JP2005091346A - Fluorescence detection method and fluorescence detector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、励起光源から発せられた励起光を被検査物に照射し、その励起光の照射により被検査物から放射された蛍光を検出するのに用いられる蛍光検出装置および蛍光検出方法に関する。 The present invention relates to a fluorescence detection apparatus and a fluorescence detection method used for irradiating an inspection object with excitation light emitted from an excitation light source and detecting fluorescence emitted from the inspection object by irradiation of the excitation light.
従来、合成樹脂等の高分子材料に対して各種蛍光物質を含有させておき、これに励起光を照射したときに放射される蛍光と、高分子材料の種類情報、製造履歴情報、真偽判別情報等とを予め関連付けておくことで、高分子材料に各種の情報を暗号的に付与する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
しかしながら、実際は励起光が照射されている間は、高分子材料に含まれている様々な物質から残光時間が極めて短く強度の高い蛍光が放射され、これが外乱となって本来の暗号として付与されている蛍光物質から放射される蛍光を検出することが困難になる場合があるという問題があった。 However, in actuality, during excitation light irradiation, various substances contained in the polymer material radiate fluorescence with extremely short afterglow time and high intensity. There is a problem that it may be difficult to detect the fluorescence emitted from the fluorescent material.
また、励起光源から発せられる励起光の残光成分の影響により、蛍光物質から放射される蛍光が検出しにくくなる場合があるという問題があった。例えば、励起光源としてキセノンランプを用いた場合、キセノンランプは主に紫外線波長域の励起光を発するが、その残光成分が時間とともに可視光から赤外光へとシフトして、その残光成分の影響により蛍光が検出しにくくなる場合がある。 In addition, there is a problem that the fluorescence emitted from the fluorescent material may be difficult to detect due to the influence of the afterglow component of the excitation light emitted from the excitation light source. For example, when a xenon lamp is used as an excitation light source, the xenon lamp mainly emits excitation light in the ultraviolet wavelength range, but its afterglow component shifts from visible light to infrared light over time, and its afterglow component In some cases, the fluorescence is difficult to detect.
この発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、第１に、高分子材料等の被検査物に含まれている様々な物質から放射される残光時間が極めて短く強度の高い蛍光をカットすることができ、第２に、励起光源から発せられる励起光の残光成分をカットすることができ、ひいては被検査物に含有されている暗号用の各種蛍光物質から放射される蛍光を精度良く検出することが可能な蛍光検出方法および蛍光検出装置の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. First, the afterglow time emitted from various substances contained in a test object such as a polymer material is extremely short and high in strength. Fluorescence can be cut, and secondly, the afterglow component of the excitation light emitted from the excitation light source can be cut, and as a result, the fluorescence emitted from various fluorescent materials for encryption contained in the inspection object It is an object of the present invention to provide a fluorescence detection method and a fluorescence detection apparatus capable of accurately detecting a fluorescence.
上記課題を解決するために、本発明に係る蛍光検出方法は、励起光源から発せられる励起光を被検査物に照射し、前記励起光の照射により前記被検査物から放射される蛍光を分光器に受光させることにより蛍光を検出する蛍光検出方法であって、
前記被検査物と分光器を結ぶ光路上に配置されたチョッパーによって、前記励起光源から励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に前記蛍光を通過させるとともに、前記蛍光の通過時から所定の露光時間経過後に前記蛍光を遮断することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a fluorescence detection method according to the present invention irradiates an inspection object with excitation light emitted from an excitation light source, and spectroscopes the fluorescence emitted from the inspection object by irradiation of the excitation light. A fluorescence detection method for detecting fluorescence by allowing light to be received,
The chopper disposed on the optical path connecting the object to be inspected and the spectroscope allows the fluorescence to pass after a predetermined delay time from the time when the excitation light is emitted from the excitation light source, and the predetermined time from the passage of the fluorescence. The fluorescence is blocked after the exposure time elapses.
この蛍光検出方法によれば、励起光源から励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に蛍光の検出を開始して、それから所定の露光時間だけ蛍光を検出するので、高分子材料等の被検査物に含まれている様々な物質から放射される残光時間が極めて短く強度の高い蛍光をカットすることができる。また、被検査物に複数種類の暗号用の蛍光物質を含有させた場合、チョッパーにより遅延時間と露光時間を様々に変化させることにより、得られる蛍光のスペクトル波形も異なるので、これらの蛍光の各スペクトル波形を異なる暗号情報として用いることができる。 According to this fluorescence detection method, detection of fluorescence is started after a predetermined delay time from the time when excitation light is emitted from the excitation light source, and then fluorescence is detected only for a predetermined exposure time. The afterglow time radiated from various substances contained in the inspected object is extremely short, and high intensity fluorescence can be cut. In addition, when multiple kinds of encryption fluorescent substances are included in the object to be inspected, the fluorescence spectrum waveform obtained by changing the delay time and the exposure time variously by the chopper also differs. Spectral waveforms can be used as different cryptographic information.
また、前記励起光源から励起光を複数回発せしめ、前記励起光源から励起光が発せられるごとに、前記チョッパーによる蛍光の通過および遮断を繰り返して行うのが好ましい。 Further, it is preferable that the excitation light is emitted from the excitation light source a plurality of times, and the passage and blocking of the fluorescence by the chopper are repeated each time the excitation light is emitted from the excitation light source.
これによれば遅延時間および露光時間を操作した蛍光の検出を複数回繰り返して行うので、被検査物に含有されている暗号用の各種蛍光物質から放射される蛍光をより一層精度良く検出することができる。 According to this, since the detection of the fluorescence by manipulating the delay time and the exposure time is repeated a plurality of times, the fluorescence emitted from the various fluorescent materials for encryption contained in the inspection object can be detected with higher accuracy. Can do.
また、本発明に係る蛍光検出装置は、励起光源と、前記励起光源から発せられた励起光の照射により被検査物から放射される蛍光を受光する分光器と、前記被検査物と前記分光器を結ぶ光路上に配置されたチョッパーと、前記励起光源から励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に前記蛍光を通過させるとともに、前記蛍光の通過時から所定の露光時間経過後に前記蛍光を遮断するようにチョッパーを制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とする。 In addition, the fluorescence detection apparatus according to the present invention includes an excitation light source, a spectroscope that receives fluorescence emitted from the inspection object by irradiation of excitation light emitted from the excitation light source, the inspection object, and the spectroscope. A chopper disposed on an optical path connecting the fluorescent light and the fluorescent light after passing a predetermined delay time from the time when the excitation light is emitted from the excitation light source, and after the predetermined exposure time has passed since the fluorescent light has passed. And a control means for controlling the chopper so as to shut off.
この蛍光検出装置によれば、励起光源から励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に蛍光の検出を開始して、それから所定の露光時間だけ蛍光を検出するので、高分子材料等の被検査物に含まれている様々な物質から放射される残光時間が極めて短く強度の高い蛍光をカットすることができる。また、被検査物に複数種類の暗号用の蛍光物質を含有させた場合、チョッパーにより遅延時間と露光時間を様々に変化させることにより、得られる蛍光のスペクトル波形も異なるので、これらの蛍光の各スペクトル波形を異なる暗号情報として用いることができる。 According to this fluorescence detection apparatus, since detection of fluorescence is started after a predetermined delay time has elapsed since excitation light is emitted from the excitation light source, and then fluorescence is detected only for a predetermined exposure time, The afterglow time radiated from various substances contained in the inspected object is extremely short, and high intensity fluorescence can be cut. In addition, when multiple kinds of encryption fluorescent substances are included in the object to be inspected, the fluorescence spectrum waveform obtained by changing the delay time and the exposure time variously by the chopper also differs. Spectral waveforms can be used as different cryptographic information.
また、前記励起光源と前記被検査物を結ぶ光路上に配置され、前記励起光源から発せられる一定波長域の励起光のみを通過させるフィルターを備えるのが好ましい。 In addition, it is preferable that a filter is provided on an optical path connecting the excitation light source and the object to be inspected, and allows only excitation light in a certain wavelength range emitted from the excitation light source to pass therethrough.
これによれば、フィルターが所望の波長域の励起光のみを通過させるので、励起光源から発せられる励起光の不要な波長域の残光成分をカットすることができる。 According to this, since the filter allows only the excitation light in the desired wavelength region to pass, the afterglow component in the unnecessary wavelength region of the excitation light emitted from the excitation light source can be cut.
また、前記励起光源は、キセノンランプであるのが好ましい。 The excitation light source is preferably a xenon lamp.
これによれば、高輝度で紫外線波長域の励起光を主に発するので、被試験物に含有される暗号用の蛍光物質の蛍光をより簡単かつ確実に検出することができる。 According to this, since excitation light in the ultraviolet wavelength region is mainly emitted with high brightness, it is possible to more easily and reliably detect the fluorescence of the encryption fluorescent material contained in the test object.
また、前記フィルターは、前記キセノンランプから発せられる紫外線波長域の励起光のみを通過させるものであるのが好ましい。 Moreover, it is preferable that the filter allows only the excitation light in the ultraviolet wavelength range emitted from the xenon lamp to pass through.
これによれば、キセノンランプから発せられる励起光の可視光から赤外光までの残光成分をカットすることができる。 According to this, afterglow components from visible light to infrared light of excitation light emitted from the xenon lamp can be cut.
また、この発明に係る蛍光検出装置は、励起光源と、前記励起光源から発せられた励起光の照射により被検査物から放射される蛍光を受光する分光器と、前記被検査物と前記分光器を結ぶ光路上に配置され、蛍光の通過および遮断を一定周期で繰り返して行うものとなされたチョッパーと、前記チョッパーが蛍光を通過または遮断するごとに、蛍光の通過または遮断から一定時間経過後に励起光を発するように励起光源を制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とする。 In addition, the fluorescence detection apparatus according to the present invention includes an excitation light source, a spectroscope that receives fluorescence emitted from the inspection object by irradiation of excitation light emitted from the excitation light source, the inspection object, and the spectroscope. A chopper arranged on the optical path connecting the two, and repeatedly passing and blocking the fluorescence at a fixed period, and every time the chopper passes or blocks the fluorescence, excitation occurs after a lapse of a certain time from the passage or blocking of the fluorescence. And a control means for controlling the excitation light source so as to emit light.
これによれば、チョッパーが蛍光の通過および遮断を一定周期で繰り返し、蛍光の各通過タイミングまたは遮光タイミングから一定時間経過後に励起光源から励起光を発することを繰り返す。このため、励起光源から励起光を発することを繰り返し、励起光源の各励起タイミングから所定の遅延時間経過後にチョッパーにおいて蛍光を通過させ、かつ所定の露光時間経過後にチョッパーにおいて蛍光を遮断することを繰り返すことになるので、簡易な装置構成にて遅延時間と露光時間を操作した蛍光の検出を行うことができる。 According to this, the chopper repeats the passage and blocking of the fluorescence at a constant cycle, and repeatedly emits the excitation light from the excitation light source after the passage of a certain time from each fluorescence passage timing or light shielding timing. For this reason, repeatedly emitting excitation light from the excitation light source, repeatedly passing fluorescence in the chopper after a predetermined delay time from each excitation timing of the excitation light source, and repeatedly blocking fluorescence in the chopper after a predetermined exposure time has elapsed Therefore, it is possible to detect fluorescence by manipulating the delay time and the exposure time with a simple apparatus configuration.
この発明によれば、励起光源から励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に蛍光の検出を開始して、それから所定の露光時間だけ蛍光を検出するので、高分子材料等の被検査物に含まれている様々な物質から放射される残光時間が極めて短く強度の高い蛍光をカットすることができ、ひいては被検査物に含有されている暗号用の各種蛍光物質から放射される蛍光を精度良く検出することが可能となる。 According to the present invention, the detection of fluorescence is started after a predetermined delay time from the time when the excitation light is emitted from the excitation light source, and then the fluorescence is detected only for the predetermined exposure time. The afterglow time radiated from various substances contained in an object is extremely short and can cut off high intensity fluorescence. As a result, the fluorescence emitted from various fluorescent substances for encryption contained in the inspected object Can be detected with high accuracy.
また、被検査物に複数種類の暗号用の蛍光物質を含有させた場合、チョッパーにより遅延時間と露光時間を様々に変化させることにより、得られる蛍光のスペクトル波形も異なるので、これらの蛍光の各スペクトル波形を異なる暗号情報として用いることができる。 In addition, when multiple kinds of encryption fluorescent substances are included in the object to be inspected, the fluorescence spectrum waveform obtained by changing the delay time and the exposure time variously by the chopper also differs. Spectral waveforms can be used as different cryptographic information.
以下、具体的な実施形態に基づいて本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments.
なお、以下の実施形態では、意図的に各種の蛍光物質を含有された被検査物（Ｘ）を想定しており、それら蛍光物質から放射される蛍光のスペクトルには、予め設定されたルールに従って、被検査物（Ｘ）の種類情報、製造履歴情報、真偽判別情報等が関連付けられているものとする。 In the following embodiments, an object to be inspected (X) that intentionally contains various fluorescent materials is assumed, and the spectrum of fluorescence emitted from these fluorescent materials follows a preset rule. Suppose that the type information of the inspection object (X), the manufacturing history information, the authenticity determination information, and the like are associated with each other.
前記被検査物（Ｘ）は、何らかの識別が求められる各種物品自体でも、あるいは各種物品の包装体や各種物品に貼着されるシール体等であってもよい。 The object to be inspected (X) may be various kinds of articles that require some kind of identification, or a package of various kinds of articles, a seal body that is attached to various kinds of articles, or the like.
前記被検査物（Ｘ）が蛍光物質を含有する形態は、被検査物（Ｘ）自体に蛍光物質を練り混んでも、あるいは透明または有色顔料のインクなどに蛍光物質を混入させ、このインク等を被検査物（Ｘ）の表面に塗装することにより、被検査物（Ｘ）に付着させてもよい。 The inspection object (X) contains a fluorescent substance in such a manner that the fluorescent substance is mixed with the inspection object (X) itself, or the fluorescent substance is mixed into a transparent or colored pigment ink. You may make it adhere to to-be-inspected object (X) by painting on the surface of to-be-inspected object (X).
また、前記蛍光物質は、励起光によって蛍光を放射する物質であれば特にその種類は限定しないが、具体的には、不完全３ｄ殻を有する遷移元素イオン、不完全４ｆ殻を有する遷移元素イオン、不完全５ｄ殻を有する遷移元素イオン、または不完全４ｆ殻を有する希土類元素イオンのいずれか一種ないし二種以上を含む物質を例示することができる。さらに、蛍光物質は、励起光に対して一ないし複数の線スペクトル状の蛍光を放射するものであると、種々の蛍光を容易に識別し得る点から好ましい。
（実施形態１）
The fluorescent substance is not particularly limited as long as it is a substance that emits fluorescence by excitation light. Specifically, the transition element ion has an incomplete 3d shell, and the transition element ion has an incomplete 4f shell. Examples thereof include substances containing any one or more of transition element ions having an incomplete 5d shell and rare earth element ions having an incomplete 4f shell. Further, it is preferable that the fluorescent substance emits one or a plurality of line-spectrum-like fluorescences with respect to the excitation light because various fluorescent lights can be easily identified.
(Embodiment 1)
図１は、本発明の第１実施形態に係る蛍光検出装置１の構成概略図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fluorescence detection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
この蛍光検出装置（１）は、図１に示すように、読取装置（２）と、検出装置本体（３）と、パソコン（４）とからなる。 As shown in FIG. 1, the fluorescence detection device (1) includes a reading device (2), a detection device body (3), and a personal computer (4).
前記読取装置（２）は、読取装置本体（２１）と光ファイバー（２２）とを備えてなり、検出装置本体（３）の内部で発せられた励起光を被検査物（Ｘ）に導いて、被検査物（Ｘ）に対して照射するとともに、この励起光の照射により被検査物（Ｘ）から放射される蛍光を受光し、その受光した蛍光を検出装置本体（３）に導くものである。 The reading device (2) includes a reading device main body (21) and an optical fiber (22), and guides the excitation light emitted inside the detection device main body (3) to the inspection object (X). While irradiating the inspection object (X), the fluorescent light emitted from the inspection object (X) by receiving the excitation light is received, and the received fluorescence is guided to the detection device main body (3). .
この光ファイバー（２２）は、その一端部が検出装置本体（３）内に挿し込まれるとともに、他端部が読取装置本体（２１）内に挿し込まれており、被検査物（Ｘ）が発する蛍光を検出する際には、読取装置本体（２１）が被検査物（Ｘ）の表面に密着するように押し付けられる。 One end of the optical fiber (22) is inserted into the detection device main body (3), and the other end is inserted into the reading device main body (21), and the inspection object (X) is emitted. When detecting fluorescence, the reading device main body (21) is pressed so as to be in close contact with the surface of the inspection object (X).
そして、検出装置本体（３）の内部で発せられた励起光は、検出装置本体（３）内に挿し込まれた光ファイバー（２２）の一端部に入射され、光ファイバー（２２）内を通過したあと、読取装置本体（２１）の内部において光ファイバー（２２）の他端部から被検査物（Ｘ）に照射される。 Then, the excitation light emitted inside the detection device main body (3) is incident on one end of the optical fiber (22) inserted into the detection device main body (3) and passes through the optical fiber (22). Then, the inspection object (X) is irradiated from the other end of the optical fiber (22) inside the reader body (21).
なお、（２３）は、読取装置本体（２１）の先端部に装着された遮光部材であり、外部からの光の影響を低減するようになっている。また、（２４）は、読取装置本体（２１）の周面に設けられた操作スイッチであり、この操作スイッチ（２４）を押したときのみ光の照射と受光を行うように後述の制御部（９）に接続されている。 Reference numeral (23) denotes a light shielding member attached to the distal end portion of the reading device main body (21) so as to reduce the influence of light from the outside. Further, (24) is an operation switch provided on the peripheral surface of the reading device main body (21), and a control unit (described later) performs light irradiation and light reception only when the operation switch (24) is pressed. 9).
前記検出装置本体（３）は、被検査物（Ｘ）に照射する励起光を発するともに、光ファイバー（２２）から取り込まれる被検査物（Ｘ）から放射された蛍光を分光処理するものである。この検出装置本体（３）は、励起光源（５）と、光学系（６）と、分光器（７）と、チョッパー（８）と、制御部（９）とを備えてなる。 The detection device main body (3) emits excitation light for irradiating the inspection object (X) and spectrally processes fluorescence emitted from the inspection object (X) taken in from the optical fiber (22). The detection device main body (3) includes an excitation light source (5), an optical system (6), a spectroscope (7), a chopper (8), and a control unit (9).
前記励起光源（５）は、被検査物（Ｘ）に照射する励起光を発するものである。この実施形態では、主に紫外線波長領域の励起光を発するキセノンランプ（キセノンフラッシュランプ）から構成されている。なお、この励起光源（５）は、後述するように制御部（９）により励起タイミングを制御されるようになっている。 The excitation light source (5) emits excitation light that irradiates the inspection object (X). In this embodiment, it is mainly composed of a xenon lamp (xenon flash lamp) that emits excitation light in the ultraviolet wavelength region. In addition, as for this excitation light source (5), an excitation timing is controlled by the control part (9) so that it may mention later.
前記光学系（６）は、励起光源（５）から発せられた励起光を光ファイバー（２２）に導く光路と、光ファイバー（２２）からの蛍光を分光器（７）に導く光路とを、ダイクロイックミラー（６１）を用いて構成したものである。 The optical system (6) is configured to divide an optical path for guiding the excitation light emitted from the excitation light source (5) to the optical fiber (22) and an optical path for guiding the fluorescence from the optical fiber (22) to the spectroscope (7). (61).
このダイクロイックミラー（６１）は、前記光ファイバー（２２）と分光器（７）を結ぶ光路上であって、かつ励起光源（５）と対向する位置に、その光路方向に対して４５度の角度で配置されている。 The dichroic mirror (61) is on the optical path connecting the optical fiber (22) and the spectroscope (7) and at a position facing the excitation light source (5) at an angle of 45 degrees with respect to the optical path direction. Has been placed.
また、前記光ファイバー（２２）と分光器（７）を結ぶ光路上であって、ダイクロイックミラー（６１）と光ファイバー（２２）および分光器（７）との中間位置には、それぞれコリメートレンズ（６２）（６３）が配置されている。 Further, on the optical path connecting the optical fiber (22) and the spectroscope (7), there are collimating lenses (62) at intermediate positions between the dichroic mirror (61), the optical fiber (22) and the spectroscope (7), respectively. (63) is arranged.
このような構成とすることによって、励起光源（５）から発せられた励起光はダイクロイックミラー（６１）で９０度の角度で反射したあと、コリメートレンズ（６２）で集光されて光ファイバー（２２）に入射される。また、光ファイバー（２２）からの蛍光は、コリメートレンズ（６２）で平行光となり、ダイクロイックミラー（６１）をそのまま通過したあと、コリメートレンズ（６３）で集光されて分光器（７）の光ファイバー（７１）に入射される。 With this configuration, the excitation light emitted from the excitation light source (5) is reflected by the dichroic mirror (61) at an angle of 90 degrees, and then condensed by the collimator lens (62) to be optical fiber (22). Is incident on. In addition, the fluorescence from the optical fiber (22) is converted into parallel light by the collimating lens (62), passes through the dichroic mirror (61) as it is, and then condensed by the collimating lens (63) to the optical fiber (7) of the spectroscope (7). 71).
前記分光器（７）は、前記光ファイバー（２２）からの蛍光を分光して、蛍光のスペクトル波形を取得するものである。この分光器（７）には、光路上に沿って光ファイバー（７１）が設けられており、コリメートレンズ（６３）で集光された蛍光はこの光ファイバー（７１）に入射することにより分光器（７）に受光される。分光器（７）により分光された蛍光のスペクトル波形のデータは、ＵＳＢケーブル等を介してパソコン（４）に送信される。 The spectroscope (7) separates the fluorescence from the optical fiber (22) to obtain a fluorescence spectrum waveform. The spectroscope (7) is provided with an optical fiber (71) along the optical path, and the fluorescence condensed by the collimator lens (63) is incident on the optical fiber (71) to thereby enter the spectroscope (7). ). The fluorescence spectral waveform data spectrally separated by the spectroscope (7) is transmitted to the personal computer (4) via a USB cable or the like.
前記チョッパー（８）は、光ファイバー（２２）と分光器（７）を結ぶ光路上であって、かつ前記分光器（７）の前方位置に配置されている。このチョッパー（８）は、短い時間間隔で光ファイバー（２２）からの蛍光を通過させたり遮断させたりする機械的、電気的、あるいは電磁気的装置である。なお、このチョッパー（８）は、後述のように制御部（９）により制御されるようになっている。 The chopper (8) is disposed on the optical path connecting the optical fiber (22) and the spectroscope (7) and at a position in front of the spectroscope (7). The chopper (8) is a mechanical, electrical, or electromagnetic device that passes or blocks fluorescence from the optical fiber (22) at short time intervals. The chopper (8) is controlled by the control unit (9) as will be described later.
前記制御部（９）は、所定のタイミングで励起光を発するように励起光源（５）を制御するとともに、その励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に被検査物から放射された蛍光を通過させ、かつその蛍光の通過時から所定の露光時間経過後に蛍光を遮断するようにチョッパー（８）を制御するものである。 The control unit (9) controls the excitation light source (5) so as to emit excitation light at a predetermined timing, and is emitted from the inspection object after a predetermined delay time has elapsed since the excitation light was emitted. The chopper (8) is controlled so as to allow the fluorescence to pass through and to block the fluorescence after a predetermined exposure time has elapsed since the passage of the fluorescence.
具体的には、制御部（９）は、所定のタイミングで励起光源（５）に対してトリガー回路等（図示略）を介して励起信号を発信することによって、励起光源（５）から励起光を発生させる。 Specifically, the control unit (9) transmits excitation light from the excitation light source (5) by transmitting an excitation signal to the excitation light source (5) via a trigger circuit or the like (not shown) at a predetermined timing. Is generated.
また、制御部（９）は、励起光源（５）から励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に、前記チョッパー（８）に対して通過信号を発信することにより、チョッパー（８）において蛍光を通過させる。 Further, the control unit (9) transmits a passage signal to the chopper (8) after a predetermined delay time has elapsed since the excitation light is emitted from the excitation light source (5). Fluorescence is passed through at
さらに、制御部（９）は、前記蛍光の通過時から所定の露光時間経過後に、前記チョッパー（８）に対して遮断信号を発信することにより、チョッパー（８）において蛍光を遮断させる。 Furthermore, the control unit (9) blocks the fluorescence in the chopper (8) by transmitting a blocking signal to the chopper (8) after a predetermined exposure time has elapsed since the passage of the fluorescence.
図２は、被検査物（Ｘ）から放射される蛍光をチョッパー（８）を介さずに直接検出した場合に、その検出した蛍光を横軸−減衰時間および縦軸−強度で模式的に表したものである。この図からもわかるように、被検査物（Ｘ）に含まれている様々な物質から残光時間が極めて短く強度の高い蛍光（Ａ）が放射され、これが外乱となって本来の暗号として付与されている蛍光物質から放射される蛍光（Ｂ）を検出することが困難になる場合がある。 FIG. 2 schematically shows the detected fluorescence as abscissa-decay time and ordinate-intensity when the fluorescence emitted from the inspected object (X) is directly detected without going through the chopper (8). It is a thing. As can be seen from this figure, fluorescent light (A) with a very short afterglow time is emitted from various substances contained in the inspection object (X), and this becomes a disturbance and is given as the original code. It may be difficult to detect the fluorescence (B) emitted from the fluorescent material.
そこで、上述のように励起光源（５）から励起光が発せられた時から所定の遅延時間（ｔ）経過後にチョッパー（８）において蛍光を通過させ、さらに蛍光の通過時から所定の露光時間（Ｔ）経過後にチョッパー（８）において蛍光を遮断させれば、外乱となる不要な蛍光（Ａ）を検出することなく、本来の暗号用の蛍光（Ｂ）を精度良く検出することができる。 Therefore, as described above, the fluorescence is allowed to pass through the chopper (8) after a predetermined delay time (t) has elapsed since the excitation light is emitted from the excitation light source (5), and further, a predetermined exposure time ( If the chopper (8) blocks the fluorescence after the elapse of T), the original encryption fluorescence (B) can be detected with high accuracy without detecting the unnecessary fluorescence (A) as a disturbance.
図３は、２種類の暗号用の蛍光物質を含有した被検査物（Ｘ）から放射される蛍光をチョッパー（８）を介さずに直接検出した場合に、その検出した蛍光を横軸−減衰時間および縦軸−強度で模式的に表したものである。この図からもわかるように、被検査物（Ｘ）に含まれている２種類の蛍光物質から時間的減衰特性の異なる２つの蛍光（Ｃ）（Ｄ）が放射される。 FIG. 3 shows a horizontal axis-attenuation of the detected fluorescence when the fluorescence emitted from the inspected object (X) containing two kinds of cryptographic fluorescent materials is directly detected without using the chopper (8). This is schematically represented by time and vertical axis-intensity. As can be seen from this figure, two types of fluorescent materials (C) and (D) having different temporal decay characteristics are emitted from two types of fluorescent materials contained in the inspection object (X).
そこで、チョッパー（８）によって、例えば、（ａ）遅延時間をｔ１、露光時間をＴ１、（ｂ）遅延時間をｔ２、露光時間をＴ２、（ｃ）遅延時間をｔ３、露光時間をＴ３として蛍光の通過および遮断を制御すると、それぞれ図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような蛍光のスペクトル波形が得られる。図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、横軸を波長、縦軸を蛍光強度としたスペクトル波形図である。このようにチョッパー（８）により遅延時間ｔと露光時間Ｔを様々に変化させることにより、得られる蛍光のスペクトル波形も異なるので、これらの蛍光の各スペクトル波形を異なる暗号情報として用いることができる。 Therefore, by the chopper (8), for example, (a) delay time is t1, exposure time is T1, (b) delay time is t2, exposure time is T2, (c) delay time is t3, and exposure time is T3. When the passage and blocking of the light are controlled, fluorescence spectrum waveforms as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C are obtained. 3A, 3B, and 3C are spectral waveform diagrams in which the horizontal axis indicates the wavelength and the vertical axis indicates the fluorescence intensity. In this way, by changing the delay time t and the exposure time T in various ways by the chopper (8), the spectrum waveform of the fluorescence obtained is also different, so that each spectrum waveform of the fluorescence can be used as different encryption information.
前記パソコン（４）は、分光器（７）から送信されてきた蛍光のスペクトル波形データに基づいて、被検査物（Ｘ）の種類情報、製造履歴情報、真偽判別情報等の種種の情報を識別するものである。 The personal computer (4) stores various types of information such as the type information, manufacturing history information, authenticity discrimination information, etc. of the inspection object (X) based on the fluorescence spectral waveform data transmitted from the spectroscope (7). To identify.
このパソコン（４）は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク装置および外部入出力装置等からなるコンピュータであり、機能的にスペクトルパターン記憶手段（４１）と、比較判断手段（４２）と、モニタ（４３）とを備えている。 The personal computer (4) is a computer comprising a CPU, a RAM, a ROM, a hard disk device, an external input / output device, and the like. Functionally, the personal computer (4) has a spectrum pattern storage means (41), a comparison judgment means (42), and a monitor (43 ).
前記スペクトルパターン記憶手段（４１）は、意図的に各種の蛍光物質を含有された被検査物（Ｘ）が発する蛍光の種々のスペクトルパターンと、各スペクトルパターンに関連付けられた被検査物（Ｘ）の種類情報、製造履歴情報、真偽判別情報等の種々の情報とを記憶するものである。即ち、被検査物（Ｘ）に蛍光のスペクトルを介して種々の情報を担わせるための予め設定されたルールを記憶するものである。 The spectrum pattern storage means (41) includes various spectrum patterns of fluorescence emitted by the test object (X) intentionally containing various fluorescent substances, and the test object (X) associated with each spectrum pattern. Various types of information such as type information, manufacturing history information, authenticity determination information, and the like. That is, a preset rule for allowing the inspection object (X) to carry various information via the fluorescence spectrum is stored.
前記比較判断手段（４２）は、被検査物（Ｘ）が発した蛍光のスペクトル波形のデータから、このスペクトル波形に関連付けられた各種の情報を判別するものである。この比較判断手段（４２）は、スペクトルパターン記憶手段（４１）に予め記憶されている多数のスペクトルパターンと、被検査物（Ｘ）が発した蛍光のスペクトル波形とを順次比較し、一致するスペクトルパターンに関連付けられた情報をスペクトルパターン記憶手段（４１）から読み出すようになっている。 The comparison / determination means (42) discriminates various kinds of information associated with the spectrum waveform from the fluorescence spectrum waveform data emitted from the inspection object (X). The comparison / determination means (42) sequentially compares a large number of spectrum patterns stored in advance in the spectrum pattern storage means (41) with the spectrum waveform of the fluorescence emitted from the object to be inspected (X). Information associated with the pattern is read from the spectrum pattern storage means (41).
モニタ（４３）は、比較判断手段における判別結果を出力手段として出力し、検出作業者に伝達するものである。
（実施形態２）
The monitor (43) outputs the determination result in the comparison determination means as an output means and transmits it to the detection operator.
(Embodiment 2)
次に、この発明の第２実施形態について説明する。 Next explained is the second embodiment of the invention.
なお、この実施形態では、上記第１実施形態と実質的に同じ機能を果たす構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。 In this embodiment, components having substantially the same function as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図４は、この実施形態に係る蛍光検出装置の構成概略図である。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the fluorescence detection apparatus according to this embodiment.
この実施形態に係る検出装置本体（３）には、励起光源（５）とダイクロイックミラー（６１）を結ぶ光路上の中間位置において、紫外線透過ガラスフィルター（１０）が配置されている。 In the detection device main body (3) according to this embodiment, an ultraviolet transmissive glass filter (10) is disposed at an intermediate position on the optical path connecting the excitation light source (5) and the dichroic mirror (61).
この紫外線透過ガラスフィルター（１０）は、励起光源（５）から発せられる紫外線波長域の励起光のみを通過するものである。 This ultraviolet light transmissive glass filter (10) passes only the excitation light in the ultraviolet wavelength region emitted from the excitation light source (5).
すなわち、励起光源（５）としてキセノンランプを用いた場合、キセノンランプは主に紫外線波長域の励起光を発するが、その残光成分が時間とともに可視光から赤外光へとシフトして、その残光成分の影響により蛍光が検出しにくくなる場合がある。 That is, when a xenon lamp is used as the excitation light source (5), the xenon lamp mainly emits excitation light in the ultraviolet wavelength range, but its afterglow component shifts from visible light to infrared light with time, Fluorescence may be difficult to detect due to the influence of afterglow components.
そこで、図４に示すように、励起光源（５）から被検査物（Ｘ）までの間に紫外線透過ガラスフィルター（１０）を配置することにより、励起光源（５）であるキセノンランプから発せられる可視光から赤外光までの残光成分をカットすることができる。 Therefore, as shown in FIG. 4, the ultraviolet light transmitting glass filter (10) is arranged between the excitation light source (5) and the object to be inspected (X) to emit light from the xenon lamp as the excitation light source (5). Afterglow components from visible light to infrared light can be cut.
なお、この実施形態では、励起光源（５）としてキセノンランプを用いたので、紫外線透過ガラスフィルター（１０）を配置したが、励起光源（５）から発する励起光の残光成分に応じて、その他の波長域の励起光のみを透過するフィルターであってもよい。
（実施形態３）
In this embodiment, since the xenon lamp is used as the excitation light source (5), the ultraviolet light transmissive glass filter (10) is arranged. However, depending on the afterglow component of the excitation light emitted from the excitation light source (5) It is also possible to use a filter that transmits only the excitation light in the wavelength region.
(Embodiment 3)
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。 Next explained is the third embodiment of the invention.
なお、この実施形態では、上記第１および第２実施形態と実質的に同じ機能を果たす構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。 In this embodiment, components having substantially the same functions as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図５は、励起光源（５）の励起タイミングと、チョッパー（８）による蛍光の通過および遮断のタイミングとの相対関係を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a relative relationship between the excitation timing of the excitation light source (5) and the timing of passage and blocking of fluorescence by the chopper (8).
この実施形態では、上述の蛍光の検出を複数回繰り返して行うようにしている。 In this embodiment, the above-described fluorescence detection is repeated a plurality of times.
すなわち、図５に示すように、制御部（９）は、内部または外部に設けられた発信器（図示略）の出力に同期して、励起光源（５）から励起光を複数回発生させる。 That is, as shown in FIG. 5, the control unit (9) generates excitation light from the excitation light source (5) a plurality of times in synchronization with the output of a transmitter (not shown) provided inside or outside.
そして、制御部（９）は、励起光源（５）から励起光が発するごとに、励起光が発せられた時から所定の遅延時間（ｔ）経過後にチョッパー（８）において蛍光を通過させ、さらに蛍光の通過時から所定の露光時間（Ｔ）経過後にチョッパー（８）において蛍光を遮断し、所定の遅延時間および露光時間で被検査物（Ｘ）から放射される蛍光を複数回検出する。 Then, every time excitation light is emitted from the excitation light source (5), the control unit (9) allows the chopper (8) to pass fluorescence after a predetermined delay time (t) has elapsed since the excitation light was emitted, After a predetermined exposure time (T) has passed since the passage of the fluorescence, the chopper (8) blocks the fluorescence, and the fluorescence emitted from the inspection object (X) is detected a plurality of times with a predetermined delay time and exposure time.
このように遅延時間および露光時間を操作した蛍光の検出を複数回繰り返して行うので、被検査物（Ｘ）に含有されている暗号用の各種蛍光物質から放射される蛍光をより一層精度良く検出することができる。
（実施形態４）
In this way, the detection of the fluorescence by manipulating the delay time and the exposure time is repeated a plurality of times, so that the fluorescence emitted from the various fluorescent materials for encryption contained in the inspected object (X) can be detected with higher accuracy. can do.
(Embodiment 4)
次に、この発明の第４実施形態について説明する。 Next explained is the fourth embodiment of the invention.
なお、この実施形態では、上記第１〜第３実施形態と実質的に同じ機能を果たす構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。 In this embodiment, components having substantially the same functions as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図６は、この実施形態に係る検出装置本体（３’）の構成概略図である。 FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the detection apparatus main body (3 ') according to this embodiment.
この実施形態に係る検出装置本体（３’）は、励起光源（５）の励起タイミングを基準にしてチョッパー（８）による蛍光の通過および遮断を制御するのではなく、チョッパー（８）による蛍光の遮断（または通過）を基準にして励起光源（５）から励起光を発するものである。 The detection device body (3 ′) according to this embodiment does not control the passage and blocking of the fluorescence by the chopper (8) based on the excitation timing of the excitation light source (5), but the fluorescence of the chopper (8). Excitation light is emitted from the excitation light source (5) on the basis of blocking (or passage).
この検出装置本体（３’）は、羽根車（１１）と、フォトインタランプタ（１４）と、タイミング制御板（１５）と、トリガー回路（１６）とを備える。 The detection device main body (3 ') includes an impeller (11), a photointerrupter (14), a timing control plate (15), and a trigger circuit (16).
前記羽根車（１１）は、専用コントローラ（１３）に制御されたブラシレスモータ（１２）により回転し、この羽根車（１１）の回転タイミングに応じてチョッパー（８）が回転して、図５に示すように、蛍光の通過および遮断を一定周期（Ｔ）ごとに行うようになっている。 The impeller (11) is rotated by a brushless motor (12) controlled by a dedicated controller (13), and the chopper (8) is rotated according to the rotation timing of the impeller (11). As shown, the passage and blocking of the fluorescence are performed at regular intervals (T).
前記フォトインタランプタ（１４）は、羽根車（１１）の回転タイミング、即ちチョッパー（８）の各遮光タイミングを抽出して、タイミング制御板（１５）に送信するものである。 The photointerrupter (14) extracts the rotation timing of the impeller (11), that is, the respective light shielding timings of the chopper (8), and transmits it to the timing control plate (15).
前記タイミング制御板（１５）は、内部に遅延回路（１５１）を有しており、その遅延回路（１５１）により前記チョッパー（８）の各遮光タイミングから一定時間（τ）経過後にトリガー回路（１６）に励起信号を送信する。なお、（１５２）は、羽根車（１１）の回転の周波数をカウントする周波数カウンタ、（１５３）は羽根車（１１）の周波数に基づいて遅延時間（ｔ）を測定する遅延測定回路であり、スイッチ（１５４）により表示器（１５５）に切り替え表示される。 The timing control plate (15) has a delay circuit (151) inside, and the trigger circuit (16) after a certain time (τ) has elapsed from each light shielding timing of the chopper (8) by the delay circuit (151). ) Is sent an excitation signal. (152) is a frequency counter that counts the frequency of rotation of the impeller (11), and (153) is a delay measurement circuit that measures the delay time (t) based on the frequency of the impeller (11). The switch (154) is switched and displayed on the display (155).
前記トリガー回路（１６）は、前記タイミング制御板（１５）からの励起信号と同期して、励起光源（５）を駆動して励起光を発せしめるものである。なお、（１７）は励起光源（５）から励起光を発する場合に用いる高圧電源である。 The trigger circuit (16) drives the excitation light source (5) to emit excitation light in synchronization with the excitation signal from the timing control plate (15). Reference numeral (17) denotes a high voltage power source used when the excitation light is emitted from the excitation light source (5).
これによれば、チョッパー（８）が蛍光の通過および遮断を一定周期（Ｔ）ごとに行い、蛍光の各遮光タイミングから一定時間（τ）経過後に励起光源（５）から励起光を発することを繰り返す。このため、結果として、励起光源（５）から励起光を発することを繰り返し、励起光源（５）の各励起タイミングから所定の遅延時間（ｔ）経過後にチョッパー（８）において蛍光を通過させ、かつ所定の露光時間（Ｔ）経過後にチョッパー（８）において蛍光を遮断することを繰り返すことになるので、簡易な装置構成にて遅延時間と露光時間を操作した蛍光の検出を行うことができる。 According to this, the chopper (8) passes and blocks the fluorescence every fixed period (T), and emits the excitation light from the excitation light source (5) after a fixed time (τ) has elapsed from each fluorescence blocking time. repeat. For this reason, as a result, the excitation light is repeatedly emitted from the excitation light source (5), the fluorescence is passed through the chopper (8) after a predetermined delay time (t) has elapsed from each excitation timing of the excitation light source (5), and Since the chopper (8) repeatedly blocks the fluorescence after the predetermined exposure time (T) has elapsed, the fluorescence can be detected by manipulating the delay time and the exposure time with a simple apparatus configuration.
なお、この実施形態では、チョッパー（８）における蛍光の各遮光タイミングを基準にしたが、蛍光の各通過タイミングを基準にしてもよい。 In this embodiment, each light blocking timing of the fluorescence in the chopper (8) is used as a reference, but each passing timing of the fluorescence may be used as a reference.
なお、以上いずれの実施形態についても、光学系などの構成は上述のものに限定されるものではなく、その他の構成であってもよい。 In any of the embodiments described above, the configuration of the optical system and the like is not limited to the above-described configuration, and may be other configurations.
また、被検査物（Ｘ）として、意図的に各種の蛍光物質を含有されたものを想定し、それら蛍光物質から放射される蛍光のスペクトルには、予め設定されたルールに従って、被検査物（Ｘ）の種類情報、製造履歴情報、真偽判別情報等が関連付けられているものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、被検査物（Ｘ）として、裏面側に所定の蛍光体が塗布された電球であってもよい。前記蛍光検出装置（１）によれば、読取装置（２）を電球の外面にあてたり、あるいは場合によっては読取装置（２）を所定距離をあけて電球に向けるだけで、電球の裏面側に塗布されている蛍光体の種類、配合、厚み、あるいは塗りムラなどを簡単かつ確実に検出することができる。 In addition, assuming that the inspected object (X) contains various fluorescent substances intentionally, the spectrum of fluorescence emitted from the fluorescent substances is inspected according to a predetermined rule (inspected object (X)). X) type information, manufacturing history information, authenticity determination information, and the like are associated with each other. However, the present invention is not limited to this. For example, the inspected object (X) may be a light bulb in which a predetermined phosphor is applied on the back surface side. According to the fluorescence detection device (1), the reading device (2) is applied to the outer surface of the light bulb, or in some cases, the reading device (2) is directed to the light bulb at a predetermined distance from the back surface of the light bulb. It is possible to easily and reliably detect the type, composition, thickness, coating unevenness, etc. of the applied phosphor.
この発明は、励起光源から発せられた励起光を被検査物に照射し、その励起光の照射により被検査物から放射された蛍光を検出するのに用いられる蛍光検出装置および蛍光検出方法に適用できる。 The present invention is applied to a fluorescence detection apparatus and a fluorescence detection method used for irradiating an inspection object with excitation light emitted from an excitation light source and detecting fluorescence emitted from the inspection object by irradiation of the excitation light. it can.
１・・・蛍光検出装置
２・・・読取装置
３・・・検出装置本体
４・・・パソコン
５・・・励起光源
６・・・光学系
７・・・分光器
８・・・チョッパー
９・・・制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fluorescence detection apparatus 2 ... Reading apparatus 3 ... Detection apparatus main body 4 ... Personal computer 5 ... Excitation light source 6 ... Optical system 7 ... Spectroscope 8 ... Chopper 9 ..Control part
Claims (7)
前記被検査物と分光器を結ぶ光路上に配置されたチョッパーによって、前記励起光源から励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に前記蛍光を通過させるとともに、前記蛍光の通過時から所定の露光時間経過後に前記蛍光を遮断することを特徴とする蛍光検出方法。 A fluorescence detection method for detecting fluorescence by irradiating an inspection object with excitation light emitted from an excitation light source and causing a spectroscope to receive fluorescence emitted from the inspection object by irradiation of the excitation light,
The chopper disposed on the optical path connecting the object to be inspected and the spectroscope allows the fluorescence to pass after a predetermined delay time from the time when the excitation light is emitted from the excitation light source, and the predetermined time from the passage of the fluorescence. A fluorescence detection method characterized by blocking the fluorescence after the elapse of the exposure time.
前記励起光源から励起光が発せられるごとに、前記チョッパーによる蛍光の通過および遮断を繰り返して行う請求項１に記載の蛍光検出方法。 Emitting excitation light from the excitation light source multiple times,
2. The fluorescence detection method according to claim 1, wherein each time excitation light is emitted from the excitation light source, fluorescence is repeatedly passed and blocked by the chopper.
前記励行光源から発せられた励行光の照射により被検査物から放射される蛍光を受光する分光器と、
前記被検査物と前記分光器を結ぶ光路上に配置されたチョッパーと、
前記励起光源から励起光が発せられた時から所定の遅延時間経過後に前記蛍光を通過させるとともに、前記蛍光の通過時から所定の露光時間経過後に前記蛍光を遮断するようにチョッパーを制御する制御手段と、
を備えてなることを特徴とする蛍光検出装置。 An excitation light source;
A spectroscope that receives fluorescence emitted from the object to be inspected by irradiation of the excitation light emitted from the excitation light source;
A chopper disposed on an optical path connecting the inspection object and the spectrometer;
Control means for controlling the chopper so as to allow the fluorescence to pass after a predetermined delay time has elapsed since the excitation light is emitted from the excitation light source and to block the fluorescence after a predetermined exposure time has elapsed since the passage of the fluorescence. When,
A fluorescence detection device comprising:
前記励行光源から発せられた励行光の照射により被検査物から放射される蛍光を受光する分光器と、
前記被検査物と前記分光器を結ぶ光路上に配置され、蛍光の通過および遮断を一定周期で繰り返して行うものとなされたチョッパーと、
前記チョッパーが蛍光を通過または遮断するごとに、蛍光の通過または遮断から一定時間経過後に励起光を発するように励起光源を制御する制御手段と、
を備えてなることを特徴とする蛍光検出装置。 An excitation light source;
A spectroscope that receives fluorescence emitted from the object to be inspected by irradiation of the excitation light emitted from the excitation light source;
A chopper arranged on an optical path connecting the object to be inspected and the spectroscope, and made to repeatedly pass and block fluorescence at a constant period;
Control means for controlling the excitation light source to emit excitation light after a certain time has passed since the passage or blocking of the fluorescence every time the chopper passes or blocks the fluorescence,
A fluorescence detection device comprising:
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2004-07-14 JP JP2004207127A patent/JP2005091346A/en not_active Withdrawn
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