JP6630618B2 - イメージセンサユニット、紙葉類識別装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、イメージセンサユニット、紙葉類識別装置、画像読取装置、画像形成装置に関する。

紙葉類識別装置や画像読取装置などに適用されるイメージセンサユニットは、光源と、光源が発する光を線状化して被照明体に向けて出射する（線光源化する）長尺状の導光体とを有するものがある。このような導光体は、全体として細長い棒状の形状を有している。そして、その長手方向の端部には、光源が発する光を入射させる光入射面が設けられており、側面には、入射した光を内部で反射させる光反射面と、外部（被照明体）に向けて光を出射する光出射面とが設けられている。

このような導光体として、特許文献１には、光出射面が設けられた直線棒状の部分と、この直線棒状の部分の長手方向の端部に設けられた下側に向かって湾曲している部分とを有し、湾曲している部分の端面（すなわち下面）に光入射面が設けられる構成が開示されている。光入射面に入射した光は、湾曲している部分を通過して直線状の部分に至り、直線棒状の部分に設けられている光出射面から外部に向けて出射する。

このような導光体の光出射面から出射される光の強度は、その長手方向に均一であることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、直線棒状の部分のうち、湾曲している部分に近い側の端部近傍において、光出射面から出射される光の強度が他の部分に比較して局所的に強くなることがある。

特開２０１５−３５８０９号公報

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、長手方向の端部近傍が湾曲している導光体において、出射する光の強度分布の均一化を図ることである。

前記課題を解決するため、本発明は、被照明体を読取るイメージセンサユニットであって、光を発する光源と、前記光源が発する光を線状化して前記被照明体に向けて出射する導光体と、を有しており、前記導光体は、直線棒状の直線部と、前記直線部の端部に一体に繋がっており、中心線が湾曲しており、かつ、前記被照明体に向ける側を上側とした場合の上下方向視において前記直線部の中心線に対して傾斜している湾曲部と、を有しており、前記湾曲部の端面には、前記光源が発する光を入射させる光入射面が設けられており、前記直線部の側面には、前記光入射面から入射した光を前記被照明体に向けて出射させる光出射面と、前記光入射面から入射した光を拡散させる光拡散面とが設けられており、前記光拡散面の前記湾曲部に近い側の端部近傍には、周囲に比較して光を拡散させる程度が高い高拡散領域が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、直線棒状の部分の端部近傍において、出射される光の強度が局所的に大きくなることを抑制することができる。したがって、出射する光の長手方向の強度分布の均一化を図ることができる。

図１は、イメージセンサユニットの構成例を模式的に示す外観斜視図である。 図２は、イメージセンサユニットから筐体であるフレームを除去した構成例を模式的に示す斜視図である。 図３は、イメージセンサユニットの構成例を模式的に示す断面図である。 図４Ａは、導光体の構成例を模式的に示す副走査方向視の側面図である。 図４Ｂは、導光体の構成例を模式的に示す底面図である。 図４Ｃは、導光体の構成例を模式的に示す断面図である。 図５は、光の強度が局所的に高くなる理由を模式的に示す断面図である。 図６Ａは、高拡散領域の第１の変形例を模式的に示す底面図である。 図６Ｂは、高拡散領域の第２の変形例を模式的に示す断面図である。 図７は、紙葉類識別装置の要部の構成を模式的に示す図である。 図８は、紙葉類識別装置の要部の構成を模式的に示す図である。 図９は、紙葉類識別装置の要部の構成を模式的に示す図である。 図１０は、フラットベッド方式のスキャナーの構成を示す斜視図である。 図１１は、シートフィード方式のスキャナーの構成を示す断面模式図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の外観斜視図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を抜き出して示した斜視図である。 図１４は、本発明の実施例と比較例の導光体から出射される光の主走査方向の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。

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。本発明の実施形態では、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が適用された紙葉類識別装置、画像読取装置および画像形成装置を示す。各図においては、イメージセンサユニットの三次元の各方向を、Ｘ、Ｙ、Ｚの各矢印で示す。Ｘ軸方向は主走査方向であり、Ｙ軸方向は副走査方向であり、Ｚ軸方向は上下方向である。なお、主走査方向については、光源が設けられる側を「基端側」と称し、その反対側を「先端側」と称する。また、上下方向については、使用の際に被照明体Ｐに向ける側を上側とし、その反対側を下側とする。さらに、本発明において、「光」とは、可視光のみならず、赤外線や紫外線など、可視光以外の波長域の電磁波も含むものとする。

本発明の実施形態に係るイメージセンサユニットは、副走査方向に相対的に移動する被照明体Ｐ（読取対象物）に向けて光を照射し、被照明体Ｐからの光によって、被照明体Ｐの画像を読取る。また、本発明の実施形態に係るイメージセンサユニットは、被照明体Ｐの反射読取りと透過読取りの両方式に対応している。例えば、２基のイメージセンサユニットを対向して配置することによって、被照明体Ｐの透過読取りと両面の反射読取りが可能である。

＜イメージセンサユニット＞
（全体構成）
まず、本発明の実施形態に係るイメージセンサユニット１の全体構成の例について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、イメージセンサユニット１の構成例を模式的に示す外観斜視図である。図２は、イメージセンサユニット１から筐体であるフレーム１５を除去した構成例を模式的に示す斜視図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、イメージセンサユニット１の構成例を模式的に示す断面図である。図１〜図３に示すように、イメージセンサユニット１は、主回路基板１３と、導光体３と、集光体１２と、フレーム１５とを有している。また、主回路基板１３には、光源１１と、イメージセンサ１３２と、コネクタ１３３とが設けられている。さらに、遮光部材１４を有していてもよい。

光源１１は、所定の波長域の光を発する。例えば、光源１１には、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）と赤外線（Ｉｒ）と紫外線（ＵＶ）の各波長域の光を発する表面実装型のＬＥＤが適用できる。なお、光源１１が発する光の波長域は、読取対象である被照明体Ｐの種類などに応じて適宜設定されるものであり、特に限定されない。例えば、光源１１として、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）の各波長域の光を発する表面実装型のＬＥＤが適用される構成であってもよい。

導光体３は、光源１１が発する光を線状化（線光源化）して外部（被照明体Ｐ）に向けて出射する長尺状の光学部材である。導光体３は、全体として主走査方向に長い棒状の構成を有している。そして、導光体３には、主走査方向に長い直線棒状の部分（以下、「直線部３１」と称する）と、直線部３１の長手方向の端部から下側に向かって湾曲する部分（以下、「湾曲部３２」と称する）とが含まれる。湾曲部３２の基端側の端部（下側を向く面）には、光源１１が発する光を入射させる光入射面３０１が設けられている。直線部３１の側面には、光入射面３０１から入射して内部を進行する光を反射させる光反射面３０４と、外部（被照明体Ｐの読取ラインＯ）に向けて出射する光出射面３０２とが設けられている。導光体３は、例えば、アクリル系の樹脂材料などといった透明な材料からなり、一体に形成されている。なお、導光体３の構成の詳細については後述する。

集光体１２は、被照明体Ｐからの反射光や透過光をイメージセンサ１３２（後述）の受光面に結像させる（集光する）光学部材である。集光体１２には、例えば、ロッドレンズアレイが適用される。ロッドレンズアレイは、正立等倍結像型の結像素子（ロッドレンズ）を有しており、これら複数の結像素子が主走査方向に直線状に並べて配置されているという構成を有する。なお、集光体１２は、主走査方向に直線状に配列されている複数の結像素子を有する構成であればよい。例えば、結像素子の列の数は限定されず、結像素子の列が複数設けられている構成であってもよい。集光体１２には、各種マイクロレンズアレイなど、公知の各種の結像機能（集光機能）を有する光学部材が適用できる。

主回路基板１３は、光源１１とイメージセンサ１３２とコネクタ１３３とが設けられた回路基板である。図２に示すように、主回路基板１３は、主走査方向に長い配線板１３１と、配線板１３１の上面に設けられている光源１１およびイメージセンサ１３２と、配線板１３１の下面に設けられているコネクタ１３３とを有する。

イメージセンサ１３２は、集光体１２により結像した光を電気信号に変換して出力する。イメージセンサ１３２は、集光体１２から受光できるように、受光面を上側に向けて設けられている。イメージセンサ１３２には、例えば、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が配線板１３１の上面に主走査方向に並べて実装されることによって形成される。それぞれのイメージセンサＩＣは、複数の受光素子（光電変換素子と称することもある）を有している。そして、イメージセンサユニット１の読取りの主走査方向の画素数に応じた受光素子が主走査方向に並ぶように、所定の数のイメージセンサＩＣが、配線板１３１の上面に主走査方向に並べて実装されている。なお、イメージセンサ１３２は、読取りの主走査方向の画素数に応じた数の受光素子が、読取解像度に応じたピッチで、主走査方向に直線状に配列されている構成であればよい。例えば、複数の受光素子を有する複数のイメージセンサＩＣが千鳥状に配列されている構成であってもよく、複数列配列されている構成であってもよい。また、イメージセンサ１３２を形成するイメージセンサＩＣには、公知の各種イメージセンサＩＣが適用できる。

コネクタ１３３は、主回路基板１３と外部とを電気的に接続するために設けられている。このコネクタ１３３の構成は特に限定されるものではなく、公知の各種コネクタが適用できる。

フレーム１５は、イメージセンサユニット１の筐体の例である。フレーム１５は、例えば、全体として主走査方向に長い直方体状の形状を有しており、遮光性を有する材料により一体に形成されている。このような材料としては、黒色に着色されたポリカーボネートが適用できる。

フレーム１５には、導光体収容室１５１と、集光体収容室１５２と、主回路基板収容室１５３とが設けられている。導光体収容室１５１は導光体３を収容するための領域であり、集光体収容室１５２は集光体１２を収容するための領域である。導光体収容室１５１と集光体収容室１５２は、いずれも、上側が開口している溝状の領域であり、それらの長手方向は主走査方向に平行で、かつ、互いに平行である。主回路基板収容室１５３は、主回路基板１３を収容するための領域であり、主走査方向に長く下側が開口した溝状の領域である。なお、主回路基板収容室１５３は、導光体収容室１５１と集光体収容室１５２の下側に設けられている。そして、導光体収容室１５１の主走査方向の端部近傍（湾曲部３２を収容する部分）と主回路基板収容室１５３とは、上下方向に貫通する貫通孔状の開口部を通じて繋がっている。また、集光体収容室１５２と主回路基板収容室１５３の間には、集光体１２を通過した光が通過する光路が設けられている。この光路は、主走査方向に長く上下方向に貫通するスリット状の貫通孔が適用される。

このほか、イメージセンサユニット１は、フレーム１５の上側を覆うフレームカバーを有していてもよい。フレームカバーは例えば主走査方向に長い板状の構成を有しており、少なくとも、導光体３の光出射面３０２から出射された光の経路および被照明体Ｐからの光の経路となる部分が透明である。なお、フレームカバーは、全体が透明であってもよく、光路となる部分のみが透明であってもよい。フレームカバーには、例えば、アクリルなどの透明な樹脂材料の板や、ガラス板などが適用される。フレームカバーは、フレーム１５に収容される各部材を保護する機能や、フレーム１５の内部に塵埃などの異物が侵入することを防止する機能や、被照明体Ｐが紙葉類である場合に被照明体Ｐを平面に保持する機能などを有する。なお、イメージセンサユニット１が、フラットベッドスキャナなどといった、フレームカバーの機能を有する他の部材（例えば、プラテンガラスなど）を有する装置に組み込まれる場合には、フレームカバーが設けられない構成であってもよい。

（イメージセンサユニットの組み付け）
次いで、イメージセンサユニット１の組み付け構成について説明する。導光体３は、フレーム１５の上側から導光体収容室１５１に収容される。フレーム１５には、導光体３を保持する所定の数の導光体保持部１５４が設けられており、これら導光体保持部１５４によって、導光体収容室１５１に収容された導光体３は、フレーム１５に位置決めされた状態に保持される。なお、導光体保持部１５４は、導光体３を位置決めした状態に保持できる構成であればよく、具体的な構成は限定されない。また、フレーム１５とは別体の導光体保持部材を用いる構成であってもよい。

集光体１２は、フレーム１５の上側から集光体収容室１５２に収容される。そして、接着剤などによって、フレーム１５に位置決めされた状態で固定される。集光体１２の固定には、例えば紫外線硬化型の接着剤が適用される。

光源１１は、上側に向かって光を発するように、配線板１３１の上面に実装される。イメージセンサ１３２は、上側からの光を検出できるように、配線板１３１の上面に設けられる。コネクタ１３３は、配線板１３１の下面に設けられる。そして、光源１１とイメージセンサ１３２とコネクタ１３３とを有する主回路基板１３は、下側から主回路基板収容室１５３に収容され、フレーム１５に固定される。さらに、光源１１および導光体３の湾曲部３２の上側には、これらを覆うように遮光部材１４が設けられる。これにより、光源１１が発する光や湾曲部３２からの漏れ光が外部に出射されることを防止する。

図１〜図３に示すように、導光体収容室１５１に導光体３が収容され、主回路基板収容室１５３に主回路基板１３が収容されると、導光体３の湾曲部３２の基端側の端部は、集光体収容室１５２と主回路基板収容室１５３とを連通する開口部に入り込んだ状態となる。そして、主回路基板１３の光源１１と導光体３の湾曲部３２の端面に設けられている光出射面３０２とが対向する。このため、光源１１が上側に向けて発する光は、導光体３の光入射面３０１に入射する。また、主回路基板１３のイメージセンサ１３２の各受光素子の受光面は、集光体収容室１５２に収容された集光体１２の光軸上で、かつ、集光体１２の下側の焦点に位置する。なお、集光体１２の上側の焦点は、被照明体Ｐの読取ラインＯに位置する。このような構成によれば、被照明体Ｐからの光は、集光体１２によりイメージセンサ１３２の角受光素子の受光面に結像する。

（イメージセンサユニットの動作）
ここで、イメージセンサユニット１の動作について説明する。被照明体Ｐを読取る際には、光源１１は各色の光を順次発する。光源１１が発する光は、導光体３の光入射面３０１からその内部に入射し、湾曲部３２の内部を進行して直線部３１に到達する。直線部３１に到達した光は、さらに、光拡散面３０３や光反射面３０４で反射するなどして主走査方向の先端側に向かって進行する。そして、導光体３の直線部３１の内部を進行した光は、導光体３の光出射面３０２から被照明体Ｐの読取ラインＯ（図３参照）に向けて出射する。光出射面３０２は主走査方向に長い形状を有しているため、光出射面３０２から出射される光は主走査方向に長い線状光となる。被照明体Ｐからの反射光は、集光体１２によってイメージセンサ１３２の受光面に結像する。イメージセンサ１３２は、集光体１２によって結像した光学像を検出して電気信号に変換する。そして、イメージセンサユニット１は、被照明体Ｐに光を照射して反射光を検出する動作を、被照明体Ｐに副走査方向に相対的に移動しながら、短時間で周期的に繰り返す。このような動作によって、イメージセンサユニット１は、被照明体Ｐに設けられている所定のパターン（例えば、ホログラム）を可視光画像として読取るとともに、被照明体Ｐの赤外線画像と紫外線画像とを読取る。

（導光体）
次に、導光体３の構成例について、図４Ａ〜図４Ｃを参照して説明する。図４Ａは、導光体３の構成例を模式的に示す副走査方向視の側面図である。図４Ｂは導光体３の構成例を模式的に示す底面図である。図４Ｃは、導光体３の構成例を模式的に示す断面図であり、図４Ａと図４ＢのＩＶ（Ｃ）−ＩＶ（Ｃ）線断面図である。

導光体３は、主走査方向とは異なる方向（本発明の実施形態では上下方向）から入射した光を主走査方向に長い線状光に変換して被照明体Ｐの読取ラインＯに向けて出射する。導光体３は、全体として主走査方向に長い棒状の形状を有している。また、導光体３は、湾曲部３２と直線部３１とを有しており、これらが一体に形成されている。

湾曲部３２は、光源１１が発する光を直線部３１に導くための部分である。湾曲部３２は、導光体３の主走査方向の基端側に設けられており、直線部３１の端部（境界３３）からさらに基端側に向かって延伸しつつ、下側に向かって湾曲している。具体的には、湾曲部３２の中心線Ｃ₂は、直線部３１との境界３３においては水平方向に平行であり、基端側の端部においては上下方向に略平行であり、それらの中間において円弧状に湾曲している。そして、湾曲部３２の基端側の端部（端面）は下側を向いており、この端部には、光源１１が発する光を入射させる光入射面３０１が設けられている。また、湾曲部３２をその中心線Ｃ₂に直角な面で切断した断面形状は均一である。例えば、図４Ｂにおいては、湾曲部３２の基端側の端部に設けられている光入射面３０１が略長円形状である例を示している。この場合には、湾曲部３２をその中心線Ｃ₂に直角な面で切断した断面は、いずれの位置においても図４Ｂに示す光入射面３０１と同じ形状である。なお、湾曲部３２を中心線に直角な面で切断した断面形状は、その輪郭に曲線が含まれている形状であることが好ましい。

さらに、上下方向視において、湾曲部３２の中心線Ｃ₂は、直線部３１の中心線Ｃ₁（すなわち、主走査方向）に対して所定の角度ｂで傾斜している。このため、上下方向視において、光入射面３０１の中心は、直線部３１の中心に対して、副走査方向の一側にずれている。具体的には、導光体３および集光体１２がフレーム１５に組み付けられている状態で、光入射面３０１の中心は、直線部３１の中心に対して、集光体１２が設けられる側にずれている。このような構成であると、副走査方向に関して、光源１１をイメージセンサ１３２に接近させることができる。このため、主回路基板１３の副走査方向寸法を小さくすることができ、イメージセンサユニット１の小型化を図ることができる。

以上のとおり、湾曲部３２の中心線Ｃ₂は、上下方向視においては直線部３１の中心線Ｃ₁に対して傾斜しており、副走査方向視においては上下方向に湾曲している。このため、湾曲部３２は捩れた形状となっている。そして、湾曲部３２は副走査方向視において湾曲しており、かつ、その外周面は曲面を含む。このような構成であると、湾曲部３２の外周面は、光入射面３０１から入射して内部を進行する光を直線部３１に向けて反射させる反射機能を有するとともに、直線部３１の所定の範囲に集める集光機能を有する。

直線部３１は、その中心線Ｃ₁が直線である部分である。直線部３１の外周面には、光出射面３０２と光拡散面３０３とが設けられている。光出射面３０２は、主走査方向に長い面であり、主走査方向に長い線状光を被照明体Ｐの読取ラインＯに向けて出射する面である。光出射面３０２は、出射した光が被照明体Ｐの読取ラインＯに集光するように、例えば主走査方向視において読取ラインＯの側に向かって膨出する曲面に形成されている。光拡散面３０３は、光出射面３０２と同様に主走査方向に長い面であり、導光体３の内部を進行する光を拡散させる面である。光拡散面３０３は入射した光を乱反射させることによって拡散させる面であり、光を拡散させる（乱反射させる）光拡散パターン３０６が設けられている。そして、拡散した光が光出射面３０２から外部に出射するように、光出射面３０２の反対側に設けられている。この光拡散パターン３０６は、主走査方向の先端側に向かうにしたがって光の拡散の程度が高くなるような構成を有している。例えば、光拡散パターン３０６として、光を乱反射させる塗料からなるドットパターンが適用される。この場合には、主走査方向の先端側に向かうにしたがって、このドットパターンの密度が高くなっていく。なお、直線部３１の外周面のうち、光出射面３０２と光拡散面３０３以外の領域は、内部を進行する光を反射させる光反射面３０４として機能する。

直線部３１は、主部３１１と連結部３１２とを有している。主部３１１は、主走査方向に直角な面で切断した断面形状が均一な部分である。連結部３１２は、直線部３１の基端側の端部に設けられる部分であり、湾曲部３２と主部３１１との間で導光体３の断面形状が滑らかに変化するように設けられる部分である。このため、連結部３１２の断面形状は、湾曲部３２との境界３３においては湾曲部３２と同じであり、境界３３から主走査方向を先端側に向かうにしたがって、徐々に主部３１１の断面形状に近づいていく。

導光体３がこのような構成を有していると、主走査方向の基端側の端部近傍（すなわち、湾曲部３２に近い側の端部近傍）において、光出射面３０２から出射される光の強度が局所的に高くなることがある。この理由は、次のとおりであると考えられる。図５は、推測される理由を模式的に示す断面図である。図５に示すように、光入射面３０１から入射した光は、湾曲部３２の上部（上面）で反射して直線部３１の光拡散面３０３に入射する。光拡散面３０３への入射角度が臨界角以上の光Ｗは、光拡散面３０３において全反射し、その後、光出射面３０２に入射する。このような光Ｗは、光出射面３０２への入射角度βも大きいから、光出射面３０２においても全反射する。そして、このような光Ｗは、光拡散面３０３と光出射面３０２とで全反射を繰り返しつつ、直線部３１の内部を先端側に向かって進行していく。

しかしながら、湾曲部３２の上部（上面）は湾曲しており平面ではないことから、湾曲部３２の上部で反射した光は、入射した位置に応じて様々な方向に進行することになり、光拡散面３０３には様々な方向から光が入射することになる。そして、湾曲部３２で反射して光拡散面３０３に入射した光のうち、光拡散面３０３への入射角度が臨界角未満の光Ｖも、光拡散面３０３で反射した後、光出射面３０２に入射する。このような光は、光出射面３０２への入射角度αが小さいことから、光出射面３０２で全反射せずに一部が被照明体Ｐの読取ラインＯに向けて出射することになる。このため、主走査方向の基端側の端部近傍（湾曲部３２に近い側の端部近傍）において、光出射面３０２から出射される光の強度が局所的に高くなる。このような光Ｖは指向性が強いため、例えば見開き状態の書籍のような一部が浮いた状態の被照明体Ｐを読取る場合などには、局所的な照度ムラの原因となることがある。

そこで、本発明の実施形態では、このような光を抑制することによって、出射される光の主走査方向の強度分布の不均一を抑制する。具体的には、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、光拡散面３０３の所定の位置に、その周囲に比較して光の拡散の程度が高い領域が設けられる。説明の便宜上、この領域を「高拡散領域３０５」と称する。高拡散領域３０５は、例えば、光拡散面３０３に設けられる光拡散パターン３０６と同様に、光を乱反射する塗料と塗布することによって形成できる。すなわち、高拡散領域３０５には、光拡散面の表面に光を乱反射する材料の膜が設けられた領域が適用できる。

ここで、高拡散領域３０５が設けられる位置について説明する。前述のように、直線部３１の基端側の端部近傍において光の強度が局所的に高くなる原因は、湾曲部３２や連結部３１２において反射して光拡散面３０３に入射する光のうち、光拡散面３０３への入射角が臨界角未満の光であると考えられる。そこで、光拡散面３０３のうち、湾曲部３２に近い側の端部近傍において、湾曲部３２や連結部３１２で反射した光が臨界角未満の入射角で入射する範囲に、高拡散領域３０５を設ける。なお、湾曲部３２や連結部３１２で反射した光が臨界角未満の入射角で入射する範囲は、湾曲部３２の寸法や形状などによって異なる。このため、高拡散領域３０５が設けられる具体的な位置は、湾曲部３２の形状や寸法などに応じて適宜設定すればよい。

より具体的には、次のとおりである。図４Ｂに示すように、上下方向視において、高拡散領域３０５は、湾曲部３２の両辺の延長線Ｌどうしの間に設けられる構成であることが好ましい。湾曲部３２の中心線Ｃ₂が直線部３１の中心線Ｃ₁に対して傾斜している構成では、上下方向視において、光拡散面３０３のうちの湾曲部３２の両辺の延長線Ｌどうしの間の範囲には、湾曲部３２の表面で反射した光が直接的に入射しやすい。また、湾曲部３２の両辺の延長線Ｌどうしの間の範囲は、湾曲部３２に近いため、湾曲部３２で反射して光拡散面３０３のこの範囲に入射する光の入射角度は小さく、臨界角未満の光が多く含まれる。そこで、この範囲に高拡散領域３０５を設けることによって、光拡散面３０３に入射した光を拡散させ、光出射面３０２から出射される光の強度を抑制する。これにより、基端側の端部近傍において、出射される光の強度が局所的に高くなることを抑制する。

なお、高拡散領域３０５は、光拡散面３０３の湾曲部３２の両辺の延長線Ｌの間の範囲内において、高拡散領域３０５以外の部分よりも光を拡散させる程度が高い構成であればよい。すなわち、前記のとおり、光拡散面３０３における光を拡散させる程度は、主走査方向の先端側に向かうにしたがって大きくなる。このためこの場合には、高拡散領域３０５における光を拡散させる程度は、高拡散領域３０５の周囲（すなわち、湾曲部３２の両辺の延長線Ｌどうしの間やその近傍）よりも高ければよく、主走査方向の先端側の端部よりも高くなくてもよい。また、前述の光拡散パターン３０６が湾曲部３２の両辺の延長線Ｌどうしの間の範囲に設けられることがある。このため、この場合には、高拡散領域３０５の面積を、各々の光拡散パターン３０６の面積よりも大きくする。

また、高拡散領域３０５は、上下方向視において、光入射面３０１が変位している側（湾曲部３２の中心線Ｃ₂が直線部３１の中心線Ｃ₁に対して傾斜している側）とは反対側の一側に変位して位置に設けられている。上下方向視において、湾曲部３２の中心線Ｃ₂が直線部３１の中心線Ｃ₁に対して所定の角度ｂで傾斜している構成であると、光入射面３０１から入射して湾曲部３２を進行した光は、光入射面３０１が偏倚している側とは反対側に集中しやすい。そこで、高拡散領域３０５を、光入射面３０１が偏倚している側とは反対側に設ける構成とすることにより、集中した光を拡散する。これにより、基端側の端部近傍において、出射される光の強度が局所的に高くなることを抑制する。

高拡散領域３０５の寸法は特に限定されるものではなく、導光体３の形状などに応じて適宜設定される。ただし、高拡散領域３０５の周囲に光を拡散させるための光拡散パターン３０６としてドットパターンが設けられている構成においては、これらの光拡散パターン３０６（ドットパターン）よりも大きい寸法に設定される。このような構成とすることにより、高拡散領域３０５における光の拡散の程度を、その周囲に比較して高くすることができる。

また、高拡散領域３０５は、図６Ａや図６Ｂに示すような構成であってもよい。図６Ａは、高拡散領域３０５の第１の変形例を模式的に示す底面図である。第１の変形例に係る高拡散領域３０５は、ドットパターン３０７の集合により形成されている。そして、集合して設けられている複数のドットパターン３０７の密度が、その周囲に設けられている光拡散パターン３０６（ドットパターン）の密度よりも高い。このような構成によっても、高拡散領域３０５における光の拡散の程度を、その周囲の領域よりも局所的に高くすることができる。

図６Ｂは、高拡散領域３０５の第２の変形例を模式的に示す断面図である。図６Ｂに示すように、第２の実施例に係る高拡散領域３０５は、光拡散面３０３の表面に設けられた凹部３０８の集合により形成されている。それぞれの凹部３０８の断面形状は、入射した光を様々な方向に反射させることができるように、湾曲した形状（曲面が含まれる形状）であることが好ましい。例えば、凹部３０８の断面形状には、球状の断面形状が適用できる。そして、集合して設けられている複数の凹部３０８の密度は、その周囲に設けられている凹部（光拡散パターン３０６であるドットパターン）の密度よりも高い。このような構成によっても、高拡散領域３０５における光の拡散の程度を、その周囲の領域よりも局所的に高くできる。

このように、高拡散領域３０５は、光を拡散させる程度がその周囲の領域よりも高い構成であればよい。したがって、高拡散領域３０５が光を乱反射する塗料などにより形成される場合には、図４Ｂに示すように、高拡散領域３０５がいわゆる「べた塗」であってもよく、図６Ａに示すように微細なドットパターン３０７の集合であってもよい。そして、高拡散領域３０５がドットパターン３０７の集合からなる構成においては、それぞれのドットパターン３０７の寸法や形状は適宜設定されるものであり、具体的に限定されるものではない。また、高拡散領域３０５が、凹部３０８により形成される場合には、凹部３０８の密度がその周囲に比較して高い構成であればよい。そして、それぞれの凹部３０８の断面形状は、湾曲した形状であることが好ましい。さらに、図６Ａや図６Ｂでは、高拡散領域３０５において、ドットパターン３０７や凹部３０８が長手方向に複数列形成されている例を示したが、このような構成に限定されない。例えば、ドットパターン３０７や凹部３０８が１列形成される構成であっても良い。また、高拡散領域３０５は、ドットパターン３０７や凹部３０８が長手方向に列になっている構成に限定されない。

＜紙葉類識別装置＞
次に、イメージセンサユニット１が適用された紙葉類識別装置について、図７〜図９を参照して説明する。図７〜図９は、紙葉類識別装置５ａ〜５ｃの要部の構成を模式的に示す図であり、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５ａ〜５ｃは、被照明体Ｐである紙幣などに光を照射するとともに、紙幣からの光を読取り、読取った光を用いて紙幣の種類や真贋の識別を行う。なお、紙葉類識別装置５ａ〜５ｃに適用されるイメージセンサユニット１の光源１１は、可視光と、赤外線と、紫外線とを発することができる。

図７に示すように、紙葉類識別装置５ａは、イメージセンサユニット１と、紙幣を搬送する搬送ローラー５１と、コネクタ１３３に配線接続された識別手段としての画像識別部５２とを備える。そして、紙葉類識別装置５ａには、搬送ローラー５１挟んだ紙幣を読取方向（副走査方向）に搬送するための搬送経路Ａが設定されている。なお、集光体１２の上側（紙幣側）の焦点は、搬送経路Ａの上下方向の中央に設定される。

このような構成の紙葉類識別装置５ａの動作は、次のとおりである。紙葉類識別装置５ａに適用されたイメージセンサユニット１が、前述した動作によって、紙幣に設けられている所定のパターンを可視光画像として読取る。さらに、紙幣の赤外線画像を読取るとともに、紙幣の紫外線画像を読取る。その後、画像識別部５２は、予め用意された真券である紙幣に可視光線、赤外線および紫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の可視光画像、赤外線画像および紫外線画像とを比較することで、紙幣の真贋判定を行う。これは、真券である紙幣には、可視光下と赤外線下と紫外線下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、画像識別部５２は主回路基板１３に設けられている構成であってもよい。

図８に示す紙葉類識別装置５ｂは、透過光源装置５３をさらに有する。透過光源装置５３は、線状光源として光源５３１と導光体５３２とを有する。透過光源装置５３の光源５３１および導光体５３２には、イメージセンサユニット１に適用された光源１１および導光体３と同じ構成が適用できる。そして、図８に示すように、透過光源装置５３は、イメージセンサユニット１に対向する位置に設けられ、紙幣に向けて光を照射する。特に、透過光源装置５３は、その導光体５３２の出射面から照射される光の光軸と、イメージセンサユニット１の集光体１２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５ｂの動作は、次のとおりである。イメージセンサユニット１に組み込まれた光源１１および透過光源装置５３の光源５３１は、各色の可視光線、赤外線および紫外線を順次発する。イメージセンサユニット１の導光体３から紙幣に照射された光（可視光、赤外線、紫外線）は、紙幣の表面で反射して集光体１２に入射し、イメージセンサ１３２の受光面に結像する。イメージセンサ１３２は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣からの反射光による可視光画像と赤外線画像と紫外線画像との画像データを生成する。一方、透過光源装置５３から紙幣に照射された光は、紙幣を透過してイメージセンサユニット１の集光体１２に入射し、イメージセンサ１３２の受光面に結像する。イメージセンサ１３２は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣からの透過光による可視光画像と赤外線画像と紫外線画像との画像データを生成する。

そして、イメージセンサユニット１および透過光源装置５３は、紙幣に光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１は、このような動作によって、紙幣に設けられている所定のパターン（例えば、ホログラム）を可視光画像として読取るとともに、紙幣の赤外線画像と紫外線画像を読取る。このような構成によれば、紙葉類識別装置５ｂは、紙幣の反射光および透過光による可視光画像と赤外線画像と紫外線画像とを読取ることができる。

図９に示す紙葉類識別装置５ｃは、は、２基のイメージセンサユニット１を有する。図９に示すように、２基のイメージセンサユニット１は、紙幣の搬送経路Ａを挟んで対向するように配設されている。そして、２基のイメージセンサユニット１は、一方のイメージセンサユニット１の導光体３の光出射面３０２から出射されて紙幣を透過した光が、他方のイメージセンサユニット１の集光体１２に入射するように配置されている。

このような構成の紙葉類識別装置５ｃの動作は、次のとおりである。２基のイメージセンサユニット１に組み込まれた光源１１は、各色の可視光線、赤外線および紫外線を順次発する。一方のイメージセンサユニット１の導光体３の光出射面３０２から紙幣に照射された光は、紙幣の表面で反射して一方のイメージセンサユニット１の集光体１２に入射し、一方のイメージセンサユニット１のイメージセンサ１３２の受光面に結像する。一方のイメージセンサユニット１のイメージセンサ１３２は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣からの反射光による可視光画像と赤外線画像と紫外線画像とを取得する。また、一方のイメージセンサユニット１の導光体３の光出射面３０２から紙幣に照射された光は、紙幣を透過して他方のイメージセンサユニット１の集光体１２に入射し、他方のイメージセンサユニット１のイメージセンサ１３２の受光面に結像する。他方のイメージセンサユニット１のイメージセンサ１３２は、結像した光学像を電気信号に変換することによって、紙幣からの透過光による可視光画像と赤外線画像と紫外線画像とを取得する。このような構成によれば、紙葉類識別装置５ｃは、紙幣の両面の反射画像を読取ることができるとともに、透過画像を読取ることができる。

なお、本発明の実施形態においては、可視光線と赤外線と紫外線とを照射することで紙幣を可視光画像と赤外線画像と紫外線画像として読取る構成を示したが、この構成に限定されない。例えば、可視光と赤外線と紫外線のいずれか１種または２種を照射する構成であっても構わない。また、紙葉類（被照明体Ｐ）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。例えば、各種有価証券やＩＤカードなどについても読取ができる。

＜画像読取装置（その１）＞
図１０は、画像読取装置としてのフラットベッド方式のスキャナー７ａの構成を示す斜視図である。スキャナー７ａは、筺体７１ａと、被照明体載置部としてのプラテンガラス７２と、イメージセンサユニット１と、イメージセンサユニット１を駆動する駆動機構と、回路基板７３ａと、プラテンカバー７４とを有する。被照明体載置部としてのプラテンガラス７２は、ガラスなどの透明板からなり、筺体７１ａの上面に取り付けられている。プラテンカバー７４は、プラテンガラス７２に載置された被照明体Ｐを覆うように、筺体７１ａに対してヒンジ機構などを介して開閉可能に取付けられている。イメージセンサユニット１と、このイメージセンサユニット１を駆動するための駆動機構と、回路基板７３ａとは、筺体７１ａの内部に収容されている。なお、スキャナー７ａがプラテンガラス７２を有するため、イメージセンサユニット１はフレームカバーを有さなくてもよい。

駆動機構は、保持部材７５０と、ガイドシャフト７５１と、駆動モーター７５２と、ワイヤー７５４とを含む。保持部材７５０は、イメージセンサユニット１を囲むように保持する。ガイドシャフト７５１は、保持部材７５０をプラテンガラス７２に沿って読取方向（副走査方向）に移動可能にガイドする。駆動モーター７５２と保持部材７５０とはワイヤー７５４を介して連結されており、駆動モーター７５２の駆動力によってイメージセンサユニット１を保持する保持部材７５０を副走査方向に移動させる。そして、イメージセンサユニット１は、駆動モーター７５２の駆動力によって副走査方向に移動しながら、プラテンガラス７２に載置された被照明体Ｐである原稿などを読取る。このように、イメージセンサユニット１と被照明体Ｐとを相対的に移動させながら、被照明体Ｐを読取る。

回路基板７３ａには、イメージセンサユニット１が読取った画像に所定の画像処理を施す画像処理回路や、イメージセンサユニット１を含むスキャナー７ａの各部を制御する制御回路や、スキャナー７ａの各部に電力を供給する電源回路などが構築されている。

＜画像読取装置（その２）＞
図１１は、画像読取装置としてのシートフィード方式のスキャナー７ｂの構成を示す断面模式図である。図１１に示すように、スキャナー７ｂは、筺体７１ｂと、イメージセンサユニット１と、搬送ローラー７６と、回路基板７３ｂと、カバーガラス７７とを有する。搬送ローラー７６は、図示を省略した駆動機構によって回転し、被照明体Ｐを挟んで搬送する。カバーガラス７７は、イメージセンサユニット１の上側を覆うように設けられている。回路基板７３ｂには、イメージセンサユニット１を含むスキャナー７ｂの各部を制御する制御回路や、スキャナー７ｂの各部に電力を供給する電源回路などが構築されている。

そして、スキャナー７ｂは、搬送ローラー７６によって被照明体Ｐを読取り方向（副走査方向）に搬送しつつ、イメージセンサユニット１により被照明体Ｐを読取る。すなわち、イメージセンサユニット１と被照明体Ｐとを相対的に移動させながら、被照明体Ｐを読取る。なお、図１１においては、被照明体Ｐの片面を読取るスキャナー７ｂの例を示すが、２つのイメージセンサユニット１が被照明体Ｐの搬送経路Ａを挟んで対向するように設けられ、被照明体Ｐの両面を読取る構成であってもよい。

以上、図１０と図１１を参照して、イメージセンサユニット１が適用された画像読取装置の例としてスキャナー７ａ，７ｂを説明したが、イメージセンサユニット１を用いた画像読取装置の構成や種類は、これらに限定されるものではない。

＜画像形成装置＞
次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置９の構成例について、図１２と図１３を参照して説明する。本発明の実施形態に係る画像形成装置９には、本発明の実施形態に係るイメージセンサユニット１が適用されている。図１２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置９の外観斜視図である。図１３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置９の筺体９１の内部に設けられている画像形成部９２を抜き出して示した斜視図である。図１２と図１３に示すように、画像形成装置９は、フラットベッド方式のスキャナーとインクジェット方式のプリンタとの複合機（ＭＦＰ；Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）である。画像形成装置９は、画像を読取る画像読取手段としての画像読取部９３と、画像を形成する画像形成手段としての画像形成部９２とを有する。そして、画像形成装置９の画像読取部９３には、イメージセンサユニット１が組み込まれる。なお、画像形成装置９の画像読取部９３は、前述の画像読取装置と共通の構成が適用できる。したがって、画像読取装置と共通の構成については説明を省略する。

図１２に示すように、画像形成装置９には、操作部９４が設けられている。操作部９４には、操作メニューや各種メッセージなどを表示する表示部９４１と、画像形成装置９を操作するための各種操作ボタン９４２が設けられている。また、図１３に示すように、画像形成装置９の筺体９１の内部には、画像形成部９２が設けられている。画像形成部９２は、搬送ローラー９２１と、ガイドシャフト９２２と、インクジェットカートリッジ９２３と、モーター９２６と、一対のタイミングプーリー９２７とを有する。搬送ローラー９２１は、駆動源の駆動力によって回転し、記録媒体としての印刷用紙Ｒを副走査方向に搬送する。ガイドシャフト９２２は棒状の部材であり、その軸線が印刷用紙Ｒの主走査方向に平行となるように画像形成装置９の筺体９１に固定されている。

インクジェットカートリッジ９２３は、ガイドシャフト９２２上をスライドすることによって、印刷用紙Ｒの主走査方向に往復動できる。インクジェットカートリッジ９２３は、例えば、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、黒Ｋのインクを備えたインクタンク９２４（９２４Ｃ，９２４Ｍ，９２４Ｙ，９２４Ｋ）と、これらのインクタンク９２４にそれぞれ設けられた吐出ヘッド９２５（９２５Ｃ，９２５Ｍ，９２５Ｙ，９２５Ｋ）から構成されている。一対のタイミングプーリー９２７の一方は、モーター９２６の回転軸に取り付けられている。そして、一対のタイミングプーリー９２７は、印刷用紙Ｒの主走査方向に互いに離れた位置に設けられている。タイミングベルト９２８は、一対のタイミングプーリー９２７に平行掛けに巻き掛けられ、所定の箇所がインクジェットカートリッジ９２３に連結されている。

画像形成装置９の画像読取部９３は、イメージセンサユニット１が読取った画像を、印刷に適した形式の電気信号に変換する。そして、画像形成装置９の画像形成部９２は、画像読取部９３のイメージセンサユニット１が変換した電気信号に基づいて、搬送ローラー９２１、モーター９２６、インクジェットカートリッジ９２３を駆動し、印刷用紙Ｒに画像を形成する。このほか、画像形成装置９の画像形成部９２は、外部から入力された電気信号に基づいて画像を形成することができる。なお、画像形成装置９のうち、画像形成部９２の構成および動作は、従来公知の各種プリンタと同じ構成が適用できる。したがって、詳細な説明は省略する。なお、画像形成部９２としてインクジェット方式による画像形成装置を説明したが、電子写真方式、熱転写方式、ドットインパクト方式などどのような方式であっても構わない。

＜実施例＞
次に、本発明の実施例について、図１４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図１４（ａ）は、本発明の実施例に係る導光体から出射される光の主走査方向の強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（ｂ）は、本発明の比較例に係る導光体から出射される光の主走査方向の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。各グラフの「０ｍｍ」「＋０．１ｍｍ」「＋０．２ｍｍ」「＋０．３ｍｍ」は、それぞれ、導光体の上側の焦点からのＺ軸方向上側への距離を示している。

本発明の実施例は、前記実施形態で示した位置（図４Ａ〜図４Ｃ参照）に高拡散領域３０５が設けられている導光体３が適用された例である。比較例は、実施例と同一寸法形状であるが高拡散領域３０５が設けられていない導光体が適用された例である。なお、グラフの横軸は主走査方向位置であり、縦軸は光の照射強度である。図１４に示すように、比較例においては、主走査方向位置が８ｍｍの近傍において、局所的に光の強度が高くなっている箇所が存在している。これに対して、本発明の実施例では、このような局所的に光の強度が高くなっている箇所が存在していない。したがって、本発明の実施例によれば、光の強度が局所的に高くなることを抑制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詳細に説明したが、前述の実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。

例えば、本発明の紙葉類識別装置、画像読取装置および画像形成装置は、前述の実施形態に記載される構成に限定されない。本発明の紙葉類識別装置、画像読取装置および画像形成装置は、本発明のイメージセンサユニットを有し、イメージセンサユニットと被照明体とが副走査方向に相対的に移動しながら被照明体を読取る構成であればよい。例えば、本発明のイメージセンサユニットが適用された複写機やファクシミリなどといった画像読取機能を有する装置も、本発明の画像読取装置に含まれる。

本発明は、イメージセンサユニットと、イメージセンサユニットを備える紙葉類識別装置、画像読取装置、画像形成装置に有効な技術である。そして、本発明によれば、出射される光の強度が光源側の端部において局所的に大きくなることを抑制し、出射する光の長手方向の強度分布の均一化を図ることができる。

１：イメージセンサユニット、１１：光源、１２：集光体、１３：主回路基板、１３１：配線板、１３２：イメージセンサ、１３３：コネクタ、１４：遮光部材、１５：フレーム、１５１：導光体収容室、１５２：集光体収容室、１５３：主回路基板収容室、１５４：導光体保持部、３：導光体、３０１：光入射面、３０２：光出射面、３０３：光拡散面、３０４：光反射面、３０５：高拡散領域、３０６：光拡散パターン（ドットパターン）、３１：直線部、３１１：主部、３１２：連結部、３２：湾曲部、３３：境界、Ｐ：被照明体、Ａ：搬送経路、Ｏ：読取ライン、Ｃ₁：導光体の直線部の中心線、Ｃ₂：導光体の湾曲部の中心線、Ｌ：湾曲部の両辺

Claims (9)

1. 被照明体を読取るイメージセンサユニットであって、
   光を発する光源と、
   前記光源が発する光を前記被照明体に向けて出射する長尺状の導光体と、
   を有しており、
   前記導光体は、
   直線棒状の直線部と、
   前記直線部の端部に一体に繋がっており、中心線が湾曲しており、かつ、前記被照明体に向ける側を上側とした場合の上下方向視において前記直線部の中心線に対して傾斜している湾曲部と、
   を有しており、
   前記湾曲部の端面には、前記光源が発する光を入射させる光入射面が設けられており、
   前記直線部の側面には、前記光入射面から入射した光を前記被照明体に向けて出射させる光出射面と、前記光入射面から入射した光を拡散させる光拡散面とが設けられており、
   前記光拡散面の前記湾曲部に近い側の端部近傍には、周囲に比較して光を拡散させる程度が高い高拡散領域が設けられていることを特徴とするイメージセンサユニット。
2. 前記高拡散領域は、上下方向視において、前記湾曲の中心線が前記直線部の中心線に対して傾斜している側とは反対側に偏倚した位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサユニット。
3. 前記高拡散領域は、上下方向視において、前記湾曲部の両辺の延長線どうしの間に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のイメージセンサユニット。
4. 前記高拡散領域は、前記光拡散面の表面に光を乱反射させる材料の膜が設けられている領域であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のイメージセンサユニット。
5. 前記高拡散領域は、前記光拡散面の表面に光を乱反射させる材料の膜からなるドットパターンの集合が設けられている領域であり、前記ドットパターンの密度が周囲よりも高い領域であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のイメージセンサユニット。
6. 前記高拡散領域は、湾曲した形状の凹部の集合が設けられている領域であり、前記凹部の密度が周囲よりも高い領域であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のイメージセンサユニット。
7. イメージセンサユニットと、
   前記イメージセンサユニットと紙葉類である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画像読取手段と、
   前記被照明体の真贋を識別する識別手段と、
   を備え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１から６のいずれか１項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。
8. イメージセンサユニットと、
   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取る画像読取手段と、
   を備える画像読取装置であって、
   前記イメージセンサユニットは、請求項１から６のいずれか１項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画像読取装置。
9. 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反射光を読取る画像読取手段と、
   記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   を備える画像形成装置であって、
   前記イメージセンサユニットは、請求項１から６のいずれか１項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画像形成装置。

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