JP2018124133A - Photochromic detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紙や光透過体などの媒体に塗布又は含浸されたフォトクロミック物質を検出するフォトクロミック検出装置に関する。 The present invention relates to a photochromic detection device that detects a photochromic substance applied or impregnated in a medium such as paper or a light transmitting body.
紫外光照射により色(可視光の反射率や透過率)が可逆的に変化する調光機能を有するフォトクロミック物質は、屋外の直射日光下での眩しさを軽減させる調光サングラスや光変調素子をはじめとする光学材料として使用され、また、紫外光の非照射/照射により特定の文字やマークの非表示/表示が切換可能なセキュリティインクやコート剤などの印刷材料として使用されている。 Photochromic materials with a dimming function that reversibly changes color (reflectance and transmittance of visible light) by ultraviolet light irradiation are dimming sunglasses and light modulation elements that reduce glare in outdoor direct sunlight. It is used as a first optical material, and as a printing material such as a security ink or a coating agent that can be switched between non-display / display of specific characters and marks by non-irradiation / irradiation of ultraviolet light.
代表的なフォトクロミック物質としては、スピロピラン系化合物、スピロオキサジン系化合物、ナフトピラン系化合物、フルギド系化合物およびジアリールエテン系化合物などが開発されている。
しかしながら、フォトクロミック物質の調光機能については、その用途に適した色や発色濃度や発色/消色速度などの特性が求められるため、様々な誘導体や新しい分子骨格を有する化合物の開発が試みられている。
As typical photochromic substances, spiropyran compounds, spirooxazine compounds, naphthopyran compounds, fulgide compounds, diarylethene compounds, and the like have been developed.
However, for the dimming function of photochromic materials, characteristics such as color, color density and color development / decoloration speed suitable for the application are required. Therefore, various derivatives and compounds having a new molecular skeleton have been developed. Yes.
そのため、新規に開発されたフォトクロミック物質や既存のフォトクロミック物質、あるいはそれらフォトクロミック物質をポリマー基材に所定の混合率で混合してなる樹脂材料等に関して、紫外光の非照射時と照射時における色の変化特性を定量的に測定したいという要請がある。 Therefore, for newly developed photochromic substances, existing photochromic substances, or resin materials obtained by mixing these photochromic substances with a polymer substrate at a predetermined mixing ratio, the color of the ultraviolet light when not irradiated and when irradiated There is a demand for quantitative measurement of change characteristics.
また、フォトクロミック物質をセキュリティインク等の印刷材料に使用する場合は、その印刷材料の紫外光の非照射時と照射時における色の変化特性がフォトクロミック物質の組成により異なることから、紫外光の照射により表出する特定の印刷図形の有無を判別・確認し得るだけでなく、色の変化特性を定量的に測定することによりその測定値をセキュリティ情報として使用することができる。
すなわち、セキュリティインクとして使用する特定のフォトクロミック物質について予め測定した色の変化特性の数値と、検出対象となる印刷物に使用されているフォトクロミック物質ついて測定した色の変化特性の数値とを比較することにより、フォトクロミック物質の同一性を判別して当該印刷物の真贋などを判定することができるので、この色の変化特性の測定値をセキュリティ情報として内在させることが可能となる。
In addition, when using photochromic materials for printing materials such as security inks, the color change characteristics of the printing materials when not irradiated with ultraviolet light and when irradiated differ depending on the composition of the photochromic material. Not only can the presence / absence of a specific printed figure to be displayed be discriminated / confirmed, but also the measured value can be used as security information by quantitatively measuring the color change characteristics.
That is, by comparing the numerical value of the color change characteristic measured in advance for a specific photochromic substance used as security ink with the numerical value of the color change characteristic measured for the photochromic substance used in the printed material to be detected. Since the identity of the photochromic substance can be determined to determine the authenticity of the printed matter, the measurement value of the color change characteristic can be included as security information.
ところで、色の変化特性を測定するため、一般には分光光度計が用いられている。
この分光光度計には、前分光方式と後分光方式があり、前分光方式は、白色光源から放射される光をバンドパスフィルタやプリズム等の分光器により所定の狭帯域光に分割して被測定物となる試料に照射し、被測定物からの反射光や透過光の光強度を単一のセンサで各帯域光ごとに測定するものである。
また、後分光方式は、白色光源から放射される光を被測定物となる試料に照射し、その反射光や透過光をバンドパスフィルタやプリズム等の分光器を用いて所定の帯域光に分割して、各帯域光ごとにその光強度を複数のセンサで測定するものである。
いずれの方式によっても、試料を反射又は透過する光に含まれる各帯域光の光強度を測定することができ、試料に何らかの色変化があった場合にはそれぞれの光強度が変化するので、色の変化特性を定量的に測定することができる。
Incidentally, a spectrophotometer is generally used to measure the color change characteristics.
This spectrophotometer has a pre-spectroscopy method and a post-spectroscopy method. In the pre-spectrometry method, light emitted from a white light source is divided into a predetermined narrow band light by a spectroscope such as a bandpass filter or a prism. A sample to be measured is irradiated, and the light intensity of reflected light or transmitted light from the object to be measured is measured for each band light with a single sensor.
The post-spectral method irradiates a sample to be measured with light emitted from a white light source, and divides the reflected or transmitted light into predetermined band light using a spectroscope such as a bandpass filter or a prism. Then, for each band light, the light intensity is measured by a plurality of sensors.
With either method, the light intensity of each band light included in the light reflected or transmitted through the sample can be measured, and if there is any color change in the sample, the respective light intensity changes. It is possible to quantitatively measure the change characteristics.
これらの方式では、分割する帯域数が多くなるほど測定精度が向上するため、光源として白色(ブロードバンド)光源が用いられ、バンドパスフィルタも狭帯域のものが多数使用される。
この種の狭帯域バンドパスフィルタは、光検出器の光電変換電流を大きくするために、カットする波長帯域の光透過率が小さく、パスさせる波長帯域の光透過率が大きいことが求められており、そのようなフィルタは多層膜蒸着技術を用いて各波長帯域ごとに製作しなければならないため非常に高価なものとなる。
In these methods, since the accuracy of measurement increases as the number of bands to be divided increases, a white (broadband) light source is used as the light source, and many band-pass filters are used.
In order to increase the photoelectric conversion current of the photodetector, this type of narrow-band bandpass filter is required to have a low light transmittance in the wavelength band to be cut and a high light transmittance in the wavelength band to be passed. Such a filter is very expensive because it must be manufactured for each wavelength band using a multilayer deposition technique.
また、白色(ブロードバンド)光源やバンドパスフィルタを用いない簡易型の分光光度計として、試料に対して赤色光、緑色光、青色光を照射するRGBのLED(発光ダイオード)を用い、これを順次点灯させて、試料からの反射光の光強度を各色光ごとに単一のセンサで検出するものが知られている(特許文献1、2)。
In addition, as a simple spectrophotometer that does not use a white (broadband) light source or a band-pass filter, RGB LEDs (light emitting diodes) that irradiate the sample with red, green, and blue light are used. It is known that the light intensity of reflected light from a sample is detected by a single sensor for each color light (
しかしながら、上述したような分光光度計は、いずれも、試料を反射又は透過する可視光を所定波長帯域の単色光に分光して、各単色光ごとに光強度を測定することにより各波長帯域に対する光強度分布を測定するものであるため、紫外光源を備えていないことが多い。
また、紫外光源を備えていたとしても、その紫外光源は、測定波長領域を可視光領域から紫外光領域まで広げるためのものであるから、試料に照射して反射又は透過される紫外光の光強度を測定することはできても、可視光を単色光に分光した各帯域光の紫外光非照射時と照射時における光強度を測定することはできない。
したがって、分光光度計によっては、紫外光の非照射時と照射時におけるフォトクロミック物質の色の変化特性を測定することはできないため、従来は、暗室に光学定盤を設置して、その上に、分光光度計と同様の分光測定を行うことのできる光学系を組み、さらに別途紫外光源を配した大掛かりな装置を用いてフォトクロミック物質の色の変化特性を測定しなければならなかった。
However, in any of the spectrophotometers described above, the visible light reflected or transmitted from the sample is split into monochromatic light of a predetermined wavelength band, and the light intensity is measured for each monochromatic light, thereby measuring each wavelength band. Since it measures the light intensity distribution, it is often not equipped with an ultraviolet light source.
Even if an ultraviolet light source is provided, the ultraviolet light source is intended to extend the measurement wavelength region from the visible light region to the ultraviolet light region. Even if the intensity can be measured, it is not possible to measure the light intensity at the time of non-irradiation and irradiation of each band of light obtained by separating visible light into monochromatic light.
Therefore, depending on the spectrophotometer, it is not possible to measure the color change characteristics of the photochromic substance when it is not irradiated with ultraviolet light, and conventionally, an optical surface plate is installed in a dark room, and then, An optical system capable of performing spectroscopic measurement similar to that of a spectrophotometer was assembled, and a color change characteristic of the photochromic material had to be measured using a large-scale apparatus provided with a separate ultraviolet light source.
そこで本発明は、上記のような大掛かりな装置を用いることなく、紫外光の非照射時と照射時におけるフォトクロミック物質の色の変化特性を定量的に測定することができる簡易小型で且つ安価なフォトクロミック検出装置を提供することを技術的課題としている。 Therefore, the present invention is a simple, small and inexpensive photochromic capable of quantitatively measuring the color change characteristics of the photochromic substance when not irradiated with ultraviolet light and without irradiation, without using a large-scale apparatus as described above. Providing a detection device is a technical problem.
この課題を解決するために、本発明は、紙や光透過体などの媒体に塗布又は含浸されたフォトクロミック物質を検出するフォトクロミック検出装置であって、前記媒体に対して紫外光、赤色光、緑色光及び青色光を照射する特定発光波長の紫外光LED、赤色光LED、緑色光LED及び青色光LEDを設けた光源装置と、該光源装置から前記媒体に照射されて反射又は透過する光の光強度を検出する光電変換素子を設けた光検出器と、前記光源装置により前記媒体に対して紫外光を照射せずに赤色光、緑色光及び青色光を個別に照射したときに前記光検出器で検出される赤色光、緑色光及び青色光の夫々の光強度と、前記媒体に対して紫外光を照射しながら赤色光、緑色光及び青色光を個別に照射したときに前記光検出器で検出される赤色光、緑色光及び青色光の夫々の光強度とに基づき、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光強度の変化に対応する数値を算出して、その数値を表示器に表示させるマイコンとを具備していることを特徴とする。 In order to solve this problem, the present invention provides a photochromic detection device for detecting a photochromic substance coated or impregnated on a medium such as paper or a light transmissive body, wherein ultraviolet light, red light, green A light source device provided with an ultraviolet LED, a red LED, a green LED and a blue LED having a specific emission wavelength for irradiating light and blue light, and light reflected from or transmitted to the medium from the light source device A photodetector provided with a photoelectric conversion element for detecting intensity; and the photodetector when the light source device individually irradiates red light, green light and blue light without irradiating the medium with ultraviolet light. The light detector detects when the red light, the green light and the blue light are individually irradiated with the red light, the green light and the blue light while the ultraviolet light is irradiated on the medium. Detected red Based on the light intensity of each of green light and blue light, a microcomputer that calculates numerical values corresponding to changes in the light intensity of each color light during non-irradiation of ultraviolet light and during irradiation and displays the numerical values on a display It is characterized by comprising.
本発明に係るフォトクロミック検出装置によれば、光源装置に赤色光LED、緑色光LED及び青色光LEDの他に、紫外光LEDが設けられ、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光強度に基づいて、フォトクロミック物質の色の変化特性を定量的に測定することができるから、従来の如く暗室内に設置した光学定盤上に光学系を組んだり、高価な狭帯域バントパスフィルタを使用したりすることなく、簡易小型で且つ安価に製造できる。
また、既知のフォトクロミック物質について予め色の変化特性を測定した数値データと、未知のフォトクロミック物質について測定された色の変化特性の数値データと比較することによりフォトクロミック物質の同一性を判断することができ、既知のフォトクロミック物質についての数値データをデータベース化しておけば、測定された数値に基づいてフォトクロミック物質を特定することができる。
According to the photochromic detection device of the present invention, the light source device is provided with the ultraviolet light LED in addition to the red light LED, the green light LED, and the blue light LED, and the light of each color light at the time of non-irradiation and irradiation of the ultraviolet light. Since the color change characteristics of photochromic materials can be measured quantitatively based on the intensity, an optical system is built on an optical surface plate installed in a dark room as in the past, or an expensive narrowband bandpass filter is installed. Without being used, it can be manufactured in a small size and at a low cost.
In addition, the identity of the photochromic material can be determined by comparing the numerical data obtained by measuring the color change characteristics of a known photochromic material in advance with the numerical data obtained by measuring the color change characteristics of an unknown photochromic material. If numerical data on known photochromic substances is stored in a database, the photochromic substance can be specified based on the measured numerical values.
本例は、紙や光透過体などの媒体に塗布又は含浸されたフォトクロミック物質を検出するフォトクロミック検出装置であって、前記媒体に対して紫外光、赤色光、緑色光及び青色光を照射する特定発光波長の紫外光LED、赤色光LED、緑色光LED及び青色光LEDを設けた光源装置と、該光源装置から前記媒体に照射されて反射又は透過する光の光強度を検出する光電変換素子を設けた光検出器と、前記光源装置により前記媒体に対して紫外光を照射せずに赤色光、緑色光及び青色光を個別に照射したときに前記光検出器で検出される赤色光、緑色光及び青色光の夫々の光強度と、前記媒体に対して紫外光を照射しながら赤色光、緑色光及び青色光を個別に照射したときに前記光検出器で検出される赤色光、緑色光及び青色光の夫々の光強度とに基づき、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光強度の変化に対応する数値を算出して、その数値を表示器に表示させるマイコンとを具備している。 This example is a photochromic detection device for detecting a photochromic substance coated or impregnated on a medium such as paper or a light transmissive body, and irradiates the medium with ultraviolet light, red light, green light and blue light. A light source device provided with an ultraviolet light LED, a red light LED, a green light LED, and a blue light LED having a light emission wavelength, and a photoelectric conversion element that detects the light intensity of light reflected from or transmitted through the medium from the light source device. The provided light detector and the red light, green detected by the light detector when the light source device individually irradiates red light, green light and blue light without irradiating the medium with ultraviolet light. The light intensity of each of light and blue light and the red light and green light detected by the photodetector when the medium is irradiated with red light, green light and blue light while irradiating ultraviolet light. And each of the blue light Based on the intensity, it calculates a value corresponding to the change in light intensity of each color light when irradiated at the time of non-irradiation of ultraviolet light, and a microcomputer for displaying the numerical value on the display.
ここで、光検出器に入射される光に含まれる紫外光を吸収又は反射する紫外光カットフィルタを配しておけば、紫外光領域に感度を有する光検出器を用いる場合であっても、紫外光の影響を排除することができる。
マイコンで算出される光強度の変化に対応する数値としては、例えば、紫外光非照射時の各色光の光強度の対数変換値と、紫外光照射時の各色光の光強度の対数変換値との差値で算出される光濃度の変化量、または、紫外光非照射時の各色光の光強度の対数変換値と、紫外光照射時の各色光の光強度の対数変換値との比率で算出される光濃度の変化率などを用いればよい。
また、光源装置を駆動制御するため、所定のスタート操作により、紫外光LEDを非点灯状態と点灯状態に切り換えて、夫々の状態で、赤色光LED、緑色光LED及び青色光LEDを個別に点灯させ、紫外光の非照射時及び照射時における各色光の光強度を個別に記憶するシーケンス制御手段をマイコンに備えておけば、例えば、スタートスイッチを押す一操作のみで、全ての測定が実行され、その測定結果を表示することができる。
Here, if an ultraviolet light cut filter that absorbs or reflects ultraviolet light contained in the light incident on the photodetector is arranged, even if a photodetector having sensitivity in the ultraviolet light region is used, The influence of ultraviolet light can be eliminated.
As numerical values corresponding to the change in light intensity calculated by the microcomputer, for example, a logarithmic conversion value of the light intensity of each color light when ultraviolet light is not irradiated, and a logarithmic conversion value of the light intensity of each color light when ultraviolet light is irradiated The ratio of the change in light density calculated by the difference between the values, or the logarithm conversion value of the light intensity of each color light when not irradiated with ultraviolet light and the logarithmic conversion value of the light intensity of each color light when irradiated with ultraviolet light The calculated light density change rate or the like may be used.
In addition, in order to drive and control the light source device, the ultraviolet light LED is switched between a non-lighting state and a lighting state by a predetermined start operation, and the red light LED, the green light LED, and the blue light LED are individually turned on in each state. If the microcomputer is equipped with a sequence control means that individually stores the light intensity of each color light during non-irradiation of ultraviolet light and during irradiation, for example, all measurements are performed with only one operation of pressing the start switch. The measurement result can be displayed.
さらに、前記光源装置、前記光検出部、前記マイコン、前記表示部を装置本体に一体に組み込めば、携帯可能な程度に小型化できる。
さらにまた、そのような装置本体をハンディタイプに形成し、バンドルファイバを介して接続された測定プローブに、装置本体側に配された前記各LEDから放射された光を案内して前記媒体に対して照射する複数の投光用導光体(光ファイバ)の光出射端と、前記媒体で反射又は透過した光を受光して前記光検出器に案内する受光用導光体(光ファイバ)の光入射端を配すれば、測定プローブを測定したいところに当てることにより、手軽に測定することができるというメリットがある。
Furthermore, if the light source device, the light detection unit, the microcomputer, and the display unit are integrated into the apparatus main body, the size can be reduced to a portable level.
Furthermore, such a device main body is formed in a handy type, and the light emitted from each LED arranged on the device main body side is guided to the measurement probe connected via the bundle fiber to the medium. Light emitting ends of a plurality of light projecting light guides (optical fibers) to be irradiated and light receiving light guides (optical fibers) that receive light reflected or transmitted by the medium and guide the light to the photodetector. If the light incident end is arranged, there is an advantage that the measurement probe can be easily measured by placing it on the place where measurement is desired.
図1及び図2に示すフォトクロミック検出装置1は、紙や光透過体などの媒体に塗布又は含浸されたフォトクロミック物質を検出するために用いられ、媒体の上に載置して使用する装置本体2に、光源装置3と、光検出器4と、光源装置3の駆動制御及び所定の演算処理を行うマイコン5と、その演算処理結果を表示させる表示器としての液晶表示板6を備えている。
A
装置本体2の底面には、媒体上の任意の検出部位に重ねる観察窓7が形成され、その内部には測光部8が形成されている。
測光部8には、内側が角錐台形状となる四つの傾斜面9…が形成され、前記光源装置3となる特定発光波長の紫外光LED11、赤色光LED12、緑色光LED13及び青色光LED14が、観察窓7に対して前後左右方向斜め上方から等角的に紫外光、赤色光、緑色光及び青色光を照射するように取り付けられている。
また、光検出器4は、フォトダイオード15の入射面に、紫外光を吸収又は反射する紫外光カットフィルタ16が設けられてなり、媒体で反射された光の光強度を検出するために観察窓7の真上の天井面10に配されている。
なお、測光部8は、観察窓7を媒体の上に重ねて塞いだ状態で外部から光が入らないように遮光空間となっている。
An observation window 7 is formed on the bottom surface of the apparatus main body 2 so as to overlap an arbitrary detection site on the medium, and a
The
Further, the
The
マイコン5は、光源装置3の各LED11〜14の駆動制御を行うプログラムと、光検出器4から出力された光強度信号に基づいて所定の演算処理を行うプログラムと、測定に必要な各種データを記憶すると共に測定中のデータを一時記憶するメモリを備えており、メインスイッチ20をオンすることでスタンバイ状態となり、スタートスイッチ21をオンすることで前記プログラムに従い処理が実行される。
そして、光源装置3により媒体に対して紫外光を照射せずに赤色光、緑色光及び青色光を個別に照射したときに光検出器4で検出される赤色光、緑色光及び青色光の夫々の光強度と、媒体に対して紫外光を照射しながら赤色光、緑色光及び青色光を個別に照射したときに光検出器4で検出される赤色光、緑色光及び青色光の夫々の光強度に基づき、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光強度の変化に対応する数値を算出し、液晶表示板6に表示させる。
The microcomputer 5 includes a program for performing drive control of the
Then, each of red light, green light and blue light detected by the
液晶表示板6は、赤色光データ表示部6R、緑色光データ表示部6G及び青色光データ表示部6Bを備え、各表示部6R、6G、6Bとも、紫外光非照射時データ表示部17、紫外光照射時データ表示部18、差分または比率データ表示部19を備えた3行3列の表形式で数値データを表示する。
The liquid
図3は、マイコン5の処理手順を示すフローチャートであり、フォトクロミック検出装置1の観察窓7を測定しようとする媒体の任意の個所に載せ、メインスイッチ20をオンした状態でスタートスイッチ21をオンすると、図3に示す処理が実行開始される。
FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the microcomputer 5. When the
まず、ステップSTP1で紫外光LED11が消灯されていることを確認して、インデックスn=0とし、ステップSTP2〜4に移行して赤色光測定処理が実行される。
ここでは、ステップSTP2で赤色光LED12を点灯し、ステップSTP3に移行して光検出器4で媒体からの赤色光の反射光強度PRn(n=0)を測定し、所定の記憶領域に記憶した後、ステップSTP4で赤色光LED12を消灯する。
First, it is confirmed in step STP1 that the
Here, the
次いで、ステップSTP5〜7に移行して緑色光測定処理が実行される。
ここでは、ステップSTP5で緑色光LED13を点灯し、ステップSTP6に移行して光検出器4で被測定物からの緑色光の反射光強度PGn(n=0)を測定し、所定の記憶領域に記憶した後、ステップSTP6で緑色光LED13を消灯する。
Subsequently, it transfers to step STP5-7 and a green light measurement process is performed.
Here, the
さらに、ステップSTP8〜10に移行して青色光測定処理が実行される。
ここでは、ステップSTP8で青色光LED14を点灯し、ステップSTP9に移行して光検出器4で被測定物からの青色光の反射光強度PBn(n=0)を測定し、所定の記憶領域に記憶した後、ステップSTP10で青色光LED14を消灯する。
Furthermore, it transfers to step STP8-10 and a blue light measurement process is performed.
Here, the blue
ステップSTP11では、n=1であるか否かが判断され、n=1でないときは紫外光照射時の反射光強度を測定するため、ステップSTP12に移行して紫外光LED11を点灯し、インデックスn=1としてステップSTP2に戻り、ステップSTP2〜10の各色光測定処理を実行し、各色光の反射光強度PRn(n=1)、PGn(n=1)、PBn(n=1)を測定する。
これにより、紫外光の非照射時における各色反射光強度PR0、PG0、PB0と、紫外光照射時における各色反射光強度PR1、PG1、PB1が測定される。
In step STP11, it is determined whether or not n = 1. If n = 1, in order to measure the reflected light intensity at the time of ultraviolet light irradiation, the process proceeds to step STP12 to turn on the
Thereby, each color reflected light intensity PR 0 , PG 0 , PB 0 when not irradiated with ultraviolet light and each color reflected light intensity PR 1 , PG 1 , PB 1 when irradiated with ultraviolet light are measured.
ステップSTP11でn=1であると判断されると、ステップSTP13に移行し、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光強度PR0、PG0、PB0、PR1、PG1、PB1に基づき、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光強度の変化に対応する数値が算出され、本例では、光強度の変化に対応する数値として光濃度値の変化量ΔDR、ΔDG、ΔDBまたは光濃度値の変化率が算出される。 If it is determined in step STP11 that n = 1, the process proceeds to step STP13, and the light intensity PR 0 , PG 0 , PB 0 , PR 1 , PG 1 , of each color light at the time of non-irradiation and irradiation of ultraviolet light. Based on PB 1 , a numerical value corresponding to the change in light intensity of each color light during non-irradiation with ultraviolet light and during irradiation is calculated. In this example, the change amount ΔDR of the light density value is used as a numerical value corresponding to the change in light intensity. , ΔDG, ΔDB, or the change rate of the light density value.
光濃度値の変化量ΔDR、ΔDG、ΔDBは、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光濃度値の差として定義されるが、紫外光非照射時の各色光の光強度PR0、PG0、PB0の対数変換値と、紫外光照射時の各色光の光強度PR1、PG1、PB1対数変換値との差と等価であるため、下式により算出する。
ΔDR=log(PR0)−log(PR1)
ΔDG=log(PG0)−log(PG1)
ΔDB=log(PB0)−log(PB1)
The change amounts ΔDR, ΔDG, and ΔDB of the light density values are defined as the difference between the light density values of the respective color lights when the ultraviolet light is not irradiated and irradiated, but the light intensity PR 0 of each color light when the ultraviolet light is not irradiated. , PG 0 , PB 0 logarithmically converted values and the light intensity PR 1 , PG 1 , PB 1 logarithmically converted values of each color light at the time of ultraviolet light irradiation are equivalent to the difference, and are calculated by the following equation.
ΔDR = log (PR 0 ) −log (PR 1 )
ΔDG = log (PG 0 ) −log (PG 1 )
ΔDB = log (PB 0 ) −log (PB 1 )
また、光濃度値の変化率は、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光濃度の比率として定義され、紫外光非照射時の各色光の光強度PR0、PG0、PB0の対数変換値と、紫外光照射時の各色光の光強度PR1、PG1、PB1の対数変換値との比率と透過であるため、下式により算出する。
log(PR0)/log(PR1)
log(PG0)/log(PG1)
log(PB0)/log(PB1)
または、
log(PR1)/log(PR0)
log(PG1)/log(PG0)
log(PB1)/log(PB0)
The change rate of the light density value is defined as the ratio of the light density of each color light when not irradiated with ultraviolet light and the light intensity PR 0 , PG 0 , PB 0 of each color light when not irradiated with ultraviolet light. The ratio is a ratio of the logarithm conversion value to the logarithm conversion value of the light intensity PR 1 , PG 1 , PB 1 of each color light when irradiated with ultraviolet light, and the transmission is performed.
log (PR 0 ) / log (PR 1 )
log (PG 0 ) / log (PG 1 )
log (PB 0 ) / log (PB 1 )
Or
log (PR 1 ) / log (PR 0 )
log (PG 1 ) / log (PG 0 )
log (PB 1 ) / log (PB 0 )
ステップSTP14では、紫外光の非照射時に媒体で反射される各色光の光強度PR0、PG0、PB0の対数変換値log(PR0)、log(PG0)、log(PB0)と、紫外光の照射時に媒体で反射される各色光の各色反射光強度PR1、PG1、PB1の対数変換値log(PR1)、log(PG1)、log(PB1)と、光濃度値の変化量ΔDR、ΔDG、ΔDBまたは光濃度値の変化率を、液晶表示板6に表示させて処理を終了する。
In step STP14, the logarithm conversion values log (PR 0 ), log (PG 0 ), log (PB 0 ) of the light intensities PR 0 , PG 0 , and PB 0 of each color light reflected by the medium when no ultraviolet light is irradiated. Logarithmically converted values log (PR 1 ), log (PG 1 ), log (PB 1 ) of each color reflected light intensity PR 1 , PG 1 , PB 1 of each color light reflected by the medium when irradiated with ultraviolet light, light The change amount ΔDR, ΔDG, ΔDB of the density value or the change rate of the light density value is displayed on the liquid
なお、ステップSTP1〜11の処理が、スタート操作により、紫外光LED11を非点灯状態と点灯状態に切り換えて、夫々の状態で、赤色光LED12、緑色光LED13及び青色光LED14を個別に点灯させ、紫外光の非照射時及び照射時における各色光の光強度を個別に記憶するシーケンス制御手段である。
In addition, the process of steps STP1 to 11 switches the
以上が本発明の一構成例であって、次いでその作用について説明する。
媒体に塗布したフォトクロミック物質を検出するときは、その媒体の検出部位の上に観察窓7を重ねるように置き、メインスイッチ20をオンした状態でスタートスイッチ21をオンする。
The above is one configuration example of the present invention, and the operation thereof will be described.
When detecting the photochromic substance applied to the medium, the observation window 7 is placed on the detection portion of the medium, and the
これにより、各LED11〜14を点灯させるシーケンス制御が実行される。
まず、紫外光LED11を点灯しない状態で、赤色光LED12、緑色光LED13及び青色光LED14が個別に順次点灯されて、紫外光の非照射時に媒体で反射された各色光の夫々の光強度が検出される(ステップSTP1〜10)。
次いで、紫外光LEDを点灯させた状態で(ステップSTP12)、赤色光LED12、緑色光LED13及び青色光LED14が個別に順次点灯されて、紫外光の照射時に媒体で反射された各色光の夫々の光強度が検出される(ステップSTP2〜10)。
光強度の検出が終了すると、検出された各色光の光強度に基づき、その変化に対応する数値が算出されて、液晶表示板6に表示される(ステップSTP12〜14)。
Thereby, the sequence control which lights each LED11-14 is performed.
First, the
Next, with the ultraviolet light LED turned on (step STP12), the
When the detection of the light intensity is completed, a numerical value corresponding to the change is calculated based on the detected light intensity of each color light, and is displayed on the liquid crystal display panel 6 (steps STP12 to 14).
このように、本例では、スタートスイッチ21を押す一操作のみで、全ての測定が実行され、その測定結果が表示される。
また、光強度の変化に対応する数値が、光濃度値の変化量ΔDR、ΔDG、ΔDBまたは光濃度値の変化率として算出され、その数値が光の三原色である赤色光、緑色光、青色光の各色光ごとに液晶表示板6に表示されるので、紫外光照射によりどのような色変化が生じたかを定量的に測定することができる。
したがって、従来の如く暗室内に設置した光学定盤上に光学系を組んだり、高価な狭帯域バントパスフィルタを使用したりすることなく、簡易小型で且つ安価に製造できる。
As described above, in this example, all the measurements are performed and the measurement results are displayed by only one operation of pressing the
Also, the numerical value corresponding to the change in light intensity is calculated as the change amount ΔDR, ΔDG, ΔDB of the light density value or the change rate of the light density value, and the numerical values are red light, green light, blue light, which are the three primary colors of light. Since each color light is displayed on the liquid
Therefore, the optical system can be simply and compactly manufactured at low cost without using an optical system on an optical surface plate installed in a dark room as in the prior art or using an expensive narrow-band bandpass filter.
さらに、既知のフォトクロミック物質について予め色の変化特性を測定した数値データをマイコンに記憶させておき、未知のフォトクロミック物質について測定された色の変化特性の数値データを、あらかじめ記憶させた数値データと比較することによりフォトクロミック物質の同一性を判断することができる。
さらにまた、既知のフォトクロミック物質についての数値データをデータベース化しておけば、測定された数値に基づいてフォトクロミック物質を特定することができる。
Furthermore, numerical data obtained by measuring the color change characteristics of a known photochromic substance in advance is stored in a microcomputer, and the numerical data of the color change characteristics measured for an unknown photochromic substance is compared with the numerical data stored in advance. By doing so, the identity of the photochromic substance can be determined.
Furthermore, if numerical data on known photochromic substances is stored in a database, the photochromic substance can be specified based on the measured numerical values.
図4は本発明の他の実施例を示す。なお、図1〜2と共通する部分については同一符号を付し詳細説明は省略する。
本例のフォトクロミック検出装置31は、装置本体32に測定プローブ33が接続されて成る。
装置本体32は、ハンディタイプの携帯可能なケーシング34の上部に光コネクタ35が形成され、光コネクタ35内には光源装置3となる各LED11〜14と、光検出器4となるフォトダイオード15が配列されている。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In addition, about the part which is common in FIGS. 1-2, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
The
In the apparatus
測定プローブ33はペン型に形成され、その後端部から導光体となるバンドルファイバ36が延設されて前記光コネクタ35に接続されると共に、先端に開口部37を設けた測光部38が形成され、測定しようとする媒体に開口部37を押し当てたときに外部から光が入らないようになっている。
測光部38内には、投受光部となるバンドルファイバ36の端面39が開口部37に向かって配されており、中央のファイバ群45が受光用導光体として光検出器4に接続され、その周囲のファイバ群がランダムに四分割されて、それぞれのファイバ群41〜44が投光用導光体として光源装置3の各LED11〜14に接続されている。
これにより、各LED11〜14から放射された光はそれぞれの光ファイバ群41〜44に案内され、バンドルファイバ36の端面39から媒体に向かって照射され、媒体で反射され投受光部38に入射した光はファイバ群45により光検出器4まで案内されて、光強度が検出される。
The
In the
As a result, the light emitted from the
したがって、測光部38の開口部37を媒体の任意の測定部位にあてた状態でスタートボタン21を押せば、各LED11〜14が実施例1と同様に内蔵されたマイコン(図示せず)により駆動制御され、紫外光の非照射時と照射時で各色光が媒体に対して個別に照射され、媒体で反射された各色光の光強度を個別に測定することができ、これに基づいて光強度の変化に対応する数値が、例えば光濃度値の変化量として算出され、その結果が液晶表示板6に表示される。
Therefore, when the
なお、上記実施例の説明では、光強度の変化に対応する数値として、光濃度値の変化量および変化率を算出して表示する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、光強度の変化量や変化率で表示してもよく、さらに、予め規定した演算式に基づいて算出するようにしてもよい。 In the description of the above embodiment, the case where the change amount and the change rate of the light density value are calculated and displayed as the numerical value corresponding to the change of the light intensity has been described. The amount of change or the rate of change may be displayed, or may be calculated based on a predetermined arithmetic expression.
さらに、いずれの実施例も媒体で反射した光を検出するタイプについて説明したが、媒体を透過した光を検出するタイプであってもよく、その場合は、媒体を挟んで、光源装置3の反対側に光検出器4を配したり、光源装置3の各LED11〜14に接続される導光体の光出射面の反対側に光検出器4に接続される導光体の光入射面を配すればよい。
Furthermore, in each of the embodiments, the type that detects the light reflected by the medium has been described. However, the type that detects the light that has passed through the medium may be used. The light incident surface of the light guide connected to the
本発明は、紫外光の非照射時と照射時におけるフォトクロミック物質の色の変化特性を定量的に測定するフォトクロミック検出装置の用途に適用し得る。 The present invention can be applied to a use of a photochromic detection device that quantitatively measures a color change characteristic of a photochromic substance when ultraviolet light is not irradiated and when irradiated.
1 フォトクロミック検出装置
2 装置本体
3 光源装置
4 光検出器
5 マイコン
6 液晶表示板
7 観察窓
11 紫外光LED
12 赤色光LED
13 緑色光LED
14 青色光LED
15 光検出器
16 紫外光カットフィルタ
DESCRIPTION OF
12 Red LED
13 Green light LED
14 Blue light LED
15
Claims (6)
前記媒体に対して紫外光、赤色光、緑色光及び青色光を照射する特定発光波長の紫外光LED、赤色光LED、緑色光LED及び青色光LEDを設けた光源装置と、
該光源装置から前記媒体に照射されて反射又は透過する光の光強度を検出する光電変換素子を設けた光検出器と、
前記光源装置により前記媒体に対して紫外光を照射せずに赤色光、緑色光及び青色光を個別に照射したときに前記光検出器で検出される赤色光、緑色光及び青色光の夫々の光強度と、前記媒体に対して紫外光を照射しながら赤色光、緑色光及び青色光を個別に照射したときに前記光検出器で検出される赤色光、緑色光及び青色光の夫々の光強度とに基づき、紫外光の非照射時と照射時における各色光の光強度の変化に対応する数値を算出して、その数値を表示器に表示させるマイコンとを具備していることを特徴とするフォトクロミック検出装置。 A photochromic detection device for detecting a photochromic substance applied or impregnated in a medium such as paper or a light transmissive body,
A light source device provided with an ultraviolet light LED, a red light LED, a green light LED and a blue light LED of a specific emission wavelength for irradiating the medium with ultraviolet light, red light, green light and blue light;
A photodetector provided with a photoelectric conversion element that detects the light intensity of light reflected from or transmitted through the medium from the light source device;
Each of red light, green light and blue light detected by the photodetector when the light source device individually irradiates red light, green light and blue light without irradiating the medium with ultraviolet light. Light intensity and each light of red light, green light and blue light detected by the photodetector when individually irradiating red light, green light and blue light while irradiating the medium with ultraviolet light And a microcomputer for calculating a numerical value corresponding to a change in light intensity of each color light during non-irradiation of ultraviolet light and during irradiation based on the intensity and displaying the numerical value on a display. Photochromic detection device.
A measurement probe is connected to the apparatus main body, and the measurement probe guides light emitted from each LED and irradiates the medium with a plurality of light projecting light guides, and reflects or transmits through the medium. The photochromic detection device according to claim 5, further comprising a light receiving light guide that receives received light and guides the light to the photodetector.
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