CN1835026B - 适用于保护眼睛的便携式荧光检测单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持荧光检测器，其包括手持数据处理系统以及连接至数据处理系统的紫外光源。紫外光源以具有紫外照射波长的光来照射待扫描的对象。安全机构防止来自紫外光源的光以可损伤眼睛的强度到达紫外光源附近的人眼。荧光检测器感知对象响应于照射而产生的荧光。该荧光检测可利用光电探测器或人类观察者。检测器可以包括在蜂窝电话或PDA中。描述了利用挡板或全内反射来保护用户的安全机构。此外，还可以结合当没有对象存在时防止紫外光源被开启的联锁机构。

Description

适用于保护眼睛的便携式荧光检测单元

技术领域

本发明涉及适用于保护眼睛的便携式荧光检测单元。

背景技术

很多检测的难题依赖于感知由紫外光(UV light)激发的荧光染料。例如，很多国家利用具有荧光染料的货币以使得伪造该货币更为困难。染料以特殊的图案布置且借助于紫外光可见。此外，不同面额钞票具有不同的染料及/或染料图案以进一步防止通过在用于较小面额钞票的纸上印刷较大面额钞票的伪造。售货机常具有荧光成像系统，用于确定已放入机器中的货币的真实性。类似地，银行有扫描器用于检测假币。

现可利用紫外发光二极管(UV LED)，由此，原则上可构成廉价、紧凑的荧光检测系统以供普通消费者使用。但是，基于荧光染料检测的假币检测系统因为两个原因还不能被一般公众方便的利用。首先，使用该检测系统可能要求用户携带便携式观察系统用于检验货币的真实性。因为对这种检验的需求相对而言很少发生，大部分消费者不希望为此目的携带单独的照射系统及扫描器。

其次，此检测方式要求使用紫外光源。此光源有严重的安全隐患。激发染料所需的紫外光的强度足以造成对用户眼睛的损害。由此，任何可以紫外光照射用户眼睛的用户设备都有严重的安全及法律责任问题。

发明内容

本发明包括手持荧光检测器，其包括手持数据处理系统以及连接至数据处理系统的紫外光源。紫外光源以具有紫外照射波长的光来照射待扫描的对象。本发明包括安全机构，其防止来自所述紫外光源的光以可损伤眼睛的强度到达紫外光源附近的人眼。荧光检测器感知对象响应于照射而产生的荧光。在一个实施例中，检测器包括检测由对象响应于照射而发出的荧光的光电探测器。数据处理系统接收来自光电探测器的信号并在显示器上显示存在荧光的指示。在另一实施例中，检测器是人类观察者且荧光检测器包括挡板系统中的透明窗，该透明窗允许检测器的用户观察到由对象发出的荧光同时阻止紫外光以可损伤用户的强度到达用户。在一个实施例中，安全机构包括挡板，其允许对象由紫外光照射，同时防止检测器的用户观察到紫外光源。该挡板可以包括挡板中的透明窗，该透明窗允许检测器的用户观察到由对象发出的荧光同时阻止紫外光以可损伤用户的强度到达用户。在一个实施例中，该系统包括对象感知机构和联锁装置，如果放置了由紫外光源照射的对象，则该对象感知机构产生对象存在信号，且当没有产生对象存在信号时，该联锁装置防止紫外光源产生可损伤用户眼睛强度的紫外光。在一个实施例中，安全机构包括具有透明表面的光学外壳，紫外光由该透明表面内反射且其中待扫描对象置于邻近该表面处使得对象的表面处在由紫外光所产生的电场中。在此类型的一个实施例中，荧光检测器通过透明表面观察对象。还可以构成这样的实施例，即其中手持数据处理系统是蜂窝电话或PDA(个人数字助理)。一个实施例使用蜂窝电话，其包括第一及第二块，当其用户没有用所述蜂窝电话通话时该第一及第二块折叠在一起，当所述第一及第二块折叠在一起时，待扫描对象从所述第一及第二块之间通过。

附图说明

图1图示了根据本发明的荧光检测系统的一个实施例。

图2是根据本发明另一实施例的荧光检测器的截面图。

图3A及3B图示了根据本发明的荧光检测系统的另一实施例。

图4图示了在具有控制器及显示器的手持设备上结合有检测头的完整的扫描系统。

图5是蜂窝电话的立体图，其结合有根据本发明的一个透射实施例的荧光检测系统。

图6图示了在扫描钞票期间处于合拢状态的蜂窝电话。

图7是处于打开状态的蜂窝电话的立体图。

图8是蜂窝电话的俯视图，其包括根据本发明的一个实施例的荧光检测器。

图9图示了根据本发明的另一实施例的荧光检测器。

具体实施方式

本发明通过提供检测设备克服以上所讨论的安全问题，该检测设备防止用户被强度可导致眼睛损伤的紫外光照射其眼睛。现参考图1，其图示了根据本发明的荧光检测系统的一个实施例。检测系统10包括紫外光源12以及荧光检测器14。将待扫描的钞票15在垂直于图面的方向上通过检测器。检测系统10包括外壳16，其防止由光源12产生的紫外光到达用户的眼睛。

紫外光源12优选为发出紫外光的发光二极管。光源12优选为发出350至400nm波段的紫外光。

检测器14包括滤波器17以及一个或更多对所需的荧光发射波段中的光敏感的光电探测器18。因为钞票被拉过检测器，单个检测器可沿由外壳16的尺寸决定的预定扫描路径形成钞票的一维图像。如果仅要检测荧光染料的存在，则单个光敏二极管就足够了。如果需要更详细的二维图像，则可以利用光敏二极管阵列。

滤波器17阻止由被扫描的对象所反射的任何紫外光到达光电探测器。在一个实施例中，滤波器17是具有较窄波段或多个所需波段的带通滤波器，该较窄波段集中于荧光波段的波长。该带通滤波器实施例提供了增加的信噪比，因为其阻止了由外壳16外部漏入外壳16的可见光。

滤波器17可在紫外光源脉冲式开闭的实施例中被省去。如果被激发的荧光体衰减时间与紫外光的脉宽相比较长，则荧光体将在紫外光被关闭后继续发光。在此实施例中，仅在紫外脉冲之间检测荧光光线，由此由紫外光的反射或散射造成的背景不明显。

为了进一步减小用户暴露于紫外光的可能性，检测系统10还可包括钞票检测机构，用于检测扫描区域中没有钞票的情况。然后当没有钞票时利用联锁机构以防止紫外光源12产生可损害用户眼睛的级别的紫外光。此钞票检测系统优选的利用钞票扫描系统的组件以使提供此额外安全特征的成本最小。

外壳16中钞票的有无可以通过使用钞票遮挡或反射光来检测。用于此检测的光源及检测器可以是单独的光源及检测器，也可以是该紫外光源及荧光检测器。为将该荧光检测器及紫外光源用于此功能，荧光检测器必须对紫外及荧光波长波段都可以检测，且由此必须利用没有上述带通滤波器的检测器。如上所述，如果通过脉冲紫外光源以激发荧光染料，然后在紫外光源关闭期间检测荧光来进行荧光检测，则可以使用此检测器。在此系统中，通过观测当紫外光打开时由光电探测器接收到的光，可以检测钞票的存在。紫外光源12对面的外壳壁13包括吸收任何到达该壁的紫外光的材料，且由此当没有钞票时没有信号由光电探测器14记录到。当钞票置于外壳中时，部分紫外光由钞票的表面散射或反射，且由此光电探测器14检测到光。在钞票检测阶段，脉宽及/或紫外光强度被维持在不会损害人眼的级别。

当钞票检测系统确定钞票位于外壳中时，紫外光被切换至高能输出模式并扫描钞票的荧光。但是，检测系统持续检测在实际紫外脉冲期间接收的紫外光以确定钞票是否不再存在。当钞票从外壳取出时，紫外光再次返回其低能模式。

钞票检测系统还可使用单独的检测器及/或光源来操作。例如，光源12可包括在安全波长波段发光的第二LED。在此实施例中，可以利用光电探测器14中的第二光敏二极管以感知此安全波长波段的光的存在。在此实施例中，钞票检测系统完全独立于荧光扫描系统，且由此用于检测荧光的光敏二极管可利用上述的遮挡滤波器，且紫外LED可在扫描操作期间以连续模式操作。

上述实施例利用了反射结构，其中紫外光源及检测器处于钞票或其他被扫描对象的同一侧。原则上，如果荧光染料可以被穿过对象照射且荧光可离开待检测的对象，则也可利用透射结构。现参考图2，其是根据本发明的另一实施例的荧光检测器30的截面图。荧光检测器30包括紫外光源31，其以紫外光照射对象15例如钞票。对象15中产生的荧光由光电探测器33所检测，其位于紫外光源31相对于对象15相反的一侧。

本发明的上述实施例依赖于一些机械挡板的形式来阻止来自紫外光源的光到达检测器附近的人眼。此实施例将被扫描的对象限制为可通过外壳的对象。此外，用户可通过在设备中设置高反射表面(例如铝箔片)，从该设备中提取紫外光。

现参考图3A及3B，其示出了根据本发明的荧光检测系统的另一实施例。荧光检测系统50包括透明光罩52、紫外光源53、以及荧光检测器54。紫外光在表面55上的入射角以及构成光罩52的材料的折射率被选择使得紫外光在表面55发生全内反射。被反射的紫外光优选的被表面57上的区域56所吸收。该吸收机构应可抵抗物理磨损。例如，紫外吸收材料可以被结合在区域56附近的棱柱材料中。或者，可以在邻近区域56的罩52的外表面上施加紫外吸收涂层。当没有对象置于邻近表面55的区域中时，全部的光都被区域56所吸收，因此没有光到达光电探测器54。

现参考图3B。荧光检测系统50是基于以下事实，即来自在表面55被反射的紫外光束的电场的一部分事实上延伸到罩52外部足够的距离以激发钞票59表面上的荧光染料，该钞票置于所述表面附近或与该表面接触。但是，上述的距离太短，从而不能照射到用户眼睛的视网膜。

由被激发的染料产生的荧光的一部分将进入罩52并到达光电探测器54。因为荧光58向各个方向发出，检测器54可以定位为使得光电探测器54可接收到此光线的一部分而不会接收到大量的紫外光。由此，就不再需要用于阻止紫外光的滤波器。但是，带通滤波器可包括在光电探测器54中以提高荧光检测系统50的信噪比。

现参考图4，其图示了在具有控制器62及显示器63的手持设备上结合有检测头61的完整的扫描系统60。检测头61可以是任何上述的实施例。如果此检测系统结合在该设备中，则控制器执行上述的扫描功能以及钞票检测功能。控制器处理来自光电探测器或检测器的信号以确定钞票的真实性，以及可选的确定钞票的面额。显示器优选的提供钞票真实性的字母数字指示以及钞票面额的读数。

如果面额的确定依赖于知晓由钞票中的荧光染料发出的精确的波长，则在检测头61中的光电探测器可包括用于每个可能的发出波长的一个光电探测器/带通滤波器。为了将光敏二极管/滤波器对的数量减至最小，可以为每个所需的国家提供可手工替换的滤波器。

如上所述，通常消费者不希望携带单独的扫描设备来检测假币。由此，可将本发明的实施例优选的结合在蜂窝电话或其他手持设备如PDA上。此手持设备已包括适于显示图像及文字的屏幕及固件。此外，操作荧光检测器所需的电能不会对该设备的电池带来严重消耗。

所谓的“翻盖电话(flip phone)”特别适合于结合根据本发明的荧光扫描器。此电话包括两个部分，当用户没有使用电话通话时其折叠在一起。当电话处于合拢结构时一个较小的力将两块保持在一起。但是，钞票还是可以在处于合拢状态的两块之间拉动。

现参考图5，其是蜂窝电话100的立体图，结合有根据本发明的一个透射实施例的荧光检测系统。图5示出了处于打开状态的蜂窝电话100。其中两块107及108相互分离。蜂窝电话100包括在常规的电话操作期间使用的键盘101及显示器102。此外，蜂窝电话100包括位于蜂窝电话100相对的两块上的紫外光源103以及荧光检测器104，使得当电话100的两块合拢时紫外光源103将位于荧光检测器104之下。

现参考图6，其图示了在扫描钞票110期间处于合拢状态的蜂窝电话100。如箭头111所示通过将钞票拉过两个合拢的块来扫描钞票。荧光检测器104及紫外光源103被定位使得钞票110通过这两个元件之间的部分包含上述荧光标记。例如，荧光标记可以是横跨钞票110的条113的形式。

很多翻盖电话包括第二辅助显示器116，用于显示诸如日期、时间以及呼叫者识别数据的文字信息。此显示器被用来显示扫描的结果，即钞票的真伪以及面额。

类似的，本发明的反射实施例可被结合在此电话中。现参考图7，其是处于打开状态的蜂窝电话120的立体图。在反射实施例的情况下，光源122及光电探测器123优选的被安装使得当在翻盖电话的两块之间拉动钞票时，这两个元件离开钞票一个较小的距离。例如，光源及光电探测器可被安装在浅坑121中。

诸如参考上述图3A及3B所讨论的全内反射实施例非常适用于安装在蜂窝电话或PDA的外侧。然后当按压键或其他按钮时，检测器物理地移过所述钞票或其他对象。在键被压下时，紫外光源被开启且荧光检测器的输出由手持设备中的控制器处理。再一次在手持设备的显示器上显示扫描的结果。如图8所示的此类型实施例是蜂窝电话200的俯视图，其包括根据本发明的一个实施例的荧光检测器201。蜂窝电话200包括显示器210及键盘211。用于启动扫描的键可以是蜂窝电话200上的任何键，或是这些键的组合，或是仅用于此功能的单独的键。

上述实施例利用一个或更多光敏二极管来检测被扫描对象响应于紫外光对该对象的照射而发出的荧光。但是，也可以构造这样的实施例，其中用户通过观察被照射对象来检测荧光材料的存在。现参考图9，其图示了根据本发明的另一实施例的荧光检测器300。荧光检测器300利用用户308的目视观察及光电探测器304两者来检测对象302例如钞票或其他半透明对象中的荧光材料。如上所述，对象302由来自紫外LED 301的紫外光303照射。在309所示的方向上产生的荧光由光电探测器304检测。在306所示的方向上漏过对象302的荧光由用户308通过挡板307中的透明窗305来观察。窗305由吸收任何射在窗305上的紫外光310的材料来构成，且由此保护了用户眼睛不受损害。

需注意，也可以构成省去光电探测器304的实施例。类似的，也可以构成挡板307的壁311对荧光透明而对紫外光不透明的实施例。

通过以上描述及附图，本领域的技术人员将明了对本发明的各种改变。由此，本发明应仅由所附权利要求的范围来限定。

Claims (16)

1.一种手持荧光设备，包括：

手持数据处理系统；

连接至所述数据处理系统的紫外光源，所述紫外光源以具有紫外照射波长的光来照射待扫描的对象；

安全机构，所述安全机构防止来自所述紫外光源的所述光以可损伤眼睛的强度到达所述紫外光源附近的人的所述眼睛；和

荧光检测器，用于感知所述对象响应于所述照射而产生的荧光，

其中所述荧光检测器包括光电探测器，所述光电探测器检测所述对象响应于所述照射而发出的荧光，其中所述数据处理系统接收来自所述光电探测器的信号并在显示器上显示所述荧光的存在的指示，

所述手持荧光设备还包括对象感知机构以及联锁装置，如果放置了由所述紫外光源照射的对象，则该对象感知机构产生对象存在信号，当没有产生所述对象存在信号时，该联锁装置防止所述紫外光源产生可损伤用户眼睛强度的紫外光。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述荧光检测器包括挡板系统中的透明窗，所述透明窗允许所述检测器的用户观察到由所述对象发出的荧光同时阻止紫外光以可损伤所述用户的强度到达所述用户。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述安全机构包括挡板，所述挡板允许对象由所述紫外光照射，同时防止所述检测器的用户观察到所述紫外光源。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述挡板包括所述挡板中的透明窗，所述透明窗允许所述检测器的用户观察到由所述对象发出的荧光同时阻止紫外光以可损伤所述用户的强度到达所述用户。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述安全机构包括具有透明表面的光学外壳，所述紫外光由该透明表面内反射，且其中所述待扫描对象被置于邻近所述表面处使得所述对象的表面处在由所述紫外光所产生的电场中。 

6.如权利要求5所述的设备，其中所述光电探测器通过所述透明表面观察所述对象。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述光电探测器形成所述对象的部分的图像。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述手持数据处理系统包括蜂窝电话。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述蜂窝电话包括第一及第二块，当其用户没有用所述蜂窝电话通话时该第一及第二块折叠在一起，且其中当所述第一及第二块折叠在一起时，待扫描对象从所述第一及第二块之间通过。

10.如权利要求1所述的设备，其中所述手持数据处理系统包括个人数字助理。

11.一种用于检测对象上荧光成份存在的方法，所述方法包括：

提供具有紫外光源的手持数据处理单元；

如果放置了由所述紫外光源照射的对象，则由对象感知机构产生对象存在信号，当没有产生所述对象存在信号时，由联锁装置防止所述紫外光源产生可损伤用户眼睛强度的紫外光；

使所述对象暴露于紫外光的同时保护所述对象附近的人不会暴露于具有可损伤该人眼的强度的所述紫外光；及

检测所述对象响应于所述紫外光而产生的荧光。

12.如权利要求11所述的方法，还包括提供显示器屏幕；及

在所述显示器屏幕上提供所述荧光存在的指示。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述手持数据处理单元包括蜂窝电话。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述手持数据处理单元包括个人数字助理。

15.如权利要求12所述的方法，其中所述对象包括钞票形式的货币，且其中所述货币的合法性的指示被显示在所述显示器上。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述合法性的指示包括所述钞票的面额。 

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