UA125736C2 - Оптичний датчик і сканер часу згасання - Google Patents
Оптичний датчик і сканер часу згасання Download PDFInfo
- Publication number
- UA125736C2 UA125736C2 UAA202004429A UAA202004429A UA125736C2 UA 125736 C2 UA125736 C2 UA 125736C2 UA A202004429 A UAA202004429 A UA A202004429A UA A202004429 A UAA202004429 A UA A202004429A UA 125736 C2 UA125736 C2 UA 125736C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- intensity
- value
- light
- excitation
- current
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
- H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
- H03F3/087—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with IC amplifier blocks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/06009—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code with optically detectable marking
- G06K19/06046—Constructional details
- G06K19/06112—Constructional details the marking being simulated using a light source, e.g. a barcode shown on a display or a laser beam with time-varying intensity profile
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/06009—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code with optically detectable marking
- G06K19/06046—Constructional details
- G06K19/0614—Constructional details the marking being selective to wavelength, e.g. color barcode or barcodes only visible under UV or IR
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N2021/3181—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using LEDs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Розкритий сканер для виявлення часу згасання світла, емітованого люмінесцентним матеріалом, має блок керування, виконаний з можливістю адаптації струму збудження або значення напруги збудження, подачі живлення на його джерело світла для відповідної адаптації інтенсивності збуджуючого світла, подаваного до люмінесцентного матеріалу, так що його високочутливий оптичний датчик може надійно вимірювати світло люмінесценції, емітоване у відповідь на збуджуюче світло, і, таким чином, точно визначати відповідне значення часу згасання.
Description
Галузь техніки, до якої відноситься винахід
Даний винахід відноситься до галузі техніки оптичних пристроїв для виявлення та визначення характеристик часу згасання світла люмінесценції, емітованого люмінесцентним матеріалом. Зокрема, даний винахід відноситься до оптичних пристроїв, таких як (портативні) оптичні сканери для автентифікації предмета, що містить люмінесцентний матеріал, на основі характеристик часу згасання світла люмінесценції, емітованого вказаним матеріалом у відповідь на освітлення прийнятним збуджуючим світлом.
Передумови створення винаходу
Люмінесцентні матеріали, як правило, використовують у захисних маркуваннях, що підлягають нанесенню на документи або вироби, або в основному матеріалі документів або виробів як ознаку автентичності. Люмінесцентний матеріал, як правило, перетворює енергію збуджуючого випромінювання заданої довжини хвилі у емітоване світло, що має іншу довжину хвилі. Емісія люмінесценції, використовувана для автентифікації маркування, може перебувати у діапазоні спектра від Уф-світла (нижче 400 нм), видимого світла (400-700 нм) або близького та середнього інфрачервоного світла (700-2500 нм).
Матеріал з підвищенням частоти емітує випромінювання на більш короткій довжині хвилі, ніж збуджуюче випромінювання. На противагу цьому, матеріал зі зниженням частоти емітує випромінювання на більшій довжині хвилі, ніж збуджуюче випромінювання. Більшість люмінесцентних матеріалів можуть збуджуватися на більш ніж одній довжині хвилі, а деякі люмінесцентні матеріали можуть емітувати одночасно на більш ніж одній довжині хвилі.
Люмінесценцію можна розділити на: (ї) фосфоресценцію, яка відноситься до емісії випромінювання із згасанням за часом, спостережуваної після видалення збуджуючого випромінювання (як правило, із тривалістю часу згасання від приблизно 1 мкс до приблизно 100 с), та (ії) флуоресценцію, яка відноситься до швидкої емісії випромінювання при збудженні (як правило, із тривалістю часу згасання менше 1 мкс).
Таким чином, люмінесцентний матеріал при освітленні збуджуючим світлом у першому діапазоні довжин хвиль, як правило, емітує світло люмінесценції у другому діапазоні довжин хвиль, який може відрізнятися або перекриватися із вказаним першим діапазоном довжин хвиль (залежно від використовуваного матеріалу). Характерні спектральні властивості люмінесцентного матеріалу, такі як його профіль інтенсивності емітованого світла у часі або його характерний час згасання після припинення збудження, наприклад, є сигнатурою цього матеріалу та, таким чином, можуть використовуватися як ознака автентичності для виявлення справжності або підробки.
Люмінесцентні матеріали є класичними інгредієнтами захисних фарб або покриттів. Наприклад, у наступних патентах розкриті люмінесцентні речовини (які можуть включати суміші пігментів, що мають різні властивості часу згасання) і захисний папір, що містить такі речовини: ЕР 0066854 В1, 54451530, 05 4452843, 05 4451521. Також добре відомими є процеси та пристрої для виявлення світла люмінесценції й автентичності маркірованого предмета: див., наприклад, 05 4598205 або 54533244 (які розкривають сприйняття згасаючої поведінки емісій люмінесценції). Символи з люмінесцентним кодуванням відомі з 05 3473027, а оптичний зчитувач люмінесцентних кодів розкритий у 05 3663813. У патентах 05 6996252 82, 5 7213757 В2 та 05 7427030 82 розкрито використання двох люмінесцентних матеріалів, що мають різні властивості часу згасання, для автентифікації предмета.
Традиційний сканер для виявлення залежного від часу світла люмінесценції містить джерело живлення, джерело світла, підключене до джерела живлення, для освітлення люмінесцентного матеріалу збуджуючим світлом, оптичний датчик для вимірювання інтенсивності світла люмінесценції, емітованого люмінесцентним матеріалом, і блок керування (процесор) для керування джерелом живлення, джерелом світла й оптичним датчиком для одержання профілю інтенсивності у часі емітованого світла люмінесценції та обчислення значення часу згасання із цього профілю інтенсивності.
Звичайними джерелами світла для таких сканерів (залежно від того, яка частина спектра повинна використовуватися для виявлення люмінесцентного матеріалу) є лампи розжарювання (як правило, для довжин хвиль від приблизно 400 нм до приблизно 2500 нм) (ці лампи використовуються з механічними або оптико-електронними пристроями для подачі імпульсного світла), імпульсні лампи (наприклад, ксенонові імпульсні лампи високого тиску), лазер або світловипромінювальні діоди (світлодіоди, що емітують у УФ-, видимому або ІЧ-діапазонах, як правило, для довжин хвиль від приблизно 250 нм до приблизно 1 мікрона). Звичайні джерела світла живляться струмом збудження (наприклад, світлодіод) або напругою збудження (наприклад, газорозрядні лампи).
Звичайними оптичними датчиками або фотодетекторами для сканерів є фотодіоди (одиночні або матричні), фототранзисторні або фоторезистивні схеми, лінійні СМО5 або ССО-датчики.
Звичайні портативні сканери (або провідні, або безпровідні), на додаток до їхнього спеціального модуля живлення для подачі живлення на сканер, можуть також містити радіомодуль для безпровідного зв'язку (наприклад, через УМ-Рї), модуль відображення (рідкокристалічний дисплей І СО або, наприклад, ЕПТ-дисплей) для відображення вимірюваних даних або параметрів сканування, а також інтерфейс керування для введення умов сканування (включаючи кнопки з декількома функціями та кнопку ВКЛ/ВИКЛ).
Класично, крива інтенсивності згасання світла люмінесценції (профіль інтенсивності у часі) від люмінесцентного матеріалу моделюється (встановлюється) згідно з експонентним законом І(Ю)» Іо ехр(- оо), де час ї відлічується з моменту часу їою, у який зникає збуджуюче світло. Таким чином, для одержання значення, відповідного до константи швидкості згасання а, що характеризує люмінесцентний матеріал, необхідно вимірювати профіль інтенсивності емісії що складається з послідовних значень інтенсивності І(1),..., М»), протягом проміжку часу вимірювання Дітлеах після припинення збудження. У звичайному сканері імпульсне джерело світла освітлює люмінесцентний матеріал збуджуючим світлом заданої інтенсивності й у першому діапазоні довжин хвиль тільки протягом проміжку часу збудження Діех, а потім, можливо, із згасанням за часом після припинення освітлення, датчик світла починає вимірювати послідовні значення інтенсивності згасаючого світла люмінесценції у другому діапазоні довжин хвиль протягом проміжку часу вимірювання Дігтеах, та відповідний профіль (|) інтенсивності люмінесценції зберігається у запам'ятовувальному пристрої.
Операцію можна повторювати, щоб одержати безліч профілів інтенсивності люмінесценції й обчислити більш надійні середні значення. Як правило, можна встановити проміжок часу збудження та/або згасання за часом, щоб уникнути проблем, пов'язаних з тим, що значення інтенсивності люмінесценції буде нижчим, ніж порогове значення виявлення оптичного датчика або буде вищим, ніж його порогове значення насичення. Однак, також відомі деякі інші варіанти.
Наприклад, у патенті О5 6264107 В1 розкрито визначення часу згасання із часу, необхідного для того, щоб інтенсивність схованої фосфоресценції падала через два попередньо визначені порогові значення. У цьому патенті розкрито сканер, що містить світлодіодний прожектор (ЕГЕВ) як джерело світла, тобто джерело дуже інтенсивного світла. Таке джерело інтенсивного світла дійсно необхідне у цьому випадку для достатньої зарядки мітки, що містить люмінесцентний матеріал (фосфор), і попередження проблеми низької відповіді сигналу відносно перешкод.
В іншому підході у патенті О5 7262420 В1 розкрито здійснення безлічі освітлень збуджуючим світлом для одержання єдиного значення часу згасання: послідовно активують джерело світла (протягом того самого проміжку часу збудження) та один раз вимірюють інтенсивність люмінесценції після виключення освітлення люмінесцентного матеріалу джерелом збуджуючого світла, але кожне наступне вимірювання здійснюють із іншим згасанням за часом, відлічуваним від моменту часу, коли виключається збуджуюче світло. Однак, для цього методу необхідно одне освітлення на кожне вимірюване значення інтенсивності. Крім того, для одержання більш надійних результатів цей метод вимагає повторних вимірювань, що відповідають тому самому згасанню за часом.
Для одержання більш сильного сигналу люмінесценції, деякі сканери дозволяють встановити проміжок часу збудження, щоб достатньо "заряджати" люмінесцентні частинки у люмінесцентному матеріалі. Крім того, для кращої точності визначеного значення часу згасання послідовно одержують множину дійсних профілів інтенсивності (наприклад, приблизно сто), потім ці криві підсумуються, й одержаний у результаті сигнал нормалізується, і нормалізований сигнал використовується для обчислення значення часу згасання. Профіль інтенсивності є дійсним, якщо значення інтенсивності щонайменше першої точки профілю інтенсивності є вищим, ніж порогове значення виявлення оптичного датчика й нижчим, ніж його порогове значення насичення (якщо вказане значення є занадто низьким або занадто високим, час збудження відповідно збільшується або зменшується).
Звичайні сканери зіштовхуються із серйозними проблемами у випадку захисних маркувань із невеликою кількістю люмінесцентного матеріалу або люмінесцентним матеріалом, що має слабку відповідь на світлове збудження, зокрема, протягом короткого часу згасання (наприклад, від приблизно 100 мкс до декількох мс). Для забезпечення можливості виявлення одержаних у результаті сигналів інтенсивності люмінесценції низького рівня, необхідно збільшувати чутливість сканера, тому що простого збільшення часу збудження зазвичай недостатньо для вирішення цієї проблеми: наприклад, через кількість тепла, виділюваного при використанні тривалих світлових імпульсів збудження, необхідно збільшувати відстань між джерелом світла для освітлення й люмінесцентним матеріалом, використовуючи світловід між джерелом світла й освітлюваною поверхнею люмінесцентного матеріалу, при цьому центральна порожня частина світловоду служить для збирання одержаного в результаті емітованого світла люмінесценції, спрямованого назад до оптичного датчика. Однак, використання світловоду для збирання емітованого світла викликає втрати інтенсивності світла люмінесценції й, таким чином, не є прийнятним для виявлення сигналів інтенсивності світла низького рівня. Спроба збільшити чутливість сканера шляхом наближення оптичного датчика до люмінесцентного матеріалу, щоб уникнути таких втрат інтенсивності люмінесценції, також є причиною виникнення наступних проблем: оскільки високий рівень інтенсивності освітлення необхідний, щоб викликати відповідь емісії люмінесценції достатньої інтенсивності (тобто вище порогового рівня виявлення оптичного датчика), оптичний датчик зазвичай є насиченим, і одержаний в результаті "час простою", необхідний для відновлення (тобто для точного вимірювання інтенсивності люмінесценції нижче рівня насичення оптичного датчика), щонайменше вимагає наявності (досить тривалого) згасання за часом після завершення освітлення перед початком вимірювань інтенсивності світла люмінесценції. Однак, через швидко зменшуваний сигнал відповіді інтенсивності світла люмінесценції на збуджуюче освітлення таке згасання за часом між завершенням освітлення й початком виявлення світла люмінесценції приводить до того, що частина сигналу з найвищою інтенсивністю люмінесценції не може використовуватися для визначення значення часу згасання. Може бути вимірювана тільки низькорівнева частина сигналу інтенсивності світла люмінесценції, але з більш низькою точністю, зокрема, у випадку слабкого сигналу люмінесценції.
Крім того, у випадку, якщо оптичний датчик розташований дуже близько до поверхні маркування, що містить люмінесцентний матеріал (наприклад, приблизно кілька міліметрів або менше), потужне збуджуюче освітлення, що підлягає подачі до маркування (наприклад, за допомогою РІ ЕО, "світлодіода зі спалахом"), більш легко насичує фотодіод. Така ситуація сприяє збільшенню загального часу відновлення фотодіода, а також може викликати надмірний рівень струму, що протікає в електричному контурі (з відповідними можливими ушкодженнями). Таким чином, у випадку потужного освітлення в традиційних зчитувачах між джерелом світла й маркуванням розміщають світловід, щоб усунути ці недоліки, але залишається вищезгадана незручність зниження чутливості оптичного датчика (оскільки виявляється менше світла люмінесценції). Додаткова проблема, пов'язана зі світловодом, полягає у тому, що необхідно ще більше світла для освітлення, що пов'язано з незручностями споживання енергії й розсіювання тепла. Однак, у випадку, якщо між джерелом світла та люмінесцентним маркуванням не використовується світловід, вищезгаданий ефект насичення практично виключає точне виявлення профілю інтенсивності люмінесценції через надмірний час простою (як правило, 80-100 мкс або більше) перед відновленням оптичного датчика (тобто поверненням у ненасичений стан).
Збільшення часу вимірювання, мабуть, також не є вирішенням проблеми, оскільки лише частина сигналу інтенсивності люмінесценції, емітованого незабаром після завершення збудження світлом для освітлення, фактично має значення для визначення характеристик часу згасання (тобто коли сигнал інтенсивності емісії досить сильний, щоб бути виявленим оптичним датчиком з гарною точністю). Це особливо вірно при спробі виміряти значення часу короткого згасання зі слабкого сигналу емісії ("короткий" означає значення менше ніж приблизно 100 мкс).
Таким чином, все ще існує потреба у високочутливому сканері, здатному виявляти слабкі сигнали інтенсивності світла люмінесценції від люмінесцентного матеріалу маркування й одержувати відповідний профіль інтенсивності люмінесценції для точного обчислення характеристик часу згасання, і, проте, працювати для подачі високої інтенсивності збуджуючого світла у люмінесцентний матеріал, практично уникаючи втрат світла при освітленні маркування й збиранні світла люмінесценції.
Короткий опис винаходу
Даний винахід спрямований на забезпечення високочутливого оптичного датчика та сканера, що містить вказаний оптичний датчик, зокрема, компактного портативного оптичного сканера, виконаного з можливістю виявлення слабких сигналів інтенсивності світла люмінесценції для точного визначення відповідного часу згасання люмінесцентного матеріалу, що дозволяє усунути вищезгадані недоліки попереднього рівня техніки.
Згідно з одним аспектом даного винаходу оптичний датчик для виявлення світла люмінесценції, прийнятого від люмінесцентного матеріалу, містить: - регулятор напруги зсуву, виконаний з можливістю подачі напруги зсуву Муь; - фотодіод, що має катод, підключений до регулятора напруги зсуву, так що фотодіод зміщений назад подаваною напругою зсуву Мь, при цьому фотодіод виконаний з можливістю подачі у фотопровідному режимі інтенсивності фотоструму Ір у відповідь на прийняте світло люмінесценції у заданому спектральному діапазоні фотодіода; - інвертуючий підсилювач напруги, керований струмом, що являє собою операційний підсилювач, що має резистор ланцюга зворотного зв'язку Кі і конденсатор ланцюга зворотного зв'язку Ся, встановлений паралельно резистору ланцюга зворотного зв'язку ЕК: між інвертуючою вхідною клемою та клемою вихідної напруги операційного підсилювача, при цьому інвертуюча вхідна клема операційного підсилювача підключена до анода фотодіода та виконана з можливістю перетворення подаваної інтенсивності фотоструму Ір у сигнал вихідної напруги Мол на клемі вихідної напруги; - при цьому оптичний датчик додатково містить біполярний площинний транзистор типу р-п-р, емітер Е та основа В якого підключені паралельно вказаному резистору ланцюга зворотного зв'язку Кі та конденсатору ланцюга зворотного зв'язку С» при цьому його основа В підключена до вказаної клеми вихідної напруги і його заземленого колектора С.
Регулятор напруги зсуву оптичного датчика переважно являє собою малошумний регулятор напруги зсуву з відповіддю перехідного процесу.
Оптичний датчик може додатково містити конденсатори С: та Сг, підключені у ряд до катода фотодіода та заземлені, й заземлений резистор Ко, підключений до неінвертуючої вихідної клеми операційного підсилювача, та клему між конденсаторами С: та Сг, які виконані з можливістю обмеження коливань напруги, викликаних регулятором напруги зсуву.
Оптичний датчик може додатково містити датчик струму зсуву, підключений між клемою вихідної напруги регулятора напруги зсуву та катодом фотодіода, виконаний з можливістю вимірювання інтенсивності струму зсуву Іріах, подаваного на фотодіод.
Згідно з іншим аспектом даного винаходу сканер для виявлення світла люмінесценції від люмінесцентного матеріалу при освітленні збуджуючим світлом у межах діапазону довжин хвиль збудження, при цьому вказаний люмінесцентний матеріал емітує вказане світло люмінесценції у межах діапазону довжин хвиль емісії, містить: - джерело живлення, виконане з можливістю подачі змінного струму збудження або напруги збудження; та - джерело світла, підключене до вказаного джерела живлення та виконане з можливістю освітлення вказаного люмінесцентного матеріалу вказаним збуджуючим світлом у межах вказаного діапазону довжин хвиль збудження при подачі струму збудження або напруги збудження джерелом живлення, протягом проміжку часу збудження Дієх, при цьому вказане джерело світла виконане з можливістю створення вказаного збуджуючого світла інтенсивністю збуджуючого світла, що варіює згідно з подаваним струмом збудження або напругою збудження, вказаний сканер додатково містить - вищезгаданий оптичний датчик, оснащений вказаним датчиком струму зсуву, виконаний з можливістю подачі сигналу вихідної напруги Мош на вхідну клему перетворювача аналогового сигналу у цифровий сигнал, підключеного до клеми вихідної напруги, при освітленні вказаного люмінесцентного матеріалу вказаним джерелом світла та виявленні відповідного емітованого світла люмінесценції при цьому перетворювач аналогового сигналу у цифровий сигнал виконаний з можливістю перетворення сигналу вихідної напруги Мол в оцифрований сигнал інтенсивності світла люмінесценції протягом проміжку часу вимірювання Дітеах; та - блок керування, підключений до датчика струму зсуву для прийому вимірюваного значення інтенсивності струму зсуву Івізх і додатково підключений до шини керування, при цьому блок керування виконаний з можливістю керування - джерелом живлення за допомогою першого перетворювача цифрового сигналу в аналоговий сигнал, підключеного між джерелом живлення та шиною керування, шляхом установки значення струму збудження або напруги збудження й значення проміжку часу збудження Діех, та - оптичним датчиком за допомогою як перетворювача аналогового сигналу у цифровий сигнал, додатково підключеного до шини керування, так і другого перетворювача цифрового сигналу в аналоговий сигнал, підключеного до резистора зсуву Ко, підключеного до анода фотодіода й додатково підключеного до шини керування для перетворення інтенсивності струму зсуву Іо в оцифровану інтенсивність струму зсуву, для установки значення проміжку часу вимірювання Ділпеа» Й одержання сигналу інтенсивності світла люмінесценції протягом значення проміжку часу вимірювання
Ділегз Для утворення профілю (Од) оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, при цьому - вказаний блок керування додатково виконаний з можливістю прийому вказаного сигналу інтенсивності світла люмінесценції та керування вказаним джерелом живлення для адаптації значення струму збудження або значення напруги збудження, подаваних на джерело світла, так що значення інтенсивності світла люмінесценції, відповідне до подаваного сигналу інтенсивності світла люмінесценції, є нижчим, ніж значення максимальної інтенсивності Іптах, Відповідне до порогового значення насичення фотодіода.
Блок керування сканера згідно із даним винаходом може бути додатково виконаний з можливістю, на основі вимірюваного значення інтенсивності струму зсуву Інах, адаптації значення струму збудження або значення напруги збудження, подаваних на джерело світла, так що рівень відповідної інтенсивності струму у фотодіоді є нижчим, ніж порогове значення інтенсивності струму фотодіода, і рівень відповідної інтенсивності струму через біполярний площинний транзистор типу р-п-р є нижчим, ніж порогове значення інтенсивності струму транзистора.
Більше того, у варіанті здійснення сканера згідно із даним винаходом блок керування може бути додатково виконаний з можливістю, на основі вимірюваного значення інтенсивності струму зсуву Івіав, прийнятого значення оцифрованої інтенсивності струму зсуву Іо і прийнятого значення оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, установки значення подаваної інтенсивності струму зсуву
Іо через другий перетворювач цифрового сигналу в аналоговий сигнал. Сканер може додатково мати блок керування, виконаний з можливістю вимикання джерела світла, а потім одержання оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції й установки значення струму зсуву, таким чином, щоб забезпечити наближене до нуля значення одержаного оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, тим самим компенсуючи інтенсивність струму через розсіяне світло. Сканер може також мати блок керування, додатково виконаний з можливістю подачі живлення на джерело світла, а потім утворення профілю ()Ю оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, перевірки того, якщо значення оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, одержаного після проміжку часу вимірювання дДітезх, наближене до нуля, і у випадку, якщо вказане перевірене значення не наближене до нуля, додаткової установки значення струму зсуву для забезпечення наближеного до нуля значення оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, додатково одержаного після проміжку часу вимірювання дДітеагз, а потім керування сканером для освітлення люмінесцентного матеріалу протягом проміжку часу збудження Лісх, одержання щонайменше одного відповідного профілю І() оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції протягом проміжку часу вимірювання Ділеає і зберігання у запам'ятовувальному пристрої кожного одержаного профілю оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції. Переважно, сканер може мати свій блок керування, додатково виконаний з можливістю визначення значення часу згасання люмінесцентного матеріалу зі збереженого профілю оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції. Більш того, блок керування може бути додатково виконаний з можливістю вирішення того, чи є люмінесцентний матеріал справжнім, у випадку збігу визначеного значення часу згасання з еталонним значенням часу згасання.
У кожному з вищезгаданих варіантів здійснення сканера згідно із даним винаходом джерело світла може містити плоский світлодіод, фотодіод може являти собою плоский фотодіод, і вказаний плоский світлодіод і плоский фотодіод можуть бути встановлені суміжно й з'єднані на плоскому опорному елементі наконечника сканера для освітлення люмінесцентного матеріалу й збору відповідного світла люмінесценції, тим самим забезпечуючи розміщення наконечника близько до люмінесцентного матеріалу для поліпшення освітлення й ефективного збору світла люмінесценції без необхідності використання світловода. Переважно, сканер має своє джерело світла для освітлення, що містить множину плоских світлодіодів, з'єднаних послідовно на опорному елементі, і множину плоских фотодіодів, з'єднаних паралельно на опорному елементі.
Крім того, у сканері згідно із даним винаходом установка інтенсивності збуджуючого світла за допомогою інтенсивності струму збудження або значення напруги збудження (залежно від джерела живлення, адаптованого до джерела світла), так що виявлений сигнал люмінесценції є прийнятним (тобто перебуває у діапазоні надійної роботи оптичного датчика), дозволяє одержувати як надійні інтенсивності люмінесценції, так і мати однаковий час збудження для кожного профілю інтенсивності люмінесценції, і, таким чином, множину профілів інтенсивності, що відповідають тому самому часу збудження, можна використовувати для одержання (можливо, нормалізованого) профілю, що має кращу точність.
Значення інтенсивності люмінесценції може вважатися прийнятним для блоку керування, якщо воно перебуває у заданому діапазоні значень інтенсивності люмінесценції. Наприклад, значення інтенсивності люмінесценції може бути вище порогового значення виявлення оптичного датчика й нижче порогового значення насичення оптичного датчика, тобто у межах надійного діапазону виявлення оптичного датчика. Діапазон значень інтенсивності люмінесценції також може гарантувати, що відношення сигнал/лерешкоди вимірюваної інтенсивності люмінесценції вище порогового значення, і оптичний датчик не насичується під час відповідної операції вимірювання.
Далі даний винахід буде описаний більш повно з посиланням на прикладені креслення, на яких однакові цифри представляють однакові елементи на різних фігурах і на яких проілюстровані основні аспекти й ознаки даного винаходу.
Короткий опис креслень
На фіг. 1 проілюстровано типову форму сигналу інтенсивності світла люмінесценції, прийнятого від люмінесцентного матеріалу у відповідь на збуджуюче освітлення.
На фіг. 2 представлено схематичну ілюстрацію електричного контуру оптичного датчика для виявлення світла люмінесценції від люмінесцентного матеріалу згідно з варіантом здійснення даного винаходу.
На фіг. З представлено схематичну ілюстрацію електричного ланцюга оптичного датчика згідно з фіг. 2, з додатковим підключенням до датчика струму зсуву згідно із даним винаходом.
На фіг.4 проілюстровано схему електричного ланцюга сканера згідно із даним винаходом, що містить оптичний датчик згідно з фіг. 3.
На фіг. 5 проілюстровано наконечник компактного сканера, у який вбудовані джерело світла із плоскими світлодіодами й оптичний датчик із плоскими фотодіодами, згідно з варіантом здійснення даного винаходу.
На фіг. 6 проілюстровано схему електричного ланцюга джерела світла згідно з фіг. 5.
На фіг. 7 проілюстровано схему електричного ланцюга оптичного датчика згідно з фіг. 5.
Докладний опис
З метою одержання високочутливого оптичного датчика, виконаного з можливістю виявлення слабких сигналів інтенсивності світла люмінесценції від люмінесцентного матеріалу маркування (для забезпечення одержання профілю МЮШ інтенсивності люмінесценції й точного обчислення характеристики часу згасання люмінесцентного матеріалу із профілю), був розроблений конкретний електричний контур, який забезпечує можливість швидкого відновлення (тобто ослаблення насичення) високочутливого фотодіода оптичного датчика незабаром після подачі потужного освітлення збуджуючим світлом до маркування, так що точне виявлення сигналу інтенсивності світла люмінесценції, емітованого люмінесцентним матеріалом маркування у відповідь на це збудження, може початися незабаром після завершення освітлення, у той час як (слабкий і зменшуваний) сигнал інтенсивності люмінесценції усе ще близький до максимуму інтенсивності емісії (тобто відразу після завершення імпульсу освітлення), навіть якщо фотодіод розташований дуже близько до емітуючої поверхні люмінесцентного матеріалу.
На фіг. 1 показано типову форму сигналу інтенсивності світла люмінесценції від люмінесцентного матеріалу у відповідь на збуджуюче освітлення. Потужний імпульс збуджуючого світла (зі спектром довжин хвиль у межах діапазону довжин хвиль збудження, наприклад, за допомогою РЕГЕО, "світлодіодний прожектор") спочатку освітлює маркування, що містить люмінесцентний матеріал, протягом проміжку часу збудження Агех, а потім, у відповідь, люмінесцентний матеріал емітує світло люмінесценції (у межах діапазону довжин хвиль емісії) з інтенсивністю, що досягає максимального значення Іст наприкінці освітлення у момент часу ю. Завдяки потужному освітленню це значення Іст, ЯК правило, є вищим, ніж значення максимальної інтенсивності Іплах, відповідне до порогового значення насичення фотодіода оптичного датчика, використовуваного для виявлення емісії світла люмінесценції. Як правило, сигнал інтенсивності емітованого світла люмінесценції Ії згодом може бути встановлений зменшуваною експонентною кривою І; -Іст ехр(- (І-ію0)/т1), де т являє собою значення часу згасання, яке є характеристикою конкретного розглянутого люмінесцентного матеріалу. Як правило, фотодіод починає точне виявлення сигналу інтенсивності люмінесценції тільки з моменту часу ї: після завершення освітлення у момент часу їо, перебуваючи в ненасиченому стані, для виявлення відповідного значення Ії інтенсивності емітованого світла люмінесценції та продовжує виявлення інтенсивностей світла люмінесценції Іг(І2),..., Іміїм) у відповідних послідовних моментах часу і5,... їм протягом проміжку часу вимірювання Діїтлегз до падіння інтенсивності емітованого зменшуваного світла люмінесценції нижче значення мінімальної інтенсивності Ітіп (наближене до нуля), відповідного до порогового значення перешкод фотодіода (нижче якого вимірювані значення інтенсивності недостатньо точні). Наприклад, для ілюстрації значення вираження "наближене до нуля", на оптичному датчику з п'ятьма фотодіодами 05-09, показаними на фіг. 5 та 7, типове значення мінімальної інтенсивності Іліп приблизно у п'ять разів перевищує інтенсивність темнового струму, тобто приблизно 5х5 нА -25 нА для напруги зворотного (зсуву) приблизно 20 В. Таким чином, вимірювані значення інтенсивності світла люмінесценції І1(й),..., ІмМім) можна використовувати для визначення (за допомогою підбору кривої або способів інтерполяції) профілю (І) інтенсивності світла люмінесценції, з якого можна визначити значення характерного параметра часу згасання т (як добре відомо у даній галузі техніки). На практиці, щоб одержати більш надійне статистичне (середнє) значення для т, цикл освітлення-виявлення повторюється певну кількість разів, щоб одержати множину профілів інтенсивності світла люмінесценції. Як приклад згадується люмінесцентний матеріал, який може збуджуватися світлом для освітлення в інфрачервоному (ІЧ) діапазоні довжин хвиль (тобто у діапазоні від приблизно 700 нм до 1 мм, наприклад, приблизно 900 нм) з імпульсами освітлення, відповідними до проміжку часу збудження Дігєх приблизно 100 мкс, і емітувати світло люмінесценції в інфрачервоному (ІЧ) діапазоні (наприклад, приблизно 900 нм) з проміжком часу вимірювання ДЛілеах у декілька мілісекунд (наприклад, приблизно 4 мс). Емітоване ІЧ світло люмінесценції, залежно від люмінесцентного матеріалу, має характеристику часу згасання т (постійну часу згасання), яка може становити від декількох мкс до декількох мс (наприклад, від 15 мкс до 10 мс).
Щоб одержати вищезгаданий високочутливий шШвидкодіючий оптичний датчик, який проілюстровано на фіг. 2 тільки з одним фотодіодом (1), модуль фотодіода містить фотодіод (1), встановлений для роботи у фотопровідному режимі (тобто фотодіод зі зворотним зсувом) з позитивною високою напругою Мь, застосовуваною на його катоді за допомогою малошумного регулятора (2) напруги зсуву з відповіддю перехідного процесу та інвертуючого підсилювача напруги, керованого струмом, що містить операційний підсилювач (3), інвертуюча вхідна клема якого підключена до анода фотодіода (1), а неінвертуюча вхідна клема є заземленою. Інвертуючий підсилювач напруги, керований струмом, також містить резистор ланцюга зворотного зв'язку КЕ. і конденсатор ланцюга зворотного зв'язку Сі (у цьому випадку Ке та Сі, відповідно, позначають як елемент резистора і його значення опору, так і елемент конденсатора і його значення ємності), паралельно резистору ланцюга зворотного зв'язку Кі, підключений між інвертуючою вхідною клемою та клемою (4) вихідної напруги операційного підсилювача (3). Зворотний зсув збільшує ширину збідненого шару р-п-переходу фотодіода, внаслідок чого ємність переходу зменшується, а час відповіді знижується (таким чином, поліпшуються високочастотні характеристики).
Резистор ланцюга зворотного зв'язку Кі призначений для установки (високого) посилення інвертуючого підсилювача напруги, керованого струмом, і конденсатор ланцюга зворотного зв'язку Сі (малого значення) призначений для поліпшення стабільності. При освітленні світлом люмінесценції фотодіод (1) подає інтенсивність фотоструму Ір на операційний підсилювач (3), який подає відповідну вихідну напругу Мом на вихідну клему (4). Згідно із даним винаходом з метою різкого скорочення загального часу відновлення фотодіода (1), навіть у випадку розташування фотодіода близько до поверхні люмінесцентного матеріалу (операційний підсилювач тоді не здатний відводити весь струм), біполярний площинний транзистор (5) типу р-п-р додатково підключений паралельно між резистором ланцюга зворотного зв'язку та конденсатором ланцюга зворотного зв'язку, при цьому його колектор С підключений до заземлення для відведення імпульсного струму, який виникає при подачі фотодіодом сильного струму і його насиченні, у той час як вихідна фотоелектрична напруга досягає напруги зворотного зсуву Мь, і, таким чином, дозволяє скоротити час ослаблення насичення оптичного датчика (РМР "допомагає" операційному підсилювачу відводити струм). Підключення колектора С до заземлення також знижує ефект "дзвону", викликаний збудженням джерела живлення операційного підсилювача (не показаний) через коливання фотоструму при припиненні імпульсу освітлення.
Наприклад, регулятор напруги (не показаний), що живить операційний підсилювач (3) і транзистор (5), як правило, створює величезний струм приблизно 500 мА й викликає "дзвін". Емітер Е та основа В транзистора (5) підключені паралельно до резистора ланцюга зворотного зв'язку ЕК; та конденсатора ланцюга зворотного зв'язку Сі, при цьому основа В підключена до вихідної клеми (4). Як зазначено, коефіцієнт підсилення операційного підсилювача встановлюється значенням резистора ланцюга зворотного зв'язку Кі, але він також є основним джерелом шуму (ефект "дзвону"). При підключенні колектора С до заземлення робота регулятора напруги зсуву не порушується, і ефект "дзвону" сильно зменшується. Ця конфігурація особливо зручна для фотодіодів, освітлюваних з низькими рівнями інтенсивності світла, що вимагають високого підсилення (велике значення Ко). У результаті цієї конфігурації схеми допускається висока швидкість перемикання, сумісна із циклами освітлення- вимірювання, характеристики часу більш короткого згасання можуть бути одержані з вимірюваної інтенсивності світла люмінесценції (оскільки інтенсивність виявлена раніше), слабкий сигнал інтенсивності через більш низьке кількісне визначення люмінесцентного матеріалу у маркуванні можна виявити (тому що сигнал не занадто сильно згасає, коли фотодіод починає виявляти), і чутливість оптичного датчика відповідно збільшується. Більш того, збільшення інтенсивності імпульсу збудження, подаваного до люмінесцентного матеріалу (для визначення рівня емісії люмінесценції через зменшену кількість люмінесцентного матеріалу), створює сильний фотострум, подаваний фотодіодом (1). Однак, фотодіод насичується, коли вихідна фотоелектрична напруга наближається до напруги зворотного зсуву Мь, і можна уникнути насичення операційного підсилювача шляхом відведення імпульсного струму у фотодіоді за допомогою заземлення (завдяки транзистору типу р-п-р, який відводить імпульсний струм).
Переважно, щоб усунути коливання напруги через регулятор (2) напруги зсуву (намагаючись підтримувати напругу зсуву на значенні Мь протягом циклів освітлення-вимірювання), два конденсатори Сі: їі Со» встановлені у ряд і підключені між анодом фотодіода (1) і заземленням (для блокування коливань змінного струму зсуву Інах, що виникають у результаті коливань напруги зсуву через імпульс), та заземлений резистор Ко підключений між неінвертуючою вхідною клемою операційного підсилювача (3) та клемою між двома конденсаторами С: та С». Більш того, резистор Ко може бути додатково підключений до анода фотодіода (1) і встановлений на поглинання струму зсуву й зрушення вимірюваної інтенсивності струму зсуву Іо до деякого надійного діапазону.
Як показано на фіг. 3, оптичний датчик може також містити датчик (6) струму зсуву, підключений між клемою Уь вихідної напруги регулятора (2) напруги зсуву й анодом фотодіода, для вимірювання інтенсивності струму зсуву Івах, Подаваного на фотодіод (1). Такий датчик струму зсуву необхідний для керування рівнем інтенсивності струму у фотодіоді (1) і запобігання його ушкодження (ця інтенсивність струму може досягати високих значень, наприклад, 300 мА або навіть вище), шляхом обмеження рівня освітлення збудженням.
На фіг. 4 показано схему електричного ланцюга сканера згідно із даним винаходом, що містить оптичний датчик, показаний на фіг. 3. Сканер містить джерело (7) живлення для подачі змінного струму збудження або напруги збудження на джерело (8) світла. Дане джерело (8) світла може освітлювати люмінесцентний матеріал (не показаний) збуджуючим світлом у межах діапазону довжин хвиль збудження (адаптованого до люмінесцентного матеріалу) при подачі живлення джерелом (7) живлення, протягом проміжку часу збудження Лісх, при цьому джерело (8) світла виконане з можливістю освітлення люмінесцентного матеріалу вказаним збуджуючим світлом, інтенсивність збуджуючого світла якого варіює згідно зі струмом збудження або напругою збудження, що подаються джерелом (7) живлення.
Сканер додатково містить оптичний датчик згідно з фіг. З, який, при освітленні люмінесцентного матеріалу джерелом (8) світла й виявленні відповідного емітованого світла люмінесценції фотодіодом (1), виконаний з можливістю подачі сигналу вихідної напруги Мол на вхідну клему АОС (9) (перетворювач аналогового сигналу у цифровий сигнал"), підключеного до клеми (4) вихідної напруги.
Даний АОС (9) перетворює сигнал вихідної напруги Мош, прийнятий протягом проміжку часу вимірювання дДітеагх, у Відповідний оцифрований сигнал інтенсивності світла люмінесценції.
Сканер додатково містить блок (10) керування, підключений до датчика (б) струму зсуву для прийому вимірюваного значення інтенсивності струму зсуву Івах, а також підключений до шини (11) керування.
Блок (10) керування керує джерелом (7) живлення за допомогою першого БАС (12) (перетворювача цифрового сигналу в аналоговий сигнал"), підключеного до джерела (7) живлення та шини (11) керування, шляхом установки значення струму збудження або напруги збудження й значення проміжку часу збудження Діех.
Блок (10) керування також керує оптичним датчиком за допомогою як АОС (9), додатково підключеного до шини (11) керування, так і другого САС (13), підключеного до резистора зсуву Ко, підключеного до анода фотодіода (1) і додатково підключеного до шини (11) керування для перетворення інтенсивності струму зсуву Іо в оцифровану інтенсивність струму зсуву, для установки значення проміжку часу вимірювання Дітезгх і одержання сигналу інтенсивності світла люмінесценції протягом значення проміжку часу вимірювання Ділеаз і для утворення профілю ((дЮ оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції.
Блок (10) керування додатково виконаний з можливістю керування джерелом (7) живлення для адаптації значення струму збудження або значення напруги збудження, подаваних на джерело (8) світла, на основі прийнятого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, так що значення інтенсивності світла люмінесценції, відповідне до прийнятого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, є нижчим, ніж значення максимальної інтенсивності Ілах, відпПОВІДНОГО До ПоОроговоОГго значення насичення фотодіода (1) і операційного підсилювача (3).
На фіг. 5 показано вигляд наконечника компактного сканера, що має квадратну форму розміром 8х8 мм, у якому джерело світла із чотирма плоскими світлодіодами 01-04, з'єднаними послідовно, іоптичний датчик з п'ятьма плоскими фотодіодами 05-09 (у цьому випадку фотодіоди швидкого реагування), з'єднаними паралельно, вбудовані в плоску опору (вони приклеєні до опори) згідно з варіантом здійснення даного винаходу. Це паралельне з'єднання дозволяє досягти високого рівня чутливості для виявлення світла. У цьому випадку фотодіоди мають спектральний діапазон чутливості від 750 нм до 1100 нм, чутливу до випромінювання область площею 1 мм", час наростання й спаду 5 нс, ємність 11 пФ, спектральну чутливість чипа 0,65 А/Вт на довжині хвилі А - 870 нм, з темновим струмом 1 нА та зворотною напругою 20 В. Такий компактний наконечник дозволяє розміщати світлодіоди та фотодіоди дуже близько до поверхні маркування, що містить люмінесцентний матеріал, у такий спосіб уникаючи використання будь-якого світловода й відповідних втрат при мінімізації розсіяного світла. Наприклад, ця головка для носового освітлення-виявлення дозволяє вимірювати сигнали інтенсивності світла люмінесценції кожні 200 нс і, як правило, одержувати від ЗО до 40 значень протягом проміжку часу вимірювання Дітеав.
Як приклад, цикл вимірювання включає наступні етапи: - попередній етап для установки зсуву (через БАС (13)), у якому оптичний датчик сканера виявляє світло для одержання профілю І() інтенсивності без збуджуючого освітлення джерелом (8) світла. Це дозволяє усунути складову сигналу інтенсивності фотоструму через розсіяне світло. - імпульси світла для освітлення подаються джерелом (8) світла, яке служить для установки амплітуди імпульсів таким чином, щоб виявлена максимальна інтенсивність фотоструму (Іст на початку згасання) була нижчою, ніж значення максимальної інтенсивності Ітах, відповідного до порогового значення насичення оптичного датчика. Потім додатково перевіряють і, можливо, встановлюють (за допомогою РАС (13)) інтенсивність струму зсуву Іо, так що мінімальне значення вимірюваної інтенсивності фотоструму є дуже наближеним до нуля. - на наступному етапі здійснюють цикл освітлення збуджуючим світлом протягом проміжку часу збудження Дісх і одержання сигналу інтенсивності світла люмінесценції протягом проміжку часу вимірювання Ділеа: для одержання (і збереження) профілів МО оцифрованої інтенсивності світла люмінесценції (як правило, приблизно сто), і середнє значення обчислюють за вказаними профілями, яке, у свою чергу, використовують для обчислення відповідної (тестової) характеристики часу згасання т. - потім здійснюють останній етап автентифікації шляхом порівняння обчисленого значення т з еталонним значенням тег для люмінесцентного матеріалу: у випадку (розумного) збігу маркування, що містить люмінесцентний матеріал, вважається справжнім, якщо ні, то маркування вважається підробкою. У цьому прикладі можна вимірювати значення часу згасання від 100 до 120 мкс.
Випробовували інші приклади з успішним вимірюванням значень часу згасання приблизно 30 мкс.
Вищевказаний предмет винаходу слід вважати ілюстративним, а не обмежувальним, і він служить для кращого розуміння даного винаходу, обумовленого незалежними пунктами формули винаходу.
І ще . й
Я авх яні т. -----3 в ш-1И) і ; 3 ра шр---К0И
ІЗ Я У ра х: ві « з х ра і
ІЗ І че й їх
Іврутлт тт , рок і и НИ
Тв нам Б зно міна ння тпм нні нн нні чен; ра і ' Ще з о 85 Ж
Ах ДУ коаз
Фіг. 1 й
І ЕРЖ СІ.
У, : м н-к
Іріав 5 Ї. 7
Ко з ах /Й І. 4 я Мал 1 Ко «т С 3 с, с В, їв т | я
Фіг. 2
ЩО ї й ї Кк во ум
Ко " Сі» "Т т» В,
Фіг. З -ж |, НИК у | х Ї 8 7 1ї щі Ме 2 | :
Б Теза» я т зано ця 1 в с у РА Щі ре 1. с «2 в, й 13 10
ДА 3 13
Фіг. 4 о З
Фіг. 5 ре р5| об! 07) 08 09 зо и гю У о вс, В. : С,
ТЕ і Е
Фіг. 7
Claims (13)
1. Оптичний датчик для виявлення світла люмінесценції, прийнятого від люмінесцентного матеріалу, що містить: регулятор (2) напруги зсуву, виконаний з можливістю подачі напруги зсуву Уь; фотодіод (1), що має катод, підключений до регулятора (2) напруги зсуву, так що фотодіод (1) зміщений назад подаваною напругою зсуву Уь, при цьому фотодіод (1) виконаний з можливістю подачі у фотопровідному режимі інтенсивності фотоструму Ір у відповідь на прийняте світло люмінесценції у заданому спектральному діапазоні фотодіода; інвертуючий підсилювач напруги, керований струмом, що являє собою операційний підсилювач (3), що має резистор ланцюга зворотного зв'язку Кг 1 конденсатор ланцюга зворотного зв'язку Сі, встановлений паралельно резистору ланцюга зворотного зв'язку Кг між інвертуючою вхідною клемою та клемою (4) вихідної напруги операційного підсилювача (3), при цьому інвертуюча вхідна клема операційного підсилювача (3) підключена до анода фотодіода (1) та виконана з можливістю перетворення подаваної інтенсивності фотоструму Ір у сигнал вихідної напруги Мом на клемі (4) вихідної напруги; який відрізняється тим, що датчик додатково містить біполярний площинний транзистор (5) типу р-п-р, емітер Е та основа В якого підключені паралельно вказаному резистору ланцюга зворотного зв'язку Кі та конденсатору ланцюга зворотного зв'язку Ст, при цьому його основа В підключена до вказаної клеми (4) вихідної напруги і його заземленого колектора С.
2. Оптичний датчик за п. 1, який відрізняється тим, що регулятор (2) напруги зсуву являє собою малошумний регулятор (2) напруги зсуву з відповіддю перехідного процесу.
3. Оптичний датчик за п. |І або 2, який відрізняється тим, що датчик додатково містить конденсатори Сі та Со, підключені уряд до катода фотодіода (1) та заземлені, заземлений резистор В», підключений до неінвертуючої вхідної клеми операційного підсилювача (3), та клему між конденсаторами Сі та Со, які виконані з можливістю обмеження коливань напруги, викликаних регулятором (2) напруги зсуву.
4. Оптичний датчик за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що датчик додатково містить датчик (б) струму зсуву, підключений між клемою вихідної напруги регулятора (2) напруги зсуву та катодом фотодіода, виконаний з можливістю вимірювання інтенсивності струму зсуву Ірізх, ПОдаваної на фотодіод (1).
5. Сканер для виявлення світла люмінесценції від люмінесцентного матеріалу при освітленні збуджуючим світлом у межах діапазону довжин хвиль збудження, при цьому вказаний люмінесцентний матеріал емітує вказане світло люмінесценції у межах діапазону довжин хвиль емісії, при цьому сканер містить: джерело (7) живлення, виконане з можливістю подачі змінного струму збудження або напруги збудження; та джерело (8) світла, підключене до вказаного джерела (7) живлення та виконане з можливістю освітлення вказаного люмінесцентного матеріалу вказаним збуджуючим світлом у межах вказаного діапазону довжин хвиль збудження при подачі струму збудження або напруги збудження джерелом (7) живлення, протягом проміжку часу збудження ЛДіех, при цьому вказане джерело (8) світла виконане з можливістю створення вказаного збуджуючого світла інтенсивністю збуджуючого світла, що варіює згідно з подаваним струмом збудження або напругою збудження, який відрізняється тим, що датчик додатково містить оптичний датчик за п. 4, виконаний з можливістю подачі сигналу вихідної напруги Мошж на вхідну клему перетворювача (9) аналогового сигналу у цифровий сигнал, підключеного до клеми (4) вихідної напруги, при освітленні вказаного люмінесцентного матеріалу вказаним джерелом (8) світла та виявленні відповідного емітованого світла люмінесценції, при цьому перетворювач (9) аналогового сигналу у цифровий сигнал виконаний з можливістю перетворення сигналу вихідної напруги Мош в оцифрований сигнал інтенсивності світла люмінесценції протягом проміжку часу вимірювання Ліпеах; Та блок (10) керування, підключений до датчика (б) струму зсуву для прийому вимірюваного значення інтенсивності струму зсуву Івіах і додатково підключений до шини (11) керування, при цьому блок (10) керування виконаний з можливістю керування джерелом (7) живлення за допомогою першого перетворювача (12) цифрового сигналу в аналоговий сигнал, підключеного між джерелом (7) живлення та шиною (11) керування, шляхом установки значення струму збудження або напруги збудження й значення проміжку часу збудження Аісх, та оптичним датчиком за допомогою як перетворювача (9) аналогового сигналу у цифровий сигнал, додатково підключеного до шини (11) керування, так і другого перетворювача (13) цифрового сигналу в аналоговий сигнал, підключеного до резистора зсуву Ко, підключеного до анода фотодіода (1) та додатково підключеного до шини (11) керування для перетворення інтенсивності струму зсуву Іо в оцифровану інтенсивність струму зсуву, для установки значення проміжку часу вимірювання Лідеаг Й одержання сигналу інтенсивності світла люмінесценції протягом значення проміжку часу вимірювання Літех для утворення профілю КО оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, при цьому вказаний блок (10) керування додатково виконаний з можливістю прийому вказаного сигналу інтенсивності світла люмінесценції та керування вказаним джерелом (7) живлення для адаптації значення струму збудження або значення напруги збудження, подаваних на джерело (8) світла, так що значення інтенсивності світла люмінесценції, відповідне подаваному сигналу інтенсивності світла люмінесценції є нижчим, ніж значення максимальної інтенсивності Ілах, вВІДПОВІДНе Пороговому значенню насичення фотодіода (1).
6. Сканер за п. 5, який відрізняється тим, що блок (10) керування, на основі вимірюваного значення інтенсивності струму зсуву Ібіавг, додатково виконаний з можливістю адаптації значення струму збудження або значення напруги збудження, подаваних на джерело (8) світла, так що рівень відповідної інтенсивності струму у фотодіоді (1) є нижчим, ніж порогове значення інтенсивності струму фотодіода, і рівень відповідної інтенсивності струму через біполярний площинний транзистор (5) типу р-п-р є нижчим, ніж порогове значення інтенсивності струму транзистора.
7. Сканер за будь-яким із пп. 5 та б, який відрізняється тим, що блок (10) керування, на основі вимірюваного значення інтенсивності струму зсуву Іах, прийнятого значення оцифрованої інтенсивності струму зсуву Іо і прийнятого значення оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, додатково виконаний з можливістю установки значення подаваної інтенсивності струму зсуву Іо за допомогою другого перетворювача (13) цифрового сигналу в аналоговий сигнал.
8. Сканер за п. 7, який відрізняється тим, що блок керування виконаний з можливістю вимикання джерела (8) світла, а потім одержання оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції й установки значення струму зсуву, таким чином, щоб забезпечити наближене до нуля значення одержаного оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, тим самим компенсуючи інтенсивність струму через розсіяне світло.
9. Сканер за п. 8, який відрізняється тим, що блок керування додатково виконаний з можливістю подачі живлення на джерело (8) світла, а потім утворення профілю І() оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, перевірки того, якщо значення оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, одержаного після проміжку часу вимірювання Літеаз, наближене до нуля, і у випадку, якщо вказане перевірене значення не наближене до нуля, додаткової установки значення струму зсуву для забезпечення наближеного до нуля значення оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції, додатково одержаного після проміжку часу вимірювання Літеа, а потім керування сканером для освітлення люмінесцентного матеріалу протягом проміжку часу збудження Лех, одержання щонайменше одного відповідного профілю Мі) оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції протягом проміжку часу вимірювання Літеа і зберігання у запам'ятовувальному пристрої кожного одержаного профілю оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції.
10. Сканер за п. 9, який відрізняється тим, що блок керування додатково виконаний з можливістю визначення значення часу згасання люмінесцентного матеріалу зі збереженого профілю оцифрованого сигналу інтенсивності світла люмінесценції.
11. Сканер за п. 10, який відрізняється тим, що блок керування додатково виконаний з можливістю вирішення того, чи є люмінесцентний матеріал справжнім, у випадку збігу визначеного значення часу згасання з еталонним значенням часу згасання.
12. Сканер за будь-яким із пп. 5-11, який відрізняється тим, що джерело (8) світла для освітлення містить плоский світлодіод, фотодіод (1) являє собою плоский фотодіод, 1 вказаний плоский світлодіод і плоский фотодіод встановлені суміжно та з'єднані на плоскому опорному елементі наконечника сканера для освітлення люмінесцентного матеріалу та збору відповідного світла люмінесценції тим самим забезпечуючи розміщення наконечника близько до люмінесцентного матеріалу для поліпшення освітлення й ефективного збору світла люмінесценції без необхідності використання світловода.
13. Сканер за п. 12, який відрізняється тим, що джерело (8) світла для освітлення містить множину плоских світлодіодів, з'єднаних послідовно на опорному елементі, і множину плоских фотодіодів, з'єднаних паралельно на опорному елементі.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17210272 | 2017-12-22 | ||
| PCT/EP2018/084737 WO2019121315A1 (en) | 2017-12-22 | 2018-12-13 | Light sensor and decay-time scanner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA125736C2 true UA125736C2 (uk) | 2022-05-25 |
Family
ID=60856889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA202004429A UA125736C2 (uk) | 2017-12-22 | 2018-12-13 | Оптичний датчик і сканер часу згасання |
Country Status (22)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11307136B2 (uk) |
| EP (1) | EP3729641B1 (uk) |
| KR (1) | KR102634116B1 (uk) |
| CN (1) | CN111512543B (uk) |
| AU (1) | AU2018389628B2 (uk) |
| BR (1) | BR112020010825A2 (uk) |
| CA (1) | CA3086229A1 (uk) |
| CL (1) | CL2020001621A1 (uk) |
| CO (1) | CO2020008818A2 (uk) |
| CR (1) | CR20200306A (uk) |
| DK (1) | DK3729641T3 (uk) |
| EA (1) | EA038509B1 (uk) |
| EC (1) | ECSP20040942A (uk) |
| ES (1) | ES2898842T3 (uk) |
| MA (1) | MA51310B1 (uk) |
| MX (1) | MX2020006524A (uk) |
| MY (1) | MY204662A (uk) |
| PH (1) | PH12020550969A1 (uk) |
| PT (1) | PT3729641T (uk) |
| UA (1) | UA125736C2 (uk) |
| WO (1) | WO2019121315A1 (uk) |
| ZA (1) | ZA202004500B (uk) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA125736C2 (uk) * | 2017-12-22 | 2022-05-25 | Сікпа Холдінг Са | Оптичний датчик і сканер часу згасання |
| US20230019676A1 (en) * | 2019-12-26 | 2023-01-19 | Ams International Ag | A sensing system |
| JP2024509373A (ja) * | 2021-02-23 | 2024-03-01 | アルコン インコーポレイティド | 医療機器の流体経路に対応する光路の特性を特定する方法 |
| CN115479790A (zh) * | 2021-06-16 | 2022-12-16 | 浙江宇视科技有限公司 | 光源辐照时长确定方法、装置、电子设备及介质 |
| US11754599B2 (en) | 2021-07-15 | 2023-09-12 | Analog Devices, Inc. | Precision dynamic range expansion for current measurement |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL6603007A (uk) | 1965-03-08 | 1966-09-09 | ||
| US3663813A (en) | 1970-01-19 | 1972-05-16 | American Cyanamid Co | Optical reader for luminescent codes luminescing in different wavelengths |
| CH656656A5 (de) | 1980-05-30 | 1986-07-15 | Gao Ges Automation Org | Wertpapier mit echtheitsmerkmalen in form von lumineszierenden und absorbierenden substanzen. |
| DE3020652A1 (de) | 1980-05-30 | 1981-12-10 | GAO Gesellschaft für Automation und Organisation mbH, 8000 München | Wertpapier mit echtheitsmerkmalen in form von lumineszierenden substanzen und verfahren zur aenderung derselben |
| ES8203280A1 (es) | 1980-05-30 | 1982-04-01 | Gao Ges Automation Org | Perfeccionamientos en la fabricacion de papel moneda y simi-lares |
| JPH0212195B2 (uk) | 1980-05-30 | 1990-03-19 | Gee Aa Oo G Fuyuuru Automatsuioon Unto Oruganizatsuioon Mbh | |
| DE3122470C2 (de) | 1981-06-05 | 1985-09-05 | GAO Gesellschaft für Automation und Organisation mbH, 8000 München | Sicherheitspapier und Verfahren zur Herstellung desselben |
| US6264107B1 (en) | 1997-09-26 | 2001-07-24 | Iomega Corporation | Latent illuminance discrimination marker system for authenticating articles |
| US7267948B2 (en) * | 1997-11-26 | 2007-09-11 | Ut-Battelle, Llc | SERS diagnostic platforms, methods and systems microarrays, biosensors and biochips |
| US6996252B2 (en) | 2000-04-19 | 2006-02-07 | Digimarc Corporation | Low visibility watermark using time decay fluorescence |
| US7213757B2 (en) | 2001-08-31 | 2007-05-08 | Digimarc Corporation | Emerging security features for identification documents |
| US7305158B2 (en) * | 2004-04-15 | 2007-12-04 | Davidson Instruments Inc. | Interferometric signal conditioner for measurement of absolute static displacements and dynamic displacements of a Fabry-Perot interferometer |
| JP2005322678A (ja) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 発光素子駆動装置及び光走査装置 |
| US20060028260A1 (en) * | 2004-08-04 | 2006-02-09 | Baumgartner Richard A | Logarithmic amplifier with base and emitter in feedback path |
| US7262420B1 (en) | 2006-03-03 | 2007-08-28 | Ncr Corporation | Secure tag validation |
| DE202007014435U1 (de) * | 2007-10-16 | 2009-03-05 | Gurny, Eric | Optischer Sensor für eine Messvorrichtung |
| KR101010916B1 (ko) * | 2010-09-17 | 2011-01-25 | 주식회사 룩센테크놀러지 | Ｄｃ 누설 전류를 보상하는 전하 감지 증폭 회로, 이를 이용한 엑스선 독출 집적 회로 및 엑스선 센서 |
| TW201303283A (zh) * | 2011-06-06 | 2013-01-16 | Sicpa Holding Sa | 線上衰減時間掃描器 |
| US9024264B2 (en) * | 2011-10-18 | 2015-05-05 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Temperature compensation for a detection device in an imaging system and detection devices and imaging systems therefrom |
| US9368537B1 (en) * | 2014-01-23 | 2016-06-14 | James A. Holmes | Integrated silicon carbide ultraviolet sensors and methods |
| UA125736C2 (uk) * | 2017-12-22 | 2022-05-25 | Сікпа Холдінг Са | Оптичний датчик і сканер часу згасання |
-
2018
- 2018-12-13 UA UAA202004429A patent/UA125736C2/uk unknown
- 2018-12-13 CR CR20200306A patent/CR20200306A/es unknown
- 2018-12-13 WO PCT/EP2018/084737 patent/WO2019121315A1/en not_active Ceased
- 2018-12-13 MX MX2020006524A patent/MX2020006524A/es unknown
- 2018-12-13 ES ES18839526T patent/ES2898842T3/es active Active
- 2018-12-13 CN CN201880083239.6A patent/CN111512543B/zh active Active
- 2018-12-13 MA MA51310A patent/MA51310B1/fr unknown
- 2018-12-13 EP EP18839526.3A patent/EP3729641B1/en active Active
- 2018-12-13 CA CA3086229A patent/CA3086229A1/en active Pending
- 2018-12-13 DK DK18839526.3T patent/DK3729641T3/da active
- 2018-12-13 AU AU2018389628A patent/AU2018389628B2/en active Active
- 2018-12-13 BR BR112020010825-1A patent/BR112020010825A2/pt unknown
- 2018-12-13 PT PT188395263T patent/PT3729641T/pt unknown
- 2018-12-13 MY MYPI2020003164A patent/MY204662A/en unknown
- 2018-12-13 US US16/956,932 patent/US11307136B2/en active Active
- 2018-12-13 EA EA202091504A patent/EA038509B1/ru unknown
- 2018-12-13 KR KR1020207020576A patent/KR102634116B1/ko active Active
-
2020
- 2020-06-16 CL CL2020001621A patent/CL2020001621A1/es unknown
- 2020-06-22 PH PH12020550969A patent/PH12020550969A1/en unknown
- 2020-07-16 CO CONC2020/0008818A patent/CO2020008818A2/es unknown
- 2020-07-16 EC ECSENADI202040942A patent/ECSP20040942A/es unknown
- 2020-07-21 ZA ZA2020/04500A patent/ZA202004500B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PH12020550969A1 (en) | 2021-04-26 |
| CN111512543B (zh) | 2024-07-05 |
| EA038509B1 (ru) | 2021-09-08 |
| DK3729641T3 (da) | 2021-11-08 |
| CO2020008818A2 (es) | 2020-07-31 |
| EP3729641A1 (en) | 2020-10-28 |
| US11307136B2 (en) | 2022-04-19 |
| MA51310A (fr) | 2021-03-31 |
| BR112020010825A2 (pt) | 2020-11-10 |
| KR20200101403A (ko) | 2020-08-27 |
| US20200393365A1 (en) | 2020-12-17 |
| AU2018389628A1 (en) | 2020-08-06 |
| CR20200306A (es) | 2020-09-10 |
| AU2018389628B2 (en) | 2022-08-11 |
| CL2020001621A1 (es) | 2020-09-25 |
| WO2019121315A1 (en) | 2019-06-27 |
| PT3729641T (pt) | 2021-11-11 |
| MX2020006524A (es) | 2020-09-17 |
| EP3729641B1 (en) | 2021-08-18 |
| CA3086229A1 (en) | 2019-06-27 |
| CN111512543A (zh) | 2020-08-07 |
| ES2898842T3 (es) | 2022-03-09 |
| EA202091504A1 (ru) | 2020-09-15 |
| ECSP20040942A (es) | 2020-08-31 |
| KR102634116B1 (ko) | 2024-02-07 |
| MY204662A (en) | 2024-09-07 |
| MA51310B1 (fr) | 2021-11-30 |
| ZA202004500B (en) | 2022-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA125736C2 (uk) | Оптичний датчик і сканер часу згасання | |
| US10241046B2 (en) | In-line decay-time scanner | |
| ES2312314T5 (es) | Método, dispositivo y sistema de seguridad, todos para autenticar una marcación | |
| US7030371B2 (en) | Luminescence characteristics detector | |
| US6175408B1 (en) | Apparatus for detecting foreign substance in strand-like textile material | |
| US20080048106A1 (en) | Method and apparatus for verifying the authenticity of an item by detecting encoded luminescent security markers | |
| EP1898365A1 (en) | Method and apparatus for verifying the authenticity of an item by detecting encoded luminescent security markers | |
| EP1043681A1 (en) | Method and device for exciting a luminescent material | |
| WO2007132155A1 (en) | Secure tag validation | |
| JP3960282B2 (ja) | 紙幣識別装置 | |
| OA19603A (en) | Light sensor and decay-time scanner. | |
| HK1195162A (en) | In-line decay-time scanner |