CN109155091B - 紫外线荧光色检测装置以及紫外线荧光色检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够简便且准确地检测出照射紫外光时的介质的可见荧光的颜色的读取精度的紫外线荧光色检测装置、以及紫外线荧光色检测方法。从紫外光源(第一光源部4)向介质照射紫外线。白色LED光源(第二光源部3中所具有的光源)通过使荧光体发出荧光而产生白色光。从至少一种颜色以上的可见光彩色滤光片透过的光入射至设置于受光部的多个受光元件。基于被来自白色LED光源的白色光照射的白色基准物200所发出的光经由可见光彩色滤光片入射至多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号，对被来自紫外光源的紫外光照射的介质所发出的荧光经由可见光彩色滤光片入射至多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号进行校正。

Description

紫外线荧光色检测装置以及紫外线荧光色检测方法

技术领域

本发明涉及一种光学线性传感器装置，特别是涉及以有价证券、纸币等的鉴别为目的的鉴别用途光学线性传感器装置，因此，本发明涉及高精度地检测出在照射紫外线时有价证券、纸币等中所含有的荧光体的荧光色发光的紫外线荧光色检测装置以及紫外线荧光色检测方法。

背景技术

伴随着最近的印刷技术、复印技术的显著的性能提高，纸币、有价证券等的伪造变得愈加精巧，为了维持国家的社会秩序，准确地判别并排除这些伪造物得到重视。特别是在ATM、纸币处理机等对纸币进行处理的设备中，强烈要求更高速、且更高性能的真伪判定目的的鉴别系统。

作为上述纸币、有价证券(以下，简称为“介质”)的鉴别方法，利用自聚焦(Selfoc)透镜阵列(注册商标：日本板硝子制造)等的等倍光学系统的密接光学线性传感器装置得到广泛使用。

关于上述光学线性传感器装置，因介质的伪造愈加巧妙化而要求高精度的鉴别方法，使用发出可见光或者红外光的光源，从对象介质的表面、背面、透射位置的三个方位取入多张各个波长的图像而实施对介质的鉴别。

因此，光学线性传感器装置的光源部配备有多种LED以便能够发出各种波长的光，针对每条观测线，按顺序依次切换地使这些LED发光。而且，在受光部将每条观测线的光输出信号重叠而作为图像数据，并以此为基础而实施对介质的鉴别。

进一步，伴随着紫外光LED的性能的提高，还采用了将紫外光LED搭载于反射光源、并对介质以及介质表面印刷墨水的由于紫外线激发而产生的荧光像进行识别的新方法。

本发明涉及利用紫外线对介质的荧光进行鉴别的传感器。

在以往的基于紫外线的介质鉴别方法中，采取了如下方法：照射紫外光，使由此发出荧光的介质表面的反射像的可见光或者红外光，在将紫外线遮蔽的状态下在光传感器上受光而对其输出进行判别。然而，该识别方法具有如下问题：由于以单色调对输出进行检测，因此，与实际以肉眼对荧光进行识别时相比，感觉大不相同，进一步，因介质基材的荧光所造成的妨碍等而无法以足够的对比度获得作为目的的荧光对象。

出于解决这样的问题的目的，包括本发明的发明人在内，提出了如下尝试：在线性传感器的像素上设置至少一种颜色以上的可见光彩色滤光片膜，并直接对介质的荧光色进行检测。由此，当对介质照射紫外光时，能够直接对介质的荧光色进行检测，从而可以期待鉴别精度的进一步提高。

然而，在上述方法中，已知为了以与利用肉眼进行识别时同样的色彩平衡(colorbalance)对照射紫外线时的介质荧光的颜色的读取精度进行检测而存在各种问题。

即，在现有的鉴别传感器中，按顺序依次将红色、绿色、蓝色等可见光LED单色光点亮，并对各自的介质的输出图像的浓淡平衡进行校正而能够合成为适当的彩色输出图像，但是，为了针对每个传感器像素设置彩色滤光片并对荧光色进行检测，存在如下问题：无法对每个彩色滤光片的输出平衡进行校正，从而无法准确地检测出所期望的照射紫外线时的荧光色的浓淡。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-39996号公报

专利文献2：日本特开2001-229722号公报

发明内容

发明所要解决的问题

为了解决上述问题而进行了潜心的研究，其结果是，发现了新的方法而完成了本发明。

通过使用特征在于将彩色滤光片设置于传感器的像素上的光学线性传感器装置，能够对照射紫外光时的介质的荧光色进行检测，但是，在欲获得准确的色调的情况下，存在以下所述的问题。

例如，在如现有技术那样将可见光光源、例如红色、绿色、蓝色的LED按顺序依次点亮并进一步将紫外光LED点亮而对介质的荧光进行检测的情况下，通过对各个可见光LED的波长的输出信号进行调整并对白平衡进行校正，能够获得符合真实情况的可见光像，但是，由于无法对彩色滤光片的白平衡进行检测，因此，对于照射紫外光时的荧光色的色调，若不采用其他方法则无法获得准确的信息。进一步，虽然研究了将红色、绿色、蓝色的LED同时点亮而作为白色光源对彩色滤光片的浓度平衡进行校正的方案，但是，判明了如下事实：针对各个红色、绿色、蓝色的LED而实施每个元件的温度-输出特性、随时间变化的校正、进一步的用于LED发光的狭窄的波长区域的彩色滤光片的透过特性的校正较为繁琐。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供能够简便且准确地检测出照射紫外光时的介质的可见荧光的颜色的读取精度的紫外线荧光色检测装置、以及紫外线荧光色检测方法。

用于解决问题的方法

本发明的发明人为了解决上述问题而进行了各种研究并尝试了如下方法：利用在整个可见光区域具有输出的白色光源，对每个彩色滤光片的白色基准输出进行检测，由此实施针对每个彩色滤光片的灵敏度校正，从而以良好的色彩平衡而取出照射紫外光时的介质的荧光色，并判明由此能够实现目的。

进一步，发现如下内容：在上述传感器中，代替使用作为可见光光源的RGB等可见光单体波长的LED(RGB的各种颜色的LED的温度特性、随时间的变化不同，难以使色彩平衡稳定)而使用在LED覆盖有荧光体的特定的白色系LED，利用该光源以白色介质为基准而进行读取并针对各种颜色的滤光片的输出进行校正，由此能够简便且准确地检测出照射紫外光时的介质的可见荧光的颜色的读取精度。

本发明所涉及的紫外线荧光色检测装置从紫外光源向介质照射紫外光，并由受光部对从介质产生的荧光色发光进行检测，并具备白色LED光源、多个受光元件、以及校正处理部。上述白色LED光源通过使荧光体发出荧光而产生白色光。上述多个受光元件设置于上述受光部，透过至少一种颜色以上的可见光彩色滤光片的光入射至上述多个受光元件。上述校正处理部，基于被来自上述白色LED光源的白色光照射的白色基准物所发出的光经由上述可见光彩色滤光片入射至上述多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号，对被来自上述紫外光源的紫外光照射的介质所发出的荧光经由上述可见光彩色滤光片入射至上述多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号进行校正。

根据这样的结构，通过使荧光体发出荧光而从白色LED光源产生白色光，使该白色光向白色基准物照射，由此使得来自白色基准物的光经由可见光彩色滤光片而向多个受光元件入射。将此时所获得的、来自各受光元件的输出信号用作基准像素输出值，由此能够简便且准确地检测出照射紫外光时的介质的可见荧光的颜色的读取精度。

具体而言，当对有价证券、纸币等介质进行鉴别时，从紫外光源向介质照射紫外光，来自介质的荧光经由可见光彩色滤光片而向多个受光元件入射，由此获得来自各受光元件的输出信号。针对该输出信号，利用上述基准像素输出值进行校正，由此能够实现照射紫外光时的荧光色的色彩平衡，因此，能够获得实现了所期望的色彩平衡的优质的画质。

上述紫外光源照射例如波长为400nm以下的紫外光，特别优选照射300nm～400nm的紫外光。上述紫外光源的组成及构造并未特别限制，优选发光效率以及输出较大、且不存在成为阻碍因素的可见光副波长。例如优选使用以氮化镓为主体的半导体系的紫外光LED作为紫外光源。

优选上述白色LED光源的输出从10％上升至90％的时间、以及从90％下降至10％的时间分别为2μ秒以下。一般情况下，照明用LED通常使用钙钛矿系的荧光体，如图9中作为对比例而记载的那样，该荧光体的响应速度较慢，有时上升时间Tr2以及下降时间Tf2为1m秒以上，需要事前对响应速度进行评价。

根据这样的结构，通过使用响应性较高的白色LED光源，能够在照射紫外光时获得实现了所期望的色彩平衡的更优质的画质。即，为了在短时间内对介质进行识别而需要以高速进行读取，在此基础上，由于在短时间内切换多个波长，因此优选使用响应性较高的白色LED光源。

例如，在多个波长中，对于介质的表面和背面的反射以及透射，需要针对一个波长而以100μ秒以下的读取时间进行读取，优选以50μ秒以下的读取时间进行读取，因此，优选将白色LED光源的输出从10％上升至90％的时间、以及从90％下降至10％的时间分别设为2μ秒以下，特别优选设为0.5μ秒以下。

例如，具有如下构造：LED元件(未图示)为紫色或蓝色，在元件上覆盖有荧光体。若在上述荧光体中使用发出黄色光的YAG：Ce(铈掺杂氧化钇、铝石榴石烧结体)，则能够设为响应速度较快的白色LED光源。

上述多个受光元件可以沿主扫描方向以直线状排列。根据这样的结构，在一条线的观测线上，能够以高速对照射紫外光时的介质的可见荧光色进行检测。

本发明所涉及的紫外线荧光色检测方法是使用如下紫外线荧光色检测装置的紫外线荧光色检测方法，该紫外线荧光色检测装置从紫外光源向介质照射紫外光，并由受光部对从介质产生的荧光色发光进行检测，上述紫外线荧光色检测装置具备：白色LED光源，其通过使荧光体发出荧光而产生白色光；以及多个受光元件，它们设置于上述受光部，透过至少一种颜色以上的可见光彩色滤光片的光入射至上述多个受光元件。在上述紫外线荧光色检测方法中，基于被来自上述白色LED光源的白色光照射的白色基准物所发出的光经由上述可见光彩色滤光片入射至上述多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号，对被来自上述紫外光源的紫外光照射的介质所发出的荧光经由上述可见光彩色滤光片入射至上述多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号进行校正。

发明效果

根据本发明，通过使荧光体发出荧光而从白色LED光源产生白色光，将通过向白色基准物照射该白色光而获得的、来自各受光元件的输出信号用作基准像素输出值，由此能够简便且准确地检测出照射紫外光时的介质的可见荧光的颜色的读取精度。

附图说明

图1是概要地表示本发明的实施方式中的光线性传感器单元的结构的剖视图。

图2是概要地表示光线性传感器单元的附加结构的剖视图。

图3是线光源的立体图。

图4是表示线光源的各构成部件的分解立体图。

图5是线光源的侧视图。

图6是表示受光部的元件排列的示意图。

图7是表示受光部的受光元件和各种颜色的滤光片的排列例的图。

图8是用于对利用校正处理部进行校正时的方式进行说明的概要图。

图9是表示白色LED光源的响应速度的实施例以及对比例的图。

具体实施方式

＜光线性传感器单元＞

图1是表示本发明的实施方式中的光线性传感器单元的结构的概要剖视图。

该光线性传感器单元具备：壳体16；线光源10，其用于对纸张类进行照明；透镜阵列11，其用于对从上述线光源10朝向焦点面20射出并由纸张类反射的光进行引导；以及受光部12，其安装于基板13、且接受由透镜阵列11引导的透射光。沿着焦点面20朝一个方向x(副扫描方向)对纸张类进行输送。

上述壳体16、线光源10、受光部12、透镜阵列11沿y方向(主扫描方向)、即图1中相对于纸面垂直的方向延伸，图1示出了其截面。

线光源10是将光朝向处于焦点面20的纸张类射出的单元。射出的光的种类为可见光、白色光以及紫外光，进一步，有时还射出红外光。

该紫外光具有300nm～400nm的波长峰值，红外光具有直至1500nm的波长峰值。

在上述光中，至少紫外光以与其他光在时间上不重叠的方式(即，根据时间而切换)发光。有时红外光以与可见光在时间上重叠的方式发光，有时红外光还以与可见光在时间上不重叠的方式发光。

从线光源10射出的光透过保护玻璃14并在焦点面20汇聚。保护玻璃14并非必不可少，也可以将其省略，但为了对线光源10、透镜阵列11进行保护以免受到使用中(使用时)的垃圾(输送纸张类时所产生的纸粉等灰尘)的飞溅、划擦，优选设置保护玻璃14。

保护玻璃14的材质只要能够使从线光源10射出的光透过即可，例如可以是丙烯酸树脂、环烯烃系树脂等那样的透明树脂。但是，在本发明的实施方式中，优选使用白板玻璃、硼硅酸玻璃等特别是使紫外光透过的材质。

设置有基板5，该基板5与线光源10的底面对置、并用于供在线光源10的两端设置的第二光源部3、第一光源部4(参照图4、图5)固定。该基板5是由苯酚、环氧玻璃等形成的较薄的绝缘板，在其背面形成有由铜箔构成的布线图案。将第二光源部3、第一光源部4的端子插入于在基板5的各处部位所形成的孔，并在基板的背面利用焊料等将这些端子与布线图案接合，由此能够将第二光源部3以及第一光源部4搭载固定于基板5，并且，能够从规定的驱动电源(未图示)通过基板背面的布线图案对第二光源部3以及第一光源部4供给电力而驱动、控制其发光。

透镜阵列11是使由纸张类反射的光在受光部12成像的光学元件，可以使用自聚焦透镜阵列(注册商标：日本板硝子制造)等的棒状透镜阵列(rod lens array)。在本发明的实施方式中，将透镜阵列11的倍率设定为1(正像)。

优选在从焦点面20至受光部12的任意位置处设置作为“第三光学滤光片”的紫外光遮断滤光片膜15，该紫外光遮断滤光片膜15通过将紫外光反射或吸收而进行遮断以使得紫外光不会进入受光部12。在本发明的实施方式中，将紫外光遮断滤光片膜15安装于透镜阵列11的表面而使其具有将紫外光遮断的功能。在本说明书中，“将光遮断”是指将光反射或者吸收而使其不能透过。

该紫外光遮断滤光片膜15并未特别限定，只要能够防止紫外光进入受光部12，可以是任意材质、构造。例如优选将有机系的紫外光吸收剂混入或者涂敷于透明薄膜而成的紫外光吸收薄膜、通过在玻璃表面蒸镀多层氧化钛、氧化硅等透射率、折射率不同的金属氧化物或者电介质的薄膜而获得的干涉滤光片(带通滤光片)等。

此外，虽然将紫外光遮断滤光片膜15安装于透镜阵列11的出射面，但也可以将其安装于透镜阵列11的入射面或者中间部，还可以将其直接蒸镀或涂敷于保护玻璃14的内表面。总之，只要能够防止由纸张类反射的紫外光进入受光部12即可。

受光部12安装于基板13，并构成为包括受光元件，该受光元件接受反射光并通过光电转换作为电输出而读取图像。受光元件的材质、构造并未特别规定，可以是配置有使用了非晶硅、结晶硅、CdS、CdSe等的光电二极管、光电晶体管的结构。另外，也可以是CCD(Charge Coupled Device)线性图像传感器。进一步，作为受光部12，还可以使用排列有多个将光电二极管、光电晶体管、驱动电路以及放大电路形成为一体的IC(IntegratedCircuit)的、所谓的多芯片方式的线性图像传感器。另外，还可以根据需要而在基板13上安装驱动电路、放大电路等电路、或者用于将信号向外部取出的连接器等。进一步，还可以同时在基板13上安装A/D转换器、各种校正电路、图像处理电路、线路存储器、I/O控制电路等而将数字信号向外部取出。

此外，前述的光线性传感器单元是接受从线光源10朝向纸张类射出并由纸张类反射的光的反射型的光线性传感器单元，但是，如图2所示，也可以是以焦点面20为基准而将线光源10置于受光部12的相反侧的位置、且接受从线光源10朝向纸张类射出并从纸张类透过的光的透射型的光线性传感器单元。在该情况下，只有线光源10的位置处于焦点面20的下侧这一点与图1的配置不同，线光源10本身的构造与至此说明的构造并无不同。另外，也可以包括反射型的光线性传感器单元和透射型的光线性传感器单元这二者。

＜线光源＞

图3是概要地表示图1所示的光线性传感器单元中的线光源10的外观的立体图。图4是线光源10的各构成部件的分解立体图，图5是线光源10的侧视图。此外，图5中省略了罩部件2的图示。

线光源10具有：透明的导光体1，其沿长度方向L延伸；第二光源部3，其设置于长度方向L上的一侧的端面附近；第一光源部4，其设置于长度方向L上的另一侧的端面附近；罩部件2，其用于对导光体1的各侧面(底侧面1a以及左右侧面1b、1c)进行保持；以及光扩散图案P，其形成于在底侧面1a与左右侧面1b之间倾斜地形成的光扩散图案形成面1g，用于使从第二光源部3以及第一光源部4向导光体1的端面1e、1f入射并在导光体1中前进的光扩散、折射并从导光体1的光出射侧面1d射出。另外，优选具有分别在导光体1的端面1e、1f形成的第二光学滤光片6、第一光学滤光片7。

导光体1可以由丙烯酸树脂等光透射性较高的树脂、或者光学玻璃形成，但在本发明的实施方式中，由于使用发出紫外光的第一光源部4，因此，作为导光体1的材料，优选为对紫外光的衰减比较小的氟系树脂或环烯烃系树脂(参照专利文献2)。

导光体1为细长的柱状，其与长度方向L正交的截面无论在长度方向L上的哪个切口处实质上都形成为相同的形状、相同的尺寸。另外，导光体1的比例、即导光体1的长度方向L上的长度和其与长度方向L正交的截面的高度H的比率大于10，优选大于30。例如若导光体1的长度为200mm，则其与长度方向L正交的截面的高度H为5mm左右。

导光体1的侧面包括光扩散图案形成面1g(在图4中相当于导光体1的倾斜切割面)、底侧面1a、左右侧面1b、1c、光出射侧面1d(在图4中相当于导光体1的上表面)这五个侧面。底侧面1a、左右侧面1b、1c为平面形状，光出射侧面1d为了实现透镜的聚光效果而形成为凸向外侧的平滑的曲线状。但是，光出射侧面1d并非一定要形成为凸状，也可以是平面形状。在该情况下，可以以与光出射侧面1d对置的方式配置使得从导光体1射出的光汇聚的透镜。

光扩散图案形成面1g上的光扩散图案P维持恒定的宽度，且沿导光体1的长度方向L延伸为一条直线状。该光扩散图案P的沿着长度方向L的尺寸形成为比图像传感器的读取长度(即，受光部12的读取区域的宽度)长。

该光扩散图案P由在导光体1的光扩散图案形成面1g雕刻的多个V字状的槽构成。该多个V字状的槽分别形成为沿与导光体1的长度方向L正交的方向延伸，并具有彼此相同的长度。多个V字状的槽的截面例如也可以具有等腰三角形形状。

利用该光扩散图案P而能够使从导光体1的端面1e、1f入射并在导光体1的内部沿长度方向L传播的光折射、扩散，并能够沿长度方向L以大致相同的亮度从光出射侧面1d照射该光。由此，能够在导光体1的整个长度方向L上使得对纸张类照射的光大致恒定，从而能够消除照度不均的现象。

此外，光扩散图案P的槽的V字形状为一个例子，只要不会使照度不均变得显著，也可以取代V字形而任意地变更为U字形等。光扩散图案P的宽度也并非必须维持恒定的宽度，宽度可以沿导光体1的长度方向L而变化。关于槽的深度、槽的开口宽度，也可以适当地变更。

罩部件2为沿着导光体1的长度方向L的细长的形状，并以能够将导光体1的底侧面1a以及左右侧面1b、1c覆盖的方式而具有与导光体1的光扩散图案形成面1g对置的底面2a、与导光体1的右侧面1b对置的右侧面2b、以及与导光体1的左侧面对置的左侧面2c。上述三个侧面分别形成为平面，由上述三个侧面的内表面形成截面大致为U字状的凹部，因此，能够将导光体1插入于该凹部中。在该覆盖的状态下，罩部件2的底面2a与导光体1的底侧面1a密接，罩部件2的右侧面2b与导光体1的右侧面1b密接，左侧面2c与导光体1的左侧面1c密接。因此，能够利用罩部件2对导光体1加以保护。

此外，罩部件2并不限定于透明的罩，也可以是半透明、或者不透明的结构。例如，为了使从导光体1的光出射侧面以外的侧面漏出的光再次向导光体1内反射，罩部件2可以是反射率较高的白色树脂的成形品、或者涂敷有该白色树脂的树脂的成形品。或者，可以由不锈钢、铝等金属体形成罩部件2。

第二光源部3包括：光源3a，其发出可见光、或者从可见光至红外光的范围内的波长的光；以及光源3b，其发出白色光。光源3a具有例如发出近红外光、红光、绿光、蓝光的各种波长的光的多个LED(Light Emitting Diode)。光源3b是通过使荧光体发出荧光而产生白色光的白色LED光源，例如采用利用蓝色或者紫色的LED使荧光体发出荧光而产生白色光的白色LED光源、利用紫外区LED使荧光体发出荧光而产生白色光的白色LED光源等。荧光体涂敷于LED元件上或者混入密封剂中，在来自LED的光的基础上附加荧光体发出的光，由此形成在整个可见光区都具有输出的白色LED光源。

优选作为白色LED光源的光源3b的响应性较高，如图9中作为实施例而记载的那样，例如输出(相对发光强度)从10％上升至90％的响应时间(上升时间Tr1)、以及从90％下降至10％的响应时间(下降时间Tf1)为2μ秒以下，特别优选为0.5μ秒以下。使荧光体发出荧光而产生白色光的白色LED光源因使用荧光体而对响应性造成妨碍，因此，优选采用特定的荧光体。例如，具有如下构造：光源3b的LED元件(未图示)为紫色或蓝色、且在元件上覆盖有荧光体。若在上述荧光体中使用发出黄色光的YAG：Ce(铈掺杂氧化钇、铝石榴石烧结体)，则能够形成为响应速度较快的白色LED光源。

第一光源部4为对导光体1发出紫外光的紫外光源，可以使用300nm～400nm的紫外光LED光源等。优选使用具有330nm～380nm的范围内的峰值发光波长的紫外发光二极管。

在第二光源部3和第一光源部4形成有用于安装于基板5的端子31，将该端子31插入于基板5，并通过焊接等方式进行接合，由此将第二光源部3和第一光源部4分别与驱动电源(未图示)电连接。驱动电源形成为如下电路结构：通过选择对第二光源部3外加电压的电极端子和对第一光源部4外加电压的电极端子，能够使第二光源部3以及第一光源部4同时发光、或者在时间上交替地发光。另外，还可以从内置于第二光源部3的多个LED中选择任意LED使其同时发光、或者在时间上交替地发光。

根据以上结构，能够以紧凑的结构而使得可见光或者包含从可见光至红外光的波长范围的光从供第二光源部3(光源3a)设置的端面1e向导光体1入射，并能够使紫外光从供第一光源部4设置的端面1f向导光体1入射。由此，能够使从上述第一光源部4发出的光、或者从上述第二光源部3发出的光从上述导光体1的光出射侧面1d射出。另外，能够利用光源3b使白色光从与供光源3a设置的那侧相同的端面1e向导光体1入射、且从导光体1的光出射侧面1d射出。

优选在导光体1的供第二光源部3设置的端面1e设置有第二光学滤光片6，该第二光学滤光片6使得420nm以上的红外光以及可见光透过、且通过将不足400nm的紫外光反射或吸收而将其遮断。另外，在导光体1的供第一光源部4设置的端面1f设置有第一光学滤光片7，该第一光学滤光片7使得不足400nm的紫外光透过、且将420nm以上的红外光以及可见光反射或吸收而将其遮断。

第二光学滤光片6、第一光学滤光片7并未特别限定，只要能将作为目的的波长区域遮断，则可以是任意材质、构造。例如若是进行反射的光学滤光片，则优选为通过在玻璃表面蒸镀多层透射率、折射率不同的金属氧化物或者电介质的薄膜而获得的干涉滤光片(带通滤光片)。

作为进行反射的干涉滤光片，例如采用氧化硅以及五氧化二钽等，并对各层的透射率、折射率以及膜厚进行调整而进行多层蒸镀，由此确保所期望的带通滤光片特性而获得干涉滤光片。此外，当然，若能够利用通常的光学相关产业用的、以往所生产的带通滤光片而满足所要求的性能，则在采用时没有特别限制。

在将干涉滤光片用作第二光学滤光片6、第一光学滤光片7的情况下，当无法仅利用上述干涉滤光片而对作为目的的透射区域进行调整时，可以进一步在其基础上重叠采用了金属或该金属的氧化物、氮化物、氟化物薄膜的薄膜而确保所期望的波长特性。

若第二光学滤光片6是将紫外光吸收的光学滤光片，则可以是将有机系的紫外光吸收剂混入或者涂敷于透明薄膜后的紫外光吸收薄膜。另外，在干涉滤光片中，例如可以采用氧化硅和氧化钛等，并对各层的透射率、折射率以及膜厚进行调整而进行多层蒸镀，由此利用反射、吸收这两种功能将紫外光遮断而确保所期望的波长特性。

另外，若第一光学滤光片7是将可见光、红外光吸收的光学滤光片，则可以在薄膜中添加使得紫外光透过、且将可见光、红外光遮断的物质。

此外，第二光学滤光片6、第一光学滤光片7向导光体1的设置方法是任意的，可以通过涂敷或蒸镀而覆盖于导光体1的端面1e、1f。另外，可以准备薄膜状或者板状的第二光学滤光片6、第一光学滤光片7并使它们与导光体1的端面1e、1f密接，或者从端面1e、1f隔开一定距离地安装。

另外，还可以不将第二光学滤光片6、第一光学滤光片7设置于导光体1的端面1e、1f，而是设置于第二光源部3、第一光源部4。在该情况下，既可以通过涂敷或蒸镀而将光学滤光片6、7覆盖于各光源部3、4，也可以准备薄膜状或者板状的光学滤光片6、7并将它们密接安装于各光源部3、4。或者，可以在第二光源部3的密封剂中添加使得可见光、或者包含可见光至红外光的波长范围的光透过且将紫外光遮断的物质而构成第二光学滤光片6。同样，可以在第一光源部4的密封剂中添加使得紫外光透过、且将可见光、或者包含可见光至红外光的波长范围的光遮断的物质而构成第一光学滤光片7。

若第一光学滤光片7是使得紫外光透过、且将红外光以及可见光反射或吸收的光学滤光片，则具有如下优点。设想第一光源部4采用氧化铝陶瓷烧结体等、在被紫外光照射时发出波长为690nm附近的荧光的安装基体的情况。当从第一光源部4照射紫外光时，需要防止该照射光照射至第一光源部4的安装基体而二次照射690nm附近的荧光并进入导光体1中。因此，若通过将第一光学滤光片7设计为对红外光以及可见光进行反射或吸收而使得二次照射的荧光不会进入导光体1中，则能够防止从导光体1的光出射侧面1d射出不必要的荧光，从而能够改善纸张类的紫外荧光的对比度。此外，因紫外光而发出荧光的物质不仅是氧化铝陶瓷烧结体，在密封树脂发出荧光的情况下，也同样能够防止二次照射。

若第二光学滤光片6是使得红外光以及可见光透过、且将紫外光反射或吸收的光学滤光片，则具有如下优点。设想第二光源部3采用氧化铝陶瓷烧结体等、在被紫外光照射时发出波长为690nm附近的荧光的安装基体的情况。若从第一光源部4照射的紫外光通过导光体1的端面1e而照射至第二光源部3，则从第二光源部3二次照射690nm附近的荧光并进入导光体1中，因此需要防止该现象。因此，若将第二光学滤光片6设计为将紫外光反射或吸收而使得紫外光不会从导光体1的端面1e向外部射出，则该紫外光不会照射至第二光源部3。因此，能够防止从导光体1的光出射侧面1d射出不必要的荧光。其结果是，能够改善纸张类的紫外荧光的对比度。

在本发明的实施方式中，第二光学滤光片6优选为使红外光以及可见光透过、且将紫外光反射的光学滤光片，其具有如下优点。从第一光源部4向导光体1入射并由第二光学滤光片6反射而返回至导光体1的紫外光的光量增加，因此，其结果是，能够获得来自导光体1的光出射侧面1d的紫外光的出射光量增大的效果。在该情况下，由于第二光学滤光片6使得从第二光源部3照射的红外光以及可见光透过，因此，还不会妨碍来自第二光源部3的红外光以及可见光进入导光体1。

另外，若第一光学滤光片7是使紫外光透过、且将可见光、红外光反射的光学滤光片，则从第二光源部3照射、向导光体1入射并由第一光学滤光片7反射而返回至导光体1的可见光、红外光的光量增加，因此，其结果是，能够获得来自导光体1的光出射侧面1d的可见光、红外光的出射光量增大的效果。另外，第一光学滤光片7使从第一光源部4照射的紫外光透过，因此还能够使紫外光从导光体1的光出射侧面1d射出。

从第一光源部4发出的紫外光经由第一光学滤光片7而向导光体1入射，因光扩散图案形成面1g而扩散、折射，并从光出射侧面1d向处于焦点面20的纸张类(介质)照射。由此，从纸张类产生荧光，并利用受光部12对该荧光色发光进行检测，从而能够进行利用紫外光的对纸张类的识别。

从第二光源部3的光源3a发出的可见光或者包含从可见光至红外光的波长范围的光经由第二光学滤光片6而向导光体1入射，因光扩散图案形成面1g而扩散、折射，并从光出射侧面1d向处于焦点面20的纸张类(介质)照射。由此，能够进行利用可见光或者红外光的对纸张类的识别。

＜受光部＞

图6是表示受光部12的元件排列的示意图。受光部12为如下结构：排列有将沿y方向以直线状排列的多个受光元件(分别由光电二极管、光电晶体管等构成)、信号处理部21以及驱动器22一体化的传感器IC芯片，由彩色滤光片将各受光元件覆盖并将该结构安装于基板上。驱动器22是生成并供给用于对受光元件进行驱动的偏置电流的电路部分，信号处理部21是对受光元件的光检测信号进行读取处理的电路部分。受光元件的种类并未限定，但例如采用硅PN二极管或者PIN二极管。

在纸张类沿x方向(副扫描方向)移动的期间，通过使排列成一列的受光元件曝光，能够在纸张类的表面上设定沿着y方向(主扫描方向)的规定宽度的观测线。可以根据光源的强度、传感器的波长灵敏度等而任意地设定读取纸张类的线信息的曝光时间(称为光学读取时间)。例如在ATM、纸币处理机等中，纸张类在x方向上的移动速度为1500mm/秒～2000mm/秒，若采用0.5毫秒～1.0毫秒作为光学读取时间，则观测线在x方向上的宽度为0.75mm～2mm。

在本发明的实施方式中，如图6所示，以直线状而排列有多个、例如四个受光元件而构成受光部12的每一个像素(像素是指对图像数据进行读取处理的空间单位)。在图6中，在四个受光元件中，第一个受光元件由红色的(R)彩色滤光片覆盖，第二个受光元件由绿色的(G)彩色滤光片覆盖，第三个受光元件由蓝色的(B)彩色滤光片覆盖。而且，第四个受光元件由透明(W)滤光片覆盖、或者并未由各种颜色的滤光片覆盖。此外，上述彩色滤光片(R、G、B)通常相对于300nm～400nm的紫外光不透明、且相对于波长为800nm以上的红外光具有透射性。

这样，在受光部12，与各像素相对应地设置有可见光彩色滤光片(R、G、B)，从该彩色滤光片透过的光向各受光元件入射。但是，对于彩色滤光片，针对各像素并不局限于三种颜色，只要设置一种颜色以上的彩色滤光片即可。

此外，在图6中，只有一个元件由同一颜色的彩色滤光片覆盖，但是，也可以是两个以上的受光元件由同一颜色的彩色滤光片覆盖。

透明(W)滤光片是未进行任何着色的“透明的”滤光片。例如优选具有将所有彩色滤光片的透光率相加所得到的透光率。例如优选具有将R滤光片的光透过频带、G滤光片的光透过频带以及B滤光片的光透过频带连接而制作包络线时的、与该包络线相同的透光率。作为形成这样的“透明滤光片”的膜材料，在有机材料中，可从透明的丙烯酸树脂、环烯烃系树脂、硅树脂、氟系树脂中选择，另外，在无机系材料中，可从氮化硅膜、氧化硅膜中选择。

上述各种颜色的滤光片材料相对于300nm～400nm的紫外光也透明。上述光学滤光片材料相对于波长800nm以上的红外光也具有透射性。

此外，在有机材料中，含有用于液晶用途的紫外光吸收剂的透明材料相对于紫外光并不透明，因此，不优选采用这种透明材料。

这样，受光部12针对一个像素搭载有多个受光元件以及将这些受光元件覆盖的各种颜色的彩色滤光片，因此，无需对光源的波长进行切换，能够使可分别单独地照射所期望的波长区域的光的多个发光元件同时点亮，而以一条观测线一次便将纸张类的颜色信息输出。

这样的结构的受光部12的光检测信号是同时获取各受光元件的光检测信号的信号，这些信号输入至信号处理部21。信号处理部21基于从受光部12的R、G、B的各彩色滤光片透过的受光元件的信号强度而对纸张类的颜色信息进行判别，并且基于从透明(W)滤光片透过、或者不从上述各种颜色的滤光片透过的信号强度而对进入该像素的总光量进行计算。由此，能够获得以总光量为分母(参考)的、基于各种颜色的信号的准确的光量的图像数据。

来自信号处理部21的信号输入至控制部100。控制部100例如为包括CPU(CentralProcessing Unit)的结构，CPU通过执行程序而作为判定部101以及校正处理部102等发挥功能。

判定部101将由受光元件读取的纸张类的图像数据分别与例如主数据(masterdata)进行比较而对真伪、币种以及污损等进行判别。校正处理部102通过对从信号处理部21输入的信号进行校正而生成校正后的图像数据。判定部101基于由校正处理部102校正后的图像数据而进行判定。

但是，受光部12的元件排列并不限定于上述方式。例如，如图7中的(a)所示，受光部12的受光元件并不局限于如RGBWRGBW……那样排列成一列，也可以排列成两列以上。图7中的(b)是上述受光元件针对一个像素以2×2的方式排列的结构，示出了在两列中的一列(例如下侧的一列)的一个角落排列有透明(W)滤光片或者不具有各种颜色的滤光片的第二受光元件的例子。图7中的(c)是上述受光元件针对一个像素排列成四列的结构，示出了在上述四列中的一列(例如最下侧的一列)排列有透明(W)滤光片或者不具有各种颜色的滤光片的第二受光元件的例子。即使在上述情况下，在一个像素内，也能够对通过透明(W)滤光片或者利用不具有各种颜色的滤光片的受光元件检测出的光信号进行记录，并且能够对从各彩色滤光片(R、G、B)透过的各受光元件的信号强度进行检测。

另外，可以代替透明(W)滤光片而设置绿色(G)的彩色滤光片，由此形成RGBGRGBG……这样的排列。这样，设置于各像素的彩色滤光片的种类以及数量是任意的，只要针对各像素设置有至少一种颜色以上的可见光彩色滤光片即可。

＜校正处理＞

图8是用于说明利用校正处理部102进行校正时的方式的概要图。在本发明的实施方式中，利用从第二光源部3的光源3b发出的白色光进行校正，由此能够实现照射紫外光时的荧光色的色彩平衡。

具体而言，沿着焦点面20在x方向上对白色基准物200进行输送。白色基准物200例如由反射率较高的白色的片材构成。当输送白色基准物200时，从第二光源部3的光源3b发出白色光，该白色光从导光体1的光出射侧面1d射出并向白色基准物200照射。来自被白色光照射后的白色基准物200的反射光从透镜阵列11透过并向受光部12入射，经由受光部12的各彩色滤光片而在多个受光元件处受光。由此，对来自各受光元件的输出信号的信号强度进行检测。

对于这样由白色光获得的各像素的与RGB的各种颜色对应的信号强度的值，除以各像素中的最小值，由此针对每个像素计算出RGB的各种颜色的标准化输出的比(Rn：Gn：Bn)作为基准像素输出值。

然后，沿着焦点面20在x方向上对纸张类(介质)进行输送。在输送纸张类时，从第一光源部4发出紫外光，该紫外光从导光体1的光出射侧面1d射出并向纸张类照射。从被紫外光照射的纸张类产生荧光，该荧光从透镜阵列11透过并向受光部12入射，经由受光部12的各彩色滤光片而在多个受光元件处受光。由此，对来自各受光元件的输出信号的信号强度Rf、Gf、Bf进行检测。

对于这样由荧光获得的各像素的与RGB的各种颜色对应的信号强度的值Rf、Gf、Bf，分别除以在各像素中预先计算出的RGB的各种颜色的标准化输出的比(Rn：Gn：Bn)，由此针对每个像素而计算出校正后的信号强度的值Rfc、Gfc、Bfc。

即，由下式(1)算出各像素的与红色(R)对应的校正后的信号强度的值Rfc，由下式(2)算出各像素的与绿色(G)对应的校正后的信号强度的值Gfc，由下式(3)算出各像素的与蓝色(B)对应的校正后的信号强度的值Bfc。

Rfc＝Rf/Rn···(1)

Gfc＝Gf/Gn···(2)

Bfc＝Bf/Bn···(3)

＜作用效果＞

在本发明的实施方式中，本发明的白色LED光源(第二光源部3的光源3b)，即在作为激发光源的紫色、蓝色的LED上用荧光体进行覆盖，将LED元件的发光和荧光体的荧光合成而成的白色光向白色基准物200照射，由此来自白色基准物200的光经由可见光彩色滤光片而向多个受光元件入射。将此时所获得的来自各受光元件的输出信号用作基准像素输出值Rn、Gn、Bn，由此能够简便、且准确地检测出照射紫外光时的纸张类的可见荧光的颜色的读取精度。

具体而言，在鉴别有价证券、纸币等纸张类(介质)时，从紫外光源(第一光源部4)向纸张类照射紫外光，来自纸张类的荧光经由可见光彩色滤光片而向多个受光元件入射，由此获得来自各受光元件的输出信号Rf、Gf、Bf。对于该输出信号Rf、Gf、Bf，利用基准像素输出值Rn、Gn、Bn并通过上述式(1)～(3)进行校正。由此，能够实现照射紫外光时的荧光色的色彩平衡，因此能够获得实现了所期望的色彩平衡的优质的画质。

特别是如上述实施方式那样通过使用上升时间以及下降时间较短、且响应性较高的白色LED光源(第二光源部3的光源3b)，能够在照射紫外光时获得实现了所期望的色彩平衡的更优质的画质。即，为了在短时间内进行对纸张类的识别而需要以高速进行读取(例如一条线的读取速度为100μ秒以下)，在此基础上，由于在短时间内切换多个波长，因此，优选使用响应性较高的白色LED光源。

进一步，在本发明的实施方式中，在受光部12中，多个受光元件沿y方向(主扫描方向)以直线状排列。由此，能够在一条线的观测线上以高速对照射紫外光时的纸张类的可见荧光色进行检测。

＜变形例＞

以上虽然对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的实施并不限定于以上方式。例如，在本发明中，第二光源部3的光源3a是发出可见光、或者从可见光至红外光的波长的光的光源，但也可以是仅发出可见光的光源。可以将第二光源部3的光源3a省略而仅设置作为白色LED光源的光源3b。另外，可以将光扩散图案P的形成面配置于导光体1的除了光出射侧面1d以外的任意的面。例如，可以在底侧面1a形成光扩散图案而将该面设为光扩散图案P的形成面(在该情况下，无需在底侧面1a与左右侧面1b之间倾斜地形成面)。

在校正处理中，也可以不对被来自第一光源部4的紫外光照射的纸张类所发出的荧光入射至受光部12而获得的、来自各受光元件的输出信号，而是对被来自第二光源部3的光源3a的可见光、或者从可见光至红外光的范围的波长的光照射的纸张类所发出的光入射至受光部12而获得的、来自各受光元件的输出信号，利用基准像素输出值Rn、Gn、Bn进行校正。

线光源10并不局限于使得光从长度方向L上的一侧或者两侧的端面相对于导光体1入射并利用光扩散图案P使光扩散、折射的结构，也可以是从导光体1的底侧面1a侧经由光出射侧面1d直接对焦点面20照射光的结构(所谓的正下型)。由此，即使是在使用廉价且输出比较小的LED作为光源的情况下，也能够通过正下型排列而确保所期望的光量。在这样的正下型的结构的情况下，还可以将导光体1省略。

另外，观测线并不局限于一条线，可以在x方向(副扫描方向)上排列设定分别沿y方向(主扫描方向)延伸的多条观测线。在该情况下，可以算出x方向上的同一列的像素的输出信号的平均值，并利用该平均值进行校正处理。

符号说明

1 导光体

2 罩部件

3 第二光源部

3a 光源

3b 光源(白色LED光源)

4 第一光源部

6 第二光学滤光片

7 第一光学滤光片

10 线光源

11 透镜阵列

12 受光部

20 焦点面

100 控制部

101 判定部

102 校正处理部

200 白色基准物

Claims (6)

1.一种紫外线荧光色检测装置，其从紫外光源向介质照射紫外光，并由受光部对从介质产生的荧光色发光进行检测，

所述紫外线荧光色检测装置的特征在于，具备：

白色LED光源，其通过使荧光体发出荧光而产生白色光；

像素，其搭载有设置于所述受光部且供透过至少一种颜色以上的可见光彩色滤光片的光入射的多个受光元件及覆盖这些多个受光元件的所述可见光彩色滤光片；以及

校正处理部，其将针对每个所述像素的、被来自所述白色LED光源的白色光照射的白色基准物所发出的反射光经由所述可见光彩色滤光片入射至所述多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号除以所述输出信号中的最小值而得到的比设为基准像素输出值，并基于所述基准像素输出值对被来自所述紫外光源的紫外光照射的介质所发出的荧光经由所述可见光彩色滤光片入射至所述多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号进行校正。

2.根据权利要求1所述的紫外线荧光色检测装置，其特征在于，

所述白色LED光源的输出从10％上升至90％的时间、以及从90％下降至10％的时间分别为2μ秒以下。

3.根据权利要求1或2所述的紫外线荧光色检测装置，其特征在于，

所述多个受光元件沿主扫描方向以直线状排列。

4.一种使用紫外线荧光色检测装置的紫外线荧光色检测方法，该紫外线荧光色检测装置从紫外光源向介质照射紫外光，并由受光部对从介质产生的荧光色发光进行检测，

所述紫外线荧光色检测方法的特征在于，

所述紫外线荧光色检测装置具备：

白色LED光源，其通过使荧光体发出荧光而产生白色光；以及

像素，其搭载有设置于所述受光部且供透过至少一种颜色以上的可见光彩色滤光片的光入射的多个受光元件及覆盖这些多个受光元件的所述可见光彩色滤光片，

将针对每个所述像素的、被来自所述白色LED光源的白色光照射的白色基准物所发出的反射光经由所述可见光彩色滤光片入射至所述多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号除以所述输出信号中的最小值而得到的比设为基准像素输出值，并基于所述基准像素输出值对被来自所述紫外光源的紫外光照射的介质所发出的荧光经由所述可见光彩色滤光片入射至所述多个受光元件而获得的、来自各受光元件的输出信号进行校正。

5.根据权利要求4所述的紫外线荧光色检测方法，其特征在于，

所述白色LED光源的输出从10％上升至90％的时间、以及从90％下降至10％的时间分别为2μ秒以下。

6.根据权利要求4或5所述的紫外线荧光色检测方法，其特征在于，

所述多个受光元件沿主扫描方向以直线状排列。

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