JP6207359B2 - 照明装置、イメージセンサユニットおよび紙葉類識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、イメージセンサユニットおよび紙葉類識別装置に関する。詳しくは、たとえば可視光線と赤外線などといった複数の波長の光を照射できる照明装置と、この照明装置を有するイメージセンサユニットと、このイメージセンサユニットを有する紙葉類識別装置に関する。

画像を読み取るイメージセンサユニットには、光源が発する光を線状化する棒状の導光体を有するものがある。導光体の長手方向の一方の端部に光源が設けられる構成では、反対側の端部に向かうにしたがって、導光体から照射される光の照明強度が低くなることがある。そこで、特許文献１や特許文献２には、光源とは反対側の端部に、光が透過しないような角度の傾斜面が形成される導光体が開示されている。このような構成によれば、光源とは反対側の端部に到達した光を反射させることによって、端部近傍の光の照明強度を高めることで、導光体全体に亘って光の照度分布の均一化を図っている。

紙幣などの真贋を判定する紙葉類識別装置にも、画像を読み取るイメージセンサユニットが適用される。紙幣には、真贋の判定のために、可視光線下と赤外線下とで得られる画像がそれぞれ異なるような領域が設けられている。このため、紙葉類識別装置に適用されるイメージセンサユニットは、可視光線および赤外線を紙幣に照射し、紙幣の可視光画像と赤外画像とを読み取ることができる。

特開２００６−８５９７５号公報 特開２００７−１８３４７０号公報 特開２００９−２８４３７３号公報

ところで、導光体には、アクリル樹脂が用いられることがある。アクリル樹脂の分光透過率は、導光体に用いる素材によって異なる。このため、たとえば赤外線の透過率が可視光線の透過率よりも低い場合、導光体から照射される赤外線の照明強度は、光源が設けられる側とは反対側の端部に向かうにしたがって、可視光線の照明強度と比較して低くなる。このため、紙幣に向けて照射される赤外線の照度分布は、可視光線に比較して不均一になりやすい。そうすると、赤外画像の読取精度が低下するおそれがある。
また、可視光線と赤外線とで導光体の透過率が相違すると、照明強度に差が生じ、照度分布が互いに相違する。このため、可視光画像と赤外画像とで、読取精度の差が生じるおそれがある。
アクリル樹脂は、赤外線の波長域の透過率が他の波長域に比較して低い。このため、導光体にアクリル樹脂を用いる構成では、赤外線の照明強度が低くなりやすい。なお、導光体を吸収率の波長依存性を有さない無機材料によって形成するという方法も考えられるが、無機材料は一般に高価であるため、製品価格の上昇を招く。

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、導光体の透過率が低い波長域の光の照度分布の均一化を図ることである。また、本発明が解決しようとするもう一つの課題は、導光体の透過率が高い波長域の光と低い波長域の光とで照度分布の差を少なくすることである。

前記改題を解決するため、本発明の照明装置は、赤外線領域の波長の光を発する発光素子と可視領域の波長の光を発する発光素子を有する光源と、前記光源が発する光を長手方向の面に設けられた出射面より線状化して出射する棒状の導光体と、を有し、前記導光体は、前記赤外線領域の波長の光に対する透過率が、前記可視領域の波長の光に対する透過率よりも低い素材からなり、前記光源は、前記出射面の長手方向の一方の端部近傍に設けられるとともに、前記出射面に対向する一面における、長手方向の一方の端部とは反対側である他方の端部には、前記赤外線領域の波長の光に対する反射率が前記可視領域の波長の光に対する反射率よりも高い反射手段が設けられていることを特徴とする。

本発明のイメージセンサユニットは、被照明体を照明する前記照明装置と、被照明体からの光を集光する集光体と、前記集光体によって集光された反射光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、を有することを特徴とする。

本発明の紙葉類識別装置は、前記イメージセンサユニットを有し、前記イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの光を読み取ることを特徴とする。

本発明によれば、導光体の透過率が高い波長域の光と低い波長域の光とで、照度分布の差を少なくする。

図１は、照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図２は、導光体１２（導光体１２ａ）を主走査方向に直角な面で切断した断面模式図である。 図３は、導光体１２ｂを主走査方向に直角な面で切断した断面模式図である。 図４は、導光体１２ｂとは別体の反射部材１４を有する照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図５は、照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。 導光体１２ｃを主走査方向に平行な面で切断した断面模式図である。 図７は、イメージセンサユニット３の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図８は、イメージセンサユニット３の内部構造を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。 図９は、紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。 図１０は、透過照明装置５２をさらに有する紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図である。 図１１は、２組のイメージセンサユニット３を有する紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図である。 図１２は、第１の実施例の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１３は、第２の実施例の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１４は、第１の実施例の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１５は、比較例の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１６は、アクリルの分光透過率を示す図である。 図１７は、アクリルの分光透過率を示す一部拡大図である。 図１８は、第２の実施例にかかる他の一例を模式的に示す側面図である。 図１９は、第３の実施例にかかる他の一例を模式的に示す側面図である。

以下、本発明を適用できる実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態は、照明装置１と、照明装置１を有するイメージセンサユニット３と、イメージセンサユニット３を有する紙葉類識別装置５である。各図においては、三次元の各方向を、Ｘ，Ｙ，Ｚの各矢印で示す。Ｘ方向は、イメージセンサユニット３の主走査方向である。Ｙ方向は、イメージセンサユニット３の副走査方向である。Ｚ方向は、イメージセンサユニット３の上下方向である。
なお、本発明の実施形態において、「光」とは、可視光線のみならず、可視光線の以外の波長域の電磁波（たとえば赤外線の波長域や紫外線の波長域の電磁波）も含むものとする。

（照明装置）
＜第１の実施形態＞
まず、照明装置１の第１の実施形態について、図１と図２を参照して説明する。図１は、照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図２は、照明装置１の導光体１２（導光体１２ａ）を主走査方向に直角な面で切断した断面模式図である。照明装置１は、イメージセンサユニット３（後述）に組み込まれた状態で、被照明体（紙葉類）としての紙幣Ｐに対して可視光線および赤外線を照射する。

図１に示すように、照明装置１は、光源１１と導光体１２とを含む。
光源１１は、導光体１２の主走査方向（長手方向）の一方の端面である入射面１２１（後述）と間隔をあけて配設され、導光体１２の入射面１２１に向けて光を照射する。光源１１は、たとえば、順次点灯する赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）と赤外（Ｉｒ）の各波長の光を発する発光素子を有する。各発光素子には、公知の各種ＬＥＤが適用できる。また、光源１１は、イメージセンサユニット３の回路基板３３（後述）の上面（Ｚ方向の上側の面）に実装される。

導光体１２は、光源１１が発する光を線状化する光学部材である。導光体１２は、たとえばアクリル系の樹脂などといった透明の樹脂素材からなり、射出成形などによって一体に形成される。導光体１２は、全体として主走査方向に細長い棒状の構成を有する。

導光体１２に適用されるアクリル系の樹脂（以下、アクリル樹脂と記す）は、波長によって分光透過率が異なる。たとえば、アクリル樹脂における赤外線の透過率は、可視光線（光源１１が発するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光）の透過率よりも低い。このため、導光体１２の主走査方向の一方の端部に光源１１が設けられる構成では、導光体１２の主走査方向の他方の端部近傍の赤外線の照明強度が、可視光線に比較して低くなり、導光体１２の全体に亘って赤外線の照度分布が不均一となる。すなわち、導光体１２を透過率が一定でない波長域を有する素材で形成し、光源１１に透過率が一定でない波長域の光を用いた場合、導光体１２の長さに亘って影響が累積する。
なお、光源１１からの光は、温度シフト等によって透過率が一定でない波長域内になる場合も含まれる。

導光体１２ａには、透過率が高い波長域の光に対する吸収率が高い材料が混合されている。すなわち、可視光線の吸収率が赤外線の吸収率よりも高い材料が、導光体１２の全体に均一に混合されている。
アクリル樹脂にこのような材料が混合されていると、導光体１２ａにおいて可視光線の吸収率が高くなることから可視光線の透過率が低くなり、可視光線と赤外線の透過率の差を同程度、または差を小さくすることができる。

前述のような材料には、三菱レイヨン株式会社の製品「アクリフィルターＩＲ」が適用できる。そして、この「アクリフィルターＩＲ」が、重量比で９９：１となるようにアクリル樹脂に混合される。このようにして得られるアクリル樹脂の成形品である導光体１２ａは、可視光線の透過率を９０％程度に低下させることができる。したがって、可視光線と赤外線とで吸収率がほぼ同じになる。
なお、導光体１２にアクリル樹脂以外の素材を用いた場合であっても、可視光線の照明強度を必要とする光の透過率に応じた照明強度となるように混合比を変更することで適用できる。

図１に示すように、導光体１２ａの主走査方向の一方の端面は、光源１１が発する光が入射する入射面１２１である。また、導光体１２ａの主走査方向の他方の端面は、光源１１が発する光を反射する反射面１２３である。さらに、図２に示すように、導光体１２ａの側面には、出射面１２２と拡散面１２４とが形成される。

出射面１２２は、入射面１２１から入射した光（入射面１２１から入射して反射面１２３で反射した後および拡散面１２４で反射や拡散した光を含む）を紙幣Ｐに向けて照射する面であり、出射面１２２の主走査方向の一方の端部近傍に光源１１が位置する。出射面１２２は、主走査方向に延伸する細長い帯状に形成される。出射面１２２は、紙幣Ｐの読取ラインＯ（図８〜図１１参照）に向けて照射光を照射するため、たとえば、紙幣Ｐの読取ラインＯの方向に向けて凸となる曲面に形成される。
出射面１２２の主走査方向の寸法は、紙幣Ｐの寸法に応じて設定される。たとえば、イメージセンサユニット３が紙幣Ｐの長辺方向に相対的に移動しながら読み取る構成であり、出射面１２２の主走査方向の寸法は、紙幣Ｐの短辺寸法に応じた寸法に設定される。

拡散面１２４は、入射面１２１から入射した光を反射・拡散する面である。図２に示すように、拡散面１２４は、出射面１２２に対向するように形成される。拡散面１２４には、たとえば、複数のプリズム状の拡散部（図においては省略）が、所要の間隔で形成される。これらの複数の拡散部の間隔は、主走査方向の一方の端部側（入射面１２１の側）から他方の端部側（反射面１２３の側）に向かうにしたがって小さくなる。
なお、拡散部として、たとえば、シルク印刷などによる光反射性の塗料からなる印刷パターンが適用される構成であってもよい。この場合には、印刷パターンの密度が、入射面１２１に近づくにしたがって低くなり、遠くなるにしたがって高くなる。このような構成によれば、出射面１２２から照射する光の照度分布が不均一になること、特に、入射面１２１から遠くなるにしたがって光の照明強度が低くなり、導光体１２ａの主走査方向に亘って光の照度分布の均一化を図ることができる。

なお、導光体１２ａの外周面のその他の面は、それぞれ、光を反射する反射面として作用する。

以上説明したとおり、第１の実施形態によれば、導光体１２ａの主走査方向に亘って赤外線の照度分布の均一化を図ることができる。したがって、第１の実施形態の照明装置１が組み込まれたイメージセンサユニット３や紙葉類識別装置５によれば、赤外画像との読取精度の差を小さくできる。

＜第２の実施形態＞
次に、照明装置１の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。図３は、照明装置１の導光体１２ｂを主走査方向に平行な面で切断した断面模式図である。なお、第１の実施形態と共通の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

導光体１２ｂは、
導光体１２の拡散面１２４のうちの反射面１２３寄りの部分に、反射手段の一例として、導光体１２における透過率が一定でない波長域の光（本実施形態では赤外線）の反射率が他の波長域の光（本実施形態では可視光線）の反射率よりも高い反射材１２７が設けられる。拡散面１２４の反射材１２７は、たとえば、ロングパスフィルタ１２９とアルミ蒸着層１２８の積層構造を有する膜が適用できる。ロングパスフィルタ１２９は、赤外線を透過し赤外線よりも波長の短い光を透過しない。拡散面１２４にこのような構成の反射材１２７が設けられると、可視光線と赤外線との反射率に差が生じることから、拡散面１２４のうちの反射面１２３寄りの部分における赤外線の反射率を、入射面１２１寄りの部分と比較して高くできる。このため、拡散面１２４の反射面１２３寄りの部分において、赤外線の反射率を高め、出射面１２２の反射面１２３寄りの部分から出射される赤外線の量を多くすること（低下を防止すること）ができる。したがって、導光体１２ｂの主走査方向に亘って赤外線の照度分布の均一化を図ることができる。

このように、拡散面１２４のうちの反射面１２３寄りの部分には、減光手段として、反射率（または吸収率）に関して差を設けた波長選択性を有する反射材１２７が形成される。このような特性を有する塗料が塗布される構成（塗膜が形成される構成）が適用できる。なお、このような塗料には、公知の各種塗料が適用できる。

このほか、減光手段の他の一例として別体の反射部材１４を有する構成であってもよい。図４は、導光体１２ｂとは別体の反射部材１４を有する照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図４に示すように、導光体１２ｂの主走査方向の一方の端部に光源１１が配設され、拡散面１２４のうちの反射面１２３寄りの部分に反射部材１４が配設される。反射部材１４は、前述の反射材１２７と同じ構成を有する。たとえば、反射部材１４には、アルミ蒸着層とロングパスフィルタの積層構造を有する部材が適用できる。そして、反射部材１４は、導光体１２ｂの拡散面１２４のうちの反射面１２３寄りの部分に対向するか、または拡散面１２４の当該部分に接触するように配設される。このような構成では、導光体１２ｂの拡散面１２４から導光体１２ｂの外部に照射した赤外線は、反射部材１４により反射して再び導光体１２ｂの内部に入射する。このため、前述と同様の効果が得られる。

＜第３の実施形態＞
次に、照明装置１の第３の実施形態について、図５と図６を参照して説明する。図５は、照明装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図６は、照明装置１の導光体１２ｃを主走査方向に平行な面で切断した断面模式図である。なお、第１の実施形態と共通の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

図５と図６に示すように、導光体１２ｃは、導光体１２の出射面１２２のうちの主走査方向の入射面１２１寄りの部分に、減光手段の一例として、可視光線の透過率が赤外線の透過率よりも高い減光材１２６が形成される。また、減光材１２６がドットパターン状に形成され、入射面１２１の側から反射面１２３の側に向かうにしたがって、ドットパターンの密度が小さくなるという構成であってもよい。このような構成によれば、入射面１２１から入射した赤外線の一部は、出射面１２２に形成される減光材１２６に反射する。このため、可視光線と赤外線との減光率に差が生じることから、入射面１２１の近傍において出射面１２２から出射される赤外線の照射強度を低くするとともに、反射面１２３側に進行する赤外線を多くして反射面１２３寄りの部分において出射面１２２から出射される赤外線の照射強度を高くできる。したがって、導光体１２ｃの主走査方向に亘って赤外線の照度分布の均一化を図ることができる。
なお、出射面１２２において減光材１２６が形成される具体的な範囲は、限定されるものではない。この範囲は、光源１１から出射される赤外線の照射強度や、減光材１２６の光学的な特性などに応じて適宜設定される。

出射面１２２に設けられる減光材１２６としては、たとえば、可視光線を透過し赤外線を全反射する物質が適用できる。このような物質としては、たとえば、直径が５０μｍのガラスビーズが適用できる。
このほか、減光材１２６には、前述のような物質を含む塗料などが塗布される構成が適用できる。このような塗料としては、たとえば、「笑顔と生活安全分析センター」の商品「熱線（ＩＲ）反射スプレー」が適用できる。この場合には、入射面１２１から反射面１２３に向かうにしたがって、塗装される塗料が徐々に少なくなる構成（グラデーション状に塗布される構成）であってもよい。さらに、このような塗料がドットパターン状に塗布され、入射面１２１の側から反射面１２３の側に向かうにしたがって、ドットパターンの密度が小さくなる構成であってもよい。要は、導光体１２ｃの出射面１２２における赤外線の反射率が、主走査方向に関して入射面１２１の側において高く、反射面１２３の側において低い構成であればよい。
このほか、導光体１２ｃとは別部材であって、前述のような物質からなる粒子が混合された部材が、導光体１２ｃの出射面１２２のうち、入射面１２１寄りの部分を覆うように設けられる構成であってもよい。

（イメージセンサユニット）
イメージセンサユニット３の構成について、図７と図８を参照して説明する。図７は、イメージセンサユニット３の構成を模式的に示す分解斜視図である。図８は、イメージセンサユニット３の内部構造を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。イメージセンサユニット３は、紙幣Ｐからの可視光線と赤外線によって紙幣Ｐの画像を読み取ることができる。
イメージセンサユニット３は、前述のいずれかの実施形態の照明装置１と、フレーム３１と、集光体３２と、回路基板３３と、カバー部材３５とを有する。回路基板３３の上面には、イメージセンサ３４が設けられる。
フレーム３１は、イメージセンサユニット３の筐体である。フレーム３１は、たとえば、棒状の構成を有し、黒色に着色されて遮光性を有する樹脂素材により形成される。樹脂素材としては、たとえば、ポリカーボネートが適用できる。フレーム３１のＺ方向上部には、照明装置１の導光体１２（（導光体１２ａ、１２ｂ、１２ｃのいずれか）を収容可能な導光体収容室３１１と、集光体３２を収容可能な集光体収容室３１２とが形成される。フレーム３１のＺ方向下部には、回路基板３３を収容可能な基板収容室３１３が形成される。集光体収容室３１２と基板収容室３１３とは、光が通過可能な開口部によって繋がっている。さらに、フレーム３１の主走査方向の一方の端部には、照明装置１の光源１１を収容可能な光源収容室３１４が形成される。なお、照明装置１が反射部材１４を有する構成である場合には、フレーム３１の主走査方向の他方の端部寄りの部分には、照明装置１の反射部材１４を収容可能な反射部材収容室が形成される。

集光体３２は、紙幣Ｐからの可視光線および赤外線を、イメージセンサ３４（後述）の表面に結像する光学部材である。集光体３２には、たとえば、ロッドレンズアレイが適用される。一般的なロッドレンズアレイは、複数の正立等倍結像型の結像素子（ロッドレンズ）が主走査方向に直線状に配列された構成を有する。なお、集光体３２は、結像素子が直線状に配列される構成であればよく、具体的な構成は限定されない。たとえば、集光体３２は、結像素子が複数列配列される構成であってもよい。また、集光体３２には、公知の各種マイクロレンズアレイなど、集光機能を有する公知の各種光学部材が適用できる。

回路基板３３は、主走査方向に長い矩形状の構成を有する。そして、回路基板３３の上面（Ｚ方向上側の面）には、イメージセンサ３４と照明装置１の光源１１とが実装される。光源１１は、回路基板３３の主走査方向の一方の端部近傍に、導光体１２の入射面１２１に向かって光を照射できるように実装される。一方、イメージセンサ３４は、集光体３２からの光を受光できるように、受光面をＺ方向上側に向けて実装される。さらに、回路基板３３には、外部との配線を接続するためのコネクタ類などが実装される。

イメージセンサ３４は、集光体３２により結像した光を電気信号に変換する。イメージセンサ３４には、たとえば、イメージセンサＩＣアレイが適用される。イメージセンサＩＣアレイは、複数のイメージセンサＩＣが回路基板３３の表面に主走査方向に直線状に実装されることによって構成される。イメージセンサＩＣは，イメージセンサユニット３の読取の解像度に応じた複数の受光素子（光電変換素子と称することもある）から構成される。このように、イメージセンサ３４は、複数のイメージセンサＩＣ（受光素子）が、主走査方向に直線状に配列されて構成される。なお、イメージセンサ３４は、複数のイメージセンサＩＣが直線状に配列される構成のものであればよく、それ以外の構成は特に限定されない。たとえば、イメージセンサＩＣが千鳥配列のように複数列配列される構成であってもよい。なお、イメージセンサ３４としてのイメージセンサＩＣアレイを構成するイメージセンサＩＣには、可視光線と赤外線に感度を有する従来公知の各種イメージセンサＩＣが適用できる。

カバー部材３５は、フレーム３１の上側を覆うように設けられる。そして、カバー部材３５は、導光体１２や集光体３２を保護する機能や、紙幣Ｐに接して平面に維持する機能を有する。カバー部材３５は、平板状の部材であり、たとえば、ガラス板や同等な強度を有する透明な樹脂板などが適用できる。

このほか、イメージセンサユニット３には、紙葉類識別装置５（後述）に取り付けるための取付部や、紙葉類識別装置５に電気接続するためのコネクタなどが設けられる。なお、取付部やコネクタの構成は、特に限定されるものではない。取付部は、イメージセンサユニット３を紙葉類識別装置５に取り付けることができる構成であればよい。また、コネクタは、イメージセンサユニット３と紙葉類識別装置５の所定の機器とを、電力や電気信号を送受信可能に接続できる構成であればよい。

そして、図７と図８に示すように、導光体１２は、フレーム３１の導光体収容室３１１に収容される。集光体３２は、フレーム３１の集光体収容室３１２に収容される。さらに、光源１１とイメージセンサ３４とが実装された回路基板３３は、基板収容室３１３に収容される。
導光体１２が導光体収容室３１１に収容され、光源１１が実装された回路基板３３が基板収容室３１３に収容されると、光源１１は光源収容室３１４に収容され、導光体１２の一方の端部に形成される入射面１２１に対向する。したがって、光源１１が発する光は、導光体１２の一方の端部に形成される入射面１２１に入射する。また、導光体１２とは別体の反射部材１４が用いられる構成の場合には、反射部材１４が、導光体１２の拡散面１２４のうちの他方の端部寄りの部分に対向するか、または接触する。これにより、導光体１２の拡散面１２４から照射した光は、反射部材１４に反射して、再び導光体１２の内部に入射する。

なお、第２の実施形態で説明した導光体１２ｂが適用される構成に代えて、フレーム３１の導光体収容室３１１の内周面であって導光体１２の拡散面１２４のうちの反射面１２３寄りの部分に対向する面（または接触する面）に反射材１２７が形成される構成であってもよい。このような構成であっても、第２の実施形態で説明した導光体１２ｂが適用された構成と同様の効果を奏することができる。

紙幣Ｐに光を照射する場合には、光源１１は、各色および赤外線の発光素子を順次点灯する。光源１１が発する光（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒ）は、導光体１２の入射面１２１からその内部に入射し、拡散面１２４やその他の反射面において反射するなどして内部を伝搬する。そして、導光体１２の出射面１２２から紙幣Ｐの読取ラインＯに向けて照射する。
紙幣Ｐの読取ラインＯからの反射光は、集光体３２によってイメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、集光体３２によって結像した光学像を電気信号に変換する。
そして、イメージセンサユニット３は、紙幣Ｐに各色の可視光線および赤外線を照射して反射光を検出する動作を、短時間で交互に繰り返す。イメージセンサユニット３は、このような動作によって、紙幣Ｐに設けられる所定のパターン（たとえば、ホログラム）を可視光画像として読み取るとともに、紙幣Ｐを赤外画像として読み取る。

なお、イメージセンサユニット３のうち、図示および説明を省略した部分については、従来公知のイメージセンサユニットと同じ構成が適用できる。

（紙葉類識別装置）
イメージセンサユニット３が適用される紙葉類識別装置５について、図９を参照して説明する。図９は、紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐなどに光を照射すると共に、紙幣Ｐからの光を読み取り、読み取った光を用いて紙幣Ｐの種類や真贋の識別を行う。

図９に示すように、紙葉類識別装置５は、イメージセンサユニット３と、紙幣Ｐを搬送する搬送ローラ５１とを備える。そして、紙葉類識別装置５は、搬送ローラ５１どうしの間には、紙幣Ｐを挟んでカバー部材３５を介してイメージセンサユニット３上を読取方向（副走査方向）に搬送するための搬送経路Ａが設定される。この時、集光体３２の紙幣Ｐ側の焦点は、搬送経路Ａの中央に設定される。このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。紙葉類識別装置５に適用されるイメージセンサユニット３が、前述した動作によって、紙幣Ｐに設けられる所定のパターンを可視光画像として読み取るとともに、紙幣Ｐを赤外画像として読み取る。その後、紙葉類識別装置５は、予め用意された真券である紙幣Ｐに可視光線および赤外線を照射することで得られた真券紙幣画像と、真贋判定時に判定対象となる紙幣Ｐの可視光画像と赤外画像とを比較することで、紙幣Ｐの真贋判定を行う。これは、真券である紙幣Ｐには、可視光下と、赤外光下とから得られる画像がそれぞれ異なるような領域が設けられているためである。なお、説明および図示を省略した部分については、従来の紙葉類識別装置と同じ構成が適用できる。

また、紙葉類識別装置５が、さらに透過照明装置５２を有する構成であってもよい。図１０は、透過照明装置５２をさらに有する紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図である。
透過照明装置５２は、光源１１と、導光体１２とを有する。透過照明装置５２の光源１１および導光体１２には、前述の光源１１および導光体１２と同じ構成が適用される。そして、透過照明装置５２は、イメージセンサユニット３に対向する位置に、紙幣Ｐに向けて可視光線および赤外線を照射できるように設けられる。特に、透過照明装置５２は、その導光体１２の出射面１２２から照射される光の光軸と、イメージセンサユニット３の集光体３２の光軸とが一致するように配設される。

このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。イメージセンサユニット３に組み込まれる照明装置１の光源１１および透過照明装置５２の光源１１は、各色の可視光線および赤外線の発光素子を順次点灯する。
イメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐの表面で反射して集光体３２に入射し、イメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの反射光による可視光の画像および赤外線の画像を取得する。一方、透過照明装置５２から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐを透過してイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、イメージセンサ３４の表面に結像する。イメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの透過光による可視光画像および赤外画像を取得する。
そして、イメージセンサユニット３および透過照明装置５２は、紙幣Ｐに各色の可視光線および赤外線を照射して反射光と透過光を検出する動作を、短時間で交互に繰り返す。イメージセンサユニット３は、このような動作によって、紙幣Ｐに設けられる所定のパターン（たとえば、ホログラム）を可視光画像として読み取るとともに、紙幣Ｐを赤外画像として読み取る。
このような構成によれば、紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐの反射光および透過光による可視光画像および赤外画像を読み取ることができる。

さらに、紙葉類識別装置５が、２組のイメージセンサユニット３を有する構成であってもよい。図１１は、２組のイメージセンサユニット３を有する紙葉類識別装置５の構成を模式的に示す断面図である。
図１１に示すように、２組のイメージセンサユニット３は、紙幣Ｐの搬送経路Ａを挟んで対向するように配設される。そして、２組のイメージセンサユニット３は、一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から照射されて紙幣Ｐを透過した可視光線および赤外線が、他方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射するように配設される。
このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。すなわち、２組のイメージセンサユニット３に組み込まれる照明装置１の光源１１は、各色の可視光線および赤外線の発光素子を順次点灯する。一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐの表面で反射して一方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、一方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４の表面に結像する。一方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの反射光による可視光画像および赤外画像を取得する。また、一方のイメージセンサユニット３の照明装置１から紙幣Ｐに照射された可視光線および赤外線は、紙幣Ｐを透過して他方のイメージセンサユニット３の集光体３２に入射し、他方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４の表面に結像する。他方のイメージセンサユニット３のイメージセンサ３４は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣Ｐからの透過光による可視光画像および赤外画像を取得する。
このような構成によれば、紙葉類識別装置５は、紙幣Ｐの両面の反射画像を読み取ることができるとともに、透過画像を読み取ることができる。

（実施例）
次に、本発明の効果を検証した各実施例について説明する。図１２〜図１４は、第１〜第３のそれぞれの実施例にかかる照明装置の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。図１５は、比較例にかかる照明装置の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例および比較例では、８００〜１０００ｎｍの範囲の赤外線（Ｉｒ）、可視光線として緑色（Ｇ）光線を用いている。また、導光体の主走査方向寸法は１９０ｍｍとしている。そして、各グラフの横軸は光入射面からの距離を示し、縦軸は、導光体１２ｂ、１２ｃの場合の可視光線の平均出力を１として規格化した相対照明強度を示す。

図１６は、アクリルの分光透過率を示す図である。図１７は、図１６の一部拡大図である。ここで、図１６および図１７に示すように、１００はアクリルの分光透過率を示す線である。分光透過率とは、光の波長ごとの透過率を示すものであり、透過率が大きいほどアクリル内部で光の吸収が小さく、透過率が小さいほどアクリル内部で光の吸収が大きいことを示している。
例えば、合成樹脂には、赤外線が吸収される波長域が夫々存在している。アクリルの場合、８００〜１０００ｎｍにその波長域が存在する。これは素材固有のものであり、合成樹脂の構造に起因する振動により赤外線の吸収が生じるものである。これに対して、可視光線（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に相当する４５０〜６３０ｎｍの波長域はほぼ一定となっている。
なお、図１６および図１７におけるアクリルの分光透過率は厚さ（ｄ）＝２ｍｍの試験片のデータを示している。このため、たとえばＡ４幅の導光体では２２０〜２３０ｍｍに亘って影響が累積することになる。

＜第１の実施例＞
第１の実施例は、第１の実施形態にかかる照明装置の実施例であり、導光体に可視光線の吸収率が赤外線の吸収率よりも高い材料が均一に混合されている例である。図１２は、第１の実施例の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
図１５に示すように、比較例においては、可視光線はほぼ均一な照度分布となるが、赤外線の照度分布は、光入射面とは反対側の端部近傍において、可視光線（Ｇ）に比較して低下が大きくなっている。これは、導光体としてアクリルを用いた場合、透過率が一定でない波長域である８００〜１０００ｎｍの範囲の赤外線（Ｉｒ）の透過率が可視光線（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の透過率よりも低いため、入射面から離れるにしたがって出射面から照射される赤外線が少なくなっていくためと考えられる。
これに対して、図１２に示すように、第１の実施例においては、可視光線の照度分布が、光入射面とは反対側の端部近傍において、赤外線の照度分布と同様に低下している。このため、可視光線と赤外線の照度分布は、全体としてほぼ同じ傾向を示すようになっている。
このように、導光体に可視光線の吸収率が赤外線の吸収率よりも高い材料が均一に混合される構成によれば、可視光線と赤外線との照度分布の差を少なくできることが確認された。

＜第２の実施例＞
第２の実施例は、第２の実施形態にかかる照明装置の実施例であり、光入射面とは反対側の端部寄りの部分に反射手段が設けられる構成の例である。図１３は、第２の実施例の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
ここでは、光入射面とは反対側の端面から３０ｍｍの範囲に、反射手段が設けられる構成を用いた。また、この実施例では、反射手段の可視光線の反射率を０％とし、赤外線の反射率を９０％とした。
図１３と図１５から明らかなように、可視光線の照度分布は、比較例と実施例とで変化はない。これに対して、実施例の赤外線の照度分布は、比較例に比較して、光入射面とは反対側の端部近傍における低下が少ない。このため、実施例においては、可視光線と赤外線の照度分布がほぼ同じ傾向を示すようになっている。
このように、光入射面とは反対側の端部寄りの部分に、赤外線の反射率が可視光線の反射率よりも高い反射手段が設けられる構成とすることにより、可視光線と赤外線との照度分布の差を少なくできることが確認された。

＜第３の実施例＞
第３の実施例は、第３の実施形態にかかる照明装置の実施例であり、光入射面寄りの部分に減光手段が設けられる構成の例である。図１４は、第３の実施例の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
ここでは、光入射面から８０ｍｍの範囲に、減光手段としてのフィルムが設けられる構成を用いた。このフィルムの可視光線の透過率を９０％、反射率を１０％とし、赤外線の透過率を１０％、反射率を９０％とした。
図１４と図１５から明らかなように、可視光線の照度分布は、比較例と実施例とで変化はない。これに対して、実施例の赤外線の照度分布は、比較例に比較して、光入射面寄りの部分において低下しており、結果として赤外線の照度分布が均一になっている。このため、第３の実施例においては、可視光線と赤外線の照度分布がほぼ同じ傾向を示すようになっている。
このように、光出射面の光入射面寄りの部分に、可視項線の透過率が赤外光の透過率よりも高い減光手段が設けられる構成とすることにより、可視光線と赤外線との照度分布の差を少なくできることが確認された。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能である。
たとえば、前述した各実施形態においては、導光体にアクリルが適用される構成を示したが、導光体はアクリルからなる構成に限定されるものではない。導光体がアクリル以外の樹脂や石英ガラスなどからなる構成であっても、本発明を適用可能である。
また、第１の実施形態においては、アクリルに可視光線の吸収率高い材料が混合される構成を示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。導光体に混合される材料は導光体の分光透過率に応じて決定される構成であればよい。導光体がアクリル以外の材料からなる構成であれば、導光体に混合される材料は、当該材料の分光透過率に応じて決定される。
また、第２の実施形態においては、導光体の拡散面のうちの反射面寄りの領域において赤外線の反射率が可視光線に比較して高い構成を示したが、拡散面の特性はこの特性に限定されない。導光体に適用される素材に吸収される光を選択的に反射する反射面を他方の端部に形成することで、紫外線等の短波長側の透過率が低い素材で短波長側と長波長側との均一な照明を形成する場合にも適用できる。すなわち、光源が複数の波長の光を発する構成であり、導光体の透過率が光源の発する複数の波長の光のうちの特定の一部の波長について他の波長よりも低い場合には、導光体の他方の端面に、特定の一部の波長の反射率に差を設ける拡散面を形成する構成であればよい。 また、第３の実施形態においては、出射面に形成される減光材の範囲は限定されるものではない。出射面に形成される反射材の範囲は、光源の発する光の照明強度などに応じて適宜設定されるものである。

また、入射面１２１の位置は導光体１２の端部に限らず、たとえば拡散面１２４の主走査方向における中央部に設けた構造であっても構わない。この場合、第２の実施形態においては、反射手段の例である反射材１２７を、前述した主走査方向における入射面１２１より離れた両方の端部に設ければよい（図１８参照）。また、第３の実施形態においては、減光手段の例である減光材１２６を、前述した主走査方向における出射面１２２上であって、入射面１２１の近傍（この場合は、主走査方向の中央部近傍）に設ければよい（図１９参照）。
なお、領域１３０は、入射面１２１から入射した光を反射・拡散する領域であり、導光体１２の中央部の照度分布を均一にするために設けられる。

さらに、前述した実施形態においては、紙葉類として紙幣が適用される構成を示したが、紙葉類の種類は限定されるものではない。たとえば、紙葉類として、各種有価証券や、ＩＤカードなど種類を問わずに適用できる。

本発明は、照明装置、イメージセンサユニットおよび紙葉類識別装置として有効な技術である。

１：照明装置、１１：光源、１２：導光体、１２１：入射面、１２２：出射面、１２３：反射面、１２４：拡散面、１２６：減光材、１２７：反射材、１４：反射部材、３：イメージセンサユニット、３１：フレーム、３１１：導光体収容室、３１２：集光体収容室、３１３：基板収容室、３１４：光源収容室、３２：集光体、３３：回路基板、３４：イメージセンサ、３５：カバー部材、５：紙葉類識別装置、５１：搬送ローラ、５２：透過照明装置、Ｐ：紙幣（紙葉類）、Ｏ：読取ライン、Ａ：搬送経路

Claims (6)

1. 赤外線領域の波長の光を発する発光素子と可視領域の波長の光を発する発光素子を有する光源と、
   前記光源が発する光を長手方向の面に設けられた出射面より線状化して出射する棒状の導光体と、
   を有し、
   前記導光体は、前記赤外線領域の波長の光に対する透過率が、前記可視領域の波長の光に対する透過率よりも低い素材からなり、
   前記光源は、前記出射面の長手方向の一方の端部近傍に設けられるとともに、
   前記出射面に対向する一面における、長手方向の一方の端部とは反対側である他方の端部には、前記赤外線領域の波長の光に対する反射率が前記可視領域の波長の光に対する反射率よりも高い反射手段が設けられていることを特徴とする照明装置。
2. 赤外線領域の波長の光を発する発光素子と可視領域の波長の光を発する発光素子を有する光源と、
   前記光源が発する光を長手方向に設けられた出射面より線状化して出射する棒状の導光体と、
   を有し、
   前記導光体は、前記赤外線領域の波長の光に対する透過率が、前記可視領域の波長の光に対する透過率よりも低い素材からなり、
   前記光源は、前記出射面の長手方向の一方の端部近傍に設けられるとともに、
   前記出射面における、長手方向の一方の端部には、前記可視領域の波長の光に対する透過率が前記赤外線領域の波長の光に対する透過率よりも高い減光手段が設けられていることを特徴とする照明装置。
3. 赤外線領域の波長の光を発する発光素子と可視領域の波長の光を発する発光素子を有する光源と、
   前記光源が発する光を線状化する棒状の導光体と、
   を有し、
   前記導光体は、前記赤外線領域の波長の光に対する透過率が、前記可視領域の波長の光に対する透過率よりも低い素材からなり、
   前記導光体には、前記赤外線領域の波長の光の吸収率の方が前記可視領域の波長の光の吸収率よりも低い材料が混合されていることを特徴とする照明装置。
4. 前記導光体の素材は、アクリルであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 被照明体に光を照射する請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置と、
   被照明体からの光を集光する集光体と、
   前記集光体によって集光された反射光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、
   を有することを特徴とするイメージセンサユニット。
6. イメージセンサユニットと被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの光を読み取る紙葉類識別装置であって、
   前記イメージセンサユニットは、請求項５に記載のイメージセンサユニットであることを特徴とする紙葉類識別装置。

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