(57)【要約】【課題】  小型軽量で、自放射光によって影響を受けずに、高精度に検出が行えるフォトセンサを提供。【解決手段】  発光部２０と受光部３０とを有する。発光部２０は、紫外線発光素子２１と、紫外線発光素２１の出射部前方に配置され、特定の波長領域の紫外線を透過させるためのフィルタ２５とを有する。受光部３０は、受光素子３１と、受光素子３１の入射部前方に配置され、紫外線を遮断すると共に、特定の波長領域の可視光を透過するためのフィルタ３５と、を有する。【選択図】図４
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
発光部と受光部とを有するフォトセンサにおいて、
前記発光部は、紫外線発光素子を有し、
前記受光部は、受光素子と、前記受光素子の入射部前方に配置され、紫外線を遮断すると共に、特定の波長領域の可視光を透過するためのフィルタと、を有することを特徴とするフォトセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトセンサにおいて、
前記発光部は、前記紫外線発光素子の出射部前方に配置され、特定の波長領域の紫外線を透過させるためのフィルタをさらに有することを特徴とするフォトセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のフォトセンサにおいて、
前記発光部と受光部とは、ケースに収容され、発光部の出射部前方と受光部の入射部前方とを覆う位置にロッドレンズが配置され、発光部からの紫外線が、前記レンズを介して外部に出射され、外部からの可視光が前記ロッドレンズを介して受光部に入射する構造を有し、
前記発光部のフィルタは、前記紫外線発光素子と前記ロッドレンズとの間に、および、前記受光部のフィルタとは、前記受光素子と前記ロッドレンズとの間に、それぞれ配置されることを特徴とするフォトセンサ。
【請求項４】
請求項３に記載のフォトセンサにおいて、
前記ロッドレンズは、紫外線に耐性のある樹脂製であることを特徴とするフォトセンサ。
【請求項５】
請求項１、２、３および４のいずれか一項に記載のフォトセンサにおいて、
前記紫外線発光素子は、紫外線発光ダイオードであることを特徴とするフォトセンサ。
【請求項６】
請求項１、２、３、４および５のいずれか一項に記載のフォトセンサにおいて、
前記受光素子は、シリコンフォトダイオードであることを特徴とするフォトセンサ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、フォトセンサに係り、特に、紫外線を照射して、対象物に設けられている蛍光物質からの蛍光を受光するフォトセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の紫外線による反射式フォトセンサは、発光素子として冷陰極管などの非固体素子と、受光素子とにより構成されている。そのため、大型で衝撃にも弱い構造である。発せられた光は、どの波長でもそのまま受光素子に到達する。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の紫外線発光によるフォトセンサは、大型で消費電力も大きく、衝撃に弱い。発光部および受光部に紫外線のみに制限する仕組みがなかったため、外乱光の影響を受けやすかった。外乱光があれば、受光素子部は誤動作し、検知結果の判定は困難になる。
【０００４】
本考案の目的は、小型軽量で、かつ、自らが放射する光によって影響を受けずに、高精度に検出が行えるフォトセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案によれば、
発光部と受光部とを有するフォトセンサにおいて、
前記発光部は、紫外線発光素子を有し、
前記受光部は、受光素子と、前記受光素子の入射部前方に配置され、紫外線を遮断すると共に、特定の波長領域の可視光を透過するためのフィルタと、を有することを特徴とするフォトセンサが提供される。
【０００６】
前記フォトセンサにおいて、発光部は、紫外線発光素子の出射部前方に配置され、特定の波長領域の紫外線を透過させるためのフィルタをさらに有することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本考案の実施形態について、図面を参照して説明する。図１から図３に、本考案の一実施形態に係るフォトセンサの外観を示す。また、図４および図５において、本考案の一実施形態に係るフォトセンサの構造を示す。
【０００８】
本実施形態のフォトセンサは、発光部２０と受光部３０とを有する。発光部２０と受光部３０とは、それぞれの主要部分がケース１０に収容されている。本実施形態では、対象物に発光部２０から紫外線を照射し、対象物に設けられている蛍光物質を励起して蛍光を放射させ、その蛍光を受光部３０において検出する反射型のフォトセンサを例とする。
【０００９】
本実施形態では、ケース１０において、発光部２０が、出射光が検出対象物を照射する方向に出射される向きに配置され、かつ、受光部３０が、照射光による対象物からの反射光、正確には照射光により励起されて放射される蛍光を受光できる向きに配置される。具体的には、図４に示すように、同じ方向を向くように配置される。それぞれの光軸が、並行するように、また、対象物の位置に合わせて、交差するよう内向きに角度を持つように、発光部２０および受光部３０を配置してもよい。
【００１０】
ケース１０は、図３および図４に示すように、ケース本体１１と、その底面側に装着される蓋１２とを有する。ケース本体１１および蓋１２とは、いずれも遮光性の材料が用いられる。ケース本体１１の上面側に開口部１３が設けられる。また、この開口部１３よりさらに内側に、後述するロッドレンズ４１を保持するための係止部１４が設けられている。
【００１１】
本実施形態のフォトセンサは、発光部２０と受光部３０とにレンズを配置している。すなわち、図４に示すように、発光部２０と受光部３０の前方に、円柱状のロッドレンズ４１（図５参照）が配置されている。もちろん、別体のレンズをそれぞれの前方に配置してもよい。ロッドレンズ４１を配置することによって、検出対象物に、バー状の照射域が形成される。その結果、その位置に蛍光物質が存在する場合、例えば、バー状の照射域中に、蛍光発光域が形成されることになる。
【００１２】
ロッドレンズ４１は、紫外線を透過する材料で形成される。例えば、紫外線透過ガラス、紫外線透過樹脂などを用いることができる。本実施形態では、非ガラス系レンズを用いている。具体的には、紫外線に対して耐性がある樹脂により形成される樹脂系レンズ、例えば、アクリル樹脂レンズを使用している。非ガラス系レンズを使用することにより、軽量化を図ることができる。また、加工性が良いため、ロッドレンズが安価に製造でき、価格を低減することが期待できる。
【００１３】
ロッドレンズ４１は、両端に、保持部４２を有する。この保持部４２は、ケース本体１１の開口部１３の内側に設けられる係止部１４において係止される。これにより、ロッドレンズ４１がケース１０に固定される。
【００１４】
発光部２０は、紫外線発光素子２１と、紫外線発光素子２１の出射面２３前方に配置され、特定の波長領域の紫外線を透過させるためのフィルタ２５と、を有する。また、紫外線発光素子２１には、リード２２ａ、２２ｂが設けられている。紫外線発光素子としては、半導体発光素子、例えば、紫外線発光ダイオードが用いられる。３００ｎｍから４００ｎｍの波長域の紫外線を放射する。
【００１５】
紫外線発光素子２１は、例えば、紫外線発光ダイオード等の素子によっては、紫外線の他に可視光もわずかながら放射する。そこで、可視光遮断フィルタ２５を用いることによって、目的の波長領域３００ｎｍから４００ｎｍの紫外線を透過させ、わずかに放射される可視線を遮断することができる。可視光を阻止することによって、対象物から直接可視光が反射されることを防いでいる。なお、検出の目的によっては、可視光を除去しなくてもよいため、その場合には、フィルタ２５を装着しなくてもよい。フィルタ２５は、ロッドレンズ４１と発光素子２１との間に配置される。
【００１６】
受光部３０は、受光素子３１と、受光素子３１の入射面前方に配置され、特定の波長領域の可視光を透過するためのフィルタ３５と、を有する。また、受光素子３１には、リード３２ａ、３２ｂが設けられている。受光素子としては、半導体受光素子、例えば、シリコンフォトダイオードが用いられる。シリコンフォトダイオードは、主として可視域から長波長側に感度を有する。しかし、紫外線にも感度を持つ。一方、蛍光物質にから放射される蛍光は非常に微弱なため、受光部３０では高感度で受光を行う。そのため、紫外線が直接反射されて受光素子３１に入射すると、それで感度を生じてしまい、誤差を生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、紫外線を遮断し、可視光を透過するフィルタ３５を受光部３０の前方側に配置している。このフィルタ３５では、４００ｎｍより短波長側の紫外線が遮断でき、蛍光が透過できればよい。フィルタ３５は、ロッドレンズ４１と受光素子３１との間に配置される。
【００１７】
次に、本実施形態に係るフォトセンサの使用例について説明する。検出対象物に、紫外線の照射により励起されて蛍光を発する蛍光物質を存在させる。または、検出対象物の特定領域に予め含ませておく。例えば、蛍光塗料を塗布すること、蛍光物質を含む反射テープを貼着させること、対象物自体に蛍光物質を混在させておくことによって、対象物に蛍光物質を存在させることができる。このように蛍光物質が存在すると、紫外線により刺激されることによって、蛍光物質が励起されて、固有の蛍光が放射される。蛍光物質は、検出の目的に応じて特定のパターンを形成するよう存在させることができる。また、存在領域の分布も、目的に応じて決められる。
【００１８】
検出に際しては、本実施形態のフォトセンサの発光素子２１にリード２２ａ，２２ｂを介して通電することにより、紫外線を発光させる。紫外線は、発光素子２１の前方から外部に向けて放射される。このとき、紫外線のみがフィルタ２５を透過し、可視光は遮断される。放射された紫外線は、検出対象物の蛍光物質に照射されると、固有の蛍光を発光する。この蛍光は、可視光であるため、フィルタ３５を透過して受光素子３１により受光される。一方、紫外線が対象物から直接反射されて、受光部３０に達した場合には、フィルタ３５により遮断され、受光素子３１には入射しない。紫外線が入射してノイズとして影響を与えることにはならない。
【００１９】
本考案のフォトセンサは、種々の用途に用いることができる。例えば、紙幣鑑別機のセンサとして使用することができる。前述した実施形態のフォトセンサであれば、発光素子２１から紫外線が放射され、かつ、フィルタ２５により、可視光が遮断される。その結果、発光部２０からは紫外線が出射され、可視光が出射されないことになる。これにより、蛍光以外の可視光が受光素子３１に入射することを防ぐことができる。また、対象物において直接反射される紫外線は、受光部３０においてフィルタ３５により遮断される。一方、蛍光は、フィルタ３５を透過して受光素子３１に入射する。これにより、紫外線によりノイズが発生することを防ぐことができる。
【００２０】
従って、本実施形態のフォトセンサによれば、精度の高い識別が可能となる。その結果、紫外線などの短波長に対して蛍光の発光の有無による、反射または非反射の特長を有する機能性インキを利用した対象物、例えば、紙幣、カード、有価証券、商品券、各種の証明書についての真偽判別センサとして使用することができる。
【００２１】
また、紫外線が放射されたことに応じた蛍光の発光有無を利用して、蛍光物質の存在、すなわち、その蛍光物質が設けられている対象物の存在を検知することに利用することができる。
【００２２】
さらに、可視光では読み取ることができないが、紫外線では読み取ることができる情報の検出に利用することもできる。
【００２３】
このように、本実施形態のフォトセンサは、各種用途に利用することができる。その際、発光部において、発光素子として、従来の紫外線冷陰極管の代わりに、半導体紫外線発光素子、具体的には、紫外線ＬＥＤを使用することにより、小型化、省電力化、長寿命化をそれぞれ実現することが可能となる。
【００２４】
また、アクリルなどの樹脂系ロッドレンズの使用により、組立てが容易な形状にすることが可能となり、組立て作業の効率化を達成できる。その結果、ガラスレンズの代わりにアクリルなどの樹脂系レンズを使用することで安価にセンサを製作することができる。
【００２５】
さらに、紫外線ＬＥＤを使用して、反射式フォトセンサを製作しようとすると、これまでの一般なフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣなどの受光素子では、受光感度が赤外光にピーク感度があり、紫外線域で感度がわずかのため検知の精度がでない。しかし、本考案のフォトセンサは、フィルタを用いることにより、紫外線帯域に限定した発光、および、特定波長に限定した受光となるため、発光素子側から漏れる可視光および紫外線による影響を受けにくい。従って、高精度の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本考案の一実施形態に係るフォトセンサの平面図である。
【図２】本考案の一実施形態に係るフォトセンサの正面図である。
【図３】本考案の一実施形態に係るフォトセンサの底面図である。
【図４】本考案の一実施形態に係るフォトセンサの断面図である。
【図５】本考案の一実施形態に係るフォトセンサの一部を切り欠いてみせる側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０…ケース、１１…ケース本体、１２…蓋、２０…発光部、２１…紫外線発光素子、２２ａ、２２ｂ…リード、２３…出射部、２５…フィルタ、３０…受光部、３１…受光素子、３２ａ、３２ｂ…リード、３３…入射部、４０…ロッドレンズ、４１…レンズ本体、４２…保持部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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