JPH09127000A - 蛍光検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微弱な蛍光発光であっても正確に検出可能と
した蛍光検出装置を提供する。 【解決手段】 紙葉等の被検出物１の蛍光物質に紫外線
領域の励起光源２から励起光を照射して蛍光物質から蛍
光を発光させ、その蛍光を可視光領域の焦点と紫外線領
域の焦点とが異なっている光学系６を通して光検出器３
に結像させて被検出物１の蛍光物質のパターンを検出す
る蛍光検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蛍光物質が含まれて
いる紙葉類、例えば外国の紙幣等の真偽を判定する場合
に、蛍光物質から発生する蛍光を検出するのに使用され
る蛍光検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、各国で発行されて流通している紙
幣等の一部には、蛍光物質が含まれているものがある。
具体的には、紙葉に蛍光物質が含まれているインクで図
柄を印刷したものとか、内部に糸状の蛍光物質（蛍光
糸）が含まれている紙葉に通常のインクで図柄を印刷し
たもの等がある。

【０００３】これらの真偽を判定するために従来は、蛍
光物質が含まれている被検出物に励起光として紫外線を
照射し、その照射により蛍光物質から発光する蛍光を検
出する方法が多く知られている。

【０００４】蛍光物質を検出する公知の方法として従来
は図６に示す様な方法が知られている。これらはブラッ
クライトやＵＶランプ等の励起光源ａの先方に、紫外線
領域の励起光波長の範囲は透過するが不必要な範囲、特
に可視光領域は遮断する光学フィルタｂを配置し、その
光学フィルタｂ、筐体ｉの検出窓を通して紙葉類（被検
出物）ｃへ励起光を照射し、この励起光により被検出物
ｃの表面に印刷されたインクの蛍光物質や被検出物ｃの
内部に織り込まれた蛍光糸等から可視光領域の蛍光を発
光させる。そして、この蛍光及び被検出物ｃの表面で反
射する励起光（表面反射光）を、紫外線から短波長側領
域を遮断する光学フィルタｄを通した後、光学レンズｅ
で所望の蛍光パターンを受光器ｆに結像させる方法であ
る。尚、結像された蛍光パターンはパターンマッチング
（検出されたパターンを基準パターンと比較）し、パタ
ーンの一致、不一致から真偽を判別する。

【０００５】しかし、蛍光物質から発生する可視光領域
の蛍光は被検出物ｃの表面で反射する紫外線から短波長
側領域の励起光に比べて非常に小さい。そこで従来は被
検出物ｃの表面で反射する励起光を光学フィルタｄで遮
断して、所望波長の可視光領域の蛍光のみを透過させて
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
の蛍光物質の検出方法では次の様な問題があった。被検
出物ｃの表面で反射する紫外線から短波長側領域の励起
光を完全に遮断すれば問題ないが現実には励起光を完全
に遮断することができない。その結果、励起光を僅かで
はあるが透過させることになり、この僅かの励起光が受
光器にノイズとして進入することになる。これに対して
蛍光物質から発生する蛍光は弱い発光なので、受光器に
進入するノイズが多いと、その検出出力が正確に得られ
ないという問題があった。

【０００７】本発明の目的は微弱な蛍光発光であっても
正確に検出可能とした蛍光検出装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。

【０００９】本発明のうち請求項１の蛍光検出装置は、
紙葉等の被検出物の蛍光物質に紫外線領域の励起光源か
ら励起光を照射して蛍光物質から蛍光を発光させ、その
蛍光を光学系を通して光検出器に結像させて被検出物の
蛍光物質のパターンを検出する蛍光検出装置において、
前記光学系は可視光領域の焦点と紫外線領域の焦点とが
異なっていることを特徴とする。

【００１０】本発明のうち請求項２の蛍光検出装置は、
紫外線領域の焦点が可視光領域の焦点より短いことを特
徴とする。

【００１１】本発明の蛍光検出装置は、紙葉等の被検出
物の蛍光物質に紫外線領域の励起光源から励起光を照射
して蛍光物質から蛍光を発光させ、その蛍光を光学系を
通して光検出器に結像させる際に、光学系は可視光領域
の焦点と紫外線領域の焦点とが異なっているので、光学
系で蛍光物質からの蛍光を光検出器に結像させるように
焦点を合わせると、紫外線領域の励起光は焦点が異なっ
ているので光検出器に結像せずボケが生じることにな
る。その結果、反射した励起光のパターンは均一な状態
で光検出器に入力されることになる。したがってこの均
一化された励起光をノイズとして一定量を減ずることに
よって蛍光物質からの蛍光の結像パターンを正確に検知
することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の蛍光検出装置の実
施の形態を図面を参照してより詳細に説明する。 （実施の形態１）図１において１は被検出物であり、こ
れは例えば蛍光物質が含まれている紙葉類等である。２
は紫外線領域の励起光を発光する励起光源であり、この
励起光源２には例えばブラックライト、ＵＶランプ等が
使用される。３は光検出器である。励起光源２は、被検
出物１に対して４５°の角度で励起光が入射するように
配置されている。光検出器３は被検出物１対して直角方
向、真下に配置されている。光検出器３は、例えばフォ
トダイオードのアレイで構成されている。４は光学フィ
ルタでガラスブロックにより構成されたものである。光
学フィルタ４は励起光源２と被検出物１との間に配置さ
れ、その材質には例えば紫外線により蛍光発色しない合
成石英ガラスが適する。

【００１３】上記光学フィルタ４にはそれに入射する励
起光源２からの励起光の可視光成分を遮断して紫外線領
域のみを透過するフィルタ機能を有する膜を蒸着等によ
り設けてある。励起光源２から発光する励起光が可視光
成分を含まず紫外線領域のみを含む場合には、前記のフ
ィルタ機能を有する膜を設けなくともよい。５は被検出
物１を載置する保護ガラスである。この保護ガラス５は
励起光（紫外線領域）および被検出物１の蛍光物質から
発生する蛍光（可視光）の両方が透過するようになって
いる。保護ガラス５と光検出器３の間には被検出物１か
ら発光する蛍光を光検出器３に結像させる光学系６が設
けられている。

【００１４】光学系６として、光学フィルタ７および、
例えばセルフォックレンズアレイ８が配置されている。
光学系６は、被検出物１から発光する蛍光は光検出器３
に結像させるが、被検出物１で反射する励起光（紫外線
領域）は光検出器３に結像しないようになっている。具
体的には、光学フィルタ７は、被検出物１で反射する励
起光（紫外線領域）は遮断して、被検出物１の蛍光物質
から発生する蛍光（可視光）は透過する機能を有する膜
を蒸着等により設けてある。

【００１５】また、セルフォックレンズアレイ８は、波
長依存性が大きいセルフォックレンズからなるアレイ
で、例えば日本板硝子社製のＳＬＡ−２０の品名ＴＣ１
６．9等が使用される。ＴＣ１６．9 のセルフォックレ
ンズにおいては、４５０ｎｍの波長では７００ｎｍの波
長に比べて焦点距離が４ｍｍ程度短くなっている。な
お、図中において符号９は励起光源２からの励起光を効
率よく被検出物１に照射できるようにした反射板であ
る。符号１０は光検出器３で検知した信号をパターンと
して読み取る制御回路部である。

【００１６】上記のように構成された蛍光検出装置はつ
ぎのように動作する。 ．図１の励起光源２から発光する紫外線領域の励起光
は、光学フィルタ４を透過して保護ガラス５を経て被検
出物１に照射される。このとき励起光の可視光成分は光
学フィルタ４で遮断され、紫外線領域のみが透過して被
検出物１に照射される。 ．励起光の照射により被検出物１の蛍光物質から可視
光領域の蛍光が発光して光学フィルタ７内に入射する。
同時に被検出物１で反射した紫外線領域の励起光も光学
フィルタ７内に入射するが光学フィルタ７で遮断されて
透過することはない。（実際は僅かではあるが反射した
紫外線領域の励起光も透過する。） ．光学フィルタ７に入射して透過した可視光領域の蛍
光はセルフォックレンズアレイ８を透過して光検出器３
の面上に結像する。同時に被検出物１で反射した紫外線
領域の励起光も僅かではあるが光学フィルタ７を透過し
てセルフォックレンズアレイ８を経て光検出器３に到達
する。ただしこの励起光は紫外線領域であるのでその焦
点がずれているために、光検出器３の面上では励起光の
反射パターンは結像することなくボケた状態となってい
る。

【００１７】以上のように動作する蛍光検出装置の光検
出器３の出力は図２に示すようになっている。なお、図
１において被検出物１は図の右側から左側に移動するよ
うになっている。図２（イ）において、Ａの部分は蛍光
インクのない通常のインクの塗布面、Ｂは蛍光インクの
塗布面、Ｃの部分は蛍光インクも通常のインクも塗布さ
れていない白紙の部分である。図２（ロ）は光検出器３
の出力状態を示すもので、セルフォックレンズアレイ８
を透過して光検出器３の面上に結像した蛍光インクのパ
ターンと、被検出物１で反射した紫外線領域の励起光の
反射パターンとが同時に合成されて出力された状態であ
る。図２（ハ）は光検出器３の面上に結像した蛍光イン
ク（Ａの部分）のパターンのみを示すものである。実際
は図２（ハ）に示すパターンは光検出器３では検出でき
ない。図２（ニ）は光検出器３の面上に到達した励起光
の反射パターンのみを示すものである。励起光の反射パ
ターンは光検出器３の面上では結像することなくボケた
状態となっているので、その出力値はほぼ均一の一定値
となっている。実際は図２（ニ）に示すパターンは光検
出器３では検出できない。したがって、図２（ロ）に示
す光検出器３の出力状態の値から図２（ニ）に示す励起
光の反射パターンのみを差し引くことによって、実際は
所定の一定値をノイズとして差し引いて、図２（ハ）に
示す光検出器３の面上に結像した蛍光インクのパターン
のみの値として得ることができる。

【００１８】図３は、保護ガラス５と光検出器３の間の
設けられた光学系として、通常のように被検出物１から
発光する蛍光も、被検出物１で反射する励起光（紫外線
領域）も同時に結像させるようにした場合の蛍光検出装
置の光検出器の出力を示したものである。被検出物１か
ら発光する蛍光も、被検出物１で反射する励起光（紫外
線領域）も同時に結像させるようにするには、具体的に
は、例えばセルフォックレンズアレイとして波長依存性
の無い通常のセルフォックレンズや石英系の凸レンズが
使用される。図３（イ）は図２（イ）と同一のもので、
Ａの部分は蛍光インクのない通常のインクの塗布面、Ｂ
は蛍光インクの塗布面、Ｃの部分は蛍光インクも通常の
インクも塗布されていない白紙の部分である。図３
（ロ）は光検出器３の出力状態を示すもので、波長依存
性の無い通常のセルフォックレンズアレイを透過して光
検出器３の面上に結像した蛍光インク（Ａの部分）のパ
ターンと、被検出物１で反射した紫外線領域の励起光の
反射パターンとが同時に合成されて出力された状態であ
る。図３（ハ）は光検出器３の面上に結像した蛍光イン
ク（Ａの部分）のパターンのみを示すものである。実際
は図３（ハ）に示すパターンは光検出器３では検出でき
ないことは図２（ハ）の場合と同様である。図３（ニ）
は光検出器３の面上に到達した励起光の反射パターンの
みを示すものである。励起光の反射パターンは光検出器
３の面上で蛍光インク（Ａの部分）も通常のインク（Ｂ
の部分）も塗布されていない白紙の部分（Ｃの部分）の
反射パターンが結像した出力を示すものである。実際は
図３（ニ）に示すパターンは光検出器３では検出できな
いことは図２（ニ）の場合と同様である。

【００１９】白紙の部分（Ｃの部分）の反射パターンが
光検出器３の面上に結像した結果その出力はかなり大き
な値となっているので、蛍光インク（Ａの部分）のパタ
ーンと、被検出物１で反射した紫外線領域の励起光の反
射パターンとが同時に合成されて出力された図３（ロ）
状態から、図２の場合と同じように所定の一定値をノイ
ズとして差し引いても、図３（ハ）に示す光検出器３の
面上に結像した蛍光インクのパターンのみの値として得
ることはできない。

【００２０】以上説明したように、本発明の蛍光検出装
置は被検出物１と光検出器３の間に設けられた光学系
が、被検出物１から発光する蛍光は光検出器３に結像さ
せるが、被検出物１で反射する励起光（紫外線領域）は
光検出器３に結像しないようになっている。したがって
光検出器３に結像しない被検出物１で反射した励起光
（紫外線領域）は一定の値のノイズとして差し引くこと
によって、被検出物１から発光する蛍光のパターンを正
確に検知することができる。

【００２１】（実施の形態２）図４は、本発明の蛍光検
出装置の他の実施の形態を示す説明図である。本実施の
形態の蛍光検出装置は、紫外線領域の励起光を発光する
励起光源２Ａが被検出物１を透過するように配置されて
いることである。その他の構成は実施の形態１と同様に
つき同一部材には同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。本実施の形態の蛍光検出装置は紫外線領域の励起光
を発光する励起光源２Ａが被検出物１を透過するように
なっている以外は実施の形態１の蛍光検出装置と同様に
動作し、その効果も同様であるので詳細な説明を省略す
る。

【００２２】（その他の実施の形態）上記の各実施の形
態において、光学系６は、被検出物１から発光する蛍光
は光検出器３に結像させるが、被検出物１で反射する励
起光（紫外線領域）は光検出器３に結像しないようにす
るために、例えば、セルフォックレンズアレイ８は、波
長依存性が大きいセルフォックレンズから構成されてい
て、その焦点距離は紫外線領域の焦点が可視光領域の焦
点より短くなっているが、セルフォックレンズアレイ
は、波長依存性がない紫外線領域の焦点と可視光領域の
焦点が同じ通常の通常のセルフォックレンズや石英系の
凸レンズでも良い。

【００２３】この場合は、被検出物１から発光する蛍光
は光検出器３に結像させるが、被検出物１で反射する励
起光（紫外線領域）は光検出器３に結像しないようにす
る光学系として、被検出物１と光検出器３の間に空気よ
りも高屈折率の透明体を配置する必要がある。高屈折率
の透明体を配置することによって、図５に示すように池
２０の底２１が実際の底２１より浅い底２２として水２
２の作用で見えるように高屈折率の透明体が作用する。
この際、被検出物１から発光する可視光領域の蛍光と、
被検出物１で反射する紫外線領域の励起光とは、高屈折
率の透明体での屈折率が異なるので高屈折率の透明体を
透過した蛍光と励起光とはその焦点が異なる。この結果
蛍光は光検出器３に結像させるが、被検出物１で反射す
る励起光（紫外線領域）は光検出器３に結像しないよう
にすることが可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の蛍光検出装
置によれば、紙葉等の被検出物の蛍光物質に紫外線領域
の励起光源から励起光を照射して蛍光物質から蛍光を発
光させ、その蛍光を光学系を通して光検出器に結像させ
る際に、光学系は可視光領域の焦点と紫外線領域の焦点
とが異なっているので、光学系で蛍光物質からの蛍光を
光検出器に結像させるように焦点を合わせると、紫外線
領域の励起光は焦点が異なっているので光検出器に結像
せずボケが生じることになる。その結果、反射した励起
光のパターンは均一な状態で光検出器に入力されること
になる。したがってこの均一化された励起光をノイズと
して一定量を減ずることによって蛍光物質からの蛍光の
結像パターンを正確に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光検出装置の一実施の形態を示す説
明図である。

【図２】図１の蛍光検出装置の光検出器の出力を示す説
明図である。

【図３】従来の蛍光検出装置の光検出器の出力を示す説
明図である。

【図４】本発明の蛍光検出装置の他の実施の形態を示す
説明図である。

【図５】高屈折率の透明体が池の底を浅く見せる作用を
説明する説明図である。

【図６】従来の蛍光検出装置の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 被検出物 ２ 励起光源 ３ 光検出器 ４ 光学フィルタ ５ 保護ガラス ６ 被検出物から発光する蛍光を光検出器３に結像させ
る光学系 ７ 光学フィルタ ８ セルフォックレンズアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本村 茂樹 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙葉等の被検出物の蛍光物質に紫外線領
   域の励起光源から励起光を照射して蛍光物質から蛍光を
   発光させ、その蛍光を光学系を通して光検出器に結像さ
   せて被検出物の蛍光物質のパターンを検出する蛍光検出
   装置において、前記光学系は可視光領域の焦点と紫外線
   領域の焦点とが異なっていることを特徴とする蛍光検出
   装置。
2. 【請求項２】 紫外線領域の焦点が可視光領域の焦点よ
   り短いことを特徴とする請求項１に記載の蛍光検出装
   置。