JP4669221B2 - 文書評価装置サブアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、光源と文書の間の距離が文書ごとに異なる場合であっても一定の放射照度レベルの光によって文書を照明する小型の文書評価装置サブアッセンブリに関する。

たとえば紙幣評価の分野では、自動販売機などで使用される評価装置は、典型的には、光学式、磁気式その他のセンサを利用して、挿入された紙幣からデータを取得している。いくつかのユニットでは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源およびフォトトランジスタ受取器が紙幣通路の反対側に配置され、紙幣が通過したとき紙幣を透過した光に対応する複数の信号を生成する。これらの信号は、通路内における紙幣の位置や紙幣の真正性などある種の情報を決定するように処理される。これらの信号は、典型的には、メモリ内に格納してある本物の紙幣に対応する所定の計測値と比較される。

ＬＥＤ光源を利用する従来の紙幣評価システムはさらに、システムの性能要件を満たすために、レンズを使用して光を集束する。しかし、いくつかの構成は、文書を正確に評価するのに十分な光信号強度レベルを提供しない。別の設計は、高パワーの光源および集束要素を利用しており、したがって製造にコストがかかる。さらに、紙幣通路は一般に、紙幣詰まりを回避するために十分に大きくなるように設計されるため、センサ計測値は、検知信号が紙幣の光源からの距離に応じて異なることにより悪影響を受けることがある。

文書評価装置のためのサブアッセンブリを提示する。本サブアッセンブリは、ハウジングと、上部拡散表面を有するライト・パイプ・コアと、上部拡散表面に関連付けられた光制御層と、少なくとも１つの光源とを含む。

本発明による別の実施は、以下の特徴のうち１つまたはいくつかを含むことがある。光制御層は光制御フィルムとすることができる。本サブアッセンブリは、上部拡散表面と光制御フィルムの間にプリズム構造層を含むことがあり、またこのプリズム構造層は輝度増強フィルムとすることができる。この拡散表面は、ランダムな粗い構造、一定ピッチ・パターン構造および可変の突起パターンのうち少なくとも１つを含むことがある。このハウジングは、ライト・パイプ・コアの少なくとも一方の端部上に少なくとも１つの入力光ポートを含むことがある。この光源は光ハウジングと少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）とを含むことがあり、またこの光ハウジングは反射性材料から製造することができる。この光源は、少なくとも１つの追加的な光ハウジングおよびＬＥＤを含むことがある。このハウジングはさらに、ライト・パイプ・コアを囲繞するように構成された第１および第２の反射シェルも含むことがある。

別の実施では、文書検知配置を開示する。この文書検知配置は、文書通路の第１の側部に位置決めするための光源サブアッセンブリと、この文書通路の第２の側部で光源サブアッセンブリの向こう側に位置決めするための少なくとも１つの光センサとを含む。このサブアッセンブリは、ハウジングと、このハウジングに着座し、上部拡散表面を有するライト・パイプ・コアと、この上部拡散表面に関連付けられた光制御層と、ハウジングに結合された少なくとも１つの光源とを含む。

この実施は、以下の特徴のうち１つまたはいくつかを含むことがある。この光制御層は光制御フィルムとすることができる。このサブアッセンブリは上部拡散表面と光制御層の間にプリズム構造層を含むことがあり、またこのプリズム構造層は輝度増強フィルムとすることができる。この拡散表面は、ランダムな粗い構造、一定ピッチ・パターン構造、および可変の突起パターンのうち少なくとも１つを含むことがある。このハウジングは、ライト・パイプ・コアの少なくとも一方の端部上に少なくとも１つの入力光ポートを含むことがある。この光源は、光ハウジングと少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）とを含むことがある。追加的な光ハウジングおよびＬＥＤを含めることもあり、またこれらのＬＥＤは異なる波長とすることができる。この光ハウジングは反射性材料から製造することができる。このハウジングはさらに、ライト・パイプ・コアを囲繞するように構成された第１および第２の反射シェルも含むことがある。

さらに、文書通路において文書を照明するための一方法を記載する。本技法は、反射性ハウジングと、上部拡散表面を有するライト・パイプ・コアと、光制御層と、少なくとも１つの光源を含んだサブアッセンブリとを設けること、ならびに実質的に均質の光からなる実質的に矩形のビームを用いて文書を照明することを含む。

本方法の実施は、以下の特徴のうち１つまたはいくつかを含むことがある。本方法は、光強度出力を増加させるためにサブアッセンブリ内でプリズム構造層を利用することを含むことがある。本方法はさらに、文書を通過する光に基づいて文書の真正性を示す信号を生成すること、または文書の表面から反射する光に基づいて文書の真正性を示す信号を生成することも含むことがある。

本発明による別の技法は、文書評価装置サブアッセンブリを製作する方法に関するものである。本方法は、文書通路を横切って光出力を提供するためのライト・パイプ・コアを製作すること、このコアの一方の出力側上に拡散性構造を製作すること、ならびにこの拡散性構造に光制御フィルムを付加することを含む。

この製作方法の実施は以下の特徴のうち１つまたはいくつかを含むことがある。本技法はさらに、ライト・パイプ・コアに反射性ハウジングを接続することを含む。さらに本方法は、このハウジングに少なくとも１つのＬＥＤ光源パッケージを結合することを含むことがあり、またさらにこの拡散性構造と光制御フィルムの間に少なくとも１層の輝度増強フィルムを付加することを含むことがある。

本発明による別の光バー構造製作技法は、文書通路を横切って光出力を提供するためのライト・パイプ・コアを製作すること、拡散性構造層を製作すること、ならびにこのコアの一方の出力側上にルーバ構造層を製作することを含む。

この方法の実施は、以下の特徴のうち１つまたはいくつかを含むことがある。この光バー構造には反射性ハウジングを接続することができる。このハウジングには少なくとも１つのＬＥＤ光源パッケージを結合することができる。このルーバ構造層より下方にはプリズム構造層を製作することができる。

記載した構成の利点には、紙幣通路の高さおよび幅の全体にわたって文書に対して均質な照明を提供し、より正確な評価処理を得るために、挿入された文書の位置範囲にわたる信号変動を制限する文書評価装置サブアッセンブリが含まれる。サブアッセンブリ構成の開示した実施ではさらに、文書認識の安全性を向上するために文書の表面全体に対する全走査を可能にするように文書通路の幅全体を照明している。この設計によりさらに、最小量の光源コンポーネントからの複数波長の光を利用することが可能となり、またこのサブアッセンブリは、物理空間の限定された文書評価装置内で使用するのに理想的な小型のサイズを有する。

図１は、その幅４をカバーするように単一の直線の形に配列された複数の光スポット３からなる光スポット構成２を有する文書通路５の簡略上面図である。この幅４は、サンプリングしようとする１組の文書のうち最大幅の文書と比べてより広くなっており、また銀行券または紙幣６はこの文書通路と比べてより狭くなるように表している。この例において、この文書６は矢印７の方向で移動するに連れて若干斜めになっている。

「文書（ｄｏｃｕｍｅｎｔ）」という用語は、銀行券、銀行手形、紙幣、クーポン類、小切手、商品券類、硬貨、有価証券、証券書類およびその他の同様の任意の価値対象物（ただし、これらに限らない）を含め実質的に平坦な任意の価値物品を意味することに留意されたい。同様に、本明細書では文書評価装置で使用するサブアッセンブリに関してそのサブアッセンブリを記載しているが、これらのサブアッセンブリは別のデバイスで使用することも可能である。

再度図１を参照すると、スポット３は１つまたは複数の光源によって（典型的には、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって）生成することができる。こうした構成によって、挿入された紙幣６を紙幣通路を通過させて矢印７の方向に移動する際に、挿入された紙幣６に対して実質的に１００％の走査カバー範囲が可能となる。詳細には、この紙幣は光源（または、複数の光源）と通路の反対側に配列された１つまたは複数の受光用センサ（図示せず）との間を搬送することができる。こうした構成では、受取器が生成する信号はその紙幣を通って伝達された光に対応すると共に、紙幣の長さおよび幅、具体的な任意の時点の紙幣位置、紙幣真正性、紙幣の発行国などの情報を決定するように処理することができる。光受取器はさらに、紙幣からの反射光を受け取るように光源と同じ側に配列させることも可能である。

一実施では、紙幣からデータをサンプリングするために紙幣通路を横切るように１０個から１２個の間の光スポットを使用することができるが、使用するスポットの数はこれより多くしたり少なくしたりすることが可能である。各スポットは直径を概ね７．５ｍｍとすることができ、各スポットは３つ以上の波長でサンプリングされる。たとえば、可視光、赤外線および近赤外スペクトルの波長を有する光スポットを使用することが可能であり、得られたデータは紙幣から異なるタイプの情報が収集されるように処理している。紙幣の特徴、真正性、帰属国、額面金額および／または通路内での紙幣位置を決定するための信号処理技法は、本出願の範囲を越えており、本明細書では詳細に検討しないことにする。

図２は単一のＬＥＤ光源および受取器からなる従来式構成１５の側面図であり、この構成１５では光源１６と受取器２０を紙幣通路５の反対側に配置している。ＬＥＤ光源１６は、紙幣通路５の前側壁１７内の開口を通過して紙幣６に向かうように実質的に平行な光ビーム２１を生成するために集束レンズ１８の焦点の近傍に配置させている。紙幣の一部分によってこの光ビーム２１のうちある部分が阻止され、紙幣を通過した透過光信号２２が得られる。後側壁１９からある十分な距離「ｄ」の位置に、集束レンズを含むことがあるようなＰＩＮダイオードなどの検出器２０を配置させ、光紙幣を透過した光に付随するノイズを最小限にしている。紙幣通路の高さ「ｈ」は紙幣が詰まる割合を最小限にするように概ね２ｍｍから２．５ｍｍとすることができ、また紙幣通路の幅４（図１参照）はさまざまな幅をもつ紙幣に対応できるように９０ｍｍを超えることがある。

紙幣の真贋鑑定で必要となるデータ処理を簡略化するために、紙幣を実質的に均質に照明することが望ましい。実際上は、既存のＬＥＤ光源のサイズ、ならびに光透過特性のために、平行ビームおよび均質スポットの生成を図２に示すタイプの構成で近似させることしかできていない。こうしたセンサを図１に示すような構成で配置されたグループとすると、文書位置を決定するのに十分であることもあるが、発生した信号は、真正性を決定するためのデータを生成させるには全体として十分ではない。さらに、いくつかのＬＥＤダイを使用する場合、これらのダイの最小間隔ではスポットのオフセットを生じさせることがあり、したがってダイ配置に対して課する許容範囲を厳しくしなければならず、製作コストが増大することになる。

図３は、文書評価装置構成３０の一実施の簡略化した拡大断面端部図である。この構成３０には、文書通路５の第１の側部にある光センサ配置３２と、この通路の第２の側部で光バー３５を含んだサブアッセンブリ４０と、が含まれている。この実施では、Ｌｅｘａｎ（登録商標）材料で構成することができるような２つの透明なウィンドウ３１および３３によって、これらの間に文書通路５の一部分を画定させている。光センサ配置３２は、プリント回路基板（ＰＣＢ）３４上に装着させた１０個の検出器からなるセンサ・アレイ３３の前側に配列された１０個のレンズ３１からなるアレイを含む。これらの検出器は文書が光源とセンサの間で通路５を通過する際に文書を透過した光に対応して電気信号を生成しており、次いでこの信号はＰＣＢ３４と接続させたマイクロプロセッサ（図示せず）によって処理している。検出器からなる適当なアレイを通路の光源と同じ側部に配置し、文書から反射させた光に基づいて信号を生成することも可能である。この検出器が生成した信号を用いて文書の有効性を判定することもできる。

図３の光バー３５は光ＰＣＢ３７に装着されており、文書通路５の空間内での文書の位置によらずその文書を一定レベルで照明するように上側表面からＺ方向で放出される光を提供している。文書がこの文書評価装置構成３０を通るように搬送される際に、文書は、その搬送状態および／または文書の状態や具合（ｆｉｔｎｅｓｓ）に応じて光センサ配置３２またはサブアッセンブリ４０のいずれかにより近づくことがある。たとえば、ある具体的な搬送機構では、配置３０を通過するように銀行券を等速で搬送することがあるが、通路５の高さ「ｈ」範囲内におけるその銀行券の正確な位置がその銀行券ごとにさまざまとなることがある。この位置はある具体的な銀行券が手の切れそうな新札であるか、古く擦れてだらりとした紙幣であるかによって異なることがある。文書評価装置で使用する場合、光バー３５によって放射される光は長さ（紙幣通路の幅）が少なくとも７０ミリ・メートル（ｍｍ）で奥行きが少なくとも７ｍｍの面積をカバーしており、かつ概ね２．５ｍｍの高さ「ｈ」にわたって均一とする必要がある。しかし、このライト・パイプ・コアの幾何学構成では、長い側と実質的により短い側とを含むことになり、異なる高さ「ｈ」において照射に大きな相違が生じることがある。以下で詳細に説明するような適当な光制御フィルム（ｌｉｇｈｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｉｌｍ：ＬＣＦ）を使用すると、照射パターンに関するこうした幾何学的制約が克服され、通路の高さ「ｈ」範囲内での文書の位置によらずに文書を一定レベルで照明することが可能となる。

図４Ａは、文書評価装置サブアッセンブリ４０の一実施の分解斜視図である。このサブアッセンブリは、上側表面４４を含むライト・パイプ・コア４２を含む。このライト・パイプ・コアを囲繞するように第１の反射シェル４６および第２の反射シェル４８を構成されており、またライト・パイプ・コアの上側表面４４に取り付けるように輝度増強フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）５０および光制御フィルム（ＬＣＦ）５２を配置させている。図４Ｂは、図４Ａのサブアッセンブリ４０の一実施をＢＥＦ５０とＬＣＦ５２を取り付けていない状態で図示したものであり、また図４Ｃは図４Ａのサブアッセンブリ４０の別の実施についてＢＥＦ５０とＬＣＦ５２の少なくとも一方を取り付けた状態を図示したものである。この２つの反射シェル部品４６、４８は、図４Ｂおよび４Ｃに示すようにライト・パイプ・コア４２の周りで一緒に留め合わせて、このコアとシェルの間の空間が最小となるようにしている。

再び図４Ａを参照すると、ライト・パイプ・コア４２は透明なポリカーボネートまたはアクリル材料から製造することができ、また上側表面４４を除くすべての面は内部反射に都合がよいように磨かれることがある。第１および第２の反射シェル４６および４８はホワイト・グレードのポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）重合体材料から製造することができる。この内部表面は反射性材料を含むことがあり、またこの材料は白色とすることができ拡散反射性とすることができる。適当なＰＢＴ反射性材料は商標名「Ｐｏｃａｎ Ｂ ７３７５」という名称でＢａｙｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能であるが、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標）など同様の白色乾燥拡散性材料を使用することも可能である。白色材料とすると、少なくとも可視光波長から近赤外線波長のスペクトルまでの領域にわたって適当な実質的に平坦なスペクトル応答を生じさせることができる。保護用シェルの両末端部に配置させた第１の開口４５および第２の開口４７によって光源に対する入力ポート（図示せず）を形成させており、一方上側表面４４は出力光エリアを形成している。この出力光エリアは、コアからの光を取り出すための拡散体構造を有することができる。適当な拡散体構造は、その表面をサンディングしてランダムで粗いパターンを得ることによる、あるいは上側表面４４上に粗いランダムな構造を成形させることによって製造することも可能である。また別の拡散体構造を使用することも可能である。

図５は、第１の多重ダイＬＥＤパッケージ５４および第２の多重ダイＬＥＤパッケージ５６の配置を示すための、図４Ａ乃至４Ｃのサブアッセンブリ４０の切開斜視図である。この多重ダイ・パッケージ５４および５６はそれぞれに、２個以上のＬＥＤを含むことがあり、またこの実施では、ライト・パイプ・コア４２の相対する端部に配置されて光源を形成している。これらのＬＥＤは異なる波長とする場合や、同じ波長とする場合がある。異なる波長のＬＥＤを利用する場合では、これらのＬＥＤを同じＬＥＤパッケージ内に入れることや、異なるＬＥＤパッケージ内に入れることがある。この配置では、そのＬＥＤをＰＣＢ上で水平方向に装着しており、またそのライト・パイプ・コアは図４Ａ乃至４Ｃに示すように一般に台形の形状を有している。しかしさらに、いくつかの用途では単一のＬＥＤ光源をたとえば第１の開口４５だけに配置させて使用することも可能であることを理解されたい。

図６Ａは、ライト・パイプ・コア４２について、ＬＥＤ光源５４からの光がその上側表面４４を出る様子を表している拡大簡略断面概要図である。詳細には、図６Ａは、入力ポート４５（図４Ａに示した反射シェル部分４６および４８により形成されている）を介してライト・パイプ・コア４２に入るＬＥＤ光源５４からの光を表している。第１の傾斜壁４９ａは図４Ａに示した壁４６ａおよび４８ａを組み合わせたものであり、また、第２の傾斜壁４９ｂは図４Ａに示した壁４６ｂおよび４８ｂを組み合わせたものである。図６Ａのライト・パイプ・コア４２の実施では、線束５１など臨界角（透明なプラスチック屈折率により規定され、典型的には１．５である）を超える入射角を有する線束に関しては全内部反射（ＴＩＲ）により、あるいは光線束５３など入射角が臨界角未満の線束に関してはライト・パイプを取り囲むミキサー・シェルの壁の反射によって光が反射される。反射した光線束は、ミキシング構造内に戻るように送り出され、ビームが上側表面４４上の拡散体エリアに到達し、エリア５５に模式的に表したようにして出て行くまで図示したように複数回の反射を受けることがある。ＬＥＤからの光は一般に、側壁４９ａおよび４９ｂの台形形状の斜面のためにライト・パイプを水平方向に横切るように曲折される。

図６Ａにはさらに、別の光源を受け入れることができるような入力ポート４７を表している。しかし、入力ポート４５の位置などライト・パイプ・コア４２の一方の端部に光源を１つだけ使用することもできることを理解されたい。こうした構成を使用するような場合には、入力ポート４７は反射性材料に置き換えて、サブアッセンブリの内部光反射特性を高くする。

図６Ｂは、紙幣評価装置で使用するのに適したライト・パイプ・コア４２の一実施の寸法を表している。適当なライト・パイプ・コアは約９７．９２ｍｍの底部長さＢＬ、約１２．５ｍｍの幅Ｗ、ならびに約５．３８ｍｍの高さＨを有する。上部長さＴＬは約７７．４９ｍｍであると共に底部長さに対して概ね中央に配置して、第１の端部部分５８の傾斜と第２の端部部分５９の傾斜が実質的に同じとなるようにしている。これらの部分の傾斜は、第１および第２の反射シェル部分４６、４８が形成する第１の傾斜壁４９ａおよび第２の傾斜壁４９ｂによって整合させることができる。ライト・パイプ・コアの上側表面４４は、光強度出力を制御するように拡散体表面４３を含むことがある。図６Ｃは、上側表面４４上においてアレイ状の突起４１をあるパターンで配列させている図６Ｂの部分Ｃの拡大図を表している。突起のピッチは、光バーに沿って出てくる光と光バーを横切って出てくる光の強度を釣り合わせるように調整し、その光分布を実質的に均質にすることができる。一実施では、これらの突起の密度は、拡散体エリアがＬＥＤ光源から遠ざかるに従って増大する。この方式により、ＴＩＲ条件が崩れて光がコアから出ることができる場所において局所的なスポットからなるエリアが生成される。一実施では、これらの突起は形状が実質的に円筒形であるが、別の形状も可能である。

図７は、サブアッセンブリの一実施について、サブアッセンブリのＹ−Ｚ面（図１０参照）での放出プロフィール６０の概略極座標プロットを表した簡略図である。詳細には、フィルムがまったくない状態では、実質的にランベルト式ローブ（ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ ｌｏｂｅ）パターン６２の光がライト・パイプ・コアの拡散体表面４３から出るように放射されている。しかし、光が図４Ａに示すように第１層の輝度増強フィルム（ＢＥＦ）５０も透過している場合では光出力パターン６４が生じる。図７に示すように、光は、その放射角度が概ね３５°の出力角度に制限されるような（７０°の全体角度：そのＢＥＦの種類に応じて異なる）より狭いローブとなるようにしてＢＥＦから出ている。出力角度を超える角度で拡散体から出る光はこのフィルムによってその一部が反射されてライト・パイプ・コア４２内に戻されて再利用されており、これにより選択的出力角度（±３５°）で利用可能な全体の出力信号が増加する。図７にはさらに、ライト・パイプ・コアおよびＬＣＦを通過する光により得られる制御式光パターン６６も含めている。このＬＣＦは、５％の残留強度で規定される狭い６０°の出力角度を生成するように機能させることができる。これによって、従来のコリメーション・レンズを使用した場合に達成されるものと比べてさらにより小型の設計を用いて疑似コリメーション効果を生成させており、この際に最小焦点距離に関する寸法上の制約がない。

図８は、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（「３Ｍ社」）により製造され入手可能であるような適当なＢＥＦのプリズム構造７２を表した拡大簡略側面概要図７０である。各プリズム構造７２は、その隣接するプリズム構造と実質的に平行にある先端部７４を有している。図のように光源からの光線束の約５０％がＢＥＦによって反射されて再利用されており、使用可能な屈折線束が４０％〜７０％だけ増加する。

図９は、適当なＬＣＦのルーバ付き構造７６を表している。このルーバ７８はごく小型のベネチアン・ブラインドと同様に動作しており、光源からの光の方向「Ｚ」での出力角度を制限し、ある程度のエネルギー損失を犠牲にしてより低い構造と直角としている。図示した例では、光源からのＹ方向での光出力は６０°に制限されており、一方光源からのＸ方向での光出力は方向付けしておらず、したがって１８０°のパターンの非制約状態である。適当なＬＣＦは３Ｍ社によって製造されている。

図１０Ａは、文書評価装置用の光コア・アッセンブリの代替実施８０の拡大させ簡略化した分解斜視概要図である。適当なコンポーネント構成には、文書評価装置内に光を供給するために上部拡散表面、ＢＥＦ５０およびＬＣＦ５２を含むことがあるような矩形のライト・パイプ・コア８２が含まれる。このＢＥＦは、プリズム構造７２の各先端部７４がＬＣＦのルーバ７８と実質的に平行となり、さらにライト・パイプ・コア８２の長尺側「Ｌ」のエッジと実質的に平行でありかつこのコアの短尺側「Ｓ」と直角となるように整列させている。３Ｍ社から入手可能な適当なＢＥＦは、ＢＥＦ９０／５０（ここで、９０はプリズム角であり、また５０はマイクロ・メートル（μｍ）を単位としたプリズム・ピッチ）である。３Ｍ社から入手可能な適当なタイプのＬＣＦはＬＣＦ−Ｐであり、ＬＣＦ−Ｐは５％の最大透過におけるカットオフに関して６０°の観察角度を有する。レンズを使用している従来の光源アッセンブリと比較してフィルムの厚さが薄い（ＢＥＦは０．２ｍｍ未満、またＬＣＦは１ｍｍ未満である）ので有利である。

図１０Ｂは、図１０Ａの同じ寸法を有すると共に文書評価装置での使用に適するような光コア・アッセンブリの代替実施２００を表している。光コア・アッセンブリ２００は一体構造とすることができ、また光コア２０２と、出力される光強度を増加させるためのプリズム構造層２０４と、光がＺ方向でアッセンブリから出る際の光の方向を制御するためのルーバ構造層２０６とを含むことがある。さらに光拡散層（図示せず）も含むことがある。さらに、いくつかの用途ではより多くの層やより少ない層を含んだ実施形態を利用することも可能であることを理解されたい。たとえば、光コア２０２、拡散層およびルーバ構造層２０６を含むような実施形態も文書評価用途での使用に適することができる。その他の変形形態、たとえば光コア２０２とプリズム構造２０４だけを含むような変形形態を利用することも可能である。

図１１は、図１０Ａおよび１０Ｂを参照して上述したようにして実現することができるライト・パイプ・コアの別の実施８４の簡略図である。この実施では、そのＬＥＤは垂直方向に位置決めすることができ、またそのライト・パイプ・コアは図のように単純な直方体とすることができる。ある用途では、６つの波長を使用すると共に、単一のＬＥＤパッケージで２つまたは３つのダイを収容することができる。いくつかの波長では、ライト・パイプの各端部に各１つのダイとするように２つのダイを使用することができる。別の波長では、ライト・パイプの各端部に２つずつ配列させて４つのダイを使用することができる。図１２Ａは、４つのダイを使用する場合の各波長に関するパッケージ内におけるダイの幾何学的マッピングであり、また図１２Ｂおよび１２Ｃは使用するダイが２つだけの場合である。適当なある構成では、光出力を最適化するために、各ＬＥＤパッケージは白色の反射性ハウジングまたはパッケージを含むことがあり、また開口４５および４７（図４Ａ参照）はこのパッケージを収容しかつ非効率な結合による光損失を制限するように最小のサイズとしている。各ＬＥＤ光源に関する光ハウジングの内部表面は反射性材料を備えることがあり、またこの材料は拡散性の反射性材料とすることができる。適当なＬＥＤパッケージはＯＳＲＡＭ ＣｏｍｐａｎｙからのＴＯＰＬＥＤ（登録商標）シリーズである。このＬＥＤパッケージは反射シェルと同様のプラスチック材料によることができる。たとえば、この光ハウジングは、少なくとも可視光波長から近赤外線波長スペクトルまでの領域にわたって適当な実質的に平坦なスペクトル応答を生じさせることができる白色材料から製造することができる。光は、表面をサンディングすること、またはライト・パイプ・コアの上側面上に成形させた粗いランダム構造を生成させることのいずれかによって製造することができるような拡散体構造によってライト・パイプ・コア８４から取り出される。別法では、図６Ｃを参照して上で説明したように、上側表面上に拡散体として機能させるようなアレイ状の突起を形成させることも可能である。さらに、別の拡散体構造を利用することも可能である。

図１３乃至１８は、サブアッセンブリ４０の有効性を計測するために収集した実験結果をプロットした図である。これらの図において、Ｙ位置はライト・パイプ・コアの短尺側（単位：ミリ・メートル（ｍｍ））の光出力に対応しており、またＸ位置はライト・パイプ・コアの長尺側（単位：ｍｍ）に沿った光出力に対応している。図１３はＹ寸法方向９０（短尺側）における強度をプロットした図であり、また図１４はＸ寸法方向１００（長尺側）における強度をプロットした図である。図１３において、プロット９２はＢＥＦおよびライト・パイプ・コアを使用しているケースに関するもの、プロット９４はライト・パイプ・コアを単独で使用している（図４Ｂの場合と同様の）ケースに関するもの、プロット９６はライト・パイプ・コアにＬＣＦを付加して使用しているケースに関するもの、またプロット９８はライト・パイプ・コアに付加してＢＥＦおよびＬＣＦを使用している（図４Ｃ参照）ケースに関するものである。Ｘ方向における計測値に関しては図１４のＸ方向１００での強度プロットに示すように、プロット１０２、１０４、１０６および１０８が対応して得られた。図１３および１４のプロットの両者によって、ＢＥＦフィルムが光強度の全体的な出力を増加させること、ならびにＬＣＦフィルムが若干の光強度出力を犠牲にして光信号を均質化させることが示されている。

図１５および図１６は、ＢＥＦフィルムのみを伴うライト・パイプ・コアに関する文書レベルにある信号強度のさまざまな分布を図示したものであり、文書と光バーの間の距離は紙幣通路の紙幣高さの許容範囲「ｈ」内で２．２ｍｍから５．２ｍｍまでのさまざまな距離としている。図１５および１６は、Ｙ方向１１０とＸ方向１２０（図１０に示すように、Ｙ方向はライト・パイプ・コアの短尺側「Ｓ」のエッジと平行な方向であり、またＸ方向はライト・パイプ・コアの長尺側Ｌのエッジと平行な方向である）のそれぞれにおける状況を表している。具体的には図１５を参照すると、光バーから２．２ｍｍしか離れていない（１１２）文書に関する照明強度プロット１１２は、３．２ｍｍ離れている（１１４）文書の場合と比べてより強度がより大きく、またライト・パイプ・コアからＹ軸方向にそれぞれ４．２ｍｍ（１１６の場合）と５．２ｍｍ（１１８の場合）離れている文書では照明強度が小さくなる。同様に、図１６のＸ軸方向の照明強度プロットでは、光バーから２．２ｍｍ離れている（１２２）文書に関して光強度が最大であり、文書が光バーからそれぞれ３．２ｍｍ、４．２ｍｍおよび５．２ｍｍ離れるに連れてプロット１２４、１２６および１２８で示すように光強度は低くなっている。光強度のこうした変動は文書評価の信号の発生に関しては受容し難いものであるが、別の用途では適当であることもある。

図１７および図１８は、ＢＥＦおよびＬＣＦを使用する場合のＹ軸１３０およびＸ軸１４０の両者のプロットに関する改良型の結果を表している。Ｘ方向とＹ方向の両者に関する図１７および１８の曲線が概ね重なり合っていることは、光源からの文書位置のばらつきに対応する２．２ｍｍから５．２ｍｍの所望の範囲において信号が概ね一定となるというＬＣＦフィルムによる主要な寄与を示している。別の言い方をすると、通路内での文書のさまざまな高さの値（２．２ｍｍから５．２ｍｍまで）に関する図１７および１８における各プロットの規模は実質的に同じであり、このことは、文書評価装置の用途での使用に極めて望ましい。

文書評価装置サブアッセンブリのさまざまな実施について記載してきた。しかし、当業者であればさまざまな追加および修正が可能であることを理解するであろうことを理解されたい。たとえば、代替的な一構成では、光バーの縦長の方向における光分布を制御するために、その光学構造を第１組と９０°の位置に設置することが可能であるようなＢＥＦとＬＣＦフィルム（または、プリズム層とルーバ層）の第２の組を含むことがあり得る。この文書評価装置サブアッセンブリは、ライト・パイプ、拡散構造層、プリズム層およびルーバ層、あるいはこれらの層のいくつかをさまざまに組み合わせたものを含んだ一体型の光コアを含むことがある。光出力の均質性を向上させるような別の実施も企図されるが、こうした実施では若干の光強度損失を受けることがある。こうした実施は、文書評価などいくつかの用途では受容しがたいものであるが、別の機能を実行する別のデバイスでは受容することができる。こうした修正形態や変形形態は添付の特許請求の範囲内に属している。

文書通路の幅をカバーしている光スポット構成を表している文書通路の簡略上面図である。 従来のＬＥＤ光源と受取器の構成の側面図である。 本発明によるサブアッセンブリを含む文書評価装置構成の簡略拡大断面端部図である。 本発明による文書評価装置サブアッセンブリの一実施の分解斜視図である。 図４Ａのサブアッセンブリの実施においてフィルムをすべて除いた状態を表した図である。 図４Ａのサブアッセンブリの実施において少なくとも１つのフィルムが付けられている状態を表した図である。 図４Ａ乃至４Ｃによるサブアッセンブリの切開斜視図である。 本発明によるサブアッセンブリの拡大簡略断面概要図である。 紙幣評価装置での使用に適したライト・パイプ・コアの寸法を表した図である。 図６Ｂの部分Ｃの拡大図である。 実質的にランベルト式ローブ状のパターン、光コアを出て輝度増強フィルムを通過させた光により得られる光出力パターン、ならびに光制御フィルムによって生成される制御型光パターンを含む放出プロフィールの図である。 輝度増強フィルムのプリズム構造を表している拡大簡略側面概要図である。 光制御フィルムのルーバ付き構造を表した図である。 本発明による光アッセンブリの代替的な一実施の拡大簡略斜視概要図である。 本発明による光アッセンブリの別の実施の拡大簡略斜視概要図である。 本発明によるサブアッセンブリで使用するためのライト・パイプ・コアの別の実施の簡略図である。 図１１のライト・パイプ・コアと一緒に使用するのに適したＬＥＤダイのさまざまな幾何学的マッピングを表した図である。 図１１のライト・パイプ・コアと一緒に使用するのに適したＬＥＤダイのさまざまな幾何学的マッピングを表した図である。 図１１のライト・パイプ・コアと一緒に使用するのに適したＬＥＤダイのさまざまな幾何学的マッピングを表した図である。 本発明によるサブアッセンブリの有効性を計測するために収集した実験結果をプロットした図である。 本発明によるサブアッセンブリの有効性を計測するために収集した実験結果をプロットした図である。 本発明によるサブアッセンブリの有効性を計測するために収集した実験結果をプロットした図である。 本発明によるサブアッセンブリの有効性を計測するために収集した実験結果をプロットした図である。 本発明によるサブアッセンブリの有効性を計測するために収集した実験結果をプロットした図である。 本発明によるサブアッセンブリの有効性を計測するために収集した実験結果をプロットした図である。

Claims (40)

1. 文書評価装置用サブアセンブリであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに着座し、上部拡散表面を有するライト・パイプ・コアと、
   ルーバ構造を有し、該ライト・パイプ・コアの上に配置される光制御層と、
   該ライト・パイプ・コアの該上部拡散表面と該光制御層との間に配置されたプリズム構造層と、
   前記ハウジングに結合され、光源からの光が該ライト・パイプ・コアに入射するように配置された少なくとも１つの光源とを備え、
   該光制御層が、疑似コリメーション効果を有するを有するフィルムである文書評価装置用サブアセンブリ。
2. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、前記光制御層が光制御フィルムであるサブアセンブリ。
3. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、該ライト・パイプ・コアは、ある幅とその幅よりも大きな長さを有し、該ルーバ構造は、該ライト・パイプ・コアの長手方向と実質的に平行に方向付けられるサブアセンブリ。
4. 請求項３に記載のサブアセンブリにおいて、該ルーバ構造は、光が該光制御層の平面に概ね垂直な方向に沿って該サブアセンブリから出て行くように、該光の方向を制御するように構成されるサブアセンブリ。
5. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、該ライト・パイプ・コアは、ある幅とその幅よりも大きな長さを有し、該プリズム構造層は、該サブアセンブリからの出力である光の強度を増加させるように構成され、該ルーバ構造は、該光が該ライト・パイプ・コアの幅の方向に沿って該サブアセンブリから出て行く角度を制限するように構成されるサブアセンブリ。
6. 請求項５に記載のサブアセンブリにおいて、所定の角度よりも大きな角度で該ライト・パイプ・コアの該上部拡散表面から出て行く光が、部分的に、再循環のために該プリズム構造層によって該ライト・パイプ・コアに反射されるように構成されるサブアセンブリ。
7. 請求項５に記載のサブアセンブリにおいて、該ルーバ構造が疑似コリメーション効果を有するように構成されるサブアセンブリ。
8. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、前記プリズム構造層が輝度増強フィルムであるサブアセンブリ。
9. 請求項８に記載のサブアセンブリにおいて、該プリズム構造層内のプリズム構造の各々の頂点が該ルーバ構造内のルーバと実質的に平行となるように、該輝度増強フィルムを整列させるサブアセンブリ。
10. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、前記上部拡散表面が、ランダムな粗い構造、一定ピッチ・パターン構造及び可変の突起パターンのうち少なくとも１つを含むサブアセンブリ。
11. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、前記ハウジングが、前記ライト・パイプ・コアの２つの対抗する端部の各々にそれぞれの入力光ポートを含むサブアセンブリ。
12. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、前記ハウジングが、反射性内部表面を含むサブアセンブリ。
13. 請求項１２に記載のサブアセンブリにおいて、前記内部表面が拡散反射性であるサブアセンブリ。
14. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、前記光源が、光ハウジングと、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）とを備えるサブアセンブリ。
15. 請求項１４に記載のサブアセンブリにおいて、前記光ハウジングが反射性材料から構成されているサブアセンブリ。
16. 請求項１５に記載のサブアセンブリにおいて、前記反射性材料が拡散反射性であるサブアセンブリ。
17. 請求項１５に記載のサブアセンブリにおいて、少なくとも１つの追加的な光ハウジング及びＬＥＤをさらに備えるサブアセンブリ。
18. 請求項１７に記載のサブアセンブリにおいて、前記ＬＥＤのうち少なくとも１つは他のＬＥＤと波長が異なるサブアセンブリ。
19. 請求項１に記載のサブアセンブリにおいて、前記ハウジングが、前記ライト・パイプ・コアを囲繞するように構成された第１及び第２の反射シェルを備えるサブアセンブリ。
20. 文書検知装置であって、
    文書通路の第１の側部に位置決めするための光源サブアセンブリであって、ハウジングと、前記ハウジングに着座し、上部拡散表面を有するライト・パイプ・コアと、ルーバ構造を有し、該ライト・パイプ・コアの上に配置される光制御層と、該ライト・パイプ・コアの該上部拡散表面と該光制御層との間に配置されるプリズム構造層と、前記ハウジングに結合され、光源からの光が該ライト・パイプ・コアに入射するように構成された少なくとも１つの光源とを含むサブアセンブリと、
    前記文書通路の第２の側部で前記光源サブアセンブリの向こう側に位置決めするための少なくとも１つの光センサとを備え、
    該光制御層が、疑似コリメーション効果を有するを有するフィルムである文書検知装置。
21. 請求項２０に記載の文書検知装置において、前記光制御層が光制御フィルムである文書検知装置。
22. 請求項２０に記載の文書検知装置において、該ライト・パイプ・コアは、ある幅とその幅よりも大きな長さを有し、該ルーバ構造は、該ライト・パイプ・コアの長手方向に実質的に平行に方向付けられる文書検知装置。
23. 請求項２２に記載の文書検知装置において、該ルーバ構造は、光が該光制御層の平面に概ね垂直な方向に沿って該サブアセンブリから出て行くように、該光の方向を制御するように構成される文書検地装置。
24. 請求項２０に記載の文書検知装置において、該ライト・パイプ・コアは、ある幅とその幅よりも大きな長さを有し、該プリズム構造層は、該サブアセンブリからの出力である光の強度を増加させるように構成され、該ルーバ構造は、該光が該ライト・パイプ・コアの幅の方向に沿って該サブアセンブリから出て行く角度を制限するように構成される文書検知装置。
25. 請求項２４に記載の文書検知装置において、所定の角度よりも大きな角度で該ライト・パイプ・コアの該上部拡散表面から出て行く光が、部分的に、再循環のために該プリズム構造層によって該ライト・パイプ・コアに反射されるように構成される文書検知装置。
26. 請求項２４に記載の文書検知装置において、該ルーバ構造が疑似コリメーション効果を有するように構成される文書検知装置。
27. 請求項２２に記載の文書検知装置において、前記プリズム構造層が輝度増強フィルムである文書検知装置。
28. 請求項２０に記載の文書検知装置において、前記上部拡散表面が、ランダムな粗い構造、一定ピッチ・パターン構造及び可変の突起パターンのうち少なくとも１つを含む文書検知装置。
29. 請求項２０に記載の文書検知装置において、前記ハウジングが、前記ライト・パイプ・コアの２つの対向する端部の各々にそれぞれの入力光ポートを含む文書検知装置。
30. 請求項２０に記載の文書検知装置において、前記ハウジングが反射性内部表面を含む文書検知装置。
31. 請求項３０に記載の文書検知装置において、前記内部表面が拡散反射性である文書検知装置。
32. 請求項２０に記載の文書検知装置において、前記光源が、光ハウジングと、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）とを備える文書検知装置。
33. 請求項３２に記載の文書検知装置において、前記光源が、少なくとも１つの追加的な光ハウジングおよびＬＥＤを備える文書検知装置。
34. 請求項３２に記載の文書検知装置において、前記光ハウジングが反射性材料から構成されている文書検知装置。
35. 請求項３４に記載の文書検知装置において、前記反射性材料が拡散反射性である文書検知装置。
36. 請求項２０に記載の文書検知装置において、前記ハウジングが、前記ライト・パイプ・コアを囲繞するように構成された第１及び第２の反射シェルを備える文書検知装置。
37. 文書通路において文書を照明するための方法であって、
    反射性ハウジングと、該反射性ハウジング内に着座され上部拡散表面を有するライト・パイプ・コアと、ルーバ構造を有し、該ライト・パイプ・コアの上に配置された光制御層と、該ライト・パイプ・コアの該上部拡散表面と該光制御層との間に配置されたプリズム構造層と、該反射性ハウジングに接続され、光源からの光が該ライト・パイプ・コアに入射するように構成された少なくとも１つの光源とを含むサブアセンブリを設ける工程と、
    該文書が文書通路内にある間、該サブアセンブリからの実質的に均質の光からなる実質的に矩形のビームを用いて該文書を照明する工程とを含み、
    該光制御層が、疑似コリメーション効果を有するを有するフィルムである方法。
38. 請求項３７に記載の方法において、光強度出力を増加させるように前記サブアセンブリ内でプリズム構造層を利用する工程をさらに含む方法。
39. 請求項３７に記載の方法において、文書を通過する光に基づいて文書の真正性を示す信号を生成する工程をさらに含む方法。
40. 請求項３７に記載の方法において、文書の表面から反射する光に基づいて文書の真正性を示す信号を生成する工程をさらに含む方法。

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