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Die
Erfindung betrifft einen Lumineszenztaster mit wenigstens einem
Sender zum Aussenden einer elektromagnetischen Sendestrahlung in
einen Überwachungsbereich,
wenigstens einem photoelektrischen Empfänger zum Empfang einer von
einer im Überwachungsbereich
befindlichen Lumineszenzmarke remittierten elektromagnetischen Remissionsstrahlung,
und einer Auswerteschaltung zur Auswertung eines von dem Empfänger abgegebenen
Empfangssignals.
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Bei
derartigen Lumineszenztastern wird die im Überwachungsbereich befindliche
Lumineszenzmarke durch die Sendestrahlung zur Abgabe von Remissionsstrahlung
angeregt, die seitens des Lumineszenztasters zu einem Empfangssignal
führt.
Damit der Empfänger
bzw. das Empfangssignal nicht unbeabsichtigt durch die Sendestrahlung
beeinflusst wird, sind für
die Sendestrahlung und die Remissionsstrahlung unterschiedliche
Wellenlängen
vorgesehen. Beispielsweise kann es sich bei der Sendestrahlung um
eine Wellenlänge
des Ultravioletten handeln, während
der Empfänger
im Sichtbaren detektiert.
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Nachteilig
an diesem Detektionsprinzip ist, dass eine hierfür vorgesehene Lumineszenzmarke vergleichsweise
leicht unbeabsichtigt mit einer anderen Lumineszenzmarke verwechselt
werden kann. Insbesondere können
die Lumineszenzmarken nachgeahmt werden, um eine Verwechslung mit
der ursprünglich
vorgesehenen Lumineszenzmarke gezielt herbeizuführen.
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Beispielsweise
lässt sich
der Einsatz dieses bekannten Detektionsprinzips zur Verhinderung
von Produktpiraterie bei Markenbekleidung dadurch untergraben, dass
ein gefälschtes
Bekleidungsstück
mit einer nachgeahmten Lumineszenzmarke versehen wird, also mit
einer Lumineszenzmarke, die bei Anregung im ultravioletten Wellenlängenbereich
sichtbares Licht remittiert. Dass das Original-Bekleidungsstück mit einer solchen Lumineszenzmarke
markiert ist, ist für
den Fälscher
ohne weiteres ersichtlich, da er das Bekleidungsstück lediglich
mit einer frei erhältlichen
UV-Lampe anstrahlen und gleichzeitig beobachten muss. Die Täuschung
bekannter Detektionsverfahren bzw. Lumineszenztaster ist also unerwünscht einfach.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Lumineszenztaster zu schaffen,
der unterschiedliche Lumineszenzmarken besser unterscheiden kann
und eine höhere
Nachahmungssicherheit bietet.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird für
einen Lumineszenztaster der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
der oder die Empfänger
zum selektiven Empfang mehrerer voneinander verschiedener, insbesondere
diskreter Empfangswellenlängen sowie
zur Erzeugung jeweils den verschiedenen Empfangswellenlängen entsprechender
Empfangssignale ausgebildet ist.
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Indem
dieser Lumineszenztaster zum selektiven, d. h. unterscheidbaren
Empfang von verschiedenen Empfangswellenlängen vorgesehen ist, ermöglicht er
die Durchführung
des nachstehend erläuterten
Lumineszenztastverfahrens. Dementsprechend sind die dazu erläuterten
Vorteile des Verfahrens auch auf diesen Lumineszenztaster übertragbar.
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Bei
der Erfindung wird also auf mehreren unterschiedlichen Empfangswellenlängen detektiert und
nur wenn bestimmte Feststellungskriterien für mehrere den unterschiedlichen
Empfangswellenlängen
entsprechende Empfangssignale erfüllt sind, wird ein entsprechendes
Gegenstandsfeststellungssignal erzeugt. Somit unterscheidet sich
das erläuterte
Verfahren von den bekannten Lumineszenztastverfahren, bei denen
allenfalls eine Bewertung der Gesamtleistung des Empfangssignals innerhalb
eines eingestellten Wellenlängenbereichs
erfolgt, ansonsten jedoch keine besondere Zuordnung zu einer bestimmten
Empfangswellenlänge
vorgesehen ist.
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Als
ein einziger Detektionsvorgang, für den mehrere Empfangssignale
erzeugt werden, ist im Rahmen der Erfindung sowohl ein gleichzeitiges Empfangen
der entsprechenden Empfangswellenlängen anzusehen, als auch ein
zeitlich aufeinanderfolgendes Durchlaufen aller vorgesehenen Empfangswellenlängen.
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Für die Feststellung
des Vorhandenseins einer Lumineszenzmarke können die mehreren Empfangssignale
rechnerisch ausgewertet werden, beispielsweise miteinander oder
mit Grenzwerten verglichen werden.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mit geringem
messtechnischen und verfahrensmäßigen Aufwand
materialspezifische Remissionsspektren aufgelöst werden können. Insbesondere können mehrere
verschiedene Lumineszenzmarken nicht nur erfasst, sondern auch voneinander
unterschieden werden.
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Eine
vorteilhaft einfache Zuordnung von verschiedenen Lumineszenzmarken
zu den mehreren beobachteten Empfangswellenlängen ergibt sich, wenn jede
Empfangswellenlänge
genau der Remissionswellenlänge
einer einzigen zugeordneten Lumineszenzmarke entspricht.
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Alternativ
hierzu kann eine Empfangswellenlänge
auch mehreren verschiedenen Lumineszenzmarken zugeordnet sein, sofern
diese sich durch einen Unterschied in einer weiteren Remissionswellenlänge voneinander
unterscheiden. Beispielsweise kann zwischen zwei Lumineszenzmarken
unterschieden werden, die zwar beide bei Anregung im Ultravioletten
jeweils dieselbe Remissionswellenlänge im Sichtbaren abgeben,
die jedoch gleichzeitig zusätzlich
jeweils eine weitere Wellenlänge
remittieren, wobei diese beiden zusätzlichen Remissionswellenlängen die
beiden Lumineszenzmarken voneinander unterscheiden.
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Somit
ermöglicht
das erläuterte
Verfahren eine hohe Selektivität,
d.h. ein hohes Unterscheidungsvermögen bei Lumineszenzmarken,
die sich hinsichtlich ihres Remissionsspektrums lediglich teilweise
oder geringfügig
voneinander unterscheiden. Die Erfindung erlaubt es also, mehrere
verschiedene Lumineszenzmarken zur Codierung von unterschiedlichen
Gegenständen
zu verwenden.
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Vor
allem trägt
die Erfindung dazu bei, dass die Nachahmung von Lumineszenzmarken,
die zur Kennzeichnung von Markenartikeln verwendet werden, erheblich
erschwert wird. Für
den Nachahmer ist nämlich
nicht ersichtlich, welche der Remissionswellenlängen der Original-Lumineszenzmarke
tatsächlich
zur Kennzeichnung dienen. Es ist insbesondere möglich, dass der Nachahmer eine
Remissionswellenlänge
im Sichtbaren identifiziert und überhaupt nicht
erkennt, dass weitere, insbesondere in einem anderen Spektralbereich
gelegene Remissionswellenlängen
existieren und zur Kennzeichnung verwendet werden. Selbst bei einem
systematischen Empfang in allen Spektralbereichen ist eine ununterscheidbare
Nachahmung nicht ohne weiteres möglich,
da die der Lumineszenzmarke jeweils zugeordnete Wellenlänge der
Sendestrahlung nicht ohne weiteres bekannt ist.
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Die
Auswertung der mehreren Empfangssignale, die bei Vorhandensein eine
Lumineszenzmarke innerhalb des Überwachungsbereichs
letztlich zu einem Gegenstandsfeststellungssignal führen soll, kann
beispielsweise auf eine der folgenden Weisen erfolgen:
- a) Es wird überprüft, ob die
Amplituden der Empfangssignale jeweils einen zugeordneten vorbestimmten
Grenzwert überschreiten
oder unterschreiten, oder ob die Amplituden innerhalb eines jeweils
zugeordneten Bereichs liegen.
- b) Für
die Amplituden der mehreren Empfangssignale wird überprüft, ob sie
einen gemeinsamen vorbestimmten Grenzwert überschreiten oder unterschreiten,
oder ob sie innerhalb eines gemeinsamen Bereichs liegen.
- c) Es wird überprüft, ob die
Amplitude wenigstens eines der mehreren Empfangssignale einen vorbestimmten
Grenzwert überschreitet
oder unterschreitet, oder ob die Amplitude wenigstens eines Empfangssignals
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
- d) Es wird überprüft, ob das
Verhältnis
der Amplituden zweier Empfangssignale einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet
oder unterschreitet, oder ob dieses Verhältnis innerhalb eines bestimmten
Bereichs liegt. Falls für
einen Detektionsvorgang mehr als zwei verschiedene Empfangswellenlängen untersucht
bzw. mehr als zwei entsprechende Empfangssignale erzeugt werden,
ist es möglich,
diese Überprüfung des Amplitudenverhältnisses
für mehrere,
insbesondere für
alle möglichen
Paare der mehreren Empfangssignale durchzuführen.
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Unter
Berücksichtigung
der vorstehend erläuterten
Grenzwertüberprüfungen kann
also untersucht werden, ob die betreffende Lumineszenzmarke in allen
der vorgesehenen Empfangswellenlängen abstrahlt,
d. h. ob alle entsprechenden Empfangssignale detektiert werden können.
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Die
mehreren Empfangssignale können auch
dahingehend ausgewertet werden, für welche der Empfangswellenlängen ein
ausreichendes Empfangssignal erhalten wird bzw. für welche
der Empfangswellenlängen
kein ausreichendes Empfangssignal detektiert werden kann. Ein solches
Lumineszenztastverfahren ermöglicht
eine systematische Unterscheidung zwischen verschiedenen charakteristischen
Remissionsspektren bzw. Lumineszenzmarken und es erlaubt die bereits
erläuterte
Verwendung der Lumineszenzmarken zur Codierung. Zur Realisierung
dieses Prinzips ist es lediglich erforderlich, die Pigmentmischungen
bzw. Luminophore der Lumineszenzmarken entsprechend zu variieren.
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Das
erläuterte
Lumineszenztastverfahren kann mit einer breitbandigen Sendestrahlung
durchgeführt
werden. Um die Selektivität
hinsichtlich verschiedener Lumineszenzmarken mit jeweils charakteristischem
Remissionsspektrum noch weiter zu erhöhen, ist es jedoch auch möglich, eine
den verschiedenen Lumineszenzmarken entsprechende charakteristische
Sendestrahlung vorzusehen: Falls für einen Detektionsvorgang Sendestrahlung
mehrerer diskreter, voneinander verschiedener Sendewellenlängen verwendet
wird, kann beeinflusst werden, welche der Remissionswellenlängen der
betreffenden Lumineszenzmarke überhaupt
zur Abstrahlung angeregt werden.
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Mit
anderen Worten kann trotz Anregung einiger der Remissionswellenlängen verhindert
werden, dass andere, grundsätzlich
zugelassene Remissionswellenlängen
der Lumineszenzmarke abstrahlen und dementsprechend empfangen werden.
Die Vorsehung einer derartigen selektiven Remission durch selektive
Anregung erhöht
die Nachahmungssicherheit noch weiter, da allein durch Untersuchung einer
Lumineszenzmarke nicht herausgefunden werden kann, bei welcher Remissionswellenlänge abgestrahlt
werden soll und bei welcher Remissionswellenlänge gerade nicht abgestrahlt
werden darf.
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Damit
bei der Vorsehung von mehreren Empfangswellenlängen und gegebenenfalls mehreren
verschiedenen Sendewellenlängen
keine unbeabsichtigte direkte Beeinflussung des Empfängers durch
den Sender auftritt, sind die Empfangswellenlängen von der Wellenlänge bzw.
den Wellenlängen der
Sendestrahlung vorzugsweise jeweils verschieden.
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Für die Umwandlung
der Remissionsstrahlung einer im Überwachungsbereich befindlichen
Lumineszenzmarke in wellenlängenspezifische
Empfangssignale ist es möglich,
die Remissionsstrahlung in entsprechende Empfangslichtwege aufzuteilen.
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Es
ist auch möglich,
innerhalb eines einzigen Detektionsvorganges auf einer Vielzahl
von Empfangswellenlängen
zu detektieren, die innerhalb eines spektralen Empfangsbereichs
einander wellenlängenmäßig kontinuierlich
oder quasikontinuierlich, d.h. diskret einander eng benachbart,
aufeinanderfolgen. In diesem Fall erfolgt die Auswertung der entsprechenden
Empfangssignale dahingehend, dass der Amplitudenverlauf innerhalb
des spektralen Empfangsbereichs untersucht wird. Für diese
Ausführungsform
des Lumineszenztastverfahrens wird also eine Art spektrometrische
Erfassung und Auswertung der Remissionsstrahlung durchgeführt.
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Sowohl
die Sendestrahlung als auch die Remissionsstrahlung bzw. die Empfangswellenlängen können jeweils
im ultravioletten, im sichtbaren oder im infraroten Wellenbereich
liegen. Es ist auch möglich,
dass die Sendewellenlängen
oder die Empfangswellenlängen
jeweils in mehreren der drei genannten Spektralbereiche liegen.
Beispielsweise ist es hinsichtlich der erwünschten Nachahmungssicherheit
besonders vorteilhaft, wenn eine Remissionswellenlänge – wie von
den üblichen
Lumineszenztastverfahren bekannt – im Sichtbaren liegt, während zusätzlich eine
weitere Remissionswellenlänge
im Ultravioletten oder im Infraroten, also in einem für das menschliche
Auge nicht sichtbaren Spektralbereich liegt.
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Schließlich ist
festzuhalten, dass das erläuterte
Lumineszenztastverfahren kompatibel hinsichtlich bislang üblicher
Lumineszenzmarken mit lediglich einer einzigen Remissionswellenlänge ist.
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Vorteilhaft
kann für
jede Empfangswellenlänge
ein eigener Empfänger
vorgesehen sein. Beispielsweise ist es möglich, mehrere gleichartige,
vergleichsweise breitbandige Empfänger mit verschiedenen, den
Empfangswellenlängen
entsprechenden Filtern zu versehen. Alternativ hierzu ist es möglich, die
spektralen Empfangseigenschaften und somit die Empfangswellenlängen an
einem einzigen Empfänger
durch entsprechende elektronische Ansteuerung einzustellen bzw.
auszuwählen.
Auch ist ein sukzessiver Wechsel der Befilterung möglich.
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In
entsprechender Weise kann bei dem erläuterten Lumineszenztaster der
Sender zum auswahlfähigen
Aussenden mehrerer verschiedener Sendewellenlängen ausgebildet sein, um selektiv
lediglich bestimmte der möglichen
Remissionswellenlängen
einer Lumineszenzmarke anzuregen. Für jede dieser selektiv auszuwählenden
Sendewellenlängen
kann ein eigener Sender vorgesehen sein, insbesondere mit einem
entsprechenden Filter.
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Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen erläutert;
in diesen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lumineszenztasters in Triangulationsanordnung,
und
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2a bis 2c die
Amplitude der Sendestrahlung, die Amplitude der Remissionsstrahlung bzw.
die Amplitude des Empfangssignals, jeweils aufgetragen gegen die
Wellenlänge.
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Der
Lumineszenztaster gemäß 1 weist innerhalb
eines Gehäuses 11 einen
Sender 13 auf, der beispielsweise durch eine LED oder eine
Laserdiode gebildet ist. Der Sender 13 emittiert einen
Sendestrahl 15, der an der Gehäusewandung eine Sendelinse 17 durchläuft.
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In 2a ist
schematisch der Amplitudenverlauf S der Sendestrahlung 15 in
Abhängigkeit
von der Wellenlänge λ gezeigt. 2a zeigt
ferner die Unterteilung des dargestellten Wellenlängenbereichs in
die drei Spektralbereiche Ultraviolett (UV), sichtbares Licht (VIS)
und Infrarot (IR). Die Sendestrahlung 15 liegt vergleichsweise
breitbandig ausschließlich im
UV-Bereich.
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Wie
aus 1 weiterhin ersichtlich, trifft der Sendestrahl 15 außerhalb
des Lumineszenztasters auf eine Lumineszenzmarke 19, die
an einem zu identifizierenden Gegenstand 21 angebracht
ist, welcher innerhalb eines Überwachungsbereichs 23 angeordnet
ist. Die Sendestrahlung 15 wird von der Lumineszenzmarke 19 in
zwei von der Wellenlänge
der Sendestrahlung 15 verschiedene Remissionswellenlängen umgewandelt
und unter anderem als Remissionsstrahl 25 durch eine an
der Gehäusewandung angeordnete
Empfangslinse 27 in den Lumineszenztaster remittiert.
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2b zeigt
schematisch für
zwei Beispiele verschiedener Lumineszenzmarken 19 jeweils
den Amplitudenverlauf R der Remissionsstrahlung 25 in Abhängigkeit
von der Wellenlänge λ. Bei dem
mit durchgezogenen Linien eingezeichneten ersten Beispiel liegt
die eine Remissionswellenlänge
41 im sichtbaren und die andere Remissionswellenlänge 43 im
infraroten Spektralbereich.
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Das
zweite Beispiel der möglichen
Remissionsstrahlung der Lumineszenzmarke 19 ist in 2b gepunktet
eingezeichnet. Auch hier liegt eine der beiden Remissionswellenlängen im
Sichtbaren, und zwar entspricht diese Remissionswellenlänge der Remissionswellenlänge 41 des
ersten Beispiels. Die andere Remissionswellenlänge 43' des zweiten Beispiels liegt im
Infraroten, und zwar von der entsprechenden Wellenlänge 43 des
ersten Beispiels spektral deutlich beabstandet.
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird der Remissionsstrahl 25 innerhalb
des Lumineszenztasters mittels zweier einander nachgeschalteten
halbdurchlässigen
Spiegel 29 in insgesamt drei Empfangslichtwege 31 aufgeteilt.
Entlang jedes dieser drei Empfangslichtwege 31 durchläuft die
Remissionsstrahlung 25 ein zugeordnetes Filter 33 und
beaufschlagt schließlich
einen jeweiligen photoelektrischen Empfänger 35. Die drei
Empfänger 35 sind
mit einer Auswerteschaltung 37 verbunden, die einen das
Gehäuse 11 verlassenden
Signalausgang 39 besitzt.
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Die
beiden halbdurchlässigen
Spiegel 29 und die Filter 33 sorgen also dafür, dass
jedem Empfangslichtweg 31 eine eigene Empfangswellenlänge 45 zugeordnet
ist bzw. dass jeder Empfänger 35 auf einer
anderen Empfangswellenlänge 45 detektiert. Diese
drei Empfangswellenlängen 45 sind
in 2c veranschaulicht, welche in Abhängigkeit
von der Wellenlänge λ schematisch
das von den Empfängern 35 gegebenenfalls
erzeugte Empfangssignal E zeigt.
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Die
Empfangswellenlängen 45 und
die spektrale Lage der Remissionswellenlängen 41, 43, 43' (2b)
der zu erfassenden Lumineszenzmarken 19 sind so gewählt, dass
sie einander entsprechen. Für
das vorstehend genannte erste Beispiel der von der Lumineszenzmarke 19 remittierten
Strahlung 25 (durchgezogene Linie in 2b)
werden also von den entsprechenden Empfängern 35 die beiden
linken Emp fangssignale gemäß 2c erzeugt.
Dagegen erzeugen die jeweils entsprechenden Empfänger 35 im Falle des
zweiten Beispiels die beiden äußeren Empfangssignale
(in 2b gepunktet eingezeichnet).
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Die
Auswerteschaltung 37 (1) überwacht
die Empfänger 35 und
wertet ihre Empfangssignale aus. Beispielsweise wird ein Empfangssignal dann
als von einer Lumineszenzmarke 19 stammend gewertet, wenn
seine Amplitude E einen bestimmten Grenzwert 47 überschreitet,
der in 2c beispielhaft als horizontale
Linie gezeigt ist.
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Durch
vorheriges Einprogrammieren der möglichen Kombinationen von Empfangssignalen, beispielsweise
durch Einlernen der vorgesehenen Lumineszenzmarken 19 (teach-in),
kann die Auswerteschaltung 37 das Belegungsmuster der zu
den verschiedenen Empfangswellenlängen 45 erzeugten bzw.
nicht erzeugten Empfangssignale (2c) eindeutig
einer einzigen Lumineszenzmarke 19 zuordnen.
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Falls
das innerhalb eines Detektionsvorganges erhaltene Belegungsmuster
der aktuell gesuchten Lumineszenzmarke entspricht, kann die Auswerteschaltung 37 an
ihrem Signalausgang 39 ein Gegenstandsfeststellungssignal
erzeugen. Alternativ hierzu kann die Auswertung dahingehend erfolgen, dass
die Auswerteschaltung 37 eine Nummer anzeigt, die der erkannten
bzw. der derzeit im Überwachungsbereich 23 befindlichen
Lumineszenzmarke 19 entspricht.
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Während in
den 2b und 2c der
Einfachheit halber die Amplitude R der Remissionsstrahlung der verschiedenen
Wellenlängen λ bzw. die
Amplitude E der entsprechenden Empfangssignale sowie der Grenzwert 47 jeweils
in gleicher Höhe
dargestellt sind, können
diese Amplituden für
die verschiedenen Wellenlängen 41, 43, 43' in der Praxis
jeweils unterschiedlich sein. Die Unterschiede der Amplituden der
Empfangssignale können
zur Auswertung der Empfangssignale zusätzlich oder auch alternativ zu
der erläuterten
Auswertung der Belegungsmuster (2c) zur
Identifizierung einer Lumineszenzmarke verwendet werden, beispielsweise
durch Untersuchung des Verhältnisses
zweier Amplituden E von Empfangssignalen.
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Schließlich ist
anzumerken, dass der in 1 gezeigte Aufbau des Lumineszenztasters
lediglich beispielhaft ist. Das erläuterte Lumineszenztastverfahren
kann beispielsweise auch bei einem Lumineszenztaster in Autokollimationsanordnung realisiert
werden. Außerdem
ist es möglich,
die Filter 33 in den jeweils zugeordneten Spiegel 29 zu
integrieren (dichroitische Teilung).