CN110537092A - 光传感器、光检测装置、纸张处理装置、光检测方法及磷光检测装置 - Google Patents

光传感器、光检测装置、纸张处理装置、光检测方法及磷光检测装置 Download PDF

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Abstract

使对从激发光所激发的检测对象辐射的磷光等辐射光进行检测的光传感器小型化，并且增大该光传感器的辐射光受光面。将光传感器(10)构成为，具备：光源(30)，照射激发光；光检测器(40)，对从所述激发光所激发的检测对象(T)辐射的辐射光进行检测；以及单一的导光部(50)，将所述激发光引导至所述检测对象T，并且将所述辐射光引导至所述光检测器(40)。

Description

光传感器、光检测装置、纸张处理装置、光检测方法及磷光检 测装置
技术领域
本发明涉及对从激发光所激发的检测对象辐射的磷光等辐射光进行检测的光传感器、具备该光传感器的光检测装置、具备该光检测装置的纸张处理装置、对所述辐射光进行检测的光检测方法以及磷光检测装置。
背景技术
以往，为了识别纸币或文档等纸张、商品等的真伪，利用具有规定的光学特性的安全标记。例如，将包含的特殊原材料的安全标记通过印刷等事先设置于纸张或商品包装上，根据辐射光的辐射状态判别纸张或商品等的真伪，该特殊原材料在可见光下不辐射磷光等辐射光，仅在照射紫外线等规定波长的激发光的情况下进行辐射光的辐射。作为辐射光，利用在激发光照射时辐射的荧光、或在激发光照射后辐射的磷光。
在专利文献1中，公开了相对于在生产线上移动的、用发光材料标记的物品，从光源照射激发光，并通过五个光学传感器对冷光进行检测的装置。
另外，在专利文献2中，公开了从相对于纸币斜着配置的发光二极管向纸币中的荧光体照射紫外线，通过荧光检测器经由使用了透镜的光学系统对从纸币发出的荧光进行检测的装置。
另外，在专利文献3中，公开了从相对于纸币斜着配置的光源向纸币照射激发光，通过检测器单元经由使用了透镜的光学系统，对在纸币中或纸币上激发出的冷光进行检测的装置。
另外，在专利文献4中，公开了对纸币照射激发光，检测辐射的荧光或磷光来验证纸币的真伪的装置。在专利文献4所公开的装置中，通过阵列检测器经由具备圆筒形的透镜的光学系统来检测荧光或磷光。
在专利文献1中，还公开了对两种发光材料进行区别的装置，该两种发光材料在相同的波长范围内发光，且以不同的比率含有衰减时间常数彼此不同的两种色素。该装置沿着路径具备多个光检测器来对发光强度分布进行检测，将归一化的强度分布的强度值或衰减所需的时间与基准值进行比较，或者将归一化的强度分布的曲线形状与基准发光强度分布的曲线形状进行比较。由此，在尽管两种色素的比率不同，但两种发光材料的归一化的发光强度分布非常相似的情况下，也能够对发光材料进行辨认。
另外，在专利文献5中，公开了对纸币照射激发光，检测辐射的磷光来验证纸币的真伪的装置。该装置使用两个传感器对磷光进行检测，对各个传感器检测到的磷光的强度之比进行验证。
另外，在专利文献6中，公开了对纸币照射激发光，检测辐射的磷光来验证纸币的真伪的装置。该装置对照射激发光而得到的磷光的光谱的峰进行检测，按每个检测到的峰的波长来检测衰减的特征。
在专利文献1中，还公开了对两种发光材料进行区别的装置，该两种发光材料在相同的波长范围内发光，且以不同的比率含有衰减时间彼此不同的两种色素。该装置检测被高速输送的物品上的发光材料的衰减时间特性，制成测定发光强度分布，并与基准强度分布进行比较。输送速度V为6m/s(6000mm/s)。光源的激发时间间隔Δtex为100μs(0.1ms)。光源熄灭后的时间延迟Δtd为40μs(0.04ms)。所激发的发光材料的测定时间间隔Δtm为4000μs(4ms)。另外，在附图中示出具有五个光传感器的情况。由此，在测定时间间隔Δtm的期间进行五次检测，若等间隔地进行检测，则按每1000μs(1ms)进行各次检测。专利文献1所公开的装置通过该五次的检测，制成测定发光强度分布。
在专利文献6中，还公开了对纸币照射激发光，检测辐射的磷光来验证纸币的真伪的装置。该装置对照射激发光而得到的磷光的光谱的峰进行检测，按每个检测到的峰的波长来检测衰减的特征，并与已注册的特征进行比较。该装置在自光源刚熄灭之后起(即没有时间滞后)500μs(0.5ms)的期间进行初次的测定。另外，将光源再次点亮之后，再次熄灭光源，在自第二次熄灭后经过100μs(0.1ms)后起(即按100μs的时间滞后)500μs(0.5ms)的期间进行接下来的测定。该装置一边使时间滞后增加，一边重复测定直至超过发光衰减时间。
在专利文献5中，还公开了求出在第一光谱区域中检测到的强度值与在第二光谱区域中检测到的强度值之比，来判定文件的真伪的方法。从发光物质的激发结束起50μs(0.05ms)后，开始发光的强度的检测，持续50μs(0.05ms)。另外，在时间间隔100μs(0.1ms)之后开始发光的强度的检测，持续50μs(0.05ms)。在第一光谱区域中检测到的强度值的衰减时间为τ1＝200μs(0.2ms)，在第二光谱区域中检测到的强度值的衰减时间为τ2＝400μs(0.4ms)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2014-519130号公报
专利文献2：美国专利第6918482号说明书
专利文献3：美国专利第6777704号说明书
专利文献4：日本专利第3790931号公报
专利文献5：美国专利申请公开第2015/348351号说明书
专利文献6：美国专利第7262420号说明书
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中公开的装置具有多个检测器，因此有能够增大辐射光的受光范围的优点，但另一方面，具有装置复杂并且大型化的缺点。
另外，在专利文献2、专利文献3或专利文献4中公开的装置使用光学系统，该光学系统使用了透镜。由此，需要在透镜、与荧光检测器、检测器单元或阵列检测器之间，确保透镜焦距的量的间隔。也就是说，这些文献所公开的装置具有难以小型化的问题。另外，在使用了透镜的光学系统中，受光范围受到透镜直径的限制，因此这些文献所公开的装置具有难以增大受光范围的问题。
如上所述，以往的装置无法兼顾对辐射光进行检测的传感器部的小型化、以及增大辐射光受光面。有鉴于此，本发明的目的在于，在使传感器小型化的同时，增大传感器的辐射光受光面。
另外，在专利文献1所公开的装置中，无论是由单一色素构成的发光材料还是由衰减时间常数不同的多种色素构成的发光材料，为了对发光材料进行区别，需要针对每种发光材料预先准备基准值或基准的曲线形状。即，对于有基准的发光材料，能够辨认是哪种发光材料，但对于没有基准的发光材料，无法辨认是由单一色素构成的发光材料还是有多种色素构成的发光材料。
另外，专利文献5所公开的装置是以两个传感器分别检测到的磷光的强度之比为特征来验证纸币的真伪的，无法判定辐射各个磷光的发光材料是由单一色素构成的发光材料还是由衰减时间常数不同的多种色素构成的发光材料。
另外，专利文献6所公开的装置按每个检测到的峰的波长来检测衰减的特征，也许能够根据峰的数量判定辐射磷光的发光材料是由单一色素构成的发光材料还是由磷光的颜色不同的多种色素构成的发光材料。然而，无法判别辐射磷光的发光材料是由单一色素构成的发光材料还是由在相同的波长范围内发光且衰减时间常数不同的多种色素构成的发光材料。
如上所述，专利文献1、5或6所公开的装置均无法判别辐射磷光的磷光体是由单一的色素构成的磷光体还是由在相同的波长范围内发光且衰减时间常数不同的多种色素构成的磷光体。
本发明是鉴于上述的现状而完成的，其目的在于，判别检测到的磷光是否是由在相同的波长范围内且衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成的磷光。
另外，若如专利文献1或专利文献6所公开的装置那样，重复多次的检测来求出磷光的衰减的特征，并与已注册的磷光的特征进行比较，则能够准确地对磷光进行检测，但检测会花费时间。因此，难以实现处理的高速化。
在专利文献5所公开的发明中，对磷光进行两次检测，次数较少，但该检测只不过求出两个磷光之比而已，并非检测例如衰减时间常数那样的、磷光的特征。
磷光体是指，接收可见光或紫外线等激发光时被激发而辐射磷光的物质。从磷光体辐射的磷光的强度(光量)在激发光停止照射时成为最大值，之后逐渐衰减。从磷光体辐射的磷光的颜色和衰减时间常数是由磷光体决定的。应予说明，即使磷光体不同，也存在磷光的颜色和衰减时间常数中的某一者相同、或两者相同的情况。另外，还存在从单一磷光体辐射的磷光不限于一种而为多种的情况。接下来，为了使说明简单，将从单一磷光体辐射的磷光设为一种来进行说明。另外，即使外观上的磷光的颜色不同，只要在能够通过光检测器检测到的波长范围内，就能视为相同波长范围内的磷光。从单一磷光体α辐射的磷光的强度与时间的关系由数学式1表示。
[数学式1]
Pα＝Aαexp(-t/τα) (1)
在数学式1中，Pα是从磷光体α辐射的磷光的强度，Aα是由磷光体α的浓度或发光效率决定的常数，t是从激发光的熄灭时至检测到磷光时为止所经过的时间，τα是从磷光体α辐射的磷光的衰减时间常数。即使磷光体α是衰减时间常数彼此相同的多个磷光体的混合物，从磷光体α辐射的磷光的强度与时间的关系也同样由数学式1表示。
若检测到的磷光是从具有单一的衰减时间常数的磷光体或衰减时间常数相同的多个磷光体辐射出的磷光，通过在不同的检测时机(检测时期)检测两次强度并求解数学式1的联立方程，能够求出磷光体的衰减时间常数。
以下，对于上述数学式1中的时间t，将磷光的检测时机作为时刻tn来进行说明。时刻tn由从激发光的熄灭时至检测到磷光时为止所经过的时间表示，在激发光的熄灭时t0＝0。
具体而言，当激发光停止辐射后，在时刻t1(第一时机)和第二时刻t2(第二时机)对从检测对象辐射的磷光的强度P1和强度P2进行检测。使用该强度P1和强度P2、以及检测到该强度P1和强度P2的时刻t1和时刻t2，基于下述数学式2，计算出从检测对象辐射的磷光的衰减时间常数τα。
[数学式2]
τα＝-(t2-t1)/ln(P2/P1) (2)
如此，根据检测时机之差t2-t1和强度比P2/P1计算出从检测对象辐射的磷光的衰减时间常数，并对磷光进行识别，从而能够对具备检测对象的纸张等的真伪进行判别。
应予说明，在从检测对象辐射的磷光由衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成的情况下，无法以数学式1表示磷光的强度，但能够通过上述的计算方法，求出以具有单一的衰减时间常数的磷光代替的情况下的衰减时间常数。也能够将其作为磷光的特征来进行识别。
但是，时刻t1与时刻t2之差越小，则磷光的强度的变化量越小，因此容易受到检测对象上的磷光体α的印刷不均或检测器的误差等的影响，有时难以准确地计算出衰减时间常数τ。由此，根据要进行检测的磷光体的衰减特性来设定适当的磷光检测时机是重要的。
本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，提供能够在短时间内对作为识别对象的磷光进行识别的装置。
解决问题的方案
本发明的光传感器具备：光源，照射激发光；光检测器，对从所述激发光所激发的检测对象辐射的辐射光进行检测；以及单一的导光部，将所述激发光引导至所述检测对象，并且将所述辐射光引导至所述光检测器。
另外，本发明的光检测方法包括：光源照射激发光的工序；以及光检测器对辐射光进行检测的工序，该辐射光是从透射过导光部的所述激发光所激发的检测对象辐射且透射过所述导光部的辐射光。
若检测到的磷光是从单一磷光体或衰减时间常数相同的多个磷光体辐射的磷光，通过在不同的检测时期检测两次强度并求解磷光的强度与时间的关系式的联立方程，能够求出磷光体的衰减时间常数。然而，若检测到的磷光是从衰减时间常数不同的多种磷光体辐射的磷光，则需要求解复杂的指数函数的联立方程，难以求出多种磷光体的衰减时间常数。
另一方面，在安全标记等的真伪判定中，磷光是否由在相同的波长范围内发光且彼此衰减时间常数不同的多种磷光构成，也是特征之一，若能够对此进行判别，则是有用的。具体而言，若在不同的检测时期至少检测三次磷光的强度，则能够判别检测到的磷光是否由具有单一的衰减时间常数的磷光构成。换言之，能够判别检测到的磷光是否由衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成。
即，本发明的磷光检测装置为了解决上述问题，具备：光源，对包含磷光体的检测对象照射激发光；光检测器，对从所述检测对象辐射的磷光的强度进行检测；检测部，对所述光源及所述光检测器进行控制，当所述激发光停止照射后，在不同的检测时期对所述强度至少检测三次；以及判别部，基于由所述检测部检测到的至少三个所述强度和该至少三个所述强度的检测时期，判别所述磷光是否是由彼此衰减时间常数不同的多种磷光构成的。
另外，本发明的磷光检测方法为了解决上述问题，包括以下工序：对包含磷光体的检测对象照射激发光的工序；当所述激发光停止照射后，在不同的检测时期对从所述检测对象辐射的磷光的强度至少检测三次的工序；以及基于检测到的至少三个所述强度和该至少三个所述强度的检测时期，判别所述磷光是否由彼此衰减时间常数不同的多种磷光构成的工序。
本发明的磷光检测装置具备：光源，对检测对象照射激发光，该检测对象辐射作为识别对象的多种磷光中的至少一种；光检测器，对从所述检测对象辐射的磷光的强度进行检测；以及控制部，对所述光源及所述光检测器进行控制，所述控制部在所述激发光停止照射后的第一时机进行所述强度的初次检测，在所述初次检测之后的第二时机进行所述强度的后续检测。所述第二时机是作为所述识别对象的多种磷光中的至少两种之间的、通过所述初次检测而检测到的所述强度与通过所述后续检测而检测到的所述强度之比的差的绝对值为规定值以上的时刻。
另外，本发明的磷光检测方法包括以下工序：对检测对象照射激发光的工序，该检测对象辐射作为识别对象的多种磷光中的至少一种；停止所述激发光的照射的工序；当所述激发光停止照射后，在第一时机进行对从所述检测对象中包含的磷光体辐射的磷光的强度的初次检测的工序；以及在所述初次检测之后的第二时机进行所述强度的后续检测的工序。所述第二时机是作为所述识别对象的多种磷光中的至少两种之间的、通过所述初次检测而检测到的所述强度与通过所述后续检测而检测到的所述强度之比的差的绝对值为规定值以上的时机。
应予说明，虽然磷光体的种类是多样的，磷光的发光色和衰减时间常数是多样的，但在此将衰减时间常数为0.2msec至10msec的磷光体设为检测对象，该衰减时间常数被认为适合作为以钞票或证券等有价文件(value document)为代表的纸张的安全特征。具体而言，例如在利用以4000mm/sec输送纸币的纸币处理装置来对衰减时间常数为0.2～10msec的磷光进行检测的情况下，至磷光达到初始值的约37％(e分之1)为止检测对象被输送而移动的距离为0.8～40mm。由此，若在检测对象的输送方向上存在10mm～20mm左右的、传感器能够检测磷光的范围，则能够对具有上述的衰减时间常数的磷光体进行区别。
发明效果
根据本发明，能够通过单一的导光部，从光源将激发光引导至检测对象，并且从检测对象将辐射光引导至光检测器，因此能够在使传感器小型化的同时，增大传感器的辐射光受光面。
根据本发明，能够判别检测到的磷光是否由在相同的波长范围内发光且衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成。
根据本发明，可提供能够在短时间内对作为识别对象的磷光进行识别的装置。
附图说明
图1是表示本发明的光传感器的一实施例的结构的示意图。
图2是图1中的II-II剖面图。
图3是图1中的III-III剖面图。
图4是图1中的IV-IV剖面图。
图5是图1中的V-V剖面图。
图6是对本发明的光传感器中光被引导的情况进行说明的示意图。
图7A是从移动的检测对象检测辐射光的方法的说明图。
图7B是从移动的检测对象检测辐射光的方法的说明图。
图8是表示光源熄灭后的检测对象的移动距离与检测到的强度的关系的曲线图。
图9是表示本发明的光检测装置的一实施例的结构的示意图。
图10是表示本发明的光检测装置的动作流程的流程图。
图11是表示本发明的光传感器的其他的实施例的结构的示意图。
图12是表示本发明的光传感器的另一其他的实施例的结构的剖面图。
图13是表示本发明的光传感器的另一其他的实施例的结构的剖面图。
图14是表示从磷光体辐射的磷光的衰减特性的曲线图。
图15是将图14所示的曲线图的纵轴转换为对数值而成的半对数曲线图。
图16是表示衰减时间常数不同的三种磷光的强度比的衰减曲线的曲线图。
图17是表示衰减时间常数不同的四种磷光的强度比的衰减曲线的曲线图。
图18是表示衰减时间常数不同的五种磷光的强度比的衰减曲线的曲线图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明进行详细说明。
<第一实施方式>
(1)光传感器的结构
图1是表示适用本发明的一实施例的光传感器10的结构的侧方剖面示意图。另外，图2、图3、图4及图5分别是图1中的II-II剖面图、III-III剖面图、IV-IV剖面图及V-V剖面图。此外，图1示出了将光传感器10朝下安装的情况，但光传感器10能够朝任意方向安装。
光传感器10具备：支架20、光源30、光检测器40、导光体50、基板60及滤光器70。
支架20由黑色树脂等不使光透射的物质构成，具有上下开口的通孔，为筒状部。在该通孔内，从下方侧按顺序配置有导光体50、滤光器70、光源30及光检测器40。另外，该通孔的上侧开口被基板60覆盖。另外，支架20具有配置于光源30与光检测器40之间的间隔板21，作为支架20的一部分。若间隔板21与导光体50接触，则有可能伤到导光体50的表面，而该伤会引起光的漏出、衰减或漫射，使导光体50的导光性能降低。因此，在间隔板21的下端与导光体50的表面之间设置有微小的间隙。但是，在不存在这样的可能性的情况下，也可以使间隔板21与导光体50接触。另外，间隔板21当然也可以是与支架20不同的部件。
光源30对检测对象照射激发光。具体而言，光源30是紫外线LED，安装于基板60的下表面。优选光源30照射的激发光包含能够使检测对象激发的波长，不包含要检测的辐射光的波长范围。
光检测器40对从检测对象辐射的辐射光进行检测。具体而言，光检测器40是输出根据所接收的光的强度(光量)而变化的信号的光电二极管，安装于基板60的下表面。如图5所示，光传感器10具备两个光检测器40。这些光检测器40的能够检测到的波长范围不同。由此，能够同时对检测到两种辐射光。此外，在仅对特定的波长的辐射光进行检测，或与波长无关地对辐射光的强度进行检测的情况下，光检测器40的数量也可以是一个。另外，通过将光检测器40的数量设为三个以上，还能够同时对三种以上的辐射光进行检测。
导光体50将从光源30照射的激发光引导至检测对象，将从检测对象辐射的辐射光引导至光检测器40。即，导光体50作为导光部而发挥功能。导光体50是由丙烯酸或聚碳酸酯等透明的树脂做成的块，在其上部具有激发光入射面51和辐射光出射面52，在其下部具有光入射出射面53。光入射出射面53比光检测器40的受光面大。另外，导光体50在激发光入射面51与辐射光出射面52之间具有立起面54，由激发光入射面51、立起面54、辐射光出射面52形成台阶。另外，导光体50具有在激发光入射面51及辐射光出射面52、与光入射出射面53之间延伸的侧面55。在侧面55与支架20的内表面之间设置有微小的间隙。此外，并非特别地进行限定，但在本实施例中，对于由导光体50的侧面55包围的部分的形状，在从光源30及光检测器40的一侧观察时为将大致正方形的光源30侧的两个角倒角而成的六角形状。利用该形状，能够将来自光源30的激发光高效地照射到检测对象。另外，导光体50的原材料不限于透明的树脂，也可以是透明的玻璃。此外，导光体50的原材料只要是使激发光和辐射光透射的材料即可，不限于透明的材料。
光源30与激发光入射面51以隔着可见光截止滤波器71对置的方式配置，可见光截止滤波器是滤光器70的一种，使紫外线透射且截止可见光。另外，光检测器40与辐射光出射面52以隔着作为滤光器70的一种的紫外线截止滤波器72及滤色器73而对置的方式配置。在如本实施例的光传感器10那样具备多个光检测器40的情况下，变更与各个光检测器40对置的滤色器73的种类，从而能够使得各个光检测器40可分别对不同波长(颜色)的光进行检测。例如，在对红色、绿色、蓝色的辐射光进行检测的情况下，在三个光检测器40与辐射光出射面52之间各配置一个、共配置三个滤色器73。各个滤色器73分别使红色波长区域、绿色波长区域、或蓝色波长区域的光透射。这些滤光器70也可以根据目的而替换为其他特性的滤波器，若不需要也可以不配置。
(2)由导光体进行的导光
从光源30照射的激发光中包含的紫外线通过可见光截止滤波器71，从激发光入射面51入射至导光体50内。由间隔板21防止以下情况：入射至导光体50之前的激发光直接地、或者由激发光入射面51或辐射光出射面52反射后到达光检测器40。即，间隔板21作为遮光区域而发挥功能。
如图6所示，入射至导光体50内的激发光在立起面54或侧面55反射的同时在导光体50内被引导，到达光入射出射面53。如上所述，在间隔板21与导光体50的表面之间存在间隙，但存在由激发光入射面51、立起面54、辐射光出射面52形成的台阶，从激发光入射面51入射的激发光由立起面54反射。即，该台阶作为遮光区域而发挥功能。另外，立起面54还发挥使激发光聚光于光源30的正下方部的功能。
达到光入射出射面53的激发光从光入射出射面53射出。光入射出射面53以与检测对象T对置的方式配置。检测对象T是使用墨水印刷于纸币等的安全标记，该墨水包含激发时辐射荧光或磷光等辐射光的原材料。由此，检测对象T被从光入射出射面53射出的激发光激发，辐射荧光或磷光等辐射光。
从检测对象T辐射的辐射光从光入射出射面53入射至导光体50内。入射至导光体50内的辐射光，在由侧面55反射的同时在导光体50内被引导，到达辐射光出射面52。达到辐射光出射面52的辐射光从辐射光出射面52射出。从辐射光出射面52射出的辐射光中的、作为检测目标的规定颜色(波长)的辐射光通过紫外线截止滤波器72和滤色器73，并被光检测器40检测。
应予说明，有可能发生如下情况，即激发光由检测对象T的表面反射，反射后的激发光中包含的紫外线达到辐射光出射面52，并从辐射光出射面52射出的情况。尽管如此，该紫外线无法通过紫外线截止滤波器72，因此不会达到光检测器40。
如上所述，光传感器10在光学系统中使用了导光体50。由此，不需要如使用了透镜的情况那样，在光检测器40之前确保与透镜的焦距相等的长度的间隔。另外，通过单一的导光体50进行从光源30向检测对象T的激发光的导光、和从检测对象T向光检测器40的辐射光的导光。因此，光传感器10整体为紧凑的结构。而且，和使用了透镜的情况不同，辐射光不会在光检测器40上聚光，因此能够使用受光面较大的光检测器40。因此，光传感器10适于设置在装置之中，对来自移动的检测对象T的辐射光进行检测。
此外，构成为，导光体50的辐射光受光面即光入射出射面53比光检测器40的受光面大，并且导光体50将从光入射出射面53入射的辐射光引导至光检测器40。由此，尽管光传感器10整体为紧凑的结构，但受光范围较大，能够敏感度良好地检测辐射光。因此，即使在如之后说明的那样一边使检测对象T移动一边进行辐射光的检测的情况下，也能够减少由于检测对象T的位置偏差导致的辐射光强度(光量)的变动。另外，还能够减少由于印刷不均导致的辐射强度的变动的影响。
另外，在如使用了透镜的光学系统那样、在支架20的内部在光检测器40与导光体50之间存在中空部的情况下，入射至该中空部的光在冲撞到支架20的内壁时被吸收、衰减。相对于此，在光传感器10中，支架20的内部的大部分被导光体50所占，因此几乎不会产生上述的光的吸收及衰减。另外，支架20的内部的大部分被导光体50所占，因此能够对在内部积存尘埃，光被尘埃吸收而衰减的情况防患于未然。
并且，在同一个基板60上安装光源30和光检测器40，并且基板60起到作为支架20的盖的作用，因此能够减少部件费用及制造工时，进而能够以低成本制造光传感器10。
另外，能够使光检测器40与检测对象T至少相隔导光体50的高度的长度，因此能够对光检测器40受到检测对象T和输送检测对象T的装置带有的静电的影响情况，防患于未然。而且，光检测器40与检测对象T之间的大部分被导光体50所占，因此还能够防止在从检测对象T辐射的辐射光到达光检测器40为止的期间，辐射光衰减的情况。
如上所述，光传感器10构成为具有较大的受光范围且紧凑。由此，能够在以往由于空间上的限制而无法搭载光传感器的装置中，搭载光传感器10，构成光检测装置。作为这样的光检测装置的例子，可举出纸张处理装置。
(3)辐射光的检测方法
接着，对使用光传感器10的辐射光检测方法进行说明。在使用光传感器10对辐射光进行检测时，光传感器10通过基板60与图1中未示出的控制装置连接。控制装置进行光源30的点亮(即激发光的照射的开始)及光源30的熄灭(即激发光的照射的停止)。另外，控制装置接收检测到辐射光的光检测器40所发送的信号，并进行辐射光的强度(光量)的计算等。
(3-1)荧光的检测方法
按照如下方式进行荧光的检测。应予说明，荧光是在检测对象T被激发光照射的期间，从检测对象T辐射的辐射光。若激发光停止照射，则来自检测对象T的荧光也停止辐射。
首先，光源30照射激发光。所照射的激发光透射导光体50。透射导光体50后的激发光达到检测对象T，激发检测对象T。被激发的检测对象T辐射荧光。从检测对象T辐射的荧光透射导光体50。光检测器40对透射导光体50后的荧光进行检测。
检测到荧光的光检测器40将通知荧光的检测的信号、或根据检测到的荧光的强度而变化的信号，发送至控制装置。从光检测器40接收到信号的控制装置进行荧光的强度的计算等。如此来进行荧光的检测。
若在激发光的照射中，则能够以任意的时机和时间进行荧光的检测。对于检测的荧光的强度，可以根据在检测中所进行的一次的测定的信号来计算，也可以对在检测中所进行的多次的测定的信号进行积分或平均来计算。
(3-2)磷光的检测方法
按照如下方式进行磷光的检测。应予说明，磷光是在向检测对象T的激发光的照射停止之后，从检测对象T辐射的辐射光。从检测对象T辐射的磷光的强度在激发光停止照射后，随着时间的经过而逐渐衰减。
首先，光源30照射激发光。所照射的激发光透射导光体50。透射导光体50后的激发光达到检测对象T，激发检测对象T。接下来，光源30熄灭。于是，被激发的检测对象T辐射磷光。从检测对象T辐射的磷光透射导光体50。光检测器40对透射导光体50后的磷光进行检测。
检测到磷光的光检测器40将通知磷光的检测的信号、或根据检测到的磷光的强度而变化的信号，发送至控制装置。从光检测器40接收到信号的控制装置进行磷光的强度的计算等。如此来进行磷光的检测。
优选在激发光停止照射后，迅速开始磷光的检测。对于磷光的检测时间，可以任意地决定，但在如后述那样计算衰减时间常数的情况下，越缩短检测时间则越能够准确地计算出衰减时间常数。对于检测的磷光的强度，可以根据检测中所进行的一次的测定的信号来计算，也可以对在检测中所进行的多次的测定的信号进行积分或平均来计算。
此外，各磷光辐射物质分别具有固有的磷光强度衰减时间常数(磷光强度成为e分之1为止所需的时间)。即，将横轴设为光源30的熄灭后的经过时间、将纵轴设为磷光强度的坐标系中描绘的磷光强度衰减曲线，根据各磷光辐射物质的不同而不同。由此，能够通过在光源30的熄灭后，进行多次磷光强度的计算，并将计算出的各磷光强度与作为基准的磷光强度进行比较，来判别检测对象T中包含的磷光辐射物质。
另外，也能够通过计算磷光强度的衰减时间常数，并且将计算出的衰减时间常数与作为基准的衰减时间常数进行比较，来判别检测对象T中包含的磷光辐射物质。对于磷光强度的衰减时间常数，能够在光源30的熄灭后，进行两次磷光强度的检测，并基于下述数学式3来计算。
[数学式3]
τ＝-(t2-t1)/ln(P2/P1) (3)
在数学式3中，τ是磷光强度的衰减时间常数。t1和t2分别是在光源30的熄灭后至第一次检测到磷光时为止和第二次检测到磷光时为止的经过时间。P1和P2分别是第一次和第二次检测到的磷光的强度。
此外，还能够通过在光源30的熄灭后，进行至少三次磷光强度的计算，来判别检测对象T是否含有衰减时间常数彼此不同的多种磷光辐射物质。
(3-3)从移动的检测对象辐射的辐射光的检测方法
另外，能够使用光传感器10，来对从移动的检测对象T辐射的辐射光进行检测。参照示意性地表示光传感器10与检测对象T的位置关系的图7A及图7B，对该方法进行说明。
在对从移动的检测对象T辐射的辐射光进行检测的情况下，以使光入射出射面53与检测对象T的输送路径对置的方式配置光传感器10。如图7A所示，若检测对象T被输送到与光入射出射面53对置的位置、例如光源30的正面的位置，则光源30照射激发光。所照射的激发光透射导光体50。透射导光体50后的激发光达到检测对象T，激发检测对象T。
在从检测对象T辐射荧光的情况下，荧光透射导光体50。光检测器40对透射导光体50后的荧光进行检测。
接下来，光源30熄灭。在从检测对象T辐射磷光的情况下，磷光透射导光体50。光检测器40对透射导光体50后的磷光进行检测。此时，如图7B所示，检测对象T向其移动方向下游侧移动了距离L。
虽然检测对象T在从光源30照射激发光至检测到荧光或磷光为止的期间进行移动，但光入射出射面53较宽，因此导光体50能够使这些辐射光入射至导光体50内。另外，若辐射光入射至导光体50内，则导光体50能够将该辐射光引导至光检测器40。由此，即使检测对象T移动，光传感器10也能够对辐射光进行检测。此外，对于激发光停止照射后被辐射的磷光，虽然也与检测对象T的移动速度和光入射出射面53的大小有关，但优选在光源30的熄灭后经过了0～3.0msec的时间点进行检测。
但是，对于由光检测器40检测的辐射光的强度，与进行辐射光的辐射的检测对象T与光检测器40的相对位置、即检测对象T在光源30的熄灭后移动的距离L相应地，如图8所示那样地变化。在图8中示意性地示出，表示假定从检测对象T辐射的磷光的强度始终恒定的情况下的、光源30的熄灭后的检测对象T的移动距离L、与由光检测器40检测的磷光的强度之间的关系的曲线。
如图8所示，由光检测器40检测的磷光的强度在距离L为规定值L0时成为最大值，且随着距离L远离L0而变小。
若检测对象T的移动速度恒定，则能够通过在光源30的熄灭后规定的时机对磷光进行检测，来将检测对象T与光检测器40的相对位置始终保持为恒定。然而，由于输送检测对象T的装置的速度变动等原因，有时难以将检测对象T与光检测器40的相对位置始终保持为恒定。在该情况下，由于检测对象T与光检测器40的相对位置变动，无法准确地检测磷光强度。
由此，为了准确地检测辐射光的强度，优选根据检测对象T与光检测器40的相对位置，对检测到的辐射光的强度进行修正。
因此，控制装置事先存储了与图8中例示的曲线有关的信息，能够根据该信息、和光源30的熄灭后至检测磷光为止检测对象T所移动的距离L得到修正系数，并将检测到的磷光强度乘以该修正系数，来对磷光强度进行修正。控制装置可以事先存储上述信息，上述信息例如是：表示光源30的熄灭后至检测磷光为止检测对象T移动的距离L、与由光检测器40检测的磷光的强度之间的关系的函数或表。
通过将修正后的磷光强度与基准值进行比较，能够更准确地对检测对象T中包含的磷光辐射物质进行判别。从而，能够对检测对象T或附有检测对象T的纸张或商品等的真伪进行判别。
另外，也能够通过基于修正后的磷光强度计算磷光强度的衰减时间常数，并且将计算出的衰减时间常数与作为基准的衰减时间常数进行比较，来对检测对象T中包含的磷光辐射物质进行判别。对于基于修正后的磷光强度进行的衰减时间常数的计算，可以在光源30的熄灭后，进行两次磷光强度的检测，并基于下述数学式4来计算。
[数学式4]
τ＝-(t2-t1)/ln{P2*Y(L2)/P1*Y(L1)} (4)
在数学式4中，τ是磷光强度的衰减时间常数。t1和t2分别是在光源30的熄灭后至第一次检测到磷光时为止和第二次检测到磷光时为止的经过时间。P1和P2分别是第一次和第二次检测到的磷光的强度。Y是表示光源30的熄灭后的检测对象T的移动距离、与由光检测器40检测的磷光的强度之间的关系的函数。L1和L2分别是至第一次检测到磷光时为止和第二次检测到磷光时为止的、光源30的熄灭后的检测对象T的移动距离。
如上所述，根据光传感器10，能够保持使检测对象T移动的状态对辐射光进行检测，另外，能够根据检测对象T的位置对磷光的强度进行修正。由此，能够迅速且准确地进行对来自检测对象T的辐射光的检测、以及对检测对象T中包含的磷光辐射物质的判别。
(4)光检测装置的结构
接着，对搭载光传感器10的光检测装置进行说明。图9是示意性地表示光检测装置100的结构的框图。光检测装置100是用于对被输送物X上所附的检测对象T的真伪进行判定的装置。光检测装置100具有：输送装置80、设置于输送装置80的上方的光传感器10、以及对输送装置80和光传感器10进行控制的控制装置90。可以将被输送物X设为纸币等纸张，将光检测装置100设为纸张处理装置。此外，光检测装置100在对作为辐射光的磷光进行检测时，作为磷光检测装置而发挥功能。
输送装置80是将在规定的位置附有检测对象T的被输送物X沿着箭头所示的方向连续地输送的装置，可以根据被输送物X的形状等特性，而设为带式输送机或辊式运输机、悬浮输送装置等。在本实施例中，输送装置80是带式输送机。该带式输送机具有传送带及驱动该传送带的带轮。该带轮的旋转轴连接着对该带轮的转速(旋转角度)进行检测的旋转编码器。另外，输送装置80在比光传感器10更靠上游侧的位置，具有对被输送物X的通过进行检测的通过检测传感器(省略图示)。
在光检测装置100中，光传感器10以使光源30位于输送装置80中的被输送物X的输送方向上游侧、且使光检测器40位于该下游侧的方式配置。另外，光传感器10以使导光体50的光入射出射面53、与在输送装置80上输送的被输送物X上所附的检测对象T对置的方式配置。
控制装置90由电源、CPU及存储器等构成，具有输送装置控制部91、检测部92、修正部93、判别部94以及存储部95，作为功能部。
输送装置控制部91对输送装置80的动作进行控制。另外，输送装置控制部91基于由通过检测传感器检测到被输送物X的通过之后的旋转编码器的脉冲数，计算出传送带的移动距离、即检测对象T的移动距离(与检测对象T的存在位置有关的信息)。
检测部92在由通过检测传感器检测到被输送物X的通过之后，在规定的时机，对光源30指示激发光的照射及其停止。另外，检测部92接收从光检测器40发送的信号，计算检测到的辐射光的强度。
修正部93从输送装置控制部91得到与检测对象T的存在位置有关的信息，并且从检测部92得到与光检测器40检测到的辐射光的强度有关的信息。修正部93还从后述的存储部95得到与修正系数有关的信息。修正部93基于这些信息对检测到的辐射光的强度进行修正。
判别部94通过将检测部92所得到的辐射光的强度、或者修正部93所得到的修正后的辐射光的强度、与存储于存储部95的基准值进行比较，来判别检测对象T中包含的物质，判定检测对象T的真伪。另外，判别部94也能够计算磷光的衰减时间常数τ，并基于该衰减时间常数τ来判别检测对象T中包含的物质，判定检测对象T的真伪。
存储部95存储有辐射光强度的修正中使用的与修正系数有关的信息。该信息例如是表示光检测器40与检测对象T的相对位置、与修正系数之间的关系的函数或表。
另外，存储部95存储有从真的检测对象T辐射的辐射光的强度、磷光的衰减时间常数等信息。这些信息是用于判定检测对象T的真伪的基础。
(5)光检测装置的动作
参照图10，对以上那样构成的光检测装置100的动作流程的一例进行说明。
在光检测装置100开始动作时，输送装置80对被输送物X进行输送，通过检测传感器对被输送物X的通过进行检测(S1)。
在通过检测传感器检测被输送物X的通过之后，旋转编码器的脉冲数达到规定数量时，光源30点亮(S2)。此时，被输送物X上所附的检测对象T已移动至光传感器10之下。另外，从光源30照射出的激发光被导光体50引导至检测对象T，激发检测对象T。在照射激发光的期间，从检测对象T辐射荧光。
接着，光检测器40对荧光进行检测(S3)。
从光源30开始点亮起经过规定时间之后，光源30熄灭(S4)。于是，来自检测对象T的荧光停止辐射。另外，来自检测对象T的磷光的辐射开始。
接下来，在光源30的熄灭后，在规定的时机，多个光检测器40分别对从检测对象T辐射的磷光检测多次(S5)。
按每个光检测器40(按每种辐射光的颜色)对荧光的强度和磷光的衰减特征进行检测，并基于该荧光的强度和磷光的衰减特征，进行对检测对象T中包含的物质的判别，并且判定被输送物X的真伪(S6)。
此外，光检测装置100的动作不限于上述那样地进行一次荧光或磷光的检测。即，在被输送物X通过的期间，也可以进行多次荧光或磷光的检测。另外，也能够通过对被输送物X的不应附有检测对象T的位置照射激发光，并且确认辐射光未被辐射的情况，来进行被输送物X的真伪判定。并且，也能够通过针对一个被输送物X，向应附有检测对象T的位置、和不应附有检测对象T的位置这两者照射激发光，来进行被输送物X的真伪判定。在该情况下，若确认从应附有检测对象T的位置辐射出辐射光，并且从不应附有检测对象T的位置未辐射出辐射光的情况，则判定为被输送物X是真的，除此以外的情况下，判定为是伪冒的。
(6)光传感器的其他的实施例
适用本发明的光传感器10不限于图1所示的光传感器10。例如，能够根据在导光体50与光源30及光检测器40之间配置的滤光器70的有无或其厚度来变更激发光入射面51和辐射光出射面52的高度，不会在导光体50与光源30及光检测器40之间产生无用的空间，而构成更紧凑的光传感器10。具体而言，光传感器10具备的导光体50也可以具有激发光入射面51侧低、辐射光出射面52侧高的台阶。另外，如图11所示，光传感器10也可以具备将激发光入射面51和辐射光出射面52设为相同高度的导光体50。在该情况下，在激发光入射面51、和辐射光出射面52之间形成低一层的中间面56，形成作为遮光区域而发挥功能的台阶部。
另外，在适用本发明的光传感器10中，导光体50只要能够将激发光从光源30引导至检测对象T，能够将辐射光从检测对象T引导至光检测器40，则不需要配置于被光源30及光检测器40、和与光传感器10对置的检测对象T夹着的位置。例如，如图12所示，导光体50也可以在前后具有激发光入射面51和辐射光出射面52，在下方具有光入射出射面53。
并且，适用本发明的光传感器10只要具有能够将激发光从光源30引导至检测对象T，并且能够将辐射光从检测对象T引导至光检测器40的导光部，则不限于具有导光体50的传感器。例如，也可以是如图13所示的光传感器10。
在图13所示的光传感器10与图1所示的光传感器10相比，不同之处在于，不具有导光体50。另外，不同之处在于，通过由使激发光及辐射光透射的原材料做成的盖150，将筒状的支架20的通孔的下侧开口覆盖。并且，不同之处在于，将筒状的支架20的内表面设为反射面。
筒状的支架20的内表面的反射面例如是镜面。利用铝或银或者两者的合金等金属将支架20的内表面覆盖，并通过公知的方法对这些金属的表面进行精加工，形成该镜面。应予说明，对于筒状的支架20的内表面的反射面，若将激发光及辐射光的大部分反射，则当然不限于通过上述的方法形成的镜面。另外，对于筒状的支架20，例如有时即使在筒状部的一部分存在会漏出激发光或反射光的一部分的狭缝或孔，但只要大部分被包围而激发光或反射光的漏出量较少，则能够充分地发挥功能。此外，支架20的内表面也包括间隔板21的侧面及下表面。
在图13所示的光传感器10中，从光源30照射出的激发光几乎由支架20的内表面(包括间隔板21的侧面)全反射，并朝向盖150。达到盖150的激发光透射盖150，激发检测对象T。被激发的检测对象T辐射辐射光。从检测对象T辐射的辐射光透射盖150，几乎由支架20的内表面(包括间隔板21的侧面)全反射，并朝向光检测器40。
即，在图13所示的光传感器10中，通过支架20，将激发光从光源30引导至检测对象T，将辐射光从检测对象T引导至光检测器40。也就是说，支架20作为导光部而发挥功能。另外，虽然并非特别地进行限定，但能够将支架20的内表面的形状设为，在从光源30及光检测器40的一侧观察时为将大致正方形的光源30侧的两个角倒角而成的六角形状。通过设为该形状，能够将来自光源30的激发光高效地照射到检测对象T。
此外，对于间隔板21，由其下表面及对置的一对侧面、和覆盖支架20的通孔的上部开口的部件(在图13的情况下为基板60)形成台阶部。由此，在图13所示的光传感器10中，间隔板21在支架20的内部的光源30侧的部分与光检测器40侧的部分之间，作为防止以下情况的遮光区域而发挥功能：从光源30照射出的激发光直接到达光检测器40。
另外，对于盖150的形状，只要能够将支架20的通孔的下侧开口覆盖，使激发光向检测对象T透射，使辐射光向支架20的通孔内透射，则可以是任意形状。例如，也可以是没有朝向支架20内的突出部的平板。反之，也可以增厚朝向支架20内的突出部，而使之具备导光部的功能。即，也可以由支架20的内表面和盖150的突出部构成导光部，并通过支架20的内表面的反射和盖150的突出部的侧面的反射，来引导激发光和辐射光。
本发明的光传感器及光检测装置例如对在钞票或证券等有价文件(valuedocument)的表面上作为安全特征(security feature)而安装的发光物质进行检测，对作为检测对象的发光物质照射激发光，检测从发光物质辐射的荧光或磷光等辐射光。荧光或磷光的光谱及磷光的衰减特征等辐射光的特征是由发光物质的成分决定的，因此能够通过检测辐射光并对特征进行比较，来判定安全特征的真伪。
另外，本发明的光传感器不限于具有一组光源30和光检测器40的结构，也可以具有多组光源30和光检测器40排列成一列而成的、所谓的线传感器的结构。
并且，本发明的光检测装置除了配置一个光传感器10的结构以外，也可以采用配置多个光传感器10的结构。在该情况下，能够通过多个光传感器10扫描一个被输送物X的多个位置，并在各个位置对辐射光进行检测。
以上对本发明的实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，能够在不脱离本发明的要点的范围内进行各种变更。
<第二实施方式>
(1)磷光的衰减特性
首先，对从磷光体辐射的磷光的衰减特性进行简单说明。
磷光体是指，接收可见光或紫外线等激发光时被激发而辐射磷光的物质。从磷光体辐射的磷光的强度(光量)在激发光停止照射时成为最大值，之后逐渐衰减。从磷光体辐射的磷光的颜色和衰减时间常数是由磷光体决定的。应予说明，即使磷光体不同，也存在磷光的颜色和衰减时间常数中的某一者相同、或两者相同的情况。另外，从单一磷光体辐射的磷光不限于一种，也存在为多种的情况。以下，为了使说明简单，将从单一磷光体辐射的磷光设为一种来进行说明。另外，即使外观上的磷光的颜色不同，只要在能够通过光检测器40等光检测器检测到的波长范围内，就视为相同波长范围内的磷光。从单一磷光体α辐射的磷光的强度与时间的关系由数学式5表示。
[数学式5]
Pα＝Aαexp(-t/τα) (5)
在数学式5中，Pα是从磷光体α辐射的磷光的强度，Aα是由磷光体α的浓度或发光效率决定的常数，t是从激发光的熄灭时至检测到磷光时为止所经过的时间，τα是从磷光体α辐射的磷光的衰减时间常数。磷光强度Pα与时间t的关系为图14所示的Lα那样的曲线。此外，曲线Lα将最大强度设为1而归一化。
另外，在从磷光体α及磷光体β辐射的各磷光衰减时间常数彼此相同，具有能够通过光检测器40等光检测器检测到的波长范围内的波长的情况下，从这些混合物辐射的磷光的强度与时间的关系由数学式6表示。
[数学式6]
Pα+β＝Aαexp(-t/τα)+Aβexp(-t/τα)
＝(Aα+Aβ)exp(-t/τα) (6)
在数学式6中，Pα+β是从磷光体α和磷光体β的混合物辐射的磷光的强度，Aα和Aβ分别是由磷光体α和磷光体β的浓度或发光效率决定的常数，t是从激发光的熄灭时至检测到磷光时为止所经过的时间，τα是从磷光体α辐射的磷光及从磷光体β辐射的磷光的衰减时间常数。对于磷光强度Pα+β与时间t的关系，若将最大强度设为1而归一化，则为图14所示的Lα那样的曲线。
即，表示从单一磷光体α辐射的磷光的强度与时间的关系的归一化的曲线、和表示从衰减时间常数相同的磷光体α和磷光体β的混合物辐射的磷光的强度与时间的关系的归一化的曲线相同。只要从各个磷光体辐射的磷光的衰减时间常数相同，且其波长在能够通过光检测器40等光检测器检测到的波长范围内，则即使构成混合物的磷光体为三种以上，上述的磷光的强度与时间的关系也同样成立。由此，以下，在本说明书中，作为代表单一磷光体以及衰减时间常数彼此相同的多个磷光体的混合物的磷光体，举出单一磷光体α为例进行说明。
另一方面，从衰减时间常数彼此不同的两种磷光体γ和磷光体δ的混合物辐射的磷光的强度与时间的关系由数学式7表示。
[数学式7]
Pγ+δ＝Aγexp(-t/τγ)+Aδexp(-t/τδ) (7)
在数学式7中，Pγ+δ是从磷光体γ和磷光体δ的混合物辐射的磷光的强度、Aγ和Aδ分别是由磷光体γ和磷光体δ的浓度或发光效率决定的常数，t是从激发光的熄灭时至检测到磷光时为止所经过的时间，τγ和τδ分别是从磷光体γ和磷光体δ辐射的磷光的衰减时间常数。磷光强度Pγ+δ与时间t的关系为图14所示的Lγ+δ那样的曲线。此外，Lγ+δ将最大强度设为1而归一化。
以下，关于上述数学式5至数学式7中的时间t，将磷光的检测时期设为时刻tn来进行说明。时刻tn由从激发光的熄灭时至检测到磷光时为止所经过的时间表示，在激发光的熄灭时t0＝0。应予说明，检测时期也可以是从与激发光的熄灭时不同的时间点至检测到磷光时为止所经过的时间或标准时间，但在该情况下将数学式适当修正。
对于从磷光体α辐射的磷光的强度、和从磷光体γ和磷光体δ的混合物辐射的磷光的强度，根据这些磷光体的衰减时间常数，存在如图14所示那样在某时刻tx相同的情况。即使在那样的时刻tx对磷光强度进行检测，也无法判别检测对象T中包含的磷光体是单一磷光体α、还是彼此衰减时间常数不同的磷光体γ和磷光体δ的混合物。例如，设想真的安全标记包含单一磷光体α，并且通过评价在时刻tx检测到的磷光强度来判别安全标记的真伪的情况。在该情况下，若伪冒的安全标记包含磷光体γ和磷光体δ的混合物，则无法准确地进行安全标记的真伪判定。在真的安全标记包含磷光体γ和磷光体δ的混合物，且伪冒的安全标记包含单一磷光体α时的情况也与此相同。
然而，根据本发明的磷光检测装置，不会产生上述的问题。以下，参照附图，对本发明的磷光检测装置进行说明。应予说明，如上所述，对于从单一磷光体辐射衰减时间常数不同的多种磷光的情况，可以与从磷光体γ和磷光体δ的混合物辐射的磷光同样地进行考虑。以下，作为代表辐射衰减时间常数不同的多种磷光的单一磷光体以及衰减时间常数彼此不同的多个磷光体的混合物的磷光体，举出衰减时间常数彼此不同的多个磷光体的混合物为例进行说明。
此外，在本发明中，对于检测到的磷光是从单一磷光体辐射的磷光还是从多个磷光体的混合物辐射的磷光，这只不过是发明的一个方面而已。本发明对以下内容进行判别：检测到的磷光是由在相同波长范围内发光且具有单一的衰减时间常数的磷光构成的，还是由在相同波长范围内发光且衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成的。
(2)磷光检测装置的结构
本发明的磷光检测装置100的结构如先前针对光检测装置100所说明的那样。
光传感器10的结构如先前所说明的那样。
(3)磷光的检测方法
磷光的检测如先前所说明的那样进行。
(4)磷光检测装置的动作
磷光检测装置100的动作如先前参照图10针对光检测装置100的动作所说明的那样。
(5)磷光体的判别方法
磷光检测装置100在步骤S6(图10)中，判别在检测对象T中包含的物质中的磷光体是否是由在相同的波长范围内发光且衰减时间常数不同的多种色素构成的磷光体。
即，关于在步骤S5中检测到的至少三个磷光强度和该至少三个磷光强度的检测时期的全部，在不存在使由数学式5表示的磷光强度Pα与时间t之间的关系成立的Aα和τα的情况下，判别为检测到的磷光是从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射的磷光。反之，关于至少三个磷光强度和该至少三个磷光强度的检测时期的全部，若存在使由数学式5表示的磷光强度Pα与时间t之间的关系成立的Aα和τα，则判别为检测到的磷光是从单一磷光体辐射的磷光。
下面，对具体的判别方法例进行说明。
应予说明，在步骤S5中至少检测三次磷光强度，但在检测对象T相对于光检测器40的相对位置恒定的情况下，不需要对检测到的磷光强度进行修正，从而使用检测到的磷光强度进行以下说明的判别方法。另一方面，在每次检测磷光时，检测对象T相对于光检测器40的相对位置变动或存在其可能性的情况下，对检测到的磷光强度进行修正，使用修正后的磷光强度进行以下说明的判别方法。由此，在以下的说明中，“强度”一词是以包含修正后的强度和未修正的强度这两者的含义使用的。
(5-1)判别方法的具体例1
本例的判别方法利用了以下情况：从单一磷光体α辐射的磷光的强度与检测时期无关地满足由图14的曲线Lα表示的关系。
具体而言，检测部92当激发光停止辐射后，在经过了时刻t1、时刻t2及时刻t3的时间点，对从检测对象T辐射的磷光的强度P1、强度P2及强度P3进行检测。判别部94使用这三个强度中的两个，例如强度P1和强度P2、以及检测到该强度P1和强度P2的时刻t1和时刻t2，基于下述数学式8，计算从检测对象T辐射的磷光的衰减时间常数τ1。
[数学式8]
τ1＝-(t2-t1)/ln(P2/P1) (8)
由如上所述的衰减时间常数τ1表示的磷光强度P与从激发光的熄灭时至检测到磷光时为止所经过的时间t的关系由下述数学式9表示。
[数学式9]
P＝Aexp(-t/τ1) (9)
在数学式9中，A是由检测对象T中的磷光体的浓度或发光效率决定的常数。
此外，能够通过将为了求出衰减时间常数τ1而使用的磷光强度和其检测时刻(例如P1和t1)代入数学式9，来计算出常数A。
判别部94判别在所述衰减时间常数τ1的计算中未使用的强度P3及其检测时刻t3是否满足由数学式9表示的关系，即在将时刻t3代入数学式9的时间t的情况下强度P是否成为强度P3。在适用的情况下，判别部94判别为检测到的磷光是从单一磷光体或具有相同的衰减时间常数的多种磷光体辐射的磷光。
另一方面，当在所述衰减时间常数τ1的计算中未使用的强度P3及其检测时刻t3不适用于由数学式9表示的关系的情况下，判别部94判别为检测到的磷光是从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射的磷光。
应予说明，当然也可以构成为，对磷光强度检测四次以上，从其中适当选择两个磷光强度来计算衰减时间常数，并判别在该衰减时间常数的计算中未使用的一个以上的磷光强度及其检测时间是否适用于由该衰减时间常数表示的磷光强度与时间的关系。
(5-2)判别方法的具体例2
本例的判别方法利用了以下情况：对于基于图14中的曲线Lα上的任意两点的磷光强度和该任意两点的磷光强度的检测时期计算出的衰减时间常数，无论如何选择该两点，都是磷光体α固有的值。
在本例中，检测部92当激发光停止辐射后，在经过了时刻t4、时刻t5、时刻t6及时刻t7的时间点，对从检测对象T辐射的磷光的强度P4、强度P5、强度P6及强度P7进行检测。若将作为这四个强度中的两个强度的组合的第一组合，例如设为强度P4和强度P5的组合，则判别部94基于下述数学式10，计算出从检测对象T辐射的磷光的衰减时间常数τ2。
[数学式10]
τ2＝-(t5-t4)/ln(P5/P4) (10)
另外，若将作为上述四个强度中的两个强度的组合、且与上述第一组合不同的组合的第二组合，例如设为强度P6和强度P7的组合，则判别部94基于下述数学式11，计算出从检测对象T辐射的磷光的衰减时间常数τ3。
[数学式11]
τ3＝-(t7-t6)/ln(P7/P6) (11)
判别部94将衰减时间常数τ2和衰减时间常数τ3进行比较。在该衰减时间常数τ2和衰减时间常数τ3之差为阈值以下的情况下，判别部94判别为检测到的磷光是从单一磷光体或具有相同的衰减时间常数的多种磷光体辐射的磷光。(上述阈值也可以是0。)
另一方面，在衰减时间常数τ2和衰减时间常数τ3之差超过阈值的情况下，判别部94判别为检测到的磷光是从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射的磷光。
应予说明，在本例中，对磷光的强度检测四次来进行磷光的判别，但磷光的强度的检测当然也可以为三次。例如，通过将第一组合设为强度P4和P5的组合，并且将第二组合设为强度P5和P6的组合或者强度P4和P6的组合，也可以按照本例的方法进行磷光的判别。另外，将磷光强度的检测次数设为五次以上，并从检测到的磷光强度之中适当选择三个或四个来利用的情况也是可选的。
在此，考虑作为对构成第一组合的两个磷光强度进行检测的时机的时刻t4和时刻t5的间隔、与作为对构成第二组合的两个磷光强度进行检测的时机的时刻t6和时刻t7的间隔相同的情况。在该情况下，如根据数学式10及数学式11而容易理解的那样，通过对ln(P5/P4)与ln(P7/P6)、或(P5/P4)与(P7/P6)进行比较，来代替衰减时间常数τ2与衰减时间常数τ3的比较，能够进行对检测到的磷光的判别。在该情况下，能够减少为了进行磷光的判别而由控制装置90的CPU进行的除法的次数，因此能够在短时间内进行磷光的判别。
(5-3)判别方法的具体例3
本例的判别方法利用了以下情况：在将图14的曲线图转换为图15所示那样的纵轴为常用对数的半对数曲线图的情况下，曲线Lα由向右下延伸的直线表示，另一方面，曲线Lγ+δ由在时刻tx与Lα交叉的向右下延伸的曲线表示。
具体而言，检测部92在经过了时刻t8、时刻t9及时刻t10的时间点，对从检测对象T辐射的磷光的强度P8、强度P9及强度P10进行检测。将作为这三个强度中的两个强度的组合的第一组合，例如设为强度P8和强度P9的组合。在该情况下，判别部94基于下述数学式12，计算出磷光强度的对数值的第一变化速度(每单位时间的第一变化量)R1。
[数学式12]
R1＝(logP9-logP8)/(t9-t8) (12)
另外，将作为上述三个强度中的两个强度的组合的第二组合，例如设为强度P9和强度P10的组合。在该情况下，判别部94基于下述数学式13，计算出磷光强度的对数值的第二变化速度(每单位时间的第二变化量)R2。此外，第二组合是与第一组合不同的组合。
[数学式13]
R2＝(logP10-logP9)/(t10-t9) (13)
判别部94将第一变化速度R1与第二变化速度R2进行比较。在该第一变化速度R1与第二变化速度R2之差为阈值以下的情况下，判别部94判别为检测到的磷光是从单一磷光体或具有相同的衰减时间常数的多种磷光体辐射的磷光。(上述阈值也可以是0。)
另一方面，在第一变化速度R1和第二变化速度R2之差超过阈值的情况下，判别部94判别为检测到的磷光是从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射的磷光。
在此，考虑作为对构成第一组合的两个磷光强度进行检测的时机的时刻t8和时刻t9的间隔、与作为对构成第二组合的两个磷光强度进行检测的时机的时刻t9和时刻t10的间隔相等的情况。在该情况下，如根据数学式12及数学式13而容易理解的那样，通过对logP9与logP8之差、和logP10与logP9之差进行比较，来代替第一变化速度R1与第二变化速度R2的比较，能够进行对检测到的磷光的判别。在该情况下，能够减少为了进行磷光的判别而由控制装置90的CPU进行的除法的次数，因此能够在短时间内进行磷光的判别。
应予说明，在本例中，当然也可以将第二组合设为P8和P10的组合。另外，也可以在时刻t11对磷光强度P11进行检测，将第一组合设为P8和P9的组合并且将第二组合设为P10和P11的组合。并且，将磷光检测次数设为五次以上，并从检测到的磷光强度之中适当选择三个或四个强度来利用的情况也是可选的。
另外，对于磷光检测装置100，若在不同的检测时期对磷光强度检测三次，则能够进行磷光的判别，因此需处理的数据量较少。即，磷光检测装置100能够在短时间内进行数据处理乃至磷光的判别。由此，磷光检测装置100能够在短时间内进行大量的检测对象T的真伪识别处理。
另外，磷光检测装置100通过单一的光传感器10进行多次磷光强度的检测，因此能够缩小多次磷光检测的时间间隔。由此，即使在检测对象T中包含的磷光体的衰减时间常数较小(磷光在短时间内衰减)的情况下，也能够对达到检测限度以下之前的磷光强度进行多次检测。因此，即使检测对象T中包含的磷光体的衰减时间常数较小，也能够进行检测对象T的真伪识别处理。
并且，磷光检测装置100通过单一的光传感器10进行多次磷光强度的检测，因此能够根据从检测对象T中包含的磷光体辐射的磷光的衰减时间常数，灵活地设定磷光检测时机。
(6)检测对象的真伪判别方法
被输送物X上所附的检测对象T(安全特征)的真伪判定例如按照如下方式进行。
首先，按每个光检测器40确认是否有磷光的辐射。在辐射磷光的情况下，计算出其衰减时间常数。并且，按照以上所说明的方法，判别该磷光是否是从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射的磷光。将这些结果与作为基准的属性进行比较。若比较的结果为两者一致，则判别该检测对象T是真的。若两者不一致，则判别为该检测对象T是伪冒的。
作为基准的属性的例子如表1所示。
[表1]
在表1中，横轴表示检测的磷光的波长范围。即，横轴表示将磷光按红色波长范围、绿色波长范围、蓝色波长范围的波长范围进行划分。纵轴表示检测的磷光的衰减特征。即，纵轴表示将磷光的衰减时间常数划分为0.2msec、1msec、10msec。“单一”是指，相应的磷光是从单一磷光体或具有相同的衰减时间常数的多种磷光体辐射的磷光。“复合”是指，相应的磷光是从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射的磷光。另外，“无”是指，未检测到磷光。
在作为基准的属性是表1所示的属性的情况下，真的检测对象T包括辐射衰减时间常数为0.2msec且颜色为蓝色的磷光的单一的或多种磷光体。另外，包括辐射衰减时间常数为1msec且颜色为红色的磷光的单一的或多种磷光体。另外，包括辐射衰减时间常数彼此不同且颜色均是绿色的磷光的多种磷光体，该多种磷光体的基于在规定的时机检测到的绿色的磷光的全部强度计算出的衰减时间常数为1msec。
在该情况下，按照如下方式进行检测对象T的真伪判定。首先，检测部92通过三个光检测器40对红色、绿色及蓝色的磷光个别地进行检测。接下来，判别部94计算出各颜色的磷光的衰减时间常数。进一步，判别部94对各颜色的磷光是否是从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射的磷光(是“复合”还是“单一”)进行判别。判别部94参照存储于存储部95的表1的信息，将该信息与按各颜色求出的磷光的衰减时间常数和判别结果进行比较。其结果，若从某检测对象T辐射的磷光具有的属性、与表1所示的属性一致，则判别为该检测对象T是真的。反之，若与表1所示的磷光的属性不一致，则判别为该检测对象T是伪冒的。
应予说明，在从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射磷光的情况下，从该磷光体辐射的磷光的全部强度的衰减时间常数，只不过是用于知晓是与作为基准的属性中包含的哪一个衰减时间常数对应的线索而已。由此，只要计算出大概的值就足够了，例如可以按照如下方式求出。即，基于按每个检测部92在能够检测到的波长范围内检测到的三个以上的强度中的任意两个强度的组合、和该任意两个强度的检测时期，计算出第一临时衰减时间常数。接着，基于检测到的三个以上的强度中的任意两个强度的组合、且是与先前的组合不同的组合、和该任意两个强度的检测时期，计算出第二临时衰减时间常数。接下来，求出第一临时衰减时间常数和第二临时衰减时间常数的平均值，将其设为全部强度的衰减时间常数。另外，也可以将第一临时衰减时间常数直接设为全部强度的衰减时间常数。
如上所述，能够将磷光是否是从衰减时间常数彼此不同的多种磷光体辐射的磷光作为特征，来判别检测对象T(安全特征)的真伪乃至纸张等被输送物X的真伪。
此外，在此示出了仅将磷光的特征设为检测对象T的特征的例子，但可以进一步添加检测到的荧光的特征，作为检测对象T的特征。具体而言，可以在表1中，按红色波长范围、绿色波长范围、蓝色波长范围的波长范围，追加荧光的检测的有无作为特征。
本发明的磷光检测装置及磷光检测方法对例如在以钞票或证券等有价文件(value document)为代表的纸张的表面上作为安全特征(security feature)而安装的磷光体进行检测，且对作为检测对象的磷光体照射激发光，对从磷光体辐射的磷光进行检测。磷光的光谱和衰减特征等特征是由磷光体的成分决定的，因此能够通过检测磷光并对特征进行比较，来判定安全特征的真伪。
以上对本发明的实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，能够在不脱离本发明的要点的范围内进行各种变更。
例如，磷光检测装置100也可以具有在被输送物X的输送路径上沿着输送方向隔开间隔配置的三个以上的光传感器10，并通过各个光传感器10各进行一次、共三次以上的磷光强度的检测。能够使用在三次以上的检测中检测到的各强度P和该各强度P的检测时期tn，进行上述的判定。在该情况下，即使检测对象T中包含的磷光体的衰减时间常数较大(磷光的衰减需要较长时间)，且输送装置80的输送速度较大，也能够通过下游侧的光传感器10对强度有意义地变小的磷光进行检测。由此，即使在检测对象T中包含的磷光体的衰减时间常数较大的情况下，也能够一边输送被输送物X，一边进行大量的检测对象T的真伪识别处理。
对第二实施方式概括如下。
[1]一种磷光检测装置，其具备：
光源，对包含磷光体的检测对象照射激发光；
光检测器，对从所述检测对象辐射的磷光的强度进行检测；
检测部，对所述光源及所述光检测器进行控制，当所述激发光停止照射后，在不同的检测时期对所述强度至少检测三次；以及
判别部，基于由所述检测部检测到的至少三个所述强度和该至少三个所述强度的检测时期，判别所述磷光是否是由衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成的。
[2]如[1]所述的磷光检测装置，其中，
所述判别部基于至少三个所述强度中的两个强度来计算出所述磷光的衰减时间常数，并且在该计算中未使用的所述强度和其检测时期不适用于由计算出的所述衰减时间常数表示的磷光强度与检测时期的关系的情况下，判别为所述磷光是由衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成的。
[3]如[1]所述的磷光检测装置，其中，
所述判别部基于作为至少三个所述强度中的两个的组合的第一组合，计算所述磷光的第一衰减时间常数，并且基于作为至少三个所述强度中的两个的组合、且与所述第一组合不同的第二组合，计算所述磷光的第二衰减时间常数，在所述第一衰减时间常数与所述第二衰减时间常数之差超过阈值的情况下，判别为所述磷光是由彼此衰减时间常数不同的多种磷光构成的。
[4]如[1]所述的磷光检测装置，其中，
所述判别部基于作为至少三个所述强度中的两个强度的组合的第一组合，计算出所述强度的对数值的第一变化速度，并且基于作为至少三个所述强度中的两个强度的组合、且与所述第一组合不同的第二组合，计算出所述强度的对数值的第二变化速度，在所述第一变化速度与所述第二变化速度之差超过阈值的情况下，判别为所述磷光是由衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成的。
[5]如[1]至[4]中任意一项所述的磷光检测装置，其中，
所述判别部将所述磷光是否由衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成作为特征之一，来判别所述检测对象的真伪。
[6]一种纸张处理装置，其具备[1]至[5]中任意一项所述的磷光检测装置。
[7]一种磷光检测方法，其包括以下工序：
对包含磷光体的检测对象照射激发光的工序；
当所述激发光停止照射以后，在不同的检测时期对从所述检测对象辐射的磷光的强度至少检测三次的工序；以及
基于检测到的至少三个所述强度和该至少三个所述强度的检测时期，判别所述磷光是否由衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成的工序。
<第三实施方式>
(1)磷光检测装置的结构
本发明的磷光检测装置100的结构如先前针对光检测装置100所说明的那样。
光传感器10的结构如先前所说明的那样。
(2)磷光检测方法
磷光的检测如先前所说明的那样进行。
(3)磷光检测装置的动作
磷光检测装置100的动作如先前参照图10针对光检测装置100的动作所说明的那样。
(4)磷光的判别方法
磷光检测装置100在步骤S6(图10)中，按每个光检测器40(按每种辐射光的颜色)计算出磷光的衰减时间常数，并对从检测对象T中包含的磷光体照射的磷光进行判别。
具体而言，判别部94在步骤S5中检测磷光的情况下，使用检测到的、在时刻t1及时刻t2从检测对象T辐射的磷光的强度P1及强度P2，按每个光检测器40，基于数学式2，计算出从检测对象T辐射的磷光的衰减时间常数τα。然后，将识别对象的磷光的衰减时间常数、和计算出的衰减时间常数τα进行比较，判别是否检测到识别对象的磷光。
在将三种磷光设为识别对象，衰减时间常数分别为0.2msec、1msec、10msec的情况下，判别部94将分别包含0.2msec、1msec和10msec的三种规定范围、与计算出的衰减时间常数τα进行比较。其结果，例如，若衰减时间常数τα在包含1msec的规定范围内，则判别部94判别为检测到衰减时间常数1msec的磷光。
(5)检测对象的真伪判别方法
例如按照如下方式进行对被输送物X上所附的检测对象T(安全特征)的真伪判定。
首先，按每个光检测器40确认是否有磷光的辐射。在辐射磷光的情况下，计算出其衰减时间常数。将这些结果与作为基准的属性进行比较。若比较的结果为两者一致，则判别为该检测对象T是真的。若两者不一致，则判别为该检测对象T是伪冒的。
作为基准的属性的例子如表2所示。
[表2]
在表2中，横轴表示检测的磷光的波长范围。即，横轴表示将磷光按红色波长范围、绿色波长范围、蓝色波长范围的波长范围进行划分。纵轴表示检测的磷光的衰减特征。即，纵轴表示将磷光的衰减时间常数划分为0.2msec、1msec、10msec。“有”是指，相应的磷光是从单一磷光体或具有相同的衰减时间常数的多种磷光体辐射的磷光。另外，“无”是指，未检测到磷光。
在作为基准的属性是表2所示的属性的情况下，真的检测对象T包括辐射衰减时间常数为0.2msec且颜色为蓝色的磷光的单一的或多种磷光体。另外，包括辐射衰减时间常数为1msec且颜色为红色的磷光的单一的或多种磷光体。另外，包括辐射衰减时间常数为1msec且颜色为绿色的磷光的单一的或多种磷光体。
在该情况下，按照如下方式进行检测对象T的真伪判定。首先，检测部92通过三个光检测器40对红色、绿色及蓝色的磷光个别地进行检测。接下来，判别部94计算出各颜色的磷光的衰减时间常数。判别部94参照存储于存储部95的表2的信息，将该信息与按各颜色求出的磷光的衰减时间常数进行比较。其结果，若从某检测对象T辐射的磷光具有的属性、与表2所示的属性一致，则判别为该检测对象T是真的。反之，若与表2所示的磷光的属性不一致，则判别为该检测对象T是伪冒的。
如上所述，能够将磷光的有无和衰减时间常数作为特征，来判别检测对象T(安全特征)的真伪乃至纸张等被输送物X的真伪。
此外，在此示出了仅将磷光的特征作为检测对象T的特征的例子，但可以进一步添加检测到的荧光的特征，作为检测对象T的特征。具体而言，可以在表2中，按红色波长范围、绿色波长范围、蓝色波长范围的波长范围，追加荧光的检测的有无作为特征。
(6)作为识别对象的磷光的衰减时间常数
为了在短时间内识别大量的检测对象T，作为识别对象的磷光必须是以一定程度在短时间内衰减的磷光。另一方面，若磷光的衰减过快，则磷光会在极短时间之内衰减，难以进行对磷光强度的准确的检测。由此，优选作为识别对象的磷光是衰减时间常数为0.2msec以上且10msec以下的磷光。
另外，为了识别检测到的磷光是与作为识别对象的磷光中的哪一个相应，作为识别对象的磷光的衰减时间常数(即，磷光的衰减曲线)需要在一定程度上分离。
例如，考虑识别检测对象T辐射的磷光是与三种磷光中的哪一个相应的情况。在图16中示出衰减时间常数分别为0.2msec、1msec、10msec的磷光的强度比的衰减曲线。应予说明，在图16中，纵轴是相对于最大强度(即，通过初次检测而检测到的磷光强度)的磷光的强度比，横轴是自磷光强度的初次检测起的经过时间。如根据图16所理解的那样，这三条衰减曲线几乎均等地分离。由此，在需要识别检测对象T辐射的磷光是与三种磷光中的哪一个相应的情况下，作为在检测对象T中使用的磷光体，例如，使用辐射衰减时间常数分别为0.2msec、1msec、10msec的磷光的三种磷光体即可。
接着，考虑识别检测对象T辐射的磷光是与四种磷光中的哪一个相应的情况。在图17中示出衰减时间常数分别为0.2msec、0.4msec、1msec、10msec的磷光的强度比的衰减曲线。应予说明，在图17中，纵轴是相对于最大强度(即，通过初次检测而检测到的磷光强度)的磷光的强度比，横轴是自磷光强度的初次检测起的经过时间。如根据图17所理解的那样，这四条衰减曲线几乎均等地分离。由此，在需要识别检测对象T辐射的磷光是与四种磷光中的哪一个相应的情况下，作为在检测对象T中使用的磷光体，例如，使用辐射磷光的衰减时间常数分别为0.2msec、0.4msec、1msec、10msec的磷光进行的四种磷光体即可。
接着，考虑识别检测对象T辐射的磷光是与五种磷光中的哪一个相应的情况。在图18中示出衰减时间常数分别为0.2msec、0.4msec、0.9msec、2msec、10msec的磷光的强度比的衰减曲线。应予说明，在图18中，纵轴是相对于最大强度(即，通过初次检测而检测到的磷光强度)的磷光的强度比，横轴是自磷光强度的初次检测起的经过时间。如根据图18所理解的那样，这五条衰减曲线几乎均等地离散。由此，在需要识别检测对象T辐射的磷光体是与五种磷光中的哪一个相应的情况下，作为在识别对象T中使用的磷光体，使用辐射磷光的衰减时间常数分别为0.2msec、0.4msec、0.9msec、2msec、10msec的磷光的五种磷光体即可。
(7)进行初次检测的时机
光检测器40在停止照射激发光的瞬间，受光的强度大幅变化，从而有时会输出取决于其自身具备的电路系统的异常信号，该电路系统包含光电二极管及放大器。具体而言，若光检测器40的应答速度较慢，则在停止来自光源30的激发光的照射之后的一段时间，光检测器40会输出来源于激发光的光检测信号。在该情况下，在一段时间，无法准确地检测从检测对象T辐射的磷光的强度。另一方面，若在停止来自光源30的激发光的照射之后，在经过够长的时间后检测磷光强度，则虽然没有停止激发光的照射的瞬间的异常信号的影响，但磷光的识别所需的时间变长，甚至有可能磷光衰减而变得无法检测。因此，本发明者们针对在停止来自光源30的激发光的照射之后，在什么时机进行磷光强度的初次检测较好(应如何设置第一时机)，进行了研究。
在构成光检测器40的电路中存在与CR电路等效的部分。由此，光检测器40的应答速度依赖该CR电路的时间常数τCR。即，在激发光停止照射后，从光检测器40输出将时间常数设为τCR而衰减的电压，作为来源于激发光的光检测信号。若在进行磷光强度的初次检测的时间点，来源于激发光而输出的电压在激发光停止照射时的电压的1％以下，则可以看作没有激发光的影响。
例如，若将光检测器40的电路中的电容器C的容量设为通常选择的1～80pF，将光检测器40的电路中的电阻R的电阻值设为通常选择的100～500kΩ，则所述时间常数τCR为0.0001～0.04msec。这表示，例如，若将电容器C的容量设为80pF，将电阻R的电阻值设为500kΩ，则在自激发光停止照射时起经过0.04msec的时间点，从光检测器40输出的电压降低至e分之1、即约36％。为了使从光检测器40输出的电压在照射着激发光时的输出电压的1％以下，需要时间常数τCR的4.6倍的时间。即，需要0.0046～0.184msec的时间。
由此，若将磷光强度的初次检测的时机(第一时机)，设为在来自光源30的激发光停止照射后经过了0.005msec以上且0.18msec以下的时间的时间点，则能够几乎不受激发光的影响而检测磷光强度。
此外，作为光检测器40的电路中的电容器C的容量及电阻R的电阻值的优选的值的一例分别为15pF和500kΩ。该情况下的时间常数τCR为0.0075msec，其4.6倍的时间为0.0345msec。由此，该情况下的优选的初次检测时机是激发光停止照射后经过了0.035msec以上的时间点。但是，若考虑电容器C的容量或电阻R的电阻值的偏差、光源30的应答特性的偏差、以及检测对象T的位置的偏差等，则需要将一定程度的安全系数计算在内。由此，优选将50％程度的安全系数计算在内，在激发光停止照射后经过了0.05msec以上的时间点进行初次检测。但是，在经过了过度长的时间之后，磷光的识别所需的时间变长，甚至有可能磷光衰减而变得无法检测，因此优选在经过了0.05msec的2倍的0.1msec以下的时间的时间点、或经过了0.05msec的3倍的0.15msec以下的时间的时间点进行初次检测。
另外，光检测器40的电路中的电容器C的容量及电阻R的电阻值不限于上述范围内，例如也可以将电阻R的电阻值设为1MΩ。若增大电阻值，则时间常数τCR也变大，因此优选调整电容器C的容量，以使时间常数τCR在上述范围内。
(8)进行后续检测的时机
对于在输送装置80上输送的被输送物X及被输送物X上所附的检测对象T的位置，在由光检测器40对磷光强度进行检测时，会沿上下方向一定程度地产生偏差。若检测对象T的位置沿上下方向产生偏差，检测对象T与光检测器40之间的距离也会产生偏差，因此检测的磷光的强度也必然地产生偏差。虽然对检测对象T的上下方向的位置进行检测并由修正部93进行修正并非不可能，但在该情况下，检测对象T的识别处理速度有可能明显降低。由此，需要将产生那样的偏差的情况预先计算在内，来决定磷光强度的后续检测的时机(第二时机)。
本发明者们反复摸索，最后发现：若在从作为识别对象的某磷光体辐射的磷光的强度比、与从作为识别对象的其他磷光体辐射的磷光的强度比之差为0.15以上的时机检测磷光强度，则能够可靠地识别检测到的磷光是从作为识别对象的磷光体中的哪一个辐射的磷光。在此，强度比是指，相对于通过在第一时机进行的初次检测而检测到的磷光强度P1的、通过在第二时机进行的后续检测而检测到的磷光强度P2之比P2/P1。
另外，本发明者们发现：若在从作为识别对象的某磷光体辐射的磷光的强度比、与作为识别对象的其他磷光体辐射的磷光的强度比之差为0.2以上的时机，对磷光强度进行检测，则能够更可靠地识别检测到的磷光是从作为识别对象的磷光体中的哪一个辐射的磷光。
(8-1)对三种磷光体进行识别的情况
在表3中示出图16所示的三条衰减曲线上的值。
[表3]
如表3所示，在磷光强度的初次检测后经过了0.05msec以上之后，衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为1msec的磷光的强度比之差为0.15以上。由此，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.05msec以上的时间点进行磷光强度的后续检测，能够可靠地识别检测到的磷光的衰减时间常数是0.2msec和1msec中的哪一个。
应予说明，若在磷光强度的初次检测后经过0.50msec以上，则衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比变得比0.1小。在该情况下，磷光微弱，因此有可能难以由光检测器40检测磷光。由此，为了识别检测到的磷光的衰减时间常数是0.2msec和1msec中的哪一个，优选在从磷光强度的初次检测起经过0.50msec的时间之前进行后续检测。
另外，如表3所示，在磷光强度的初次检测后经过了0.20msec以上之后，衰减时间常数为1msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为10msec的磷光的强度比之差为0.15以上。由此，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.20msec以上的时间点进行磷光强度的后续检测，能够可靠地识别检测到的磷光的时间常数是1msec和10msec中的哪一个。但是，若在磷光强度的初次检测后经过长时间后进行磷光强度的后续检测，则无法在短时间内大量地识别检测对象T。由此，优选在初次检测后1msec以内进行后续检测。
另外，如表3所示，在磷光强度的初次检测后经过了0.20msec以上且0.45msec以下的时间的时间点，衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为1msec的磷光的强度比之差大于0.15。同时，衰减时间常数为1msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为10msec的磷光的强度比之差也大于0.15。由此，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.20msec以上且0.45msec以下的时间的时间点进行磷光强度的后续检测，能够可靠地识别检测到的磷光的衰减时间常数是0.2msec、1msec及10msec中的哪一个。
并且，如表3所示，在磷光强度的初次检测后经过了0.10msec以上之后，衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为1msec的磷光的强度比之差为0.2以上。由此，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.10msec以上的时间点进行磷光强度的后续检测，能够更可靠地识别检测到的磷光的衰减时间常数是0.2msec和1msec中的哪一个。
另外，如表3所示，在磷光强度的初次检测后经过了0.25msec以上且0.45msec以下的时间的时间点，衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为1msec的磷光的强度比之差大于0.2。同时，衰减时间常数为1msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为10的磷光的强度比之差也大于0.2。由此，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.25msec以上且0.45msec以下的时间的时间点进行磷光强度的后续检测，能够更可靠地识别检测到的磷光的时间常数是0.2msec、1msec及10msec中的哪一个。
(8-2)对四种磷光体进行识别的情况
在表4中示出图17所示的四条衰减曲线上的值。
[表4]
如表4所示，在磷光强度的初次检测后经过了0.20msec以上且0.45msec以下的时间的时间点，衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为0.4msec的磷光的强度比之差大于0.15。同时，衰减时间常数为0.4msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为1msec的磷光的强度比之差也大于0.15。并且此时，衰减时间常数为1msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为10的磷光的强度比之差也大于0.15。由此，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.20msec以上且0.45msec以下的时间的时间点进行磷光强度的后续检测，能够可靠地识别检测到的磷光的时间常数是0.2msec、0.4msec、1msec、10msec中的哪一个。
另外，如表4所示，在磷光强度的初次检测后经过了0.30msec以上且0.45msec以下的时间的时间点，衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为0.4msec的磷光的强度比之差大于0.2。同时，衰减时间常数为0.4msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为1msec的磷光的强度比之差也大于0.2。并且此时，衰减时间常数为1msec的磷光的强度比、与衰减时间常数为10的磷光的强度比之差也大于0.2。由此，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.30msec以上且0.45msec以下的时间的时间点进行磷光强度的后续检测，能够更可靠地识别检测到的磷光的时间常数是0.2msec、0.4msec、1msec、10msec中的哪一个。
(8-3)对五种磷光体进行识别的情况
在表5中示出图18所示的五条衰减曲线上的值。
[表5]
如表5所示，在磷光强度的初次检测后经过了0.45msec的时间点，衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比为0.11，衰减时间常数为0.4msec的磷光的强度比为0.32，衰减时间常数为0.9msec的磷光的强度比为0.61msec，衰减时间常数为2msec的磷光的强度比为0.80msec，衰减时间常数为10的磷光的强度比为0.96msec。这些强度比之间的差都大于0.15。由此，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.45msec的时间点进行磷光强度的后续检测，能够可靠地识别检测到的磷光的时间常数是0.2msec、0.4msec、0.9msec、2msec、10msec中的哪一个。
另外，由表5可知，不存在衰减时间常数分别为0.2msec、0.4msec、0.9msec、2msec、10msec的磷光的强度比差都为0.2以上的时机。然而，如表5所示，若在磷光强度的初次检测后经过了0.25msec以上且0.45msec以下的时间的时间点进行后续检测，则衰减时间常数为0.2msec的磷光的强度比、衰减时间常数为0.4msec的磷光的强度比、衰减时间常数为0.9msec的磷光的强度比之差都大于0.2。另外，这些强度比的值为0.1以上。即，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.25msec以上0.45msec以下的时间的时间点进行后续检测，能够识别检测到的磷光的衰减时间常数是0.2msec、0.4msec、0.9msec中的哪一个。
另外，如表5所示，若在磷光强度的初次检测后经过了0.60msec以上且0.90msec以下的时间的时间点进行磷光强度的追加的检测，则衰减时间常数为0.4msec的磷光的强度比、衰减时间常数为0.9msec的磷光的强度比、衰减时间常数为2msec的磷光的强度比、衰减时间常数为10msec的磷光的强度比之差都大于0.2。另外，这些强度比的值为0.1以上。即，通过在磷光强度的初次检测后经过了0.60msec以上且0.90msec以下的时间的时间点进行追加的检测，能够识别检测到的磷光的衰减时间常数是0.9msec、2msec、10msec中的哪一个。
由此，在磷光强度的初次检测后经过了0.25msec以上且0.45msec以下的时间的时间点(第二时机)进行后续检测，并且在磷光强度的初次检测后经过了0.60msec以上且0.90msec以下的时间的时间点(第三时机)进行磷光强度的追加的检测，能够识别检测到的磷光的衰减时间常数是0.2msec、0.4msec、0.9msec、2msec、10msec中的哪一个。
应予说明，磷光强度的追加的检测不限于在强度比之间的差为0.2以上的时机进行后续检测的情况，也不限于识别对象的磷光体为五种的情况。例如，也可以在识别对象的磷光体为四种，且强度比之间的差为0.15以上的时机进行后续检测的情况下，进行磷光强度的追加的检测。另外，追加的检测不限于在后续检测之后进行。换言之，追加的检测也可以在初次检测后且后续检测前进行。即，第二时机和第三时机无论哪个靠前都可以。
(9)检测对象的真伪判别方法2
若如上述那样决定检测时机，则也可以例如按照如下方式进行对被输送物X上所附的检测对象T(安全特征)的真伪判定。
首先，按各衰减时间常数的磷光，预先决定第二时机(根据需要还有第三时机)的强度之比的范围并使其存储于存储部95。然后，按每个光检测器40即按每种磷光的颜色，进行磷光的强度的初次检测。接着，按每个光检测器40即按每种磷光的颜色，在第二时机进行磷光的强度的后续检测，计算出第二时机的每种磷光的颜色的强度比。接下来，按每种磷光的颜色，判断第二时机的强度比是否为规定的范围内的值。若全部颜色都是规定的范围内的值，则判别为该检测对象T是真的。在除此以外的情况下，判别为该检测对象T是伪冒的。此外，在磷光的衰减时间常数按每种颜色不同的情况下，也可以使第二时机按每个光检测器40而不同。另外，在进行追加的检测的情况下，也可以使第三时机按每个光检测器40而不同。
如上所述，能够将第二时机(根据需要还有第三时机)的磷光的强度比设为特征，来判别检测对象T(安全特征)的真伪乃至纸张等被输送物X的真伪。
本发明的磷光检测装置及磷光检测方法对例如在以钞票或证券等有价文件(value document)为代表的纸张的表面上作为安全特征(security feature)而安装的磷光体进行检测，且对作为检测对象的磷光体照射激发光，对从磷光体辐射的磷光进行检测。磷光的光谱和衰减特征等的特征是由磷光体的成分决定的，因此能够通过检测磷光并对特征进行比较，来判定安全特征的真伪。
对第三实施方式概括如下。
[1]一种磷光检测装置，其具备：
光源，对检测对象照射激发光，该检测对象辐射作为识别对象的多种磷光中的至少一种，
光检测器，对从所述检测对象辐射的磷光的强度进行检测，以及
控制部，对所述光源及所述光检测器进行控制，
所述控制部在所述激发光停止照射后的第一时机进行对所述强度的初次检测，在所述初次检测之后的第二时机进行对所述强度的后续检测，
所述第二时机是作为所述识别对象的多种磷光中的至少两种之间的、通过所述初次检测而检测到的所述强度与通过所述后续检测而检测到的所述强度之比的差的绝对值为规定值以上的时机。
[2]如[1]所述的磷光检测装置，其中
所述第二时机是在所述初次检测后经过了0.05msec以上且1.00msec以下的时间的时机。
[3]如[2]所述的磷光检测装置，其中，
所述第二时机是在所述初次检测后经过了0.10msec以上且1.00msec以下的时间的时机。
[4]如[3]所述的磷光检测装置，其中，
所述第二时机是在所述初次检测后经过了0.20msec以上且0.45msec以下的时间的时机。
[5]如[4]所述的磷光检测装置，其中，
所述第二时机是在所述初次检测后经过了0.25msec以上且0.45msec以下的时间的时机。
[6]如[1]至[5]中任意一项所述的磷光检测装置，其中，
所述第二时机是在作为所述识别对象的多种磷光的全部之间的、通过所述初次检测而检测到的所述强度与通过所述后续检测而检测到的所述强度之比的差的绝对值成为规定值以上的时机。
[7]如[1]至[5]中任意一项所述的磷光检测装置，其中，
所述控制部在所述第二时机进行了所述强度的后续检测之后，还在第三时机进行所述强度的后续检测，
所述第三时机是在作为所述识别对象的多种磷光中的、在所述第二时机所述强度之比的差的绝对值未成为规定值以上的磷光之间的、通过所述初次检测而检测到的所述强度与通过所述后续检测而检测到的所述强度之比的差的绝对值成为规定值以上的时机。
[8]如[7]所述的磷光检测装置，其中，
所述第二时机是在所述初次检测后经过了0.25msec以上且0.45msec以下的时间的时机，
所述第三时机是在所述初次检测后经过了0.60msec以上且0.90msec以下的时间的时机。
[9]如[1]至[8]中任意一项所述的磷光检测装置，其中，
所述第一时机是在所述激发光停止照射后经过了0.005msec以上且0.18msec以下的时间的时机。
[10]如[1]至[9]中任意一项所述的磷光检测装置，其中，
所述磷光的衰减时间常数为0.2msec以上且10msec以下。
[11]如[1]至[10]中任意一项所述的磷光检测装置，其中，
具有多个所述光检测器，多个所述光检测器分别对不同波长的磷光的强度进行检测。
[12]如权利要求[1]至[11]中任意一项所述的磷光检测装置，其中，
所述控制部基于所述强度，进行对所述检测对象中包含的磷光体的识别处理。
[13]一种纸张处理装置，其具备[1]至[12]中任意一项所述的磷光检测装置。
[14]一种磷光检测方法，其包括以下工序：
对检测对象照射激发光的工序，该检测对象辐射作为识别对象的多种磷光中的至少一种；
停止所述激发光的照射的工序；
当所述激发光停止照射后，在第一时机进行对从所述检测对象中包含的磷光体辐射的磷光的强度的初次检测的工序；
以及在所述初次检测之后的第二时机进行所述强度的后续检测的工序，
所述第二时机是作为所述识别对象的多种磷光中的至少两种之间的、通过所述初次检测而检测到的所述强度与通过所述后续检测而检测到的所述强度之比的差的绝对值为规定值以上的时机。
以上对本发明的实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，能够在不脱离本发明的要点的范围内进行各种变更。
在2017年3月27日提出的日本专利申请特愿2017-061065、在2017年3月27日提出的日本专利申请特愿2017-061074以及在2017年3月27日提出的日本专利申请特愿2017-061081中分别包含的说明书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。
工业实用性
本发明适合使用于对从检测对象辐射的磷光等辐射光进行检测的光传感器、光检测装置、纸张处理装置、或光检测方法，该检测对象在被激发时对辐射光进行辐射。
附图标记说明
10 光传感器
20 支架
21 间隔板
30 光源
40 光检测器
50 导光体
51 激发光入射面
52 辐射光出射面
53 光入射出射面
54 立起面
55 侧面
56 中间面
60 基板
70 滤光器
71 可见光截止滤波器
72 紫外线截止滤波器
73 滤色器
80 输送装置
90 控制装置
91 输送装置控制部
92 检测部
93 修正部
94 判别部
95 存储部
100 光检测装置(磷光检测装置)
150 盖

Claims (13)

1.一种光传感器，其具备：
光源，照射激发光；
光检测器，对从所述激发光所激发的检测对象辐射的辐射光进行检测；以及
单一的导光部，将所述激发光引导至所述检测对象，并且将所述辐射光引导至所述光检测器。
2.如权利要求1所述的光传感器，其中，
所述导光部由块状的导光体构成，该导光体使所述激发光及所述辐射光透射。
3.如权利要求1所述的光传感器，其中，
所述导光部由筒状部构成，该筒状部容纳所述光源和所述光检测器，并且该筒状部的内表面是反射所述激发光和所述辐射光的反射面。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的光传感器，其中，
所述光源和所述光检测器配置于所述导光部的一侧，在位于所述导光部的所述光源侧的部分、与位于所述导光部的所述光检测器侧的部分之间存在遮光区域。
5.如权利要求4所述的光传感器，其中，
所述遮光区域由位于所述导光部的所述光源侧的部分、与位于所述导光部的所述光检测器侧的部分之间的台阶形成。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的光传感器，其中，
在所述光源与所述导光部之间、及/或所述光检测器与所述导光部之间具备滤光器。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的光传感器，其中，
所述光源和所述光检测器配置于同一个基板上。
8.一种光检测装置，其具备：
权利要求1至7中任意一项所述的光传感器；以及
修正部，基于检测到所述辐射光时的所述检测对象相对于所述光检测器的相对位置，对由所述光检测器检测到的所述辐射光的强度进行修正。
9.如权利要求8所述的光检测装置，其中，
所述光源在所述检测对象的移动中照射所述激发光，并且相对于所述光检测器配置在所述检测对象的移动方向上游侧。
10.一种纸张处理装置，其具备权利要求8或9所述的光检测装置。
11.一种光检测方法，其包括：
光源照射激发光的工序；以及
光检测器对辐射光进行检测的工序，该辐射光是从透射过导光部的所述激发光所激发的检测对象辐射且透射过所述导光部的辐射光。
12.一种磷光检测装置，是具备权利要求1所述的光传感器的磷光检测装置，其中，
所述光源是对包含磷光体的检测对象照射所述激发光的光源，
所述光检测器是对从所述检测对象辐射的磷光的强度进行检测的光检测器，
所述磷光检测装置还具备：
检测部，对所述光源及所述光检测器进行控制，当所述激发光停止照射后，在不同的检测时期对所述强度至少检测三次；以及
判别部，基于由所述检测部检测到的至少三个所述强度和该至少三个所述强度的检测时期，判别所述磷光是否是由衰减时间常数彼此不同的多种磷光构成的。
13.一种磷光检测装置，是具备权利要求1所述的光传感器的磷光检测装置，其中，
所述光源是对检测对象照射激发光的光源，该检测对象辐射作为识别对象的多种磷光中的至少一种，
所述光检测器是对从所述检测对象辐射的磷光的强度进行检测的光检测器，
所述磷光检测装置还具备控制部，该控制部对所述光源及所述光检测器进行控制，
所述控制部在所述激发光停止照射后的第一时机对所述强度进行初次检测，在所述初次检测之后的第二时机对所述强度进行后续检测，
所述第二时机是作为所述识别对象的多种磷光中的至少两种之间的、通过所述初次检测检测到的所述强度与通过所述后续检测检测到的所述强度之比的差的绝对值为规定值以上的时机。
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