特開 2023-131422 イメージセンサ用照明装置、イメージセンサ、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131422

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】イメージセンサ用照明装置、イメージセンサ、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20230914BHJP

   G07D 7/121 20160101ALI20230914BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20230914BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230914BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 435

G07D7/121

G03G21/00 370

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036176

(22)【出願日】2022-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000001432

【氏名又は名称】グローリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】菅 彰信

【テーマコード（参考）】

2H270

3E041

3K244

【Ｆターム（参考）】

2H270LB17

2H270LD02

2H270LD03

2H270ZC04

3E041AA01

3E041AA03

3E041AA04

3E041BA04

3E041BA11

3E041BB02

3E041BB03

3E041BB05

3E041BB06

3E041BB07

3E041BC06

3E041EA03

3E041EA07

3K244AA08

3K244BA16

3K244BA48

3K244CA03

3K244DA01

3K244EA02

3K244EA06

3K244EA08

3K244EA13

3K244ED03

3K244ED13

(57)【要約】

【課題】主走査方向に加えて深度方向と副走査方向に対しても光を拡散させることができ、かつ導光体を容易に製造可能なイメージセンサ用照明装置、イメージセンサ、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置を提供する。
【解決手段】光源と、主走査方向に延設された導光体と、を有するイメージセンサ用照明装置であって、前記導光体は、前記光源から入射された光を拡散する光拡散領域を有し、前記光拡散領域は、前記 導光体の一方の端部から他方の端部まで設けられ、前記主走査方向の軸に対して所定の角度をなす少なくとも１つの斜行方向に延設された稜線を有する凹凸パターンを含むイメージセンサ用照明装置である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、主走査方向に延設された導光体と、を有するイメージセンサ用照明装置であって、
前記導光体は、前記光源から入射された光を拡散する光拡散領域を有し、
前記光拡散領域は、前記導光体の一方の端部から他方の端部まで設けられ、前記主走査方向の軸に対して所定の角度をなす少なくとも１つの斜行方向に延設された稜線を有する凹凸パターンを含む
ことを特徴とするイメージセンサ用照明装置。

【請求項2】

前記稜線は、少なくとも、前記軸に対して第１の角度をなす第１の方向と、前記軸に対して第２の角度をなす第２の方向と、に延設される
ことを特徴とする請求項１記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項3】

前記第１の角度は、前記第２の角度と異なる大きさである
ことを特徴とする請求項２記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項4】

前記第１の角度は、７０°以上、９０°未満であり、
前記第２の角度は、５０°以上、７０°未満である
ことを特徴とする請求項３記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項5】

前記第１の角度は、前記第２の角度と同じ大きさである
ことを特徴とする請求項２記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項6】

前記稜線は、前記軸に対して所定の角度をなす１つの斜行方向のみに延設される
ことを特徴とする請求項１記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項7】

前記所定の角度は、６０°を超えて、７５°以下である
ことを特徴とする請求項６記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項8】

前記導光体の前記一方の端部及び前記他方の端部の少なくとも１つは、前記光源に隣り合い、
前記凹凸パターンの副走査方向における幅は、前記一方の端部及び前記他方の端部のうちの前記光源に隣り合う端部と、前記導光体の中央部とで異なる
ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項9】

前記幅は、前記光源に隣り合う前記端部でより狭く、前記中央部でより広い
ことを特徴とする請求項８記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項10】

前記凹凸パターンは、前記稜線を挟んで隣り合う斜面がなす角の大きさが互いに異なる複数種の凸部を含む
ことを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載のイメージセンサ用照明装置。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれかに記載のイメージセンサ用照明装置を備えることを特徴とするイメージセンサ。

【請求項12】

請求項１１記載のイメージセンサを備えることを特徴とする紙葉類識別装置。

【請求項13】

請求項１２記載の紙葉類識別装置を備えることを特徴とする紙葉類処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イメージセンサ用照明装置、イメージセンサ、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

イメージセンサ（光学ラインセンサ）に用いられる照明装置には、棒状の導光体を用いて点光源を線光源とするものがある。導光体の長手方向の端面には、点光源からの光が入射する入射面が設けられ、導光体の側面には、照射対象に向けて光を出射する帯状の出射面が設けられる。

【0003】

例えば、特許文献１、２には、導光体の光拡散部として、導光体の長手方向に対して直交する方向に稜線を持つ凹凸パターンを形成した照明装置が開示されている。また、特許文献１には、上記の凹凸パターンに加えて、導光体の少なくとも一方の端部に導光体の光拡散部として椀状等の等方的な形状の窪みや突起を形成することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－６５２２６号公報

【特許文献2】特許第６２４６３５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、導光体の長手方向に対して直交する方向に稜線を持つ凹凸パターンでは、主走査方向にしか光が拡散せず、特に深度方向と副走査方向に対して光の拡散が充分ではなかった。

【0006】

また、導光体を加工して等方的な形状の窪みや突起を形成するのは手間がかかり、コストが増加してしまう。

【0007】

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、主走査方向に加えて深度方向と副走査方向に対しても光を拡散させることができ、かつ導光体を容易に製造可能なイメージセンサ用照明装置、イメージセンサ、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、（１）本開示の第１の態様に係るイメージセンサ用照明装置は、光源と、主走査方向に延設された導光体と、を有するイメージセンサ用照明装置であって、前記導光体は、前記光源から入射された光を拡散する光拡散領域を有し、前記光拡散領域は、前記導光体の一方の端部から他方の端部まで設けられ、前記主走査方向の軸に対して所定の角度をなす少なくとも１つの斜行方向に延設された稜線を有する凹凸パターンを含む。

【0009】

（２）上記（１）に記載のイメージセンサ用照明装置において、前記稜線は、少なくとも、前記軸に対して第１の角度をなす第１の方向と、前記軸に対して第２の角度をなす第２の方向と、に延設されてもよい。

【0010】

（３）上記（２）に記載のイメージセンサ用照明装置において、前記第１の角度は、前記第２の角度と異なる大きさであってもよい。

【0011】

（４）上記（３）に記載のイメージセンサ用照明装置において、前記第１の角度は、７０°以上、９０°未満であってもよく、前記第２の角度は、５０°以上、７０°未満であってもよい。

【0012】

（５）上記（２）に記載のイメージセンサ用照明装置において、第１の角度は、前記第２の角度と同じ大きさであってもよい。

【0013】

（６）上記（１）に記載のイメージセンサ用照明装置において、前記稜線は、前記軸に対して所定の角度をなす１つの斜行方向のみに延設されてもよい。

【0014】

（７）上記（６）に記載のイメージセンサ用照明装置において、前記所定の角度は、６０°を超えて、７５°以下であってもよい。

【0015】

（８）上記（１）～（７）のいずれかに記載のイメージセンサ用照明装置において、前記導光体の前記一方の端部及び前記他方の端部の少なくとも１つは、前記光源に隣り合ってもよく、前記凹凸パターンの副走査方向における幅は、前記一方の端部及び前記他方の端部のうちの前記光源に隣り合う端部と、前記導光体の中央部とで異なってもよい。

【0016】

（９）上記（８）に記載のイメージセンサ用照明装置において、前記幅は、前記光源に隣り合う前記端部でより狭くてもよく、前記中央部でより広くてもよい。

【0017】

（１０）上記（１）～（９）のいずれかに記載のイメージセンサ用照明装置において、前記凹凸パターンは、前記稜線を挟んで隣り合う斜面がなす角の大きさが互いに異なる複数種の凸部を含んでもよい。

【0018】

（１１）また、本開示の第２の態様に係るイメージセンサは、上記（１）～（１０）のいずれかに記載のイメージセンサ用照明装置を備える。

【0019】

（１２）また、本開示の第３の態様に係る紙葉類識別装置は、上記（１１）に記載のイメージセンサを備える。

【0020】

（１３）また、本開示の第４の態様に係る紙葉類処理装置は、上記（１２）に記載の紙葉類識別装置を備える。

【発明の効果】

【0021】

本開示によれば、主走査方向に加えて深度方向と副走査方向に対しても光を拡散させることができ、かつ導光体を容易に製造可能なイメージセンサ用照明装置、イメージセンサ、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態１に係る照明装置の側面模式図である。

【図2】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体を入射面側から見た模式図である。

【図3】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体を出射面側から見た模式図である。

【図4】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体を対向面側から見た模式図である。

【図5】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体を側面側から見た模式図である。

【図6】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体に設けられた凹凸パターンの一例を正面から見た模式図である。

【図7】図６に示す凹凸パターンのＡ－Ａ線における断面模式図である。

【図8】図６に示す凹凸パターンのＢ－Ｂ線における断面模式図である。

【図9】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体の一方の端面から入射した光線の進行方向の例を示す模式図である。

【図10】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体の他方の端面から入射した光線の進行方向の例を示す模式図である。

【図11】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体から出射される光線の進行方向の例を示す模式図である。

【図12】実施形態１に係る照明装置を備えるイメージセンサにおいて導光体から出射される光線の進行方向の例を示す模式図である。

【図13】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体に設けられた凹凸パターンの他の例を正面から見た模式図である。

【図14】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体から出射される光の強度をシミュレーションするために用いたモデル（各部材の配置）を説明するための模式図である。

【図15】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体から出射される光の強度をシミュレーションする際の導光体の凹凸パターンの一例を説明するための模式図である。

【図16】実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体から出射される光の強度をシミュレーションする際の導光体の凹凸パターンの他の例を説明するための模式図である。

【図17】実施形態２に係るイメージセンサの斜視模式図である。

【図18】実施形態２に係るイメージセンサの側面模式図である。

【図19】実施形態３に係る紙葉類識別装置の構成を説明するブロック図である。

【図20】実施形態４に係る紙葉類処理装置の外観を示した斜視模式図である。

【0023】

以下、図面を参照して、本開示に係るイメージセンサ用照明装置、イメージセンサ、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置の実施形態を詳細に説明する。本開示に係るイメージセンサ用照明装置及びイメージセンサは様々な分野で利用できるものであるが、紙葉類を走査して、その光学画像情報を取得するイメージセンサ用照明装置及びイメージセンサに利用できるため、本実施形態では、それらに適用した例について説明を行う。

【0024】

なお、以下の説明において、同一又は同様の機能を有する構成には同一の符号を異なる実施形態及び図面間で共通して適宜用い、その構成についての繰り返しの説明は適宜省略する。また、構造を説明する図面には、互いに直交するＸＹＺ座標系を適宜示しており、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向がそれぞれ、イメージセンサの副走査方向、主走査方向及び高さ方向（深度方向）に対応している。

【0025】

（実施形態１）
まず、実施形態１に係るイメージセンサ用照明装置について説明する。図１は、実施形態１に係る照明装置の側面模式図である。

【0026】

図１に示すように、本実施形態に係るイメージセンサ用照明装置１は、複数の光源２０と、主走査方向Ｙに延設された導光体１０と、を備える。

【0027】

導光体１０は、各光源２０からの光を導いて照射対象（照明対象）である紙葉類Ｐに向けて線状の光を照射するものであり、各光源２０が発する光を線光源化する光学部材である。導光体１０は、イメージセンサの主走査方向Ｙに延設された、細長い棒状の形状を有し、アクリル系樹脂等の透明樹脂からなる。

【0028】

各光源２０は、主走査方向Ｙにおける導光体１０の端面に隣接して設けられており、導光体１０の端面から導光体１０へ向けて光を入射するものである。光源２０からの光が入射される各端面は入射面１１として機能している。すなわち、導光体１０の一方の端部１５ａ及び他方の端部１５ｂは、光源２０に隣り合っている。

【0029】

各光源２０は、例えば互いに異なる波長帯域の光を照射可能な複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子（図示せず）によって構成され、互いに異なる波長帯域の光（例えば、紫外光、赤色光、緑色光、青色光及び赤外光）を照射できるようになっている。各発光素子は、正の電圧が印加されるリードフレーム及び負の電圧が印加されるリードフレーム（いずれも図示せず）に電気的に接続されている。

【0030】

なお、図１では、各入射面１１に対して光源２０が１つずつ配置されているが、各入射面１１に対して複数の光源２０が配置されてもよい。この場合、通常、各入射面１１に対して、同数かつ同種類の光源２０が配置される。ここで、同種類の光源とは、同一波長帯域の光を照射する光源を意味する。更に、２つの入射面１１に対して互いに異なる種類の光源２０が配置されてもよい。

【0031】

他方、図１では、各入射面１１に対して光源２０が配置されているが、いずれか一方の入射面１１に対してのみ光源２０が配置されていてもよい。すなわち、導光体１０の一方の端部１５ａ及び他方の端部１５ｂのいずれかのみが光源２０に隣り合っていてもよい。

【0032】

次に導光体１０について詳細に説明する。図２は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体を入射面側から見た模式図である。図３は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体を出射面側から見た模式図である。図４は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体を対向面側から見た模式図である。図５は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体を側面側から見た模式図である。

【0033】

図２～図５に示すように、導光体１０は、主走査方向Ｙに延設された、断面が略円形である細長い棒状（略円柱）の形状を有している。導光体１０の両端面にはそれぞれ、光源２０からの光が入射する略平面状の入射面１１が設けられており、略円柱の導光体１０の側面には、出射面１２と、出射面１２の反対側に位置する対向面１３とが形成されている。また、導光体１０は、出射面１２及び対向面１３以外に、出射面１２及び対向面１３を連結する２つの側面１４を有し、各側面１４は２つの側面部から構成される。ただし、各側面１４の側面部の数は、１つ以上であれば特に限定されない。各側面部は、平面状であってもよいし曲面状であってもよい。なお、本実施形態では、イメージセンサの主走査方向Ｙ及び副走査方向Ｘに直交する方向を、高さ方向（深度方向）Ｚとしている。

【0034】

出射面１２は、光源２０から入射された光を紙葉類に向けて出射する面である。出射面１２は、図２に示すように凸状であってもよいし、平面状であってもよい。凸状である場合、出射面１２は、単一の曲面から構成されてもよいし（例えば、断面視において円弧状又は楕円弧状であってもよい）、複数の面から構成されてもよい。出射面１２が複数の面から構成される場合、各面は、平面状でも曲面状であってもよい。図３に示すように、出射面１２は、主走査方向Ｙに沿って延び、かつ、副走査方向Ｘに所定の幅を持って形成された帯状の面である。

【0035】

対向面１３は、導光体１０の内部を伝搬する光を出射面１２に向けて反射する面である。対向面１３は、図２に示すように平面状であってもよいし、凸状であってもよい。凸状である場合、対向面１３は、単一の曲面から構成されてもよいし（例えば、断面視において円弧状又は楕円弧状であってもよい）、複数の面から構成されてもよい。対向面１３が複数の面から構成される場合、各面は、平面状でも曲面状であってもよい。図４に示すように、対向面１３は、主走査方向Ｙに沿って延び、かつ、副走査方向Ｘに所定の幅を持って形成された帯状の面である。

【0036】

また、図４に示すように、導光体１０の対向面１３には、各光源２０から導光体１０に入射された光を拡散する光拡散領域Ａが設けられている。光拡散領域Ａは、導光体１０の一方の端部１５ａから他方の端部１５ｂまで設けられている。光拡散領域Ａは、対向面１３と同様に、主走査方向Ｙに沿って延び、かつ、副走査方向Ｘに所定の幅を持つ帯状の領域であり、対向面１３の略全面に設定されている。

【0037】

図４に示すように、光拡散領域Ａは、凹凸パターン３０を含んでいる。凹凸パターン３０は、光拡散領域Ａと同様に、導光体１０の一方の端部１５ａから他方の端部１５ｂまで設けられている。

【0038】

なお、光拡散領域Ａ（凹凸パターン３０）は、導光体１０の各端面から所定の距離だけ離れていてもよいし（図４参照）、導光体１０の各端面の際まで配置されていてもよい。

【0039】

図６は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体に設けられた凹凸パターンの一例を正面から見た模式図である。図７は、図６に示す凹凸パターンのＡ－Ａ線における断面模式図である。図８は、図６に示す凹凸パターンのＢ－Ｂ線における断面模式図である。

【0040】

図６に示すように、凹凸パターン３０は、主走査方向Ｙの軸Ａｙに対して所定の角度をなす少なくとも１つ（図６では２つ）の斜行方向に延設された稜線３１を有している。また、図７及び図８に示すように、凹凸パターン３０は、表面が凹凸形状からなる構造を有している。凹凸パターン３０が上述のような稜線３１を有するため、各光源２０から導光体１０に入射された光を、主走査方向Ｙに加えて深度方向Ｚと副走査方向Ｘにも拡散させることができる。この理由について図９～図１２を用いてより詳細に説明する。

【0041】

図９は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体の一方の端面から入射した光線の進行方向の例を示す模式図である。図１０は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体の他方の端面から入射した光線の進行方向の例を示す模式図である。図１１は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体から出射される光線の進行方向の例を示す模式図である。図１２は、実施形態１に係る照明装置を備えるイメージセンサにおいて導光体から出射された光線の進行方向の例を示す模式図である。なお、図９及び図１０には、導光体１０の両端面から入射した代表的な４本の光線Ｂ１～Ｂ４の軌跡を示している。

【0042】

図９及び図１０に示すように、凹凸パターン３０の稜線３１が主走査方向Ｙの軸Ａｙに対して少なくとも１方向（図９及び図１０では２方向）に斜行しているため、導光体１０に入射した光線Ｂ１～Ｂ４は、凹凸パターン３０で反射すると、主走査方向Ｙに対して直交する方向（副走査方向Ｘ）の成分が加わる。この結果、図１１に示すように、凹凸パターン３０で反射した光が導光体１０の幅方向（副走査方向Ｘ）に広がり、図１２に示すように、イメージセンサ１００の深度方向Ｚと副走査方向Ｘでの光の均一性が向上する（両矢印参照）。

【0043】

なお、図１２に示すように、導光体１０は、イメージセンサ１００の高さ方向（深度方向）Ｚに対して斜め方向に光を照射するように傾斜して配置されてもよい。

【0044】

稜線３１を有する凹凸パターン３０は、例えば、導光体１０の対向面１３をバイトで切削加工することによって容易に形成することができる。また、金型を用いれば、凹凸パターン３０を有する導光体１０を一括成型することもできる。すなわち、凹凸パターン３０を有する導光体１０は容易に製造することが可能である。

【0045】

図６に示すように、稜線３１は、少なくとも、主走査方向Ｙの軸Ａｙに対して第１の角度θ１をなす第１の方向と、軸Ａｙに対して第２の角度θ２をなす第２の方向と、に延設されてもよい。これにより、稜線３１が軸Ａｙに対して１つの斜行方向のみに延設される場合に比べて（後述する図１３等参照）、導光体１０に入射した光は導光体１０の幅方向（副走査方向Ｘ）により広がるため、深度方向Ｚと副走査方向Ｘにより均一に光を拡散させることができる。

【0046】

なお、図６では、稜線３１は、第１の方向及び第２の方向のみに延設される場合を示しているが、稜線３１は、軸Ａｙに対して３つ以上の斜行方向に延設されていてもよい。

【0047】

第１の角度θ１は、図６に示すように第２の角度θ２と異なる大きさであってもよいし、第２の角度θ２と同じ大きさ（実質的に同じ大きさである場合を含む）であってもよい。ただし、第１の角度θ１と第２の角度θ２とが互いに異なる大きさであると、第１の角度θ１と第２の角度θ２とが実質的に同じ大きさである場合に比べて、深度方向Ｚと副走査方向Ｘでの光の均一性がより向上する。

【0048】

より具体的には、後述するシミュレーションの結果から、第１の角度θ１は、７０°以上、９０°未満であり、第２の角度θ２は、５０°以上、７０°未満であってもよい。これにより、深度方向Ｚと副走査方向Ｘでの光の均一性、特に深度方向Ｚでの光の均一性をより向上することができる。同様の観点からは、第１の角度θ１は、７５°以上、８５°以下であり、第２の角度θ２は、５５°以上、６５°以下であってもよく、第１の角度θ１は、実質的に８０°であり、第２の角度θ２は、実質的に６０°であってもよい。

【0049】

図１３は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体に設けられた凹凸パターンの他の例を正面から見た模式図である。なお、図１３に示す凹凸パターンのＢ－Ｂ線における断面は、図８に示したものと同様である。

【0050】

図１３に示すように、稜線３１は、主走査方向Ｙの軸Ａｙに対して所定の角度θをなす１つの斜行方向のみに延設されてもよい。これにより、導光体１０の対向面１３をバイトで切削加工することによって稜線３１を有する凹凸パターン３０をより容易に形成することができる。すなわち、凹凸パターン３０を有する導光体１０をより容易に製造することが可能である。

【0051】

後述するシミュレーションの結果から、所定の角度θは、６０°を超えて、７５°以下であってもよい。これにより、深度方向Ｚと副走査方向Ｘでの光の均一性、特に深度方向Ｚでの光の均一性をより向上することができる。同様の観点からは、所定の角度θは、６５.°以上、７２°以下であってもよく、実質的に７０°であってもよい。

【0052】

図４に示したように、凹凸パターン３０の副走査方向における幅Ｗは、導光体１０の一方の端部１５ａ及び他方の端部１５ｂのうちの光源２０に隣り合う端部（図４では端部１５ａ及び１５ｂ）と、導光体１０の中央部１６とで異なっていてもよい。これにより、主走査方向Ｙでの光の均一性を向上することができる。光源２０に近いほど照明領域の光強度が強くなり、離れるほど光強度が弱くなる傾向があるためである。

【0053】

このような観点からは、凹凸パターン３０の幅Ｗは、導光体１０の一方の端部１５ａ及び他方の端部１５ｂのうちの光源２０に隣り合う端部（図４では端部１５ａ及び１５ｂ）でより狭く、導光体１０の中央部１６でより広くてもよい。すなわち、光源２０から離れるほど凹凸パターン３０の幅Ｗを大きくして、凹凸パターン３０による主走査方向Ｙでの光の拡散量を大きくしてもよい。また、凹凸パターン３０の幅Ｗは、光源２０から離れるほど、連続的に広くなっていってもよいし（図４参照）、段階的に広くなっていってもよい。

【0054】

図７及び図８に示したように、凹凸パターン３０は、複数の凸部３３を有していてもよく、複数の凸部３３は、稜線３１を挟んで隣り合う斜面３３ａがなす角φの大きさが互いに異なる複数種（図７及び図８では３種類）の凸部を含んでいてもよい。これにより、紙葉類に対して様々な方向から光を照射することができるため、紙葉類の折れ曲がった箇所やしわになった部分にもより均一に光を照射することができる。

【0055】

より詳細には、複数種の凸部は、主走査方向Ｙに所定の順で所定の数ごと（例えば１つずつ）繰り返し配置されていてもよい。隣り合う斜面３３ａのなす角φは、例えば、８５°以上、９５°以下（例えば実質的に９０°）であってもよいし、６０°以上、７５°以下（例えば実質的に６７．５°）であってもよいし、７０°以上、８５°以下（例えば実質的に７８．７５°）であってもよい。これら３つの角度から少なくとも２つの角度を選択してもよい。また、複数種の凸部は、なす角φの大きさが大、小、中の順となるように主走査方向Ｙに繰り返し配置されていてもよい。

【0056】

ここで、凹凸パターン３０の構造について更に詳述する。

【0057】

図７及び図８に示したように、凹凸パターン３０は、複数の凸部３３とともに複数の凹部３４を有していてもよく、図６及び図１３に示したように、複数の凸部３３及び複数の凹部３４は、主走査方向Ｙに交互に配置されもよい。ただし、凹凸パターン３０は、導光体１０の対向面１３（基準面）から外側（出射面１２と反対側）に全体が突出しており、各凹部３４の底点が対向面１３（基準面）上に位置している。

【0058】

各凸部３３は、上述の凹凸パターン３０の稜線３１を有しており、各凹部３４は、谷線３２を有している。稜線３１及び谷線３２は、実質的に互いに平行であり、主走査方向Ｙに交互に配置されている。

【0059】

稜線３１は、凸部３３の頂点が線状に連続したものであり、直線状（図１３参照）、又は、折れ線状（複数の真っ直ぐな線分から構成される線状、図６参照）に配置されている。同様に、谷線３２は、凹部３４の底点が線状に連続したものであり、直線状（図１３参照）、又は、折れ線状（複数の真っ直ぐな線分から構成される線状、図６参照）に配置されている。

【0060】

図６に示すように、各稜線３１及び各谷線３２は、対向面１３を正面視したときに、Ｖ字状に延設されていてもよい。また、Ｖ字状の稜線３１が、その向きを変えずに主走査方向Ｙに複数配列されることによって、Ｖ字状の稜線３１とＶ字状の谷線３２とが主走査方向Ｙに交互に配置されてもよい。このように、各稜線３１がＶ字状であることによって光がより均一に広がる。

【0061】

なお、Ｖ字状の稜線３１の両端は、Ｖ字状の稜線３１の屈曲点を通る副走査方向Ｘの軸Ａｘに対して、同じ側に位置していてもよいし（図６参照）、Ｖ字状の稜線３１の一端が軸Ａｘに対して一方側に位置し、Ｖ字状の稜線３１の他端が軸Ａｘに対して他方側に位置していてもよい。

【0062】

各凸部３３は、例えば、三角柱状（三角プリズム状）であり、図７及び図８に示したように、稜線３１に直交する断面が凸部の頂点を挟む二辺（２つの斜面３３ａ）の長さが等しい二等辺三角形であってもよい。

【0063】

なお、各凸部３３の頂部や各凹部３４の底部は図７及び図８に示したように角張っていてもよいし、丸み（Ｒ）がついていてもよい。また、各斜面３３ａは、平面ではなくて曲面であってもよく、例えば、各凸部３３は、稜線３１に直交する断面が半円形又は半楕円形であってもよい。

【0064】

ただし、各斜面３３ａが平面であると、導光体１０の対向面１３をバイトで切削加工することによって各凸部３３をより容易に形成することができる。また、各凸部３３の稜線３１に直交する断面が二等辺三角形（各凸部３３の頂部や各凹部３４の底部に丸み（Ｒ）がついていてもよい）であると、導光体１０の対向面１３をバイトで切削加工することによって凹凸パターン３０をより容易に形成することができる。

【0065】

各凸部３３の高さＨ（すなわち各凹部３４の深さ）は、例えば、０．０１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下であってもよいし、０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であってもよいし、実質的に０．１ｍｍであってもよい。全ての凸部３３の高さＨ（全ての凹部３４の深さ）は、互いに実質的に同じであってもよい。

【0066】

凸部３３（凹部３４）の主走査方向Ｙにおけるピッチは、例えば、０．１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であってもよいし、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であってもよい。

【0067】

図８に示したように、隣り合う凸部３３間には、対向面１３と平行な平坦な面が存在していなくてもよい。これにより、導光体１０から出射される光に、当該平坦な面に対応して影が生じるのを効果的に抑制することができる。同様の観点からは、図７に示した場合、隣り合う凸部３３間の凹部３４の底部は平坦ではなく丸みがついていてもよい。すなわち、各凹部３４の底部は＋Ｚ方向に膨らんだ形状であってもよい。

【0068】

なお、凹凸パターン３０の凸部３３及び凹部３４は全体的に導光体１０の中心側（出射面１２側）にシフトしてもよく、凹凸パターン３０全体が対向面１３（基準面）よりも出射面１２側に位置してもよい。

【0069】

また、図７及び図８に示した凹凸パターン３０が対向面１３（基準面）を中心に反転した形状であってもよい。この場合、反転前の凹部３４の谷線３２であった地点が反転後の凹凸パターンの稜線に相当することになる。

【0070】

ここで、稜線３１の方向を変えて導光体１０から出射される光の強度をシミュレーションした結果について説明する。

【0071】

図１４は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体から出射される光の強度をシミュレーションするために用いたモデル（各部材の配置）を説明するための模式図である。図１５は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体から出射される光の強度をシミュレーションする際の導光体の凹凸パターンの一例を説明するための模式図である。

【0072】

図１４に示すように、このシミュレーションでは、カバーガラスＡＡの下方に、２本の導光体ＢＢと、導光体ＢＢから照射されて媒体で反射した光を集光する集光レンズＣＣと、集光レンズＣＣによって集光された光を受光する受光部ＤＤと、を配置した。また、各導光体ＢＢの両端面の中心にそれぞれ対向するように光源ＥＥを配置した。図１５に示すように、導光体ＢＢの対向面には、Ｖ字状の稜線ＦＡを有する凹凸パターンＧＡを設けた。稜線ＦＡは、主走査方向Ｙの軸Ａｙに対して第１の角度θ１をなす第１の方向と、軸Ａｙに対して第２の角度θ２をなす第２の方向と、に延設させた。ここで、θ１は８０°又は７０°に設定し、θ２は５０°、６０°又は７０°に設定した。

【0073】

このモデルを用いて、媒体が通過する位置に相当する検出面ＨＨをカバーガラスＡＡの上方に設定し、当該検出面ＨＨに対して光を照射し、当該検出面ＨＨにおける光の強度をシミュレーションした。検出面ＨＨの高さは、カバーガラスＡＡの上面の高さを０ｍｍとして、２．６ｍｍ、１．３ｍｍ又は０ｍｍとした。そして、主走査方向の各位置において、各高さにおける光の強度を高さが１．３ｍｍの時の光の強度で割ることでクリアランス比を算出する。更に、主走査方向の全ての位置におけるクリアランス比を平均化することによってクリアランス比平均値を算出した。その結果を表１に示す。

【0074】

【表1】

【0075】

クリアランス比平均値は、媒体が通る高さ０ｍｍ～２．６ｍｍの範囲において小さいことが好ましいため、表１から、最適な角度の組み合わせは第１の角度θ１＝８０°、第２の角度θ２＝６０°であることがわかる。

【0076】

次に、凹凸パターンを変更して行ったシミュレーションについて説明する。

【0077】

図１６は、実施形態１に係る照明装置に用いられる導光体から出射される光の強度をシミュレーションする際の導光体の凹凸パターンの他の例を説明するための模式図である。

【0078】

図１６に示すように、凹凸パターンを変更したこと以外は同様にしてシミュレーションを行った。ここでは、導光体ＢＢの対向面に、直線状の稜線ＦＢを有する凹凸パターンＧＢを設けた。稜線ＦＢは、主走査方向Ｙの軸Ａｙに対して所定の角度θをなす方向に延設させた。ここで、θは７５°、７０°又は６０°に設定した。

【0079】

このモデルを用いて、上記の場合と同様に、カバーガラスＡＡの上面の高さを０ｍｍとして、高さ２．６ｍｍ、１．３ｍｍ又は０ｍｍのときの検出面ＨＨでの光の強度をシミュレーションし、クリアランス比平均値を算出した。その結果を表２に示す。

【0080】

【表2】

【0081】

表２から、最適な角度は所定の角度θ＝７０°であることがわかる。

【0082】

以上、本実施形態によれば、主走査方向Ｙに加えて深度方向Ｚと副走査方向Ｘに対しても光を拡散させることができ、かつ導光体１０を容易に製造可能なイメージセンサ用照明装置１を実現できる。

【0083】

（実施形態２）
次に、実施形態２に係るイメージセンサについて説明する。図１７は、実施形態２に係るイメージセンサの斜視模式図である。図１８は、実施形態２に係るイメージセンサの側面模式図である。

【0084】

図１７及び図１８に示すように、本実施形態に係るイメージセンサ１００は、搬送される紙幣ＢＮの各種の光学特性を検出するものであり、互いに対向配置されたセンサユニット１１０及び１２０を備えている。センサユニット１１０及び１２０は、各々、後述する紙葉類処理装置の搬送路に対向するコンタクトイメージセンサから構成されており、Ｚ方向において離間したセンサユニット１１０及び１２０の間には、紙幣ＢＮがＸＹ平面内をＸ方向に搬送される隙間が形成されており、この隙間は後述する紙葉類処理装置の搬送路の一部を構成する。センサユニット１１０及び１２０は、それぞれ、搬送路の上側（＋Ｚ方向）及び下側（－Ｚ方向）に位置している。Ｙ方向がセンサユニット１１０、１２０の主走査方向に対応し、Ｘ方向がセンサユニット１１０、１２０の副走査方向に対応している。

【0085】

図１７及び図１８に示すように、各センサユニット１１０、１２０は、２つの反射用の照明装置１１１ｂ、集光レンズ（対物レンズ）１１２、受光部１１３、これらを覆うカバーガラス１１４、基板（図示せず）、及びこれらが収納される筐体（図すせず）を備えている。各照明装置１１１ｂは、実施形態１のイメージセンサ用照明装置１に相当するものであり、主走査方向に延在する導光体１０と、導光体１０の少なくとも一方の端面に対向し、複数波長の光をそれぞれ照射する複数種の光源２０（発光素子）とを備えている。センサユニット１１０の照明装置１１１ｂと、センサユニット１２０の照明装置１１１ｂとは、それぞれ、紙幣ＢＮのＡ面とＢ面とに、複数波長の光を順次照射する。各照明装置１１１ｂは、複数波長の光として、例えばピーク波長が互いに異なる光を照射する。具体的には、例えば、赤外光（ピーク波長が互いに異なる複数種の赤外光でもよい）、赤色光、緑色光、青色光、白色光、紫外光等を用いることができる。集光レンズ１１２は、例えば、主走査方向に複数のロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイから構成され、反射用の照明装置１１１ｂから出射され、紙幣ＢＮのＡ面又はＢ面で反射された光を集光する。受光部１１３は、例えば、主走査方向に複数の受光素子（受光画素）が配列されたリニアイメージセンサを備えており、各受光素子は、照明装置１１１ｂが照射する複数波長の光の波長帯域に感度をもつ。各受光素子には、例えば、少なくとも可視領域から波長１１００ｎｍの赤外領域まで感度をもつ、シリコン（Ｓｉ）フォトダイオードを用いることができる。各受光素子は、基板上に実装されており、集光レンズ１１２によって集光された光を受光して、入射光量に応じた電気信号に変換して基板に出力する。各受光素子は、照明装置１１１ｂによる各波長の光の照射タイミングに合わせて当該波長の光を受光する。基板は、例えば、受光素子を駆動するための駆動回路と、受光素子からの信号を処理して出力するための信号処理回路とを含んでいる。基板は、受光部１１３（各受光素子）の出力信号を増幅処理した後、デジタルデータにＡ／Ｄ変換した上で出力する。

【0086】

照明装置１１１ｂは、紙幣ＢＮに複数波長の光を照射し、受光部１１３は、同じセンサユニットの照明装置１１１ｂから照射されて紙幣ＢＮで反射された複数波長の光を受光し、複数波長の光に係る反射画像データを波長毎に出力する。

【0087】

センサユニット１２０は、１つの透過用の照明装置１１１ａを更に備えている。照明装置１１１ａもまた、実施形態１のイメージセンサ用照明装置１に相当するものであり、主走査方向に延在する導光体１０と、導光体１０の少なくとも一方の端面に対向し、複数波長の光をそれぞれ照射する複数種の光源２０（発光素子）とを備えている。照明装置１１１ａは、センサユニット１１０の集光レンズ１１２の光軸上に配置されており、照明装置１１１ａから出射された光の一部は、紙幣ＢＮを透過し、センサユニット１１０の集光レンズ１１２に集光されて受光部１１３で検出される。照明装置１１１ａは、紙幣ＢＮのＢ面に、波長帯域が互いに異なる光を順次、又は同時に照射する。照明装置１１１ａは、複数波長の光として、例えばピーク波長が互いに異なる光を照射する。具体的には、例えば、赤外光（ピーク波長が互いに異なる複数種の赤外光でもよい）、赤色光、緑色光、青色光、白色光、紫外光等を用いることができる。

【0088】

センサユニット１１０の受光部１１３は、照明装置１１１ａから照射されて紙幣ＢＮを透過した複数波長の光を受光し、複数波長の光に係る透過画像データを波長毎に出力する。

【0089】

なお、「複数波長の光」とは、波長帯域が互いに異なる光であり、互いにピーク波長が異なっていてもよい。複数波長の光は、例えば、可視光については色が互いに異なる光であってもよく、赤外光及び紫外光については、波長帯域の一部のみが互いに重なる光又は波長帯域が互いに重ならない光であってもよい。

【0090】

本実施形態に係るイメージセンサ１００は、実施形態１のイメージセンサ用照明装置１に相当する照明装置１１１ａ、１１１ｂを備えることから、明るさの均一性が高い照明環境において画像データを取得することができる。

【0091】

（実施形態３）
次に、本実施形態に係る紙葉類識別装置の構成について説明する。本開示の対象となる紙葉類としては、紙幣、小切手、商品券、手形、帳票、有価証券、カード状媒体等の様々な紙葉類が適用可能であるが、以下においては、紙幣を対象とする装置を例として、本開示を説明する。図１９は、実施形態３に係る紙葉類識別装置の構成を説明するブロック図である。

【0092】

図１９に示すように、本実施形態に係る紙葉類識別装置２００は、制御部２１０、検出部２２０及び記憶部２３０を備えている。

【0093】

制御部２１０は、記憶部２３０に記憶された各種の処理を実現するためのプログラムと、当該プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、当該ＣＰＵによって制御される各種ハードウェア（例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））等によって構成されている。制御部２１０は、記憶部２３０に記憶されたプログラムに従って、紙葉類識別装置２００の各部を制御する。また、制御部２１０は、記憶部２３０に記憶されたプログラムにより、識別部の機能を有している。

【0094】

検出部２２０は、搬送される紙幣の各種特性を検出するものであり、紙幣の搬送路に沿って、上述のイメージセンサ１００に加え、磁気検出部２２１及び厚み検出部２２２を備えていてもよい。イメージセンサ１００は、上述のように紙幣を撮像して画像信号（画像データ）を出力する。

【0095】

記憶部２３０は、半導体メモリやハードディスク等の不揮発性の記憶装置から構成されており、紙葉類識別装置２００を制御するための各種プログラムと各種データとを記憶している。

【0096】

制御部２１０はまた、検出部２２０から取得した紙幣に係る各種信号を利用して識別処理を行う。制御部２１０は、紙幣の少なくとも金種及び真偽を識別する。制御部２１０は、紙幣の正損を判定する機能を有してもよい。その場合、制御部２１０は、紙幣の汚れ、折れ、破れ等を検出するとともに、紙幣の厚みから紙幣に貼り付けられたテープ等を検出することにより、紙幣を、市場で再利用できる正券及び市場流通に適さない損券のいずれとして処理するかを判定する機能を有する。

【0097】

このとき、制御部２１０は、金種、真偽、正損等を識別するためにイメージセンサ１００が撮影した紙幣の画像（画像データ）を用いる。

【0098】

本実施形態に係る紙葉類識別装置２００は、実施形態２のイメージセンサ１００を備えることから、明るさのばらつきが小さい画像に基づいて紙幣の識別処理を行うことができる。すなわち、識別の精度を向上することが可能である。

【0099】

（実施形態４）
次に、本実施形態に係る紙葉類処理装置の構成について説明する。図２０は、実施形態４に係る紙葉類処理装置の外観を示した斜視模式図である。本実施形態に係る紙葉類処理装置は、例えば、図２０に示す構成を有するものであってもよい。図２０に示す紙葉類処理装置３００は、紙幣の識別処理を行う実施形態３に係る紙葉類識別装置（図２０では図示せず）と、処理対象の複数の紙幣が積層状態で載置されるホッパ３０１と、リジェクト紙幣が排出される２つのリジェクト部３０２と、オペレータからの指示を入力するための操作部３０３と、筐体３１０内で金種、真偽及び正損が識別された紙幣を分類して集積するための４つの集積部３０６ａ～３０６ｄと、紙幣の識別計数結果や各集積部３０６ａ～３０６ｄの集積状況等の情報を表示するための表示部３０５とを備える。

【0100】

本実施形態に係る紙葉類処理装置３００は、実施形態３の紙葉類識別装置を備えることから、当該紙葉類識別装置の識別結果に基づいて、紙幣をより正確に処理することができる。

【0101】

以上、図面を参照しながら実施形態を説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0102】

以上のように、本開示は、イメージセンサ用照明装置において主走査方向に加えて深度方向と副走査方向に対しても光を拡散させ、かつ当該照明装置の導光体を容易に製造するのに有用な技術である。

【符号の説明】

【0103】

１：照明装置
１０：導光体
１１：入射面
１２：出射面
１３：対向面
１４：側面
１５ａ、１５ｂ：端部
１６：中央部
２０：光源
３０：凹凸パターン
３１：稜線
３２：谷線
３３：凸部
３３ａ：斜面
３４：凹部
１００：イメージセンサ
１１０、１２０：センサユニット
１１１ａ、１１１ｂ：照明装置
１１２：集光レンズ
１１３：受光部
１１４：カバーガラス
２００：紙葉類識別装置
２１０：制御部
２２０：検出部
２２１：磁気検出部
２２２：厚み検出部
２３０：記憶部
３００：紙葉類処理装置
３０１：ホッパ
３０２：リジェクト部
３０３：操作部
３０５：表示部
３０６ａ～３０６ｄ：集積部
Ａ：光拡散領域
θ１：第１の角度
θ２：第２の角度
θ：所定の角度
φ：角
Ｗ：凹凸パターンの副走査方向における幅
Ｈ：凸部の高さ
Ｘ：副走査方向
Ｙ：主走査方向
Ｚ：高さ方向（深度方向）
Ａｙ：主走査方向Ｙの軸
Ａｘ：副走査方向Ｘの軸
Ｂ１～Ｂ４：４本の光線
Ｐ：紙葉類（照射対象）
ＢＮ：紙幣

【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18】

【図19】

【図20】