(57)【要約】本発明は、プローブが備えられ、検査すべき物体におよび／または物体内にビームを向けるために、少なくとも１個の放射源のビームが、少なくとも１個の光学導波部を経てプローブに供給可能であり、検査すべき物体におよび／または物体内に反射および／または散乱したおよび／または物体から放射された、特に蛍光性のビームが、プローブから少なくとも１個の光学導波部を経てビームレシーバーに供給可能であり、このビームレシーバーが評価ユニットに接続可能である、反射型分光計に関し、この反射型分光計は、多数の放射源が設けられ、この放射源のビームの強さがそれぞれ調節可能であり、放射源が放射源毎に広帯域であるかまたはすべての放射源にとって共に広帯域である放射スペクトルを有し、放射源がそれぞれ光学導波部に直接接続され、ビームレシーバーが、拡散反射および／または指向性反射および／または蛍光によって光学導波部内に入射したビームの全部のスペクトルを受け取り、そして評価ユニットにおいて、少なくとも１つのパラメータを計算するために操作ユニットを介して選択可能な少なくとも１つのプログラムによって、少なくとも所定の波長の強さが処理可能であることを特徴とする。本発明は更に、プローブが備えられ、検査すべき物体の方におよび／または物体内にビームを向けるために、少なくとも１個の放射源のビームが、少なくとも１個の光学導波部を経て前記プローブに供給可能であり、プローブから離隔された少なくとも１個の光学導波部が備えられ、検査すべき物体におよび／または物体内に散乱、通過および／または放射された、特に蛍光性のビームが前記光学導波部を経てビームレシーバーに供給可能であり、このビームレシーバーが評価ユニットに接続可能であり、この場合多数の放射源が設けられ、この放射源のビームの強さがそれぞれ調節可能であり、放射源が放射源毎に広帯域であるかまたはすべての放射源にとって共に広帯域である放射スペクトルを有し、放射源がそれぞれ光学導波部に直接接続され、ビームレシーバーが、拡散反射および／または指向性反射、通過、放射および／または蛍光によって光学導波部内に入射したビームの全部のスペクトルを受け取り、そして  評価ユニットにおいて、少なくとも１つのパラメータを計算するために操作ユニットを介して選択可能な少なくとも１つのプログラムによって、少なくとも所定の波長の強さが処理可能である、透過光型分光計に関する。
2006508354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブが備えられ、検査すべき物体におよび／または物体内にビームを向けるために、少なくとも１個の放射源のビームが、少なくとも１個の光学導波部を経て前記プローブに供給可能であり、プローブから離隔された少なくとも１個の光学導波部が備えられ、検査すべき物体におよび／または物体内に散乱、通過および／または放射された、特に蛍光性のビームが前記光学導波部を経てビームレシーバーに供給可能であり、このビームレシーバーが評価ユニットに接続可能であり、このときに
多数の放射源が設けられ、この放射源のビームの強さがそれぞれ調節可能であり、放射源が放射源毎に広帯域であるかまたはすべての放射源にとって共に広帯域である放射スペクトルを有し、放射源がそれぞれ光学導波部に直接接続され、
ビームレシーバーが、拡散反射および／または指向性反射、通過、放射および／または蛍光によって光学導波部内に入射したビームの全部のスペクトルを受け取り、そして評価ユニットにおいて、少なくとも１つのパラメータを計算するために操作ユニットを介して選択可能な少なくとも１つのプログラムによって、少なくとも所定の波長の強さが処理可能であることを特徴とする透過光型分光計。
【請求項２】
プローブが備えられ、検査すべき物体の方におよび／または物体内にビームを向けるために、少なくとも１個の放射源のビームが、少なくとも１個の光学導波部を経て前記プローブに供給可能であり、検査すべき物体におよび／または物体内に反射および／または散乱したおよび／または物体から放射された、特に蛍光性のビームが、前記プローブから少なくとも１個の光学導波部を経てビームレシーバーに供給可能であり、このビームレシーバーが評価ユニットに接続可能である、反射型分光計において、
多数の放射源（１０〜１５）が設けられ、この放射源のビームの強さがそれぞれ調節可能であり、放射源が放射源（１０〜１５）毎に広帯域であるかまたはすべての放射源（１０〜１５）にとって共に広帯域である放射スペクトルを有し、放射源がそれぞれ光学導波部（２０〜２５）に直接接続され、
ビームレシーバー（３０）が、拡散反射および／または指向性反射および／または蛍光によって光学導波部（４０）内に入射したビームの全部のスペクトルを受け取り、そして
評価ユニット（５０）において、少なくとも１つのパラメータを計算するために操作ユニットを介して選択可能な少なくとも１つのプログラムによって、少なくとも所定の波長の強さが処理可能であることを特徴とする反射型分光計。
【請求項３】
更に、プローブから離隔された少なくとも１個の光学導波部が備えられ、検査すべき物体におよび／または物体内に散乱、通過および／または物体から放射された、特に蛍光性のビームが前記光学導波部を経てビームレシーバーに供給可能であり、このビームレシーバーが評価ユニットに接続可能であることを特徴とする、請求項２記載の分光計。
【請求項４】
離隔された少なくとも第１の光学導波部のビーム入口軸線がほぼ、光学導波部のビーム出口軸線上に位置し、および／またはこのビーム出口軸線に対してほぼ平行に配置されていることまたは離隔された第２の光学導波部のビーム入口軸線が光学導波部のビーム出口軸線に対してほぼ０°、１８０°または３６０°、特に約４５°、９０°、２７０°または３１５°の角度で配置されていることを特徴とする、請求項１または３記載の分光計。
【請求項５】
放射源が好ましくはＬＥＤ（１０〜１５）またはレーザの形をした冷光源および／または半導体を備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項６】
放射源（１０〜１５）がすべて同じ広帯域のビームを放射するかまたは少なくとも部分的に異なっていて所定のスペクトル範囲のビームを放射することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項７】
少なくとも２個の放射源が異なるスペクトル範囲または全くオーバーラップしないスペクトル範囲の、特に異なる強さのビームを放射することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項８】
放射源が赤い光を発光するための少なくとも１個の放射源（１０，１３）と、青い光を発光するための少なくとも１個の放射源（１１，１４）と、緑の光を発光するための少なくとも１個の放射源（１２，１５）を備えていることを特徴とする、請求項６または７記載の分光計。
【請求項９】
好ましくは導光部、特にガラス繊維−導光部（２０〜２５）の形をした光学導波部が、光学的に透明な接着剤によって、各放射源（１０〜１５）に取付けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１０】
外部光の入射を防止するために、少なくとも放射源上の接着領域において、光学導波部が遮蔽されていることを特徴とする、請求項９記載の分光計。
【請求項１１】
放射源のケース、接着剤および光学導波部が、少なくとも接着領域において、ほぼ同じ屈折率を有することを特徴とする、請求項９または１０記載の分光計。
【請求項１２】
好ましくは導光部、特にガラス繊維−導光部（４０）の形をした光学導波部が、ビームレシーバー（３０）の開口隙間に固定可能、特に挟持可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１３】
光学導波部（４０）のビーム入射端部（４０ａ）が、プローブ（２）内で、好ましくはプローブ（２）の自由端で、光学導波部（２０／２５）のビーム出射端部（２０ｂ〜２５ｂ）によって好ましくはほぼ円状に取り囲まれ、その際検査すべき物体上および／または物体内の測定領域において、光学導波部（４０）の開口が光学導波部（２０〜２５）の開口と少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする、請求項２〜１２のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１４】
ビームレシーバーが光学式多重チャンネル検出器、特にＣＣＤ検出器（３０）または光ダイオードアレイを備えていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１５】
時間的に連続する多数の単一スペクトルが評価ユニット内に収容可能、特に記憶可能であり、そして特にその時間的な順序を考慮して分析可能であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１６】
少なくとも２つの単一スペクトル、特にすべての単一スペクトルが１００万分の数秒乃至数秒の範囲の間隔をおいて収容可能であることを特徴とする、請求項１５記載の分光計。
【請求項１７】
評価ユニット（５０）において、ビームレシーバー（３０）からの信号が分離評価のために時間的に一定の部分と時間的に異なる部分、特に脈動する部分に分解可能であることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１８】
食品チェック、組織内の酸素飽和および／またはヘモグロビン濃度の決定、表面、顔料および／または塗料の色特性、反射特性および／または光沢特性のチェック、医学的な分析、プロセス分析および／または環境分析のためのプログラムが、評価ユニット（５０）内に記憶されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１９】
各放射源から放射されたビームの強さが選択されたプログラムによって、特に放射源への電流供給によって、個別的に調節可能であるように、評価ユニットが放射源に作用連結されていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項２０】
プローブが内視鏡によって取り囲まれ、プローブ（２）が放射源とビームレシーバーから分離されたケースを備え、および／またはプローブ（２）が手動保持可能であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項２１】
決定されたパラメータを表示するために表示ユニットが評価ユニットに作用連結されていることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項２２】
ビームレシーバーと評価ユニット間の作用連結、評価ユニットを操作ユニット間の作用連結、評価ユニットと表示ユニット間の作用連結および／または評価ユニットと放射源間の作用連結がテレメトリーであり、および／または無線、赤外線またはインターネットを利用することを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項２３】
少なくとも１個の放射源が少なくとも測定のタイムセグメントのためにパルスモード運転に切り換え可能であるかまたはマルチプレックスモードで運転可能であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項２４】
少なくとも２個の放射源がパルスモード運転に切り換え可能であるかまたはそれぞれ個別的なマルチプレックスモードで運転可能であり、少なくとも２個の放射源が異なるスペクトル範囲または部分的にのみ重なるスペクトル範囲でビームを放射することを特徴とする、請求項２３記載の分光計。
【請求項２５】
特に環境分析または河川分析またはアルコール飲料または非アルコール飲料における色、液体の濁りおよび／または液体内に浮遊する粒子の粒度分布を測定するための、請求項１並びに請求項１に従属する従属請求項２〜２４記載の透過光型分光計の使用。
【請求項２６】
食品のカロテンまたは色素の割合の検出または織物、化粧品の色チェックまたはかつら適合または環境分析のための、請求項２〜２４のいずれか一つに記載の反射型分光計の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブが備えられ、検査すべき物体の方におよび／または物体内にビームを向けるために、少なくとも１個の放射源のビームが、少なくとも１個の光学導波部を経てプローブに供給可能であり、検査すべき物体におよび／または物体内に反射および／または散乱したおよび／または物体から放射された、特に蛍光性のビームが、プローブから少なくとも１個の光学導波部を経てビームレシーバーに供給可能であり、このビームレシーバーが評価ユニットに接続可能である、分光計、特に反射型分光計に関する。本発明は更に、プローブが備えられ、検査すべき物体の方におよび／または物体内にビームを向けるために、少なくとも１個の放射源のビームが、少なくとも１個の光学導波部を経てプローブに供給可能であり、プローブから離隔された少なくとも１個の光学導波部が備えられ、検査すべき物体におよび／または物体内に散乱、通過したおよび／または物体から放射された、特に蛍光性のビームが光学導波部を経てビームレシーバーに供給可能であり、このビームレシーバーが評価ユニットに接続可能である、透過光型分光計または透過型分光計に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような反射型分光計は例えば特許文献１によって知られている。この反射型分光計は特に、哺乳動物の皮膚領域にビームを向け、皮膚から散乱または反射したビームを分析することによって、哺乳動物のビリルビンの濃度を測定する働きをする。そのために、所定の電磁波または音波を発する放射源が設けられている。一方、予め定めた波長の強さを検出するために、評価ユニットを備えたビームレシーバーが、多数の検出器と協働して、分光計または回析格子の形に形成されている。これは使用範囲を非常に制限する。なぜなら、異なる波長範囲が異なるパラメータの計算を必要とするからである。
【０００３】
更に、血液内の少なくとも１つの光吸収物質の量を測定するための冒頭に述べた反射型分光計が特許文献２によって知られている。この分光計の場合、少なくとも２つの所定の中央波長を有する光を、血液含有組織に向ける１個の放射源が使用され、それによって、組織で反射した光をビームレシーバーによって受け取り可能である。この反射型分光計の場合にも、放射源の放射特性のための具体的な設定に基づいて、使用範囲が非常に制限される。
【０００４】
特に動脈の酸素飽和を測定するための冒頭に述べた反射型分光計が特許文献３によって知られている。この測定のために、異なる波長範囲のための複数の放射源と、レシーバー側の光検出器の前に配置された狭帯域の光学フィルタが設けられている。これは広い使用範囲の妨げになっている。
【０００５】
スペクトル測定する開口内の散乱光を最小限に抑える装置が特許文献４に記載されている。この装置は光源と入力ギャップと光学格子と受光部を備えている。この場合に使用される、格子分光計の散乱光を最小限に抑える方法は、異なるスペクトル範囲を有する光源の順次点灯に基づいている。その際、異なるスペクトルの放射特性の複数の単一光源によって形成可能である光源は、時間的に連続して個々の波長範囲の光を放射する。個々のスペクトルを並べることにより、測定波長範囲が隙間なくカバーされる。この場合、レシーバーは個々の波長範囲の時間的な順序に合わせられ、スペクトル全体が順次感知される単一スペクトルの重ね合わせによって決定される。従って、単一測定の際に邪魔になる波長が許容されないかまたは存在しないことに起因して、散乱部分が最小限に抑えられる。スペクトルの反射測定のために、特許文献４では、例えばウルブリヒト球内のＬＥＤ−多重チャンネル光源が使用される。この場合、導光部内で平行受取ビームを束ねるために集光レンズが必要となる。放射された個々の波長範囲が単一光源の数に一致する数の入力ストランドを有する繊維束によって一緒に案内されると、特許文献４による格子分光計の光源は、０°／４５°測定形状による色測定、スペクトル透過測定および吸収測定並びにＡＴＲスペクトルの撮影のために使用可能である。従って、散乱光問題は特許文献４では、邪魔になる波長範囲を一時的に覆い隠すことによって解決される。一方では、特許文献４の装置は感度と用途に改良の余地があり、他方ではこの特許文献４で提案された装置は機械的な影響に対して敏感であり、従ってその使用可能な帯幅が非常に制限される。
【特許文献１】米国特許第6,045,502 号明細書
【特許文献２】米国特許第6,104,938 号明細書
【特許文献３】国際公開第00/09004号パンフレット
【特許文献４】独国特許出願公開第198 26 801号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、技術水準の欠点を克服し、特に反射型分光計を多様に使用可能であるように、冒頭に述べた反射型分光計を改良することである。更に、本発明の根底をなす課題は、容易に製作可能で、簡単に操作可能で、多様に使用可能で、そしてきわめて頑丈であることによって外部からの機械的な影響を受けにくい、冒頭に述べた透過光型分光計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、反射型分光計に関しては、本発明に従い、多数の放射源が設けられ、この放射源のビームの強さがそれぞれ調節可能であり、放射源が放射源毎に広帯域であるかまたはすべての放射源にとって共に広帯域である放射スペクトルを有し、放射源がそれぞれ光学導波部に直接接続され、ビームレシーバーが、拡散反射および／または指向性反射および／または蛍光によって光学導波部内に入射したビームの全部のスペクトルを受け取り、そして評価ユニットにおいて、少なくとも１つのパラメータを計算するために操作ユニットを介して選択可能な少なくとも１つのプログラムによって、少なくとも所定の波長の強さが処理可能であることによって解決される。
【０００８】
改良を加えた実施形では、本発明による反射型分光計は更に、プローブから離隔された少なくとも１個の光学導波部を備え、検査すべき物体におよび／または物体内に散乱したおよび／または物体から放射された、特に蛍光性のビームが光学導波部を経てビームレシーバーに供給可能であり、このビームレシーバーが評価ユニットに接続可能である。従って、この実施形は組み合わせられた反射型および透過光型分光計である。
【０００９】
透過光型分光計に関する、本発明の根底をなす課題は、多数の放射源が設けられ、この放射源のビームの強さがそれぞれ調節可能であり、放射源が放射源毎に広帯域であるかまたはすべての放射源にとって共に広帯域である放射スペクトルを有し、放射源がそれぞれ光学導波部に直接接続され、ビームレシーバーが、拡散反射および／または指向性反射、通過、放射および／または蛍光によって光学導波部内に入射したビームの全部のスペクトルを受け取り、そして評価ユニットにおいて、少なくとも１つのパラメータを計算するために操作ユニットを介して選択可能な少なくとも１つのプログラムによって、少なくとも所定の波長の強さが処理可能であることによって解決される。  本発明による透過光型分光計または本発明による透過光型分光計の実施形は、飲料工業において、液体例えばジュース、混合飲料またはビールのようなアルコール飲料の成分、色および／または濁りを決定するためにきわめて効果的に使用可能である。その際、対向する光学導波部と光学導波部のうちの光学導波部の光出口軸線と光学導波部のビーム入口軸線は、ほぼ１本の線上に位置していてもよいし、互いに平行に向いていてもよい。この場合、光学導波部の入口はいわゆる前進方向に設けられている。その代わりに、光学導波部と光学導波部のセンダ軸線とレシーバー軸線の間には、１８０°では内一定の角度または可変の角度を設定可能である。これは大きな構造的なクリアランス幅を許容する。
【００１０】
有利な分光計の場合には、離隔された少なくとも第１の光学導波部のビーム入口軸線がほぼ、光学導波部のビーム出口軸線上に位置し、および／またはこのビーム出口軸線に対してほぼ平行に配置されていることまたは離隔された第２の光学導波部のビーム入口軸線が光学導波部のビーム出口軸線に対してほぼ０°、１８０°または３６０°、特に約４５°、９０°、２７０°または３１５°の角度で配置されている。この場合、例えば透過型分光計でもよいし、連結または組み合わせられた透過型および反射型分光計でもよい。これにより、例えば光学導波部のビームの前進方向に取付けられた光学導波部の入口によって液体の色を決定し、これに対して角度をなして取付けた他の光学導波部の入口によって、散乱した光を検出することにより液体の濁りを決定できる。好ましくは、光学導波部のビームの入口軸線と、光学導波部のビームの出口軸線がほぼ一平面内に設けられている。感度を高めるために、離隔された第２の光学導波部が光学導波部のビームの出口軸線に対するその角度を可変に調節できる。これにより、可変性の最大散乱光を分析のために利用できる。入口軸線と出口軸線は、直線であるときには、光学導波部の縦軸線およびビーム受取ギアドの縦軸線に一致する。直線でない場合には、この入口軸線と出口軸線を決定するために、このガイドの端範囲におけるそれぞれの接線が使用される。
【００１１】
その際、放射源は好ましくはＬＥＤまたはレーザの形をした冷光源および／または半導体を備えている。
【００１２】
更に、放射源はすべて同じ広帯域のビームを放射するかまたは少なくとも部分的に異なっていて所定のスペクトル範囲のビームを放射する。
【００１３】
他の実施形では、少なくとも２個の放射源が異なるスペクトル範囲または全くオーバーラップしないスペクトル範囲の、特に異なる強さのビームを放射すると有利であることが判った。
【００１４】
本発明の実施形では、放射源が赤い光を発光するための少なくとも１個の放射源と、青い光を発光するための少なくとも１個の放射源と、緑の光を発光するための少なくとも１個の放射源を備えている。
【００１５】
本発明では更に、好ましくは導光部、特にガラス繊維−導光部の形をした光学導波部が、光学的に透明な接着剤によって、各放射源に取付けられていることが提案される。
【００１６】
本発明では、外部光の入射を防止するために、少なくとも放射源上の接着領域において、光学導波部が遮蔽されている。
【００１７】
更に、放射源のケース、接着剤および光学導波部が、少なくとも接着領域において、ほぼ同じ屈折率を有する。
【００１８】
本発明によって更に、好ましくは導光部、特にガラス繊維−導光部の形をした光学導波部が、ビームレシーバーの開口隙間に固定可能、特に挟持可能であることが提案される。
【００１９】
本発明では、光学導波部のビーム入射端部が、プローブ内で、好ましくはプローブの自由端で、光学導波部のビーム出射端部によって好ましくはほぼ円状に取り囲まれ、その際検査すべき物体上および／または物体内の測定領域において、光学導波部の開口が光学導波部の開口と少なくとも部分的に重なっている。
【００２０】
本発明の好ましい実施形では、ビームレシーバーが光学式多重チャンネル検出器、特にＣＣＤ検出器または光ダイオードアレイを備えていることを特徴とする。
【００２１】
特に好ましい実施形では、時間的に連続する多数の単一スペクトルが評価ユニット内に検出可能、特に記憶可能であり、そして特にその時間的な順序を考慮して分析可能である。  その際、少なくとも２つの単一スペクトル、特にすべての単一スペクトルが１００万分の数秒乃至数秒の範囲の間隔をおいて検出可能である。単一スペクトルが１０００分の数秒乃至１０秒の間隔をおいて検出されると特に有利である。この間隔は測定列内で可変であってもよいし、一定に保持してもよい。通常は、一定に保持することが有利である。例えば単一スペクトルの早い測定順序によって、すなわち決定される測定時間に関するスペクトル情報を記憶して、かつ単一スペクトルの時間分解分析によって、時間的に不変のパラメータと時間的に可変のパラメータを決定できる。例えば上記の実施形によって、血液の酸素濃度、特に酸素飽和を監視できる。例えばスペクトル情報を脈動部分に分解すると、動脈の酸素濃度または酸素飽和が得られ一方、一定の部分は、場合によっては静脈血液の酸素飽和の部分を有する毛管の酸素飽和または酸素濃度を供給する。
【００２２】
本発明によって更に、評価ユニットにおいて、ビームレシーバーからの信号が分離評価のために時間的に一定の部分と時間的に異なる部分、特に脈動する部分に分解可能であることが提案される。
【００２３】
更に、食品チェック、組織内の酸素飽和および／またはヘモグロビン濃度の決定、表面、顔料および／または塗料の色特性、反射特性および／または光沢特性のチェック、医学的な分析、プロセス分析および／または環境分析のためのプログラムが、評価ユニット内に記憶されている。
【００２４】
本発明では、各放射源から放射されたビームの強さが選択されたプログラムによって、特に放射源への電流供給によって、個別的に調節可能であるように、評価ユニットが放射源に作用連結されている。
【００２５】
本発明では更に、プローブが内視鏡によって取り囲まれ、プローブが放射源とビームレシーバーから分離されたケースを備え、および／またはプローブが手動保持可能である。  更に、決定されたパラメータを表示するために表示ユニットが評価ユニットに作用連結されている。
【００２６】
本発明では、ビームレシーバーと評価ユニット間の作用連結、評価ユニットを操作ユニット間の作用連結、評価ユニットと表示ユニット間の作用連結および／または評価ユニットと放射源間の作用連結がテレメトリーであり、および／または無線、赤外線またはインターネットを利用する。
【００２７】
本発明では更に、少なくとも１個の放射源が少なくとも測定のタイムセグメントのためにパルスモード運転に切り換え可能であるかまたはマルチプレックスモードで運転可能である。
【００２８】
その際、少なくとも２個の放射源がパルスモード運転に切り換え可能であるかまたはそれぞれ個別的なマルチプレックスモードで運転可能であり、少なくとも２個の放射源が異なるスペクトル範囲または部分的にのみ重なるスペクトル範囲でビームを放射する。パルスモード運転に個別的にまたはグループをなして切り換えられる放射源並びにマルチプレックスモードで運転される放射源を使用することにより、本発明による分光計を、特別な分析課題にあわせて手を加えるかまたは最適化できる。例えばパルス放射源または所定のマルチプレックスモードで運転される放射源が異なるスペクトル範囲をカバーしているときには、１個の受光部によって対応するデマルチプレックスにより、所望のスペクトル情報を評価ユニットから得られる。
【００２９】
従って、本発明は、一方では放射源が例えば白い光の形をした広帯域のスペクトルを放射するために適し、ビームレシーバーが全部のスペクトルを受けるために適し、他方では各放射源のビームの強さ並びにビームレシーバーから評価ユニットに達する強さを有する波長が選択可能であり、それによって１つの同じハードウェアによって異なるソフトウェアを介して異なるパラメータを選択的に決定可能なときに、反射型分光計が普遍的に使用可能であるという認識に基づいている。これと、本発明による反射型分光計の小型化および耐振性は、レンズ、ミラー等の光学部材を省略して、特に冷光源としてのＬＥＤ、光経路のためのガラス繊維−導光部およびコンパクトなダイオードアレイまたはＣＣＤ（電荷結合素子）−分光計を使用するときに、例えば現場での管理測定のために非侵襲的な移動使用において多彩な用途をもたらす。この管理は、例えばカロテン、色素の割合の検出、品質管理、生産地管理、成熟度等の決定のような食品管理、例えばスポーツ選手、睡眠呼吸停止者の場合の組織内の酸素飽和およびヘモグロビン濃度検出、乳幼児突然死症候群等の予防、例えば織物、化粧、かつら適合等の色比較のような色管理、医学的な分析、例えば尿または便の潜血の検査、または特に下水管理の際の環境分析である。本発明では更に、ビームガイドを使用することによって、放射源、ビームレシーバーおよびプローブを互いに分離できる。相互分離が可能である。これは、爆発の危険がある環境で、内視鏡手術の際や、出生前診断等での測定を可能にする。この場合、分光計からプローブの固有の測定場所までの導光路の長さが、広い範囲で変更可能であり、プローブと分光計のこの機械的な分離が、きわめて簡単で非破壊操作に寄与するという利点がある。本発明による反射型分光計はその製作が簡単で低コストであるという利点がある。これは特に、反射型分光計の個々の構成要素の調整が不要であることに起因する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の他の特徴および効果は、１つの図に基づく、本発明の好ましい実施の形態の次の記載から明らかになる。図１は反射型分光計を概略的に示している。
【００３１】
図１から判るように、本発明による反射型分光計１はプローブ２を備えている。患者の皮膚、食品の表面等のような図示していない測定領域にビーム（電磁波、光）を向けるために、放射源１０〜１５から光学導波部２０〜２５を経てプローブにビームを案内できる。プローブ２は更に、光学導波部４０を介してビームレシーバー（光検出器）３０に接続されている。このビームレシーバー３０自体は評価ユニット５０に接続されている。
【００３２】
図示した反射型分光計１の場合、例えばＬＥＤの形をした６個の放射源１０〜１５が設けられている。この放射源のうちそれぞれ１対の放射源が赤色光を放射し（放射源１０，１３）、青色光を放射し（放射源１１，１４）、そし緑色光を放射する（放射源１２，１５）。更に、各放射源１０〜１５のビームの強さは、調節可能な電流Ｉ1 〜Ｉ6 をかけることによって個別的に選定可能である。従って、この６個のＬＥＤ１０〜１５により、ほぼ全部の可視光領域にわたるビームを、プローブ２の自由端で放射可能である。
【００３３】
各ＬＥＤ１０〜１５には、図示していない接着剤によって、ガラス繊維−導光部２０〜２５の形をした光学導波部のビーム入射端部２０ａ〜２５ａを取付け可能である。その際、反射損失や外部光の入射を生じることがない。ガラス繊維−導光部２０〜２５のビーム出射端部２０ｂ〜２５ｂはプローブ２の自由端に接続され、ガラス繊維−導光部４０の形をした光学導波部のビーム入射端部４０ａを円状に取り囲んでいる。その際、半径方向に対峙するビーム入射端部４０ａの２つの側に、互いに関連する１対のＬＥＤ１０，１３；１１，１４または１２，１５の両ビーム出射端部２０ｂ，２３ｂ；２１ｂ，２４ｂ；２２ｂ，２５ｂが配置されている。そして、ガラス繊維−導光部２０〜２５の開口は、普遍的な用途を保証するために、測定領域においてガラス繊維−導光部４０の開口と重なり合っている。
【００３４】
測定領域で反射したまたは測定領域から蛍光発光された、拡散したまたは指向性の光の全部が、ガラス繊維−導光部４０を経て、ビームレシーバー３０に達する。この場合、ガラス繊維−導光部４０のビーム出射端部４０ｂはビームレシーバー３０の入力ギャップ内に挟持されている。
【００３５】
評価ユニット５０内には複数のプログラムが格納されている。この場合、各プログラムによって、パラメータ、例えば組織内の酸素飽和またはヘモグロビン濃度または食品のカロテン量を決定できる。本発明による反射型分光計１の使用者が図示していない操作ユニットを介してこのプログラムの一つを選択できるので、評価ユニット５０は選択されたプログラムによってビームレシーバー３０から選択された波長を選び出す。それによって、選択された上記の波長の受け取ったビームの強さから、選択されたパラメータを計算できる。計算されたパラメータは最後に、図示していない表示ユニットで表示可能である。
【００３６】
本発明による反射型分光計１の場合、ＬＥＤに供給される電流によって、放射されるスペクトルを簡単に調節できる。これは例えば選択されたプログラムによって、評価ユニット５０とＬＥＤ１０〜１５を連動させることによって行われ一方、評価ユニット５０は同時に、所望なパラメータを決定するために、拡散反射または指向性反射によって受け取ったビームレシーバーの全部のスペクトルから特別な波長を選択できる。換言すると、１つの同じハードウェアによって、異なるパラメータを計算できる。この場合、上記の計算のために、反射型分光計のソフトウェアを介して異なるプログラムを進行させるだけでよい。
【００３７】
上記の説明、特許請求の範囲および図面に開示された本発明の特徴は、個々においても任意のあらゆる組み合わせでも、本発明をいろいろな実施形で実現するために重要である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】反射型分光計を概略的に示す。
【符号の説明】
【００３９】
１              反射型分光計
２              プローブ
１０〜１５      放射源
２０〜２５      光学導波部
２０ａ〜２５ａ  ビーム入射端部
３０            ビームレシーバー
４０            光学導波部
４０ａ          ビーム入射端部
４０ｂ          ビーム出射端部
５０            評価ユニット
2006508354.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月13日(2005.1.13)
【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】
プローブが備えられ、検査すべき物体の方におよび／または物体内にビームを向けるために、少なくとも１個のビーム源のビームが、少なくとも１個の放射されたビームのための導波部を経て前記プローブに供給可能であり、プローブから離隔された１個の受け取ったビームのための導波部が備えられ、検査すべき物体におよび／または物体内に散乱、通過および／または放射された、特に蛍光性のビームが前記受け取ったビームのための導波部を経てビームレシーバに供給可能であり、このビームレシーバが評価ユニットに接続可能であり、この場合
多数のビーム源が設けられ、このビーム源のビームの強さがそれぞれ調節可能であり、ビーム源がビーム源毎に広帯域であるかまたはすべてのビーム源にとって共に広帯域である放射スペクトルを有し、ビーム源がそれぞれ放射されたビームのための導波部に直接接続され、
ビームレシーバが、拡散反射および／または指向性反射、通過、放射および／または蛍光によって受け取ったビームのための導波部内に入射したビームの全部のスペクトルを受け取り、そして  評価ユニットにおいて、少なくとも１つのパラメータを計算するために操作ユニットを介して選択可能な少なくとも１つのプログラムによって、少なくとも所定の波長の強さが処理可能であり、各ビーム源から放射されたビームの強さが選択されたプログラムによって、特にビーム源への電流供給によって、個別的に調節可能であり、かつビームレシーバから評価ユニットに達する波長がそれに関連する強さと共に選択可能であるように、評価ユニットがビーム源に作用連結されていることを特徴とする透過光型分光計。
【請求項２】
プローブが備えられ、検査すべき物体の方におよび／または物体内にビームを向けるために、少なくとも１個のビーム源のビームが、少なくとも１個の放射されたビームのための導波部を経て前記プローブに供給可能であり、検査対象物体におよび／または物体内に反射および／または散乱したおよび／または物体から放射された、特に蛍光性のビームが、前記プローブから１個の受け取ったビームのための導波部を経てビームレシーバに供給可能であり、このビームレシーバが評価ユニットに接続可能であり、受け取ったビームのための導波部のビーム入射端部が、プローブの自由端で、放射されたビームのための導波部のビーム出射端部によって好ましくはほぼ円状に取り囲まれ、その際検査すべき物体上および／または物体内の測定領域において、受け取ったビームのための導波部の開口が放射されたビームのための導波部の開口と少なくとも部分的に重なっている、反射型分光計において、
複数のビーム源（１０〜１５）が設けられ、このビーム源のビーム強度がそれぞれ調節可能であり、ビーム源がビーム源（１０〜１５）毎に広帯域であるかまたはすべてのビーム源（１０〜１５）にとって共に広帯域である放射スペクトルを有し、ビーム源がそれぞれ放射されたビームのための導波部（２０〜２５）に直接接続され、
ビームレシーバ（３０）が、拡散反射および／または指向性反射および／または蛍光によって受け取ったビームのための導波部（４０）内に入射したビームの全部のスペクトルを受け取り、そして
評価ユニット（５０）において、少なくとも１つのパラメータを計算するために操作ユニットを介して選択可能な少なくとも１つのプログラムによって、少なくとも所定の波長の強さが処理可能であり、各ビーム源から放射されたビームの強さが選択されたプログラムによって、特にビーム源への電流供給によって、個別的に調節可能であり、かつビームレシーバから評価ユニットに達する波長がそれに関連する強さと共に選択可能であるように、評価ユニットがビーム源に作用上連結されていることを特徴とする反射型分光計。
【請求項３】
ビーム源が好ましくはＬＥＤ（１０〜１５）またはレーザの形をした冷光源および／または半導体を備えていることを特徴とする、請求項１または２記載の分光計。
【請求項４】
ビーム源（１０〜１５）がすべて同じ広帯域のビームを放射するかまたは少なくとも部分的に異なっていて所定のスペクトル範囲のビームを放射することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項５】
少なくとも２個のビーム源が異なるスペクトル範囲または全くオーバーラップしないスペクトル範囲の、特に異なる強さのビームを放射することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項６】
ビーム源が赤い光を発光するための少なくとも１個のビーム源（１０，１３）と、青色光を発光するための少なくとも１個のビーム源（１１，１４）と、緑色光を発光するための少なくとも１個のビーム源（１２，１５）を備えていることを特徴とする、請求項４または５記載の分光計。
【請求項７】
ビームレシーバが光学式多重チャンネル検出器、特にＣＣＤ検出器（３０）または光ダイオードアレイを備えていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項８】
時間的に連続する多数の単一スペクトルが評価ユニット内に収容可能、特に記憶可能であり、そして特にその時間的な順序を考慮して分析可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項９】
少なくとも２つの単一スペクトル、特にすべての単一スペクトルが１００万分の数秒乃至数秒の範囲の間隔をおいて収容可能であることを特徴とする、請求項８記載の分光計。
【請求項１０】
評価ユニット（５０）において、ビームレシーバ（３０）からの信号が分離評価のために時間的に一定の部分と時間的に異なる部分、特に脈動する部分に分解可能であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１１】
食品チェック、組織内の酸素飽和および／またはヘモグロビン濃度の決定、表面、顔料および／または塗料の色特性、反射特性および／または光沢特性のチェック、医学的な分析、プロセス分析および／または環境分析のためのプログラムが、評価ユニット（５０）内に記憶されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１２】
プローブが内視鏡によって取り囲まれ、プローブ（２）がビーム源とビームレシーバから分離されたケースを備え、および／またはプローブ（２）が手動保持可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１３】
少なくとも１個のビーム源が少なくとも一つの測定時間長のためにパルスモード運転に切り換え可能であるかまたはマルチプレックスモードで運転可能であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の分光計。
【請求項１４】
少なくとも２個のビーム源がパルスモード運転に切り換え可能であるかまたはそれぞれ個別的なマルチプレックスモードで運転可能であり、少なくとも２個のビーム源が異なるスペクトル範囲または部分的にのみ重なるスペクトル範囲でビームを放射することを特徴とする、請求項１３記載の分光計。
【請求項１５】
特に環境分析または河川分析またはアルコール飲料または非アルコール飲料における色、液体の濁度および／または液体内の浮遊粒子の粒度分布を測定するための、請求項１並びに請求項１に従属する従属請求項３〜１４記載の透過光型分光計の使用。
【請求項１６】
食品のカロチンまたは色素の割合の検出または織物、化粧品の色チェックまたはかつら適合または環境分析のための、請求項２〜１４のいずれか一つに記載の反射型分光計の使用。
【国際調査報告】
2006508354.tif 000004
2006508354.tif 000005
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