JP2004265208A

JP2004265208A - 蛍光センサ

Info

Publication number: JP2004265208A
Application number: JP2003055810A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kamijo; 秀章上條; Mitsuaki Usami; 光陽宇佐美
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】装置を大型化することなく対象物に含まれる蛍光成分を正確に検出することができる蛍光センサを提供する。
【解決手段】蛍光センサ８は筺体１０を有し、この筺体１０内には、紙幣７に向けて光を照射する発光素子１２と、この発光素子１２から出射された光のうち紫外成分のみを透過させる紫外線透過フィルタ１５と、紫外線の照射によって紙幣７の表面から放出される蛍光を受光する蛍光検知用受光素子１６とが収容されている。また、筺体１０内には、発光素子１２から出射されて紫外線透過フィルタ１５で反射された光を受光する光量モニタ用受光素子１８が配置されている。この光量モニタ用受光素子１８と紫外線透過フィルタ１５との間には、紫外線透過フィルタ１５で反射した光によって蛍光を発生させる蛍光体２０が配置されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙幣、伝票類等の真偽や種類の判別に使用される蛍光センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙幣の真偽判別に使用される蛍光センサとしては、例えば特許文献１，２に記載されているように、光源から紙幣に紫外線を照射し、紙幣で反射された紫外光のレベルを測定すると共に、紙幣で発生する蛍光の量を測定するものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特表平９−５０７３２６号公報
【特許文献２】
特開平１０−４０４３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光源の発光量は温度変化等によって変動するため、紙幣で発生する蛍光量を正確に測定できないことがある。この場合には、紙幣の真偽判別等を正確に行うことが困難になる。
【０００５】
本発明の目的は、装置を大型化することなく対象物に含まれる蛍光成分を正確に検出することができる蛍光センサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対象物に含まれる蛍光成分を検出する蛍光センサにおいて、対象物に光を照射する発光素子と、光の照射によって対象物から発する蛍光を受光する蛍光検知用受光素子と、発光素子から出射された光を受光する光量モニタ用受光素子と、光量モニタ用受光素子の前面側に配置され、発光素子から出射される光により蛍光を発生させる蛍光体とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このような蛍光センサにおいては、蛍光検知用受光素子の出力値（対象物で生じる蛍光量）を温度に対して一定の状態に管理しないと、対象物の正確な検査が行えないことがあるため、発光素子から出射された光を受光する光量モニタ用受光素子を設け、発光素子の発光量の変動をモニタする。しかし、蛍光検知用受光素子で受ける光は、発光素子から出射されて対象物で反射された光と対象物から発する蛍光成分とを含んだものであり、光量モニタ用受光素子で受ける光の温度特性とは異なる温度特性を有する。そこで、上記のように光量モニタ用受光素子の前面側に蛍光体を配置することにより、光量モニタ用受光素子は、発光素子から出射された光と蛍光体で発生した蛍光成分とを含んだ光を受光することになる。このため、光量モニタ用受光素子で受ける光の温度特性は、蛍光検知用受光素子で受ける光の温度特性と同等になる。従って、光量モニタ用受光素子の出力値に基づいて発光素子の発光量を補正することにより、蛍光検知用受光素子の出力値を確実に温度に対してほぼ一定にすることができる。これにより、対象物に含まれる蛍光成分を温度に拘らず正確に検出することが可能となる。また、光量モニタ用受光素子の前面側に、例えば光量モニタ用受光素子と同程度のサイズをもった蛍光体を配置すればよいので、蛍光センサを大型化させなくて済む。
【０００８】
好ましくは、蛍光体は蛍光ガラスである。蛍光ガラスは、蛍光媒体をイオン化してガラスに封入したものであり、耐環境性に強く、経時的劣化が起きにくい。このような蛍光ガラスを用いることにより、光量モニタ用受光素子の出力値に基づく発光素子の発光量の補正を長期間にわたって高精度に行うことができる。
【０００９】
また、好ましくは、光量モニタ用受光素子の出力値と基準値とを比較し、当該比較結果に応じて発光素子の発光量を制御する制御手段を更に備える。これにより、光量モニタ用受光素子の出力値に基づく発光素子の発光量の補正処理が自動的に行われるため、作業者等の負担を軽減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蛍光センサの好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る蛍光センサの一実施形態を備えた紙幣検査装置を示す概略構成図である。紙幣検査装置１は、正規の紙幣と偽造紙幣との真偽判別や金種判別を行うものであり、偽造紙幣に多量の蛍光成分が含まれていることに着目して判別処理を行う。
【００１２】
紙幣検査装置１は、上下のガイド板２，３で挟まれるように形成された搬送経路４を有している。この搬送経路４の途中には搬送ローラ５，６が配置され、各搬送ローラ５，６によって紙幣７が排出側に向けて搬送される。また、搬送経路４の途中には、紙幣７に含まれる蛍光成分を検出する蛍光センサ８と、この蛍光センサ８の検出信号に基づいて紙幣７の真偽判別等を行う判別ユニット９とが配置されている。
【００１３】
図２は、蛍光センサ８の断面図である。同図において、蛍光センサ８は略直方体形状の筺体１０を有し、この筺体１０内には、当該筺体１０の内部空間を縦方向に分割する仕切り部１１が配置されている。
【００１４】
筺体１０において、仕切り部１１により形成された一方の空間内には、紙幣７の搬送経路４に向けて光を照射する発光素子（光源）１２が収容されている。この発光素子１２は、紫外成分を含む光を発生させる紫外線ＬＥＤである。発光素子１２は、リード部１２ａを介して、筐体１０の上面部に設けられた回路基板１３に固定されている。なお、発光素子１２としてＬＥＤを採用する理由は、筺体１０が小さくても収容スペースが少なくて済み、輝度のばらつきが少なく、経時的な光量変動が少ないといったメリットをもっているからである。
【００１５】
筺体１０の下面には、防塵ガラス板１４が接着剤等で固定されている。この防塵ガラス板１４は、紫外線透過率が極めて高い石英ガラス等で形成されている。防塵ガラス板１４と発光素子１２との間には、紫外線透過フィルタ１５が配置されている。この紫外線透過フィルタ１５は、発光素子１２から出射された光のうち紫外成分（例えば３００〜４００ｎｍ程度）のみを透過させる光学フィルタである。
【００１６】
筺体１０において、仕切り部１１により形成された他方の空間内には、紫外線の照射によって紙幣７の表面から放出される蛍光を受光する蛍光検知用受光素子１６が収容されている。この蛍光検知用受光素子１６は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等で構成され、リード部１６ａを介して回路基板１３に固定されている。
【００１７】
防塵ガラス板１４と蛍光検知用受光素子１６との間には、紫外線カットフィルタ１７が配置されている。この紫外線カットフィルタ１７は、紙幣７の表面で反射された光のうち紫外成分を除去する光学フィルタである。紙幣７で反射した光に含まれる紫外成分は高いエネルギー特性をもっているが、そのような紫外成分を紫外線カットフィルタ１７で除去することにより、紫外成分がノイズとして蛍光検知用受光素子１６に入射されて誤検出を起こすことが回避される。
【００１８】
また、筺体１０内における発光素子１２の近傍には、光量モニタ用受光素子１８が配置されている。この光量モニタ用受光素子１８は、発光素子１２から出射されて紫外線透過フィルタ１５の表面１５ａで反射された光を受光することにより、発光素子１２の発光量をモニタする。光量モニタ用受光素子１８は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等で構成され、リード部１８ａを介して回路基板１３に固定されている。紫外線透過フィルタ１５の表面１５ａには遮光シート１９が固定されており、光量モニタ用受光素子１８が紙幣７での反射光を拾わないようにしている。
【００１９】
光量モニタ用受光素子１８と紫外線透過フィルタ１５との間には、紫外線透過フィルタ１５で反射した光によって蛍光を発生させる蛍光体２０が配置されている。この蛍光体２０としては、蛍光材料をイオン化してガラスに封入した蛍光ガラスを使用するのが好ましい。蛍光ガラスは、容易に経年変化することは無いため、長期間にわたって安定した蛍光量が得られる。このような蛍光体２０を設けることにより、光量モニタ用受光素子１８には、発光素子１２から出射されて紫外線透過フィルタ１５で反射された光だけではなく、蛍光体２０で発生した蛍光成分が加わった光も入射されることになる。
【００２０】
図３は、上記の発光素子１２、蛍光検知用受光素子１６及び光量モニタ用受光素子１８が固定された回路基板１３の回路構成を示す図である。回路基板１３には、発光素子１２と接続された駆動回路２１と、蛍光検知用受光素子１６と接続されたアンプ回路２２とが設けられている。駆動回路２１はトランジスタ２３及び抵抗２４，２５を有し、この駆動回路２１に供給される電圧値によって発光素子１２の発光量が決定される。アンプ回路２２は、蛍光検知用受光素子１６の出力値を電圧信号に変換し、判別ユニット９に出力する。
【００２１】
また、回路基板１３には、光量モニタ用受光素子１８と接続されたアンプ回路２６と、差動増幅回路２７とが設けられている。アンプ回路２６は、光量モニタ用受光素子１８の出力値を電圧信号に変換する。差動増幅回路２７は、アンプ回路２６の出力電圧と基準電圧とを比較し、両者の差分に応じた電圧信号を駆動回路２１に出力する。これにより、アンプ回路２６の出力電圧が基準電圧に一致するように発光素子１２の発光出力量が自動制御されることになる。なお、差動増幅回路２７に入力される基準電圧は、ＣＰＵ（図示せず）により設定される。
【００２２】
以上のように構成した紙幣検査装置１において、紙幣７が搬送経路４を通って蛍光センサ８の真下位置まで送り込まれると、発光素子１２から出射された紫外線によって紙幣７が照らし出される。このとき、紙幣７が蛍光成分を含んでいる場合には、紙幣７から蛍光が放出され、この蛍光が蛍光検知用受光素子１６で受光される。例えば、紙幣７が偽造紙幣である場合には、多量の蛍光成分が含まれているので、蛍光検知用受光素子１６で受光した蛍光レベルは高いものとなる。一方、紙幣７が正規の紙幣の場合には、蛍光成分がほとんど含まれていないので、蛍光検知用受光素子１６で受光した蛍光レベルは極めて低いものとなる。そして、その蛍光レベルに応じた信号が判別ユニット９に送られ、紙幣７の検査（真偽判別や金種判別）が行われる。
【００２３】
ここで、紙幣７の検査を正確に行うためには、同じ一枚の紙幣７については、紙幣７に照射させる光量を管理し、蛍光検知用受光素子１６の出力値（蛍光量）を常に所定の範囲内に維持する必要がある。しかし、発光素子１２の発光特性は、環境温度の変化や経時的劣化によって変動し、これに伴って蛍光検知用受光素子１６で受ける蛍光量も変わってくる。これに対処すべく、本実施形態の蛍光センサ８では、発光素子１２から出射される光量変化を監視するための光量モニタ用受光素子１８を設け、この光量モニタ用受光素子１８の出力値が常に一定になるように発光素子１２の発光量を補正するようにしている。
【００２４】
ところで、上記の蛍光体２０を設けずに、光量モニタ用受光素子１８が紫外線透過フィルタ１５で反射した光のみを受光するようにした構成では、蛍光成分を含んだ紙幣７に所定量の光を照射した場合、図４に示すように、蛍光検知用受光素子１６で受ける光の温度分布と光量モニタ用受光素子１８で受ける光の温度分布とは大きく異なる。図４において、実線Ａは、蛍光検知用受光素子１６で受ける光の温度分布特性を示し、１点鎖線Ｂは、光量モニタ用受光素子１８で受ける光の温度分布特性を示したものである。なお、グラフの横軸は周辺温度を示し、グラフの縦軸は、常温（２５℃）における受光素子１６，１８の受光量を基準値としたときに、各温度における受光素子１６，１８の受光量と基準値との偏差を百分率で表わしたものを示している。
【００２５】
本図から分かるように、周辺温度が低温の場合には、光量モニタ用受光素子１８の受光量偏差が蛍光検知用受光素子１６の受光量偏差に対して大きくずれている。この原因は、光量モニタ用受光素子１８に入射される光が発光素子１２から出射された光だけであるのに対し、蛍光検知用受光素子１６に入射される光は、発光素子１２から出射される光と紙幣７から発する蛍光成分とを含んでいるためである。
【００２６】
このように光量モニタ用受光素子１８で受ける光と蛍光検知用受光素子１６で受ける光とでは温度分布特性が大きく異なるため、光量モニタ用受光素子１８により発光素子１２の発光出力量をそのままモニタするだけでは、蛍光検知用受光素子１６の出力値（蛍光量）を温度に対して一定にすることはできない。この場合には、特に低温環境下において、紙幣７に含まれる蛍光成分の含有量が正確に検出されず、結果的に紙幣７の真偽判別等を正確に行うことが困難になる。
【００２７】
これに対し本実施形態では、光量モニタ用受光素子１８の前面側に蛍光体２０を配置したので、光量モニタ用受光素子１８で受ける光は、発光素子１２から出射された光と蛍光体２０で発生した蛍光成分とを含んだものとなる。ここで、蛍光検知用受光素子１６には入らない紫外線成分が光量モニタ用受光素子１８に入るが、蛍光の量が多い為ほとんど問題にはならないので、蛍光検知用受光素子１６で受ける光とほぼ同等になる。この時の光量モニタ用受光素子１８で受ける光の温度分布特性は、図４の破線Ｃで示す様なものとなり、蛍光検知用受光素子１６で受ける光の温度分布特性に近似する。
【００２８】
そして、そのような光量モニタ用受光素子１８の出力値に基づいて発光素子１２の発光量を補正することにより、蛍光検知用受光素子１６の出力値（蛍光量）は、同じ紙幣７に対しては常にほぼ一定になる。これにより、紙幣７に含まれる蛍光成分の含有量を温度に関係なく正確に検出することができるため、後処理において紙幣７の真偽判別等が正確に行えるようになる。
【００２９】
また、発光素子１２をＬＥＤで構成すると共に、蛍光体２０を光量モニタ用受光素子１８と紫外線透過フィルタ１５との間のスペースに配置したので、筺体１０を大きくしなくて済む。これにより、蛍光センサ８の大型化を防止することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態は、紙幣に含まれる蛍光成分を検出するものであるが、本発明に適用される検出対象物は、特に紙幣には限定されず、伝票、証券、カード等であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、発光素子から出射された光を受光する光量モニタ用受光素子を設け、この光量モニタ用受光素子の前面側に、発光素子から出射される光によって蛍光を発生させる蛍光体を配置したので、温度や発光素子の経年劣化等に関係なく、対象物に含まれる蛍光成分を正確に検出することができる。また、装置の大型化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蛍光センサの一実施形態を備えた紙幣検査装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す蛍光センサの断面図である。
【図３】蛍光スレッドの電気回路構成を示す図である。
【図４】蛍光検知用受光素子で受ける光の温度特性と光量モニタ用受光素子で受ける光の温度特性との比較を示す図である。
【符号の説明】
７…紙幣（対象物）、８…蛍光センサ、１２…発光素子、１６…蛍光検知用受光素子、１８…光量モニタ用受光素子、２０…蛍光体、２１…駆動回路（制御手段）、２６…アンプ回路（制御手段）、２７…差動増幅回路（制御手段）。

Claims

対象物に含まれる蛍光成分を検出する蛍光センサにおいて、
前記対象物に光を照射する発光素子と、
前記光の照射によって前記対象物から発する蛍光を受光する蛍光検知用受光素子と、
前記発光素子から出射された光を受光する光量モニタ用受光素子と、
前記光量モニタ用受光素子の前面側に配置され、前記発光素子から出射される光により蛍光を発生させる蛍光体とを備えることを特徴とする蛍光センサ。
前記蛍光体は蛍光ガラスであることを特徴とする請求項１記載の蛍光センサ。
前記光量モニタ用受光素子の出力値と基準値とを比較し、当該比較結果に応じて前記発光素子の発光量を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光センサ。