(57)【要約】【課題】光源の数量を減少でき、光源装置が小型化可能な光学式画像読み取り装置を提供する。【解決手段】光学式画像読み取り装置は、それぞれが異なる波長帯域の光のみを透過しかつ周期的に並設された複数の透過フィルタを有するカラーフィルターユニットと、それぞれが透過フィルタと同一面積を有しかつ光の入射側から見て一致する位置に並設されかつ光の透過状態が制御される複数の色エリアからなる液晶パネルと、被検知媒体に対して液晶パネル側からカラーフィルターユニットを介して光を照射する白色光源と、透過フィルタの色エリアごとに透過状態または反射状態に切換える液晶部電圧印加回路と、を備えた光源装置を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが異なる波長帯域の光のみを透過しかつ周期的に並設された複数の透過フィルタを有するカラーフィルターユニットと、それぞれが前記透過フィルタと同一面積を有しかつ光の入射側から見て一致する位置に並設されかつ光の透過状態が制御される複数の色エリアからなる液晶パネルと、被検知媒体に対して前記液晶パネル側から前記カラーフィルターユニットを介して光を照射する白色光源と、前記透過フィルタの前記色エリアごとに透過状態または反射状態に切換える液晶部電圧印加回路と、を備えた光源装置を有することを特徴とする光学式画像読み取り装置。
【請求項２】
前記被検知媒体への照射光の反射又は透過光を受光する受光素子と、前記受光素子の出力結果から前記液晶パネルの前記色エリアごとの透過率を演算する演算回路と、をさらに備え、前記演算回路の出力結果に応じて前記液晶部電圧印加回路が前記液晶パネルの前記色エリアごとに透過状態の透過率を設定することを特徴とする請求項１記載の光学式画像読み取り装置。
【請求項３】
前記被検知媒体が前記被検知媒体への照射光を透過する場合、前記受光素子と前記光源装置は前記被検知媒体を挟んで対向して配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学式画像読み取り装置。
【請求項４】
前記被検知媒体が前記被検知媒体への照射光を反射する場合、前記受光素子と前記光源装置は前記被検知媒体の一つの表面に対して同一側に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学式画像読み取り装置。
【請求項５】
前記カラーフィルターユニットと前記液晶パネルは一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１記載の光学式画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーラインイメージセンサを用いた光学式画像読み取り装置に関し、特にカラーラインイメージセンサの光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイン、紙葉類など物体（被検知媒体）の表面に印刷、描画されている画像、模様を読み取るため光学式画像読み取り装置は、たとえば、カラー複写機、カラースキャナ、紙幣認識ユニット、硬貨認識ユニットなどに搭載されている。カラーラインイメージセンサは、数千から１万個のフォトダイオードを直線状または千鳥格子列状に並列した受光部を備え、かかる受光部の長手方向に垂直な方向に、被検知媒体を相対的に移動させるようにして、被検知媒体全体を走査する。カラーラインイメージセンサの光源装置では、３色光源を順次に切り替え、相対移動する被検知媒体に光を照射する。センサ受光部は、照射光の反射又は透過光を線状でしか受光し、光電変換できないので、受光信号を画像に変換する受光素子データ処理回路をカラーラインイメージセンサは備えている。
【０００３】
従来、紙幣などの紙葉類鑑別装置において、複数波長のＬＥＤ光源を用い、交互に点灯して、それぞれの波長の画像を取得する場合、主に以下の２通りのＬＥＤの配置方式が知られている。第１方法として複数列でＬＥＤを配置する方法（特許文献１、参照）と第２方法として交互にＬＥＤを配置する方法（特許文献２、参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１２４８０号公報
【特許文献２】特開平１１−２１９４５９号公報
【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、上記の第１方法の方式の場合、ＬＥＤの実装面積が大きくなり、センサアセンブリや認識ユニットを小型化できない。上記の第２方法の方式の場合、同一波長のＬＥＤ光源が飛び飛びで配置されるため、センサの主走査方向の受光量分布にムラが生じる、という問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、光源の数量を減少でき、光源装置が小型化可能な光学式画像読み取り装置を提供すること、等が本発明の目的の一例である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による光学式画像読み取り装置は、それぞれが異なる波長帯域の光のみを透過しかつ周期的に並設された複数の透過フィルタを有するカラーフィルターユニットと、それぞれが透過フィルタと同一面積を有しかつ光の入射側から見て一致する位置に並設されかつ光の透過状態が制御される複数の色エリアからなる液晶パネルと、被検知媒体に対して液晶パネル側からカラーフィルターユニットを介して光を照射する白色光源と、透過フィルタの色エリアごとに透過状態または反射状態に切換える液晶部電圧印加回路と、を備えた光源装置を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による光学式画像読み取り装置においては、被検知媒体への照射光の反射又は透過光を受光する受光素子と、受光素子の出力結果から液晶パネルの色エリアごとの透過率を演算する演算回路と、をさらに備え、演算回路の出力結果に応じて液晶部電圧印加回路が液晶パネルの色エリアごとに透過状態の透過率を設定することとすることができる。
【０００９】
また、本発明による光学式画像読み取り装置においては、被検知媒体が被検知媒体への照射光を透過する場合、受光素子と光源装置は被検知媒体を挟んで対向して配置されていることとすることができる。
【００１０】
また、本発明による光学式画像読み取り装置においては、被検知媒体が被検知媒体への照射光を反射する場合、受光素子と光源装置は被検知媒体の一つの表面に対して同一側に配置されていることとすることができる。
【００１１】
また、本発明による光学式画像読み取り装置においては、カラーフィルターユニットと液晶パネルは一体的に形成されていることとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、異なる波長帯域の光のみを透過する、例えば、赤透過フィルタ、青透過フィルタ、緑透過フィルタを周期的に並設されたカラーフィルターユニットと、赤透過フィルタ、青透過フィルタ、緑透過フィルタと同一面積を有しかつ光の入射側から見て一致する位置に並設された赤色エリア、青色エリア、緑色エリアからなる液晶パネルと、液晶パネルを各透過フィルタの色エリアごとに透過状態または反射状態に切換える液晶部電圧印加回路と、を備えているので、従来装置よりも光源ＬＥＤの配置及び必要なＬＥＤ数量も少なくすることができ、光源装置が従来よりも小型化される（第１の実施例）。
【００１３】
さらに、本発明によれば、例えば、赤透過フィルタ、青透過フィルタ、緑透過フィルタを周期的に並設されたカラーフィルターユニットと、赤透過フィルタ、青透過フィルタ、緑透過フィルタと同一面積を有しかつ光の入射側から見て一致する位置に並設された赤色エリア、青色エリア、緑色エリアからなる液晶パネルと、液晶パネルを各透過フィルタの色エリアごとに透過状態または反射状態に切換える液晶部電圧印加回路と、受光素子の出力結果から液晶パネルの色エリアごとの最適な透過率を演算可能な演算回路と、を備え、演算回路の出力結果に応じて液晶部電圧印加回路が液晶パネルの色エリアごとに透過状態の透過率を設定するので、従来装置に比べて、各光源波長における光源の発光量調整回路や受光素子出力に対する調整回路がなくても、温度変化や経年変化等による光源発光量変動によって生じるイメージセンサ出力変動を補正可能とできる（第２の実施例）。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例に係る光学式画像読み取り装置の模式的構成図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る画像読み取り装置における光源装置の一部の部分的斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係る画像読み取り装置の画像認識処理の流れを示す動作のフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施例に係る光学式画像読み取り装置の模式的構成図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る画像読み取り装置の画像認識処理の流れを示す動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明による実施例の光学式画像読み取り装置について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各図において、同一の構成要素については別の図に示している場合でも同一の符号を与え、その詳細な説明を省略する。さらに、実施形態は例示に過ぎずこれらに本発明は制限されないことはいうまでもない。
【００１６】
（第１の実施例）
図１は本発明の第１実施例に係る光学式画像読み取り装置の模式的構成図を示す。図２はかかる画像読み取り装置における光源装置の一部の部分的斜視図を示す。
図１おいて、１は到達した光の光量を検出する受光素子を示し、２は受光素子１へ反射又は透過光をもたらす紙幣等の被検知媒体を示し、３は被検知媒体２へ選択的かつ部分的にに所定波長帯域の光をもたらすための透過光の波長をフィルタリングする透過フィルタの集合であるカラーフィルターユニットを示し、４はカラーフィルターユニット３へ光をもたらす白色光源としての白色発光ダイオード（以後、白色ＬＥＤという）を示し、５は白色ＬＥＤ４とカラーフィルターユニット３の間に配置され白色ＬＥＤ４からカラーフィルターユニット３へ白色光を選択的にもたらす透過状態が可変である複数の色エリアの集合である液晶パネルを示し、６は液晶パネル５に接続されかつ液晶パネル５の所定色エリア毎に印加する電圧を変えることにより、所定色エリアの反射状態か透過状態かを変える制御を行う液晶部印加電圧制御回路を示し、７は白色ＬＥＤ４の点灯／消灯を切り換える光源オン／オフ回路７を示し、８は、受光素子１に接続されかつ受光素子１から得られたスキャンライン毎の画像データが図示しないメモリに送り込まれ、被検知媒体２の一枚分のスキャンが終了する場合、それらの画像データを画像に変換する受光素子データ処理回路を示す。
【００１７】
画像読み取り装置の光源装置は、カラーフィルターユニット３と、白色ＬＥＤ４と、液晶パネル５と、液晶部印加電圧制御回路６と、光源オン／オフ回路７とにより構成されている。
【００１８】
図２に示す画像読み取り装置の光源装置の一部は、カラーフィルターユニット３と白色ＬＥＤ４と液晶パネル５とが一体的に形成された部分である。カラーフィルターユニット３は、液晶パネル５と平行に接触または近接して配置され、液晶パネル５の各々の色エリア（赤色エリア５Ｒ、青色エリア５Ｂ、緑色エリア５Ｇ）と同一面積でかつ一致する位置にそれぞれ透過フィルタ（赤透過フィルタ３Ｒ、青透過フィルタ３Ｂ、緑透過フィルタ３Ｇ）が周期的に並設されている。すなわち、カラーフィルターユニットは異なる波長帯域の光のみを透過する複数の透過フィルタを周期的に並設して構成され、そして、液晶パネルは、波長帯域の光の透過フィルタのそれぞれと同一面積を有しかつ光の入射側から見て一致する位置に並設されかつ光の透過状態が制御される複数の色エリアから構成される。ここで、色エリアとは液晶部印加電圧制御回路６により光の透過状態／反射状態の制御される液晶パネル５の部位である。
【００１９】
図２に示すように、それぞれ透過フィルタと色エリアが対応するようにカラーフィルターユニット３と液晶パネル５と一体的に形成されていてもよい。
【００２０】
図３は画像読み取り装置の画像認識処理の流れを示す動作のフローチャートである。図３により画像認識処理の動作を説明する。
【００２１】
Ｓ００１：画像の認識の処理を開始する。
【００２２】
Ｓ００２：液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の赤透過フィルタ３Ｒに対応する赤色エリア５Ｒのみを透過状態にし、他の色エリアを反射状態にする。
【００２３】
Ｓ００３：光源オン／オフ回路７は白色ＬＥＤ４を点灯させる。
【００２４】
Ｓ００４：白色ＬＥＤ４から発せられた白色光は、液晶パネル５の赤透過フィルタ３Ｒに対応する赤色エリア５Ｒのみ、液晶パネル５を透過し、他の色エリアは全反射させられる。
【００２５】
Ｓ００５：液晶パネル５を透過してきた白色光は、カラーフィルターユニット３（赤透過フィルタ３Ｒ）により、フィルタリングされ、赤色光のみが透過する。
【００２６】
Ｓ００６：被検知媒体２を透過してきた赤色光の受光量（透過光量）に応じて受光素子１が赤色光の受光信号を発生する。
【００２７】
Ｓ００７：受光素子１が検知した赤色光の受光信号から、受光素子データ処理回路８が赤色画像データを生成する。そして、これら赤色画像データは図示しないメモリに送られる。
【００２８】
Ｓ００８：液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の青透過フィルタ３Ｂに対応する青色エリア５Ｂのみを透過状態にし、他の色エリアを反射状態にする。
【００２９】
Ｓ００９：白色ＬＥＤ４から発せられた白色光は、液晶パネル５の青透過フィルタ３Ｂに対応する青色エリア５Ｂのみ、液晶パネル５を透過し、他の色エリアは全反射させられる。
【００３０】
Ｓ０１０：液晶パネル５を透過してきた白色光は、カラーフィルターユニット３（青透過フィルタ３Ｂ）により、フィルタリングされ、青色光のみが透過する。
【００３１】
Ｓ０１１：被検知媒体２を透過してきた青色光の受光量（透過光量）に応じて受光素子１が青色光の受光信号を発生する。
【００３２】
Ｓ０１２：受光素子１が検知した青色光の受光信号から、受光素子データ処理回路８が青色画像データを生成する。そして、これら青色画像データは図示しないメモリに送られる。
【００３３】
Ｓ０１３：液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の緑透過フィルタ３Ｇに対応する緑色エリア５Ｇのみを透過状態にし、他の色エリアを反射状態にする。
【００３４】
Ｓ０１４：白色ＬＥＤ４から発せられた白色光は、液晶パネル５の緑透過フィルタ３Ｇに対応する緑色エリア５Ｇのみ、液晶パネル５を透過し、他の色エリアは全反射させられる。
【００３５】
Ｓ０１５：液晶パネル５を透過してきた白色光は、カラーフィルターユニット３（緑透過フィルタ３Ｇ）により、フィルタリングされ、緑色光のみが透過する。
【００３６】
Ｓ０１６：被検知媒体２を透過してきた緑色光の受光量（透過光量）に応じて受光素子１が緑色光の受光信号を発生する。
【００３７】
Ｓ０１７：受光素子１が検知した緑色光の受光信号、受光素子データ処理回路８が緑色画像データを生成する。そして、これら緑色画像データは図示しないメモリに送られる。
【００３８】
Ｓ０１８：被検知媒体２の一枚分のスキャンが終了すると、受光素子データ処理回路８により、３つの画像の合成が行われ画像の認識の処理を終了する。
【００３９】
以上のように、第１の実施例によれば、それぞれ透過フィルタと色エリアが対応するように、液晶パネル５にカラーフィルターユニット３を実装し、各透過フィルタに相当する液晶の色エリアの透過状態／反射状態を切り替えることで、被検知媒体２に照射する波長（照射光の色）をコントロールすることができ、これにより、従来よりもＬＥＤの配置色エリア及び必要なＬＥＤ数量も少なくすることが可能となり、センサアセンブリや認識ユニットを従来よりも小型化することが可能となる。
【００４０】
（第２の実施例）
図４は本発明の第２実施例に係る光学式画像読み取り装置の模式的構成図を示す。第２実施例は、図２に示す第２実施例の構成に、受光素子データ処理回路８と液晶部電圧印加回路６に接続されかつ、受光素子データ処理回路８にて得られた画像から、液晶パネル５に印加する電圧の最適値を算出して液晶部電圧印加回路６にへ出力する演算回路９を加えた以外、同一である。
【００４１】
演算回路９は受光素子１の出力結果から液晶パネル５の色エリアごとの透過率を演算し、その出力結果に応じて液晶部電圧印加回路６が液晶パネル５の色エリアごとに透過状態の透過率を設定する。
【００４２】
図５は画像読み取り装置の画像認識処理の流れを示す動作のフローチャートである。図５により画像認識処理の動作を説明する。
【００４３】
Ｓ１０１：画像の認識の処理を開始する。
【００４４】
Ｓ１０２：被検知媒体２が本センサに到来する前に、液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の赤透過フィルタ３Ｒに対応する赤色エリア５Ｒのみを透過状態にし、他の色エリアを反射状態にする。
【００４５】
Ｓ１０３：光源オン／オフ回路７は、白色ＬＥＤ４を点灯させる。
【００４６】
Ｓ１０４：白色ＬＥＤ４から発せられた白色光は、液晶パネル５の赤透過フィルタ３Ｒに対応する赤色エリア５Ｒのみ、液晶パネル５を透過し、他の色エリアは全反射させられる。
【００４７】
Ｓ１０５：液晶パネル５を透過してきた白色光は、カラーフィルターユニット３（赤透過フィルタ３Ｒ）により、フィルタリングされ、赤色光のみが透過する。
【００４８】
Ｓ１０６：受光素子１が赤色光を受光すると、受光素子データ処理回路８が赤色画像データを生成する。そして、これら赤色画像データは図示しないメモリに送られる。
【００４９】
Ｓ１０７：演算回路９は得られた赤色画像から、受光量（赤色光の透過光量）が適当か否か判断する。
【００５０】
Ｓ１０８：演算回路９は受光量が少ないと判断した場合、液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の赤透過フィルタ３Ｒに対応する赤色エリア５Ｒの印加電圧を変え、液晶パネルの透過率を大きくする（透過光量を大きくする）
Ｓ１０９：演算回路９は受光量が多いと判断した場合、液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の赤透過フィルタ３Ｒに対応する赤色エリア５Ｒの印加電圧を変え、液晶パネルの透過率を小さくする（透過光量を小さくする）。
【００５１】
Ｓ１１０：被検知媒体２が本センサに到来する前に、液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の青透過フィルタ３Ｂに対応する青色エリア５Ｂのみを透過状態にし、他の色エリアを反射状態にする。
【００５２】
Ｓ１１１：白色ＬＥＤ４から発せられた白色光は、液晶パネル５の青透過フィルタ３Ｂに対応する青色エリア５Ｂのみ、液晶パネル５を透過し、他の色エリアは全反射させられる。
【００５３】
Ｓ１１２：液晶パネル５を透過してきた白色光は、カラーフィルターユニット３（青透過フィルタ３Ｂ）により、フィルタリングされ、青色光のみが透過する。
【００５４】
Ｓ１１３：受光素子１が青色光を受光すると、受光素子データ処理回路８が青色画像データを生成する。そして、これら青色画像データは図示しないメモリに送られる。
【００５５】
Ｓ１１４：演算回路９は得られた青色画像から、受光量（青色光の透過光量）が適当か否か判断する。
ＳＩ１５：演算回路９は受光量が少ないと判断した場合、液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の青透過フィルタ３Ｂに対応する青色エリア５Ｂの印加電圧を変え、液晶パネルの透過率を大きくする（透過光量を大きくする）
Ｓ１１６：演算回路９は受光量が多いと判断した場合、液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の青透過フィルタ３Ｂに対応する青色エリア５Ｂの印加電圧を変え、液晶パネルの透過率を小さくする（透過光量を小さくする）。
ＳＩ１７：被検知媒体２が本センサに到来する前に、液晶部印加電圧制御回路６は、（５目）液晶パネルの緑透過フィルタ３Ｇに対応する緑色エリア５Ｇのみを透過状態にし、他の色エリアを反射状態にする。
【００５６】
Ｓ１１８：白色ＬＥＤ４から発せられた白色光は、液晶パネル５の緑透過フィルタ３Ｇに対応する緑色エリア５Ｇのみ、液晶パネル５を透過し、他の色エリアは全反射させられる。
【００５７】
Ｓ１１９：液晶パネル５を透過してきた白色光は、カラーフィルターユニット３（緑透過フィルタ３Ｇ）により、フィルタリングされ、緑色光のみが透過する。
【００５８】
Ｓ１２０：受光素子１が青色光を受光すると、受光素子データ処理回路８が緑色画像データを生成する。そして、これら緑色画像データは図示しないメモリに送られる。
【００５９】
Ｓ１２１：演算回路９は得られた緑色画像から、受光量（緑色光の透過光量）が適当か否か判断する。
【００６０】
Ｓ１２２：演算回路９は受光量が少ないと判断した場合、液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の緑透過フィルタ３Ｇに対応する緑色エリア５Ｇの印加電圧を変え、液晶パネルの透過率を大きくする（透過光量を大きくする）
Ｓ１２３：演算回路９は受光量が多いと判断した場合、液晶部印加電圧制御回路６は、液晶パネル５の緑透過フィルタ３Ｇに対応する緑色エリア５Ｇの印加電圧を変え、液晶パネルの透過率を小さくする（透過光量を小さくする）。
【００６１】
Ｓ１２４：被検知媒体到来後、実施例１と同様の処理を行う。
【００６２】
Ｓ１２５：被検知媒体２の一枚分のスキャンが終了すると、受光素子データ処理回路８により、３つの画像の合成が行われ画像の認識の処理を終了する。
【００６３】
以上のように、第２の実施例によれば、それぞれ透過フィルタと色エリアが対応するように、液晶パネル５にカラーフィルターユニット３を実装し、各透過フィルタに相当する液晶の色エリアの透過状態／反射状態を切り替えることで、被検知媒体２に照射する波長（照射光の色）をコントロールすることができるとともに、液晶パネルの透過率を選択的に設定可能な制御回路を設けることにより、周囲温度変化やＬＥＤ自体の経年変化等により、光源の白色ＬＥＤの発光量が変動した場合でも、演算回路９が受光素子１の出力結果から液晶パネル５の色エリアごとの透過率を演算し、その出力結果に応じて液晶部電圧印加回路６が液晶パネル５の色エリアごとに透過状態の透過率を設定するので、それぞれの波長ごとに白色ＬＥＤ自体の発光量を調整する回路や、受光するそれぞれの光の波長ごとに受光素子から得られる出力を調整するような増幅回路等を設けることなく、適切な受光量における画像を取得することができる。
【００６４】
第１及び第２の実施例においては、被検知媒体２が被検知媒体２への照射光を透過する場合、受光素子１とカラーフィルターユニット３は被検知媒体２を挟んで対向して配置されている。一方、他の実施例においては、コイン、貨幣など被検知媒体２が被検知媒体２への照射光を反射する場合、受光素子１とカラーフィルターユニット３は被検知媒体２の一つの表面に対して同一側に配置されるように、光学式画像読み取り装置は構成される。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、紙幣や硬貨認識ユニットに適用でき、さらに、バーコードリーダーやスキャナにも適用可能である。
【００６６】
また、本発明は、被検知媒体に対する光の透過光量を検知する透過方式センサに適用した例を説明したが、被検知媒体に対する光の反射光量を検知する反射方式センサにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  受光素子
２  被検知媒体
３  カラーフィルターユニット
４  白色ＬＥＤ
５  液晶パネル
６  液晶部印加電圧制御回路
７  光源オン／オフ回路
８  受光素子データ処理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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