专利名称：紫外线/荧光检测装置及其感测方法
技术领域：
本发明涉及一种能够通过向纸张等投射紫外线并且检测激发的荧光和反射的紫外线来确定纸张质量等的UV(紫外线)/荧光检测装置及其感测方法。
相关技术的说明现在存在一种通过向纸张投射紫外线并且接收激发的荧光和纸张反射的紫外线检测纸张质量的装置。这种利用紫外线的装置的结构包括一个由冷阴极构成的UV灯，一个用于驱动UV灯的逆变器电源，一个用于检测激发和发射的荧光材料的光电二极管，一个用于监视来自光源的光量的光电二极管，一个滤光器，和一个光电二极管处理电路(I-V转换电路)。
例如，日本专利申请特开昭第6-309546A号公开了一种具有对包含在外国票据之类材料中的荧光材料的检测功能的装置。这个公开专利申请中描述的装置利用了一个如
图1中所示的单一方棒形玻璃块21作为它的光学系统，并且它的入射面21a和反射/发射面21b带有滤光功能，从而减小了装置的尺寸，和便利了光学系统的布置。在图1的示例中，入射面21a带有一个具有滤光功能的膜，这个膜屏蔽激发光的可见光组分，而仅允许紫外线区的光通过，这个膜是通过汽相淀积之类的方法形成的。此外，反射/发射面21b带有一个具有滤光功能的膜，这个膜反射激发光，而允许从检测对象“a”的荧光材料产生的荧光通过，这个膜是通过汽相淀积之类的方法形成的。那么，利用，例如，一个UV灯作为光源22，将来自光源22的激发光通过检测面21c投射到票据之类的检测对象“a”上，并且利用一个检测器23接收通过反射/发射表面21b的它的反射光，从而能够检测荧光材料。
例如，日本专利特开昭第8-185558A号公开了一种具有对荧光和反射紫外线的检测功能的装置。如图2中所示，在上述公开的装置中，用来自UV灯32的紫外线通过具有紫外线透射性的窗口31辐照检测对象“a”，并且接收它的反射光，从而能够利用检测器33检测检测荧光和反射的紫外线。安装在印刷电路板34上的检测器33是由每个都是由一个光电二极管构成的一个用于检测紫外线的传感器和一个用于检测荧光的传感器，一个紫外线透射滤光器，一个可见光发射滤光器，一个微处理器之类的器件构成的。因此，根据这个系统，可以根据有关反射的紫外线的特征和有关荧光产生的特征二者验证诸如上市证券之类的文件。
由于在上述惯用示例中，使用了一个冷阴极作为UV灯的光发射体，因而很难制造出适合于现场使用的小传感器。如果使用了冷阴极，在刚接通电源时不能获得预定的光量，但是随温度的提高，亮度增大。因此，必须随时间的流逝进行校正。此外，如果总是打开电源，那么需要在短时间间隔内(大约一千小时)更换，因为它的服务寿命短。此外，由于需要一个逆变器来驱动冷阴极，并且逆变器起到了一个噪声源的作用，因此难于检测微弱的荧光图形。
发明综述考虑到上述问题作出了本发明，因此，本发明的一个目的是要提供一种能够检测荧光图形和紫外线反射光二者，并且小而便宜的UV/荧光检测装置及其感测方法。此外，本发明的另一个目的是要提供一种能够检测一种特定颜色的荧光的UV/荧光检测装置及其感测方法。
本发明涉及一种能够通过把紫外线投射到纸张上并且检测激发的荧光和反射的紫外线来检查纸张或类似物的质量的UV/荧光检测装置及其感测方法。涉及UV/荧光检测装置的发明的上述目的是通过提供一个传感器单元而完成的，传感器单元包括一个光源部分，包括一个用于通过一个敞开窗口部分发射紫外线的紫外线LED和一个提供在紫外线LED旁边的紫外线监视器；一个设置在一个用间隔板隔离开的室中的光检测器接收部分，用于接收通过敞开窗口部分入射的入射光；用于在光源部分和光检测器接收部分之间隔离的间隔板；一个提供在两个敞开窗口部分上的透明体；一个提供在紫外线投射侧的一个窗口部分中的第一滤光器，用于允许紫外线区通过；和一个提供在入射光的光接收侧的一个窗口部分中的第二滤光器，用于允许可见光区通过。
此外，通过以下措施使每个发明更为有效地完成将紫外线监视器设置在一个它能够接收紫外线的直接光和一个对象反射的紫外线的位置上，以检测紫外线和对象反射的紫外线的光发射量。检测光接收部分检测被确定为所述第二滤光器通过的波长的光。将一个蓝色滤光器设置在光投射侧的窗口部分作为第一滤光器，而把一个红色滤光器设置在光接收侧的窗口部分作为第二滤光器。提供第二滤光器以便能够用一个与要检测的颜色的光对应的颜色的滤光器替换。
对于UV/荧光检测装置和感测方法，上述目的是通过一种UV/荧光检测装置的感测方法达到的，UV/荧光检测装置包括一个光源部分，包括一个用于通过一个窗口部分发射紫外线的紫外线LED和一个提供在紫外线LED旁边的一个位置上、用于接收紫外线的直接光和纸张表面反射的紫外线的紫外线监视器；和一个用于接收通过一个用间隔板隔开的室的窗口部分从光源部分入射的入射光的光接收传感器，该感测方法包括一个利用紫外线监视器设定初始UV光的发射量的步骤；一个读出和存储由紫外线监视器读取的等待时间的设定值的步骤；一个相对于一个纸张的表面移动一个具有感测部分的单元的步骤；一个利用光接收传感器抽样可见光的步骤；一个利用紫外线监视器中的一个传感器抽样紫外线的步骤；和一个通过从紫外线的抽样值中减去在等待时间的设定值作为纸张表面反射的紫外线处理的步骤。
附图简要说明在附图中图1是显示一个具有荧光材料检测功能的惯用装置中的传感器单元的结构的示例的方框图；图2是显示一个具有荧光和反射紫外线检测功能的惯用装置中的传感器单元的结构的示例的方框图；图3是显示根据本发明的UV/荧光检测装置中的传感器部分的结构的第一示例的示意图；图4A和4B是显示应用于本发明的一个紫外线LED的特性的曲线图；图5A和5B是显示应用于本发明的光接收传感器的特性的曲线图；图6是显示根据本发明的UV/荧光检测装置中的传感器部分的结构的第二示例的示意图；图7是显示根据本发明的UV/荧光检测装置中的传感器部分的结构的第三示例的示意图；图8A至8D是显示根据本发明的一个传感器单元的外观的示意图；图9是显示根据本发明的UV/荧光检测装置的电路结构的一个示例的方框图；图10是说明在传感器单元调节时的操作示例的流程图；图11是说明在紫外线发射量调节时的操作示例的流程图；图12是说明在有关纸张的数据抽样时的操作示例的流程图；和图13是说明在利用抽样数据进行识别处理时的操作示例的流程图。
优选实施例的说明在根据本发明的UV/荧光检测装置中，通过使用一个LED(此后称为“紫外线LED”)发射紫外线减小了它的光源的尺寸，并且通过设计它的外围组件的布置使传感器单元更为紧凑。此外，通过使用一种利用一个单一光接收器件进行对来自检测对象的紫外线的反射光的检测和对来自光源的光量的监视的结构，减少了外围电路的数量，从而能够达到减小装置的尺寸和降低其产生成本的目的。因此，荧光接收部分检测滤光器允许通过的波长的荧光。
以下参考附图详细说明本发明的优选实施例。尽管在这里要说明的是一个其中传感器单元是沿传送路径安装的并且是用一种预定传送装置把纸张作为检测对象运载的示例，但是本发明也包括传感器单元(或UV/荧光检测装置)相对于纸张运动，而把相对运动的纸张作为运载的纸张对待的情况。
图3示出了根据本发明的UV/荧光检测装置的传感器部分的结构的第一示例。在图3中，一个用于掩蔽包括可见光和紫外线的光的间隔板6a将单元外壳6的内部空间间隔成一个光源室和一个荧光检测室。在运载纸张的路径的一侧提供了一个敞开的窗口部分6b，通过光源室中的敞开窗口部分6b投射紫外线，以便从纸张接收光。在本示例中，间隔板6a分割的各室的敞开窗口部分6b的上部用一种诸如玻璃之类的允许紫外线和可见光通过的透明体6c覆盖。在透明体6c中的纸张进入一侧带有一个斜面。通过一个安装元件6d将传感器单元10a安装在传送路径上，从而使透明体6c的上表面是路径的一部分。
在光源室的窗口部分中，附装了一个允许紫外线范围光通过的滤光器3，并且在荧光检测室的窗口部分中附装了一个允许可见光范围光通过的滤光器4。根据一个优选实施例，把一个蓝色成分滤光器(此后称为“蓝色滤光器”)用作滤光器3，并且将一个具有与要检测的荧光颜色(红色，橙色，黄色，等等)匹配的颜色的滤光器用作滤光器4。例如，通过附装一个密封型滤光器，或给敞开窗口部分可分离地提供这样一个滤光器，给每个窗口部分提供一个滤光器，从而使它能够更换。在本示例中，红色荧光是检测对象，并且把一个允许红色组分的荧光(大约600nm至770nm波长)通过的滤光器附装到荧光检测一侧的窗口部分。
在光源室中提供一个包括一个用于发射紫外线的紫外线LED 1a和一个紫外线监视器(用于接收紫外线的监视传感器)1b的光源部分1。布置紫外线LED1a，使得它的光轴以预定的角度相对于传送路径倾斜，从而使得一个在分隔各室的间隔板6a的表面与透明体6c的上表面相交的直线上的位置(在本示例的图3中，W＝1.0mm)成为聚焦点。然后，把紫外线监视器1b布置在它旁边的一个位置上，在这个位置中，它能够接收如图3中箭头所示的来自紫外线LED 1a的直接光和从纸张反射的紫外线和漫射的紫外线，并且绝不会发生输出饱和。利用这种结构，可以使用一个单一的光接收器件进行光源的光量检测和紫外反射光的检测。
另一方面，在荧光检测一侧的室中提供一个用于接收穿过敞开窗口部分6b的光的检测光检测器2。检测光接收部分2包括一个用于检测至少包括可见光区的波长的光的荧光接收传感器2a(此后称为“检测传感器”)，并且检测被确定允许通过滤光器4的波长的光。在本示例中，提供了一个棒型透镜2b，并且凭借通过这个棒型透镜2b会聚来自纸张的光，能够检测微弱的荧光。尽管为了这种微弱荧光附装了棒型透镜2b，但是如果能够得到强荧光，可以不附装这个棒型透镜2b。
上述紫外线LED 1a，紫外线监视器1b和荧光检测传感器2a安装在一个共同的基底5上，并且把来自各光接收传感器1b，2a的信号通过一个I-V(电流-电压)转换电路(未示出)输出。
根据本实施例，使用了具有矩形光接收表面的光电二极管作为紫外线监视器(监视器传感器)1b和荧光检测传感器2a，并且平行地提供了两个紫外线LED1a。对垂直于纸张传送方向A的矩形区的数据进行抽样。
接下来，根据一个具体示例说明本发明中使用的紫外线LED，滤光器和光接收传感器(紫外线监视器和检测传感器)。
根据本发明，使用了一个具有如图4A中所示的发射光谱(发射波长大约为370nm)的紫外线LED作为光源，这个光源发射紫外线，并且它的方向特性如图4B中所示。希望使用一种具有在对应于紫外线LED的特性的370nm的最大透射率的带通滤光器作为允许来自这个紫外线LED的紫外线通过的滤光器(蓝色滤光器4)。尽管作为提供在荧光检测一侧的窗口部分中的滤光器，使用了一个对应于要检测的荧光颜色的颜色的滤光器，在本实施例的红色滤光器4的情况下，希望使用一个允许可见光通过的并且在620nm波长附近具有最大透射率的带通滤光器，或是一个允许620nm左右的光通过的可见光透射滤光器。
由于用于检测荧光的荧光检测传感器2a具有与检测紫外线的监视器传感器1b不同的光谱响应特性，因而最好是使用一个适用于每种波长的传感器。例如，对于紫外线监视器1b，最好是使用一个指示对具有紫外线LED的发射波长(在本示例中是大约370nm)的光的高灵敏度的紫外线增强光电二极管。但是，由于在本示例中，来自检测对象的适当波长的荧光和紫外线是通过每个滤光器接收的，因而可以允许使用同一个光电二极管。在这种情况下，最好是使用具有包括如图5A中所示的紫外线LED的发射波长区的大约320-1100nm的灵敏度特性(最大灵敏度波长＝大约960nm)的光电二极管PD1(或PD2a，PD2b)。此外，最好是使用具有如图5B中所示的方向特性的光电二极管(同一个图中指示了PD2a，PD2b的示例)。此时，如果使用了图5A中所示的光电二极管PD1，那么对于370nm的紫外线的光接收灵敏度是0.15A/W，而对于红色光和红外光的灵敏度是0.38A/W。
至于紫外线监视器1b的布置，尽管在图3中所示的示例中，将紫外线监视器1b设置在一个紫外线LED 1a的发射量弱的位置上，但是这可以获得对于发射光量监视器的足够的输出，因为它十分靠近紫外线发射部分。与此相反，由于来自纸张的反射光是从远距离传送的，这个监视器需要设置在其灵敏度优良的方向上。结果，作为示例图3，监视器最好设置在能够接收来自纸张的反射光和来自光源的直接光并且允许具有能够保证优良灵敏度的紧凑结构的位置上，这个位置邻近紫外线LED 1a并且不会造成光电二极管的输出饱和。
利用上述结构，参考图3说明当照射紫外线时光路和感测部分的操作。
在图3中，从紫外线LED 1a投射的紫外线直接入射到紫外线监视器1b上，从而能够检测光量。此时，进行光量检测时窗口部分上不存在介质，或者说，在来自紫外线LED 1a的直接光进入紫外线监视器1b时，没有来自纸张的反射光进入。通过蓝色滤光器3的紫外线在紫外线LED 1a的聚焦点在纸张上反射，而对于从紫外线投射侧的窗口部分穿过的光，它的紫外线区通过蓝色滤光器3，然后从纸张反射和漫射的紫外线照射在紫外线监视器1b上，并被检测。另一方面，至于通过光接收侧的窗口部分从纸张入射的光，它的适当波长的可见光区通过红色滤光器4，并且被棒型透镜2b会聚，进入到紫外线监视器1b，从而检测红色荧光。
接下来，说明本发明的UV/荧光检测装置中的感测部分的结构的其它示例。
图6示出了感测部分的结构的第二示例，其中从纸张穿过红色滤光器4的光被检测传感器2a直接接收。在这种情况下，如此设置检测传感器1b，使得如图6中所示那样，根据它的方向特性，它邻接敞开窗口部分6b的表面(红色滤光器4的表面)。感测部分的其它结构与第一示例的相同，因此省略了对它们的说明，并且给这些相同的结构使用了相同的参考号。尽管凭借如第一示例中所示的棒形透镜2b(见图3)，通过调节介质表面和传感器表面上的聚焦点可以提高检测精度，但是，如果实施了在抽样后处理中使用块值(block value)的方法，那么不需要焦点的调节。
图7示出了感测部分的结构的第三示例，其中紫外线监视器1b的光接收表面倾斜地设置在紫外线LED 1a的光发射部分上方。如同一图中所示，紫外线监视器1b没有设置在相对于紫外线LED 1a光轴的间隔板6a一侧，而是放在了与间隔板6a相反的一侧。更具体地讲，如图7中箭头路径指示，紫外线监视器1b放在了一个允许接收来自紫外线LED 1a的直接光和来自纸张的反射光并且不会造成输出饱和的位置上。在这种情况下，为了单元外壳6的厚度与第一和第二示例相等，将紫外线监视器1b的一部分嵌入到形成在蓝色滤光器4中的敞开部分中，并且连接到侧壁上的基底(或用相对较长的引线连接到底部的基底5)。在这个第三示例中，与第一和第二示例相比，可以把紫外线监视器1b提供在一个紫外线LED 1a的光发射强的位置上。
图8A-8D示出了第一至第三示例中举例的感测单元的外观。图8A是从底部看的感测单元10a的平面图，图8B是从箭头X方向看的图8A的侧视图，图8C是从箭头Y方向看的图8A的侧视图，图8D是从顶面(窗口部分一侧)看的平面图。传感器单元10a通过一个外部连接器7连接到一个外部单元。至于传感器单元10a的尺寸(部件安装区)，L1＝27.5mm(L11＝10mm，L12＝17.5mm)，L2＝20mm，L3＝26.7mm。提供在敞开窗口部分6b上的透明体6c是16×9mm，而它的读取有效范围是10×1.5mm。因此，传感器单元安装空间大约为27.5×20×26.7mm，这比利用冷阴极作为其光发射体的惯用传感器单元更为紧凑(例如，一个减小了尺寸的惯用示例安装空间大约是55×34×17.2mm)。但是，敞开窗口部分6b的尺寸，读取有效范围的尺寸，等等，并不限于上述示例。
接下来，说明带有上述传感器单元的UV/荧光检测装置的电路结构。
图9示出了UV/荧光检测装置的电路结构的一个示例，并且在这个示例中，一个用参考号10a指示的区域是一个容纳在传感器单元中的电路。在图9中，一个用于对紫外线LED 1a进行ON/OFF控制的LED控制电路12，一个D/A转换器13，一个用于执行检测传感器2a中增益调节的增益调节电路14，和一个用于切换紫外线监视器1b和检测传感器2a的输出的多路复用器(MPX)16连接到安装在UV/荧光检测装置10上的一个CPU 11的输出端口。一个恒流电路17连接到D/A转换器13的输出端，以便通过这个恒流电路17调节紫外线LED 1a的光发射量。在用放大器15a和15b放大紫外线监视器1b的输出和检测传感器2a的输出(每个I-V转换电路1c和2c的输出)之后，这些输出通过多路复用器16，并经过A/D转换，输入到CPU中，其中A/D转换器设置在CPU11中。
利用上述结构，说明UV/荧光检测装置的操作的一个示例。首先，参考图10所示流程图说明在发货(shipment)之前执行的传感器单元调节时的操作示例。
在调节传感器单元时，不带任何介质(检测对象)，以预定初始电流值(在本示例中是10mA)提供电流，以便激发紫外线LED 1a(步骤S1)。收集紫外线监视器1b的输出数据(MON数据)(步骤S2)。然后，确定紫外线监视器1b的输出值是否在一个参考值范围内(在本示例中是参考电压Va±α2.3±0.05V)(步骤S3)，如果在范围之外，那么通过恒流电路17调节紫外线LED 1a的光发射量，以使其处于参考值范围内(步骤S4)。然后，如果输出值在参考值范围内，那么把一个荧光参考介质放置在传感器单元的光接收窗口部分上，以便能够获得检测传感器2a的数据(SEN数据)(步骤S5和S6)。确定输出值是否在参考值范围内(在本示例中是参考电压Vb±β3.0±0.05V)(步骤S7)，如果它在参考值范围之外，那么通过增益调节电路14进行增益调节，使得紫外线LED 1a的输出值处于参考值范围内(步骤S8)。如果它在参考值范围内，那么存储调节的结果(步骤S9)，并且终止发货前的调节处理。
接下来，参考图11中所示的流程图说明在实际操作时调节紫外线的发射量的操作的示例。
当UV/荧光检测装置处于备用时，首先，以预定的间隔提供参考电流，以便接通/断开(ON/OFF)紫外线LED 1a(步骤S11)，然后确认ON/OFF。与此同时，确定紫外线监视器1b的输出是否在ON/OFF确认参考值范围内(步骤S12)。如果在范围之外，那么确定传感器异常，随后执行发出告警声之类的异常处理，并且终止调节操作(步骤S13)。如果在上述步骤S12中，在参考值范围内，那么读取初始值(步骤S14)。然后，没有任何介质地接通紫外线LED 1a，以便获得紫外线监视器1b的输出数据(MON数据)(步骤S15)，和确定输出值是否在参考值范围内(在本示例中，是参考电压Va±α2.3±0.05V)(步骤S16)。如果在范围之外，那么通过恒流电路17把紫外线LED 1a的光发射量调节到参考值范围内(步骤S17)。如果输出值在参考值范围内，那么将上述调节之后的MON数据(直接光的数据)设定为对反射紫外线抽样时的修正值，并存储调节的结果(步骤S18)，然后终止等待时的调节处理。
接下来，参考图12的流程图说明对有关一个纸张的数据抽样时的操作的示例。尽管要说明是对有关一个单一纸张的数据抽样的情况，但是即使在连续地输送纸张时对每个纸张的操作也是相同的。
通过检测纸张进入传感器单元的窗口部分，UV/荧光检测装置开始抽样操作(步骤S21)。当输入了一个机械时钟(与在一个预定距离上的传送同步的脉冲)时，产生一个控制脉冲，从而对在纸张的每个预定传送距离(相对移动距离)上的检测数据抽样。即，确定作为纸张进入检测结果的机械时钟是否是“1”(步骤S22)。如果是“1”，那么多路复用器(MPX)15转换传感器输出，并且对检测传感器2a的数据和紫外线监视器1b的数据进行抽样。在这种抽样中，如用图3的传感器结构指出的，纸张以箭头A的方向前进，并且它通过荧光检测一侧上的和紫外线反射光检测一侧上的窗口部分，从而相继地用对应的传感器2a，1b抽样纸张部分的数据(步骤S23和S24)。然后，确定是否完成了预定抽样数量的数据的收集(步骤S25)。如果没有完成，那么处理前进到上述步骤S22，在其中重复进行每个预定距离的传送的抽样处理。如果在步骤S25中确定完成了数据的收集，那么终止对纸张的数据抽样处理。
接下来，结合图13中的流程图，说明在利用上述抽样数据进行识别处理时的操作的示例。其中，将要说明利用UV/荧光检测装置进行包含荧光材料的票据(钱币)的真/伪确定的情况。
首先，通过参考记录了每种票据说明和票据类型的参考数据的一个表(步骤S31)，利用抽样荧光数据校验有关该面额的真实票据的波长(对应于一个滤光器颜色的颜色的荧光)的参考数据。例如，通过将每个荧光抽样值与适当的参考值比较区别荧光图形等，判断票据的真实性(步骤S32)。如果确定票据是真的，那么利用在等待时建立的一个调节值(在没有介质的条件下的直接光的数据)作为偏差值和前面说明的增益调节结果值作为增益值，可以根据下面的表达式(1)获得紫外线反射数据(步骤S33)。然后，通过把它与参考数据(紫外线的产生量，位置，图形等)比较，确定票据是否为真(步骤S34)。
紫外线反射数据＝(紫外线数据-偏差)×增益(1)
如果在以上步骤S32或步骤S34中确定票据是伪，那么利用荧光数据和紫外线反射数据根据预先记录的伪票据数据进行纸张的伪票据确定处理(步骤S35)。如果在步骤S34中确定票据是真，那么利用其它传感器(图形传感器，磁传感器，等等)的检测信息进行真票据确定处理(步骤S36)，然后终止该票据的真票据鉴别处理。
上述真/伪票据确定处理是根据真/伪票据的种类进行的。例如，使用紫外线照射时特性的纸张以防止伪造和改造包括，使用特殊的纸以便即使在受到照射时也不会发射荧光的情况(美元，等等)，仅在预定的位置反射紫外线的情况，使用荧光油墨等等印刷特殊的图形的情况，等等。在美国发现的伪造票据已知有当用紫外线照射时反射低水平的紫外线同时发射荧光的类型，反射低水平的紫外线而又具有不发射荧光的特性的类型(用彩色复印机伪造的票据)，反射高水平的紫外线而又具有发射荧光的特性的类型，反射光水平的紫外线而又具有不发射荧光的特性的类型(用高质量纸制造的伪造票据)，等等。
当检查真/伪时，首先通过利用紫外线的反射特性和荧光产生特性，根据每一种特性进行单个的真/伪检查，然后通过组合两种特性进行真/伪检查。然后，通过利用有关真实票据的参考数据和有关伪造票据的参考数据，确定各种类型纸张的真/伪。
尽管在上述实施例中，选择了印刷了有价信息的纸张作为说明书的示例，但是本发明不限于票据和支票之类的证券，而是可以应用于需要验证的其它类型文件(包括带有图章的纸，和写有印花、签名的纸，等等)的验证装置，也可以在检测信息是通过通信网从UV/荧光检测装置发送到主计算机并进行处理的系统中使用。尽管在这里说明了使用滤光器的情况，但是也允许使用不对具有比没有任何滤光器的紫外线LED发射的光的波长(在本实施例中是370nm)更长的波长的光作出响应的紫外线接收传感器，或不对具有比上述波长更短的波长的光作出响应的荧光接收传感器。在这种情况下，如同上述实施例一样，希望具有一种允许用一种对应于要检测的波长的光的颜色的滤光器来替换它的滤光器的结构，从而能够在同一装置中检测各种不同颜色的荧光。
因为本发明通过利用LED作为紫外线发射体并且减少了外围电路的数量取得了小而紧凑的传感器结构，因而可以提供小而便宜的UV/荧光检测装置。更具体地讲，提供了以下效果。
由于把紫外线监视器布置在UV发射器件(紫外线LED)旁边，以便能够接收来自UV发射器件的直接光和由检测对象反射的紫外线，因而可以利用一个单一的光接收器件进行光源的光量的监视和紫外线反射光的检测。因此，可以用一个紫外线监视器检测纸张反射的紫外线的反射光强度，从而能够减小传感器单元的尺寸和价格。此外，由于用间隔壁隔离了包括紫外线监视器的光源部分和检测光接收部分，并且其可见光区是通过检测光接收一侧的一个室中的窗口部分接收的，因而也可以独立地检测可见光。
此外，由于使用了LED作为UV发射器件，因而不需要利用冷阴极的逆变器电源，并且因此不会从光源产生不必要的噪声，而且不会产生热。服务寿命比利用冷阴极的惯用类型短。尽管除非把冷阴极管的温度提高到预定的温度，冷阴极不能保证预定量的光发射，但紫外线LED在它通电之后很早就能获得足够的亮度。因此，简化了控制，并且也简化了它的驱动电路，从而取得了低价的UV/荧光检测装置。此外，通过提供一个具有与要检测的光的颜色对应的颜色的滤光器作为检测光接收一侧的窗口部分中的滤光器，减低了特定波长(特定颜色)的衰减，从而能够可靠地检测适当波长的光(荧光)。
权利要求
1.一种具有一个传感器单元的紫外线/荧光检测装置，包括一个光源部分，包括一个用于通过一个敞开窗口部分发射紫外线的紫外线LED和一个提供在紫外线LED旁边的紫外线监视器；一个设置在一个用间隔板隔离的室中的光检测器部分，用于接收穿过敞开窗口部分的入射光；一个间隔板，用于在所述光源部分和所述检测光接收部分之间隔离；一个提供在所述两个敞开窗口部分上的透明体；一个提供在所述紫外线投射一侧的窗口部分中的第一滤光器，用于允许其紫外线区通过；和一个提供在所述入射光的光接收一侧的窗口部分中的第二滤光器，用于允许其可见光区通过。
2.一种根据权利要求1所述的紫外线/荧光检测装置，其中所述紫外线监视器设置在一个使它能够接收所述紫外线的直接光和一个对象反射的紫外线的位置上，以检测所述紫外线的光发射量和所述对象反射的紫外线。
3.一种根据权利要求1或2所述的紫外线/荧光检测装置，其中所述光检测器部分检测被确定要通过所述第二滤光器的波长的光。
4.一种根据权利要求1所述的紫外线/荧光检测装置，其中将一个蓝色滤光器附装到所述光投射一侧的窗口部分上作为所述第一滤光器，而把一个红色滤光器附装到所述光接收一侧的窗口部分上作为所述第二滤光器。
5.一种根据权利要求2所述的紫外线/荧光检测装置，其中将一个蓝色滤光器附装到所述光投射一侧的窗口部分上作为所述第一滤光器，而把一个红色滤光器附装到所述光接收一侧的窗口部分上作为所述第二滤光器。
6.一种根据权利要求1所述的紫外线/荧光检测装置，其中提供所述第二滤光器以使能够用一个与要检测的颜色的光对应的颜色的滤光器替换它。
7.一种根据权利要求2所述的紫外线/荧光检测装置，其中提供所述第二滤光器以使能够用一个与要检测的颜色的光对应的颜色的滤光器替换它。
8.一种根据权利要求2所述的紫外线/荧光检测装置，其中所述对象是票据。
9.一种根据权利要求1所述的紫外线/荧光检测装置，其中所述透明体是由玻璃制造的。
10.一种根据权利要求4所述的紫外线/荧光检测装置，其中所述蓝色滤光器是一个在370nm具有最大透射率的带通滤光器，和所述红色滤光器是一个允许可见光通过并且在620nm左右具有最大透射率的带通滤光器，或是一个允许大约620nm的光通过的可见光透射滤光器。
11.一种根据权利要求1所述的紫外线/荧光检测装置，其中所述光检测器部分是一个具有320-1100nm左右波长敏感特性的光电二极管。
12.一种紫外线/荧光检测装置的感测方法，紫外线/荧光检测装置包括一个具有一个用于通过一个窗口部分发射紫外线的紫外线LED的和一个提供在紫外线LED旁边的一个能够接收所述紫外线的直接光和一个纸张的表面反射的紫外线位置上的紫外线监视器的光源部分，和一个用于接收从所述光源部分穿过一个用间隔板隔离的室的窗口部分的入射光的光检测传感器，所述感测方法包括利用所述紫外线监视器设定一个初始紫外线光发射量；读取和存储由所述紫外线监视器读取的等待时间的设定值；相对于一个纸张表面移动一个具有所述感测部分的单元；用所述光接收传感器对可见光抽样；用所述紫外线监视器中的一个传感器对紫外线抽样；和通过从紫外线的抽样值中减去在所述等待时间的设定值作为所述纸张表面反射的紫外线处理。
全文摘要
本发明提供了一种UV/荧光检测装置及其感测方法。此外,提供了一种能够检测一个特定颜色的荧光的UV/荧光检测装置及其感测方法。UV/荧光检测装置包括一个传感器,传感器包括一个具有一个用于通过一个敞开窗口部分发射紫外线的的紫外线LED和一个提供在这个紫外线LED旁边的紫外线监视器的光源部分,一个用于接收穿过敞开窗口部分的入射光的光检测器部分,用于在光源部分和光检测器部分之间隔离的间隔板;一个提供在两个敞开窗口部分上的透明体,一个允许其紫外线区光通过的第一滤光器,和一个允许其可见光区的光通过的第二滤光器。
文档编号G01N21/84GK1362621SQ0114475
公开日2002年8月7日 申请日期2001年12月26日 优先权日2000年12月26日
发明者山田宏和, 城领守正, 渔邦広 申请人:光荣工业株式会社