熒光磷光探測裝置、熒光磷光探測方法以及紙張處理裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及熒光磷光探測裝置、熒光磷光探測方法以及紙張處理裝置。高精度地對在紙張上被激發的熒光發光以及磷光發光進行探測。熒光磷光探測裝置由如下部件構成：熒光磷光傳感器，具有向紙張上照射預定波長的激發光的光源、以及接收由激發光所激發的熒光發光以及磷光發光的受光部；數據取得部，取得根據在受光部中接收的光而從熒光磷光傳感器輸出的輸出信號的時序波形；以及被激發光探測部，基于在從光源照射激發光的期間取得的時序波形而對熒光發光進行探測，并基于在停止了激發光的照射后取得的在時序波形上顯現的衰減曲線的特征而對磷光發光進行探測。
【專利說明】
熒光磷光探測裝置、熒光磷光探測方法以及紙張處理裝置
技術領域
[0001]本發明涉及用于為了對紙張進行識別而探測在該紙張上被激發的熒光發光以及磷光發光的熒光磷光探測裝置、熒光磷光探測方法以及具有熒光磷光探測裝置的紙張處理
目.0
【背景技術】
[0002]以往，為了識別紙張的真偽，利用了表現預定的光學特性的安全標記。例如，通過在紙張上預先設置由在可見光下不發光而只有在照射了預定波長的激發光的情況下才發光的特殊材料構成的安全標記，根據在照射了激發光時的發光狀態而判別紙張的真偽。此夕卜，有時還在一個紙張上利用例如只有在照射激發光的期間才發光的熒光發光、以及在停止照射激發光后也繼續發光而緩慢衰減的磷光發光等發光特性不同的多個安全標記。
[0003]在專利文獻I中，公開了探測基于安全標記的磷光發光的方法。其基于在對安全標記照射激發光的期間測定的發光強度、以及在停止照射激發光后測定的發光強度，判定有無磷光發光。在專利文獻2中，公開了用于高精度地判定有無磷光發光的信號處理的方法。其預先準備表示磷光發光的基準放射函數，對該基準放射函數與實際測定磷光發光而獲得的測定放射函數進行歸一化后進行比較，從而探測磷光發光。
[0004]此外，即使是相同的磷光發光，有時也會根據發光的油墨的成分等，被激發的熒光發光的波長域或發光強度等不同。此時，作為通過同一個傳感器來探測多種發光的方法，在專利文獻3中公開了具有四個受光部的傳感器。在傳感器上的四個受光部中，在第一受光部中接收第一波長域的可見光，在第二受光部中接收不同于第一波長域的第二波長域的可見光。通過在第一受光部以及第二受光部中獲得不同波長域中的測定結果，將被激發不同的發光的兩種油墨進行區分探測。此時，在剩余的第三受光部以及第四受光部中，在包含第一波長域以及第二波長域的可見光波長全域中接收可見光。然后，利用在第三受光部以及第四受光部中獲得的測定結果來校正第一受光部以及第二受光部的測定結果，從而能夠分別尚精度地探測兩種油墨。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻I:(日本)特許第4048121號公報
[0008]專利文獻2:(日本)特許第5172066號公報
[0009]專利文獻3:國際公開第2011/114455號
[0010]但是，在上述現有技術中，難以利用相同的傳感器高精度地測定熒光發光以及磷光發光兩者。具體來說，存在以下的情況:由于即便照射同樣的激發光，被激發的熒光發光以及磷光發光的發光量也大不同，因而就算直接應用以往的僅以磷光發光作為對象的方法或僅以熒光發光作為對象的方法，也不能高精度地探測各發光。因此渴望一種能夠高精度地探測熒光發光以及磷光發光的廉價且小型的熒光磷光探測裝置。
【發明內容】
[0011]本發明為了消除上述的現有技術的問題而完成，其目的在于，提供能夠從紙張上的安全標記等部分區域高精度地探測熒光發光以及磷光發光的熒光磷光探測裝置、熒光磷光探測方法以及具有熒光磷光探測裝置的紙張處理裝置。
[0012]為了解決上述課題并達到目的，本發明涉及一種熒光磷光探測裝置，其特征在于，具有:熒光磷光傳感器，具有向紙張上照射預定波長的激發光的光源、以及接收由所述激發光所激發的熒光發光以及磷光發光的受光部;數據取得部，取得根據在所述受光部中接收的光而從所述焚光磷光傳感器輸出的輸出信號的時序波形；以及被激發光探測部，基于在從所述光源照射激發光的期間取得的時序波形而對熒光發光進行探測，并基于在停止了所述激發光的照射后取得的時序波形上顯現的衰減曲線的特征而對磷光發光進行探測。
[0013]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，所述熒光磷光傳感器具有多個所述受光部，所述數據取得部按照每個受光部而取得時序波形，所述被激發光探測部按照每個受光部，基于對應的時序波形而對熒光發光以及磷光發光進行探測。
[0014]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，所述熒光磷光傳感器具有與所述受光部分別對應地配置的、只讓預定波長域的光透射的多個受光濾波器。
[0015]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，所述數據取得部根據從所述熒光磷光傳感器輸出的輸出信號以焚光發光和磷光發光中的哪一個作為測定對象而改變所述輸出信號的放大率。
[0016]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，所述數據取得部具有熒光接收用的放大電路以及磷光接收用的放大電路這兩個獨立的放大電路。
[0017]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，所述數據取得部具有一個放大電路，根據所述輸出信號是以熒光發光以及磷光發光中的哪一個作為測定對象，改變所述放大電路的放大率。
[0018]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，進一步具有光源控制部，其根據在所述紙張上以熒光發光以及磷光發光中的哪一個作為測定對象，控制從所述光源照射的激發光的光量。
[0019]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，所述光源控制部在所述紙張上的相同區域上進行一次測定的期間，以用于激發熒光發光的光量照射了激發光后，以用于激發磷光發光的光量照射激發光。
[0020]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，利用所述衰減曲線的斜率作為所述衰減曲線的特征量。
[0021]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，利用通過指數函數近似了所述衰減曲線而獲得的時間常數，作為所述衰減曲線的特征量。
[0022]此外，本發明的特征在于，在上述發明中，所述光源控制部基于對由所述激發光所激發的熒光發光進行測定而獲得的所述熒光磷光傳感器的輸出信號、以及在所述熒光磷光被激發的區域上激發磷光發光而獲得的所述熒光磷光傳感器的輸出信號，調整用于激發所述磷光發光的激發光的光量。
[0023]此外，本發明是一種紙幣處理裝置，其特征在于，具有上述發明的熒光磷光探測裝置。
[0024]此外，本發明是一種熒光磷光探測方法，其特征在于，具有:數據取得步驟，從具有向紙張上照射預定波長的激發光的光源、以及接收由所述激發光所激發的熒光發光以及磷光發光的受光部的熒光磷光傳感器，取得根據在紙張上被激發的發光而輸出的信號的時序波形；熒光發光探測步驟，由被激發光探測部基于在從所述光源照射激發光的期間取得的時序波形，對熒光發光進行探測；以及磷光發光探測步驟，由所述被激發光探測部基于在停止了所述激發光的照射后取得的時序波形上顯現的衰減曲線的特征，對磷光發光進行探測。
[0025]根據本發明，不僅如以往那樣基于激發光的照射定時與接收了被激發的發光的定時，判定被激發的發光是熒光發光以及磷光發光中的哪一個，還基于接收磷光發光而獲得的時序波形上顯現的衰減曲線的特征而對磷光發光進行探測，因此能夠區分磷光發光的種類而進行探測。例如，根據衰減曲線，取得該曲線的斜率或者在通過指數函數近似了該曲線的情況下的時間常數作為特征量，并與在真的紙幣上獲得的值進行比較，從而能夠判別紙幣的真偽。由此，還能夠將熒光磷光探測裝置用作簡易型的紙幣真偽識別裝置。
[0026]此外，根據本發明，熒光磷光傳感器具有多個受光部，例如構成為各受光部接收不同波長域的光，因此能夠同時探測在不同的波長域被激發的發光。將帶通濾波器作為受光濾波器而設置在與各受光部對應的位置，從而能夠分別探測在不同的波長域被激發的發光。
[0027]此外，根據本發明，根據熒光發光以及磷光發光中作為測定對象的發光，能夠以不同的放大率放大從熒光磷光傳感器輸出的信號。由此，能夠避免如下的事態:由于將激發光的光量進行了調整以便在測定了磷光發光時可獲得適當的輸出信號，因而在測定熒光發光時傳感器的受光部的輸出或者放大器飽和而不能進行準確的測定；以及由于將激發光的光亮進行了調整以便在測定了熒光發光時獲得適當的信號輸出，因而在測定磷光發光時從傳感器無法獲得充分大的信號輸出。
[0028]根據本發明，由于利用一個放大電路，能夠根據作為測定對象的發光而改變所輸入的信號的放大率，因此能夠避免由于利用了多個放大電路而在每個電路上產生偏差或者裝置尺寸和成本增大的問題。
[0029]此外，根據本發明，對光源進行控制，從而能夠將在激發熒光發光時的激發光的光量、以及在激發磷光發光時的激發光的光量設為不同的光量。由此，能夠對激發光的光量進行調整，使得對熒光發光進行測定而獲得的熒光磷光傳感器的輸出信號與對磷光發光進行測定而獲得的焚光磷光傳感器的輸出信號兩者成為充分大小的信號輸出。例如，對光源進行控制，使得在相同的發光區域對發光進行探測的一次測定期間，對熒光發光進行測定而獲得的信號波形的累計值、以及對磷光發光進行測定而獲得的信號波形的累計值大致相同，從而能夠高精度地探測熒光發光以及磷光發光雙方。
【附圖說明】
[0030]圖1是表示利用本實施方式的熒光磷光探測裝置的紙幣處理裝置的結構概略的圖。
[0031 ]圖2是表示熒光磷光探測裝置的功能結構概略的框圖。
[0032]圖3的(A)、(B)是表示熒光磷光傳感器的構造概略的圖。
[0033]圖4的(A)?(D)是表示傳送路徑上的熒光磷光傳感器的配置例的圖。
[0034]圖5的(A)、(B)是表不用于放大來自焚光磷光傳感器的輸出信號的信號放大電路的例子的圖。
[0035]圖6是表示對從光源照射的激發光的光量進行控制的電路的例子的圖。
[0036]圖7的(A)?(E)是表示一邊控制從光源照射的激發光的光量一邊測定熒光發光以及磷光發光兩者的方法的時序圖。
[0037]圖8是表示在測定了磷光發光時從熒光磷光傳感器輸出的信號波形的例子的圖。
[0038]標號說明
[0039]I熒光磷光探測裝置
[0040]2 入款口[0041 ]3傳送路徑
[0042]4存放部
[0043]5 拒收口
[0044]10、10A、10B熒光磷光傳感器
[0045]11?14受光部
[0046]15 光源
[0047]30控制部
[0048]31傳送信息取得部
[0049]32光源控制部
[0050]33數據取得部
[0051 ]34識別處理部(被激發光探測部)
[0052]40存儲部
[0053]50濾波器框
[0054]51第一受光濾波器
[0055]52第二受光濾波器
[0056]53第三受光濾波器
[0057]54第四受光濾波器
[0058]61傳感器箱
[0059]62光電二極管基板
[0060]63玻璃罩
[0061]71紫外線透射濾波器
[0062]72紫外線反射鏡
【具體實施方式】
[0063]以下，參照附圖，說明本發明的熒光磷光探測裝置、熒光磷光探測方法以及紙張處理裝置。本發明的熒光磷光探測裝置具有用于探測在紙張上被激發的熒光發光以及磷光發光的功能。通過熒光磷光探測裝置獲得的探測結果用于識別紙張的真偽等。熒光為即時性的放射，在開始激發時立即發光，在激發停止時立即消失。相對于此，磷光為時間延遲的放射，在開始了激發后發光強度緩慢增強，在激發停止后也會觀察到發光因此又被稱為余輝。
[0064]首先，說明熒光磷光探測裝置的概要。熒光磷光探測裝置為了探測熒光發光以及磷光發光而利用的熒光磷光傳感器包含:光源，向紙張照射預定的激發光；四個受光部，根據從紙張接收到的光而輸出信號；以及四個受光濾波器，為了選擇要入射各受光部的光而與各受光部分別對應地設置。在熒光磷光探測裝置中，通過進行從光源向紙張照射的激發光的照射定時或光量的控制、接收來自紙張的光而從各受光部輸出的信號的放大率的控制等，探測熒光發光以及磷光發光。此時，基于在紙張上被激發的發光的波長域、發光量、表示被激發的發光強度的變化的時序波形等，能夠區分探測多種發光。
[0065]熒光磷光探測裝置能夠將紙幣、支票、其他的有價證券等各種紙張作為處理對象。此外，只要是會激發熒光發光以及磷光發光的物體，處理對象就不限定于紙張，還能夠將硬幣等作為處理對象。針對利用熒光磷光探測裝置的紙張處理裝置，作為處理對象的紙張的種類也沒有特別限定，但在本實施方式中，以在將紙幣作為處理對象的紙幣處理裝置(紙張處理裝置)內為了識別紙幣的真偽而利用熒光磷光探測裝置的情況為例詳細進行說明。
[0066]圖1是表示利用本實施方式的熒光磷光探測裝置I的紙幣處理裝置的結構概略的示意圖。紙幣處理裝置具有:可放置多個紙幣的入款口 2;用于傳送從入款口 2逐張地向裝置內轉出的紙幣的傳送路徑3;在傳送路徑3上傳送的紙幣上激發熒光發光以及磷光發光而進行探測的熒光磷光探測裝置I;用于存放基于紙幣的識別結果而被識別為能夠存放于裝置內的紙幣的存放部4;用于將不能識別的紙幣或假幣等拒絕紙幣進行排出的拒收口5。
[0067]雖然在圖1中沒有示出，但紙幣處理裝置具有識別部。識別部具有利用線傳感器、磁傳感器、厚度傳感器等識別用傳感器，識別紙幣的幣種或新舊等的種類、真偽、完損、方向等的功能。熒光磷光探測裝置例如為了提高紙幣的識別精度，以對識別部追加功能的方式被利用。此時，可以是將識別部和熒光磷光探測裝置I分開設置的方式，也可以是識別部包含熒光磷光探測裝置I的方式。例如，通過對以往的識別部追加以下要說明的熒光磷光探測用的結構，實現還起到熒光磷光探測裝置I的作用的識別部。以下，省略包括識別部的現有技術的說明，說明熒光磷光探測裝置的細節。
[0068]圖2是用于說明熒光磷光探測裝置I的功能結構概略的框圖。熒光磷光探測裝置I具有熒光磷光傳感器10、控制部30、存儲部40。在控制部30中例如利用CPU。控制部30具有傳送信息取得部31、光源控制部32、數據取得部33以及識別處理部34。熒光磷光傳感器10具有第一受光部11、第二受光部12、第三受光部13以及第四受光部14這四個受光部、以及一個光源15，其細節將在后面敘述。另外，在此，作為包含了四個受光部以及四個受光濾波器的結構進行說明，但受光部以及受光濾波器的數目不特別限定，可以是多個，也可以是一個的結構。此外，在設為將熒光磷光傳感器10追加在識別部中的結構的情況下，成為將控制部30以及存儲部40合并到識別部中。
[0069]與以往同樣，傳送信息取得部31具有以下功能:利用用于識別幣種或真偽等的識別部的功能而取得紙幣的幣種、方向等信息，從而確定在傳送路徑3上的紙幣的傳送位置。
[0070]光源控制部32具有基于由傳送信息取得部31來確定的傳送路徑3上的紙幣的位置而控制光源15的動作的功能。此外，具有用于控制從光源15向紙幣照射的激發光的光量、SP發光強度以及發光時間的功能。
[0071]數據取得部33具有基于由傳送信息取得部31來確定的傳送路徑3上的紙幣的位置而控制第一?第四受光部11?14，從而取得與紙幣的光學特性有關的數據的功能。數據取得部33包含放大電路以及AD轉換器，具有用于調整從第一?第四受光部11?14輸出的信號的增益的功能。熒光磷光探測裝置I預先識別在紙幣上被激發的發光的發光量，根據該發光量，調整從光源照射的激發光的光量以及在傳感器中獲得的信號強度中的至少其中一個，從而調整從紙幣取得的信號的強度。
[0072]識別處理部34具有在被傳送的紙幣到達基于熒光磷光傳感器10的傳送路徑3上的測定位置之前，識別該紙幣的種類和方向等的功能。根據該識別結果，由光源控制部32以及數據取得部33進行利用了熒光磷光傳感器10的測定。此外，識別處理部34具有基于在熒光磷光傳感器10中取得的數據，探測熒光發光以及磷光發光，并識別紙幣的真偽等的功能。即，識別處理部34起到用于探測熒光發光以及磷光發光的被激發光探測部的作用，同時起到紙幣識別裝置的作用。
[0073]用于識別紙幣的種類以及方向的方法并沒有被特別限定，但例如由比熒光磷光傳感器10設置在傳送方向上游側的識別部識別幣種、新舊等紙幣的種類，并識別紙幣以正面以及反面的哪一個作為上面來傳送、紙幣以上下哪一個方向作為傳送方向前方來傳送等紙幣的傳送狀態，從而基于識別部的識別結果，由識別處理部34識別紙幣的種類以及方向。此夕卜，也可以是如下的方式:例如利用比熒光磷光傳感器10設置在傳送方向上游側的線傳感器、磁傳感器、厚度傳感器等識別用傳感器，由識別處理部34進行紙幣的識別處理，從而識別紙幣的種類以及方向。此時，可以是包含識別用傳感器的識別部與熒光磷光傳感器10獨立設置的方式，也可以是以包含識別用傳感器和熒光磷光傳感器10的形式構成識別部的方式。識別處理部34通過識別在傳送路徑3上傳送的紙幣的種類以及方向，能夠確定熒光發光、磷光發光等在該紙幣上被激發的發光的種類、該發光被激發的紙幣上的部分區域、該發光的測定方法等。然后，光源控制部32控制光源15，從而配合紙幣上的預定的部分區域的通過定時而照射激發光。此外，數據取得部33取得用于判定預定的發光是否在紙幣上的預定的部分區域中被激發的數據。
[0074]存儲部40是保存了發光測定條件41以及識別用數據42的半導體存儲器等非易失性的存儲裝置。光源控制部32以及數據取得部33基于發光測定條件41而進行動作。
[0075]發光測定條件41是為了從紙幣上的預定的部分區域取得有關被激發的發光的數據，將用于確定點亮光源15的定時的信息、以及用于確定熄滅所點亮的光源的定時的信息等建立關聯的信息。除此之外，發光測定條件41中還包含從光源15照射的激發光的光量、數據取得部33從第一?第四受光部11?14取得輸出信號的定時、輸出信號的增益的調整量等信息。即，基于發光測定條件41，能夠調整從光源照射的激發光的光量以及在傳感器中獲得的信號強度的至少其中一個。該調整例如基于在紙幣上觀察的發光的種類或光量等而進行。
[0076]識別用數據42是為了基于利用熒光磷光傳感器10而獲得的數據來識別紙幣的真偽等而利用的數據。例如，按照紙幣的每個種類，利用熒光磷光傳感器10而從紙幣獲得的數據所涉及的信息預先作為識別用數據42被保存。通過比較利用熒光磷光傳感器10從在傳送路徑3中傳送的紙幣獲得的數據、和預先準備的識別用數據42，能夠識別在傳送路徑3中傳送的紙幣的真偽等。
[0077]圖3是表示熒光磷光傳感器10的構造概略的示意圖。圖3(A)表示從側方看到的截面示意圖，圖3(B)表示從底面側(圖3(A)的下側)看到的受光部11?14與濾波器51?54的位置關系。
[0078]如圖3(A)所示，熒光磷光傳感器10具有傳感器箱61、配置了第一?第四受光部11?14的光電二極管基板62、支撐第一?第四受光濾波器51?54的濾波器框50、紫外線反射鏡72、紫外線透射濾波器71、光源15、透明的玻璃罩63。如圖3(B)所示，第一?第四受光濾波器51?54與第一?第四受光部11?14對應而設置。
[0079]傳感器箱61由不透光的黑色樹脂等構成，在傳感器箱61內，固定有光源15、紫外線透射濾波器71以及紫外線反射鏡72。在傳感器箱61的上面側安裝有光電二極管基板62，在底面側安裝有玻璃罩63。
[0080]光源15由發出紫外線的LED構成，從光源15照射的紫外線在透過了紫外線透射濾波器71之后，紫外線被紫外線反射鏡72反射，透過玻璃罩63，從而被照射到在熒光磷光傳感器10的下方的傳送路徑3上的紙幣。若因所照射的紫外線而在紙幣上被激發發光，則該光經過玻璃罩63而入射到傳感器箱61內。通過紫外線反射鏡72從所入射的光中去除紫外線分量，只有透射了紫外線反射鏡72的光才會到達第一?第四受光濾波器51?54。然后，只有進一步透射了第一?第四受光濾波器51?54的光才會被與各濾波器對應的第一?第四受光部11?14接收。
[0081 ] 第一受光濾波器51是僅透射波長為450?500nm的光的帶通濾波器，第二受光濾波器52是僅透射波長為500?550nm的光的帶通濾波器，第三受光濾波器53是僅透射波長為550?600nm的光的帶通濾波器，第四受光濾波器54是僅透射波長為600nm以上的光的濾波器。
[0082]如圖3(A)所示，在紫外線反射鏡72與第一?第四受光部11?14之間，由濾波器框50支撐第一?第四受光濾波器51?54。第一?第四受光濾波器51?54以各自的上表面以及下表面形成同一個平面的方式被支撐。如圖3(B)所示，在光電二極管基板62上形成的第一?第四受光部11?14以及由濾波器框50支撐的第一?第四受光濾波器51?54均被配置為兩行兩列。透射了第一受光濾波器51的光被第一受光部11接收，透射了第二受光濾波器52的光被第二受光部12接收，透射了第三受光濾波器53的光被第三受光部13接收，透射了第四受光濾波器54的光被第四受光部14接收。然后，從第一?第四受光部11?14分別輸出與接收的光相應的信號，從而輸入到圖2所示的數據取得部33。
[0083]圖3(B)中由虛線表示的第一?第四受光部11?14分別具有一個邊為3.5_的矩形形狀。此外，第一?第四受光濾波器51?54分別具有一邊約為4mm的矩形形狀。第一?第四受光部11?14以及第一?第四受光濾波器51?54以各受光部的受光面的中心、和對應的受光濾波器的濾波器面的中心一致的方式而配置。第一?第四受光部11?14在寬度約為8_、縱深約為8_的范圍內以兩行兩列的方式配置。
[0084]熒光磷光傳感器10成為寬度(圖3的左右方向)約為20mm、縱深(圖3 (B)的上下方向)約為12mm、高度(圖3(A)的上下方向)約為13.5mm的小型的傳感器。通過在傳送路徑3上設置的熒光磷光傳感器10，以在傳送路徑3上傳送的紙幣上的SmmXSmm的矩形區域作為測定范圍，能夠測定在該測定范圍內被激發的發光。在熒光磷光探測裝置I中，能夠在50(^8的其間進行熒光發光以及磷光發光的測定，因此即使在傳送路徑3上的紙幣以2000mm/s高速傳送的情況下，也能夠避免在進行測定的期間發光區域已通過熒光磷光傳感器10的測定范圍的事態，從而準確地測定在紙幣上的預定的部分區域上被激發的發光。
[0085]S卩，通過熒光磷光傳感器10，在第一?第四受光部11?14中接收在紙幣上的相同測定區域被激發而透過了第一?第四受光濾波器51?54的光。具體來說，以紙幣上的相同發光區域作為對象，由第一受光部11測定波長為450?500nm的光，由第二受光部12測定波長為500?550nm的光，由第三受光部測定波長為550?600nm的光，由第四受光部測定波長為600nm以上的光。
[0086]圖4是表示傳送路徑3上的熒光磷光傳感器10的配置例的示意圖。例如，如圖4(A)所示，當紙幣100上的發光區域110在與紙幣的短邊平行的短邊方向全域以帶狀存在的情況下，以與傳送方向(白箭頭)正交的方向，在該圖所示的范圍120內設置熒光磷光傳感器10。
[0087]當發光區域沒有跨越與傳送方向垂直的方向的全域而形成的情況下，考慮通過傳送路徑3上的發光區域Illa?Illd的位置，從而設定在傳送路徑3設置的熒光磷光傳感器10的個數以及設置位置。
[0088]圖4(B)?(D)表示發光區域Illa?Illd為紙幣上的部分區域時的例子。如圖4(B)所示，當所有的紙幣作為將發光區域llla、lllb位于傳送方向的前半部分而被傳送的情況下，傳送路徑3上的紙幣位置在與傳送方向(白箭頭)正交的方向上成為圖示的紙幣1la?紙幣1lb之間的位置。因此，配合范圍121a而設置熒光磷光傳感器10A，以便能夠不依賴傳送路徑3上的紙幣位置而測定在發光區域llla、lllb被激發的發光。此外，如圖4(C)所示，當所有的紙幣作為將發光區域位于傳送方向的后半部分而被傳送的情況下，在與傳送方向(白箭頭)正交的方向上，傳送路徑3上的紙幣位置成為圖示的紙幣1lc?紙幣1ld之間的位置。因此，配合范圍121b而設置熒光磷光傳感器10B，以便能夠不依賴紙幣位置而測定在發光區域lllc、llld被激發的發光。此外，當傳送路徑3上的紙幣的傳送狀態可采取圖4(B)以及(C)兩個傳送狀態的情況下，如圖4(D)所示，設置兩個熒光磷光傳感器10A、10B。在基于由識別處理部34識別出的紙幣的種類、方向等識別結果而確定了發光區域Illa?Illd通過的位置之后，利用對應的熒光磷光傳感器1A或1B對發光進行探測。
[0089]在熒光磷光探測裝置I中，從熒光磷光傳感器10的光源15向紙幣100照射激發光，將在被激發的發光中透射了第一?第四受光濾波器51?54的光分別通過第一?第四受光部11?14接收，從而測定熒光發光以及磷光發光。此時，能夠由數據取得部33控制從第一?第四受光部11?14輸出的信號的增益。數據取得部33在其內部具有信號放大電路，由該信號放大電路來調整從第一?第四受光部11?14輸出的信號的增益。但是，電路結構并不限定于對信號的增益進行控制的方式，還能夠始終應用固定的增益進行測定。
[0090]圖5表示數據取得部33的信號放大電路的例子。圖5(A)表示獨立設置了在接收熒光發光時所利用的熒光接收用放大電路81、以及在接收磷光發光時所利用的磷光接收用放大電路82的例子。圖5(B)表不能夠用于在接收焚光發光時和接收磷光發光時兩者中的放大電路83的例子。在圖5(A)所示的電路結構中，根據接收的光的種類或光量等而改變要利用的電路，在圖5(B)所示的電路結構中，通過一個電路，根據接收的光的種類或光量而改變放大率。另外，由于對第一?第四受光部11?14分別設置的放大電路相同，因此雖然在圖5以及圖6中示出了一個電路圖，但所圖示的放大電路對第一?第四受光部11?14分別獨立設置。
[0091]在圖5(A)的例子中，被熒光磷光傳感器10的第一?第四受光部11?14(PD)接收光而輸出的信號被輸入到熒光接收用放大電路81以及磷光接收用放大電路82兩者。通過適當地選擇電容器Cll?C13的電容、電阻Rll?R15的電阻值、以及運算放大器OPll?0P13，例如能夠將磷光接收用放大電路82的放大率設為熒光接收用放大電路81的放大率的幾倍以上。當在紙幣100上被激發的發光是熒光發光的情況下，利用來自熒光接收用放大電路81的輸出值，當為磷光發光的情況下利用來自磷光接收用放大電路82的輸出值，從而能夠在磷光發光中取得以比熒光發光高的放大率放大的信號。
[0092]在圖5(B)的例子中，無論熒光磷光傳感器10的第一?第四受光部11?14(PD)中接收光而輸出的信號是測定焚光發光以及磷光發光中的哪一個而獲得的信號，都被輸入到放大電路83。通過適當地選定電容器C21?C23的電容、電路R21?R24的電阻值，例如能夠將在斷開了開關SW21時的放大率設為在接通了開關SW21時的放大率的幾倍以上。具體來說，控制開關SW21，改變在運算放大器0P22的反相輸入端子與輸出端子之間由電阻R23、R24決定的電阻值，從而改變放大率。當在紙幣100上被激發的發光是熒光發光的情況下，接通開關SW21而利用來自低放大率的放大電路83的輸出值，當為磷光發光的情況下，斷開SW21而利用來自高放大率的放大電路83的輸出值，從而能夠在接收磷光發光時取得以比接收熒光發光時更高的放大率放大后的信號。如此，通過在以熒光發光作為測定對象的情況下與以磷光發光作為測定對象的情況下共用電路，從而能夠減少元件個數。此外，與獨立設置電路的情況相比，能夠抑制部件的偏差引起的影響，因此，即便是微弱的信號，也能夠將其高精度地測定。
[0093]在熒光磷光探測裝置I中，通過由光源控制部32控制從熒光磷光傳感器10的光源15照射的激發光的光量，從而還能夠調整從第一?第四受光部11?14輸出的信號的輸出值。
[0094]圖6表不通過控制從光源15照射的激發光的光量，調整從第一?第四受光部11?14輸出的信號的輸出值的電路的例子。通過向光源控制部3 2的射極輸出器的晶體管TR31輸入光源調整用信號Vp，能夠控制從光源15的LED照射的激發光的光量。例如，對經由基極電阻而連接到射極輸出器的晶體管TR31的運算放大器0P33的輸入連接DA轉換器的模擬輸出，將該輸出作為光源調整用信號Vp進行控制，從而控制LED的發光電流。根據在紙幣100上被激發的發光是熒光發光還是磷光發光，控制LED的發光電流而改變激發光的光量。具體來說，激發光的光量被控制為，在測定了熒光發光時從第一?第四受光部11?14輸出的信號、以及在測定了磷光發光時從第一?第四受光部11?14輸出的信號雙方中，可獲得適當大小的信號。另外，用于放大從第一?第四受光部11?H(PD)輸出的信號的放大電路85的放大率在熒光發光以及磷光發光中相同。例如，能夠將圖5(A)的磷光接收用放大電路82作為圖6的放大電路85來利用。
[0095]如此，在熒光磷光傳感器10中，除了控制從第一?第四受光部11?14輸出的信號的增益之外，還控制從光源15照射的激發光的光量，從而還能夠從第一?第四受光部11?14獲得充分的信號輸出。此時，如果為了能夠在磷光發光中獲得充分的信號輸出而僅增大激發光的光量，則熒光發光的發光量也會增大，從而在接收熒光發光時，有時會導致形成第一?第四受光部11?14的受光元件的輸出或者放大器飽和而不能進行準確的測定。在熒光磷光探測裝置I中，由光源控制部32控制光源15，以便不產生這樣的事態。
[0096]圖7是說明由光源控制部32控制光源15的光量而測定熒光發光以及磷光發光兩者的時序圖。在圖7的例子中，圖7(B)?圖7(E)示出了當對以紫外線作為激發光而照射時會被激發500?550nm的波長域的熒光發光以及600nm以上的波長域的磷光發光的紙幣100上的發光區域110，如圖7(A)所示那樣控制光源15而照射了紫外線的情況下，從第一?第四受光部11?14輸出的信號的時序波形。在圖7中，橫軸表不時間，圖7(A)的縱軸表不將光源15的LED點亮的發光電流，圖7(B)?(E)表示從第一?第四受光部11?14輸出的信號。
[0097]如圖7(A)所示，光源控制部32對光源15進行驅動，使得關于光量以時序表示的發光電流波形成為兩級的階梯狀波形。具體來說，在使用了正常的被識別紙幣的情況下，時間tl?t2之間，熒光發光被激發且流過可獲得能夠從第一?第四受光部11?14獲得適當的輸出值的信號輸出的激發光量的發光電流。數據取得部33進行的熒光發光的測定在該時間tl?t2之間進行。在進行了熒光發光的測定后，在時間t2?t3之間，流過可獲得磷光發光以充分的光量進行發光的激發光的光量的發光電流。具體來說，光源控制部32使在時間t2?t3之間從光源15照射的激發光的光量相比于時間tl?t2之間的激發光的光量增大，以便在測定磷光發光的時間t3?t4之間能夠從第一?第四受光部11?14獲得適當的輸出值的信號輸出。然后，光源控制部32在時間t3熄滅光源15。數據取得部33在光源15熄滅后，在時間t3?t4之間測定磷光發光。另外，在數據取得部33中，能夠在I?10ys之間變更采樣周期，在時間tl?t2以及時間t3?t4中，在所設定的適當的采樣周期進行測定。另外，關于控制激發光的光量的發光電流、和采樣的時間位置以及電路常數的決定，對于幾個有可能的電路常數，在改變光量的同時按照被識別紙幣的每個幣種以及傳送方向進行測定，從而提前學習可獲得適當的被激發光輸出的值，并保存到存儲部40 ο在識別時，發光電流以及讀取定時等基于與被識別紙幣的幣種以及傳送方向有關的識別結果而從存儲部讀出使用。此外，時間tl決定為如下的時間即可、即在熒光磷光檢測裝置的傳送路徑上游位置上設置用于檢測紙幣的到來的有無傳感器，在來到該傳感器之后紙幣被傳送了預定距離的時間。
[0098]在圖7的例子中，如圖7(B)以及(D)所示，表示在由第一受光濾波器51測定450?500nm的波長域的被激發的光的第一受光部11、以及由第三受光濾波器53測定550?600nm的波長域的被激發的光的第三受光部13中，信號輸出接近0(零)，未探測到被激發的發光的情況。
[0099]另一方面，如圖7(C)所示，在由第二受光濾波器52在500?550nm的波長域中測定被激發的發光的第二受光部12中，獲得測定了熒光發光的測定結果。數據取得部33僅利用在時間tl?t2之間從第二受光部12獲得的輸出信號，不利用在時間t2?t3之間從第二受光部12獲得的輸出信號。這是因為在時間t2?t3之間從光源15照射的激發光的光量過大，因此形成第二受光部12的受光元件的輸出或者放大器成為飽和狀態而不能獲得準確的測定結果。
[0100]此外，如圖7(E)所示，在由第四受光濾波器54在600nm以上的波長域中測定被激發的發光的第四受光部14中，獲得測定了磷光發光的測定結果。數據取得部33不利用在時間t2?t3之間獲得的來自第四受光部14的輸出信號，而僅利用在時間tl?t2以及時間t3?t4之間獲得的來自第四受光部14的輸出信號。在第四受光部14中在時間tl?t2之間也可獲得輸出信號，但數據取得部33將在熄滅了光源15之后獲得的時間t3?t4之間的測定結果用于磷光發光的探測中。
[0101]識別處理部34(被激發光探測部)基于數據取得部33利用第一?第四受光部11?14在時間tl?t2之間取得的信號、以及在時間t3?t4之間取得的信號，探測熒光發光以及磷光發光。具體來說，在來自第二受光部12的輸出信號中，在時間tl?t2之間獲得了表示發光的信號且在時間t3?t4之間未能獲得表示被激發的發光的信號，因此判定為在500?550nm的波長域中熒光發光被激發。此外，在來自第四受光部14的輸出信號中，在時間tl?t2之間獲得了表示發光的信號，除此之外在時間t3?t4之間也獲得了表示發光的信號，因此判定為在波長600nm以上的波長域中磷光發光被激發。此外，識別處理部34判定為在450?500nm的波長域以及550?600nm的波長域中未探測到被激發的發光。
[0102]另外，圖7(A)所示的在時間tl?t2之間從光源15照射的激發光的光量被預先調整決定為，第二受光部12的受光元件輸出或者放大器不會基于圖7(C)所示的在時間tl?t2之間測定的熒光發光而飽和且從第二受光部12可獲得充分大小的輸出信號。同樣地，圖7(A)所示的在時間t2?t3之間從光源15照射的激發光的光量被預先調整決定為，根據圖7(E)所示的在時間t3?t4之間測定的余輝，從第四受光部14可獲得充分大小的輸出信號。
[0103]具體來說，在存儲部40的發光測定條件41中，圖7所示的在時間tl?t2之間測定的發光的累計光量、在時間t3?t4之間測定的發光的累計光量預先以與紙幣的種類、方向等建立關聯的狀態被存儲到存儲部40。在識別了在傳送路徑3上傳送的紙幣的種類、方向等之后，基于識別結果，讀取所存儲的累計光量的數據而進行激發光的光量調整。另外，在利用多個熒光磷光傳感器10的情況下，還能夠例如與圖4所示的傳感器10A、1B的傳感器號相關聯地，將光量調整所需的信息存儲在存儲部40中，從而在各傳感器10A、10B中利用其獨立地調整激發光的光量。
[0104]在熒光磷光探測裝置I中進行測定時，例如基于事先利用以往的識別用傳感器而進行的紙幣100的識別結果，確定紙幣100的種類或傳送方向等。光源控制部32以及數據取得部33從存儲部40讀取與所確定的信息對應的發光測定條件41。然后，基于發光測定條件41，進行光源控制部32對光源15的控制、以及數據取得部33利用了第一?第四受光部11?14的測定。
[0105]若獲得基于數據取得部33的被激發的發光的測定結果，則基于該測定結果，由識別處理部34判定有無由第一?第四受光部11?14探測到的被激發的發光，并基于探測到的被激發的發光的種類，進行用于識別紙幣100的真偽等的處理。識別處理通過與預先在存儲部40中作為識別用數據42而保存的數據之間的比較而進行。例如，基于紙幣100的識別結果，當紙幣100上的預定的發光區域中探測到熒光發光的情況下，基于探測到熒光發光的波長域、熒光發光的發光量等而進行用于識別真偽的處理。此外，關于磷光發光，也進行基于探測到磷光發光的波長域以及磷光發光的發光量的識別處理。在熒光磷光探測裝置I中，除此之外還能夠進行基于測定了余輝的信號波形的識別處理。
[0106]圖8是表示在測定了磷光發光時從熒光磷光傳感器10輸出的信號的時序波形的例子的圖。若在時間tl?t2之間從光源15照射激發光，貝Ij基于焚光發光以及磷光發光的發光強度緩慢增大，與此配合，如圖8所示，對發光進行測定而獲得的信號強度緩慢增大。在該時間tl?t2之間，進行用于探測發光的測定。然后，在時間t2?t3之間，為了激發磷光發光，以比在時間tl?t2之間所照射的激發光的光量高的光量從光源15照射激發光。由此，在時間t2?t3之間，基于磷光發光的發光強度也會緩慢增大，與此配合，對發光進行測定而獲得的信號強度也會緩慢增大。然后，若在時間t3光源15熄滅，則磷光發光成為緩慢衰減的余輝，不久之后在時間t4消失。與此配合，對余輝進行測定而獲得的信號強度也會從時間t3開始緩慢衰減而在時間t4消失。
[0107]在熒光磷光探測裝置I中，取得在該時間t3?t4之間對余輝進行測定而獲得的信號的衰減曲線的特征作為衰減特性。具體來說，如圖8所示，將在時間t3?t4之間從熒光磷光傳感器10輸出的信號的輸出值、即來自第四受光部14的信號的輸出值設為y，將時間設為t，從而求出通過y = AXeXp(-t/T)的指數函數近似表示時的時間常數τ。然后，將所獲得的時間常數τ作為表示余輝的衰減特性的特征量來利用。另外，A是初始值，是在熄滅了光源15時的傳感器輸出。
[0108]此外，當以指數函數來近似衰減曲線成為微處理器的負荷的情況下，也可以計算能夠獲得特征的多個點之間的斜率并作為特征量。
[0109]例如，在熄滅了光源15之后，以50yS間隔進行采樣，且得到了三個點的采樣值的情況下，也可以利用任意兩點的輸出值而求出斜率。
[0110]如此，作為表示對余輝進行測定而獲得的衰減曲線的特征的特征量，通過使用以指數函數進行近似而算出的時間常數τ或者該曲線的斜率，從而能夠識別紙幣1 O的真偽。例如，在精細地仿造了具有熒光發光以及磷光發光會被激發的安全標記的紙幣100的偽造紙幣中，有時連安全標記也被偽造，在偽造紙幣上熒光發光以及磷光發光被激發。當存在如下的偽造紙幣的情況下，僅憑視覺確認則無法判別紙幣的真偽:通過照射預定波長域的激發光而預定波長域的熒光發光會被激發，且在停止了激發光的照射后也能觀察到預定波長的磷光發光的余輝。此外，有時偽造紙幣上的熒光發光的發光量以及磷光發光的發光量成為與真的紙幣大致相同的發光量，即使以機械方式測定發光量也不能準確地判別真偽。即使在這樣的情況下，也難以連余輝消失之前的衰減曲線都進行偽造。因此，在熒光磷光探測裝置I中，通過利用基于衰減曲線的特征量，能夠高精度地檢測偽造紙幣。
[0111]另外，在本實施方式中，表示了將紫外線作為激發光，在500?550nm的波長域激發熒光發光，在600nm以上的波長域激發磷光發光的例子，但這僅是一例。激發光的波長域根據在紙幣100上激發發光所需的波長域而設定。此外，關于通過第一?第四受光濾波器51?54而被去除的波長域，也根據在紙幣100上被激發的發光的波長域而設定。
[0112]此外，在本實施方式中，表示了熒光磷光傳感器10具有以兩行兩列的方式配置的四個受光部以及四個受光濾波器的例子，但受光部的數目以及配置可根據紙幣100上需要測量的被激發的發光區域的大小、被激發的發光的種類、被激發的發光的波長域等而設定。
[0113]此外，針對基于熒光發光以及磷光發光的測定結果而識別紙幣100的真偽的方法，可以僅執行如下兩個方法中的任一個方法，也可以執行兩個方法:對在第一?第四受光部11?14中獲得的各測定值與預先作為識別用數據42而按照紙幣的種類以及方向保存在存儲部40中的基準值進行比較的方法；以及對根據余輝的衰減曲線而求出的特征量與預先作為識別用數據42而保存在存儲部40中的各種類的基準值進行比較的方法。此外，并不限定于在紙幣100上的一個發光區域110中僅進行一次測定而利用測定結果的方式，也可以是在該發光區域110通過熒光磷光傳感器10的測定范圍的期間進行多次測定的方式，也可以是進行通過多次測定而獲得的測定值的歸一化等的方式。
[0114]此外，在圖7以及圖8中，示出了在時間t3將光源15熄滅后立即開始余輝的測定的例子，但本實施方式并不限定于此。具體來說，也可以是在時間t3將光源15熄滅后，經過幾十ys左右后開始余輝的測定的方式。即使在時間t2?t3之間不利用來自第一?第四受光部11?14的輸出信號的情況下，形成各受光部的受光元件也繼續接收光。此外，在時間t2?t3之間有可能因為光源15的發光強度較大，受光元件的輸出或者放大器成為飽和狀態。因此，通過相隔幾十ys左右的時間，釋放受光元件的電荷后進行測量，從而能夠更準確地測定余輝。例如，當一次測定時間為500ys的情況下，將光源15媳滅后經過幾十ys后開始測定。
[0115]如上述那樣，根據本實施方式，基于發光測定條件41，控制光源15的點亮定時以及熄滅定時從而向紙幣100上的發光區域110照射預定的激發光，對由第一?第四受光部11?14測定透射了各第一?第四受光濾波器51?54的光的測定定時進行控制，從而能夠高精度地測定與第一?第四受光濾波器51?54對應的各波長域的焚光發光以及磷光發光。
[0116]此外，在探測了磷光發光的情況下，能夠取得對余輝進行測定而獲得的衰減曲線上顯現的特征量，因此不僅簡單地對有無磷光發光進行探測，還能夠判定所探測到的磷光發光是否為真的紙張的發光。
[0117]如以上那樣，本發明的熒光磷光探測裝置、熒光磷光探測方法以及具有熒光磷光探測裝置的紙張處理裝置是為了在紙張上分別高精度地探測在多個波長域中被激發的熒光發光以及磷光發光，從而基于探測結果而識別紙張而有用的技術。
【主權項】
1.一種熒光磷光探測裝置，其特征在于，具有: 熒光磷光傳感器，具有向紙張上照射預定波長的激發光的光源、以及接收由所述激發光所激發的熒光發光以及磷光發光的受光部； 數據取得部，取得根據在所述受光部中接收的光而從所述熒光磷光傳感器輸出的輸出信號的時序波形；以及 被激發光探測部，基于在從所述光源照射激發光的期間取得的時序波形而對熒光發光進行探測，并基于在停止了所述激發光的照射后取得的時序波形上顯現的衰減曲線的特征而對磷光發光進行探測。2.如權利要求1所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 所述熒光磷光傳感器具有多個所述受光部， 所述數據取得部按照每個受光部而取得時序波形， 所述被激發光探測部按照每個受光部，基于對應的時序波形而對熒光發光以及磷光發光進彳T探測。3.如權利要求2所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 所述熒光磷光傳感器具有與所述受光部分別對應地配置的、只讓預定波長域的光透射的多個受光濾波器。4.如權利要求1至3的任一項所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 所述數據取得部根據從所述焚光磷光傳感器輸出的輸出信號以焚光發光和磷光發光中的哪一個作為測定對象而改變所述輸出信號的放大率。5.如權利要求4所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 所述數據取得部具有熒光接收用的放大電路以及磷光接收用的放大電路這兩個獨立的放大電路。6.如權利要求4所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 所述數據取得部具有一個放大電路，根據所述輸出信號是以熒光發光以及磷光發光中的哪一個作為測定對象，改變所述放大電路的放大率。7.如權利要求1至3的任一項所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 進一步具有光源控制部，其根據在所述紙張上以熒光發光以及磷光發光中的哪一個作為測定對象，控制從所述光源照射的激發光的光量。8.如權利要求7所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 所述光源控制部在所述紙張上的相同區域上進行一次測定的期間，以用于激發熒光發光的光量照射了激發光之后，以用于激發磷光發光的光量照射激發光。9.如權利要求1至3的任一項所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 利用所述衰減曲線的斜率，作為所述衰減曲線的特征量。10.如權利要求1至3的任一項所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 利用通過指數函數近似了所述衰減曲線而獲得的時間常數，作為所述衰減曲線的特征量。11.如權利要求8所述的熒光磷光探測裝置，其特征在于， 所述光源控制部基于對由所述激發光所激發的熒光發光進行測定而獲得的所述熒光磷光傳感器的輸出信號、以及在所述熒光磷光被激發的區域上激發磷光發光而獲得的所述熒光磷光傳感器的輸出信號，調整用于激發所述磷光發光的激發光的光量。12.一種紙張處理裝置，其特征在于， 具有權利要求1至3的任一項所述的熒光磷光探測裝置。13.一種熒光磷光探測方法，其特征在于，具有: 數據取得步驟，從具有向紙張上照射預定波長的激發光的光源、以及接收由所述激發光所激發的熒光發光以及磷光發光的受光部的熒光磷光傳感器，取得根據在紙張上被激發的發光而輸出的信號的時序波形； 熒光發光探測步驟，由被激發光探測部基于在從所述光源照射激發光的期間取得的時序波形，對熒光發光進行探測；以及 磷光發光探測步驟，由所述被激發光探測部基于在停止了所述激發光的照射后取得的時序波形上顯現的衰減曲線的特征，對磷光發光進行探測。
【文檔編號】G07D7/12GK105913545SQ201610089686
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月17日
【發明人】佐藤剛
【申請人】光榮株式會社