(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被識別体の識別に用いられる光学センサが備える光学センサモジュールであって、
光源と、
前記光源と前記被識別体との間の光路上に配置され、前記光源からの光を第１の端面から前記第１の端面と対向する第２の端面へと伝播させる導光体と、
を備え、
前記導光体は、前記第１の端面側に設けられる偶数角の角柱形状の導光路と、前記第２の端面側に設けられる円柱形状の導光路とを有し、
前記第１の端面には、光を拡散させる拡散面が形成されることを特徴とする光学センサモジュール。
【請求項２】
前記偶数角の角柱形状は、四角柱、六角柱及び八角柱のうちのいずれか一つの形状であることを特徴とする請求項１に記載の光学センサモジュール。
【請求項３】
前記拡散面は、縦横方向に規則的に設けられる複数の凹部を有し、前記縦横方向の各々について、隣り合う前記凹部は部分的に重なるように形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサモジュール。
【請求項４】
前記凹部は、半円筒状の溝であることを特徴とする請求項３に記載の光学センサモジュール。
【請求項５】
前記光源は、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学センサモジュール。
【請求項６】
前記複数の光源は基板上に並設されていることを特徴とする請求項５に記載の光学センサモジュール。
【請求項７】
前記光源及び前記基板を収容するハウジング部を更に備え、
前記導光体と前記ハウジング部は一体的に形成されることを特徴とする請求項６に記載の光学センサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば紙葉類等の被識別体を光学的な手法で識別する際に使われる光学センサが備える光学センサモジュールに関し、より詳細には、互いに異なる波長の光を出射する少なくとも２つの光源を備える光学センサモジュールの構成に関する。また、本発明は、そのような光学センサモジュールを備える光学センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラーコピーやカラースキャナ等による複製技術の進歩に伴い、例えば有価証券、商品券、クーポン券、入場券、小切手、手形、紙幣等の紙葉類に対して偽造が行われることがある。このために、従来、紙葉類に対して偽造を防止するために、真偽判定（本物であるか、偽物であるかの判定）を可能とする対策が講じられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、可視光域では用紙の分光反射率とほぼ同値であるが、紫外域又は近赤外域の所定波長域では、用紙の分光反射率と異なる分光反射率を有する物質を、用紙に対し情報化して付与した機械識別用紙が紹介されている。このような用紙を、例えば有価証券等の偽造防止を必要とする紙葉類に適用すれば、例えば分光反射量の測定を行うことによって真偽判定や種類判別などを行うことが可能となる。
【０００４】
上述のような物質を検出するために分光反射量の測定を行う場合、少なくとも２波長の光を用い、その出力比や出力差を用いて紙葉類の識別を行うのが一般的である。これは、１波長の光のみを用いて情報の検出を行う場合には、例えば、紙葉類の汚れや搬送状態の変化等の影響で真偽判定や種類判別を誤る可能性があり、そのような事態を避けるためである。なお、紙葉類を透過する光を用いる例であるが、特許文献２や３に２波長の光を用いて紙葉類の識別を行う例が示されている。
【０００５】
図２３は、２波長の光を用いて紙葉類を識別する光学センサの従来の構成を示す図である。図２３に示すように、従来の光学センサ１００においては、搬送路１０４を挟んで、２波長光源１０１と受光センサ１０２とが配置される構成となっている。２波長光源１０１としては、キャンパッケージタイプの２波長ＬＥＤや、ＬＥＤチップを個々に基板に実装してカバーを施したもの等がある。そして、従来の光学センサ１００では、搬送路１０４を搬送される紙葉１０５に対して２波長光源１０１から異なる波長の光を交番点灯し、２波長間における受光センサ１０２の出力値を相対的に評価して紙葉１０５の識別を行う。
【０００６】
ところで、２波長光源１０１を用いる場合、物理的な問題から各波長の光の発光点を同一位置とできず、各波長の光について光軸が異なる状態となる。また、ＬＥＤチップの取り付け位置における傾きについて、ばらつきが生じることもある。このために、２波長光源を用いる場合には、点灯する光源によって照明領域が異なる状態となって照明領域にムラ（照度ムラ）を生じる。そして、このような照度ムラを生じると、紙葉１０５の識別を安定して行えないという問題があった。
【０００７】
このために、従来の光学センサ１００においては、図２３に示すように、２波長光源１０１と搬送路１０４との間の光路上に照射光を拡散する拡散板１０３が配置された構成となっている。このように拡散板１０３を設けると、上述の照度ムラを低減できるために、紙葉１０５の識別を安定して行うことが可能になるとされる。
【特許文献１】特許第３２９２８６３号公報
【特許文献２】特許第３８３９２０７号公報
【特許文献３】特開２０００−１７２８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、２波長光源を用いる光学センサに対して上述のような拡散板を設ける場合には、通常は拡散板としては乳白色の樹脂が使用されるために透過率が低下する。そして、満足のいくレベルまで照度ムラを抑制しようとすると透過率がかなり低下する傾向にあり、検出センサで検出される光量が不足して、識別を正確に行えない場合があった。また、例えば光源から出射される光として紫外域の光を使用する場合には、紫外光の出力が低くなる傾向にあるために、できるだけ光量の低下を抑制したいという要求がある。このような点からも、従来とは異なる構成が要求されていた。
【０００９】
以上の点を鑑みて、本発明の目的は、互いに異なる波長の光を出射する少なくとも２つの光源を備える光学センサモジュールであって、いずれの光源を用いる場合にも同様の光強度分布を有する光を出射でき、光量の損失を低く抑えられる光学センサモジュールを提供することである。また、本発明の他の目的は、そのような光学センサモジュールを備えることにより、高い識別能力を有する光学センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために第一の局面の発明は、被識別体の識別に用いられる光学センサが備える光学センサモジュールであって、光源と、前記光源と前記被識別体との間の光路上に配置され、前記光源からの光を第１の端面から前記第１の端面と対向する第２の端面へと伝播させる導光体と、を備え、前記導光体は、偶数角の角柱形状を有した導光路を有し、前記第１の端面には、光を拡散させる拡散面が形成されることを特徴としている。この構成では、前記導光体は、四角柱、六角柱及び八角柱のうちのいずれか一つの形状から成る導光路を有しているのが好ましい。また、前記光源は、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源からなるのが好ましい。そして、前記複数の光源は基板上に並設されているのが好ましい。
【００１１】
本構成によれば、導光体が偶数角の角柱形状を有した導光路を有する構成となっている。このために、光源から導光体に入射した光が漏れる可能性を低くでき、光の損失を低減できる。また、導光体の光が入射する側の端面を拡散面としている。このために、導光体に入射する光について、光を拡散した状態で導光体に入射させることになり、導光体から出射する光をなるべく均一な状態とすることが可能となる。従って、本構成によれば、光学センサモジュールが備えるいずれの光源から出射される光についても、ほぼ同様の光強度分布を有する光として導光体から出射できる。そして、導光体での光の漏れが少ないために、いずれの光源から出射される光についても光量ロスを低く抑えて、導光体から出射できる。
【００１２】
また上記構成において、前記拡散面は、縦横方向に規則的に設けられる複数の凹部を有し、前記縦横方向の各々について、隣り合う前記凹部は部分的に重なるように形成されることとしても良い。そして、具体的な構成として、前記凹部は、半円筒状の溝であることとできる。
【００１３】
このような構成によれば、各光源から出射されて導光体に入射する光について、導光体入射時に外部に反射され難い構造を実現することが可能となる。すなわち、各光源から出射され、導光体内を伝播した後に出射される光について、光量ロスを低く抑えることが可能となる。
【００１４】
また上記構成において、前記導光体は、前記第１の端面側に設けられる八角柱形状の導光路と、前記第２の端面側に設けられる円柱形状の導光路と、を有することとするのが好ましい。
【００１５】
本構成によれば、被識別体の搬送路側に配置されることがある導光体の一方の端面（光源からの光が出射される側の端面）が円形となる。このために、搬送路を搬送される被識別体が導光体に引っ掛かり難くなる。すなわち、搬送路に面するように導光体が配置されても、搬送抵抗を小さくすることが可能となる。また、導光体の導光路が、八角柱形状と円柱形状との組合せであるために、導光体を伝播する光の光量ロスを低く抑えることが可能となる。
【００１６】
また上記構成において、前記光源及び前記基板を収容するハウジング部を更に備え、前記導光体と前記ハウジング部は一体的に形成されることとするのが好ましい。このように構成すれば、光学センサモジュールを容易に形成することが可能となる。
【００１７】
また上記構成において、前記光源の数は２つであって、一方は青色光を出射し、他方は紫外光を出射することとしても良い。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、第二の局面の発明である光学センサは、上記構成の光学センサモジュールと、前記被識別体からの光を受光する受光部と、を備えることを特徴としている。
【００１９】
本構成によれば、複数の光源のいずれを用いた場合にも、導光体から出射される光の強度分布を同様とでき、被識別体に対してほぼ同一位置に同様の状態の光を照射することが可能となる。また、光源から出射される光について、光量ロスを抑えて被識別体に照射することが可能である。従って、被識別体からの光を受光部で受光し、そこから出力される信号を処理して被識別体の識別を行う場合に、識別を正確に行うことが可能となる。すなわち、本構成によれば、高い識別能力を有する光学センサの提供が可能となる。
【００２０】
また上記構成において、前記受光部は、前記被識別体を透過した透過光を受光することとしても良い。これによれば、例えば有価証券、商品券、クーポン券、入場券、小切手、手形、紙幣等の紙葉類のように光を透過する被識別体への適用が行い易い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、互いに異なる波長の光を出射する少なくとも２つの光源を備える光学センサモジュールであって、いずれの光源を用いる場合にも同様の光強度分布を有する光を出射でき、光量の損失を低く抑えられる光学センサモジュールを提供することができる。また、本発明によれば、そのような光学センサモジュールを備えることにより、高い識別能力を有する光学センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の光学センサモジュール及び光学センサの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の光学センサモジュール及び光学センサは、例えば被識別体の真偽判定や分類等に使用される。ここで、被識別体としては、例えば、例えば有価証券、商品券、クーポン券、入場券、小切手、手形、紙幣等の紙葉類や、プリペードカード、クレジットカード等のカード類等が該当する。また、以下の説明においては、本発明の光学センサモジュールは、光源側の光学センサモジュールと表現されることがある。
【００２３】
（光学センサモジュールについて）
まず、本発明の光学センサモジュールの実施形態について説明する。図１は、本実施形態の光学センサモジュールの構成を示す概略平面図で、図１（ａ）は側面から見た図、図１（ｂ）は導光体が突出する側から見た図である。図２は、本実施形態の光学センサモジュールの構成を示す概略斜視図である。図３は、図２に示す本実施形態の光学センサモジュールを裏面側から見た場合の概略斜視図である。図３においては、説明の便宜のため、本実施形態の光学センサモジュールが備える光源及び光源が載置される回路基板については省略して示している。
【００２４】
図１から図３を参照して、本実施形態の光学センサモジュール１は、第１光源１１と、第２光源１２と、光源用回路基板１３と、収容ケース１４と、導光体１５と、を備える。以下、各構成要素について説明する。
【００２５】
第１光源１１と第２光源１２とは、例えばＬＥＤ（Light emitting diode；発光ダイオード）を用いて構成される。また、第１光源１１と第２光源１２とは、異なる波長の光を出射するように設けられる。第１光源１１及び第２光源１２が出射する光の波長は、被識別体が有する識別情報（例えば、被識別体に印刷される特殊インクによる情報）の性質によって適宜選択される。すなわち、光源から出射される２つの波長の組合せとして、例えば青色光と紫外光との組合せや、赤色光と赤外光との組合せ等が適宜選択される。
【００２６】
このような第１光源１１と第２光源１２とは、種類の異なる２つのＬＥＤ素子を用いて構成しても良いし、１つの素子で２波長の光を出射できるキャンタイプの２波長ＬＥＤを用いて構成しても良い。本実施形態では、例えば低コストとできる点や、付け替えを自由に行い易く、組合せの自由度が高い点などを考慮して、２つのＬＥＤ素子を用いる構成としている。なお、光源はＬＥＤに限らず、例えば半導体レーザ等の他の発光素子を用いる構成としても構わない。
【００２７】
光源用回路基板１３は、第１光源１１及び第２光源１２となる２つのＬＥＤ素子が実装される回路基板である。この光源用回路基板１３には、例えば、第１光源１１及び第２光源１２の点灯と消灯の切替えやその発光量の調整が可能となるように、光源駆動用の回路が形成されている。光源用回路基板１３には、コネクタが取り付けられ、これにより外部から電気信号の入力が可能となっている。なお、光源用回路基板１３に実装される２つのＬＥＤ素子は、その間隔がなるべく小さくなるように並設される。
【００２８】
収容ケース１４は、第１光源１１、第２光源１２及び回路基板１３を収容するためのハウジング部として機能する。また、本実施形態においては、収容ケース１４は、その詳細は後述する導光体１５と一体となって形成される。このために、収容ケース１４は透明樹脂（例えばアクリル樹脂）で形成されている。また、本実施形態の収容ケース１４は、段差が設けられて側面視略Ｌ字状となっている。これは、本実施形態の光学センサモジュール１の取り付けに便利な構造とするためで、この点は必要に応じて設計変更して構わない。
【００２９】
なお、本実施形態においては、光学センサモジュール１の装置（例えば、被識別体を搬送する搬送装置等）への取り付けを考慮して、収容ケース１４が有する段差部分の低い側１４ａに貫通孔１４ｂが形成されている。
【００３０】
導光体１５は、第１光源１１及び第２光源１２から出射される光を第１の端面１５ａから第２の端面１５ｂ（図１（ａ）に示すように第１の端面１５ａと対向配置される）へと伝播させる役割を有する。そして、本実施形態の導光体１５は、第１光源１１と第２光源１２とから出射される各光について、略円形状に形成される第２の端面１５ｂから同様の光強度分布を有する状態で出射するように形成されている。
【００３１】
上述のように導光体１５は透明樹脂で形成される。透明樹脂の具体例としては、例えばアクリル樹脂等が挙げられる。ただし、本実施形態においては、紫外光を出射するＬＥＤ素子を使用する場合を考慮して、紫外光の透過率が低いアクリル樹脂ではなく、紫外光の透過率が高いアクリル樹脂を用いている。このようなアクリル樹脂としては、例えばアクリペットＶＨ０００（アクリペットは登録商標；三菱レイヨンのメタクリル樹脂成形材料で、無色透明の樹脂）が挙げられる。
【００３２】
導光体１５は、図１及び図２に示すように主に八角柱形状の部分から成るが、第２の端面１５ｂ側において一部円柱形状となっている。すなわち、導光体１５は、八角柱形状の導光路１６と円柱形状の導光路１７とを有する構成となっている。導光体１５の第２の端面１５ｂ側を円柱形状とするのは、光学センサモジュール１を例えば紙葉類の搬送装置（図示せず）にセットした場合において、光源１１、１２から出射された光の搬送路への窓部として機能する第２の端面１５ｂについて、搬送される紙葉類の搬送抵抗となり難い円形としたいからである。また、本実施形態では、導光体１５の第２の端面１５ｂ側の外周縁に丸み１７ａ（図１参照）を設け、導光体１５が更に搬送抵抗となり難い構成を実現している。
【００３３】
次に、導光体１５が八角柱形状の導光路１６を有する構成となっている理由について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、光量のロスを少なくして光を伝播させる場合に、導光体の形状としていずれの角柱形状が有利であるかを説明するための模式図である。図５は、導光体の出射面側の形状を円柱形状とした場合において、光量のロスを少なくするため、いずれの形状の導光体が有利であるかを説明するための模式図である。
【００３４】
導光体内を進行する光は、導光体と導光体の外部との境界で全反射しながら進行する。なお、臨界角以下で境界に入射する光は、全反射することなく外部へと逃げてしまう。図４において、実線は各角柱形状における境界面の種類を示している。一方、破線は黒丸からの光が内部反射を繰り返した場合に得られる、進行する向きが異なる光の数を示している。図４に示すように、偶数角の角柱においては、それぞれ角柱の角数（例えば四角柱なら４、六角柱なら６である）と同数だけ、進行する向きが異なる光が得られる。一方、奇数角の角柱においては、それぞれ角柱の角数（例えば五角柱なら５、七角柱なら７である）の倍の数だけ、進行する向きが異なる光が得られる。
【００３５】
すなわち、導光体を奇数角の角柱形状とすると、進行する向きが異なる光の数が増え易く、光が境界に臨界角以下で入射する確率が高くなる。このために、導光体から漏れる光の量が多くなる傾向があることがわかる。また、偶数角の角柱形状とする場合には、角柱の角数が大きくなると、進行する向きが異なる光の数が増える。このために、角柱の角数が少ない方が、光量ロスを抑えやすいことがわかる。以上の点からは、導光体が有する導光路の形状として、四角柱、六角柱、八角柱の順に望ましい形態であると言える。
【００３６】
一方、上述のように、本実施形態においては紙葉類の搬送抵抗を少なくするために、導光体１５の第２の端面（出射面）１５ｂ側を円柱形状とすることとしている。このため、四角柱、六角柱及び八角柱のいずれかから円柱へと変わる変わり目での光の漏れについて検討が必要となる。これについて、図５に示すように、光が多角柱から円柱へと伝達される際の光の漏れ（光量ロス）は黒塗りの部分で発生する。そして、図５からわかるように、八角柱、六角柱、四角柱の順に光量ロスが大きくなることが分かる。
【００３７】
以上の検討から、導光体が有する導光路の形状を四角柱とすると、光の伝播時の光量ロスは最小とできるが、総合的には光量ロスが多いことがわかった。この点から、導光体が有する導光路の形状としては、四角柱、六角柱、八角柱のいずれかとすることが考えられるが、八角柱、六角柱が好ましく、八角柱がより好ましいことがわかった。そこで、本実施形態の光学センサモジュール１では、導光体１５が八角柱の導光路１６を有する構成としている。
【００３８】
なお、導光体１５の第２の端面１５ｂ側の形状を円柱形状としないで、導光体を一種類の角柱形状とする構成も考えられる。このような場合には、導光体の形状として、四角柱、六角柱、八角柱の順に好ましい形態と言える。
【００３９】
図１（ａ）又は図３に戻って、導光体１５の第１の端面１５ａ（光源１１、１２からの光が入射する入射面）には、光を拡散させる拡散面１８が形成されている。この拡散面１８の詳細について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の導光体１５の第１の端面１５ｂに形成される拡散面１８の構成を示す概略平面図である。図７は、図６の拡散面の詳細を説明するための図で、図７（ａ）は、本実施形態の導光体１５の側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の破線の丸で囲んだ部分を拡大して示した図である。なお、図７においては、紙面に対して垂直な方向をＸ方向、紙面上下方向をＹ方向としている。
【００４０】
図６に示すように、本実施形態においては、第１の端面１５ａ全体に亘って拡散面１８が形成されている。このような拡散面１８を形成するのは、導光体１５から出射される光の強度分布をできるだけ均一とするためである。この拡散面１８は後述のように縦横方向（図６のＸ方向とＹ方向）に複数の凹部１８ａが形成された構造を有し、光源１１、１２から出射される光を拡散して導光体１５内部へと導く役割を果たす。
【００４１】
上述のように、拡散面１８に形成される凹部１８ａは、Ｘ方向とＹ方向とに沿って複数形成されるが、Ｘ方向とＹ方向で同様の方法で凹部１８ａが形成される。このため、図７（ｂ）を参照しながら、Ｘ方向に沿って形成される凹部１８ａについてのみ説明し、Ｙ方向に沿って形成される凹部１８ａの説明は省略する。図７（ｂ）を参照して、Ｘ方向に形成される凹部１８ａは、第１の端面１５ａの平面（拡散面１８が形成される前の面で、図７（ｂ）では、符号６０で示している）を、Ｘ方向に進む直径０．４ｍｍのドリル６１（図７（ｂ）ではその断面が示されている）で掘ることによって形成される溝である。本実施形態では、凹部１８ａは、ドリル６１と同一の半径（０．２ｍｍ）を有する半円筒状の溝としている。また、この半円筒状の溝（凹部１８ａ）は、Ｙ方向に０．３ｍｍピッチで形成される。このため、Ｘ方向に沿って形成される半円筒状の溝は、隣り合う溝と部分的に重なった状態となっている。言いかえると、拡散面１８には半径０．２ｍｍの円筒の重なっていない部分が凸部として残っていることになる。
【００４２】
ドリル６１によって形成される溝の形状は、光源１１、１２から出射される光が導光体１５に入射する際に、導光体１５外部に反射してしまう割合をなるべく低くできるように、例えばシミュレーションを行うことによって決められる。また、拡散面１８は、ドリル６０を用いて導光体１５の第１の端面１５ａを加工することによって得てもよいが、所望の凹部１８ａを形成可能とする金型を準備し、射出成形等によって形成することにしてもよい。
【００４３】
なお、拡散面の形状は、光源１１、１２から出射される光を、拡散した状態で導光体１５内部へと導くことができ、且つ、なるべく導光体１５外部に反射してしまわない形状であれば良く、本実施形態以外の構成でも勿論構わない。
【００４４】
次に、以上のように形成される導光体１５の効果について、図８から図１０を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の導光体（上述のように八角柱と円柱の導光路を有する）に関するシミュレーション結果について説明するための図である。図９は、比較例として行ったシミュレーション結果を説明するための図で、導光体全体を円柱形状に形成した場合の説明図である。図１０は、比較例として行ったシミュレーション結果を説明するための図で、導光体を配置せず透明基板のみを配置した場合の説明図である。
【００４５】
なお、図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０（ａ）は、いずれも、シミュレーション時の発光点及び導光体の位置関係を示す模式図である。また、図８（ｂ）、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）は、いずれも、導光体から出射される光の強度分布に関するシミュレーション結果を示す図である。図８（ｂ）〜図１０（ｂ）において、上段は光の強度分布を示すイメージ図で、白色の部分が導光体から出射される光を示している。また、下段は光の強度分布を示すグラフで、横軸は導光体の中心を通る中心軸Ｃからの距離を示し、縦軸は光の強度を示す。光の強度分布の観測位置は、図８〜図１０で同じ位置としている。
【００４６】
図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、シミュレーションにあたっては、導光体１５又は２１或いは透明基板２２の中心を通る中心軸Ｃから左側に所定の距離ｄ１だけ離れた位置に、発光点２０を配置した。所定の距離ｄ１は、ＬＥＤ素子から成る第１光源１１及び第２光源１２を図１（ｂ）に示すように配置した場合における２つのＬＥＤ素子の発光点間の距離に１／２を乗じた距離とした。発光点２０から導光体１５又は２１或いは透明基板２２までの距離はいずれも同じ距離ｄ２とした。導光体１５及び導光体２１には、いずれも、上述の拡散面１８（図６及び図７参照）を設けた。導光体１５の長さＬと幅Ｗは本実施形態のサイズと同一とし、導光体２１の長さＬと幅Ｗは導光体１５と同じとした。発光点２０から出射される光の波長は例えば４５０ｎｍとした。
【００４７】
以上のような構成で、発光点２１から光を出射し、同一位置（図８〜１０の各々観測点として示している）を通過する光を観測した結果が、図８（ｂ）、図９（ｂ）又は図１０（ｂ）に示されている。図８（ｂ）に示すように、本実施形態の導光体１５（上述のように八角柱と円柱の導光路を有する）の場合、導光体１５の出射面１５ｂから、左右で光強度分布の偏りが少なく、２５０００Ｗ／ｍ2程度の明るさの光が略均等分布で出射された。一方、全体を円柱形状とした導光体２１の場合には、図９（ｂ）に示すように、導光体２１の出射面２１ｂから出射される光は、右側に光が偏って左右非対称の光強度分布となった。詳しくは、１０００００Ｗ／ｍ2の明るさが得られる部分と、２００００Ｗ／ｍ2の明るさしか得られない部分とが偏在する結果となった。また、導光体を配置しない場合には、光が拡散してしまい観測位置を通過する光の量が非常に少なく、明るさが３０００Ｗ／ｍ2程度と非常に暗くなった。
【００４８】
図示しないが、発光点を左側から右側に変更した場合には導光体１５の出射面１５ｂから出射される光の強度分布は、図８（ｂ）に示す結果と左右が反対となった。すなわち、本実施形態の導光体１５によれば、導光体１５の中心軸から左右にずれた発光点から出射される光の強度分布はほぼ同様となることがわかる。また、導光体１５を配置することによって光の損失を抑制できていることもわかる（図１０との比較に基づく）。
【００４９】
なお、上述のように本実施形態の光学センサモジュール１では、第１光源１１と第２光源１２とは異なる波長を出射する構成となっている。このように波長の異なる光が導光体１５に入射される場合には、屈折率の違いにより導光体１５の出射面（第２の面）１５ｂから出射される光の状態が厳密には変化する。この点、光源１１、１２と導光体１５の位置関係や、導光体１５の拡散面１８の構成等を調整することにより、第１光源１１及び第２光源１２から出射される各光について、導光体１５の出射面１５ｂから出射される光を同様の光強度分布とすることが可能である。特に、青色光と紫外光のように波長の差があまり大きくない場合には、波長の差による影響は問題のないレベルとし易い。
【００５０】
本実施形態の導光体１５を用いた場合の照明効率について、従来の拡散板を用いた構成との比較結果について説明する。図１１は、照明効率を比較するための比較例の構成を示す概略平面図である。図１１の構成は、２つの光源１１１、１１２から出射される各光について拡散板１０３を用いて拡散し、拡散板１３から出射される光の照度ムラをなくす構成となっている。ここで、拡散板１０３は、照度ムラのレベルが本実施形態の導光体１５を用いた場合と同等のレベルとなるものとした。
【００５１】
この実験結果によると、導光体１５を用いる本実施形態の光学センサモジュール１の場合には、光源１１、１２から出射された光の拡散面１８への入射効率が６５％、導光体１５の光伝達効率８０％であり、照明効率（入射効率×光伝達効率／１００）は５２％であった。一方、比較例の場合には、光源１１１、１１３から出射された光の拡散板１０３への入射効率が６５％、拡散板１０３の透過率が３０％であり、照明効率（入射効率×透過率／１００）は２０％であった。
【００５２】
以上のように、本実施形態の光学センサモジュール１によれば、導光体１５の中心軸に対してずれた位置に配置される第１光源１１及び第２光源１２の間で、導光体１５の出射面１５ｂから出射される光の強度分布を同等とできる。また、拡散板を用いていた従来の構成に比べて、光量の損失を低減できる。
【００５３】
（光学センサについて）
次に、本実施形態の光学センサモジュール１を備える光学センサについて説明する。なお、説明にあたっては、光学センサの作用を理解し易くするために、光学センサが被識別体を搬送する搬送装置に取り付けられた構成について説明する。また、本実施形態の光学センサが識別の対象とする被識別体は、図１２のような商品券５０とする。
【００５４】
図１２（ａ）は、本実施形態の光学センサが識別対象とする商品券の構成を示す模式図で、図１２（ｂ）は、商品券に印刷される特殊インクの性質を説明するためのグラフである。商品券５０は、その一部に特殊インク５１が印刷されている。特殊インク５１が印刷される位置は一例であり、他の場所に印刷される場合もある。
【００５５】
商品券５０に印刷される特殊インク５１は、図１２（ｂ）に示すように、可視光域（図１２（ｂ）では可視光の一部領域しか示していない）では光の透過率が被識別体を構成する用紙（図１２（ｂ）においては特殊インクなしで示される）と同等である。一方、紫外域の所定波長域では、図１２（ｂ）に示すように用紙と異なる透過率を有する。以下、本実施形態の光学センサは、このような商品券５０の真偽判定を行うために使用されるものであることを前提に説明する。
【００５６】
まず、本実施形態の光学センサを備える搬送装置の概略について、図１３から図１５を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態の光学センサを備える搬送装置の概略側面構造図である。図１４は、本実施形態の搬送装置の上段ユニットの概略平面構造図で、底部から見た図である。図１５は、本実施形態の搬送装置の下段ユニットの概略平面構造図で、上部から見た図である。
【００５７】
図１３に示すように、本実施形態の搬送装置３０は、上段ユニット３１と下段ユニット３２とを備える。商品券５０は、上段ユニット３１と下段ユニット３２との間の搬送路３３を図示Ｐ方向に搬送される。上段ユニット３１には光源側の光学センサモジュール１が設けられる。そして、下段ユニット３２には、光源側の光学センサモジュール１と搬送路３３を挟んで対向するように、受光側の光学センサモジュール４１が配置される。この２つの光学センサモジュール１、４１が一対と成って本実施形態の光学センサ４０を構成する。
【００５８】
上段ユニット３１には、ローラ３１１及び３１２が設けられる。ローラ３１１及びローラ３１２の間には２本の搬送ベルト３１３ａ、３１３ｂが巻回される。搬送ベルト３１３ａ、３１３ｂは各々、スプリング、バネ等の弾性材で成る付勢手段３４によって下段ユニット３２側に付勢される。ローラ３１１、３１２が図１３に示す矢印の方向に回転すると、付勢手段３４の商品券５０への付勢作用及び搬送ベルト３１３ａ、３１３ｂのＰ方向への移動によって、搬送路３３に供給された商品券５０が搬送される。
【００５９】
また、上段ユニット３１に取り付けられる光源側の光学センサモジュール１は、２つの搬送ベルト３１３ａ、３１３ｂの間のほぼ中間位置に位置している。光学センサモジュール１は、着脱が容易にできるようにモジュールケース３７に収容された状態で上段ユニット３１に取り付けられる。なお、モジュールケース３７に窓穴が設けられ、モジュールケース３７に収容される光学センサモジュール１は導光体１５の第２の端面１５ｂ側が表出した状態となっている。
【００６０】
下段ユニット３２には、２本の搬送ベルト３１３ａ、３１３ｂに各々対向するように、長方形状のガイド３２１ａ、３２１ｂが配設される。ガイド３２１ａ、３２１ｂは、金属又は合成樹脂から成っており、その表面は滑らかに加工されている。これにより、搬送ベルト３１３ａ、３１３ｂとの間に挟持された商品券５０が円滑に搬送されるようになっている。
【００６１】
また、下段ユニット３２取り付けられる受光側の光学センサモジュール４１は、光源側の光学センサモジュール１と同様に、モジュールケース３８に収容された状態で取り付けられている。なお、後述のように受光側の光学センサモジュール４１は、受光素子が収容ケースに収容された構成となっており、収容ケースに設けられる窓部がモジュールケース３８から表出した状態となっている。
【００６２】
また、下段ユニット３２には、商品券５０の挿入部に商品券の通過を検知する商品券通過センサ３９が配設されている。更に、下段ユニット３２には、ＣＰＵを備えて、例えばローラ３１１、３１２の駆動の制御や光学センサ４０の駆動の制御等、全体の制御を行う制御部３５と、光学センサ４０からの出力に基づいて商品券５０を識別する（真偽判定を行う）識別部３６と、が設けられる。
【００６３】
次に、本実施形態の光学センサ４０の構成について、図１６を参照しながら説明する。上述のように、本実施形態の光学センサ４０は、光源側の光学センサモジュール１と受光側の光学センサモジュール４１とを備える。光源側の光学センサモジュール１は上述の導光体１５を備えるモジュールであり、重複する部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６４】
光源側の光学センサモジュール１は、第１光源１１として青色ＬＥＤ素子を備える。図１７は、本実施形態の光学センサが備える青色ＬＥＤ素子の指向特性を示すグラフである。青色ＬＥＤ素子１１は、ピーク波長として例えば４５０ｎｍの青色光を出射する。また、図１７に示すように、Ｘ方向とＹ方向とで同様の指向特性を有する。
【００６５】
また、光源側の光学センサモジュール１は、第２光源１２としてＵＶ(UltraViolet) ＬＥＤ素子を備える。図１８は、本実施形態の光学センサが備えるＵＶ ＬＥＤ素子の指向特性を示すグラフである。ＵＶ ＬＥＤ素子１２は、ピーク波長として例えば３５０ｎｍの紫外光を出射する。また、図１８に示すように、Ｘ方向とＹ方向とで同様の指向特性を有する。
【００６６】
上述のように、第１光源１１から出射されて導光体１５の第２の端面１５ｂから出射される光と、第２の光源１２出射されて導光体１５の第２の端面１５ｂから出射される光とは、ほぼ同一の光強度分布を有する。すなわち、第１光源１１と第２光源１２との点灯のタイミングを高速で切り替えることにより、搬送路３３を搬送される商品券５０のほぼ同一位置を青色光と紫外光で照射することが可能となる。
【００６７】
受光側の光学センサモジュール４１は、受光素子４２と、受光用回路基板４３と、収容ケース４４と、を備える。受光素子４２は、第１光源１１或いは第２光源１２から出射され導光体１５を経由して商品券５０を照射した光のうち、商品券５０を透過した光を受光し、光電変換して電気信号を出力する。このような受光素子４２として、本実施形態においては、感度波長域が３２０〜１１００ｎｍで、ピーク感度波長が例えば９６０ｎｍのシリコン＿ピンフォトダイオードを用いている。
【００６８】
受光用回路基板４３は、受光素子４２が実装される回路基板である。また、受光用回路基板４３には、受光素子４２から出力される電気信号を処理して識別部３６に出力するための回路が形成されている。また、受光用回路基板４３は、制御部３５から信号が入力されるようにも回路構成されている。回路構成の詳細については、後述する。なお、受光素子４２からの信号の出力、及び受光素子４２への信号の入力は、コネクタ４５を介して行われる。
【００６９】
収容ケース４４は、受光素子４２と受光用回路基板４３とを収容するハウジング部である。収容ケース４４には、窓部４４ａが設けられており、この部分より商品券５０を透過した光が入射して、受光素子４２へと導かれる。収容ケース４４は、例えばアクリル樹脂によって形成される。
【００７０】
次に、本実施形態の光学センサ４０の回路構成について図１９を参照しながら説明する。図１９は、本実施形態の光学センサ４０が備える回路構成を示す図である。なお、本実施形態においては、タイミング作成回路３５１は制御部３５に備えられる。タイミング作成回路３５１は、クロック信号に同期して作成される、点灯信号（Ｂ）、点灯信号（ＵＶ）、ホールド信号（Ｂ）及びホールド信号（ＵＶ）を適宜出力する。
【００７１】
光量制御回路１１１は、第１光源１１の発光光量の制御を行う回路である。また、点灯回路１１２は、第１光源１１の点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）の制御を行う回路である。なお、点灯回路１１２の点灯と消灯の制御は、タイミング作成回路３５１から出力される点灯信号（Ｂ）に基づいて行われる。
【００７２】
同様に、光量制御回路１２１は、第２光源１２の発光光量の制御を行う回路である。また、点灯回路１２２は、第２光源１２の点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）の制御を行う回路である。なお、点灯回路１２２の点灯と消灯の制御は、タイミング作成回路３５１から出力される点灯信号（ＵＶ）に基づいて行われる。
【００７３】
第１増幅回路４２１は、第１光源１１或いは第２光源１２の点灯によって商品券５０を透過した光を受光した受光素子４２からの信号を増幅する。ゲイン切替回路４２２は、第１増幅回路４２１からの信号についてゲイン調整を行う回路である。第２増幅回路４２３は、反転アンプを２つ備え、ゲイン調整を行った信号について２段階で信号の増幅を行う。オフセット回路４２４は、オフセット調整を行う回路である。
【００７４】
第２増幅回路４２３によって増幅された信号は、バンドパスフィルタから成る２色回路（図示せず）で２つの信号に分けられる。そして、各信号は、サンプルアンドホールド回路４２５或いは４２７によって所定のタイミングでサンプルした信号電圧をホールドされる。ホールドは、タイミング作成回路３５１からのホールド信号（Ｂ）或いはホールド信号（ＵＶ）に基づいて行われる。
【００７５】
また、サンプルアンドホールド回路４２５或いは４２７から出力された各信号は、２次ＬＰＦ（ローパスフィルタ）４２６或いは４２８によってノイズを除去されて、青色光受光信号（ＳｉｇＢで示される）或いは紫外光受光信号（ＳｉｇＵＶで示される）として出力される。出力された信号は、識別部３６において処理されて商品券５０の識別（真偽判定）が行われる。
【００７６】
以上のように、本実施形態の光学センサ４０では、１つの受光素子４２で青色光と紫外光を受光し、その各々に対して同様の処理を施して識別部３６へと出力する構成となっている。このために、２つの波長の光を用い、受光部からの出力を相対的に評して商品券５０の識別を行う場合に、波長間での信号処理時のずれが少なくなり、識別精度を高くできる。
【００７７】
このように構成される本実施形態の光学センサ４０の組み立て時の調整例について、図２０を参照しながら説明する。図２０は、本実施形態の光学センサの組み立て時の調整フローを示すフローチャートである。組み立て時の調整としては、まず、受光側のゲイン調整が行われる（ステップＳ１）。具体的には、基準光を用いて狙いの出力となるようにゲイン切替回路４２２のボリューム調整を行う。ここで決定された調整値は以後固定とする。
【００７８】
次に、オフセット回路４２４によって、オフセット設定値のボリューム調整が行われる(ステップＳ２)。具体的には、光源側の光学センサモジュール１と受光側の光学センサモジュール４１との間に黒色の用紙をセットする。すなわち、受光素子４２について光が入らない状態（遮光状態）とする。そして、サンプルアンドホールド回路４２５をホールドとしない状態で、青色受光信号の出力が０Ｖとなるようにオフセット設定値の調整が行われる。なお、この調整で紫外光受光信号についても同じ値が得られる。
【００７９】
次に、第１光源１１と第２光源１２の発光光量の調整が行われる（ステップＳ３）。具体的には、光源側光学センサモジュール１と受光側光学センサモジュール４１との間に白色の用紙をセットする。この際、白色の用紙のセット位置は所定の位置（例えば、導光体１５の第２の端面１５ｂと、受光側の収容ケース４４の窓部４４ａの上面と、の間の中間位置）となるように注意する。
【００８０】
そして、サンプルアンドホールド回路４２５をホールドとしない状態で、青色光受光信号が所定の電圧（例えば４Ｖ）となるように、光量制御回路１１１の設定値を調整する。また、同様にサンプルアンドホールド回路４２７をホールドとしない状態で、紫外光受光信号が青色光受光信号の場合と同じ所定の電圧（例えば４Ｖ）となるように、光量制御回路１２１の設定値を調整する。以上により、光学センサ４０の組み立て時の調整は終了する。
【００８１】
続いて、本実施形態の光学センサ４０の動作について、図２１を参照しながら説明する。図２１は、タイミング作成回路３５１から出力される各種タイミング信号のタイミングチャートである。例えば、商品券通過センサ３９によって搬送路３３を搬送される商品券５０が検知されると、光学センサ４０がタイミング作成回路３５１のクロック信号に同期して作成される各種タイミング信号に基づいて作動する。
【００８２】
点灯信号（Ｂ）がハイレベル信号となると、点灯回路１１２によって第１光源１１が点灯される。したがって、点灯信号（Ｂ）がハイレベル信号の場合には、受光素子４２は、青色光が商品券５０を透過する量を検出することになる。点灯信号（Ｂ）がローレベル信号となると第１光源１１が消灯され、そのタイミングで点灯信号（ＵＶ）がハイレベル信号となる。そして、点灯回路１２１によって第２光源１２が点灯される。したがって、点灯信号（ＵＶ）がハイレベル信号の場合には、受光素子４２は、紫外光が商品券５０を透過する量を検出することになる。
【００８３】
なお、点灯信号（Ｂ）と点灯信号（ＵＶ）とのハイレベル信号とローレベル信号との切替えは高速に行われ、搬送される商品券５０のほぼ同一位置について、青色光と紫外光とを照射した場合の光の透過量を検出することが可能である。
【００８４】
また、点灯信号（Ｂ）がハイレベル信号となった直後ではなく、少し時間をおいて信号のサンプリングを行い、点灯信号（Ｂ）がローレベル信号に切り替わる段階でホールドするように、ホールド信号（Ｂ）のハイレベル信号（この時にホールドが行われる）とローレベル信号の切替えが行われるようになっている。このようにホールド信号（Ｂ）のハイレベル信号とローレベル信号との切替えを行うのは、第１光源１１の発光量が安定した時点でのみ信号のサンプリングを行うためである。
【００８５】
同様に、ホールド信号（ＵＶ）は、点灯信号（ＵＶ）がハイレベル信号となった直後ではなく、少し時間をおいて信号のサンプリングを行い、点灯信号（ＵＶ）がローレベル信号に切り替わる段階でホールドするように、ホールド信号（ＵＶ）のハイレベル信号とローレベル信号の切替えが行われる。
【００８６】
以上のように光学センサ４０を動作させた場合における、識別部３６が商品券５０の識別を行う動作について図２２を参照しながら説明する。図２２は、搬送路３３に沿って商品券５０を搬送させた場合に、本実施形態の光学センサ４０から出力される信号を示した模式図である。図２２（ａ）は、商品券５０が本物である場合の出力信号の時間変化を示し、図２２（ｂ）は、商品券５０が偽物である場合の出力信号の時間変化を示す。
【００８７】
商品券５０が本物である場合には、図１２（ａ）に示すように特殊インク５１が印刷されている。この場合、青色光受光信号については、特殊インクの有無によって青色光（本実施形態ではピーク波長が例えば４５０ｎｍの光を使用）の透過率がほとんど変化しないために、特殊インク５１が印刷されている部分を通過しても、出力レベルがほぼ一定となる。一方、紫外光受光信号については、特殊インクの有無によって所定波長域の紫外光（本実施形態ではピーク波長が例えば３５０ｎｍの紫外光を使用）の透過率が変化するために、特殊インクの存在によって出力レベルが変動する。具体的には、図２２（ａ）に示すように、特殊インク５１が存在すると紫外光は透過率が下がるために、特殊インク５１を検知すると紫外光受光信号の出力レベルは低下する。
【００８８】
一方、商品券５０が偽物である場合には、特殊インク５１が印刷さていない。このため、図２２（ｂ）に示すように、青色光と紫外光とのうち、いずれを照射した場合にも、青色光受光信号及び紫外光受光信号は、ほぼ一定となる。
【００８９】
従って、例えば識別部３６において、光学センサ４０から出力される紫外光受光信号を青色光受光信号で除する処理を行う。そして、紫外光受光信号を青色光受光信号で除した値について、予め実験することによって得ておいた閾値よりも低いレベルとなる結果が得られれば、商品券５０を本物と判断し、そうでなければ商品券５０が偽者であると判断できる。本実施形態の識別部３６は、そのように構成されている。
【００９０】
なお、本実施形態の光学センサ４０は、上述のように、発光点位置が異なる第１光源１１と第２光源１２から出射される光について、光強度分布をほぼ同等として商品券５０に照射できる。このために、搬送される商品券５０に照射される光の状態について、第１光源１１と第２光源１２とで同等とできる。更に、本実施形態の導光体１５を用いる場合、光源１１、１２から出射される光の損失を少なくして商品券５０に光を照射できる。従って、本実施形態の光センサ４０を用いれば質の高い識別を行え、例えば商品券５０の真偽判定をより正確なものとできる。
【００９１】
（その他）
本発明は、以上に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９２】
例えば、以上に示した本実施形態の光学センサモジュール１においては、収容ケース１４と導光体１５とを一体的に形成する構成とした。しかし、この構成に限定される趣旨ではなく、収容ケース１４と導光体１５とを別々の部材としても良い。ただし、本実施形態のように一体とした方が、組み立てが容易等の点で好ましい。
【００９３】
また、以上に示した本実施形態の光学センサモジュール１においては、２つの光源１１、１２を備える構成とした。しかし、この構成に限定される趣旨ではなく、３つ以上の光源を備える場合にも本発明は適用可能である。
【００９４】
また、以上に示した実施形態では、光学センサモジュール１は透過型の光学センサ４０に適用される構成とした。しかし、本発明の光源用の光学センサモジュールは、反射型の光学センサにも勿論適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の光学センサモジュール及び光学センサは、例えば有価証券、商品券、クーポン券、入場券、小切手、手形、紙幣等の紙葉類や、プリペードカード、クレジットカード等のカード類等の被識別体について、その分類や真偽判定等を行うために好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】は、本実施形態の光学センサモジュールの構成を示す概略平面図である。
【図２】は、本実施形態の光学センサモジュールの構成を示す概略斜視図である。
【図３】は、図２に示す本実施形態の光学センサモジュールを裏面側から見た場合の概略斜視図である。
【図４】は、光量のロスを少なくして光を伝播させる場合に、導光体の形状としていずれの角柱形状が有利であるかを説明するための模式図である
【図５】は、導光体の出射面側の形状を円柱形状とした場合において、光量のロスを少なくするため、いずれの形状の導光体が有利であるかを説明するための模式図である。
【図６】は、本実施形態の導光体の第１の端面に形成される拡散面の構成を示す概略平面図である。
【図７】は、図６の拡散面の詳細を説明するための図である。
【図８】は、本実施形態の導光体に関するシミュレーション結果について説明するための図である。
【図９】は、比較例として行ったシミュレーション結果を説明するための図で、導光体全体を円柱形状に形成した場合の説明図である。
【図１０】は、比較例として行ったシミュレーション結果を説明するための図で、導光体を配置せず透明基板のみを配置した場合の説明図である。
【図１１】は、照明効率を比較するための比較例の構成を示す概略平面図である。
【図１２】は、本実施形態の光学センサが識別の対象とする商品券の構成を説明するための図である。
【図１３】は、本実施形態の光学センサを備える搬送装置の概略側面構造図である。
【図１４】は、本実施形態の光学センサを備える搬送装置の上段ユニットの概略平面構造図で、底部から見た図である。
【図１５】は、本実施形態の光学センサを備える搬送装置の下段ユニットの概略平面構造図で、上部から見た図である
【図１６】は、本実施形態の光学センサの構成を示す概略平面図である。
【図１７】は、本実施形態の光学センサが備える青色ＬＥＤ素子の指向特性を示すグラフである。
【図１８】は、本実施形態の光学センサが備えるＵＶ ＬＥＤ素子の指向特性を示すグラフである。
【図１９】は、本実施形態の光学センサが備える回路構成を示す図である。
【図２０】は、本実施形態の光学センサの組み立て時の調整フローを示すフローチャートである。
【図２１】は、タイミング作成回路から出力される各種タイミング信号のタイミングチャートである。
【図２２】は、本実施形態の搬送装置の搬送路に沿って商品券を搬送させた場合に、本実施形態の光学センサから出力される信号を示した模式図である
【図２３】は、２波長の光を用いて紙葉類を識別する光学センサの従来の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１    光学センサモジュール（光源側の光学センサモジュール）
１１  第１光源
１２  第２光源
１３  光源用回路基板
１４  収容ケース（ハウジング部）
１５  導光体
１５ａ  第１の端面
１５ｂ  第２の端面
１６  八角柱形状の導光路
１７  円柱形状の導光路
１８  拡散面
１８ａ  凹部
４０  光学センサ
４１  受光側の光学センサモジュール（受光部）
５０  商品券（被識別体）
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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