(57)【要約】発光ダイオードチップ(5)に対向して配置される円柱レンズ部(8)を樹脂封止体(7)に一体に形成し、水平な照射方向Ｘより広い指向角度範囲で垂直な照射方向Ｙに発光ダイオードチップ(5)からの光を照射する発光ダイオード装置を提供する。円柱レンズ部(8)を通じて発光ダイオードチップ(5)からの光を樹脂封止体(7)の外側に光を照射するとき、円柱レンズ部(8)の外面は、発光ダイオードチップ(5)からの光を必要な垂直照射方向Ｙにより広い光指向角度範囲で、不必要な水平照射方向Ｘに狭い光指向角度範囲でほぼ線形光線断面を有するほぼ平行な光線に変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体を有する第１のリード端子と、接続部を有する第２のリード端子と、支持体に固着されかつ支持体と接続部とにそれぞれ電気的に接続される発光ダイオードチップと、支持体、発光ダイオードチップ及び接続部を被覆する導光性の樹脂封止体とを備え、
樹脂封止体は、樹脂封止体と一体にかつ発光ダイオードチップに対向して形成される円柱レンズ部を備え、
円柱レンズ部は、発光ダイオードチップから放出される光を、第２の照射方向より広い指向角度範囲で第１の照射方向に樹脂封止体から照射することを特徴とする発光ダイオード装置。
【請求項２】
発光ダイオードチップは、紫外光、青色光、黄色光、緑色光、赤色光、近赤外光、赤外光及び遠赤外光又はこれらの光の組み合わせ光を発生する発光ダイオードチップの群から選択される少なくとも１つである請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３】
樹脂封止体は、第１のリード端子の支持体の裏面から厚さ方向の中間部までを被覆する基部と、基部に一体に形成されて発光ダイオードチップを被覆する中間部と、中間部に一体にかつ発光ダイオードチップの前部に形成される円柱レンズ部とを有する請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
発光ダイオードチップの発光波長は、７８０〜１３００nmの範囲にある請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項５】
支持体は、樹脂封止体から導出される第１のリード端子及び第２のリード端子と同一平面に配置され、
円柱レンズ部の光の第１の照射方向は、第１のリード端子及び第２のリード端子とほぼ並行である請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項６】
円柱レンズ部の断面は、円、楕円及び双曲線若しくはこれらの近似形状又はこれらを組み合わせた形状の群から選択される曲線又は複数の曲線の少なくとも一部により形成される請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項７】
円柱レンズ部は、樹脂封止体の長手方向中心に沿い樹脂封止体の上端から下端まで延伸する請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項８】
第１の照射方向は、垂直方向であり、第２の照射方向は、水平方向である請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項９】
紙幣鑑別機内に形成される搬送通路を通じて搬送される搬送通路内の紙幣又は異物を検出する紙幣鑑別装置に使用される光学式検出装置において、
配線基板と、配線基板に固定されかつ搬送通路の一方の側に配置された請求項１〜８の何れか１項に記載の発光ダイオード装置と、搬送通路の他方の側に配置されて発光ダイオード装置の光を受光しかつ搬送通路に向かって反射する光反射部材と、配線基板に固定されて光反射部材上で反射された光を受光して、受光する光の量に対応するレベルの電気信号を発生する光検出装置とを備えたことを特徴とする紙幣鑑別機用光学式検出装置。
【請求項１０】
搬送通路に沿って通過する紙幣の方向に対して直角方向に円柱レンズを配置した請求項９に記載の紙幣鑑別機用光学式検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要な光照射方向でより広い光指向角度範囲を有する発光ダイオード装置及びこの発光ダイオード装置を有する紙幣鑑別機用光学式検出装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アージェン・ジェイ・モルダー名義の下記特許文献１は、硬貨に接続した糸を引張って、硬貨溝から硬貨を釣り又は不正に引き戻すとき、硬貨溝の異物又は糸を検出する糸検知装置を開示する。この糸検知装置は、赤外線発光器と、赤外線発光器から照射されて糸で反射する光を検出する赤外線受光器とを備えている。
【０００３】
マイケル・ウォルシュその他名義の下記特許文献２は、紙幣鑑別機の紙幣通路を横切り紙幣検知器の基板の両側に設けられた発光ダイオードと、受光器とを備え、発光ダイオードから照射されて受光器により受光する光量に基づいて紙幣通路内の異物を検出する紙幣鑑別機を開示する。
【０００４】
アルフレッド・エフ・ジャージェロンその他名義の下記特許文献３は、紙幣鑑別機内に形成される紙幣通路の下方で互いに離間しかつ対向して配置される発光ダイオード及び受光トランジスタと、発光ダイオードから照射される光を搬送通路内に横方向に反射する第１のプリズムと、第１のプリズムから照射され搬送通路を横断して受光トランジスタに向かって光を再び反射する第２のプリズムとを備え、受光トランジスタの出力により紙幣通路内の異物を検出する紙幣鑑別機を示す。
【特許文献１】米国特許第５,３８３,５４６号公報
【特許文献２】米国特許第５,８０６,６４９号公報
【特許文献３】米国特許第５,９８８,３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、異物を検出する従来の通常の光学装置は、樹脂封止されて紙幣通路内に光を照射する発光ダイオード装置を使用する。通常の発光ダイオード装置の樹脂封止体は、従来では、発光ダイオード装置から光検出器に向かって照射される光をある程度集束する光学式半球状レンズを構成する半球面状頂端部を有する弾丸型又は砲弾型形状に形成される。しかしながら、砲弾型形状の発光ダイオード装置は、発光円形断面に向かって発散する光を放射状に照射又は放射して光検出装置とは無関係の光照射方向に拡散する光の損失を生じる不具合がある。発光ダイオード装置から照射される光によって紙幣通路内の物体を検出するとき、光の分散により光検出器に到達する光量が減少し、紙幣通路に異物のない明るい状態と異物のある暗い状態との間で受光する光量を光検出器が検出することができないため、拡散する光放射により、異物の正確な検出性能が不利に低下することがある。
【０００６】
本発明の目的は、必要な光照射方向に広い光指向角度範囲を有する発光ダイオード装置を提供することにある。本発明の別の目的は、第１の方向に広く第１の方向とは異なる第２の方向に狭い線状光線断面に発光ダイオードチップの光を収束できる円柱レンズを有する発光ダイオード装置を提供することにある。本発明の更に別の目的は、発光ダイオード装置を紙幣鑑別機に組み込む光学式検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による発光ダイオード装置は、支持体(3)を有する第１のリード端子(1)と、接続部(4)を有する第２のリード端子(2)と、支持体(3)に固着されかつ支持体(3)と接続部(4)とにそれぞれ電気的に接続された発光ダイオードチップ(5)と、支持体(3)、発光ダイオードチップ(5)及び接続部(4)を被覆する導光性の樹脂封止体(7)とを備える。樹脂封止体(7)は、樹脂封止体(7)と一体にかつ発光ダイオードチップ(5)に対向して形成される円柱レンズ部(8)を備え、円柱レンズ部(8)は、発光ダイオードチップ(5)から照射される光を、第２の照射方向(X)より広い指向角度範囲で第１の照射方向(Y)に樹脂封止体(7)から照射する。円柱レンズ部(8)を通じて発光ダイオードチップ(5)から樹脂封止体(7)の外側に光を照射すると、レンズ部(8)の外面は、発光ダイオードチップ(5)からの光をほぼ平行な光線に変換する。発光ダイオードチップ(5)の正面領域から横に偏向する光を発光ダイオードチップ(5)が発生しても、円柱レンズ(8)の外面は、円柱レンズ(8)の第１の照射方向(Y)に沿って光を偏向させずに、光をほぼ平行な光線に変換し、必要な第１の照射方向(Y)にはより広く、不必要な第２の照射方向(X)にはより狭い光指向角度範囲で円柱レンズ部(8)を通じてほぼ線形光線断面の光線を照射して、光を照射する異物の検出精度を向上することができる。
【０００８】
また、本発明による光学式検出装置(15)は、紙幣鑑別機内に形成される搬送通路(20)を通じて搬送される搬送通路(20)内の紙幣又は異物を検出する紙幣鑑別機に使用される。光学式検出装置(15)は、配線基板(21)と、配線基板(21)上に固定されかつ搬送通路(20)の一方の側に配置される発光ダイオード装置(10)と、搬送通路(20)の他方の側に配置されて発光ダイオード装置(10)からの光を受光し、搬送通路(20)に向かって反射する光反射部材(22)と、配線基板(21)に固定されて光反射部材(22)上で反射された光を受光して、受光する光の量に対応するレベルの電気信号を発生する光検出装置(23)とを備えている。発光ダイオード装置(10)は、対象物の検出精度が向上するので、搬送通路(20)内の紙幣又は異物の存在を確実に識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の前記目的及び他の目的並びに利点は、添付図面に示す好適な実施の形態について下記説明から明らかとなろう。本発明による発光ダイオード装置及びこの発光ダイオード装置を使用する紙幣鑑別機用光学式検出装置の２つの実施の形態を図１〜図１０について以下説明する。
【００１０】
図１〜図４に示すように、本発明による発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）は、導光性の透明な樹脂封止体(7)と、樹脂封止体(7)から導出される第１のリード端子(1)及び第２のリード端子(2)とを有する。図２及び図４に点線で示すように、第１のリード端子(1)は、頂部に一体に形成された板状台座、即ち、支持体(3)を有し、第２のリード端子(2)は、頂部に一体に形成された接続部(4)を有する。支持体(3)に固着される発光ダイオードチップ(5)は、半田又はリード細線により支持体(3)と接続部(4)とにそれぞれ電気的に接続される図示しない２つの電極を有する。発光ダイオードチップ(5)は、近赤外光、赤外光及び遠赤外光を含む７８０〜１３００nmの発光波長範囲にある赤外光を発生する。しかしながら、発光ダイオード(5)は、紫外光、青色光、黄色光、緑色光、赤色光、近赤外光、赤外光及び遠赤外光又はこれらの組合せ光を発生する発光ダイオードチップの群から選択される少なくとも１つでよい。樹脂封止体(7)は、第１のリード端子(1)の支持体(3)の裏面(9)から厚さ方向の中間部までを被覆する基部(11)と、基部(11)に一体に形成されて発光ダイオードチップ(5)を被覆する中間部(12)と、発光ダイオードチップ(5)の前部又はこれに対向して中間部(12)に一体に形成された円柱レンズ部(8)とを有する。基部(11)、中間部(12)及び円柱レンズ部(8)は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂及びポリカーボネート樹脂の群から選択される透明、半透明又は導光性の樹脂により一体に樹脂封止体(7)に形成され、樹脂封止体(7)は、支持体(3)、発光ダイオードチップ(5)及び接続部(4)を被覆して、発光ダイオードチップ(5)内に水分又はイオン等の異物の侵入を阻止する。
【００１１】
図示の円柱レンズ部(8)は、中間部(12)から突出して、発光ダイオードチップ(5)から照射される光をほぼ線状光線断面のほぼ平行な光線に変換し又は収束する円柱面(18)を有する。図示の実施の形態は、円弧状又は部分的に円形断面の円柱レンズ(8)を示すが、図示の形状に限定されず、円、楕円及び双曲線若しくはこれらの近似曲線又はこれらの組み合わせた曲線の群から選択される単一又は複数の曲線の少なくとも一部により、円柱レンズ(8)の断面を形成してもよい。支持体(3)は、樹脂封止体(7)から導出される第１のリード端子(1)及び第２のリード端子(2)と同一平面に配置され、円柱レンズ部(8)の第１の方向、即ち、長手又は垂直のＹ方向は、第１のリード端子(1)及び第２のリード端子(2)とほぼ並行（平行）である。円柱レンズ部(8)は、中間部(12)の縦方向中心に沿って樹脂封止体(7)の上端から下端まで延伸する。図１〜図４の実施の形態では、樹脂封止体(7)の上面に一対の面取部（切欠部）(14)を形成するが、図５〜図７に示す本発明の他の実施の形態では、図１〜図４に示す面取部(14)を設けない。円柱レンズ部(8)の中心点、中心線、焦点若しくは焦点線上又はそれらの近傍に発光ダイオードチップ(5)を支持体(3)に取り付けて、発光ダイオードチップ(5)からの光が円柱レンズ部(8)の外面から平行な光線で放射される。
【００１２】
図８及び図９は、電流を流して本発明の発光ダイオード装置を点灯するときに、発光ダイオード装置(10)から第２の方向、即ち横の又は水平照射方向Ｘと、第１の方向、即ち縦の垂直照射方向Ｙとの光指向角度範囲をそれぞれ示すグラフである。図８及び図９の実線は、発光波長８７０nmの赤外線を使用する場合の指向角度を示し、点線は、発光波長９４０nmの赤外線を使用する場合の指向角度を示す。図８及び図９から明らかなように、相対値１００レベルに達する照射方向Ｘの有効な指向角度は、±５度の範囲に過ぎないが、照射方向Ｙの有効な指向角度は、±３０度の範囲に達する。発光波長８７０nmの赤外線は、発光波長９４０nmの赤外線より波長が短いが、発光エネルギが大きく、広いＹ方向と狭いＸ方向の指向角度範囲は、同一の効果を示す。このように、円柱レンズ部(8)は、必要な垂直光指向角度範囲を広げ、不必要な水平光指向角度範囲を狭めるように、発光ダイオードチップ(5)から照射される光に水平放射方向と垂直放射方向との指向角度を与える。円柱レンズ部(8)を通じて発光ダイオードチップ(5)から樹脂封止体(7)の外側に光を照射するとき、円柱レンズ部(8)は、円柱レンズ部(8)に沿う光を偏向せずに、発光ダイオードチップ(5)の正面領域から横に偏向する光を集束させて、円柱レンズ部(8)を通じて照射される光線をほぼ線形光線断面に形成する機能を生ずる。このように、円柱レンズ部(8)は、必要な照射方向での光指向角度範囲を拡張し、不必要な照射方向の光指向角度を縮小して、光を照射する対象物の検出精度を向上することができる。
【００１３】
図１０は、発光ダイオード装置(10)を備える光学式検出装置(15)を設けた紙幣鑑別機の部分断面図を示す。光学式検出装置(15)は、フレーム(24)内に配置された配線基板(21)と、配線基板(21)に固定されて搬送通路(20)の一方の側に配置された発光ダイオード装置(10)と、搬送通路(20)の他方の側に配置されて発光ダイオード装置(10)から照射された光を受光しかつ搬送通路(20)に反射する光反射部材(22)と、配線基板(21)に固定されて光反射部材(22)で反射された光を受光して、受光する光の量に対応するレベルの電気信号を発生する光検出装置(23)とを備える。搬送通路(20)内では、搬送される紙幣及び紙幣に付着される糸等の異物は、図１０の紙面に対して直角に搬送通路(20)内に延伸する。例えば、光学式検出装置(15)を通過した紙幣に接続された糸が、発光ダイオード装置(10)から照射された光を遮断するとき、糸が光検出装置(23)に影暗部を形成するので、光検出装置(23)は、減少する光量を識別する。この場合に、円柱レンズ(8)は、搬送通路(20)の搬送方向、即ち水平照射方向の光指向角度範囲を狭めるが、逆に、垂直照射方向の光指向角度範囲を広げるので、搬送通路(20)のどの位置に紙幣又は糸が存在しても、即ち、搬送通路(20)の高さの中間位置に紙幣又は糸が存在しても、搬送通路(20)の底壁若しくは頂壁の付近に偏在し又は底壁若しくは頂壁に密着しても、光検出装置(23)は、紙幣又は糸の存在を正確に感知し又は検出して、対象物の光学検出精度を向上することができる。
【００１４】
本発明の発光ダイオード装置は、光検出装置に向かう光を有効に集束する円柱レンズを使用して、ほぼ線形の光線断面に向かう進路からの逸脱光による放射光損失を減少して、対象物を光学的に検出する精度を向上し、発光ダイオード装置の用途を拡張することができる。また、紙幣鑑別機の正確な動作及び紙幣鑑別機に対する不正な行為を防止するため、紙幣鑑別機に発光ダイオード装置を適用することができる。発光ダイオード装置から照射される光により対象物を光学的に検出する如何なる分野にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による発光ダイオード装置の第１の実施の形態を示す斜視図
【図２】第１の実施の形態の正面図
【図３】第１の実施の形態の側面図
【図４】第１の実施の形態の平面図
【図５】本発明による発光ダイオード装置の第２の実施の形態を示す正面図
【図６】第２の実施の形態の側面図
【図７】第２の実施の形態の平面図
【図８】本発明による発光ダイオード装置からＸ照射方向に照射する光の指向角度範囲を示すグラフ
【図９】本発明による発光ダイオード装置からＹ照射方向に照射する光の指向角度範囲を示すグラフ
【図１０】本発明による光学式検出装置を備える紙幣鑑別機の部分断面図
【符号の説明】
【００１６】
(1)・・第１のリード端子、  (2)・・第２のリード端子、  (3)・・支持体、  (4)・・接続部、  (5)・・発光ダイオードチップ、  (7)・・樹脂封止体、  (8)・・円柱レンズ部、  (9)・・裏面、  (11)・・基部、  (12)・・中間部、  (20)・・搬送通路、  (21)・・配線基板、  (22)・・光反射部材、  (23)・・光検出装置、
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008535236.tif 000011
【図１０】
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【国際調査報告】
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