CN105913545B

CN105913545B - 荧光磷光探测装置、荧光磷光探测方法以及纸张处理装置

Info

Publication number: CN105913545B
Application number: CN201610089686.5A
Authority: CN
Inventors: 佐藤刚
Original assignee: Hikari Corp
Current assignee: Hikari Corp
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2019-11-01
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: JP2016151964A; EP3064939A1; US20160238529A1; US9897545B2; JP6474633B2; CN105913545A; EP3064939B1

Abstract

本发明涉及荧光磷光探测装置、荧光磷光探测方法以及纸张处理装置。高精度地对在纸张上被激发的荧光发光以及磷光发光进行探测。荧光磷光探测装置由如下部件构成：荧光磷光传感器，具有向纸张上照射预定波长的激发光的光源、以及接收由激发光所激发的荧光发光以及磷光发光的受光部；数据取得部，取得根据在受光部中接收的光而从荧光磷光传感器输出的输出信号的时序波形；以及被激发光探测部，基于在从光源照射激发光的期间取得的时序波形而对荧光发光进行探测，并基于在停止了激发光的照射后取得的在时序波形上显现的衰减曲线的特征而对磷光发光进行探测。

Description

荧光磷光探测装置、荧光磷光探测方法以及纸张处理装置

技术领域

本发明涉及用于为了对纸张进行识别而探测在该纸张上被激发的荧光发光以及磷光发光的荧光磷光探测装置、荧光磷光探测方法以及具有荧光磷光探测装置的纸张处理装置。

背景技术

以往，为了识别纸张的真伪，利用了表现预定的光学特性的安全标记。例如，通过在纸张上预先设置由在可见光下不发光而只有在照射了预定波长的激发光的情况下才发光的特殊材料构成的安全标记，根据在照射了激发光时的发光状态而判别纸张的真伪。此外，有时还在一个纸张上利用例如只有在照射激发光的期间才发光的荧光发光、以及在停止照射激发光后也继续发光而缓慢衰减的磷光发光等发光特性不同的多个安全标记。

在专利文献1中，公开了探测基于安全标记的磷光发光的方法。其基于在对安全标记照射激发光的期间测定的发光强度、以及在停止照射激发光后测定的发光强度，判定有无磷光发光。在专利文献2中，公开了用于高精度地判定有无磷光发光的信号处理的方法。其预先准备表示磷光发光的基准放射函数，对该基准放射函数与实际测定磷光发光而获得的测定放射函数进行归一化后进行比较，从而探测磷光发光。

此外，即使是相同的磷光发光，有时也会根据发光的油墨的成分等，被激发的荧光发光的波长域或发光强度等不同。此时，作为通过同一个传感器来探测多种发光的方法，在专利文献3中公开了具有四个受光部的传感器。在传感器上的四个受光部中，在第一受光部中接收第一波长域的可见光，在第二受光部中接收不同于第一波长域的第二波长域的可见光。通过在第一受光部以及第二受光部中获得不同波长域中的测定结果，将被激发不同的发光的两种油墨进行区分探测。此时，在剩余的第三受光部以及第四受光部中，在包含第一波长域以及第二波长域的可见光波长全域中接收可见光。然后，利用在第三受光部以及第四受光部中获得的测定结果来校正第一受光部以及第二受光部的测定结果，从而能够分别高精度地探测两种油墨。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特许第4048121号公报

专利文献2：(日本)特许第5172066号公报

专利文献3：国际公开第2011/114455号

但是，在上述现有技术中，难以利用相同的传感器高精度地测定荧光发光以及磷光发光两者。具体来说，存在以下的情况：由于即便照射同样的激发光，被激发的荧光发光以及磷光发光的发光量也大不同，因而就算直接应用以往的仅以磷光发光作为对象的方法或仅以荧光发光作为对象的方法，也不能高精度地探测各发光。因此渴望一种能够高精度地探测荧光发光以及磷光发光的廉价且小型的荧光磷光探测装置。

发明内容

本发明为了消除上述的现有技术的问题而完成，其目的在于，提供能够从纸张上的安全标记等部分区域高精度地探测荧光发光以及磷光发光的荧光磷光探测装置、荧光磷光探测方法以及具有荧光磷光探测装置的纸张处理装置。

为了解决上述课题并达到目的，本发明涉及一种荧光磷光探测装置，其特征在于，具有：荧光磷光传感器，具有向纸张上照射预定波长的激发光的光源、以及接收由所述激发光所激发的荧光发光以及磷光发光的受光部；数据取得部，取得根据在所述受光部中接收的光而从所述荧光磷光传感器输出的输出信号的时序波形；以及被激发光探测部，基于在从所述光源照射激发光的期间取得的时序波形而对荧光发光进行探测，并基于在停止了所述激发光的照射后取得的时序波形上显现的衰减曲线的特征而对磷光发光进行探测。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述荧光磷光传感器具有多个所述受光部，所述数据取得部按照每个受光部而取得时序波形，所述被激发光探测部按照每个受光部，基于对应的时序波形而对荧光发光以及磷光发光进行探测。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述荧光磷光传感器具有与所述受光部分别对应地配置的、只让预定波长域的光透射的多个受光滤波器。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述数据取得部根据从所述荧光磷光传感器输出的输出信号以荧光发光和磷光发光中的哪一个作为测定对象而改变所述输出信号的放大率。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述数据取得部具有荧光接收用的放大电路以及磷光接收用的放大电路这两个独立的放大电路。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述数据取得部具有一个放大电路，根据所述输出信号是以荧光发光以及磷光发光中的哪一个作为测定对象，改变所述放大电路的放大率。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，进一步具有光源控制部，其根据在所述纸张上以荧光发光以及磷光发光中的哪一个作为测定对象，控制从所述光源照射的激发光的光量。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述光源控制部在所述纸张上的相同区域上进行一次测定的期间，以用于激发荧光发光的光量照射了激发光后，以用于激发磷光发光的光量照射激发光。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，利用所述衰减曲线的斜率作为所述衰减曲线的特征量。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，利用通过指数函数近似了所述衰减曲线而获得的时间常数，作为所述衰减曲线的特征量。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述光源控制部基于对由所述激发光所激发的荧光发光进行测定而获得的所述荧光磷光传感器的输出信号、以及在所述荧光磷光被激发的区域上激发磷光发光而获得的所述荧光磷光传感器的输出信号，调整用于激发所述磷光发光的激发光的光量。

此外，本发明是一种纸币处理装置，其特征在于，具有上述发明的荧光磷光探测装置。

此外，本发明是一种荧光磷光探测方法，其特征在于，具有：数据取得步骤，从具有向纸张上照射预定波长的激发光的光源、以及接收由所述激发光所激发的荧光发光以及磷光发光的受光部的荧光磷光传感器，取得根据在纸张上被激发的发光而输出的信号的时序波形；荧光发光探测步骤，由被激发光探测部基于在从所述光源照射激发光的期间取得的时序波形，对荧光发光进行探测；以及磷光发光探测步骤，由所述被激发光探测部基于在停止了所述激发光的照射后取得的时序波形上显现的衰减曲线的特征，对磷光发光进行探测。

根据本发明，不仅如以往那样基于激发光的照射定时与接收了被激发的发光的定时，判定被激发的发光是荧光发光以及磷光发光中的哪一个，还基于接收磷光发光而获得的时序波形上显现的衰减曲线的特征而对磷光发光进行探测，因此能够区分磷光发光的种类而进行探测。例如，根据衰减曲线，取得该曲线的斜率或者在通过指数函数近似了该曲线的情况下的时间常数作为特征量，并与在真的纸币上获得的值进行比较，从而能够判别纸币的真伪。由此，还能够将荧光磷光探测装置用作简易型的纸币真伪识别装置。

此外，根据本发明，荧光磷光传感器具有多个受光部，例如构成为各受光部接收不同波长域的光，因此能够同时探测在不同的波长域被激发的发光。将带通滤波器作为受光滤波器而设置在与各受光部对应的位置，从而能够分别探测在不同的波长域被激发的发光。

此外，根据本发明，根据荧光发光以及磷光发光中作为测定对象的发光，能够以不同的放大率放大从荧光磷光传感器输出的信号。由此，能够避免如下的事态：由于将激发光的光量进行了调整以便在测定了磷光发光时可获得适当的输出信号，因而在测定荧光发光时传感器的受光部的输出或者放大器饱和而不能进行准确的测定；以及由于将激发光的光亮进行了调整以便在测定了荧光发光时获得适当的信号输出，因而在测定磷光发光时从传感器无法获得充分大的信号输出。

根据本发明，由于利用一个放大电路，能够根据作为测定对象的发光而改变所输入的信号的放大率，因此能够避免由于利用了多个放大电路而在每个电路上产生偏差或者装置尺寸和成本增大的问题。

此外，根据本发明，对光源进行控制，从而能够将在激发荧光发光时的激发光的光量、以及在激发磷光发光时的激发光的光量设为不同的光量。由此，能够对激发光的光量进行调整，使得对荧光发光进行测定而获得的荧光磷光传感器的输出信号与对磷光发光进行测定而获得的荧光磷光传感器的输出信号两者成为充分大小的信号输出。例如，对光源进行控制，使得在相同的发光区域对发光进行探测的一次测定期间，对荧光发光进行测定而获得的信号波形的累计值、以及对磷光发光进行测定而获得的信号波形的累计值大致相同，从而能够高精度地探测荧光发光以及磷光发光双方。

附图说明

图1是表示利用本实施方式的荧光磷光探测装置的纸币处理装置的结构概略的图。

图2是表示荧光磷光探测装置的功能结构概略的框图。

图3的(A)、(B)是表示荧光磷光传感器的构造概略的图。

图4的(A)～(D)是表示传送路径上的荧光磷光传感器的配置例的图。

图5的(A)、(B)是表示用于放大来自荧光磷光传感器的输出信号的信号放大电路的例子的图。

图6是表示对从光源照射的激发光的光量进行控制的电路的例子的图。

图7的(A)～(E)是表示一边控制从光源照射的激发光的光量一边测定荧光发光以及磷光发光两者的方法的时序图。

图8是表示在测定了磷光发光时从荧光磷光传感器输出的信号波形的例子的图。

标号说明

1 荧光磷光探测装置

2 入款口

3 传送路径

4 存放部

5 拒收口

10、10A、10B 荧光磷光传感器

11～14 受光部

15 光源

30 控制部

31 传送信息取得部

32 光源控制部

33 数据取得部

34 识别处理部(被激发光探测部)

40 存储部

50 滤波器框

51 第一受光滤波器

52 第二受光滤波器

53 第三受光滤波器

54 第四受光滤波器

61 传感器箱

62 光电二极管基板

63 玻璃罩

71 紫外线透射滤波器

72 紫外线反射镜

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的荧光磷光探测装置、荧光磷光探测方法以及纸张处理装置。本发明的荧光磷光探测装置具有用于探测在纸张上被激发的荧光发光以及磷光发光的功能。通过荧光磷光探测装置获得的探测结果用于识别纸张的真伪等。荧光为即时性的放射，在开始激发时立即发光，在激发停止时立即消失。相对于此，磷光为时间延迟的放射，在开始了激发后发光强度缓慢增强，在激发停止后也会观察到发光因此又被称为余辉。

首先，说明荧光磷光探测装置的概要。荧光磷光探测装置为了探测荧光发光以及磷光发光而利用的荧光磷光传感器包含：光源，向纸张照射预定的激发光；四个受光部，根据从纸张接收到的光而输出信号；以及四个受光滤波器，为了选择要入射各受光部的光而与各受光部分别对应地设置。在荧光磷光探测装置中，通过进行从光源向纸张照射的激发光的照射定时或光量的控制、接收来自纸张的光而从各受光部输出的信号的放大率的控制等，探测荧光发光以及磷光发光。此时，基于在纸张上被激发的发光的波长域、发光量、表示被激发的发光强度的变化的时序波形等，能够区分探测多种发光。

荧光磷光探测装置能够将纸币、支票、其他的有价证券等各种纸张作为处理对象。此外，只要是会激发荧光发光以及磷光发光的物体，处理对象就不限定于纸张，还能够将硬币等作为处理对象。针对利用荧光磷光探测装置的纸张处理装置，作为处理对象的纸张的种类也没有特别限定，但在本实施方式中，以在将纸币作为处理对象的纸币处理装置(纸张处理装置)内为了识别纸币的真伪而利用荧光磷光探测装置的情况为例详细进行说明。

图1是表示利用本实施方式的荧光磷光探测装置1的纸币处理装置的结构概略的示意图。纸币处理装置具有：可放置多个纸币的入款口2；用于传送从入款口2逐张地向装置内转出的纸币的传送路径3；在传送路径3上传送的纸币上激发荧光发光以及磷光发光而进行探测的荧光磷光探测装置1；用于存放基于纸币的识别结果而被识别为能够存放于装置内的纸币的存放部4；用于将不能识别的纸币或假币等拒绝纸币进行排出的拒收口5。

虽然在图1中没有示出，但纸币处理装置具有识别部。识别部具有利用线传感器、磁传感器、厚度传感器等识别用传感器，识别纸币的币种或新旧等的种类、真伪、完损、方向等的功能。荧光磷光探测装置例如为了提高纸币的识别精度，以对识别部追加功能的方式被利用。此时，可以是将识别部和荧光磷光探测装置1分开设置的方式，也可以是识别部包含荧光磷光探测装置1的方式。例如，通过对以往的识别部追加以下要说明的荧光磷光探测用的结构，实现还起到荧光磷光探测装置1的作用的识别部。以下，省略包括识别部的现有技术的说明，说明荧光磷光探测装置的细节。

图2是用于说明荧光磷光探测装置1的功能结构概略的框图。荧光磷光探测装置1具有荧光磷光传感器10、控制部30、存储部40。在控制部30中例如利用CPU。控制部30具有传送信息取得部31、光源控制部32、数据取得部33以及识别处理部34。荧光磷光传感器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这四个受光部、以及一个光源15，其细节将在后面叙述。另外，在此，作为包含了四个受光部以及四个受光滤波器的结构进行说明，但受光部以及受光滤波器的数目不特别限定，可以是多个，也可以是一个的结构。此外，在设为将荧光磷光传感器10追加在识别部中的结构的情况下，成为将控制部30以及存储部40合并到识别部中。

与以往同样，传送信息取得部31具有以下功能：利用用于识别币种或真伪等的识别部的功能而取得纸币的币种、方向等信息，从而确定在传送路径3上的纸币的传送位置。

光源控制部32具有基于由传送信息取得部31来确定的传送路径3上的纸币的位置而控制光源15的动作的功能。此外，具有用于控制从光源15向纸币照射的激发光的光量、即发光强度以及发光时间的功能。

数据取得部33具有基于由传送信息取得部31来确定的传送路径3上的纸币的位置而控制第一～第四受光部11～14，从而取得与纸币的光学特性有关的数据的功能。数据取得部33包含放大电路以及AD转换器，具有用于调整从第一～第四受光部11～14输出的信号的增益的功能。荧光磷光探测装置1预先识别在纸币上被激发的发光的发光量，根据该发光量，调整从光源照射的激发光的光量以及在传感器中获得的信号强度中的至少其中一个，从而调整从纸币取得的信号的强度。

识别处理部34具有在被传送的纸币到达基于荧光磷光传感器10的传送路径3上的测定位置之前，识别该纸币的种类和方向等的功能。根据该识别结果，由光源控制部32以及数据取得部33进行利用了荧光磷光传感器10的测定。此外，识别处理部34具有基于在荧光磷光传感器10中取得的数据，探测荧光发光以及磷光发光，并识别纸币的真伪等的功能。即，识别处理部34起到用于探测荧光发光以及磷光发光的被激发光探测部的作用，同时起到纸币识别装置的作用。

用于识别纸币的种类以及方向的方法并没有被特别限定，但例如由比荧光磷光传感器10设置在传送方向上游侧的识别部识别币种、新旧等纸币的种类，并识别纸币以正面以及反面的哪一个作为上面来传送、纸币以上下哪一个方向作为传送方向前方来传送等纸币的传送状态，从而基于识别部的识别结果，由识别处理部34识别纸币的种类以及方向。此外，也可以是如下的方式：例如利用比荧光磷光传感器10设置在传送方向上游侧的线传感器、磁传感器、厚度传感器等识别用传感器，由识别处理部34进行纸币的识别处理，从而识别纸币的种类以及方向。此时，可以是包含识别用传感器的识别部与荧光磷光传感器10独立设置的方式，也可以是以包含识别用传感器和荧光磷光传感器10的形式构成识别部的方式。识别处理部34通过识别在传送路径3上传送的纸币的种类以及方向，能够确定荧光发光、磷光发光等在该纸币上被激发的发光的种类、该发光被激发的纸币上的部分区域、该发光的测定方法等。然后，光源控制部32控制光源15，从而配合纸币上的预定的部分区域的通过定时而照射激发光。此外，数据取得部33取得用于判定预定的发光是否在纸币上的预定的部分区域中被激发的数据。

存储部40是保存了发光测定条件41以及识别用数据42的半导体存储器等非易失性的存储装置。光源控制部32以及数据取得部33基于发光测定条件41而进行动作。

发光测定条件41是为了从纸币上的预定的部分区域取得有关被激发的发光的数据，将用于确定点亮光源15的定时的信息、以及用于确定熄灭所点亮的光源的定时的信息等建立关联的信息。除此之外，发光测定条件41中还包含从光源15照射的激发光的光量、数据取得部33从第一～第四受光部11～14取得输出信号的定时、输出信号的增益的调整量等信息。即，基于发光测定条件41，能够调整从光源照射的激发光的光量以及在传感器中获得的信号强度的至少其中一个。该调整例如基于在纸币上观察的发光的种类或光量等而进行。

识别用数据42是为了基于利用荧光磷光传感器10而获得的数据来识别纸币的真伪等而利用的数据。例如，按照纸币的每个种类，利用荧光磷光传感器10而从纸币获得的数据所涉及的信息预先作为识别用数据42被保存。通过比较利用荧光磷光传感器10从在传送路径3中传送的纸币获得的数据、和预先准备的识别用数据42，能够识别在传送路径3中传送的纸币的真伪等。

图3是表示荧光磷光传感器10的构造概略的示意图。图3(A)表示从侧方看到的截面示意图，图3(B)表示从底面侧(图3(A)的下侧)看到的受光部11～14与滤波器51～54的位置关系。

如图3(A)所示，荧光磷光传感器10具有传感器箱61、配置了第一～第四受光部11～14的光电二极管基板62、支撑第一～第四受光滤波器51～54的滤波器框50、紫外线反射镜72、紫外线透射滤波器71、光源15、透明的玻璃罩63。如图3(B)所示，第一～第四受光滤波器51～54与第一～第四受光部11～14对应而设置。

传感器箱61由不透光的黑色树脂等构成，在传感器箱61内，固定有光源15、紫外线透射滤波器71以及紫外线反射镜72。在传感器箱61的上面侧安装有光电二极管基板62，在底面侧安装有玻璃罩63。

光源15由发出紫外线的LED构成，从光源15照射的紫外线在透过了紫外线透射滤波器71之后，紫外线被紫外线反射镜72反射，透过玻璃罩63，从而被照射到在荧光磷光传感器10的下方的传送路径3上的纸币。若因所照射的紫外线而在纸币上被激发发光，则该光经过玻璃罩63而入射到传感器箱61内。通过紫外线反射镜72从所入射的光中去除紫外线分量，只有透射了紫外线反射镜72的光才会到达第一～第四受光滤波器51～54。然后，只有进一步透射了第一～第四受光滤波器51～54的光才会被与各滤波器对应的第一～第四受光部11～14接收。

第一受光滤波器51是仅透射波长为450～500nm的光的带通滤波器，第二受光滤波器52是仅透射波长为500～550nm的光的带通滤波器，第三受光滤波器53是仅透射波长为550～600nm的光的带通滤波器，第四受光滤波器54是仅透射波长为600nm以上的光的滤波器。

如图3(A)所示，在紫外线反射镜72与第一～第四受光部11～14之间，由滤波器框50支撑第一～第四受光滤波器51～54。第一～第四受光滤波器51～54以各自的上表面以及下表面形成同一个平面的方式被支撑。如图3(B)所示，在光电二极管基板62上形成的第一～第四受光部11～14以及由滤波器框50支撑的第一～第四受光滤波器51～54均被配置为两行两列。透射了第一受光滤波器51的光被第一受光部11接收，透射了第二受光滤波器52的光被第二受光部12接收，透射了第三受光滤波器53的光被第三受光部13接收，透射了第四受光滤波器54的光被第四受光部14接收。然后，从第一～第四受光部11～14分别输出与接收的光相应的信号，从而输入到图2所示的数据取得部33。

图3(B)中由虚线表示的第一～第四受光部11～14分别具有一个边为3.5mm的矩形形状。此外，第一～第四受光滤波器51～54分别具有一边约为4mm的矩形形状。第一～第四受光部11～14以及第一～第四受光滤波器51～54以各受光部的受光面的中心、和对应的受光滤波器的滤波器面的中心一致的方式而配置。第一～第四受光部11～14在宽度约为8mm、纵深约为8mm的范围内以两行两列的方式配置。

荧光磷光传感器10成为宽度(图3的左右方向)约为20mm、纵深(图3(B)的上下方向)约为12mm、高度(图3(A)的上下方向)约为13.5mm的小型的传感器。通过在传送路径3上设置的荧光磷光传感器10，以在传送路径3上传送的纸币上的8mm×8mm的矩形区域作为测定范围，能够测定在该测定范围内被激发的发光。在荧光磷光探测装置1中，能够在500μs的其间进行荧光发光以及磷光发光的测定，因此即使在传送路径3上的纸币以2000mm/s高速传送的情况下，也能够避免在进行测定的期间发光区域已通过荧光磷光传感器10的测定范围的事态，从而准确地测定在纸币上的预定的部分区域上被激发的发光。

即，通过荧光磷光传感器10，在第一～第四受光部11～14中接收在纸币上的相同测定区域被激发而透过了第一～第四受光滤波器51～54的光。具体来说，以纸币上的相同发光区域作为对象，由第一受光部11测定波长为450～500nm的光，由第二受光部12测定波长为500～550nm的光，由第三受光部测定波长为550～600nm的光，由第四受光部测定波长为600nm以上的光。

图4是表示传送路径3上的荧光磷光传感器10的配置例的示意图。例如，如图4(A)所示，当纸币100上的发光区域110在与纸币的短边平行的短边方向全域以带状存在的情况下，以与传送方向(白箭头)正交的方向，在该图所示的范围120内设置荧光磷光传感器10。

当发光区域没有跨越与传送方向垂直的方向的全域而形成的情况下，考虑通过传送路径3上的发光区域111a～111d的位置，从而设定在传送路径3设置的荧光磷光传感器10的个数以及设置位置。

图4(B)～(D)表示发光区域111a～111d为纸币上的部分区域时的例子。如图4(B)所示，当所有的纸币作为将发光区域111a、111b位于传送方向的前半部分而被传送的情况下，传送路径3上的纸币位置在与传送方向(白箭头)正交的方向上成为图示的纸币101a～纸币101b之间的位置。因此，配合范围121a而设置荧光磷光传感器10A，以便能够不依赖传送路径3上的纸币位置而测定在发光区域111a、111b被激发的发光。此外，如图4(C)所示，当所有的纸币作为将发光区域位于传送方向的后半部分而被传送的情况下，在与传送方向(白箭头)正交的方向上，传送路径3上的纸币位置成为图示的纸币101c～纸币101d之间的位置。因此，配合范围121b而设置荧光磷光传感器10B，以便能够不依赖纸币位置而测定在发光区域111c、111d被激发的发光。此外，当传送路径3上的纸币的传送状态可采取图4(B)以及(C)两个传送状态的情况下，如图4(D)所示，设置两个荧光磷光传感器10A、10B。在基于由识别处理部34识别出的纸币的种类、方向等识别结果而确定了发光区域111a～111d通过的位置之后，利用对应的荧光磷光传感器10A或10B对发光进行探测。

在荧光磷光探测装置1中，从荧光磷光传感器10的光源15向纸币100照射激发光，将在被激发的发光中透射了第一～第四受光滤波器51～54的光分别通过第一～第四受光部11～14接收，从而测定荧光发光以及磷光发光。此时，能够由数据取得部33控制从第一～第四受光部11～14输出的信号的增益。数据取得部33在其内部具有信号放大电路，由该信号放大电路来调整从第一～第四受光部11～14输出的信号的增益。但是，电路结构并不限定于对信号的增益进行控制的方式，还能够始终应用固定的增益进行测定。

图5表示数据取得部33的信号放大电路的例子。图5(A)表示独立设置了在接收荧光发光时所利用的荧光接收用放大电路81、以及在接收磷光发光时所利用的磷光接收用放大电路82的例子。图5(B)表示能够用于在接收荧光发光时和接收磷光发光时两者中的放大电路83的例子。在图5(A)所示的电路结构中，根据接收的光的种类或光量等而改变要利用的电路，在图5(B)所示的电路结构中，通过一个电路，根据接收的光的种类或光量而改变放大率。另外，由于对第一～第四受光部11～14分别设置的放大电路相同，因此虽然在图5以及图6中示出了一个电路图，但所图示的放大电路对第一～第四受光部11～14分别独立设置。

在图5(A)的例子中，被荧光磷光传感器10的第一～第四受光部11～14(PD)接收光而输出的信号被输入到荧光接收用放大电路81以及磷光接收用放大电路82两者。通过适当地选择电容器C11～C13的电容、电阻R11～R15的电阻值、以及运算放大器OP11～OP13，例如能够将磷光接收用放大电路82的放大率设为荧光接收用放大电路81的放大率的几倍以上。当在纸币100上被激发的发光是荧光发光的情况下，利用来自荧光接收用放大电路81的输出值，当为磷光发光的情况下利用来自磷光接收用放大电路82的输出值，从而能够在磷光发光中取得以比荧光发光高的放大率放大的信号。

在图5(B)的例子中，无论荧光磷光传感器10的第一～第四受光部11～14(PD)中接收光而输出的信号是测定荧光发光以及磷光发光中的哪一个而获得的信号，都被输入到放大电路83。通过适当地选定电容器C21～C23的电容、电路R21～R24的电阻值，例如能够将在断开了开关SW21时的放大率设为在接通了开关SW21时的放大率的几倍以上。具体来说，控制开关SW21，改变在运算放大器OP22的反相输入端子与输出端子之间由电阻R23、R24决定的电阻值，从而改变放大率。当在纸币100上被激发的发光是荧光发光的情况下，接通开关SW21而利用来自低放大率的放大电路83的输出值，当为磷光发光的情况下，断开SW21而利用来自高放大率的放大电路83的输出值，从而能够在接收磷光发光时取得以比接收荧光发光时更高的放大率放大后的信号。如此，通过在以荧光发光作为测定对象的情况下与以磷光发光作为测定对象的情况下共用电路，从而能够减少元件个数。此外，与独立设置电路的情况相比，能够抑制部件的偏差引起的影响，因此，即便是微弱的信号，也能够将其高精度地测定。

在荧光磷光探测装置1中，通过由光源控制部32控制从荧光磷光传感器10的光源15照射的激发光的光量，从而还能够调整从第一～第四受光部11～14输出的信号的输出值。

图6表示通过控制从光源15照射的激发光的光量，调整从第一～第四受光部11～14输出的信号的输出值的电路的例子。通过向光源控制部32的射极输出器的晶体管TR31输入光源调整用信号Vp，能够控制从光源15的LED照射的激发光的光量。例如，对经由基极电阻而连接到射极输出器的晶体管TR31的运算放大器OP33的输入连接DA转换器的模拟输出，将该输出作为光源调整用信号Vp进行控制，从而控制LED的发光电流。根据在纸币100上被激发的发光是荧光发光还是磷光发光，控制LED的发光电流而改变激发光的光量。具体来说，激发光的光量被控制为，在测定了荧光发光时从第一～第四受光部11～14输出的信号、以及在测定了磷光发光时从第一～第四受光部11～14输出的信号双方中，可获得适当大小的信号。另外，用于放大从第一～第四受光部11～14(PD)输出的信号的放大电路85的放大率在荧光发光以及磷光发光中相同。例如，能够将图5(A)的磷光接收用放大电路82作为图6的放大电路85来利用。

如此，在荧光磷光传感器10中，除了控制从第一～第四受光部11～14输出的信号的增益之外，还控制从光源15照射的激发光的光量，从而还能够从第一～第四受光部11～14获得充分的信号输出。此时，如果为了能够在磷光发光中获得充分的信号输出而仅增大激发光的光量，则荧光发光的发光量也会增大，从而在接收荧光发光时，有时会导致形成第一～第四受光部11～14的受光元件的输出或者放大器饱和而不能进行准确的测定。在荧光磷光探测装置1中，由光源控制部32控制光源15，以便不产生这样的事态。

图7是说明由光源控制部32控制光源15的光量而测定荧光发光以及磷光发光两者的时序图。在图7的例子中，图7(B)～图7(E)示出了当对以紫外线作为激发光而照射时会被激发500～550nm的波长域的荧光发光以及600nm以上的波长域的磷光发光的纸币100上的发光区域110，如图7(A)所示那样控制光源15而照射了紫外线的情况下，从第一～第四受光部11～14输出的信号的时序波形。在图7中，横轴表示时间，图7(A)的纵轴表示将光源15的LED点亮的发光电流，图7(B)～(E)表示从第一～第四受光部11～14输出的信号。

如图7(A)所示，光源控制部32对光源15进行驱动，使得关于光量以时序表示的发光电流波形成为两级的阶梯状波形。具体来说，在使用了正常的被识别纸币的情况下，时间t1～t2之间，荧光发光被激发且流过可获得能够从第一～第四受光部11～14获得适当的输出值的信号输出的激发光量的发光电流。数据取得部33进行的荧光发光的测定在该时间t1～t2之间进行。在进行了荧光发光的测定后，在时间t2～t3之间，流过可获得磷光发光以充分的光量进行发光的激发光的光量的发光电流。具体来说，光源控制部32使在时间t2～t3之间从光源15照射的激发光的光量相比于时间t1～t2之间的激发光的光量增大，以便在测定磷光发光的时间t3～t4之间能够从第一～第四受光部11～14获得适当的输出值的信号输出。然后，光源控制部32在时间t3熄灭光源15。数据取得部33在光源15熄灭后，在时间t3～t4之间测定磷光发光。另外，在数据取得部33中，能够在1～100μs之间变更采样周期，在时间t1～t2以及时间t3～t4中，在所设定的适当的采样周期进行测定。另外，关于控制激发光的光量的发光电流、和采样的时间位置以及电路常数的决定，对于几个有可能的电路常数，在改变光量的同时按照被识别纸币的每个币种以及传送方向进行测定，从而提前学习可获得适当的被激发光输出的值，并保存到存储部40。在识别时，发光电流以及读取定时等基于与被识别纸币的币种以及传送方向有关的识别结果而从存储部读出使用。此外，时间t1决定为如下的时间即可、即在荧光磷光检测装置的传送路径上游位置上设置用于检测纸币的到来的有无传感器，在来到该传感器之后纸币被传送了预定距离的时间。

在图7的例子中，如图7(B)以及(D)所示，表示在由第一受光滤波器51测定450～500nm的波长域的被激发的光的第一受光部11、以及由第三受光滤波器53测定550～600nm的波长域的被激发的光的第三受光部13中，信号输出接近0(零)，未探测到被激发的发光的情况。

另一方面，如图7(C)所示，在由第二受光滤波器52在500～550nm的波长域中测定被激发的发光的第二受光部12中，获得测定了荧光发光的测定结果。数据取得部33仅利用在时间t1～t2之间从第二受光部12获得的输出信号，不利用在时间t2～t3之间从第二受光部12获得的输出信号。这是因为在时间t2～t3之间从光源15照射的激发光的光量过大，因此形成第二受光部12的受光元件的输出或者放大器成为饱和状态而不能获得准确的测定结果。

此外，如图7(E)所示，在由第四受光滤波器54在600nm以上的波长域中测定被激发的发光的第四受光部14中，获得测定了磷光发光的测定结果。数据取得部33不利用在时间t2～t3之间获得的来自第四受光部14的输出信号，而仅利用在时间t1～t2以及时间t3～t4之间获得的来自第四受光部14的输出信号。在第四受光部14中在时间t1～t2之间也可获得输出信号，但数据取得部33将在熄灭了光源15之后获得的时间t3～t4之间的测定结果用于磷光发光的探测中。

识别处理部34(被激发光探测部)基于数据取得部33利用第一～第四受光部11～14在时间t1～t2之间取得的信号、以及在时间t3～t4之间取得的信号，探测荧光发光以及磷光发光。具体来说，在来自第二受光部12的输出信号中，在时间t1～t2之间获得了表示发光的信号且在时间t3～t4之间未能获得表示被激发的发光的信号，因此判定为在500～550nm的波长域中荧光发光被激发。此外，在来自第四受光部14的输出信号中，在时间t1～t2之间获得了表示发光的信号，除此之外在时间t3～t4之间也获得了表示发光的信号，因此判定为在波长600nm以上的波长域中磷光发光被激发。此外，识别处理部34判定为在450～500nm的波长域以及550～600nm的波长域中未探测到被激发的发光。

另外，图7(A)所示的在时间t1～t2之间从光源15照射的激发光的光量被预先调整决定为，第二受光部12的受光元件输出或者放大器不会基于图7(C)所示的在时间t1～t2之间测定的荧光发光而饱和且从第二受光部12可获得充分大小的输出信号。同样地，图7(A)所示的在时间t2～t3之间从光源15照射的激发光的光量被预先调整决定为，根据图7(E)所示的在时间t3～t4之间测定的余辉，从第四受光部14可获得充分大小的输出信号。

具体来说，在存储部40的发光测定条件41中，图7所示的在时间t1～t2之间测定的发光的累计光量、在时间t3～t4之间测定的发光的累计光量预先以与纸币的种类、方向等建立关联的状态被存储到存储部40。在识别了在传送路径3上传送的纸币的种类、方向等之后，基于识别结果，读取所存储的累计光量的数据而进行激发光的光量调整。另外，在利用多个荧光磷光传感器10的情况下，还能够例如与图4所示的传感器10A、10B的传感器号相关联地，将光量调整所需的信息存储在存储部40中，从而在各传感器10A、10B中利用其独立地调整激发光的光量。

在荧光磷光探测装置1中进行测定时，例如基于事先利用以往的识别用传感器而进行的纸币100的识别结果，确定纸币100的种类或传送方向等。光源控制部32以及数据取得部33从存储部40读取与所确定的信息对应的发光测定条件41。然后，基于发光测定条件41，进行光源控制部32对光源15的控制、以及数据取得部33利用了第一～第四受光部11～14的测定。

若获得基于数据取得部33的被激发的发光的测定结果，则基于该测定结果，由识别处理部34判定有无由第一～第四受光部11～14探测到的被激发的发光，并基于探测到的被激发的发光的种类，进行用于识别纸币100的真伪等的处理。识别处理通过与预先在存储部40中作为识别用数据42而保存的数据之间的比较而进行。例如，基于纸币100的识别结果，当纸币100上的预定的发光区域中探测到荧光发光的情况下，基于探测到荧光发光的波长域、荧光发光的发光量等而进行用于识别真伪的处理。此外，关于磷光发光，也进行基于探测到磷光发光的波长域以及磷光发光的发光量的识别处理。在荧光磷光探测装置1中，除此之外还能够进行基于测定了余辉的信号波形的识别处理。

图8是表示在测定了磷光发光时从荧光磷光传感器10输出的信号的时序波形的例子的图。若在时间t1～t2之间从光源15照射激发光，则基于荧光发光以及磷光发光的发光强度缓慢增大，与此配合，如图8所示，对发光进行测定而获得的信号强度缓慢增大。在该时间t1～t2之间，进行用于探测发光的测定。然后，在时间t2～t3之间，为了激发磷光发光，以比在时间t1～t2之间所照射的激发光的光量高的光量从光源15照射激发光。由此，在时间t2～t3之间，基于磷光发光的发光强度也会缓慢增大，与此配合，对发光进行测定而获得的信号强度也会缓慢增大。然后，若在时间t3光源15熄灭，则磷光发光成为缓慢衰减的余辉，不久之后在时间t4消失。与此配合，对余辉进行测定而获得的信号强度也会从时间t3开始缓慢衰减而在时间t4消失。

在荧光磷光探测装置1中，取得在该时间t3～t4之间对余辉进行测定而获得的信号的衰减曲线的特征作为衰减特性。具体来说，如图8所示，将在时间t3～t4之间从荧光磷光传感器10输出的信号的输出值、即来自第四受光部14的信号的输出值设为y，将时间设为t，从而求出通过y＝A×exp(-t/τ)的指数函数近似表示时的时间常数τ。然后，将所获得的时间常数τ作为表示余辉的衰减特性的特征量来利用。另外，A是初始值，是在熄灭了光源15时的传感器输出。

此外，当以指数函数来近似衰减曲线成为微处理器的负荷的情况下，也可以计算能够获得特征的多个点之间的斜率并作为特征量。

例如，在熄灭了光源15之后，以50μS间隔进行采样，且得到了三个点的采样值的情况下，也可以利用任意两点的输出值而求出斜率。

如此，作为表示对余辉进行测定而获得的衰减曲线的特征的特征量，通过使用以指数函数进行近似而算出的时间常数τ或者该曲线的斜率，从而能够识别纸币100的真伪。例如，在精细地仿造了具有荧光发光以及磷光发光会被激发的安全标记的纸币100的伪造纸币中，有时连安全标记也被伪造，在伪造纸币上荧光发光以及磷光发光被激发。当存在如下的伪造纸币的情况下，仅凭视觉确认则无法判别纸币的真伪：通过照射预定波长域的激发光而预定波长域的荧光发光会被激发，且在停止了激发光的照射后也能观察到预定波长的磷光发光的余辉。此外，有时伪造纸币上的荧光发光的发光量以及磷光发光的发光量成为与真的纸币大致相同的发光量，即使以机械方式测定发光量也不能准确地判别真伪。即使在这样的情况下，也难以连余辉消失之前的衰减曲线都进行伪造。因此，在荧光磷光探测装置1中，通过利用基于衰减曲线的特征量，能够高精度地检测伪造纸币。

另外，在本实施方式中，表示了将紫外线作为激发光，在500～550nm的波长域激发荧光发光，在600nm以上的波长域激发磷光发光的例子，但这仅是一例。激发光的波长域根据在纸币100上激发发光所需的波长域而设定。此外，关于通过第一～第四受光滤波器51～54而被去除的波长域，也根据在纸币100上被激发的发光的波长域而设定。

此外，在本实施方式中，表示了荧光磷光传感器10具有以两行两列的方式配置的四个受光部以及四个受光滤波器的例子，但受光部的数目以及配置可根据纸币100上需要测量的被激发的发光区域的大小、被激发的发光的种类、被激发的发光的波长域等而设定。

此外，针对基于荧光发光以及磷光发光的测定结果而识别纸币100的真伪的方法，可以仅执行如下两个方法中的任一个方法，也可以执行两个方法：对在第一～第四受光部11～14中获得的各测定值与预先作为识别用数据42而按照纸币的种类以及方向保存在存储部40中的基准值进行比较的方法；以及对根据余辉的衰减曲线而求出的特征量与预先作为识别用数据42而保存在存储部40中的各种类的基准值进行比较的方法。此外，并不限定于在纸币100上的一个发光区域110中仅进行一次测定而利用测定结果的方式，也可以是在该发光区域110通过荧光磷光传感器10的测定范围的期间进行多次测定的方式，也可以是进行通过多次测定而获得的测定值的归一化等的方式。

此外，在图7以及图8中，示出了在时间t3将光源15熄灭后立即开始余辉的测定的例子，但本实施方式并不限定于此。具体来说，也可以是在时间t3将光源15熄灭后，经过几十μs左右后开始余辉的测定的方式。即使在时间t2～t3之间不利用来自第一～第四受光部11～14的输出信号的情况下，形成各受光部的受光元件也继续接收光。此外，在时间t2～t3之间有可能因为光源15的发光强度较大，受光元件的输出或者放大器成为饱和状态。因此，通过相隔几十μs左右的时间，释放受光元件的电荷后进行测量，从而能够更准确地测定余辉。例如，当一次测定时间为500μs的情况下，将光源15熄灭后经过几十μs后开始测定。

如上述那样，根据本实施方式，基于发光测定条件41，控制光源15的点亮定时以及熄灭定时从而向纸币100上的发光区域110照射预定的激发光，对由第一～第四受光部11～14测定透射了各第一～第四受光滤波器51～54的光的测定定时进行控制，从而能够高精度地测定与第一～第四受光滤波器51～54对应的各波长域的荧光发光以及磷光发光。

此外，在探测了磷光发光的情况下，能够取得对余辉进行测定而获得的衰减曲线上显现的特征量，因此不仅简单地对有无磷光发光进行探测，还能够判定所探测到的磷光发光是否为真的纸张的发光。

如以上那样，本发明的荧光磷光探测装置、荧光磷光探测方法以及具有荧光磷光探测装置的纸张处理装置是为了在纸张上分别高精度地探测在多个波长域中被激发的荧光发光以及磷光发光，从而基于探测结果而识别纸张而有用的技术。

Claims

1.一种荧光磷光探测装置，其特征在于，具有：

荧光磷光传感器，具有向纸张上照射预定波长的激发光的光源、以及接收由所述激发光所激发的荧光发光以及磷光发光的受光部；

光源控制部，控制从所述光源照射的激发光的光量；

数据取得部，取得根据在所述受光部中接收的光而从所述荧光磷光传感器输出的输出信号作为时序波形的数据；以及

被激发光探测部，基于在从所述光源照射激发光的期间取得的所述数据而对荧光发光进行探测，并基于在停止了所述激发光的照射后取得的所述数据而对磷光发光进行探测，

在所述光源控制部控制所述光源而照射预定光量的激发光的期间，所述数据取得部取得所述荧光发光的数据，

在所述光源控制部控制所述光源而使所述激发光的光量从所述预定光量增大后停止所述激发光的照射，然后所述数据取得部取得所述磷光发光的数据。

2.如权利要求1所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述荧光磷光传感器具有多个所述受光部，

所述数据取得部按照每个受光部而取得数据，

所述被激发光探测部按照每个受光部，基于对应的数据而对荧光发光以及磷光发光进行探测。

3.如权利要求2所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述荧光磷光传感器具有与多个所述受光部分别对应地配置的、只让预定波长域的光透射的多个受光滤波器。

4.如权利要求1至3的任一项所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述数据取得部根据以荧光发光和磷光发光中的哪一个作为测定对象而改变从所述荧光磷光传感器输出的输出信号的放大率。

5.如权利要求4所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述数据取得部具有荧光接收用的放大电路以及磷光接收用的放大电路这两个独立的放大电路。

6.如权利要求4所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述数据取得部具有一个放大电路，根据以荧光发光以及磷光发光中的哪一个作为测定对象，改变所述放大电路的放大率。

7.如权利要求1至3的任一项所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述光源控制部通过控制所述光源的发光强度以及发光时间，从而控制从所述光源照射的激发光的光量。

8.如权利要求7所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述光源控制部在进行一次测定的期间，以用于激发荧光发光的第一发光电流从所述光源照射了激发光之后，以比所述第一发光电流增大了的第二发光电流从所述光源照射激发光以用于激发磷光发光。

9.如权利要求1至3的任一项所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述被激发光探测部基于在所述荧光磷光传感器的输出信号的时序波形上显现的衰减曲线的斜率，对所述磷光发光进行探测。

10.如权利要求1至3的任一项所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述被激发光探测部基于通过指数函数近似了在所述荧光磷光传感器的输出信号的时序波形上显现的衰减曲线而获得的时间常数，对所述磷光发光进行探测。

11.如权利要求8所述的荧光磷光探测装置，其特征在于，

所述光源控制部基于对由所述激发光所激发的荧光发光进行测定而获得的所述荧光磷光传感器的输出信号、以及在所述荧光发光被激发的区域上激发磷光发光而获得的所述荧光磷光传感器的输出信号，调整用于激发所述磷光发光的激发光的光量。

12.一种纸张处理装置，其特征在于，

具有权利要求1至3的任一项所述的荧光磷光探测装置。

13.一种荧光磷光探测方法，其特征在于，具有：

第一照射步骤，从光源向纸张上照射预定光量的激发光；

荧光发光探测步骤，在从所述光源照射所述预定光量的激发光的期间，取得从接收由所述激发光所激发的被激发光的受光部输出的信号作为时序波形的数据，基于该数据对荧光发光进行探测；

第二照射步骤，在使所述激发光的光量从所述预定光量增大后，停止所述激发光的照射；以及

磷光发光探测步骤，在停止了所述激发光的照射后，取得从所述受光部输出的信号作为时序波形的数据，基于该数据对磷光发光进行探测。