荧光·磷光检测装置的制作方法

本发明涉及对纸张的荧光发光以及磷光发光进行检测的荧光·磷光检测装置。

背景技术：

以往，利用基于纸张的光学特性对纸张的真伪进行判别的技术。例如，在专利文献1中，公开了为了进行纸张的真伪判别，夹着纸币输送路径而将两个检出单元对置配置，检出纸币的反射特性以及透射特性的装置。各检出单元具有向纸币照射光的发光部件和检出传感器，从一方的检出单元的发光部件向纸币照射光，由该检出单元检出来自纸币的反射光，由另一方的检出单元检出来自纸币的透射光。两个检出单元以上下对称的方式被设置，通过将两个检出单元联动，能够取得纸币正面的反射图像、纸币反面的反射图像、以及透射图像。在该装置中，能够从可见光、红外光以及紫外光之中选择照射光，因此能够从纸币的反射图像以及透射图像取得根据照射光而显现的特征量从而对纸币的真伪进行判别。

此外，在专利文献2中，公开了向在纸币输送路径上输送的纸币从光源照射两种紫外光，受光部接受由纸币激发的荧光，从而取得对于各照射光的纸币的反射特性所涉及的特征量的装置。在装置内配置两组光源以及受光部，从各组的光源同时照射波长不同的光而由各受光部检出反射光从而取得两种照射光所涉及的特征量。此外，还公开了对一个受光部设置两个光源，从各光源在不同的定时照射波长不同的光从而取得两种紫外光照射所涉及的特征量的装置。

在纸币、有价证券等纸张之中，例如，存在利用了透亮、全息照相(hologram)、安全线等伪造防止技术的纸张。此外，除此之外，作为伪造防止技术之一，存在以包含荧光物质、磷光物质的油墨印刷的纸张。若向纸张上的荧光物质以及磷光物质照射规定波长域的激发光，则荧光发光以及磷光发光被激发。若停止激发光的照射，则荧光发光立刻消失，但磷光发光在停止了激发光的照射后也在短暂的期间发光。能够根据这样的发光特性所涉及的特征对纸张的真伪进行判别。

在专利文献3中，公开了用于以纸张的真伪判别为目的而观察荧光发光以及磷光发光的装置。向作业台上的纸张照射规定波长域的激发光，根据所观察的磷光发光的情形对纸币的真伪进行判别。同样，作为用于从纸张取得荧光发光以及磷光发光所涉及的特征量的装置，在专利文献4中，公开了将两个线图像传感器在输送方向上错开配置，由上游侧的线图像传感器检测荧光发光且由下游侧的线图像传感器检测磷光发光的装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2004-355264号公报

专利文献2：(日本)专利3892081号公报

专利文献3：(日本)特开2007-072713号公报

专利文献4：(日本)特开2010-039897号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，根据上述现有技术，存在不能实现能够高精度地检测高速输送的纸张的磷光发光的小型的装置的问题。具体而言，在专利文献4的技术中，由于需要检测荧光发光的传感器以及检测磷光发光的传感器这两个传感器，装置大型化。此外，专利文献3的技术用于以目视的方式来确认在作业台上静止的纸币的荧光发光以及磷光发光，不是能够直接应用于高速输送的纸张的技术。

此外，专利文献1以及2的技术是以纸张的可见光图像的取得、荧光发光的检测等为目的的技术，因此没有成为考虑了磷光发光的检测的结构，难以高精度地检测在停止了激发光的照射后也持续发光而逐渐衰减并消失的磷光发光。特别是，难以从高速输送的纸张高精度地检出发光强度弱的磷光发光，期望能够高精度地检测由纸张激发的磷光发光的装置的出场。

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，提供高精度地检测高速输送的纸张的荧光发光以及磷光发光的荧光·磷光检测装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述的课题并达成目的，本发明是一种荧光·磷光检测装置，检测在输送路径上输送的纸张的荧光发光以及磷光发光，其特征在于，所述荧光·磷光检测装置具备两个传感器单元，其具有：光源，向纸张照射紫外光；图像传感器，能够拍摄通过所述紫外光在所述纸张上激发的荧光发光以及磷光发光的图像；以及受光透镜，将由所述纸张激发的所述荧光发光以及所述磷光发光导入所述图像传感器，将所述两个传感器单元夹着所述输送路径在上下对置配置，且将上下的传感器单元内的所述受光透镜以及所述图像传感器的位置在所述纸张的输送方向上错开配置。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述传感器单元还具备：可见光截取滤波器，被设置在所述光源和所述输送路径之间；以及紫外光截取滤波器，被设置在所述输送路径和所述图像传感器之间，所述图像传感器拍摄彩色图像。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述传感器单元还具备：图像处理部，通过预先设定的系数对由所述图像传感器拍摄到磷光发光的磷光图像的增益进行校正。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述系数是磷光发光的衰减率的倒数。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述系数按所述纸张的种类以及方向的每个被设定。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述系数按磷光发光被激发的所述纸张上的每个区域被设定。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述系数按磷光发光的每个颜色被设定。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述图像处理部生成增益校正后的磷光图像与由所述图像传感器拍摄到荧光发光的荧光图像的差分图像。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述图像处理部生成通过所述磷光图像的增益校正而消去了荧光发光以及磷光发光这双方被激发的区域的图像的差分图像。

此外，本发明的特征在于，在上述发明中，所述图像传感器能够以0.5～3.0mm之间的间距取得荧光发光以及磷光发光的图像数据。

发明效果

根据本发明，夹着输送纸张的输送路径而在上下对置配置的两个传感器单元内的受光透镜以及图像传感器在输送方向上错开配置，因此即使在两个传感器单元中同时点亮光源的情况下，也不会受到来自处于对置的位置的光源的照射光的影响，能够在纸张正面以及纸张反面这双方，高精度地检测荧光发光以及磷光发光。

此外，根据本发明，通过进行拍摄到发光强度弱的磷光发光的图像的增益校正，能够得到在图像上清楚地表示拍摄到磷光发光的区域的图像。

此外，根据本发明，能够将用于进行磷光发光所涉及的增益校正的系数例如按磷光发光被激发的每个区域预先设定，因此即使在纸张上多个不同的磷光发光被激发的情况下，单独地对拍摄到各磷光发光的图像进行增益校正，能够得到清楚地表示拍摄到磷光发光的全部区域的图像。

附图说明

图1是用于说明在本实施方式所涉及的荧光·磷光检测单元中进行的处理的概要的示意图。

图2是表示荧光·磷光检测单元的结构概略的框图。

图3是用于说明利用于磷光图像的增益校正的系数表的示意图。

图4是表示传感器单元的构造概略的剖面示意图。

图5是用于说明通过荧光·磷光检测单元取得纸张的荧光图像以及磷光图像的方法的时间图。

图6是用于说明基于荧光·磷光检测单元的激发光的照射范围以及图像数据的测定范围的示意图。

图7是表示与激发光的照射范围对应的纸张上的部分区域的移动的图。

图8是说明受光元件的配置的图。

具体实施方式

以下参照附图，说明本发明所涉及的荧光·磷光检测装置。荧光·磷光检测装置例如在对纸张的种类、真伪等进行判别并对张数等进行计数的纸张处理装置内利用。例如，在纸张处理装置内对纸张的真伪进行判别的纸张真伪判别装置基于从拍摄到纸张的可见光图像等取得的特征量、和荧光·磷光检测装置的荧光发光以及磷光发光的检测结果对纸张的真伪进行判别。只要是通过照射规定波长域的激发光而荧光发光以及磷光发光被激发的纸张，则不特别限定作为荧光·磷光检测的处理对象的纸张的种类，但作为处理对象，例如可列举优惠券(coupon)、商品券、股票、支票、纸币等。

首先，说明在本实施方式所涉及的荧光·磷光检测单元(荧光·磷光检测装置)中进行的处理的概要。图1是用于说明在荧光·磷光检测单元10中进行的处理的概要的示意图。如图1(a)所示，荧光·磷光检测单元10与纸张种类判别单元20连接，在纸张处理装置内由纸张输送部30在输送路径上输送的纸张100通过纸张种类判别单元20以及荧光·磷光检测单元10内。此外，在纸张处理装置内，未图示的纸张真伪判别单元基于纸张种类判别单元20的判别结果、荧光·磷光检测单元10的荧光以及磷光的检测结果、磁、纸张的厚度等检测结果等，对纸张100的真伪进行判别。

纸张种类判别单元20在由纸张输送部30输送的纸张100在荧光·磷光检测单元10内到达荧光发光以及磷光发光的检测位置之前，对纸张100的种类进行判别。纸张种类判别单元20的判别结果被输入至荧光·磷光检测单元10。在此，纸张100的种类是用于确定在该纸张100上激发的发光的种类、和发光被激发的纸张100上的部分区域的位置以及大小的信息。例如，若纸张100为纸币，则由纸张种类判别单元20判别的面额信息、和正反以及输送方向的信息作为种类判别结果而被输入至荧光·磷光检测单元10。另外，在图1(a)中，示出将纸张种类判别单元20和荧光·磷光检测单元10在输送路径上按顺序排列的结构，但也可以是荧光·磷光检测单元10被包含于纸张种类判别单元20内的结构。

在荧光·磷光检测单元10内，预先将由纸张100激发的发光的种类、在纸张100上发光的部分区域等的信息与纸张100的种类相关联而存储。荧光·磷光检测单元10基于从纸张种类判别单元20输入的纸张100的种类信息，与该纸张100在单元内输送的定时配合，对向纸张100照射激发光的光源的点亮以及熄灭的定时进行控制，且对由该激发光激发的荧光发光以及磷光发光进行拍摄。

图1(b)示出对由纸张100激发的荧光发光以及磷光发光进行拍摄而得到的图像的例子和在各图像中进行的处理。如图1(b)所示，荧光·磷光检测单元10取得拍摄到由纸张100激发的荧光发光的荧光图像201、和拍摄到由纸张100激发的磷光发光的磷光图像301。在荧光图像201中，在荧光发光被激发的3个地方的部分区域中包含荧光区域图像201a～201c。此外，在磷光图像301中，在磷光发光被激发的2个地方的部分区域中包含磷光区域图像301a、301b。

图1(b)的例子示出在荧光发光被激发而得到了荧光区域图像201a、201b的纸张100上的相同的部分区域中磷光发光也被激发而得到了磷光区域图像301a、301b。因此，荧光图像201上的荧光区域图像201a、201b、和磷光图像301上的磷光区域图像301a、301b成为相同的区域。另一方面，在得到了荧光区域图像201c的部分区域中，仅荧光发光被激发，磷光发光没有被激发，所以在与荧光图像201的荧光区域图像201c对应的磷光图像301上的区域中没有得到磷光区域图像。

荧光·磷光检测单元10在由于纸张100以倾斜的状态在输送路径上输送而荧光图像201以及磷光图像301倾斜的情况下，首先，对该图像的倾斜进行校正(A1)。接着，荧光·磷光检测单元10为了在校正了倾斜的磷光图像302上清楚地显现磷光区域图像302a、302b，对各磷光区域图像302a、302b的增益进行校正(A2)。具体而言，对形成磷光区域图像302a、302b的各像素的像素值乘以预先设定的系数而对像素值进行变换。系数按产生磷光发光的每个区域而被预先设定，按纸张100的每个种类且按每个区域被存储在荧光·磷光检测单元10内。另外，系数除了按每个区域进行设定之外，例如，还能够根据荧光发光、磷光发光的颜色来设定。

用于对磷光区域图像302a、302b的增益进行校正的各系数被设定，使得对形成磷光区域图像302a、302b的各像素的像素值进行乘法而得到的像素值成为与形成对应的荧光区域图像202a、202b的各像素的像素值大致相同的值。例如，设定磷光发光的衰减率的倒数或与该倒数相应的值作为系数，在磷光区域图像302a和磷光区域图像302b中能够设定不同的系数。在通过所设定的系数进行了增益校正的磷光图像303中，形成磷光区域图像303a的各像素的像素值成为与在荧光图像202中形成荧光区域图像202a的对应的像素的像素值大致相同的值。同样，在增益校正后的磷光区域图像303b、和与其对应的荧光区域图像202b之间，对应的像素的像素值成为大致相同的值。

若结束磷光图像302中包含的各磷光区域图像302a、302b的增益校正，则荧光·磷光检测单元10从形成荧光图像202的各像素的像素值减去形成增益校正后的磷光图像303的各像素的像素值而生成差分图像(A3)。其结果，差分图像401成为从荧光图像202消去与磷光图像302的磷光区域图像303a、303b对应的荧光区域图像202a、202b，仅残留了荧光区域图像401c的图像。

像这样，差分图像成为在拍摄到荧光发光以及磷光发光这双方的区域中不包含拍摄到发光的部分区域图像，在仅拍摄到荧光发光的区域以及仅拍摄到磷光发光的区域中包含部分区域图像的图像。

由于磷光发光的发光强度弱，所以存在在磷光图像302上，难以确认磷光区域图像302a、302b的情况。即使在这样的情况下，在荧光·磷光检测单元10中，预先按磷光发光被激发的每个区域，利用根据磷光发光的发光强度设定的系数进行增益校正，因此也能够得到清楚的磷光区域图像303a、303b。

此外，由于污垢、经年变化等根据纸张100的状态而荧光发光以及磷光发光的状态变化，所以不限于拍摄到相同的纸张100的相同的发光现象的情况，存在得到不同的图像的情况。在荧光·磷光检测单元10中，即使在这样的情况下，根据荧光图像202和增益校正后的磷光图像303而得到差分图像401，从而能够抑制纸张100的状态导致的影响。

若通过荧光·磷光检测单元10，得到荧光图像201、202、磷光图像301～303、差分图像401，则能够利用它们对纸张100的真伪进行判别。例如，预先准备利用真的纸张100通过荧光·磷光检测单元10而得到的图像作为模板图像，将该模板图像和由荧光·磷光检测单元10得到的图像进行比较评价，从而对纸张100的真伪进行判别。此外，还能够利用该评价结果，通过与纸张种类判别单元20以及荧光·磷光检测单元10连接的纸张真伪判别单元，进行纸张100的真伪判别。另外，关于在进行纸张100的真伪判别时，利用由荧光·磷光检测单元10得到的荧光图像201、202、磷光图像301～303以及差分图像401之中哪个图像，根据纸张100的种类、纸张真伪判别单元的功能而适当设定。

接着，说明荧光·磷光检测单元10的结构。图2是表示荧光·磷光检测单元10的结构概略的框图。荧光·磷光检测单元10如图1所示，具有从纸张种类判别单元20取得纸张100的种类判别结果，根据纸张100的种类，输出荧光图像201、202、磷光图像301～303、荧光图像与磷光图像的差分图像401的至少其中一个的功能。从荧光·磷光检测单元10输出的图像被输入至纸张真伪判别单元等外部装置。

荧光·磷光检测单元10具有纸张输送部30、光源40、图像传感器50、控制部60、存储部70。纸张输送部30具有在荧光·磷光检测单元10内的输送路径上输送纸张100的功能。纸张输送部30例如以2000mm/Sec的速度高速输送纸张100。光源40具有通过LED等发光元件，向由纸张输送部30在输送路径上输送的纸张100照射规定波长域的光的功能。光源40例如通过紫外线LED向纸张100照射紫外光。另外，关于光源40，也可以是将来自LED的光向纸张100直接照射的方式，也可以是利用导光体，将来自LED的光经由导光体进行照射的方式。

图像传感器50具有取得由纸张100激发的荧光发光的图像以及磷光发光的图像的功能。图像传感器50由光电二极管等受光元件以及RGB滤色器(RGB color filter)形成。具体而言，例如，将具有26μm×45μm(主扫描方向×副扫描方向)的受光面的多个受光元件空开中心间的间隔42.3μm在主扫描方向上配置为1列，且将其以与在副扫描方向上相邻的列的中心间的间隔成为84.6μm的方式配置3列。并且，将RGB滤色器设置为，R(红)的滤色器位于第1列受光元件的列上，G(绿)的滤色器位于第2列受光元件的列上，B(蓝)的滤色器位于第3列受光元件的列上。由此，在图像传感器50中，能够取得RGB各色的彩色图像和全彩色图像。将图像传感器50调整为将受光元件配置为1列的方向与纸张输送部30的输送方向成为垂直而设置，从而一边将由纸张输送部30输送的纸张100一线线扫描一边取得RGB各色的线数据(line data)，能够取得纸张100整个面的RGB各色的图像数据以及全彩色的图像数据。

存储部70是半导体存储器、硬盘等非易失性的存储装置，在内部保存有纸张数据71。例如，按纸张100的每个种类，保存有在纸张100上荧光发光被激发的部分区域所涉及的信息、磷光发光被激发的部分区域所涉及的信息、用于进行磷光图像302的增益校正的系数所涉及的信息、用于取得荧光图像201以及磷光图像301的拍摄条件所涉及的信息等。

控制部60具有光源控制部61、图像取得部62、图像处理部63、图像输出部64。光源控制部61进行用于取得荧光图像201以及磷光图像301的光源40的控制。图像取得部62具有取得由纸张输送部30输送的纸张100的荧光图像201以及磷光图像301的功能。关于基于光源控制部61以及图像取得部62的荧光图像201以及磷光图像301的取得方法的细节在后面叙述。

图像处理部63具有进行由图像取得部62取得的荧光图像201以及磷光图像301的倾斜校正、磷光图像302的增益校正、来自荧光图像202以及磷光图像303的差分图像401的生成等处理的功能。

基于图像处理部63的磷光图像302的增益校正利用在存储部70中作为纸张数据71而保存的增益校正用的系数表来进行。图3是用于说明利用于磷光图像302的增益校正的系数表的示意图。如图3(a)所示，纸张100基于在纸张100上荧光发光被激发的区域以及磷光发光被激发的区域，被分割为区域1～区域n的部分区域。在系数表中，能够根据纸张100的种类、方向、以及区域1～n而设定不同的系数。另外，关于系数表中的方向，例如在正面包含肖像画的纸币中，图3(a)所示的纸张100表示正面且肖像画正立且头成为上方向则称为A方向，若正面且肖像画倒立则称为B方向，若反面且肖像画倒立则称为C方向，若反面且肖像画正立则称为D方向。

例如，若从纸张种类判别单元20，表示纸张100为种类1且A方向的纸张100的种类判别结果被输入至荧光·磷光检测单元10，则图像处理部63参照存储部70的纸张数据71中包含的系数表。在图3(b)的例子中，图像处理部63利用种类1且A方向的系数，例如，在区域1中对各像素的像素值乘以系数α11从而校正增益，在区域2中对各像素的像素值乘以系数α12从而校正增益。

图像输出部64具有将由荧光·磷光检测单元10得到的荧光图像201、202，磷光图像301～303、差分图像401的至少其中一个向外部装置输出的功能。输出哪个图像根据纸张100的种类、成为输出目的地的外部装置而预先设定，图像输出部64基于该设定来选择图像并进行输出。例如，图像输出部64将差分图像401向纸张真伪判别单元进行输出。纸张真伪判别单元除了从荧光·磷光检测单元10输入的图像以及从纸张种类判别单元20输入的纸张100的种类所涉及的信息之外，还取得纸张100的可见光图像、磁特性、厚度等数据，综合地判断所取得的数据，决定纸张100的真伪。

接着，说明构成荧光·磷光检测单元10的传感器单元151、251的构造。图4是表示传感器单元151、251的构造概略的剖面示意图，示出了从侧方观看传感器单元151、251的剖面形状。图4的X轴正方向是基于纸张输送部30的纸张100的输送方向。荧光·磷光检测单元10具有以夹着通过纸张输送部30输送纸张100的输送路径的方式在上下对置配置的两个传感器单元151、251。

说明上侧的传感器单元151。上侧的传感器单元151具有对传感器盒的一部分嵌入透明构件152的构造，在传感器盒内部收纳有光源40、图像传感器50等。

光源40包含图4左侧的基板163a上的LED153a、和右侧的基板163b上的LED153b。各LED153a、153b是发出紫外光的紫外线LED。在从LED153a、153b向纸张100照射紫外光的方向上设置有可视截取滤波器(cut filter)154a、154b，从各LED153a、153b的照射光截取波长为400nm以上的可见光分量。从两个LED153a、153b照射而透过了可视截取滤波器154a、154b的紫外光透过透明构件152向由纸张输送部30输送的纸张100照射。另外，在图4中仅示出一组LED153a、153b，但形成光源40的LED与图像传感器50的配置配合，在与输送方向(X轴方向)垂直的方向(Y轴方向)上并排配置，以使能够对纸张100上的拍摄对象区域全部照射充分的光。

图像传感器50由被固定于基板165的光电二极管等受光元件155和用于通过各受光元件155取得彩色的数据的RGB滤色器等形成。在从纸张输送部30到受光元件155的光路上，设置有接受来自纸张100的光的杆透镜阵列(rod lens array)(受光透镜)156。为了能够对由纸张输送部30输送的纸张100的上表面整个面进行拍摄，形成图像传感器50的多个受光元件155在与输送方向垂直的方向上并排配置，由与每规定数的受光元件155对应设置的杆透镜形成杆透镜阵列156。另外，对各杆透镜蒸镀紫外截取滤波器，在来自纸张100的光到受光元件155之前截取400nm以下的紫外光分量。

通过由纸张输送部30输送的纸张100的上表面反射而透过透明构件152的光从杆透镜阵列156的下表面入射，由受光元件155受光，能够通过上侧的传感器单元151对由纸张输送部30输送的纸张100的上表面整个面进行拍摄。

下侧的传感器单元251与上侧的传感器单元151同样，作为光源40，包含右侧基板263a上的LED253a以及左侧基板263b上的LED253b。各LED253a、253b是发出紫外光的紫外线LED。在从LED253a、253b向纸张100照射紫外光的方向上设置有可视截取滤波器254a、254b，在从各LED253a、253b的照射光截取了波长为400nm以上的可见光分量后，透过透明构件252向由纸张输送部30输送的纸张100照射。另外，在图4中仅示出一组LED253a、253b，但形成光源40的LED与图像传感器50的配置配合，在与输送方向(X轴方向)垂直的方向(Y轴方向)上并排配置，以使能够对纸张100上的拍摄对象区域全部照射充分的光。

此外，下侧的传感器单元251作为图像传感器50，包含被固定于基板265的光电二极管等受光元件255和用于通过各受光元件255取得彩色的数据的RGB滤色器等。在从纸张输送部30到受光元件255的光路上设置有杆透镜阵列(受光透镜)256。为了能够对由纸张输送部30输送的纸张100的反面整个面进行拍摄，形成图像传感器50的多个受光元件255在与输送方向垂直的方向上并排配置，由与每规定数的受光元件255对应设置的杆透镜形成杆透镜阵列256。另外，对各杆透镜蒸镀紫外截取滤波器，在来自纸张100的光到受光元件255之前截取400nm以下的紫外光分量。

通过由纸张输送部30输送的纸张100的下表面反射而透过了透明构件252的光从杆透镜阵列256的上面入射，由受光元件255受光，通过下侧的传感器单元251，能够对由纸张输送部30输送的纸张100的下表面整个面进行拍摄。

如图4所示，将上下的传感器单元151、251的传感器盒以相对于输送路径成为上下对称的方式设置是因为，将在输送路径的上下支撑各传感器的安装基座与其他传感器共通化。通过将安装基座共通化，利用相同的安装基座，能够代替传感器单元151、251，将超声波传感器等具有其他功能的传感器单元以相面对的方式安装，因此能够实现各传感器单元的安装基座所涉及的成本下降。

如图4所示，两个传感器单元151、251夹着输送路径在上下对置配置以使传感器盒在X轴方向上成为同一位置。另一方面，在输送路径上侧设置的传感器单元151内的杆透镜阵列156以及受光元件155、和在输送路径下侧设置的传感器单元251内的杆透镜阵列256以及受光元件255被配置在输送方向(X轴方向)上错开的位置上。由此，在上侧的传感器单元151中，能够不受从下侧的传感器单元251向纸张100的下表面照射的光的影响，对纸张100的上表面整个面进行拍摄。同样，在下侧的传感器单元251中，能够不受从上侧的传感器单元151向纸张100的上表面照射的光的影响，对纸张100的下表面整个面进行拍摄。

接着，说明通过荧光·磷光检测单元10取得纸张100的荧光图像以及磷光图像的方法。图5是用于说明通过荧光·磷光检测单元10取得纸张100的荧光图像以及磷光图像的方法的时间图。另外，在荧光·磷光检测单元10的上侧的传感器单元151和下侧的传感器单元251中，取得荧光图像以及磷光图像的方法相同，所以在以下设为以上侧的传感器单元151为例进行说明。此外，在以下，说明通过纸张输送部30，纸张100以2000mm/Sec的输送速度来输送。

在图5的最上表示时间轴，在同图(a)中表示利用于荧光·磷光检测单元10各部的动作的时钟信号(MCLK)。此外，图5(b)表示从光源40照射的紫外光的照射定时，同图(c)～(e)表示通过从光源40照射的紫外光在纸张100上激发的荧光发光以及磷光发光的例子。此外，图5(f)表示形成荧光图像的线数据以及形成磷光图像的线数据的取得定时。将纸张100被输送1.5mm的距离的时间设为1周期，在图5所示的该1周期的期间，取得荧光图像一线量的线数据以及磷光图像一线量的线数据。

具体而言，光源控制部61基于纸张输送部30的纸张100的输送定时，对在纸张100上荧光发光被激发的部分区域(荧光区域)或磷光发光被激发的部分区域(磷光区域)的输送方向前端到达图像传感器50的测定范围的定时进行辨识，点亮光源40(t＝0，图5(b)“ON”)。并且，光源控制部61在比1时钟(clock)量的时间经过的时间、即纸张100被输送0.25mm的距离所需的时间(t＝t2)更早的定时(t＝t1)，熄灭光源40(图5(b)“OFF”)。由此，光源40的紫外线LED153a、153b仅在t＝0～t1的期间点亮，在该期间，在纸张100上照射紫外光。

另外，荧光区域以及磷光区域到达图像传感器50的测定范围的定时根据基于被输入至荧光·磷光检测单元10的纸张100的种类判别结果且参照存储部70的纸张数据71而得到的纸张100上的荧光区域以及磷光区域所涉及的信息、和纸张输送部30的输送定时所涉及的信息来算出。此外，关于从光源40照射的光的种类(波长域)、照射时的发光强度、熄灭光源40的定时等，也根据纸张100的种类而预先设定，作为纸张数据71被存储在存储部70中，因此基于该设定信息来控制光源40。

图5(c)表示在纸张100包含荧光区域的情况下的例子，纵轴表示在荧光区域激发的荧光发光的发光强度。在荧光区域中，如图5(c)所示，在点亮了光源40的定时荧光发光被激发(t＝0)，在熄灭了光源40的定时荧光发光消失(t＝t1)。

图5(d)表示在纸张100包含荧光区域以及磷光区域的情况下的例子，纵轴表示荧光发光以及磷光发光的发光强度。磷光发光与荧光发光不同，从开始激发光的照射起逐渐发光强度上升而饱和后，在停止了激发光的照射后，发光强度减弱且短暂持续发光，逐渐衰减而消失。在图5(d)中，也与同图(c)同样，在纸张100上的荧光区域中，在点亮了光源40的定时荧光发光被激发(t＝0)，在熄灭了光源40的定时荧光发光消失。除此之外，在图5(d)中，在熄灭了光源40后，在磷光区域中激发的磷光发光也持续。磷光发光从熄灭了光源40的定时(t＝t1)起逐渐衰减而消失(t＝t5)。

图5(e)表示纸张100包含荧光区域以及磷光区域的与同图(d)不同的例子。纵轴表示荧光发光以及磷光发光的发光强度。例如，根据磷光发光的油墨的种类、即磷光发光物质的种类，磷光发光的发光强度、直至磷光发光衰减而消失为止的时间不同。在图5(e)中，也与同图(c)同样，在纸张100上的荧光区域中，在点亮了光源40的定时荧光发光被激发(t＝0)，在熄灭了光源40的定时荧光发光消失。除此之外，在图5(e)中，与同图(d)的情况同样，在熄灭了光源40后也在磷光区域中持续被激发的磷光发光，但磷光发光物质与同图(d)所示的磷光物质不同，所以与同图(d)相比在较早的定时磷光发光消失(t＝t4)。

在荧光·磷光检测单元10中，图像取得部62在图5(f)所示的定时，取得形成荧光区域图像的线数据以及形成磷光区域图像的线数据。在荧光区域中，与从光源40的紫外光照射的开始同时荧光发光被激发，因此图像取得部62在从点亮光源40起1时钟量的期间(t＝0～t2)，通过图像传感器50，取得形成荧光区域图像的一线量的线数据。此外，关于磷光发光，在荧光发光消失后，第2时钟的时间内(t＝t2～t3)，通过图像传感器50，取得形成磷光区域图像的一线量的线数据。

在纸张100被输送1周期量1.5mm的距离的6时钟的期间，在第1时钟控制光源40的点亮以及熄灭且取得形成荧光区域图像的线数据，在第2时钟取得形成磷光区域图像的线数据，但其后，第3时钟至第6时钟的期间不进行光源控制、线数据取得，而是成为待机状态。

基于从纸张种类判别单元20输入的纸张100的种类判别结果，参照了存储部70的纸张数据71的荧光·磷光检测单元10对纸张100上的荧光区域以及磷光区域的位置、形状等进行辨识。图像取得部62与纸张输送部30的输送定时配合，在荧光区域通过图像传感器50的测定范围的期间，反复进行图5所示的控制，一线线取得形成荧光区域图像的线数据。同样，图像取得部62在磷光区域通过图像传感器50的测定范围的期间，反复进行图5所示的控制，一线线取得形成磷光区域图像的数据。

具体而言，通过反复进行图5(b)所示的光源控制以及同图(f)所示的线数据的取得，在由纸张输送部30输送的纸张100通过图像传感器50的测定范围的期间，能够同时取得图1(b)所示的荧光图像201以及磷光图像301这双方的图像。

像这样，在荧光·磷光检测单元10中，在由纸张输送部30高速输送的纸张100通过单元内的期间，能够取得拍摄了荧光发光的荧光图像、和拍摄了磷光发光的磷光图像这双方。此外，荧光·磷光检测单元10具有夹着输送路径在上下配置的各传感器单元151、251，因此在由纸张输送部30高速输送的纸张100通过单元内的期间，能够同时取得纸张100正面的荧光图像以及磷光图像、和纸张100反面的荧光图像以及磷光图像。

荧光图像以及磷光图像所涉及的图像数据的读出能够在图5所示的2时钟的期间进行，因此通过对光源40以及图像传感器50的动作进行控制，图像数据的读出能够以最小0.5mm间距来进行。此外，若能够在图5所示的1.5mm的1周期，在上下的传感器单元151、251中串行地进行图像数据的读出，则还能够将图像数据的读出以3.0mm间距来进行。即，在本实施方式所涉及的荧光·磷光检测单元10中，能够以0.5～3.0mm之间的间距来取得荧光图像以及磷光图像的图像数据。若将该读出间距以时间来表示，则成为250μS～1.5mS。另外，图像数据的读出间距(时间)在0.5～3.0mm(250μS～1.5mS)之间，考虑使用于纸张100的磷光油墨的残光特性、即磷光发光的发光特性来决定。

荧光·磷光检测单元10在能够高精度地检测发光强度弱的磷光发光的点上具有一个特征。以下，说明该特征。另外，荧光·磷光检测单元10的上侧的传感器单元151和下侧的传感器单元251是同样的结构，所以在以下设为以上侧的传感器单元151为例进行说明。

图6是用于说明荧光·磷光检测单元10的激发光的照射范围501以及图像数据的测定范围601的示意图。在图6上侧表示从侧方观看的传感器单元151的剖面示意图，在下侧表示从上方观看传感器单元151的激发光的照射范围501以及图像数据的测定范围601的示意图。

若通过光源控制部61对光源40进行控制而点亮紫外线LED153a、153b，则透过了可视截取滤波器154a、154b的紫外光的照射范围501如图6所示，成为在由纸张输送部30输送纸张100的输送路径上长轴为L2的椭圆形形状。此外，通过图像取得部62从受光元件155取得纸张100的图像数据的测定范围成为通过杆透镜阵列156接受来自纸张100的反射光的范围。具体而言，测定范围601如图6所示，成为在由纸张输送部30输送的纸张100上长轴为L1的椭圆形形状。另外，在本实施方式中，为了使得说明简单，仅图示包含紫外线LED153a、153b以及杆透镜阵列156等的一组构造，但在实际的装置中，它们成为在Y轴方向上被配设为阵列状的构造。因此，例如，图6所示的照射范围501以及测定范围601以在邻接的照射范围501以及测定范围601之间重复了一部分的状态，在纸面的Y轴方向上连续。由此，能够从通过传感器单元151的位置的纸张100的整个面取得数据。

在荧光·磷光检测单元10中，将激发光的照射范围501设定得较宽，以使在纸张100上磷光发光被激发的磷光区域在取得磷光发光所涉及的图像数据的期间移动，不会导致通过取得图像数据的测定范围601。

图7是表示与激发光的照射范围501对应的纸张100上的部分区域101的移动的图。荧光·磷光检测单元10的激发光的照射范围501成为长轴L2＝3.0mm的椭圆形形状。若在与该照射范围501对应的纸张100上的部分区域101中包含磷光发光物质，则在该部分区域101中磷光发光被激发。

如图7中虚线矩形所示，与传感器单元151的受光元件155对应的位置成为部分区域101的中心位置。图8是将图7所示的受光元件155扩大显示的图，是说明受光元件155的配置的图。由于受光元件155的尺寸小，在图4以及6中没有示出，但如上所述受光元件155由3列元件形成，如图8所示，在X轴方向上具有45μm的受光面、在Y轴方向上具有26μm的受光面的RGB的各受光元件以中心间成为84.6μm的方式被配置为3列。

在荧光·磷光检测单元10中，如图5所示，在熄灭了光源40后取得磷光区域图像的线数据。以2000mm/Sec来输送的纸张100在取得磷光图像所涉及的一线量的线数据的1时钟量的期间移动0.25mm。因此，在图7中实线所示的纸张100上的部分区域101向虚线所示的部分区域102在输送方向上移动0.25mm，但与磷光发光被激发的部分区域101(102)的长轴L2＝3.0mm相比移动量0.25mm很小。此外，在照射激发光的部分区域101(图6的照射范围501)的大致中央，在相对于部分区域101充分小的区域(图6的测定范围601)中取得磷光发光所涉及的线数据，因此能够不受部分区域101的移动的影响，高精度地检测磷光发光。

像这样，在荧光·磷光检测单元10中，将光源40的激发光的照射范围501的长轴(L2＝3.0mm)设为在取得磷光图像所涉及的一线量的线数据的1时钟量的期间纸张100移动的距离(0.25mm)的10倍以上，从而能够高精度地检测磷光发光。

此外，在荧光·磷光检测单元10中，将图像数据的测定范围601设定得较宽，以使在取得磷光发光所涉及的图像数据的期间，数据取得中的纸张100上的部分区域移动，不会导致从取得图像数据的测定范围601完全偏离。即，与测定范围601对应的纸张100上的部分区域在测定中不会移动到测定范围601外。

具体而言，在本实施方式的荧光·磷光检测单元10中，即使在根据在输送路径上输送的纸张100的上下变动等而测定范围601变化的情况下，也通过利用开口角度为20度的杆透镜阵列156，被设定为测定范围601的长轴L1成为0.43mm以上。即，即使在测定范围601最窄的情况下，也将在对磷光发光的一线量的线数据进行测定的1时钟量的期间纸张100移动的距离(0.25mm)抑制为测定范围601的长轴(L1＝0.43mm)的60％以下。由此，避免在取得一线量的线数据的期间，伴随纸张100的输送而纸张100上的测定中的部分区域从测定范围601完全偏离，从完全不同的部分区域取得数据这样的情形，能够高精度地检测磷光发光。

在荧光·磷光检测单元10中，为了与纸张输送部30的纸张100的输送状态无关地确保长轴L1＝0.43mm以上的测定范围601，利用开口角度为20度的杆透镜阵列156，因此与开口角度小的情况相比能够取得较亮的图像。具体而言，若开口角度为20度，则与开口角度为12度相比能够取得亮4倍的图像。因此，在本实施方式中示出了利用LED阵列的光源，但还能够设为减少LED的数目而使用了导光体的光源。

如上所述，根据本实施方式所涉及的荧光·磷光检测单元10，能够从纸张100取得荧光图像、磷光图像以及荧光图像与磷光图像的差分图像。在得到荧光图像与磷光图像的差分图像时，能够设为通过进行磷光图像的增益校正从而反映了磷光发光的特征的图像。此外，能够利用按在纸张100上磷光发光被激发的每个区域预先设定的系数，进行与磷光发光的种类相应的增益校正。

此外，在荧光·磷光检测单元10中，将由光源40照射激发光的纸张100上的照射范围501、和从纸张100上取得形成磷光图像的线数据的测定范围601设定得较宽，因此能够从高速输送的纸张100高精度地取得磷光发光的图像数据。

此外，在荧光·磷光检测单元10中，具有以从上下夹着输送路径的方式设置的两个传感器单元151、251，因此能够在高速输送的纸张100的双面取得荧光图像以及磷光图像。此外，在上下对置配置的传感器单元151、251内，图像传感器50在输送方向上错开配置，因此不受从相隔输送路径而对置的传感器单元151、251的光源40照射的激发光的影响，能够高精度地取得荧光图像以及磷光图像。

工业上的可利用性

如以上那样，本发明所涉及的荧光·磷光检测装置的目的在于，取得纸张的荧光发光以及磷光发光所涉及的特征量作为用于对纸张的真伪进行判别的数据之一，是对高精度地检测荧光发光以及磷光发光来说有用的技术。

标号说明

10 荧光·磷光检测单元

20 纸张种类判别单元

30 纸张输送部

40 光源

50 图像传感器

60 控制部

61 光源控制部

62 图像取得部

63 图像处理部

64 图像输出部

70 存储部

151、251 传感器单元

152、252 透明构件

153a、153b、253a、253b LED

154a、154b、254a、254b 可视截取滤波器

155、255 受光元件

156、256 杆透镜阵列

165、265、163a、163b、263a、263b 基板