０と導光体１０７とが接触する場合、ＬＥＤチップ１２５より発せられた光が、透明樹脂１３３と導光体１０７との境界位置で内面反射することなく、導光体１０７内に直接、入射する。この場合、光源ユニット１２０から近いエリアでは、光拡散層１０９で反射され、紙葉類１０５に向かう光（図中の矢印２１０に示す経路を進行する光）に加えて、光源ユニット１２０から紙葉類１０５に直接向かう光（図中の矢印２２０に示す経路を進行する光）が、紙葉類１０５を照射する。このため、光源ユニット１２０から近いエリアと遠いエリアとの間で、紙葉類１０５上の照度にばらつきが生じ、配向性が悪化するという問題が生じる。
【００１０】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、高い信頼性を備える発光素子アレイおよびその発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置を提供することである。また、この発明の目的は、優れた配光性により、紙葉類の形状等を正確に認識し、かつ安定した読み取りが可能となる紙葉類の認識装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に従った発光素子アレイは、第１発光素子および第２発光素子と、第１室および第２室を含む基材とを備える。第１発光素子および第２発光素子は、互いに異なる波長の光を発し、同一の共通電極に電気的に接続される。第１室および第２室は、一方向に開放され、樹脂により充填される。第１発光素子および第２発光素子は、それぞれ第１室および第２室に分離して配置され、樹脂により覆われる。
【００１２】
このように構成された発光素子アレイによれば、発光波長の異なる第１発光素子および第２発光素子が、それぞれ第１室および第２室に分離して配置されている。このため、第１発光素子および第２発光素子を覆うのに適した樹脂を、第１室および第２室に別々に充填することができる。これにより、発光素子アレイの信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また好ましくは、第１発光素子は、主発光波長５７０ｎｍ未満の波長の光を発する。第２発光素子は、主発光波長５７０ｎｍ以上９８０ｎｍ以下の波長の光を発する。このように構成された発光素子アレイによれば、各発光素子の種類、波長範囲に応じた適当な樹脂を選択することができる。
【００１４】
また好ましくは、第１室を充填する樹脂と、第２室を充填する樹脂との間で、材質または硬度が異なる。このように構成された発光素子アレイによれば、様々な発光素子の実装が可能となり、発光素子アレイの利用性を向上させることができる。
【００１５】
この発明に従った紙葉類の認識装置は、上述のいずれかに記載の発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置である。紙葉類の認識装置は、紙葉類に光を照射する照明装置と、照明装置から出射され、紙葉類を透過または反射した光を導くためのレンズアレイと、レンズアレイにより導かれた光を受光する受光素子とを備える。照明装置は、入射された光を紙葉類に向けて出射させる光拡散層が形成され、長手状に延びる導光体と、導光体の長手方向の少なくとも一方の端面付近に配置された発光素子アレイとを含む。
【００１６】
このように構成された紙葉類の認識装置によれば、高い信頼性を維持しつつ、複数の発光波長を利用して、紙葉類の形状や印刷パターン等の読み取りを行なうことができる。
【００１７】
また好ましくは、樹脂は、第１発光素子および第２発光素子から発せられた光を出射し、凹形状を有する出射面を含む。発光素子アレイは、導光体の端面と接触するように設けられる。このように構成された紙葉類の認識装置によれば、出射面が凹形状をなす構成により、出射面と導光体の端面との間に隙間を設けることができる。これにより、紙葉類に向けて照射される光の配光性を向上させることができる。優れた配光性により、紙葉類の形状等を正確に認識し、安定した読み取りを行なうことが可能となる。
【００１８】
また好ましくは、発光波長の異なる第１発光素子および第２発光素子を、順次切り替えて点灯させる。このように構成された紙葉類の認識装置によれば、各発光素子の発光波長ごとに分解された印刷パターンを読み取ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、この発明に従えば、高い信頼性を備える発光素子アレイおよびその発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置を提供することができる。また、優れた配光性により、紙葉類の形状等を正確に認識し、かつ安定した読み取りが可能となる紙葉類の認識装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態における紙葉類の認識装置を示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態における紙葉類の認識装置１０は、透過・反射併用型の認識装置である。紙葉類の認識装置１０は、紙葉類（原稿）１５に対して一方側に配置された、保護ガラス１４ｍおよび透過用の照明装置２０ｍと、紙葉類１５に対して他方側に配置された、保護ガラス１４ｎ、反射用の照明装置２０ｎ、レンズアレイ１３、受光素子１２および基板１１とを備える。
【００２２】
照明装置２０ｍおよび２０ｎは、紙葉類１５に向けて光を出射する。レンズアレイ１３は、紙葉類１５を透過または反射した光を受光素子１２に導く。受光素子１２は、光を受けて光電変換により光出力として画像を読み取る。受光素子１２は、基板１１に実装されている。本実施の形態では、照明装置２０ｍ、レンズアレイ１３および受光素子１２が、同一直線上に配置されている。照明装置２０ｎは、その直線上からずれた位置に配置されている。
【００２３】
受光素子１２の材質・構造は、特に限定されず、アモルファスシリコン、結晶シリコンもしくはＣｄＳ、ＣｄＳｅなどを含む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、またはＣＣＤ（Charge Coupled Device）リニアイメージセンサであっても良い。さらに受光素子１２として、フォトダイオードやフォトトランジスタと、駆動回路やアンプ回路とを一体とした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が用いられても良い。
【００２４】
また、必要に応じて基板１１上に、ドライブＩＣやアンプ回路などの電気回路、また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良い。
【００２５】
図２は、図１中の受光素子を説明するためのブロック図である。さらに図２中のブロック図に示すように、基板１１上に、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制御回路などを同時に実装して、デジタル信号を外部に取り出すこともできる。
【００２６】
レンズアレイ１３は、紙葉類の原稿面で散乱された光を受光素子１２に等倍で結像する。レンズアレイ１３として、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。
【００２７】
保護ガラス１４ｍおよび１４ｎは、必ずしも本発明に必要ではなく省略することもできる。しかしながら、照明装置２０ｍおよび２０ｎやレンズアレイ１３を、使用中のごみの飛散や傷つきから保護するために、保護ガラス１４ｍおよび１４ｎを設置することが望ましい。また、保護ガラス１４ｍおよび１４ｎは、ガラスに限られず、たとえばアクリルやポリカーボネート等の透明の樹脂の表面に必要に応じてハードコートを施した部材であっても良い。
【００２８】
図３は、図１中の透過用の照明装置の分解組み立て図である。図３を参照して、照明装置２０ｍは、長手状に延びる導光体２１と、光源ユニット３０と、導光体２１を保持するカバー２３とを含む。導光体２１には、光拡散層２２が形成されている。
【００２９】
導光体２１は、端面２１ａおよび端面２１ｂを含む。端面２１ａおよび端面２１ｂは、導光体２１が延びる長手方向の両端に形成されている。端面２１ａおよび端面２１ｂ付近にはそれぞれ、光源ユニット３０が設けられている。２つの光源ユニット３０は、同一のものであっても良いし、別のものであっても良い。たとえば、一方の光源ユニット３０と他方の光源ユニット３０とに発光波長の異なるＬＥＤを設置すれば、複数の波長を同時にあるいは切り替えて使用することができる。
【００３０】
なお、図２中に示す構成に限らず、光源ユニット３０は、導光体２１が延びる長手方向の一方端にのみ配置されても良い。光源ユニット３０は、導光体２１の長手方向の少なくとも一方の端面付近に配置される。
【００３１】
導光体２１は、出射面２１ｃを含む。出射面２１ｃは、図１中の紙葉類１５と対向する。導光体２１を透過し、出射面２１ｃから出射した光が、紙葉類１５に向けて照射される。出射面２１ｃは、導光体２１が延びる長手方向に延在する。光拡散層２２は、出射面２１ｃと対向して形成されている。
【００３２】
導光体２１は、アクリルやポリカーボネートなどの光透過性の高い樹脂、または光学ガラスで形成されている。特に光源として紫外波長を用いる場合には、導光体２１として、フッ素系樹脂あるいはシクロオレフィン系樹脂が用いられることが好ましい。
【００３３】
図４は、図１中の反射用の照明装置の分解組み立て図である。図５は、図４中の照明装置に設けられる導光体を示す斜視図である。図４および図５を参照して、照明装置２０ｎと図３中の照明装置２０ｍとは、同様の構造を有する。照明装置２０ｎは、光拡散層２２が形成された導光体２１と、光源ユニット３０と、カバー２３とを含む。照明装置２０ｎでは、光源ユニット３０が端面２１ａ側にのみ配置されている。導光体２１は、導光体２１が延びる長手方向に直交する平面で切断された場合に、台形の断面形状を有する。
【００３４】
光拡散層２２は、光源ユニット３０が配置される端面２１ａ側ほど細く、かつ切れ目のピッチが小さく、光源ユニット３０が配置されない端面２１ｂ側ほど太く、かつ切れ目のピッチが大きくなるパターンを有する。光拡散層２２をこのようなパターンに形成することにより、主走査方向における照度むらを大幅に低減することができる。この光拡散層２２は、たとえば、白色塗料を導光体２１に塗布したものや、導光体２１の表面に形成した凹凸であっても良い。光拡散層２２は、導光体２１内を伝播する光を効率的に出射面２１ｃから出射させることができるものであれば良い。なお、導光体２１の断面形状は、図４に示す形状に限定されるものではない。
【００３５】
カバー２３は、上記の乱反射した光のうち出射面２１ｃに到達しなかった光を再び導光体２１内に反射させるため、光反射率の高い白色樹脂や白色塗料を塗布した樹脂の成型品、またはステンレスやアルミニウムなどの金属板で形成されることが好ましい。
【００３６】
図６は、図３中の照明装置に設けられた光源ユニット３０を示す平面図である。図６を参照して、光源ユニット３０は、互いに発光波長の異なる、ＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４２および４３とを含む。ＬＥＤ４１は、緑の波長の光を発する。ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、それぞれ、赤および近赤外の波長の光を発する。ＬＥＤ４１は、主発光波長５７０ｎｍ未満の波長の光を発する。ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、主発光波長５７０ｎｍ以上９８０ｎｍ以下の波長の光を発する。ＬＥＤ４１は、相対的に小さい波長の光を発し、ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、相対的に大きい波長の光を発する。ＬＥＤ４１は、ＧａＮを用いたＬＥＤである。ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、ＧａＡｓを用いたＬＥＤである。ＬＥＤ４１は、青の波長（４７０ｎｍ）の光を発するＬＥＤであっても良い。ＬＥＤ４１は、ＵＶの波長（３６５ｎｍ，３７５ｎｍ）の波長の光を発するＬＥＤであっても良い。
【００３７】
赤および近赤外の波長の光を発するＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、正の電圧が印加されるリードフレーム５１ｐにワイヤーボンディングにより電気的に接続されている。ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、それぞれ、負の電圧が印加されるリードフレーム５１ｑおよびリードフレーム５１ｒにＡｇペーストにより電気的に接続されている。緑の波長の光を発するＬＥＤ４１は、正の電圧が印加されるリードフレーム５１ｐおよび負の電圧が印加されるリードフレーム５１ｓの双方に、ワイヤーボンディングにより電気的に接続されている。すなわち、ＬＥＤ４１〜４３は、同一の共通電極であるリードフレーム５１ｐに電気的に接続されている。
【００３８】
なお、上記の接続形態に限定されるものでなく、各ＬＥＤは電気的にリードフレームに接続されることが必要である。
【００３９】
図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った光源ユニットの断面図である。図６および図７を参照して、光源ユニット３０は、樹脂枠３１を含む。リードフレーム５１ｐ、５１ｑ、５１ｒおよび５１ｓ（以下、特に区別しない場合にはリードフレーム５１と称する）は、樹脂枠３１によって一括に支持されている。
【００４０】
樹脂枠３１は、室３２および室３３を含む。室３２および室３３は、樹脂枠３１に成型され、一方向に開口する凹部により形成されている。樹脂枠３１は、図３中の導光体２１と対向する頂面３１ａを含む。室３２および３３は、頂面３１ａに開口する凹部により形成されている。室３２と室３３とは、互いに独立して形成されている。リードフレーム５１ｐは、ＬＥＤ４１〜４３が電気的に接続される主表面５１ａを含む。室３２および３３は、主表面５１ａ上に形成されている。室３２および３３を取り囲む樹脂枠３１の壁面は、主表面５１ａに平行な平面で切断した場合に得られる室３２および３３の断面積が、主表面５１ａから離れるに従って徐々に増大するように傾斜する。
【００４１】
ＬＥＤ４１は、室３２に配置されている。ＬＥＤ４２および４３は、室３３に配置されている。ＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４２および４３とは、分離して配置されている。
【００４２】
樹脂枠３１は、ＬＥＤ４１〜４３より発せられた光を反射する樹脂から形成されている。樹脂枠３１は、ＬＥＤから発せられた光を効率よく前面に導くために白色樹脂で形成されていることが好ましい。また、樹脂枠３１は、端子ハンダ付けおよびＬＥＤの発熱に耐えるためにポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）などの耐熱樹脂で形成されていることが好ましい。
【００４３】
室３２および室３３は、それぞれ、透明樹脂３４および透明樹脂３５により充填されている。ＬＥＤ４１は、透明樹脂３４によって覆われている。ＬＥＤ４２および４３は、透明樹脂３５によって覆われている。透明樹脂３４および３５は、ＬＥＤ４１〜４３より発せられた光を透過させる樹脂から形成されている。ＬＥＤ４１〜４３は、透明樹脂３４および３５に封止されることによりコーティング保護されている。
【００４４】
透明樹脂３４および３５に用いる樹脂は、室３２および３３に配置されるＬＥＤの種類に応じて適宜、選定される。透明樹脂３４と透明樹脂３５との間では、用いられる樹脂の材質または硬度が異なる。本実施の形態では、互いに発光波長が異なるＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４２および４３とが、それぞれ室３２および室３３に別々に実装されているため、各ＬＥＤに適した樹脂を用いてこれらのＬＥＤを封止することが可能となる。
【００４５】
たとえば、緑の波長の光を発するＧａＮ系の高出力のＬＥＤ４１を封止する透明樹脂３４として、耐短波長に優れたカチオン硬化型エポキシ樹脂が用いられる。また、透明樹脂３４として、近年開発が進んでいる変成シリコーン系の樹脂を使用することも可能である。赤および近赤外の光を発するＧａＡｓ系のＬＥＤ４２および４３を封止する透明樹脂３５として、柔らかい酸無水物硬化型エポキシ樹脂が用いられる。
【００４６】
このような構成により、ＬＥＤ４１より発せられた緑の波長の光によって透明樹脂３４が変色することを防ぎ、光源ユニット３０から出射する光量の低下を防止できる。また、透明樹脂３５から受けるストレスによってＧａＡｓ系のＬＥＤ４２および４３が劣化することを防ぎ、光源ユニット３０の信頼性を高く維持することができる。
【００４７】
リードフレーム５１には、光を反射させるため、Ｃｕ合金の表面をＡｇメッキしたものが用いられる。透明樹脂としてシリコーン樹脂を用いた場合、シリコーン樹脂のガス透過性が高いために、このＡｇメッキ部分で腐食が起こるおそれがある。これに対して、透明樹脂として、上記のカチオン硬化型エポキシ樹脂、変成シリコーン系の樹脂または酸無水物硬化型エポキシ樹脂を用いた場合、これらの樹脂はガス透過性が低いため、腐食の発生を防止できる。
【００４８】
図７を参照して、透明樹脂３４および３５は、出射面３６を含む。ＬＥＤ４１〜４３より発せられ、透明樹脂３４および３５を透過した光は、出射面３６から出射する。出射面３６は、凹形状を有する。出射面３６は、頂面３１ａから凹んだ形状を有する。出射面３６は、室３２および３３を形成する樹脂枠３１の壁面から中央部に向かうほど大きく窪む凹形状を有する。出射面３６は、湾曲面により構成されている。頂面３１ａは、室３２と室３３との境界位置において同一平面上に延在する。
【００４９】
なお、出射面３６は、図７中に示す形状に限られず、たとえば、頂面３１ａから段差を持って凹む凹形状を有し、平面により構成されても良い。
【００５０】
図８は、図６中の光源ユニットから出射された光の進路を模式的に表わす図である。図８を参照して、光源ユニット３０は、導光体２１と接触するように設けられている。樹脂枠３１の頂面３１ａと導光体２１の端面２１ａとが密着する。出射面３６は凹形状を有するため、出射面３６と導光体２１との間に空気層３７が形成されている。
【００５１】
出射面３６と導光体２１との間に空気層３７を設けることにより、光源ユニット３０から紙葉類１５に直接向かう光を、端面２１ａでより積極的に反射させることができる。これにより、光拡散層２２で反射されず、紙葉類１５を直接照射する光を低減させ、紙葉類１５に光をより均一に照射することができる。一方、光源ユニット３０との間に隙間を設けて導光体２１を配置した場合を想定すると、温度変化による導光体２１の伸縮に伴って、導光体２１と光源ユニット３０との間の距離が変化したり、両者が干渉したりするおそれがある。これに対して、本実施の形態では、予め光源ユニット３０と導光体２１とが接触して設けられているため、優れた配光性を安定して得ることができる。
【００５２】
この発明の実施の形態における発光素子アレイとしての光源ユニット３０は、第１発光素子としてのＬＥＤ４１および第２発光素子としてのＬＥＤ４２，４３と、第１室としての室３２および第２室としての室３３を含む基材としての樹脂枠３１とを備える。ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２，４３は、互いに異なる波長の光を発し、同一の共通電極としてのリードフレーム５１ｐに電気的に接続される。室３２および室３３は、一方向に開放され、樹脂としての透明樹脂３４，３５により充填される。ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２，４３は、それぞれ室３２および室３３に分離して配置され、透明樹脂３４，３５により覆われる。
【００５３】
紙葉類の認識装置１０は、紙葉類１５に光を照射する照明装置２０ｍ，２０ｎと、照明装置２０ｍ，２０ｎから出射され、紙葉類１５を透過または反射した光を導くためのレンズアレイ１３と、レンズアレイ１３により導かれた光を受光する受光素子１２とを備える。照明装置２０ｍ，２０ｎは、入射された光を紙葉類１５に向けて出射させる光拡散層２２が形成され、長手状に延びる導光体２１と、導光体２１の長手方向の少なくとも一方の端面付近に配置された発光素子アレイとしての光源ユニット３０とを含む。
【００５４】
このように構成された、この発明の実施の形態における光源ユニット３０および紙葉類の認識装置１０によれば、高い信頼性を維持したまま、複数の波長光源を光源ユニット３０に実装することが可能となる。これにより、紙葉類１５の印刷パターンを容易に読み取ることができ、真偽判定が可能となる。また、優れた配光性により、紙葉類１５の形状等を正確に認識し、安定した読み取りを行なうことができる。
【００５５】
続いて、光源ユニット３０、紙葉類の認識装置１０の構造の各種変形例や具体例について説明を行なう。
【００５６】
図９は、図６中の光源ユニットの第１の変形例を示す平面図である。図９を参照して、本変形例では、光源ユニット３０が５色光源を構成する。光源ユニット３０は、緑および青の波長の光をそれぞれ発するＬＥＤ６１およびＬＥＤ６２と、赤、近赤外および黄の波長の光をそれぞれ発するＬＥＤ６３、ＬＥＤ６４およびＬＥＤ６５とを備える。ＬＥＤ６１およびＬＥＤ６２は、樹脂枠３１に形成された室３２に配置されている。ＬＥＤ６３、ＬＥＤ６４およびＬＥＤ６５は、樹脂枠３１に形成された室３３に配置されている。ＬＥＤ６１〜６５は、同一の共通電極であるリードフレーム５１ｐに電気的に接続されている。
【００５７】
図１０は、図６中の光源ユニットの第２の変形例を示す平面図である。図１０を参照して、本変形例では、光源ユニット３０が３色光源を構成する。光源ユニット３０は、緑の光を発する２つのＬＥＤ７１と、赤および近赤外の波長の光をそれぞれ発するＬＥＤ７２およびＬＥＤ７３とを備える。２つのＬＥＤ７１は、樹脂枠３１に形成された室３２に配置されている。ＬＥＤ７２およびＬＥＤ７３は、樹脂枠３１に形成された室３３に配置されている。ＬＥＤ７１〜７３は、同一の共通電極であるリードフレーム５１ｐに電気的に接続されている。
【００５８】
本変形例では、ＬＥＤ７１を異なるリードフレーム上に２つ実装している。これは、緑の光を発するＬＥＤ７１の発光効率が悪いことから、他の波長と光出力を合わせるために複数個として光強度を高めているものである。なお、各リードフレーム上に実装されるＬＥＤ７１の数は１個に限られず、目的に応じて複数個を同時に実装することもできる。
【００５９】
光源ユニット３０は、所定の周期を有するパルス信号により点滅発光させることが好ましい。このように光源をパルス信号により点滅発光させる場合、瞬間的に発光強度を高くすることができるため、Ｓ／Ｎ比（signal-to-noise ratio）を高くできる。これにより、安定した読み取りが可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態では、光源ユニット３０が、異なる発光波長の複数の発光素子を備える。これにより、受光素子１２の走査に合わせて発光波長を切り替えれば、各波長ごとに色分解された印刷パターンを読み取ることができる。また、発光波長を目的の紙葉類により任意に選択することができる。具体的には、赤、緑、青の３色の発光波長を用いて前述のように各色を切り替えて発光させて走査すれば、ＲＧＢ３原色に色分解された印刷パターンが読み取れ、３色を同時に発光させて走査すれば白色光源によるモノクロ画像を得ることができる。また、発光波長に近赤外を選択すると、印刷物に使用されているインクの種類を容易に判別することができ、特に紙幣の真偽鑑別といった用途に好適である。
【００６１】
また、受光素子に蓄積センサを用いることもできる。
図１１は、受光素子に特公平５−３１８６５号公報などに示される構成の電荷蓄積型リニアイメージセンサを用いた場合のタイミング図の一例を示したものである。図１１を参照して、まずＬＥＤ４９ａをオンして蓄積を開始し、オフした直後にスタートパルスを入力してＬＥＤ４９ａによる信号を出力する。ＬＥＤ４９ａの信号出力が終了した後、ＬＥＤ４９ｂ、ＬＥＤ４９ｃのそれぞれの信号を出力して１ラインの読み込みを行なうことができる。
【００６２】
図１２は、電荷の蓄積と信号の読み出しを独立して行なう場合のタイミング図の一例を示したものである。図１２を参照して、まずＬＥＤ４９ａをオンしてスタートパルスを入力し蓄積を行なうと同時に前回の蓄積信号（ここではＬＥＤ４９ｃの信号）を出力する。ＬＥＤ４９ａをオフして蓄積を終了した後、ＬＥＤ４９ｂをオンしてスタートパルスを入力し蓄積を行なうと同時にＬＥＤ４９ａの信号を出力する。このようにしてＬＥＤ４９ａからＬＥＤ４９ｃの信号を出力して１ラインの読み込みを行なうことができる。図１２のタイミングでは図１１のタイミングと比較して、ＬＥＤの点灯時間を長くすることができるため、特に高速動作の場合には好適である。
【００６３】
なお、上記のように複数のＬＥＤを切り替える場合には、必然的にＬＥＤをパルス駆動（パルス信号による点滅発光）することになる。
【００６４】
図１中に示す本実施の形態における紙葉類の認識装置１０は、２種類の照明装置を透過用、反射用として備えるが、反射用の照明装置２０ｎのみでも認識装置として機能するし、透過用の照明装置２０ｍのみでも機能する。
【００６５】
図１３は、図１中の紙葉類の認識装置の変形例を示す断面図である。図１３を参照して、本変形例における紙葉類の認識装置は、透過型および表裏両面についての反射型を併用したものである。紙葉類の認識装置は、実施の形態１における紙葉類の認識装置１０が備える構成に加えて、紙葉類１５に対して一方側に配置された、照明装置８１、レンズアレイ８２、受光素子８３および基板８４をさらに備える。
【００６６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態における紙葉類の認識装置を示す断面図である。
【図２】図１中の受光素子を説明するためのブロック図である。
【図３】図１中の透過用の照明装置の分解組み立て図である。
【図４】図１中の反射用の照明装置の分解組み立て図である。
【図５】図４中の照明装置に設けられる導光体を示す斜視図である。
【図６】図３中の照明装置に設けられた光源ユニット３０を示す平面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った光源ユニットの断面図である。
【図８】図６中の光源ユニットから出射された光の進路を模式的に表わす図である。
【図９】図６中の光源ユニットの第１の変形例を示す平面図である。
【図１０】図６中の光源ユニットの第２の変形例を示す平面図である。
【図１１】受光素子に特公平５−３１８６５号公報などに示される構成の電荷蓄積型リニアイメージセンサを用いた場合のタイミング図の一例を示したものである。
【図１２】電荷の蓄積と信号の読み出しを独立して行なう場合のタイミング図の一例を示したものである。
【図１３】図１中の紙葉類の認識装置の変形例を示す断面図である。
【図１４】従来技術における紙葉類を照明する照明装置を示す図である。
【図１５】図１４中の光源ユニットを示す斜視図である。
【図１６】図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線上に沿った光源ユニットの断面図である。
【図１７】配光性の悪化を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 紙葉類の認識装置、１２ 受光素子、１３ レンズアレイ、１５ 紙葉類、２０ｍ，２０ｎ 照明装置、２１ 導光体、２１ａ，２１ｂ 端面、２２ 光拡散層、３０ 光源ユニット、３１ 樹脂枠、３２，３３ 室、３４，３５ 透明樹脂、３６ 出射面、４１〜４３，６１〜６５，７１〜７３ ＬＥＤ、５１ｐ リードフレーム。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、発光素子アレイおよび紙葉類の認識装置に関する。この発明は、たとえば金融端末機器、印刷機器などにおいて印刷物や記載事項などの印刷パターンを読み取り、印刷物の真偽や、印刷品質の検査を行なう判別装置に用いられる紙葉類の認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙葉類の認識装置は、たとえば、金融端末機器において紙幣や有価証券の鑑別装置や、印刷機器などにおいて紙葉類の形状などの認識に用いられる装置である。この紙葉類の認識装置は、基板上に受光素子を直線状に配したセンサと、原稿を照明するための棒状の照明装置と、原稿を透過あるいは反射した光を各受光素子に導くためのレンズアレイとから構成される。
【０００３】
このような紙葉類の認識装置として、特開２００６−３９９９６号公報には、紙葉類の形状などを正確に認識でき、かつ安定した読み取りが可能で、かつ出射光の光量や光軸のばらつきを抑制することを目的とした紙葉類の認識装置が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−３９９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１４は、従来技術における紙葉類を照明する照明装置を示す図である。図中には、紙葉類に向かう光の進路が模式的に表わされている。図１４を参照して、照明装置１０１は、光源ユニット１２０と導光体１０７とを含む。光源ユニット１２０は、導光体１０７の両側にそれぞれ設けられている。光源ユニット１２０と導光体１０７との間には、隙間１１１が形成されている。導光体１０７には、光源ユニット１２０から入射された光を紙葉類１０５に向けて出射させるための光拡散層１０９が形成されている。
【０００５】
図１５は、図１４中の光源ユニットを示す斜視図である。図１６は、図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線上に沿った光源ユニットの断面図である。図１５および図１６を参照して、従来技術における光源ユニット１２０は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップ１２５を含む。ＬＥＤチップ１２５は、リードフレーム１３１上にダイボンドされ、ワイヤ１２７で実装されている。ＬＥＤチップ１２５は、室１３７に配置されている。室１３７は、白色樹脂１３５により成型され、一方向に開放されている。室１３７は、ＬＥＤチップ１２５を覆う透明樹脂１３３により充填されている。この透明樹脂１３３としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が用いられる。
【０００６】
図１４から図１６を参照して、ＬＥＤチップ１２５より発せられ、透明樹脂１３３を透過した光は、導光体１０７に入射する。光は、光拡散層１０９で反射されることによって、導光体１０７から出射し、紙葉類１０５を照射する。紙葉類１０５を透過または反射した光を図示しないセンサで受光することにより、紙葉類１０５の印刷パターンの読み取り等が行なわれる。
【０００７】
このような構成を備える光源ユニット１２０においては、一般的に、透明樹脂１３３として酸無水物硬化型エポキシ樹脂が用いられる。しかしながら、近年、短波長のＧａＮを用いた青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤは、高輝度化が進み、チップ周辺のエポキシ樹脂が変色するおそれがある。この場合、エポキシ樹脂の変色に伴って、光源ユニット１２０から出射する光量が低下するという問題が生じる。これに対して、透明樹脂１３３の変色を防ぐための対策として、カチオン硬化型エポキシ樹脂が開発されている。しかしながら、この樹脂を用いた場合、樹脂の硬度が高いため、赤外などＧａＡｓを用いたＬＥＤチップが樹脂のストレスにより劣化するという問題が生じる。これらの場合、光源ユニットの信頼性を高く維持することができない。
【０００８】
また、図１４中に示す照明装置１０１において、光源ユニット１２０と導光体１０７とが接触するように配置された場合を想定すると、下記の点が問題となる。
【０００９】
図１７は、配光性の悪化を説明するための図である。図１６および図１７を参照して、光源ユニット１２０と導光体１０７とが接触する場合、ＬＥＤチップ１２５より発せられた光が、透明樹脂１３３と導光体１０７との境界位置で内面反射することなく、導光体１０７内に直接、入射する。この場合、光源ユニット１２０から近いエリアでは、光拡散層１０９で反射され、紙葉類１０５に向かう光（図中の矢印２１０に示す経路を進行する光）に加えて、光源ユニット１２０から紙葉類１０５に直接向かう光（図中の矢印２２０に示す経路を進行する光）が、紙葉類１０５を照射する。このため、光源ユニット１２０から近いエリアと遠いエリアとの間で、紙葉類１０５上の照度にばらつきが生じ、配向性が悪化するという問題が生じる。
【００１０】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、高い信頼性を備える発光素子アレイおよびその発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置を提供することである。また、この発明の目的は、優れた配光性により、紙葉類の形状等を正確に認識し、かつ安定した読み取りが可能となる紙葉類の認識装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に従った発光素子アレイは、第１発光素子および第２発光素子と、第１室および第２室を含む基材とを備える。第１発光素子および第２発光素子は、互いに異なる波長の光を発し、同一の共通電極に電気的に接続される。第１室および第２室は、一方向に開放され、樹脂により充填される。第１発光素子および第２発光素子は、それぞれ第１室および第２室に分離して配置され、樹脂により覆われる。
【００１２】
このように構成された発光素子アレイによれば、発光波長の異なる第１発光素子および第２発光素子が、それぞれ第１室および第２室に分離して配置されている。このため、第１発光素子および第２発光素子を覆うのに適した樹脂を、第１室および第２室に別々に充填することができる。これにより、発光素子アレイの信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また好ましくは、第１発光素子は、主発光波長５７０ｎｍ未満の波長の光を発する。第２発光素子は、主発光波長５７０ｎｍ以上９８０ｎｍ以下の波長の光を発する。このように構成された発光素子アレイによれば、各発光素子の種類、波長範囲に応じた適当な樹脂を選択することができる。
【００１４】
また好ましくは、第１室を充填する樹脂と、第２室を充填する樹脂との間で、材質または硬度が異なる。このように構成された発光素子アレイによれば、様々な発光素子の実装が可能となり、発光素子アレイの利用性を向上させることができる。
【００１５】
この発明に従った紙葉類の認識装置は、上述のいずれかに記載の発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置である。紙葉類の認識装置は、紙葉類に光を照射する照明装置と、照明装置から出射され、紙葉類を透過または反射した光を導くためのレンズアレイと、レンズアレイにより導かれた光を受光する受光素子とを備える。照明装置は、入射された光を紙葉類に向けて出射させる光拡散層が形成され、長手状に延びる導光体と、導光体の長手方向の少なくとも一方の端面付近に配置された発光素子アレイとを含む。
【００１６】
このように構成された紙葉類の認識装置によれば、高い信頼性を維持しつつ、複数の発光波長を利用して、紙葉類の形状や印刷パターン等の読み取りを行なうことができる。
【００１７】
また好ましくは、樹脂は、第１発光素子および第２発光素子から発せられた光を出射し、凹形状を有する出射面を含む。発光素子アレイは、導光体の端面と接触するように設けられる。このように構成された紙葉類の認識装置によれば、出射面が凹形状をなす構成により、出射面と導光体の端面との間に隙間を設けることができる。これにより、紙葉類に向けて照射される光の配光性を向上させることができる。優れた配光性により、紙葉類の形状等を正確に認識し、安定した読み取りを行なうことが可能となる。
【００１８】
また好ましくは、発光波長の異なる第１発光素子および第２発光素子を、順次切り替えて点灯させる。このように構成された紙葉類の認識装置によれば、各発光素子の発光波長ごとに分解された印刷パターンを読み取ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、この発明に従えば、高い信頼性を備える発光素子アレイおよびその発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置を提供することができる。また、優れた配光性により、紙葉類の形状等を正確に認識し、かつ安定した読み取りが可能となる紙葉類の認識装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態における紙葉類の認識装置を示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態における紙葉類の認識装置１０は、透過・反射併用型の認識装置である。紙葉類の認識装置１０は、紙葉類（原稿）１５に対して一方側に配置された、保護ガラス１４ｍおよび透過用の照明装置２０ｍと、紙葉類１５に対して他方側に配置された、保護ガラス１４ｎ、反射用の照明装置２０ｎ、レンズアレイ１３、受光素子１２および基板１１とを備える。
【００２２】
照明装置２０ｍおよび２０ｎは、紙葉類１５に向けて光を出射する。レンズアレイ１３は、紙葉類１５を透過または反射した光を受光素子１２に導く。受光素子１２は、光を受けて光電変換により光出力として画像を読み取る。受光素子１２は、基板１１に実装されている。本実施の形態では、照明装置２０ｍ、レンズアレイ１３および受光素子１２が、同一直線上に配置されている。照明装置２０ｎは、その直線上からずれた位置に配置されている。
【００２３】
受光素子１２の材質・構造は、特に限定されず、アモルファスシリコン、結晶シリコンもしくはＣｄＳ、ＣｄＳｅなどを含む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、またはＣＣＤ（Charge Coupled Device）リニアイメージセンサであっても良い。さらに受光素子１２として、フォトダイオードやフォトトランジスタと、駆動回路やアンプ回路とを一体とした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が用いられても良い。
【００２４】
また、必要に応じて基板１１上に、ドライブＩＣやアンプ回路などの電気回路、また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良い。
【００２５】
図２は、図１中の受光素子を説明するためのブロック図である。さらに図２中のブロック図に示すように、基板１１上に、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制御回路などを同時に実装して、デジタル信号を外部に取り出すこともできる。
【００２６】
レンズアレイ１３は、紙葉類の原稿面で散乱された光を受光素子１２に等倍で結像する。レンズアレイ１３として、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。
【００２７】
保護ガラス１４ｍおよび１４ｎは、必ずしも本発明に必要ではなく省略することもできる。しかしながら、照明装置２０ｍおよび２０ｎやレンズアレイ１３を、使用中のごみの飛散や傷つきから保護するために、保護ガラス１４ｍおよび１４ｎを設置することが望ましい。また、保護ガラス１４ｍおよび１４ｎは、ガラスに限られず、たとえばアクリルやポリカーボネート等の透明の樹脂の表面に必要に応じてハードコートを施した部材であっても良い。
【００２８】
図３は、図１中の透過用の照明装置の分解組み立て図である。図３を参照して、照明装置２０ｍは、長手状に延びる導光体２１と、光源ユニット３０と、導光体２１を保持するカバー２３とを含む。導光体２１には、光拡散層２２が形成されている。
【００２９】
導光体２１は、端面２１ａおよび端面２１ｂを含む。端面２１ａおよび端面２１ｂは、導光体２１が延びる長手方向の両端に形成されている。端面２１ａおよび端面２１ｂ付近にはそれぞれ、光源ユニット３０が設けられている。２つの光源ユニット３０は、同一のものであっても良いし、別のものであっても良い。たとえば、一方の光源ユニット３０と他方の光源ユニット３０とに発光波長の異なるＬＥＤを設置すれば、複数の波長を同時にあるいは切り替えて使用することができる。
【００３０】
なお、図２中に示す構成に限らず、光源ユニット３０は、導光体２１が延びる長手方向の一方端にのみ配置されても良い。光源ユニット３０は、導光体２１の長手方向の少なくとも一方の端面付近に配置される。
【００３１】
導光体２１は、出射面２１ｃを含む。出射面２１ｃは、図１中の紙葉類１５と対向する。導光体２１を透過し、出射面２１ｃから出射した光が、紙葉類１５に向けて照射される。出射面２１ｃは、導光体２１が延びる長手方向に延在する。光拡散層２２は、出射面２１ｃと対向して形成されている。
【００３２】
導光体２１は、アクリルやポリカーボネートなどの光透過性の高い樹脂、または光学ガラスで形成されている。特に光源として紫外波長を用いる場合には、導光体２１として、フッ素系樹脂あるいはシクロオレフィン系樹脂が用いられることが好ましい。
【００３３】
図４は、図１中の反射用の照明装置の分解組み立て図である。図５は、図４中の照明装置に設けられる導光体を示す斜視図である。図４および図５を参照して、照明装置２０ｎと図３中の照明装置２０ｍとは、同様の構造を有する。照明装置２０ｎは、光拡散層２２が形成された導光体２１と、光源ユニット３０と、カバー２３とを含む。照明装置２０ｎでは、光源ユニット３０が端面２１ａ側にのみ配置されている。導光体２１は、導光体２１が延びる長手方向に直交する平面で切断された場合に、台形の断面形状を有する。
【００３４】
光拡散層２２は、光源ユニット３０が配置される端面２１ａ側ほど細く、かつ切れ目のピッチが小さく、光源ユニット３０が配置されない端面２１ｂ側ほど太く、かつ切れ目のピッチが大きくなるパターンを有する。光拡散層２２をこのようなパターンに形成することにより、主走査方向における照度むらを大幅に低減することができる。この光拡散層２２は、たとえば、白色塗料を導光体２１に塗布したものや、導光体２１の表面に形成した凹凸であっても良い。光拡散層２２は、導光体２１内を伝播する光を効率的に出射面２１ｃから出射させることができるものであれば良い。なお、導光体２１の断面形状は、図４に示す形状に限定されるものではない。
【００３５】
カバー２３は、上記の乱反射した光のうち出射面２１ｃに到達しなかった光を再び導光体２１内に反射させるため、光反射率の高い白色樹脂や白色塗料を塗布した樹脂の成型品、またはステンレスやアルミニウムなどの金属板で形成されることが好ましい。
【００３６】
図６は、図３中の照明装置に設けられた光源ユニット３０を示す平面図である。図６を参照して、光源ユニット３０は、互いに発光波長の異なる、ＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４２および４３とを含む。ＬＥＤ４１は、緑の波長の光を発する。ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、それぞれ、赤および近赤外の波長の光を発する。ＬＥＤ４１は、主発光波長５７０ｎｍ未満の波長の光を発する。ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、主発光波長５７０ｎｍ以上９８０ｎｍ以下の波長の光を発する。ＬＥＤ４１は、相対的に小さい波長の光を発し、ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、相対的に大きい波長の光を発する。ＬＥＤ４１は、ＧａＮを用いたＬＥＤである。ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、ＧａＡｓを用いたＬＥＤである。ＬＥＤ４１は、青の波長（４７０ｎｍ）の光を発するＬＥＤであっても良い。ＬＥＤ４１は、ＵＶの波長（３６５ｎｍ，３７５ｎｍ）の波長の光を発するＬＥＤであっても良い。
【００３７】
赤および近赤外の波長の光を発するＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、正の電圧が印加されるリードフレーム５１ｐにワイヤーボンディングにより電気的に接続されている。ＬＥＤ４２およびＬＥＤ４３は、それぞれ、負の電圧が印加されるリードフレーム５１ｑおよびリードフレーム５１ｒにＡｇペーストにより電気的に接続されている。緑の波長の光を発するＬＥＤ４１は、正の電圧が印加されるリードフレーム５１ｐおよび負の電圧が印加されるリードフレーム５１ｓの双方に、ワイヤーボンディングにより電気的に接続されている。すなわち、ＬＥＤ４１〜４３は、同一の共通電極であるリードフレーム５１ｐに電気的に接続されている。
【００３８】
なお、上記の接続形態に限定されるものでなく、各ＬＥＤは電気的にリードフレームに接続されることが必要である。
【００３９】
図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った光源ユニットの断面図である。図６および図７を参照して、光源ユニット３０は、樹脂枠３１を含む。リードフレーム５１ｐ、５１ｑ、５１ｒおよび５１ｓ（以下、特に区別しない場合にはリードフレーム５１と称する）は、樹脂枠３１によって一括に支持されている。
【００４０】
樹脂枠３１は、室３２および室３３を含む。室３２および室３３は、樹脂枠３１に成型され、一方向に開口する凹部により形成されている。樹脂枠３１は、図３中の導光体２１と対向する頂面３１ａを含む。室３２および３３は、頂面３１ａに開口する凹部により形成されている。室３２と室３３とは、互いに独立して形成されている。リードフレーム５１ｐは、ＬＥＤ４１〜４３が電気的に接続される主表面５１ａを含む。室３２および３３は、主表面５１ａ上に形成されている。室３２および３３を取り囲む樹脂枠３１の壁面は、主表面５１ａに平行な平面で切断した場合に得られる室３２および３３の断面積が、主表面５１ａから離れるに従って徐々に増大するように傾斜する。
【００４１】
ＬＥＤ４１は、室３２に配置されている。ＬＥＤ４２および４３は、室３３に配置されている。ＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４２および４３とは、分離して配置されている。
【００４２】
樹脂枠３１は、ＬＥＤ４１〜４３より発せられた光を反射する樹脂から形成されている。樹脂枠３１は、ＬＥＤから発せられた光を効率よく前面に導くために白色樹脂で形成されていることが好ましい。また、樹脂枠３１は、端子ハンダ付けおよびＬＥＤの発熱に耐えるためにポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）などの耐熱樹脂で形成されていることが好ましい。
【００４３】
室３２および室３３は、それぞれ、透明樹脂３４および透明樹脂３５により充填されている。ＬＥＤ４１は、透明樹脂３４によって覆われている。ＬＥＤ４２および４３は、透明樹脂３５によって覆われている。透明樹脂３４および３５は、ＬＥＤ４１〜４３より発せられた光を透過させる樹脂から形成されている。ＬＥＤ４１〜４３は、透明樹脂３４および３５に封止されることによりコーティング保護されている。
【００４４】
透明樹脂３４および３５に用いる樹脂は、室３２および３３に配置されるＬＥＤの種類に応じて適宜、選定される。透明樹脂３４と透明樹脂３５との間では、用いられる樹脂の材質または硬度が異なる。本実施の形態では、互いに発光波長が異なるＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４２および４３とが、それぞれ室３２および室３３に別々に実装されているため、各ＬＥＤに適した樹脂を用いてこれらのＬＥＤを封止することが可能となる。
【００４５】
たとえば、緑の波長の光を発するＧａＮ系の高出力のＬＥＤ４１を封止する透明樹脂３４として、耐短波長に優れたカチオン硬化型エポキシ樹脂が用いられる。また、透明樹脂３４として、近年開発が進んでいる変成シリコーン系の樹脂を使用することも可能である。赤および近赤外の光を発するＧａＡｓ系のＬＥＤ４２および４３を封止する透明樹脂３５として、柔らかい酸無水物硬化型エポキシ樹脂が用いられる。
【００４６】
このような構成により、ＬＥＤ４１より発せられた緑の波長の光によって透明樹脂３４が変色することを防ぎ、光源ユニット３０から出射する光量の低下を防止できる。また、透明樹脂３５から受けるストレスによってＧａＡｓ系のＬＥＤ４２および４３が劣化することを防ぎ、光源ユニット３０の信頼性を高く維持することができる。
【００４７】
リードフレーム５１には、光を反射させるため、Ｃｕ合金の表面をＡｇメッキしたものが用いられる。透明樹脂としてシリコーン樹脂を用いた場合、シリコーン樹脂のガス透過性が高いために、このＡｇメッキ部分で腐食が起こるおそれがある。これに対して、透明樹脂として、上記のカチオン硬化型エポキシ樹脂、変成シリコーン系の樹脂または酸無水物硬化型エポキシ樹脂を用いた場合、これらの樹脂はガス透過性が低いため、腐食の発生を防止できる。
【００４８】
図７を参照して、透明樹脂３４および３５は、出射面３６を含む。ＬＥＤ４１〜４３より発せられ、透明樹脂３４および３５を透過した光は、出射面３６から出射する。出射面３６は、凹形状を有する。出射面３６は、頂面３１ａから凹んだ形状を有する。出射面３６は、室３２および３３を形成する樹脂枠３１の壁面から中央部に向かうほど大きく窪む凹形状を有する。出射面３６は、湾曲面により構成されている。頂面３１ａは、室３２と室３３との境界位置において同一平面上に延在する。
【００４９】
なお、出射面３６は、図７中に示す形状に限られず、たとえば、頂面３１ａから段差を持って凹む凹形状を有し、平面により構成されても良い。
【００５０】
図８は、図６中の光源ユニットから出射された光の進路を模式的に表わす図である。図８を参照して、光源ユニット３０は、導光体２１と接触するように設けられている。樹脂枠３１の頂面３１ａと導光体２１の端面２１ａとが密着する。出射面３６は凹形状を有するため、出射面３６と導光体２１との間に空気層３７が形成されている。
【００５１】
出射面３６と導光体２１との間に空気層３７を設けることにより、光源ユニット３０から紙葉類１５に直接向かう光を、端面２１ａでより積極的に反射させることができる。これにより、光拡散層２２で反射されず、紙葉類１５を直接照射する光を低減させ、紙葉類１５に光をより均一に照射することができる。一方、光源ユニット３０との間に隙間を設けて導光体２１を配置した場合を想定すると、温度変化による導光体２１の伸縮に伴って、導光体２１と光源ユニット３０との間の距離が変化したり、両者が干渉したりするおそれがある。これに対して、本実施の形態では、予め光源ユニット３０と導光体２１とが接触して設けられているため、優れた配光性を安定して得ることができる。
【００５２】
この発明の実施の形態における発光素子アレイとしての光源ユニット３０は、第１発光素子としてのＬＥＤ４１および第２発光素子としてのＬＥＤ４２，４３と、第１室としての室３２および第２室としての室３３を含む基材としての樹脂枠３１とを備える。ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２，４３は、互いに異なる波長の光を発し、同一の共通電極としてのリードフレーム５１ｐに電気的に接続される。室３２および室３３は、一方向に開放され、樹脂としての透明樹脂３４，３５により充填される。ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２，４３は、それぞれ室３２および室３３に分離して配置され、透明樹脂３４，３５により覆われる。
【００５３】
紙葉類の認識装置１０は、紙葉類１５に光を照射する照明装置２０ｍ，２０ｎと、照明装置２０ｍ，２０ｎから出射され、紙葉類１５を透過または反射した光を導くためのレンズアレイ１３と、レンズアレイ１３により導かれた光を受光する受光素子１２とを備える。照明装置２０ｍ，２０ｎは、入射された光を紙葉類１５に向けて出射させる光拡散層２２が形成され、長手状に延びる導光体２１と、導光体２１の長手方向の少なくとも一方の端面付近に配置された発光素子アレイとしての光源ユニット３０とを含む。
【００５４】
このように構成された、この発明の実施の形態における光源ユニット３０および紙葉類の認識装置１０によれば、高い信頼性を維持したまま、複数の波長光源を光源ユニット３０に実装することが可能となる。これにより、紙葉類１５の印刷パターンを容易に読み取ることができ、真偽判定が可能となる。また、優れた配光性により、紙葉類１５の形状等を正確に認識し、安定した読み取りを行なうことができる。
【００５５】
続いて、光源ユニット３０、紙葉類の認識装置１０の構造の各種変形例や具体例について説明を行なう。
【００５６】
図９は、図６中の光源ユニットの第１の変形例を示す平面図である。図９を参照して、本変形例では、光源ユニット３０が５色光源を構成する。光源ユニット３０は、緑および青の波長の光をそれぞれ発するＬＥＤ６１およびＬＥＤ６２と、赤、近赤外および黄の波長の光をそれぞれ発するＬＥＤ６３、ＬＥＤ６４およびＬＥＤ６５とを備える。ＬＥＤ６１およびＬＥＤ６２は、樹脂枠３１に形成された室３２に配置されている。ＬＥＤ６３、ＬＥＤ６４およびＬＥＤ６５は、樹脂枠３１に形成された室３３に配置されている。ＬＥＤ６１〜６５は、同一の共通電極であるリードフレーム５１ｐに電気的に接続されている。
【００５７】
図１０は、図６中の光源ユニットの第２の変形例を示す平面図である。図１０を参照して、本変形例では、光源ユニット３０が３色光源を構成する。光源ユニット３０は、緑の光を発する２つのＬＥＤ７１と、赤および近赤外の波長の光をそれぞれ発するＬＥＤ７２およびＬＥＤ７３とを備える。２つのＬＥＤ７１は、樹脂枠３１に形成された室３２に配置されている。ＬＥＤ７２およびＬＥＤ７３は、樹脂枠３１に形成された室３３に配置されている。ＬＥＤ７１〜７３は、同一の共通電極であるリードフレーム５１ｐに電気的に接続されている。
【００５８】
本変形例では、ＬＥＤ７１を異なるリードフレーム上に２つ実装している。これは、緑の光を発するＬＥＤ７１の発光効率が悪いことから、他の波長と光出力を合わせるために複数個として光強度を高めているものである。なお、各リードフレーム上に実装されるＬＥＤ７１の数は１個に限られず、目的に応じて複数個を同時に実装することもできる。
【００５９】
光源ユニット３０は、所定の周期を有するパルス信号により点滅発光させることが好ましい。このように光源をパルス信号により点滅発光させる場合、瞬間的に発光強度を高くすることができるため、Ｓ／Ｎ比（signal-to-noise ratio）を高くできる。これにより、安定した読み取りが可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態では、光源ユニット３０が、異なる発光波長の複数の発光素子を備える。これにより、受光素子１２の走査に合わせて発光波長を切り替えれば、各波長ごとに色分解された印刷パターンを読み取ることができる。また、発光波長を目的の紙葉類により任意に選択することができる。具体的には、赤、緑、青の３色の発光波長を用いて前述のように各色を切り替えて発光させて走査すれば、ＲＧＢ３原色に色分解された印刷パターンが読み取れ、３色を同時に発光させて走査すれば白色光源によるモノクロ画像を得ることができる。また、発光波長に近赤外を選択すると、印刷物に使用されているインクの種類を容易に判別することができ、特に紙幣の真偽鑑別といった用途に好適である。
【００６１】
また、受光素子に蓄積センサを用いることもできる。
図１１は、受光素子に特公平５−３１８６５号公報などに示される構成の電荷蓄積型リニアイメージセンサを用いた場合のタイミング図の一例を示したものである。図１１を参照して、まずＬＥＤ４９ａをオンして蓄積を開始し、オフした直後にスタートパルスを入力してＬＥＤ４９ａによる信号を出力する。ＬＥＤ４９ａの信号出力が終了した後、ＬＥＤ４９ｂ、ＬＥＤ４９ｃのそれぞれの信号を出力して１ラインの読み込みを行なうことができる。
【００６２】
図１２は、電荷の蓄積と信号の読み出しを独立して行なう場合のタイミング図の一例を示したものである。図１２を参照して、まずＬＥＤ４９ａをオンしてスタートパルスを入力し蓄積を行なうと同時に前回の蓄積信号（ここではＬＥＤ４９ｃの信号）を出力する。ＬＥＤ４９ａをオフして蓄積を終了した後、ＬＥＤ４９ｂをオンしてスタートパルスを入力し蓄積を行なうと同時にＬＥＤ４９ａの信号を出力する。このようにしてＬＥＤ４９ａからＬＥＤ４９ｃの信号を出力して１ラインの読み込みを行なうことができる。図１２のタイミングでは図１１のタイミングと比較して、ＬＥＤの点灯時間を長くすることができるため、特に高速動作の場合には好適である。
【００６３】
なお、上記のように複数のＬＥＤを切り替える場合には、必然的にＬＥＤをパルス駆動（パルス信号による点滅発光）することになる。
【００６４】
図１中に示す本実施の形態における紙葉類の認識装置１０は、２種類の照明装置を透過用、反射用として備えるが、反射用の照明装置２０ｎのみでも認識装置として機能するし、透過用の照明装置２０ｍのみでも機能する。
【００６５】
図１３は、図１中の紙葉類の認識装置の変形例を示す断面図である。図１３を参照して、本変形例における紙葉類の認識装置は、透過型および表裏両面についての反射型を併用したものである。紙葉類の認識装置は、実施の形態１における紙葉類の認識装置１０が備える構成に加えて、紙葉類１５に対して一方側に配置された、照明装置８１、レンズアレイ８２、受光素子８３および基板８４をさらに備える。
【００６６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態における紙葉類の認識装置を示す断面図である。
【図２】図１中の受光素子を説明するためのブロック図である。
【図３】図１中の透過用の照明装置の分解組み立て図である。
【図４】図１中の反射用の照明装置の分解組み立て図である。
【図５】図４中の照明装置に設けられる導光体を示す斜視図である。
【図６】図３中の照明装置に設けられた光源ユニット３０を示す平面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った光源ユニットの断面図である。
【図８】図６中の光源ユニットから出射された光の進路を模式的に表わす図である。
【図９】図６中の光源ユニットの第１の変形例を示す平面図である。
【図１０】図６中の光源ユニットの第２の変形例を示す平面図である。
【図１１】受光素子に特公平５−３１８６５号公報などに示される構成の電荷蓄積型リニアイメージセンサを用いた場合のタイミング図の一例を示したものである。
【図１２】電荷の蓄積と信号の読み出しを独立して行なう場合のタイミング図の一例を示したものである。
【図１３】図１中の紙葉類の認識装置の変形例を示す断面図である。
【図１４】従来技術における紙葉類を照明する照明装置を示す図である。
【図１５】図１４中の光源ユニットを示す斜視図である。
【図１６】図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線上に沿った光源ユニットの断面図である。
【図１７】配光性の悪化を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 紙葉類の認識装置、１２ 受光素子、１３ レンズアレイ、１５ 紙葉類、２０ｍ，２０ｎ 照明装置、２１ 導光体、２１ａ，２１ｂ 端面、２２ 光拡散層、３０ 光源ユニット、３１ 樹脂枠、３２，３３ 室、３４，３５ 透明樹脂、３６ 出射面、４１〜４３，６１〜６５，７１〜７３ ＬＥＤ、５１ｐ リードフレーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長の光を発し、同一の共通電極に電気的に接続される第１発光素子および第２発光素子と、
一方向に開放され、樹脂により充填される第１室および第２室を含む基材とを備え、
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、それぞれ前記第１室および前記第２室に分離して配置され、前記樹脂により覆われる、発光素子アレイ。
【請求項２】
前記第１発光素子は、主発光波長５７０ｎｍ未満の波長の光を発し、
前記第２発光素子は、主発光波長５７０ｎｍ以上９８０ｎｍ以下の波長の光を発する、請求項１に記載の発光素子アレイ。
【請求項３】
前記第１室を充填する樹脂と、前記第２室を充填する樹脂との間で、材質または硬度が異なる、請求項１または２に記載の発光素子アレイ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置であって、
紙葉類に光を照射する照明装置と、
前記照明装置から出射され、前記紙葉類を透過または反射した光を導くためのレンズアレイと、
前記レンズアレイにより導かれた光を受光する受光素子とを備え、
前記照明装置は、入射された光を前記紙葉類に向けて出射させる光拡散層が形成され、長手状に延びる導光体と、前記導光体の長手方向の少なくとも一方の端面付近に配置された前記発光素子アレイとを含む、紙葉類の認識装置。
【請求項５】
前記樹脂は、前記第１発光素子および前記第２発光素子から発せられた光を出射し、凹形状を有する出射面を含み、
前記発光素子アレイは、前記端面と接触するように設けられる、請求項４に記載の紙葉類の認識装置。
【請求項６】
発光波長の異なる前記第１発光素子および前記第２発光素子を、順次切り替えて点灯させる、請求項４または５に記載の紙葉類の認識装置。
【請求項１】
互いに異なる波長の光を発し、同一の共通電極に電気的に接続される第１発光素子および第２発光素子と、
一方向に開放され、樹脂により充填される第１室および第２室を含む基材とを備え、
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、それぞれ前記第１室および前記第２室に分離して配置され、前記樹脂により覆われる、発光素子アレイ。
【請求項２】
前記第１発光素子は、主発光波長５７０ｎｍ未満の波長の光を発し、
前記第２発光素子は、主発光波長５７０ｎｍ以上９８０ｎｍ以下の波長の光を発する、請求項１に記載の発光素子アレイ。
【請求項３】
前記第１室を充填する樹脂と、前記第２室を充填する樹脂との間で、材質または硬度が異なる、請求項１または２に記載の発光素子アレイ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発光素子アレイが用いられた紙葉類の認識装置であって、
紙葉類に光を照射する照明装置と、
前記照明装置から出射され、前記紙葉類を透過または反射した光を導くためのレンズアレイと、
前記レンズアレイにより導かれた光を受光する受光素子とを備え、
前記照明装置は、入射された光を前記紙葉類に向けて出射させる光拡散層が形成され、長手状に延びる導光体と、前記導光体の長手方向の少なくとも一方の端面付近に配置された前記発光素子アレイとを含む、紙葉類の認識装置。
【請求項５】
前記樹脂は、前記第１発光素子および前記第２発光素子から発せられた光を出射し、凹形状を有する出射面を含み、
前記発光素子アレイは、前記端面と接触するように設けられる、請求項４に記載の紙葉類の認識装置。
【請求項６】
発光波長の異なる前記第１発光素子および前記第２発光素子を、順次切り替えて点灯させる、請求項４または５に記載の紙葉類の認識装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−１１２３０１（Ｐ２００８−１１２３０１Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９４５１８（Ｐ２００６−２９４５１８）
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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