(57)【要約】  ここで提案されるのは、試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性を決定する装置（１１０）である。装置（１１０）には、上記の試験体（１１２）に励起光（１２２）を加える調整可能な励起光源（１１４；４１０）が含まれている。装置（１１０）にはさらに試験体（１１２）から出射される検出光（１３２，１３６；３１４）を検出する検出器（１２８，１３０；３１２）が含まれている。上記の励起光源（１１４；４１０）には発光ダイオードアレイ（１１４）が含まれており、これは、少なくとも一部分がモノリシック発光ダイオードアレイ（１１４）として構成されている。このモノリシック発光ダイオードアレイ（１１４）にはそれぞれ異なる発光スペクトルを有する少なくとも３つの発光ダイオード（４２６）が含まれている。
2011501111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性を決定する装置（１１０）であって
該装置（１１０）には、前記の試験体（１１２）に励起光（１２２）を加える調整可能な励起光源（１１４；４１０）が含まれており、
さらに前記の装置（１１０）には、試験体（１１２）から出射される検出光（１３２，１３６；３１４）を検出する検出器（１２８，１３０；３１２）が含まれている形式の装置（１１０）において、
前記の励起光源（１１４；４１０）には発光ダイオードアレイ（１１４）が含まれており、
該発光ダイオードアレイ（１１４）は、少なくとも一部分がモノリシック発光ダイオードアレイ（１１４）として構成されており、
当該のモノリシック発光ダイオードアレイ（１１４）には、それぞれ異なる発光スペクトルを有する少なくとも３つの発光ダイオード（４２６）が含まれることを特徴とする、
試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性を決定する装置（１１０）。
【請求項２】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）には、つぎの発光ダイオードアレイ（１１４）のうちの少なくとも１つ、すなわち、無機半導体チップを有する無機モノリシック発光ダイオードアレイ（１１４）と、
有機モノリシック発光ダイオードアレイ、有利には前記の発光ダイオードアレイの支持体に組み込まれた薄膜トランジスタ回路を有する無機モノリシック発光ダイオードアレイとのうちの少なくとも１つが含まれている、
請求項１に記載の装置（１１０）。
【請求項３】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）には、少なくとも１０個の発光ダイオード（４２６）が含まれている、
請求項１または２に記載の装置（１１０）。
【請求項４】
さらに温度調整装置が含まれており、
当該温度調整装置を構成して、前記の発光ダイオード（１１４）が温度調整されるようにした、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項５】
前記の温度調整装置にはペルチェ素子が含まれている、
請求項４に記載の装置（１１０）。
【請求項６】
前記の温度調整装置にはさらに制御装置が含まれている、
請求項４または５に記載の装置（１１０）。
【請求項７】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の発光ダイオード（４２６）は１つずつのスペクトル幅（６１２）を有しており、
当該スペクトル幅（６１２）は、３０ｎｍの値を上回らない、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項８】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の発光ダイオード（４２６）は、４５０ｎｍ〜８５０ｎｍのスペクトル領域をカバーする、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項９】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）は、ベースプレート（４１２）、殊に金属製のベースプレートに固定されている、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１０】
さらに少なくとも１つのプラグコネクタ（４１８）が前記のベースプレート（４１２）に配置されている、
請求項９に記載の装置（１１０）。
【請求項１１】
さらに少なくとも１つの光学結合装置が含まれており、
当該光学結合装置を構成して、前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の発光ダイオード（４２６）の光ビームが共通の励起光源（１２２）に集められるようにした、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１２】
前記の光学結合装置には以下の装置のうちの少なくとも１つ、すなわち、
プリズムと、波長選択ミラー、殊にダイクロイックミラーと、フィルタと、光格子と、ファイバ束とのうちの少なくとも１つが含まれている、
請求項１１に記載の装置（１１０）。
【請求項１３】
さらに光学分離装置が含まれており、
当該光学分離装置を構成して、検出光（１３２，１３６；３１４）をスペクトル的に少なくとも２つの波長領域に分解するようにした、
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１４】
前記の光学分離装置には以下の素子のうちの少なくとも１つ、すなわち、
プリズムと、波長選択ミラー、殊にダイクロイックミラーと、フィルタと、光格子とのうちの少なくとも１つが含まれている、
請求項１３に記載の装置（１１０）。
【請求項１５】
前記の検出器（１２８，１３０；３１２）には、少なくとも２つの個別検出器を有する検出器アレイが含まれている、
請求項１から１４までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１６】
前記の検出器アレイには、モノリシックフォトダイオードアレイが含まれている、
請求項１５に記載の装置（１１０）。
【請求項１７】
前記の少なくとも１つの検出器（１２８，１３０；３１２）は、前記の励起光（１２２）と一直線上に配置されていない少なくとも１つのルミネセンス光検出器（１２８）を有する、
請求項１から１６までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１８】
前記の検出器（１２８，１３０；３１２）は、前記の励起光（１２２）と一直線上に配置されている少なくとも１つの透過光検出器（１３０）を有する、
請求項１から１７までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１９】
前記の検出器（１２８，１３０；３１２）は、試験体（１１２）から反射された反射光（３１４）を検出する少なくとも１つの反射光検出器（３１２）を有する
請求項１から１８までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項２０】
さらに制御装置（２１４）を有しており、
該制御装置（２１４）を構成して、前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の個々の発光ダイオード（４２６）を駆動制御することにより、あらかじめ定めたスペクトル特性を有する励起光（１２２）が形成されるようにした、
請求項１から１９までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項２１】
前記の制御装置（２１４）には多重化装置（７１４）が含まれており、
該多重化装置（７１４）を構成して、前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の少なくとも２つの発光ダイオード（４２６）が異なる変調周波数で変調されるようにした、
請求項２０に記載の装置（１１０）。
【請求項２２】
前記の制御装置（２１４）はさらに復調装置（７１６）を有しており、
該復調装置（７１６）を構成して、検出光（１３２，１３６；３１４）が位相復調および／または周波数復調されかつ前記の変調された発光ダイオード（４２６）の１つずつに対応付けられるようにした、
請求項２１に記載の装置（１１０）。
【請求項２３】
前記の装置（１１０）を構成して、
前記の試験体（１１２）の励起スペクトルが受光されるようにし、
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の複数の発光ダイオード（４２６）が同時に作動され、
前記の励起光（１２２）には個々の発光ダイオード（４２６）の、異なって変調された成分が含まれており、
前記の検出光（１３２，１３６；３１４）は復調されかつ個々の発光ダイオード（４２６）に対応付けられ、
相応する励起スペクトルが形成されるようにした、
請求項２２に記載の装置（１１０）。
【請求項２４】
さらに液体の試験体（１１２）を収容するためのキュベット（１２４）を含む、
請求項１から２３までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項２５】
前記のキュベット（１２４）は少なくとも一部分が円形の断面を有する、
請求項２４に記載の装置（１１０）。
【請求項２６】
前記の装置（１１０）は、２チャネル分光計として構成されており、
当該の装置（１１０）を構成して、前記の試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性と、基準ビーム（７１０）とが同時に受光されるようにした、
請求項１から２５までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項２７】
基準試験体の少なくとも１つの光学特性が求められる、
請求項２６に記載の装置（１１０）。
【請求項２８】
前記の装置（１１０）は、移動式ハンドヘルド装置として構成されている、
請求項１から２７までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項２９】
前記の装置（１１０）にはケーシング（２１０）が含まれており、
該ケーシング（２１０）は、つぎの素子のうちの少なくとも１つを有する、すなわち  液状またはガス状の試験体（１１２）を有する液体キュベット（１２４）を入れるための開口部（２１）と、
固体の試験体（１１２）を入れるための開口部（２１２）と、
前記のケーシング（２１０）の外部にある試験体（１１２）に励起光（１２２）を加えるためおよび検出光（１３２，１３６；３１４）を受光するための開口部（３１０）とのうちの少なくとも１つを有する、
請求項２８に記載の装置（１１０）。
【請求項３０】
前記の移動式ハンドヘルド装置はさらに、当該の移動式ハンドヘルド装置と、移動式データ伝送装置またはコンピュータとを接続するためのインタフェース（２２０）を有する、
請求項２８または２９に記載の装置（１１０）。
【請求項３１】
前記の移動式ハンドヘルド装置はさらに、無線データ伝送のためのデータ伝送装置（３１８）を有する、
請求項２８から３０までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項３２】
製品がブランド製品であるかブランド製品の偽物であるかチェックする方法において、
前記のブランド製品は少なくとも１つの特徴的な光学特性を有しており、
請求項１から３１までのいずれか１項に記載の装置（１１０）を使用し、
当該の装置（１１０）を用いて、前記の製品が、前記の特徴的な光学特性を有するか否かをチェックすることを特徴とする、
製品がブランド製品であるかブランド製品の偽物であるかチェックする方法。
【請求項３３】
前記の特徴的な光学特性は、以下の特性のうちの少なくとも１つを有する、すなわち、
けい光特性と、りん光特性と、吸収特性と、反射特性とのうちの少なくとも１つを有する、
請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記のブランド製品には鉱油製品が含まれる、
請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３５】
試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性を求める方法であって、
当該の試験体（１１２）に励起光（１２２）を加える調整可能な励起光源（１１４；４１０）を含む装置（１１０）を使用し、
当該の励起光源（１１４；４１０）には、それぞれ異なる発光スペクトルを有する複数の個別光源が含まれており、
前記の装置（１１０）にはさらに前記の試験体（１１２）から出射される検出光（１３２，１３６；３１４）を検出する検出器（１２８，１３０；３１２）が含まれている形式の方法において、
前記の個別光源の少なくとも２つの個別光源を、異なる変調周波数で変調し、
前記の検出光（１３２，１３６；３１４）を復調し、前記の変調周波数に相応して当該の検出光と、個別光源とを対応付けることを特徴とする、
試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性を求める方法。
【請求項３６】
付加的に基準信号を受けとって、前記の変調周波数によって復調する、
請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験体の少なくとも１つの光学特性を決定する装置に関する。さらに本発明は、製品がブランド製品であるかまたはブランド製品の偽物であるかを識別する方法ならびに試験体の少なくとも１つの光学特性を決定する方法に関する。このような装置および方法は、一般に化学分析、環境分析、メディカルエンジニアリングまたは他の分野で使用される。本発明の殊に重点を置いているのは、製品剽窃に対する保護に使用される装置および方法である。
【０００２】
従来技術からは、試験体の少なくとも１つの光学特性を決定する多数の装置が公知であり、これらの装置のほとんどは分光計の形態で実施されている。このような分光計は、ふつう調整可能な光ビームを形成する光源と、少なくとも１つの検出器とを有する。この少なくとも１つの検出器は、上記の試験体から反射され、散乱され、透過され、またはルミネセンスビーム（すなわち、りん光ビームおよび／またはけい光ビーム）の形態で放射された光を受光するように構成されている。試料体に入射する励起光をスペクトル的に調整する分光法が公知であり、また試料体から出射する光、例えば、透過光ビーム、けい光ビーム、りん光ビーム、反射ビームまたは散乱ビームをスペクトル的に分解して受光する分光法が公知である。
【０００３】
上記によればこれらの分光計はふつうつぎのように構成される。すなわち、これらの分光計が、光学分離装置を有し、試料体に入射した励起光および／または試験体から出射した検出光がスペクトル的に分離されるように分光計が構成されるのである。例えば、白色光源を励起光源として使用することができ、ここではこの励起光の波長を変化させるために、上記の白色光源から出射される光をモノクロメータ（例えば、プリズムおよび／または光格子）によってそのスペクトル成分に分解し、つぎにこれらのスペクトル成分から所定の波長または波長領域を励起波長として選択して上記の試料体または試料体内に入射させるのである。入射波長を調整する上記のようなスペクトルは、励起スペクトルとも称されることも多い。
【０００４】
同様に検出側において、上記の試料体から出射する検出光を光分離装置によってスペクトル的に分離して検出光スペクトルを記録することも可能である。
【０００５】
しかしながら、上記の公知の分光計において光をスペクトル的に分解するために使用される上記の装置は、実際には極めて高価である。殊にプリズム分光計は大きなスペースを要し、また光格子によって動作する分光計も大きなスペースを要する。それは、信頼性の高い分離のためには、光ビームの最小伝搬距離ならびに適切なメカニズムが必要だからである。さらに上記のような光学分離装置は、実践的に極めて震動の影響を受けやすく、このため、例えば、移動式装置、例えば、ハンドヘルド装置での使用に適当ではない。
【０００６】
上記のような分光計装置用の調整可能光源を提供する別の可能性は、光源それ自体を調整可能に構成することである。しかしながらこれまでに、調整可能な光源、すなわち、少なくとも２つの波長領域において選択的に光を放射できる光源はわずかしか知られていない。上記のような調整可能な光源の実際的に重要な例は、調整可能なレーザであり、これには種々異なる技術的な実施形態がある。例えば、所定の形態の固体レーザ、色素レーザおよびダイオードレーザは、ふつう限られた波長領域にわたって調整可能である。しかしながら上記の装置において不利であるのは、上記のように調整可能なレーザは、ふつう上記と同様に震動、電磁場の影響、温度の影響または汚れの影響を極めて受けやすいため、このようなレーザを動作させるためには極めて大きな技術的コストが必要であり、または励起ビームを調整可能な波長領域がふつうは大きく制限されてしまうことである。このような欠点によっても、ハンドヘルド装置用、殊にブランド剽窃を防ぐための上記の形態のハンドヘルド装置用の励起光源としてレーザは不適当になるのである。
【０００７】
したがって本発明の課題は、試験体の少なくとも１つの光学特性を決定する装置を提供して、この装置により、従来技術から公知の装置の欠点を回避することである。殊に上記の装置によって、製品がブランド製品であるか、またはブランド製品の偽物あるかのチェックができるようにしたい。しかしながら別の分野、例えば、移動式ハンドヘルド装置が必要な分野においても上記の装置が使用できるようにしたい。
【０００８】
上記の課題は、請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成を有する装置によって解決される。個別にまたは組み合わせで実現することが可能な上記の装置の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。これにより、特許請求の範囲全体をこの明細書の内容とする。
【０００９】
ここでは、試験体に励起光を供給する、殊に試験体に励起光を照射する調整可能な励起光源を含む装置が提案される。さらに上記の装置が、試験体から送出される検出光を検出する検出器を含むようにする。上記のような装置用の公知の励起光源に関連して生じる上述の問題を回避するため、本発明において提案されるのは、上記の励起光源が発光ダイオードアレイを含むことである。この発光ダイオードアレイは、少なくとも一部分がモノリシック発光ダイオードアレイとして構成されており、このモノリシック発光ダイオードアレイは、それぞれ異なる発光スペクトルを有する少なくとも３つの発光ダイオードを含んでいる。
【００１０】
ここで「モノリシック」とは、個別部分（すなわち個別発光ダイオード）から組み立てられる構成部分のことではなく、実質的に共通の１作製プロセスにおいてただ１つの支持体に（すなわち、例えば、場合によっては付加的な個別部分を有する個別チップに）作製される構成部分のことであると理解されたい。例えば、上記のモノリシック発光ダイオードアレイは、無機半導体チップを有する無機モノリシック発光ダイオードアレイおよび／または有機モノリシック発光ダイオードアレイを有することができる。複数の有機発光ダイオード（すなわち、例えば、ポリマおよび／または低分子有機エミッタおよび／または別の有機層、例えば、有機ｎ半導体またはｐ半導体層を有する発光ダイオード）が含まれている上記のような有機モノリシック発光ダイオードアレイには、有利にも相応する薄膜トランジスタ回路（例えば、アクティブマトリクス回路）を設けることができ、ここでこれらの回路は上記の支持体に組み込まれる。当然のことながら上記の支持体には択一的または付加的に別のコンポーネントを組み込むことも可能であり、例えば、発光ダイオードを変調励起する電子駆動コンポーネントを組み込むことも可能である（以下を参照されたい）。発光ダイオードアレイを有する無機半導体チップには、相応する回路、例えば発光ダイオードを駆動制御するトランジスタ回路を設けることも可能である。
【００１１】
ここでの「アレイ」とは、少なくとも３つの発光ダイオードを含む発光ダイオードの装置と理解されたい。しかしながらスペクトルを記録するためにはできる限り多くの「データ点」を供給するのが有利であり、上記の発光ダイオードアレイが、少なくとも４つの発光ダイオードを、殊に有利には１０個の発光ダイオードを、さらに１００個またはそれ以上の発光ダイオードを含むと有利である。
【００１２】
上記のような発光ダイオードアレイはすでにモノリシック発光構成素子として技術的に実現可能であり、例えば、並列方式または順次方式の技術で適切なマスク技術によって作製することができるため、例えばそれぞれ異なる発光材料ベース（例えば、異なる無機半導体材料または異なる有機エミッタベース）の発光ダイオードまたはドーピングの異なる発光ダイオードを１つの半導体チップに並べて作製することができる。例えば、上記の発光ダイオードアレイは、規則的に配置される発光ダイオードからなる矩形または正方形のマトリクスを含むことができるが、不規則な配置も可能である。
【００１３】
これらの発光ダイオードの個々の発光ダイオードは、有利には固定のスペクトル幅を有する。この際に有利であるのは、個別に見ると３０ｎｍ以下、有利にはさらに２０ｎｍ以下のスペクトル幅（有利には半値全幅 ＦＷＨＭ full with at half maximum）を有する発光ダイオードを使用する場合である。有利には、４５０ｎｍ〜８５０ｎｍのスペクトル幅をカバーする発光ダイオードアレイを使用する。しかしながらこの実質的に可視であるスペクトルの部分領域も実現可能であり、適用に応じて、実践的に有効である。
【００１４】
さらに、殊に携帯可能な装置における実践的な使用に対して、これらの発光ダイオードが温度調整される場合、すなわち、実質的に一定の温度に維持される場合には、上記の発光ダイオードアレイを改善することができる。このために、例えば、発光ダイオードアレイを温度調整するように構成された温度調整装置を設けることができる。この温度調整装置は、例えば、１つまたは複数のペルチェ素子を含むことができ、このペルチェ素子により、例えば、上記の発光ダイオードアレイを冷却することが可能である。このように温度調整することにより、発光ダイオードアレイに負荷をかけた際および／または周囲温度が変化する際にもスペクトル特性を一定に維持することができる。しかしながら別の形態の温度調整も基本的に可能であり、例えば、液体による温度調整を行うことも可能である。この温度調整装置は、殊に動作温度を調整する制御装置を含むことができ、例えば、発光ダイオードアレイの実際温度を検出する１つまたは複数の温度センサを有する制御装置を含むことができる。
【００１５】
上で説明したように、従来技術から公知の多くの分光計装置は、実践的な使用には不向きな１つまたは２つまたは複数のモノクロメータ、すなわち光学分離装置を有している。これに対して本発明による装置では、例えば、調整可能なレーザと類似して、調整可能な光源の原理が使用され、すなわち、ここでは励起光源それ自体がそのスペクトル放射特性を変更可能な原理が使用されるのである。例えば、上記の発光ダイオードアレイの個々の発光ダイオードは、例えば、順次にオンすることにより、順次に使用することができる。発光ダイオードの個別強度を変更することによる混合も可能である。例えば、上記の装置を構成して、発光ダイオードアレイの発光ダイオードが互いに密に並び、発光ダイオードアレイのすべての発光ダイオードをオンにした場合に実質的に混合光ビームが得られるようにすることが可能である。このために上記の発光ダイオードは、例えば、１ミリメートル以下、有利には８００マイクロメータ、また殊に有利には６００マイクロメータ以下の平均間隔（ピッチ）を有することができる。このような装置では、発光ダイオードアレイの発光ダイオードの個別放射は、実質的に共通な１つの励起光ビームにまとめられる。
【００１６】
しかしながら択一的または付加的に、光路の可逆性を利用しかつ発光ダイオードの個部放射を共通の１つの励起光ビームにまとめる結合装置を設けることも可能である。例えば、この結合装置は、プリズムおよび／または波長選択的なミラー（例えば、ダイクロイックミラー）および／または光格子またはファイバ束を含むことができ、ここでは発光ダイオードの個々の光ビームがこの装置によって一緒にされて、共通の１つの励起光ビームにまとめられる。これにより、上記の発光ダイオードによって得られるスペクトル幅内で、個々の発光ダイオードを相応に駆動制御（すなわち、例えば、光強度の調整ないしはオンおよびオフ）することによって、所望のスペクトル特性を有する励起光ビームを構成することができる。
【００１７】
検出側においても、択一的または付加的に、検出光をスペクトル的に少なくとも２つの波長領域に分解する光学分離装置を設けることができる。ここでもプリズム、波長選択的なミラー、ダイクロイックミラー、光格子または類似の装置を設けることができる。この関連にしてまたはこれとは無関係に、上記の検出器は、例えば、少なくとも２つの個別の検出器を有する検出器アレイを含むことができ、これによって、例えば、異なる波長領域を別個の検出器にマッピングすることができる。例えば、このためにここでもモノリシックに構成されるフォトダイオードアレイを使用可能である。
【００１８】
したがって上記の検出器は、例えば、励起光とは一直線上に配置されていないルミネセンス検出器および／または励起光と一直線上に配置されている透過光検出器および／または試験体から反射された励起光を検出するための反射光検出器を有することができる。このような装置はさまざまなものが考えられ、以下では一部を例示的に説明する。
【００１９】
上記の装置を駆動制御するため、例えば、制御装置を設けることができる。このような制御装置は、例えば、マイクロコンピュータおよび／または別の電子構成素子を含むことができ、また全部または一部をコンピュータプログラムとして実現することができる。例えば、この制御装置は、場合によって揮発性および／または不揮発性の記憶素子と入出力手段を有するマイクロコンピュータを含むことができる。例えば、この制御装置を構成して、上記の発光ダイオードアレイの個々の発光ダイオードを駆動制御することによって（例えば、個々の発光ダイオード毎に相応したダイオード電流を選択することによって）、あらかじめ定めたスペクトル特性を有する励起光を形成することができる。
【００２０】
上で説明した実施形態のうちの１つにおいて提案した上記の装置を用いて、例えば、個々の発光ダイオードを順次に駆動制御し、これによって励起光をスペクトル的に調整しまた検出光をそれぞれ受光することができる。しかしながら本発明の有利な１実施形態では、時間のかかる順次の受光方式の代わりに複数またはすべてのスペクトル成分を並列に受光することの可能な多重化装置が設けられる。このために多重化装置を構成して、発光ダイオードアレイの少なくとも２つの発光ダイオードを異なる変調周波数で変調することができる。殊に個々の発光ダイオードの強度を、例えば、正弦波状または余弦波状にまたは別の周期的な励起の形態で（例えば、のこぎり波状、矩形状またはこれに類似の形態で）変化させることができる。このような変調は、発光ダイオードにおいて、例えば、ダイオード電流を変調することによって行うことができ、ここでは多くの場合に個々の発光ダイオードから放射される光の光強度は、ダイオード電流に比例するか、または既知の関係になる。
【００２１】
個々の発光ダイオードの上記のような変調により、有利にはすべての発光ダイオードを異なる変調周波数で変調することにより、例えば、極めて短い時間での検出信号のスペクトル分析および／またはスペクトルを記録するためのロックイン方式が可能になる。これにより、殊に、上記の装置によって記録される信号および／またはこの装置によって記録されるスペクトルの信号対雑音比を格段に改善することができる。後者は、「多重化優位性」と称することも可能である。
【００２２】
スペクトルの並列の記録は、殊に公知のロックイン方式と類似して、上記の制御装置がさらに復調装置を有することによって実現することができる。ここでこの復調装置を構成して、検出光が、位相復調および／または周波数復調され、また変調された複数の発光ダイオードの１つずつに対応付けられるようにする。これにより、光源の順次の「調整」を回避しながら、同時に受光した検出光の検出光成分をスペクトル的に分離して極めて短い時間内にスペクトルを記録することができる。したがってスペクトルのこのような記録は、数分の１秒内に行うことができ、このことも殊にハンドヘルド装置における使用に対して極めて有利になる。ハンドヘルド装置、例えば、検査すべき試験体の表面に手で載せるハンドヘルド装置ではふつう、手の震えおよびこれに伴う試験体の変化に起因して通例の分光法は使用できない。これに対し、数秒内にスペクトルを提供するハンドヘルド分光計は、この目的に好適である。
【００２３】
このため、上記の装置は、移動式ハンドヘルド装置として構成することができ、さらにケーシングを含むことができる。このケーシングは、液体または気体の試験体を有する液体キュベットを入れるための開口部と、固体の試験体を入れるための開口部と、ケーシングの外部にある試験体に励起光を加えるためおよび検出光を受光するための開口部と、場合によっては別のコンポーネントとを含んでいる。上記のケーシングには、有利には上で説明した制御装置を含むことも可能である。上記のような移動式ハンドヘルド装置は、化学分析、医療技術（例えば、医療診断の分野）ならびに上で説明した「ブランド保護」（ブランド剽窃および製品剽窃）の分野に有利に使用可能である。
【００２４】
さらに上記のようなハンドヘルド装置は有利には、移動式データ伝送装置および／またはコンピュータと接続するための少なくとも１つのインタフェースを有しており、例えば、有線および／または無線のインタフェース、例えば、Bluetoothインタフェースまたは類似のものを有する。択一的または付加的には無線データ伝送のためのデータ伝送装置を設けることもでき、例えば、移動無線ネットワークにおいてデータを伝送するためのデータ伝送装置を設けることができる。これにより、例えば、試験者が現場で比較的多くの製品を上記の装置を用いて検査し、結果を中央のコンピュータ（例えば、ラップトップおよび／または移動無線ネットワークを介して中央の計算機）に伝送する方式を使用することができる。ここで上記のハンドヘルド装置それ自体および／または中央の計算機において（例えば、既知のスペクトルとの比較により）、いま検査している製品が、認可されたメーカによる承認された（すなわち、例えばライセンスが付与された）製品であるか、偽造品であるかを確定することができる。これに相応して中央のコンピュータから、上記の比較の結果を含む移動式ハンドヘルド装置にフィードバック信号を発生させることができる。しかしながら択一的または付加的に上記の評価の全体または一部を移動式のハンドヘルド装置それ自体において行うことも可能である。
【００２５】
上記に相応して提案されるのは、製品がブランド製品（すなわち、所定のメーカによる所定の製品）であるか、またはブランド製品の偽造品であるかをチェックする方法であり、ここでこのブランド製品は、少なくとも１つの特徴的な光学特性を有する。ここでは上で説明した実施形態のうちの１つの実施形態に記載した装置を用いて、この製品が上記の特徴的な光学特性を有するか否かを検査する。上記の特徴的な光学特性は、ここでも、例えば、けい光特性、りん光特性、吸収特性、反射特性、拡散特性またはこれらの特徴または別の複数の特徴の組み合わせとすることが可能である。例えば、会社ロゴに使用される着色材（部分的には人間の眼に不可視とすることも可）を探し出す、例えば所定のけい光特性を適切に探し出すことも可能である。
【００２６】
ここで殊に有利であるのは、上記のブランド製品が鉱油製品を含む場合である。このような鉱油製品には、例えば、マーカ着色料を混ぜることができ、このマーカ着色剤は、分光法で適切に識別することができる。このマーカ着色剤を有しない剽窃物は、これにより、上記の提案したハンドヘルド装置を用いて迅速かつ高い信頼性で識別することができる。上記のマーカ着色剤は、着色材または顔料として別個に混ぜることができ、ないしは択一的または付加的に、（例えば、化学的または物理的な結合によって）製品の分子に結合されるマーカ群の形態とすることも可能である。マーキングの別の形態も可能であり、これらは当業者には公知である。
【００２７】
評価のため、例えば、相関法を使用することができ、ここでは上記のハンドヘルド装置を用いておよび／または上記の装置の別の構成を用いて記録したスペクトルと、既知のスペクトル、殊に基準スペクトルとが比較される。これによって、偽造品ないしは剽窃物の有無について迅速かつ高い信頼性で判断を行うことができる。
【００２８】
本発明の別の詳細および特徴的構成は、従属請求項に関連した有利な実施例の以下の説明に記載されている。ここで各特徴的構成は、それ単独でまたは複数を互い組み合わせで実現することができる。また本発明は、実施例に限定されるものではない。これらの実施例は、図に略示されている。ここで個々の図において同じ参照符号は、同じまたは機能的に同じないしは機能的に互いに相応する素子を表す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による装置の原理概略図である。
【図２】吸収測定およびけい光測定用のハンドヘルド装置として実施した図１の装置の概略図である。
【図３】図１の装置を反射測定用のハンドヘルド装置として実施したものの概略図である。
【図４】ＬＥＤアレイチップを有する励起光源の概略平面図である。
【図５】図４のＬＥＤアレイチップの拡大図である。
【図６】図５のＬＥＤアレイチップの個々のＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【図７】多重化装置および復調装置を有する装置の実施形態の概略図である。
【図８】図７の装置によって得られた測定データからスペクトルを形成する概略図である。
【図９】本発明による方法の流れ図の例である。
【図１０】図７に示した装置の変形形態の概略図である。
【図１１】図２の装置を用いて、マーカ物質でマークした鉱油をスペクトル測定した例を示す図である。
【００３０】
図１には、試験体１１２の少なくとも１つの光学特性を決定する本発明による装置１１０の実施例の概略図が示されている。この簡単な実施例において装置１１０は、モノリシック発光ダイオードアレイ１１４（以下ではＬＥＤチップとも称する）を含んでおり、これはアルミニウム支持体１１６に載置されている。アルミニウム支持体１１６には、（図１ではアルミニウム支持体と一体で示されている）ペルチェ素子１１８が載置されている。この実施例においてペルチェ素子１１８は、ＬＥＤチップ１１４の温度調整するための温度調整素子として使用されている。
【００３１】
ＬＥＤチップ１１４の前にはオプションでモニタ１２０が装置１１０に取り付けられており、これによってＬＥＤチップ１１４によって形成された励起光ビーム１１２が可視化される。モニタ１２０は、ＬＥＤチップ１１４によって放射された励起光強度を検出するのに使用され、また例えば励起光源の数学的な補正を可能にする。
【００３２】
励起光ビーム１１２は、この実施例において液状をしている試験体１１２に入射し、ここでこの試験体は、キュベット１２４に収容されている。キュベット１２４は、実質的に円形の断面を有しており、励起光ビーム１２２に入射方向に対して垂直方向を向いた平坦部１２６を有する。
【００３３】
さらに図１の実施例によれば、装置１１０は２つの検出器１２８，１３０を有する。ここで第１の検出器１３０は、励起光ビーム１２２と同一直線上に配置されており、例えば、吸収測定に使用することができる。検出器１３０は、例えば、アレイまたはフォトダイオードのダイオードセルまたはフォトセルとして構成することも可能であり、透過した検出光１３２を検出するのに使用される。さらに図１に示した実施例では、この透過光１３２のビーム路に非点収差補正を行う平坦形非点収差補正器（planastigmatische Korrektur）１３４が配置されている。平坦形非点収差補正器１３４は、殊に円い試料体によって生じ得る非点収差の歪みを補正するという課題を有する。
【００３４】
図１に示した実施例では第２の検出器１２８は、上記の励起光ビームに対して垂直な視線方向（または９０°とは異なる、例えば６０°〜８９°の視線方向でもよい）で配置されているため、励起光ビーム１２２の入射方向に対して垂直に試験体１１２を離れた、けい光ビーム１３６の形態の検出光を検出器１２８によって検出することができる。検出器１２８と試験体１１２との間には選択的にさらに１つまたは複数のフィルタ１３８を設けることができる。
【００３５】
図１に示した装置１１０は、基本的に極めて小さく設計することができ、また相応する駆動制御および評価電子回路を含めて、例えば、携帯電話のサイズを有することが可能である。
【００３６】
図２および３には複数の装置１１０が略示されており、これらの装置では、図１に示した構造または図１の装置の変化形態にしたがった構造がケーシング２１０に組み込まれている。例えば、ケーシング２１０は、幅および高さがそれぞれ２０ｃｍを上回らず、また深さが５ｃｍを上回らないサイズを有し得る。例えば、ケーシング２１０は、プラスチック、例えば、ポリプロピレンまたは類似のプラスチックから作製することができるため、装置１１０はハンドヘルド装置として構成され、また、例えば、野外での使用に対してポケットに快適に詰め込むことができる。
【００３７】
図２の装置１１０はここでも励起光源として発光ダイオードアレイ１１４を有しており、この発光ダイオードアレイ１１４は、その個々の光源が極めて密に並び合っているため（以下を参照されたい）、実質的にただ１つの励起光ビーム１２２を形成する。試験体１１２は、図２に示していない。その代わりにアプリケーションはね蓋２１２が設けられており、このアプリケーションはね蓋により、試験体１１２をケーシング２１０の内部に入れて、このケーシング内で試験体を励起光ビーム１２２のビーム路に配置することができる。このために、例えば、ケーシング２１０に相応する保持部を設けることができる。はね蓋の代わりに別の任意の形態の閉じ手段、例えば、すべり蓋、はめ込み蓋または類似の形態の閉じ手段を設けることも可能である。
【００３８】
さらに図２の装置にはここでも２つの検出器１２８，１３９が設けられている。これらの機能については図１の説明を参照することができる。
【００３９】
さらに図２の実施例に示した装置１１０は制御装置２１４を有しており、この制御装置は、例えば、マイクロコンピュータおよび／または別の電子コンポーネントを含むことができ、またこの制御装置は、発光ダイオードアレイ１１４を駆動制御するため、ならびに検出器１２８および１３０を読み出すために使用される。装置１１０はさらに表示素子２１６（例えば、１つまたは複数のディスプレイおよび／または光学的表示器）ならびに操作素子２１８を含むことができる。さらに図２に示した実施例の装置１１０には、別の装置、例えば１つまたは複数のコンピュータとの（無線および／または有線の）データ交換用のインタフェース２２０が含まれている。
【００４０】
図３には装置１１０の択一的な実施形態が示されている。図１および２の装置が、例えば、透過測定、吸収測定、けい光測定およびりん光測定に適しているのに対して、図３に示した実施例の装置１１０は、実質的に反射測定に適している。このためにここでも試験体をケーシング２１０に入れることができ、この試験体の反射特性が、図１または図２に類似の配置構成で測定される。しかしながら図３の変形実施形態は、ケーシング２１０が開口部３１０を有するように構成されている。ケーシングのサイズから見てここでもハンドヘルド装置として構成することができる装置１１０は、この開口部３１０を用いて、例えば、（図３に示していない）試験体に圧着するかまたは載置することができる。ここでこれは、例えば、この試験体の検査しようとする表面領域が開口部３１０の領域に配置されるように行われる。
【００４１】
ここでも発光ダイオードアレイ１１４が設けられており、この発光ダイオードアレイは、制御装置２１４によって駆動制御され、また試験体表面に励起光ビーム１１２を当てる。さらに装置１１０は、反射検出器３１２を有しており、これは試験体から反射された、反射光３１４の形態の検出光を受光する。発光ダイオードアレイ１１４と反射検出器３１２との間には有利にブラインド３１６が設けられており、これは、励起光１２２が発光ダイオードアレイ１１４から検出器３１２に直接到達してしまうことを阻止する。反射検出器３１２によって供給される反射信号は、ここでも制御装置２１４に伝送されて評価が行われる。またここでも６装置１１０を操作するための操作素子２１８および表示素子２１が設けられている。
【００４２】
図３に示した上記の装置の実施例では、装置１１０と、例えば、中央のサーバおよび／または別のコンピュータのような別の装置との間でデータ交換を行う別の変形形態が略示されている。このために装置１１０は、インタフェース２２０とは択一的にまたはこれに付加的に移動式データ伝送装置３１８を有する。これにより、標準化された移動無線ネットワークを介してデータを交換することができる。しかしながら装置１１０に組み込まれる移動式データ伝送装置３１８とは択一的に、例えば、装置１１８がインタフェース２２０を介して別のデータ伝送装置、例えば移動電話と接続され、この移動電話をデータ交換に利用する変化形態も考えられる。
【００４３】
図４には、励起光源４１０の実施例が平面図で示されている。励起光源４１０は、例えば、図１〜３に示した装置１１０において、励起光ビーム１２２を形成するための光源として使用することができる。
【００４４】
励起光源４１０にはベースプレート４１２が含まれており、これは、例えば、２つの孔４１４を有する円いアルミニウム板として構成することが可能である。ベースプレート４１２には（図４に示していない）ペルチェ素子を収容して、上記の励起光源の温度を調整することができる。例えば、このペルチェ素子はベースプレート４１２の背面の凹みに収容することができるか、またはベースプレート４１２に熱伝導性接着剤を用いて貼り付けることができる。
【００４５】
励起光源４１０のベースプレート４１２には、すでに図１で説明した発光ダイオードアレイ１１４を、例えば貼り付けによって収容することができる。発光ダイオードアレイ１１４の構成については、図５に基づき、以下で詳しく説明する。
【００４６】
さらにベースプレート４１２には線路４１６を収容することができ、これらは、例えば、（図４に示していない）絶縁性の中間支持体によってアルミニウムベースプレート４１２から分離することができる。例えば、ポリイミドシートを中間支持体として使用することができ、この中間支持体に線路４１６（例えば圧膜法で）が被着され、これらの線路を介して発光ダイオードアレイ１１４に給電しまたこれを駆動制御することができる。また絶縁性の塗料または絶縁層の粉末コーティングを中間支持体として、または線路４１６とアルミニウムベースプレート４１２との間の絶縁層として入れることも可能である。発光ダイオード１１４は、例えば、ベースプレート４１２に貼り付ける、および／または、例えば、力による結合（例えばクランピング法）によってそこに固定することができる。線路４１６はさらに発光ダイオードアレイ１１４の電極に接続されており、このために、例えば、ワイヤボンディング法を使用可能である。
【００４７】
線路４１６は、最終的にプラグコネクタ４１８によって接触接続される。このプラグコネクタには（図４において下側から到来する）フラットケーブルを有するプラグを接続することができる。例えば、プラグコネクタ４１８も同様にベースプレート４１２にねじ止めするかまたは貼り付けることが可能である。
【００４８】
これにより、図４に示した装置を用い、振動の影響を十分に受けにくく、調整可能であり、またコンパクトで頑強な励起光源４１０を構成することができる。この励起光源は、このような調整可能な励起光源を必要とする多数の装置１１０に使用可能である。
【００４９】
図５には、発光ダイオードアレイ１１４の拡大図が示されている。この実施例において発光ダイオードアレイ１１４には、３つの個別のモノリシック発光ダイオードチップ４２０，４２２，４２４が含まれている。ここで第１のチップ４２０には９つの個別の発光ダイオード４２６が含まれており、第２のチップ４２２には６つの個別の発光ダイオード４２６が含まれており、また第３のチップ４２４にはこのような発光ダイオード４２６が３つ含まれている。発光ダイオード４２６はそれぞれ、相異なる電極コンタクト４２８を有する正方形領域であることがわかり、ここでこれらの電極コンタクトは図５において黒っぽく示されている。電極コンタクト４２８は、例えば、ワイヤボンディング法によって電気的に接触接続される。
【００５０】
ここで個別の発光ダイオード４２６はそれぞれ、これらの発光ダイオードが相異なる放射特性を有するように（以下の図６を参照されたい）各チップ４２０，４２２，４２４の共通の支持体に作製されている。個々の電極コンタクト４２８は、例えば、ワイヤボンディングによって線路４１６に接続することができる（図４を参照されたい）。このために個々の支持体４３０にボンディングパッドを設けることもでき、このボンディングパッドにボンディング個所を配置することが可能である。
【００５１】
ここで３つの発光ダイオードチップ４２０，４２２および４２４は、図５において、発光ダイオードアレイ１１４全体が３.４ｍｍの幅Ｂと、１.６ｍｍの高さＨとを有するように配置されている。発光ダイオードアレイ１１４は、約６００μｍのピッチ（例えば、隣接する発光ダイオード４２６の中心間の間隔）を有する。全面積の約４分の１が発光ダイオード４２６の活性面によって満たされており、この表面の残りは中間空間である。したがって個々の発光ダイオード４２６は、この実施例において、それぞれ隣接する発光ダイオード４２６に対して約３００μｍの間隔を有する。しかしながら図５に示した配置構成とは異なる別の配置構成も考えられる。例えば、発光ダイオードアレイ１１４全体が単独のモノリシックチップとして構成されており、単独の共通の支持体４３０を有する配置構成も考えられるのである。モノリシックアレイの発光ダイオード作製についての詳細は、半導体技術の分野の当業者には公知である。３つの個別の発光ダイオードチップ４２０，４２２および４２４を有する図５に示した発光ダイオードアレイ１１４は、ドイツのベルリンにあるEPIGAP Optoelektronnik GmbH社による受注生産において作製され、例えば、AlGaAs/AlGaAsおよび／またはAlInGaP/GaPおよび／またはAlInGaP/GaAsおよび／またはAlGaAs/GaAlAsおよび／またはInGaN/Al2O3を半導体材料として有する発光ダイオードを含んでいる。
【００５２】
図６には、図５に示した発光ダイオードアレイ１１４の１８個の発光ダイオード４２６の個々のスペクトルが示されている。ここでは横軸には波長λが、また縦軸には（１に正規化した）強度Φが任意の単位でそれぞれ示されている。
【００５３】
ここからわかるのは、発光ダイオードアレイ１１４の発光ダイオード４２６のスペクトルが、約４５０ｎｍ〜約８５０ｎｍのスペクトル領域をカバーすることである。ここでは上記のスペクトルの最大値６１０はそれぞれ等間隔に分布していない。しかしながら全体としてわかるのは、個々の発光ダイオード４２６のスペクトルが極めて狭帯域であるため、半値幅（例示的に波長の最も長い発光ダイオード４２６について半値幅６１２を図６にプロットしている）は、いずれの発光ダイオード４２６においても３０ｎｍの値を上回っていないことである。典型的な半値幅はその上に３０ｎｍ未満であるため、有利には２０ｎｍをこの半値幅に対する上限として選択することができる。
【００５４】
ここで半値幅（ＦＷＨＭ full with at half maximum）とは、最大値６１０における強度の半分の値における放射曲線のスペクトル幅のことである。
【００５５】
図６によって容易にわかるのは、個々の発光ダイオード４２６の放射の強度を制御することにより、可視のスペクトル領域内でほぼ任意のスペクトルを簡単に形成できることである。この駆動制御は、デジタル駆動制御部、すなわち、純粋なオン／オフ回路を含むことができるが、例えば、デジタルのグレースケール制御（例えば、明るさの８または１６ビット駆動制御）の形態の最大の明るさと、オフ状態との間の中間値を含むことも、または純粋なアナログの駆動制御を含むことも可能である。これによって、個々の発光ダイオード４２６の強度Φをほぼ任意に混合することができる。
【００５６】
図７には、試料体１１２の少なくとも１つの光学特性を決定する装置１１０の原理略図が示されており、これは、多くの部分が図１または図２に示した構造に相当する。この略図に基づいて本発明の１発展形態を説明する。この発展形態では、個々の発光ダイオード４２６の強度を適切に変調することによって、励起側のモノクロメータを省略することができる。これらを省略しても、有利にもほぼ当時に試料体１１２の完全なスペクトルを受け取ることができる。ここでは例示的に図７のけい光ビーム１３６だけを観察する。しかしながら、別の構成、例えば（択一的または付加的に）透過スペクトルまたは吸収スペクトル、りん光スペクトル、反射スペクトルまたは別の種類の分光分析法も可能である。図７に示した原理は、これらのケースにおいて、類似に変更することができる。
【００５７】
図７には、ここでも発光ダイオードアレイ１１４、例えば図５に示した発光ダイオードアレイ１１４を含む装置が示されており、この発光ダイオードアレイ１１４の個々の発光ダイオード４２６は個別に駆動制御可能である。しかしながら以下に説明する測定の原理は、互いに独立して駆動制御可能でありかつスペクトルの異なる複数の励起光源を有する別の形態の励起光源に、発光ダイオードアレイ１１４に依存することなく拡張可能である。これに相応して図９を参照されたい。ここでは、本発明による方法の一般化された流れ図が示されており、この方法は、発光ダイオードアレイ１１４の有無とは無関係に、すなわち、独立して制御可能でありかつスペクトルの異なる個別励起光源を有する任意の励起光源によって実行することも可能である。当然のことながら、以下にけい光による検証によって説明する方法の代わりにまたはこれに加えて、類似に別の光学特性を評価することも可能であり、例えば、反射信号、制御信号、りん光信号、透過信号および／または別の種類の光学信号を評価することも可能である。
【００５８】
図９の個々の方法ステップは、図示しない別の方法ステップによって補足することができる。さらに図９に示した方法ステップの順序は好適ではあるが必須ではない。また個々の方法ステップまたは複数の方法ステップを繰り返して実行することも可能である。以下では図９の方法および図７の基本構造を一緒に明らかにする。
【００５９】
図７の装置１１０の構造に対してはかなり部分について図１に記載した構造を参照することができる。しかしながらこの構造は、図１よりも拡張されており、ここではオプションでまた例示的に２ビーム構造が実現されている。ここでは（例えば、図示しない部分透過性のミラーによって、または別の光学装置によって）励起光ビーム１２２から基準ビーム７１０が分岐する。基準ビーム７１０の強度は、基準検出器７１２によって監視ないしは受光される。
【００６０】
図７の実施例において装置１１０は、多重化装置７１４および復調装置７１６を有する。ここで多重化装置７１４および復調装置７１６は、図７において「ＬＯ」と記した１つずつの一連の局部発振器７１８を互いに分け合っている。発光ダイオード４２６（ないしは別の種類の個別に駆動制御可能な光源）の個数ｎに相応して、ｎ個の局部発振器７１８が設けられる。
【００６１】
局部発振器７１８はそれぞれクロック信号７２０を形成し、これは、例えば、正弦波信号、余弦波信号、矩形信号または別の種類の周期信号の形態であり、これらの信号は、発光ダイオード４２６（ないしは別の光源）毎に１つずつ個別の周波数ｆ１〜ｆｎを有する。多重化装置７１４の枠内ではこのクロック信号７２０は、電流源７２２または一般的に個々の発光ダイオード４２６に給電する駆動制御部に伝送される。これによって発光ダイオード４２６毎に、個別の発光ダイオード電流７２４が形成され、この電流によって、対応する各発光ダイオード４２６が駆動制御される。このようにして個々の発光ダイオード４２６の強度Φを個別の周波数ｆ１〜ｆｎによって変調して、これらの周波数成分が励起光１２２に含まれることになる。個々の光源ｆ１〜ｆｎを変調する上記のステップは、図９に略示した方法の流れ図では、参照符号９１０で概略的に示されている。このように個別の光源を変調９１０することにより、励起光ビーム１２２を変調して、この励起光ビームが、別個に変調されたスペクトル成分から構成されるようにすることができる。したがって一般的にはつぎのスペクトル、すなわち
Φ(λ,ｔ)＝Σi（Φi,0(λ)＋Φi,1(λ)・cos(２・π・ｆi・ｔ＋φi)）
を形成することができる。
【００６２】
ここでΦ(λ,ｔ)はそれぞれ波長および時間の関数としての強度を示しており、これは、個々の光源の強度についての和から構成される。この和（ここでインデックス変数は１〜ｎの範囲をとる。すなわち、すべての光源についての和である）には、個々の光源毎に一定のオフセット成分Φi,O(λ)がそれぞれ含まれている。さらに個別の光源毎の和には、被変調成分が含まれており、この被変調成分は、この実施例において余弦波状に変調される１つずつの係数Φi,1(λ)を有しており、これは個別の光源毎に個別の変調周波数ｆiを有する。この変調周波数は、上記のように局部発振器７１８によって形成される。上記の変調はそれぞれ、個々の光源毎に位相φiで個別に位相シフトすることができる。これにより、方法ステップ９１０において個々の光源（例えば、個別の発光ダイオード４２６）の利用可能なスペクトル（同じ図６）の枠内で量φi,1，ｆiおよびφiを適当に調整することによって、個別に変調された個別光源により、所望のスペクトル配置を有する励起光ビーム１２２を形成することができる。理想的なケースでは、無限に狭い発光スペクトルを１つずつ有する無限個の個別光源を使用して、それぞれ個別に変調された個別周波数を有する任意の連続的なスペクトルを設定することができる。
【００６３】
上記のように励起光ビーム１２２から基準ビーム７１０が分かれる。これに相応して励起光ビーム１２２により、試料体１１２において、けい光ビーム１３６が形成される。このけい光ビームはここでも、ステップ９１０における変調に応答して個別の変調を有する。このけい光ビームは方法ステップ９１２において、例えば、図７の装置において検出器１２８によって受光される。別の分光法装置が使用される場合、この方法ステップ９１０において、例えば、透過光、反射光または別の光で受光される。つぎに上記の別の方法ステップが類似に実行される。
【００６４】
方法ステップ９１４では並列に（またはこれとは時間的にずらしてもよい）、基準ビーム７１０が、例えば、基準検出器７１２によって検出される。ここでこれはオプションの方法ステップである。
【００６５】
２つの検出器１２８および７１２（より多くの検出器を設けることも可能である）によって形成される信号には、方法ステップ９１０で実行される変調に相応してここでも周波数ｆ１〜ｆ２を有する周波数成分が含まれる。けい光ビーム１３６においてこれらの周波数成分はそれぞれ、相応に変調された光源のスペクトルに対する試料体１１２の応答に相応する。例えば、周波数ｆ１で変調された第１の発光ダイオード４２６（ＬＥＤ１）の光の入射に対するけい光応答は、同様に周波数ｆ１でけい光ビーム１３６に含まれる。したがってこのけい光応答は、上記の周波数領域におけるけい光ビームの適当な周波数分析によって復元できるため、各励起光源に対するけい光応答を時間的に並列に求めることができるのである。
【００６６】
このため、方法ステップ９１６ではけい光検出器１２８の信号を分離して、これと、個別の局部発振器７１８の各クロック信号７２０とを周波数ミキサ７２６において別個に混合する。ここで混合信号が得られ、これは引き続いて（図９の方法ステップ９１８において）適切なフィルタ（図７の７３０）によって濾波される。例えば、このフィルタ７３０は、ローパスフィルタおよび／またはバンドパスフィルタを有することができ、これらのフィルタは、混合信号７２８毎にそれぞれ、個別の変調周波数ｆ１〜ｆｎに調整される。このようにして生信号Ｓ１〜Ｓｎを形成することができ、これらの信号は、図７において参照符号７３２で示されており、また個別の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの入射ビームに対する各応答信号である。
【００６７】
例えば、復調装置７１６において実行される方法ステップ９１６〜９１８に記載した方法ステップは、例えば、ロックイン法の枠内で使用される高周波技術の標準的な手法である。したがって上記の方法および／または上記の装置の変更は可能であり、また当業者には公知である。
【００６８】
類似の方法で（オプションで）方法ステップ９１４において受光した基準ビームを復調することができる。ここでも（図９の方法ステップ９２０）この基準信号をｎ個の個別信号に分離することができ、つぎにこれらの信号はそれぞれ周波数ミキサ７３４においてクロック信号７２０と混合される。引き続き、方法ステップ９２２において、方法ステップ９１８の上記の説明と同様に、フィルタ９３６においてフィルタプロセスが実行される。ここでこのフィルタはここでも個別の変調周波数に適合化される。これによって個別の基準信号７３８が形成される。
【００６９】
図９にはさらに、上記の方法および例えば図７に示した装置１０によって得られる基準信号７３８および生信号７３２をどのように後続処理して、試験体１１２のけい光スペクトルを形成するかが示されている。ここで指摘しておきたいのは、以下に説明する方法ステップがオプションであり、生信号７３２の別の後続処理も可能なことである。上記の信号処理は、例えば、制御装置２１４において行うことができ、これは、例えば図２および３に示したとおりの制御装置である。制御装置２１４は、例えば、ディスクリートな電子素子の形態で、および／または完全にまたは部分的にコンピュータに実装されるソフトウェアモジュールの形態で、多重化装置７１４および／または復調装置７１６を完全にまたは部分的に含むことも可能である。
【００７０】
方法ステップ９２４では、生信号Si７３２（ただしｉは１〜ｎの値をとる）と、対応する基準信号Ri７３８のとから１つずつの商が形成される。この商形成の結果は、ｎ個の相対的のけい光Fiの集合である。これは、例えば、方法ステップ９２６において上記の光源（例えば各発光ダイオード４２６）の相応する波長λiに対してプロットすることができる。このようなプロットの結果は、図８に示されている。例えば、上記の波長λiはそれぞれ個々の発光ダイオードの最大値６１０とすることが可能である。これにより、図８に略示した、個別の点から構成されるスペクトルが得られる。ここからは相異なる波長λiの数ができるだけ大きいと有利であることもわかる。それは、これにより、最終的に光源の数が大きくなるのに伴って連続的なスペクトルが構成できるからである。
【００７１】
上記のように得られた信号および／またはそのままの生信号７３２は、オプションで引き続いて方法ステップ９２８でさらに処理されて評価される。例えば、ここでも制御装置２１４および／または外部のコンピュータにおいて行うことができる評価９２８は、例えば、図８のスペクトルにおけるパターン認識を含むことができる。例えば、上記のようにした得られたスペクトルと、既知の基準スペクトルとを相関させることができる。例えば、ブランド製品に含まれるマーカ物質の基準スペクトルと相関させることができる。一致（例えば、あらかじめ定めた閾値を上回る一致）が確認される場合、上記のマーカ物質が試験体１１２に含まれていると推定する。このようにして、例えば、ブランド製品と、例えば、所定のメーカの鉱油を識別して剽窃物とを区別することができる。これによって図９に示した方法および本発明による装置１１０、例えば図２および／または図３による装置を使用して、現場で迅速かつ高い信頼性でブランドの保護を行い、剽窃物を識別することができる。
【００７２】
最後に図１０には図７に示した装置１１０の変形実施形態が示されている。この変形実施形態は、図７による装置１１０がふつう上記の信号の分析に対し、周波数ミキサ７２６を有する１つまたは複数のロックインアンプを必要とし、このために基本的に比較的高いコストが必要であるというアイデアに基づいている。このコストは、例えば、必要なコンポーネントを集積コンポーネントとして含む集積回路を使用する場合に低減することができる。これに対して図１０には、例えば、完成した電子コンポーネントで動作することの可能な装置１０の変形形態が示されている。
【００７３】
図１０に記載した装置１１０は、図７に示したように第１にかなりの部分においてアナログに構成されているため、ほとんどのコンポーネントに対し、この図の上記の説明を参照することが可能である。しかしながら図７とは異なり、図１０では少なくとも１つの検出器１２８によって供給される少なくとも１つの信号は、まず１つまたは複数のアナログ−デジタル変換器１０１０において１つのまたは複数のデジタル信号に変換される。このアナログ−デジタル変換器１０１０の１つまたは複数の出力信号は、周波数アナライザ１０２に伝送される。この周波数アナライザ１０１２は、この実施例において完全にまたは部分的に復調装置７１６の機能を果たす。ここでは、例えば、高速フーリエ解析（ＦＦＴ）を用いて、検出器１２８の少なくとも１つの信号が解析されるため、例えば、周波数領域ｆ１〜ｆｎ内にある部分信号をそれぞれ分離して求めることができる。これらの信号はつぎに信号Ｓ１〜Ｓｎとして出力される（図１０では「生信号」７３２と記されている）。例えば、図８に基づいて上で説明した方法を用いて、例えば、基準信号７３８を使用して、これらの生信号７３２を引き続いて処理することができ、殊に図８に示したスペクトルと類似のスペクトルが形成される。
【００７４】
さらに指摘したいのは、図１０に示した装置１１０の変形実施形態もさらに変更して、周波数ミキサ７３４の代わりに周波数アナライザを用いて基準信号７３８を形成できるようにすることも可能なことである。このために少なくとも１つの基準検出器１１２によって求めた少なくとも１つの信号をここでも、例えば、アナログ−デジタル変換器を介して少なくとも１つのデジタル信号に変換して、引き続いて周波数アナライザにおいて周波数分析（例えばここでもフーリエ変換）を行うことができる。ここでも基準信号Ｒ１〜Ｒｎ７３８の処理は、例えばここでも図８の上記の説明と類似に行うことができる。
【００７５】
基準信号７３８だけを周波数アナライザによって形成し、これに対して生信号７３２を図７と類似に形成する装置の変形実施形態も考えられる。
【００７６】
また局部発振器７１８のクロック信号７２０を、生信号７３２を形成するためおよび／または基準信号７３８を形成するために使用される１つまたは複数の周波数アナライザ１０１２に供給して、上記の周波数分析をさらに改善することも考えられる。
【００７７】
上記の考えられ得る複数の実施形態の１つにおける上記の装置をテストするため、既知の物質において種々異なるスペクトル測定を実施した。図１１には例示的にこのような測定の測定結果が示されており、これは、図２に示した装置と類似の測定構造によって得られたものである。この測定例の枠内では、図１０に示した実施形態と類似の測定および評価方式を使用したため、この測定の詳細については、図２および１０の説明を参照することができる。
【００７８】
ここに示した実施例では、図２に示した装置１１０を使用して、マーカ物質によってマークした、円い試料体容器の鉱油の吸光度スペクトルを検出した。ここでは鉱油としてAral社の市販のディーゼルオイルを使用した。このディーゼルオイルにはマーカ物質としてつぎの構造式のアントラキノン染料を混ぜた。
【００７９】
【化１】
2011501111.tif 000003
【００８０】
このマーカ物質の濃度は、鉱油において（質量単位で）５００ｐｐｂである。このマーカ物質を上記の鉱油において溶かして、１７ｍｍの直径と６３ｍｍの高さを有する（収容能力約８ｍｌの）クリアガラス（ほうけい酸ガラス）製の試料体バイアルに詰めた。この試験体バイアルを試料体１１２（図１を参照されたい）として図２に示した装置１１０に入れて励起光ビーム１２２によって透過照明した。この実施例では透過光１３２だけを検出器１３０によって検出した。ここまでは上記の使用した装置は、図１０ではけい光ビーム１３６による測定のケースが示されている点で、図１０に示した装置１１０とは相異する。これに対してこの実施例では、けい光ビーム１３６の代わりに透過光１３２を検出し、ＡＤＣ１０１０によってデジタル化し、周波数アナライザ１０１２によって分析した。これによって上記の試料体バイアルを透過しかつ図１０の信号Ｓ１〜Ｓｎに相応する強度Ｉ１〜Ｉ１８を測定した。測定時間はわずかに約５秒間であった。引き続いて上記の試料体バイアルを装置１１０から取り出し、つぎに検出器１３０に当たりかつ図１０のＲ１〜Ｒｎに相応する強度ＩＯ０１〜ＩＯ１８を測定した。このことが示すのは、（図７を参照されたい）基準光ビール７１０が、必ずしも励起光ビーム１２２から分岐したビームではなくてもよく、完全または部分的にこれと同じであってもよく、これは、例えば、試料体１１２を単に取り除くことによって得られる。また図７の基準検出器７１２は、必ずしも検出器１２８，１３０（図２を参照されたい）とは別に構成する必要はなく、完全にまたは部分的にこれらの１つまたは複数の検出器１２８，１３０と同じとすることも可能である。
【００８１】
図１１に示したグラフは、式εi＝log(IOi/Ii)にしたがって計算した吸光度εを示している。この吸光度は、図１１において波長λの関数としてｎｍでプロットされている。ここで個々の発光ダイオード４２６の個々の測定点は、図１１において正方形の小さいボックスで示されている。実線は、記録した１８個の測定点に適合させた多項式関数を示している。
【００８２】
図１１に示した測定曲線は、第１に約６００ｎｍ以下の領域において鉱油の吸光度の領域を示している。この吸光度は、波長が長くなるにつれて大きく低下する。この吸光度には、約６５０〜８５０ｎｍの領域において、マーカ物質の特徴的な吸光度が続いている。この簡単な実施例が示しているのは、図２に示した装置１１０を用いて簡単かつ迅速にマーカ物質の特徴的なスペクトルを記録することができることであり、この際に時間がかかりかつ技術的に複雑な励起光源の調整を必要としないことである。したがってこれにより、ここではマーカ付きの鉱油である試料体についての情報を一瞬のうちに現場で提供する、例えば、簡単なハンドヘルド装置を実現することができるのである。したがって上記のような装置は、例えば、製品剽窃の効果的な撲滅に至る大きな一歩になる。それは、これにより、例えば、迅速かつ簡単に現場で、特徴的ではあるがふつう人間の眼に少なくとも十分に見えずまたオリジナル製品だけに添加されたマークを見つけることができるからである。
【符号の説明】
【００８３】
１１０  試験体の少なくとも１つの光学特性を決定する装置、  １１２  試験体、  １１４  発光ダイオードアレイ、  １１６  アルミニウム支持体、  １１８  ペルチェ素子、  １２０  モニタ、  １２２  励起光ビーム、  １２４  キュベット、  １２６  平坦部、  １２８  検出器、  １３０  検出器、  １３２  透過ビーム（検出光）、  １３４  平坦形非点収差補正器、  １３６  けい光ビーム（検出光）、  １３８  フィルタ、  ２１０  ケーシング、  ２１２  アプリケーションはね蓋、  ２１４  制御装置、  ２１６  表示素子、  ２１８  操作素子、  ２２０  インタフェース、  ３１０  開口部、  ３１２  反射検出器、  ３１４  反射ビーム（検出光）、  ３１６  ブラインド、  ３１８  移動式データ伝送装置、  ４１０  励起光源、  ４１２  ベースプレート、  ４１４  孔、  ４１６  線路、  ４１８  プラグコネクタ、  ４２０  発光ダイオードチップ、  ４２２  発光ダイオードチップ、  ４２４  発光ダイオードチップ、  ４２６  発光ダイオード、  ４２８  電極コンタクト、  ４３０  支持体、  ６１０  最大値、  ６１２  半値幅，ＦＷＨＭ、  ７１０  基準ビーム、  ７１２  基準検出器、  ７１６  復調装置、  ７１８  局部発振器、  ７２０  クロック信号、  ７２２  電流源、  ７２４  発光ダイオード電流、  ７２６  周波数ミキサ、  ７２８  混合信号、  ７３０  フィルタ、  ７３２  生信号、  ７３４  周波数ミキサ、  ７３６  フィルタ、  ７３８  基準信号、  ９１０  個々の光源の強度の変調、  ９１２  けい光ビームの受光、  ９１４  基準ビームの受光、  ９１６  けい光信号の混合、  ９１８  フィルリング、  ９２０  基準信号と変調周波数とを混合、  ９２２  フィルタリング、  ９２４  商形成 Si/Ri、  ９２６  波長λiについての商Si/Ri=Fiのプロット、  ９２８  評価、  １０１０  アナログ−デジタル変換器、  １０１２  変調周波数を有する周波数アナライザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年5月14日(2010.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性を決定する装置（１１０）であって、
該装置（１１０）には、前記の試験体（１１２）に励起光（１２２）を加える調整可能な励起光源（１１４；４１０）が含まれており、
さらに前記の装置（１１０）には、試験体（１１２）から出射される検出光（１３２，１３６；３１４）を検出する検出器（１２８，１３０；３１２）が含まれている形式の装置（１１０）において、
前記の励起光源（１１４；４１０）には発光ダイオードアレイ（１１４）が含まれており、
該発光ダイオードアレイ（１１４）は、少なくとも一部分がモノリシック発光ダイオードアレイ（１１４）として構成されており、
当該のモノリシック発光ダイオードアレイ（１１４）には、それぞれ異なる発光スペクトルを有する少なくとも３つの発光ダイオード（４２６）が含まれており、
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の発光ダイオード（４２６）は互いに密に並んでおり、発光ダイオードアレイ（１１４）のすべての発光ダイオード（４２６）をオンした場合に実質的に混合光ビームが得られ、
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の発光ダイオード（４２６）の個別放射がまとめられて実質的に共通な１つの励起光ビーム（１２２）が形成されるようにしたことを特徴とする、
試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性を決定する装置（１１０）。
【請求項２】
前記の発光ダイオード（４２６）は、１ミリメートル以下、有利には８００マイクロメータ以下、また殊に有利には６００マイクロメータ以下の平均間隔を有する、
請求項１に記載の装置（１１０）。
【請求項３】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）には、つぎの発光ダイオードアレイ（１１４）のうちの少なくとも１つ、すなわち、
無機半導体チップを有する無機モノリシック発光ダイオードアレイ（１１４）と、有機モノリシック発光ダイオードアレイ、有利には前記の発光ダイオードアレイの支持体に組み込まれた薄膜トランジスタ回路を有する無機モノリシック発光ダイオードアレイとのうちの少なくとも１つが含まれている、
請求項１または２に記載の装置（１１０）。
【請求項４】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）には、少なくとも１０個の発光ダイオード（４２６）が含まれている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項５】
さらに温度調整装置が含まれており、
当該温度調整装置を構成して、前記の発光ダイオード（１１４）が温度調整されるようにした、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項６】
前記の温度調整装置にはさらに制御装置が含まれている、
請求項５に記載の装置（１１０）。
【請求項７】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の発光ダイオード（４２６）は１つずつのスペクトル幅（６１２）を有しており、
当該スペクトル幅（６１２）は、３０ｎｍの値を上回らない、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項８】
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の発光ダイオード（４２６）は、４５０ｎｍ〜８５０ｎｍのスペクトル領域をカバーする、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項９】
前記の検出器（１２８，１３０；３１２）には、少なくとも２つの個別検出器を有する検出器アレイが含まれており、
当該の検出器アレイには、モノリシックフォトダイオードアレイが含まれている、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１０】
前記の検出器（１２８，１３０；３１２）は、前記の励起光（１２２）と一直線上に配置されていない少なくとも１つのルミネセンス光検出器（１２８）を有する、
請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１１】
前記の検出器（１２８，１３０；３１２）は、前記の励起光（１２２）と一直線上に配置されている少なくとも１つの透過光検出器（１３０）を有する、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１２】
前記の検出器（１２８，１３０；３１２）は、試験体（１１２）から反射された反射光（３１４）を検出する少なくとも１つの反射光検出器（３１２）を有する
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１３】
さらに制御装置（２１４）を有しており、
該制御装置（２１４）を構成して、前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の個々の発光ダイオード（４２６）を駆動制御することにより、あらかじめ定めたスペクトル特性を有する励起光（１２２）が形成されるようにした、
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１４】
前記の制御装置（２１４）には多重化装置（７１４）が含まれており、
該多重化装置（７１４）を構成して、前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の少なくとも２つの発光ダイオード（４２６）が異なる変調周波数で変調されるようにした、
請求項１３に記載の装置（１１０）。
【請求項１５】
前記の制御装置（２１４）はさらに復調装置（７１６）を有しており、
該復調装置（７１６）を構成して、検出光（１３２，１３６；３１４）が位相復調および／または周波数復調されかつ前記の変調された発光ダイオード（４２６）の１つずつに対応付けられるようにした、
請求項１４に記載の装置（１１０）。
【請求項１６】
前記の装置（１１０）を構成して、
前記の試験体（１１２）の励起スペクトルが受光されるようにし、
前記の発光ダイオードアレイ（１１４）の複数の発光ダイオード（４２６）が同時に作動され、
前記の励起光（１２２）には個々の発光ダイオード（４２６）の、異なって変調された成分が含まれており、
前記の検出光（１３２，１３６；３１４）は復調されかつ個々の発光ダイオード（４２６）に対応付けられ、
相応する励起スペクトルが形成されるようにした、
請求項１５に記載の装置（１１０）。
【請求項１７】
さらに液体の試験体（１１２）を収容するためのキュベット（１２４）を含み、
当該のキュベット（１２４）は少なくとも一部分が円形の断面を有する
請求項１から１６までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１８】
前記の装置（１１０）は、２チャネル分光器として構成されており、
当該の装置（１１０）を構成して、前記の試験体（１１２）の少なくとも１つの光学特性と、基準ビーム（７１０）とが同時に受光されるようにした、
請求項１から１７までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項１９】
基準試験体の少なくとも１つの光学特性が求められる、
請求項１８に記載の装置（１１０）。
【請求項２０】
前記の装置（１１０）は、移動式ハンドヘルド装置として構成されている、
請求項１から１９までのいずれか１項に記載の装置（１１０）。
【請求項２１】
前記の移動式ハンドヘルド装置はさらに、当該の移動式ハンドヘルド装置と、移動式データ伝送装置またはコンピュータとを接続するためのインタフェース（２２０）を有する、
請求項２０に記載の装置（１１０）。
【請求項２２】
製品がブランド製品であるかブランド製品の偽物であるかチェックする方法において、
前記のブランド製品は少なくとも１つの特徴的な光学特性を有しており、
請求項１から２１までのいずれか１項に記載の装置（１１０）を使用し、
当該の装置（１１０）を用いて、前記の製品が、前記の特徴的な光学特性を有するか否かをチェックすることを特徴とする、
製品がブランド製品であるかブランド製品の偽物であるかチェックする方法。
【請求項２３】
前記のブランド製品には鉱油製品が含まれる、
請求項２２に記載の方法。
【国際調査報告】
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