KR20140030246A - 직렬식 감쇠 시간 스캐너 - Google Patents

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KR20140030246A
KR20140030246A KR1020137032560A KR20137032560A KR20140030246A KR 20140030246 A KR20140030246 A KR 20140030246A KR 1020137032560 A KR1020137032560 A KR 1020137032560A KR 20137032560 A KR20137032560 A KR 20137032560A KR 20140030246 A KR20140030246 A KR 20140030246A
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optical sensor
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KR1020137032560A
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밀란 배식
니콜라 두카
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시크파 홀딩 에스.에이.
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Abstract

개시된 스캐너는 분배/생산 라인 상에서 심지어 고속으로 이송되는 아이템 상의 발광 마킹에 의해 방사되는 빛의 감쇠 시간 특성을 검출하는 것을 가능하게 한다. 스캐너의 광 센서의 검출 구역은 이동하는 아이템의 경로를 따라 긴 형상을 가지며, 방사된 발광 빛의 파장 범위 내의 광 센서의 응답성은 검출 구역에 걸쳐 균일하다. 스캐너의 제어 유닛은 광 센서가 대응하는 발광 빛 응답을 신뢰성 있게 측정하여 대응하는 감쇠 시간 값을 정확히 결정할 수 있도록 마킹에 전달되는 여기광의 강도를 대응하여 맞추도록 여기 광원에 전력을 공급하는 구동 전류 또는 구동 전압을 맞추도록 추가로 작동 가능하다.

Description

직렬식 감쇠 시간 스캐너 {IN-LINE DECAY-TIME SCANNER}
본 발명은 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 감쇠 시간 특성을 결정하는 광학 장치의 기술 분야에 관한 것이다. 상세하게, 본 발명은 상기 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 감쇠 시간 특성에 기초하여 발광 물질에 의해 마킹되는 아이템을 인증하기 위한 광학 스캐너와 같은 광학 장치에 관한 것이다.
발광 물질은 통상 문서나 물품의 부피 물질 또는 문서나 물품 위에 있는 보안 마킹에 인증 특성(authenticity feature)으로 사용된다. 발광 물질은 전형적으로 소정 파장의 여기 방사선(exciting radiation)의 에너지를 다른 파장을 갖는 발광으로 변환시킨다. 마킹의 인증에 사용되는 발광 방사는 자외선(20~400 nm), 가시광선(400~700 nm) 또는 근적외선 내지 중적외선(700~2500 nm)의 스펙트럼 범위에 있을 수 있다.
"업-컨버터(up-converter)" 물질은 여기 방사선의 파장보다 짧은 파장의 방사선을 방사한다. 반대로, "다운-컨버터" 물질은 여기 방사선의 파장보다 긴 방사선을 방사한다. 대부분의 발광 물질은 둘 이상의 파장에서 여기될 수 있으며, 일부 발광 물질은 둘 이상의 파장에서 동시에 방사될 수 있다.
발광은 (ⅰ) 여기 방사선이 제거된 후 관찰 가능한 시간-지연 방사선 방사에 관련된 인광(통상적으로, 약 1 μs 내지 약 100 s의 감쇠 수명을 가짐), 및 (ⅱ) 여기 시에 즉각적인 방사선 방사에 관련된 형광(통상적으로, 1 μs 미만의 감쇠 수명을 가짐)으로 나뉠 수 있다.
따라서, 발광 물질은, 제1 파장 범위 내의 여기광으로 조명 시에, 사용되는 발광 물질에 따라서 상기 제1 파장 범위와 상이하거나 또는 중첩할 수 있는 제2 파장 범위 내의 발광 빛을 방사한다. 예컨대 시간에 따른 방사광 강도 프로파일 또는 여기가 중단된 후 그의 특징적인 감쇠 시간과 같은 발광 물질의 특징적인 스펙트럼 물성은 바로 이러한 물질의 존재의 흔적이 되며, 따라서 발광 마킹의 진품 또는 위조품을 검출하기 위한 인증 특성으로서 사용될 수도 있다.
발광 물질은 보안 잉크 또는 코팅의 전통적인 재료이다. 예컨대, 다음의 특허들, 유럽특허 제0 066 854 B1호, 미국특허 제4,451,530호, 미국특허 제4,452,843호, 미국특허 제4,451,521호는 상이한 감쇠 시간 특성을 갖는 색소의 혼합물을 포함할 수 있는 발광 물질, 및 이러한 물질을 포함하는 보안 서류를 개시한다. 예컨대, 발광 방사의 감쇠 거동의 감지를 개시하는 미국특허 제4,598,205호 또는 미국특허 제4,533,244호를 참조하면, 발광 빛의 검출 및 마킹된 아이템의 인증을 위한 방법 및 장치가 또한 공지되어 있다. 발광 코드형 부호는 미국특허 제3,473,027호에 개시되며, 발광 코드용 광학 리더는 미국특허 제3,663,813호에 개시된다. 미국특허 제6,996,252 B2호, 미국특허 제7,213,757 B2호 및 미국특허 제7,427,030 B2호는 아이템을 인증하기 위한 상이한 감쇠 시간 특성을 갖는 2개의 발광 물질을 이용하는 것을 개시한다.
통상적으로, 시간-의존 발광 빛을 검출하는 종래 기술에 따른 스캐너는 전력원 또는 전력원으로의 연결부, 여기광으로 발광 물질을 조명하기 위한 (전력원에 연결된) 광원, 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 강도를 측정하기 위한 광 센서, 및 방사된 발광 빛의 강도 프로파일을 획득 및 저장하도록 전력원, 광원 및 광 센서를 제어하고 이 강도 프로파일로부터 감쇠 시간 값을 계산하기 위한 제어 유닛(프로세서)을 포함한다. 발광 방사 강도 프로파일 (또는 강도-대-시간 곡선)은 발광 방사 곡선(I(t))을 함께 형성하는 연이은 시간(t1,....tn)에서 측정된 발광 물질로부터 연속하는 방사 강도 값(I(t1), ..., I(tn))을 포함한다.
발광 물질의 검출을 위해 사용되는 스펙트럼의 부분에 따라 이러한 스캐너의 광원은 통상 약 250 nm 내지 약 1 μm 의 파장에 대해, 펄스형 빛을 전달하는 기계 또는 광전 장치, 또는 플래시 램프(예컨대, 제논 고압 플래시 램프), 또는 자외선(UV), 가시광 또는 적외선(IR) 영역에 방사하는 레이저 또는 발광 다이오드(LED)와 함께 사용되는 통상 약 400 nm 내지 약 2500 nm의 파장에 대한 백열등일 수 있다. 광원은 (예컨대 LED에 대한) 구동 전류에 의해 또는 (예컨대 방전 램프에 대한) 구동 전압에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
이러한 스캐너 내의 광 센서 또는 광검출기는 예컨대 광다이오드(단일 또는 배열체), 광트랜지스터 또는 광저항 회로, 선형 CMOS 또는 CCD 센서일 수 있다.
스캐너에 전력을 공급하기 위한 특정 파워 모듈에 추가로, 스캐너는 (예컨대 Wi-Fi 를 통한) 무선 통신용 무선 모듈일 수 있는 통신 모듈, 액정 디스플레이 LCD와 같은 디스플레이 모듈, 또는 측정된 데이터를 표시하거나 파라미터를 스캐닝하기 위한 키네스코프 디스플레이(kinescope display), 및 다수의 기능을 갖는 제어 스위치 및 온/오프 스위치를 포함하는 스캔 조건을 입력하기 위한 제어 인터페이스를 또한 포함할 수 있다.
상당히 자주, 발광 물질로부터 발광 방사광빛의 시간 의존 강도 곡선(즉, 시간에 따른 강도 프로파일)은 지수 법칙 I(t) = I0 exp(-α[t-t0])에 의해 모델링되며, 시간(t)은 상기 물질을 조명하는 여기광이 스위치 오프되는 초기 시간(t0)부터 계산된다. 따라서, 발광 물질을 특성화하는 감쇠율 상수 α에 대응하는 값을 얻는 데에는, 여기가 중단된 후 시간 간격에 걸쳐 연속하는 방사 강도 값(I(t1), ..., I(tn))으로 이루어진 방사 강도 프로파일을 측정하는 것이 필요하다. 강도 프로파일(I(t))로부터의 감쇠 시간 값(τ)은 α-1에 대응한다. 상업적으로 이용 가능한 스캐너에 있어서, 펄스형 광원은 여기 시간 간격 동안 제1 파장 범위에서 소정 강도의 여기광으로 발광 물질을 조명한다. 조명이 중단된 후, 가능하다면 시간 지연으로, 광 센서는 측정 시간 간격에 걸쳐 제2 파장 범위의 감쇠 발광 강도의 연속적인 값을 측정하는 것을 시작하고, 대응하는 발광 강도 프로파일은 메모리에 저장된다. 작동은 보다 신뢰성 있는 평균값을 얻도록 반복될 수 있다. 대개, 광 센서의 검출 임계값 아래 또는 그의 포화 임계값 위의 발광 강도의 값을 측정하지 않도록 여기 시간 간격 및/또는 시간 지연을 설정할 수 있다.
그러나, 변경예도 또한 공지되어 있다. 예컨대, 미국특허 제6,264,107 B1호는 잠재 인광 강도가 2개의 미리 정해진 임계에 이르는 데에 필요한 시간으로부터 감쇠 시간을 결정하는 것을 개시한다. 이 특허는 광원으로서 플러드 LED(FLED), 즉 상당한 강도의 광원을 포함하는 스캐너를 개시한다. 이러한 상당한 강도의 광원은 발광 물질(인광체)를 포함하는 태그를 충분히 충전하고 낮은 신호 응답의 문제를 방지하기 위해 정말로 이러한 경우에 필요하다.
다른 해결 방안에 있어서, 미국특허 제7,262,420 B1호는 단일 감쇠 시간 값을 얻기 위해 여기광으로 복수 조명을 실행하는 것을 개시하는데, 이 광원은 (동일한 여기 시간 간격 동안) 연속해서 작동되고, 여기 광원에 의한 발광 물질의 조명이 스위치 오프된 후 단일의 발광 강도 측정이 실행되지만, 각각의 연속적인 측정은 여기광이 스위치 오프되는 시간으로부터 계산되는 상이한 시간 지연으로 실행된다. 그러나 이 방법은 측정된 강도 값마다 하나의 조명이 필요하므로 시간 소모가 많다. 또한, 보다 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해, 이 방법은 동일한 시간 지연에 대응하는 반복 측정을 필요로 한다.
보다 강한 발광 신호를 얻기 위해, 일부 스캐너는 발광 물질 내의 발광 입자를 충분히 충전하도록 (즉, 보다 강한 발광 방사를 얻기 위해 대량의 이러한 발광 입자를 여기하도록) 여기 시간 간격을 설정할 수 있다. 또한, 결정된 감쇠 시간 값의 보다 양호한 정확도를 위해, 복수의 유효 강도 프로파일이 연속해서 얻어지고(예컨대 약 100개), 이때 이들 곡선은 합산되고 평균 곡선이 계산된다. 결과적인 측정된 강도의 신호가 정규화되고 정규화된 신호가 감쇠 시간 값을 계산하기 위해 사용된다면 증가된 정확도가 얻어진다. 강도 프로파일의 적어도 제1 포인트의 강도 값이 광 센서의 검출 임계치 위에 그리고 포화 임계치 아래에 있다면 강도 프로파일은 유효하다(상기 값이 너무 낮거나 너무 높으면, 여기 시간이 각각 증가되거나 또는 감소된다). 그러나, 특히 여러 종류의 발광 입자의 혼합물을 포함하는 발광 물질에 대해, 발광 강도 신호의 신뢰성 있는 정규화를 가능하게 하기에는 여기 시간 간격이 너무 짧고 그 감쇠 시간 값이 폭넓게 상이한 경우에 문제가 발생한다(예컨대, 가장 짧은 감쇠 시간을 갖는 입자들은 스캐너에 의해 검출되지 않을 수 있다). 가변 여기 시간의 사용으로 인해 발생하는 다른 문제는 발광 물질이 모든 강도 프로파일에 대해 동일한 조건 하에서 여기되지 않는다는 점이며, 상이한 감쇠 시간 특성을 갖는 발광 색소의 혼합물을 포함하는 물질의 경우에, 이것은 혼동을 야기할 수 있다. 예컨대, 도 1a 및 도 1b는 2가지 종류의 발광 색소, 색소(P1 및 P2)를 포함하는 잉크(발광 물질)에 의한 마킹으로부터 정규화된 강도 프로파일의 경우를 도시하며, 이 예에서 색소(P1)의 감쇠 시간 값은 약 100 μs이며, 색소(P2)의 감쇠 시간 값은 약 500 μs이다. 도 1a는 100 μs의 긴 여기 시간 간격을 갖는 여기 곡선(1), 및 (보다 짧은 감쇠 시간 또는 보다 높은 감쇠율을 갖는) 제1 색소(P1) 50%와 (보다 긴 감쇠 시간, 또는 보다 낮은 감쇠율을 갖는) 제2 색소(P2) 50%의 혼합물인 발광 잉크 물질에 대한 대응하는 정규화된 발광 강도 프로파일(P1+P2) 을 도시한다.
도 1B는 제1 색소(P1) 42%와 제2 색소(P2) 58%의 혼합물을 포함하는 발광 잉크에 대응한다. 이 경우, 여기 곡선(2)으로 도시한 바와 같이, 여기 시간은 10 μs의 보다 짧은 값으로 조절되었다. 색소(P1 및 P2)의 혼합물에서의 색소의 농도가 도 1a와 도 1b에서 상당히 상이함에도 불구하고, 정규화된 발광 강도 프로파일(P1+P2)은 상당히 유사하고 거의 구별될 수 없다. 따라서, 여기 시간을 변화시킴으로써 얻어지는 발광 강도 프로파일에 근거하여 2가지 혼합물 사이의 차이를 검출하는 것이 항상 가능한 것은 아니거나 어려울 수 있다. 상기 예는 통상 약 수백 마이크로초의 감쇠 시간 값을 갖는 색소에 관한 것이지만, 상당히 더 긴 감쇠 시간 값(수 ms 이상)을 갖는 색소에 대해서 유사한 결론이 유지된다.
상기한 알려진 감쇠 시간 스캐너에 의해 발생되는 다른 문제점은, 발광 물질이 스캐너를 지나 이동하는 경우, 특히 발광 물질이 생산/분배 라인 상에서 스캐너를 지나 빠르게 이동하는 경우, 이들은 발광 강도 프로파일을 얻어서, 대응하는 감쇠 시간 값, 또는 여러 종류의 색소의 혼합물인 경우 감쇠 시간 값과 또한 농도를 결정할 수 없다는 점이다. 예컨대, 발광 물질로 마킹되고 약 200 내지 약 400 m/min (즉, 약 3 내지 6 m/s)의 통상의 속도로 이동하는 생산 라인의 컨베이어 벨트 상에서 이송되는 아이템의 경우, 심지어 발광 물질이 수 ms 이상의 상당히 긴 감쇠 시간 값을 갖더라도, 발광 강도 프로파일(I(t))을 얻는 것이 분명히 가능하지 않다. 따라서, 예컨대, 컨베이어 벨트 상에서 이동되는 아이템 상의 바코드 또는 데이터매트릭스와 같은 발광 마킹을 인증하는 것과 같이, 상기 이동하는 마킹의 식별/인증은 직렬로 가능하지 않다. 결국, 상당히 바람직함에도 불구하고, 이러한 발광 강도 프로파일의 직렬식 결정에 근거한 확실한 직렬식 추적 및 탐색 작업이 불가능하다.
본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하며, 발광 물질로부터의 발광 방사광의 강도 프로파일 및 상기 발광 물질의 감쇠 시간을 결정하기 위한 스캐너 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 특정 스캐너 및 감쇠 검출 방법을 이용함으로써 발광 물질로 마킹되어 가능하게는 고속으로 분배/생산 라인 상에서 이송되는 아이템을, 이러한 발광 물질의 감쇠 시간 특성에 근거하여 직렬식(in-line)으로 식별/인증하기 위한 시스템에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 측정된 강도 프로파일로부터 상기 물질의 감쇠 시간 값, 또는 상이한 감쇠 시간 특성을 갖는 발광 입자의 혼합물을 포함하는 물질의 경우, 혼합물 내 각각의 유형의 입자들에 대응하는 감쇠 시간 값 및 농도의 결정에 근거하여 발광 물질로 마킹된 아이템의 직렬식 식별/인증 작업을 가능하게 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 스캐너는, 제1 방향의 경로를 따라 스캐너를 지나 이동하는 발광 물질로부터 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하며, 상기 발광 물질은 제1 파장 범위 내의 여기광(excitation light)으로 조명할 때 제2 파장 범위 내의 상기 발광 빛을 방사하며,
스캐너는,
전력원;
전력원에 연결되며, 전력원에 의해 전력을 공급받으면 조명 영역 내의 발광 물질을 상기 여기광으로 조명하도록 작동 가능한 광원;
상기 스캐너의 검출 구역 내에 있는 발광 물질로부터 수용되는 상기 발광 빛의 강도를 측정하고, 대응하는 발광 강도 신호를 전송하도록 작동 가능한 광 센서; 및
광 센서에 연결되며, 광 센서에 의해 전송되는 발광 강도 신호로부터 상기 수용되는 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하도록 작동 가능한 제어 유닛;
을 포함하며,
상기 조명 영역은 상기 경로를 따라 제1 위치에 있고,
상기 검출 구역은 제1 방향으로 상기 경로를 따라 후속하는 제2 위치에 있으며, 상기 경로의 일부분을 따라 연장되고,
상기 광 센서는, 발광 물질이 검출 구역을 가로질러 상기 제1 방향으로 상기 경로를 따라 이동하는 동안 이러한 물질로부터 발광 빛을 수집하며, 상기 제2 파장 범위 내의 상기 수집된 발광 빛의 강도를 측정하고, 대응하는 발광 강도 신호를 전송하도록 작동가능하고,
상기 제어 유닛은 상기 전력원, 광원 및 광 센서를 제어하며, 상기 조명 영역 내의 상기 여기광에 의한 조명에 응답하여, 제1 방향으로 상기 검출 구역을 가로질러 이동하는 상기 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 수용 시에 상기 광 센서에 의해 전송되는 발광 강도 신호로부터 상기 강도 프로파일을 결정하도록 작동 가능하다.
광원에는 선택된 제1 파장 범위 내의 여기광을 전달하기 위한 광학 필터가 장착될 수 있다. 또한, 광 센서에는 오로지 제2 파장 범위 내에 있는 발광 빛만을 수용하도록 되어 있는 광학 필터가 장착될 수 있다. 조명 영역 및 검출 구역의 제1 및 제2 위치 각각은 분리될 수 있거나 중첩될 수 있다. 이러한 후자의 컴팩트한 배열은 짧은 감쇠 시간 값을 갖는 발광 물질 및/또는 스캐너를 지나는 상기 물질의 느린 이동의 경우에 보다 편리하다.
상술한 특정 검출 구역이 발광 물질의 운동 방향으로의 경로를 따라(즉, 궤적을 따라) 연장되어 있고광 센서는 발광 물질이 이러한 긴 검출 구역을 가로지르는 동안 방사되는 발광 빛을 수집하도록 이루어지므로, 발광 물질이 스캐너를 지나 상당히 빠르게 이동할지라도, 사실상 스캐너가 종래 기술의 스캐너와 비교해서 상당히 큰 기간에 걸쳐 상기 방사 물질을 "추적"할 수 있다. 실제로, 상기 검출 구역을 가로질러 활주하는 발광 물질의 소정의 통상 속도(V)(예컨대, 평균 속도)에 대해 운동 방향을 따라 검출 구역의 통상의 길이(L)는, 방사된 발광 강도의 대응하는 측정 시간 간격(Δt)이 예컨대 L ≥ V Δt로서 발광 강도 프로파일(I(t))을 얻기에 충분하도록 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 스캐너는, 상기 광 센서의 제2 파장 범위(즉, 고려되는 발광 물질의 발광 방사 범위) 내에서의 응답성(즉, 입사 광 전력에 대해 발생된 광전류, 또는 출력 전압의 비)이 검출 구역에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 되어 있는 광 센서를 더 구비할 수 있다. 실질적으로 균일하다는 말은, 검출 구역의 일부분으로부터 수용되는 발광 방사에 대한 광 센서의 응답성이 일정하거나, 또는 단지 검출 구역 내의 그 부분의 위치의 함수에서 예컨대 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하만큼 평균값 근처에서 변동함을 의미한다. 검출 구역에 걸쳐 이러한 광 센서 응답성의 실질적인 균일성은, 검출 구역의 특정 영역으로부터 수용되는 광자에 대해 검출 구역의 다른 영역으로부터 수용되는 광자의 검출을 위해 광 센서의 저하된 양자 효율성에 대응하는 기여(contribution)를 측정된 강도 프로파일(I(t))로부터 제거할 수 있게 한다. 결과적으로, 획득된 강도 프로파일은 시간이 지남에 따른 발광 물질에서의 사실상 오로지 발광 입자의 방사선 탈여기(de-excitation)로 인한 시간 흐름에 따른 강도의 변화를 나타낸다. 따라서, 결정된 강도 프로파일의 신뢰성이 증가된다. 결국, 이러한 강도 프로파일로부터 보다 신뢰할 수 있는 감쇠 시간의 값을 또한 얻을 수 있다. 이상적으로, 응답성은 고려된 발광 파장 범위에 대해 가장 높은 가능한 값에 근접해야 하지만, 측정에 대한 높은 감도와 높은 신호 대 잡음비 값을 갖기 위해 광 센서의 선형 응답 범위 내에 여전히 있어야 한다. 검출 구역에 걸쳐 광 센서의 응답성의 공간적 균일성은 강도 프로파일의 획득에 대해 매우 높은 신뢰성 있는 샘플링 속도를 가능하게 한다는 추가의 장점을 가지므로, 획득된 프로파일(I(t))이 "연속적인" 곡선에 보다 잘 근접한다. 이러한 보다 양호한 강도 프로파일 곡선은 예컨대 이러한 곡선에 근거한 정확한 미분 또는 적분 작업의 측면에서 보다 신뢰성 있는 보간법을 가능하게 하며, 이것은 발광 물질의 성분의 정확한 농도값 및 감쇠 시간값을 추출하기 위해 여러 종류의 발광 입자들의 혼합물로부터의 복합 발광 표시의 경우에 특히 유용하다.
스캐너의 제어 유닛은 광 센서의 응답성이 실제로 검출 구역에 걸쳐 균일하게 되도록 즉, 인정받은 평균값 근처에 인정받은 제한들 사이에서 이루어지도록 제어하게 추가로 구성되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 스캐너의 광 센서는 상술한 긴 검출 구역 및/또는 상기 검출 구역에 걸쳐 실질적으로 균일한 응답성에 대응하는 여러 구성들을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 스캐너에 있어서,
상기 광 센서는 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 배치되는 복수의 광검출기를 포함하며, 상기 광검출기 각각은 제2 파장 범위 내에서 검출 구역 내의 대응하는 검출 영역에서 수용되는 발광 빛의 강도를 측정하고 대응하는 광검출기 발광 강도 신호를 전송하도록 작동가능하고, 대응하는 검출 영역의 세트는 상기 검출 구역에 걸쳐 있고,
상기 제어 유닛은 제1 방향으로 상기 경로를 따라 상기 검출 영역을 가로질러 이동하는 상기 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 수용 시에 상기 광검출기에 의해 전송되는 발광 강도 신호로부터 상기 강도 프로파일을 결정하도록 작동 가능하다.
예컨대 수집된 광자를 검출하기 위한 모노블록 CCD 어레이를 구비하는 "모노블록" 광 센서의 가능한 경우와 반대로, 광 센서의 상술한 구성은 검출 구역으로부터 발광 광자를 수집하도록 이격되며 전기 회로망에 연결되어 광 센서가 전체 검출 구역을 통해 이동하는 발광 물질로부터 빛 강도를 측정할 수 있는 상이한 광검출기에 대응한다. 이들 광검출기는 예컨대 병렬로 연결되는 광다이오드일 수 있다. 또한, 상기의 복수의 광검출기 중 임의의 2개의 연속하는 광검출기는 상기 제2 파장 범위 내의 광 센서의 응답성이 상기 검출 구역에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 부분적으로 중첩하는 각각의 검출 영역을 갖도록 배치될 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 스캐너의 다른 구성에 있어서, 광 센서는 복수의 광학 도파관을 포함할 수 있고, 도파관 각각은 상기 검출 구역 내의 대응하는 검출 영역으로부터 상기 제2 파장 범위 내의 발광 빛을 수집하도록 작동 가능한 입구를 구비하고, 복수의 도파관 입구는 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 배치되며 대응하는 검출 영역의 세트는 상기 검출 구역에 걸쳐 있다. 예컨대, 상기 광학 도파관은 광섬유일 수 있다. 또한, 상기 광학 도파관은 상기 제2 파장 범위 내의 광 센서의 응답성이 상기 검출 구역에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 부분적으로 중첩하는 각자의 검출 영역을 갖도록 배치될 수 있다. 이러한 구성은 예컨대 검출 구역으로부터 빛을 바로 수집하도록 검출 구역의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 모노블록 CCD 센서 어레이를 갖는 광 센서와 반대로, 예컨대 광자의 포획을 위해 컴팩트 CCD 센서 어레이를 갖는 광 센서에 대응할 수 있다. 예컨대, 광학 도파관이 컨베이어 벨트 상에서 이송되는 발광 물질로 마킹되는 아이템에서 발광 빛을 수집하기 위한 광 섬유인 경우, 이들 광 섬유의 입구는 (운동의 방향을 따라 이들 사이에서 그리고 발광 마킹 위에서 거리를 두고) 이격되며, 이들의 수용 콘(cone) (또는 수치 개구)은 검출 구역 내의 상기 부분적으로 중첩하는 영역의 범위를 정한다.
광 센서는 검출 구역으로부터 수용되는 발광 빛의 초점을 맞추도록 작동 가능한 초점 장치를 더 포함할 수 있다. 이것은 예컨대 도파관의 입구의 수용 콘 상의 제약을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 또한, 광원은 상기 조명 영역 상에 여기광을 초점을 맞추도록 작동 가능한 초점 수단을 포함할 수 있다. 특히, 상기 초점 수단은 제1 파장 범위 내의 여기광을 생성시키는 복수의 LED에 의해 생성되는 여기광의 초점을 맞출 수 있다. 광원의 이러한 구성은 보다 양호하게 "충전"하도록 발광 물질에 높은 여기광 강도를 제공할 수 있으며, 펄스형 광원에 또한 편리하다.
본 발명에 따르면, 임의의 상기한 스캐너는,
광원의 조명 영역 내에 발광 물질이 있는지를 검출하고 대응하는 트리거 신호를 전송하도록 작동 가능한 트리거 유닛을 더 포함할 수 있고,
제어 유닛은 트리거 유닛으로부터 상기 트리거 신호를 수신할 때 조명 영역 내의 상기 발광 물질에 여기광 펄스를 전달하도록 상기 광원을 제어하고, 조명이 중단된 후 강도 프로파일을 얻도록 광 센서를 제어하도록 추가로 작동 가능하다.
이러한 구성은 발광 강도 프로파일 획득 작업으로 검출 구역 및 광원의 조명 영역을 가로질러 발광 물질의 정밀하게 동기화된 움직임을 가능하게 하는데 즉, 발광 물질이 조명 영역 내에 있는 동안에만 광원으로 조명하고, 스캐너의 검출 구역을 발광 물질이 가로지르는 동안, 조명이 중단된 후 광 센서에 의해 발광 강도의 측정이 후속된다.
상술한 바와 같이, 복수의 광검출기를 포함하는 광 센서를 갖는 스캐너는 발광 물질이 오로지 검출 구역 내의 특정 위치에 있는 동안에만 강도 값(I(t1),..., I(tn))이 얻어지도록 발광 강도의 측정 작업으로 검출 구역을 통한 발광 물질의 움직임을 동기화하도록 추가로 구성되어 있을 수 있다. 예컨대, 발광 물질이 광검출기에 대해 위치해 있는 경우 이 광검출기의 방사 조도가 최대이다. 결국, 얻어진 강도 프로파일의 연속하는 값(I(ti))은 상기 최대 방사 조도에 속하는 대응하는 광검출기로부터의 응답이 가장 신뢰할 만한 발광 물질의 연이은 위치에 대응한다. 또한, 제어 유닛은 추가로 발광 물질이 검출 구역 내의 대응하는 위치에 있는 경우 광 센서에 의해 측정되는 강도 신호를 구성하면서 최대 방사 조도에 속하는 이러한 상당한 광검출기의 응답을 오로지 선택할 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한 상술한 바와 같이 복수의 광검출기를 포함하는 광 센서를 구비하는 스캐너에 관한 것이며,
이 스캐너는 상기 검출 구역 내의 발광 물질의 위치를 결정하고 대응하는 위치 신호를 전송하도록 작동 가능한 위치 센서를 더 포함하며,
제어 유닛은 상기 위치 센서로부터 위치 신호를 수신하고, 광 센서의 방사 조도가 최대인 각각의 연속하는 검출 영역 내의 상기 발광 물질의 연이은 위치들에 대응하는 연이은 발광 강도 신호로부터로만 상기 강도 프로파일을 결정하도록 추가로 작동 가능하다.
본 발명의 의하면, 여러 종류의 발광 입자의 혼합물을 포함하는 (즉, 여러 감쇠 시간 특성을 갖는) 발광 물질의 강도 프로파일 사이의 차를 보다 잘 검출하기 위해, 임의의 상기 스캐너는 보다 신뢰성 있는 발광 강도 신호를 얻도록 광원에 가변 구동 전류 또는 구동 전압을 전달하도록 작동 가능한 전력원을 더 구비할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 검출된 발광 신호가 용인 가능하도록(즉, 검출된 발광 신호가 광 센서의 신뢰성 있는 작동 범위 내에 있도록), (광원에 맞추어진 전원 공급 장치에 따라) 구동 전압의 값 또는 구동 전류 강도에 의해 여기광의 강도를 설정함으로써, 보다 신뢰성 있는 발광 강도를 얻을 수 있음과 동시에 각각의 발광 강도 프로파일에 대해 동일한 여기 시간을 가질 수 있다. 발광 강도 값은 이 값이 소정 범위의 발광 강도 값 내에 있다면 제어 유닛에 의해 허용 가능한 것으로 판단될 수 있다.
예컨대, 발광 색소(P1 및 P2)의 2가지 상이한 혼합물의 상술한 경우에, 동일한 여기 시간에 대해 여기광속(flux of excitation light)을 변화시키는 것(즉, P1의 감쇠 곡선에 대해 그리고 P2의 감쇠 곡선에 대해 t0에서 각각의 조명 강도만을 변화시키는 것)은 이들 혼합물에 대한 정규화된 프로파일에 대해 바로 상이한 농도 사이에서 구별할 수 있게 또는 보다 잘 구별할 수 있게 한다. 이것은 도 2a 및 도 2b에 도시된다. 도 2a는 100 μs의 일정한 여기 시간 간격 동안 상술한 50%의 색소(P1)와 50%의 색소(P2)의 혼합물에 대한 발광 강도 프로파일을 나타낸다. 도 2a는 사실상 도 1a와 동일하다.
도 2b는 100 μs의 동일한 일정한 여기 시간 간격 동안 상술한 42%의 색소(P1)와 58%의 색소(P2)의 혼합물에 대한 발광 강도 프로파일을 나타내며, 그러나 조명 여기광의 강도는 도 2a의 경우와 비교해서 변화되었다. 도 2a 및 도 2b 에서 정규화된 감쇠 곡선 사이의 차이가 이제 명확히 보인다. 예컨대, 정규화된 강도 프로파일(P1+P2)과 0.2의 세로축 값에 대응하는 수평선 사이의 교차점은 도 2b 상에서 약 280 μs이고 도 2a 상에서 단지 약 250 μs의 가로축 값을 갖는다. 따라서, 여기광 강도를 변화시키는 것은 발광 입자들이 폭넓게 여러 감쇠 시간을 가질지라도 발광 입자들의 혼합물을 구별할 수 있게 한다. 따라서, 본 발명은 스캐너와 관련되는데, 여기서,
상기 전력원은 추가로 가변 구동 전류 또는 구동 전압을 전달하도록 작동 가능하고,
상기 광원은 추가로 전달된 구동 전류 또는 구동 전압에 따라 변화하는 강도로 상기 여기광을 생성하도록 작동 가능하며,
상기 제어 유닛은 전달된 발광 강도 신호에 대응하는 발광 강도 값이 주어진 범위의 발광 강도 값 내에 있도록 광원에 전달된 구동 전압의 값 또는 구동 전류의 값을 설정하도록 상기 전력원을 제어하도록 추가로 작동 가능하다.
예컨대, 발광 강도 값은 광 센서의 검출 임계 초과일 수 있고, 광 센서의 포화 임계 미만, 즉 광 센서의 신뢰성 있는 검출 범위 내에 있을 수 있다. 발광 강도 값의 범위는 또한 측정된 발광 강도의 신호 대 잡음비가 임계값 초과임 및/또는 광 센서가 대응하는 측정 작업 동안 포화되지 않음을 또한 보장할 수 있다. 예컨대, 조명 사이클의 끝에서 광 센서에 의해 검출되는 발광 강도의 측정된 레벨에 따라, 제어 유닛은 강도 측정 사이클의 시작 시에(즉, 광원에 의한 조명이 끝난 직후) 전달되는 발광 강도 신호가 광 센서의 포화 레벨에 근접한 강도 값에 대응하지만 상기 포화 레벨 미만이 되도록 전력원에 의해 전달되는 구동 전류 (또는 구동 전압)을 변경함으로써 광원에 의해 전달되는 여기광의 강도 레벨을 맞출 수 있으며, 이 경우, 측정된 값은 상당히 신뢰도가 높고, 강도 프로파일로부터 추출된 데이터는 보다 정확하다.
또한, 광 센서는 조절 가능한 검출 임계 및 포화 임계를 더 가질 수 있으며, 제어 유닛은 이들 임계값을 조절하도록 추가로 작동 가능할 수 있다. 이것은 특히 상기 주변 빛에 대응하는 임의의 동요를 제거하기 위해 강도 프로파일을 이루는 강도 신호로부터 차감되는 주변 빛으로만(즉, 광원에 의한 조명 없이) 발광 물질의 조명에 대응하는 강도 신호의 오프셋 값을 광 센서로 검출하는데 유리하며, 오프셋 값이 광 센서의 검출 범위 밖에 있는 경우, 제어 유닛은 오프셋 값이 변경된 검출 범위 내에 있도록 검출 범위를 추가로 조절할 수 있다. 결국, 상기 주변 빛의 존재 하에 (발광 강도 프로파일을 이루기 위해) 광 센서에 의해 측정되는 발광 강도의 값은 발광 레벨이 낮을지라도 특정한 실제 측정 조건들에 후에 맞추어지는 상기 변경된 검출 범위 내에 있을 것이며, 생성된 발광 강도 프로파일은 보다 신뢰할만할 것이다.
본 발명에 따르면, 광원은 조절 가능한 여기 시간 간격에 걸쳐 빛을 전달하도록 추가로 작동 가능할 수 있으며, 제어 유닛은 여기 시간 간격을 설정하기 위해 상기 광원을 제어하도록 추가 작동 가능할 수 있다. 따라서, 광원의 구동 전류 (또는 구동 전압)의 강도가 최대에 있는 경우에, 그럼에도 불구하고 여기 시간을 증가시킴으로써 발광 물질의 충전을 여전히 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스캐너에서, 제어 유닛은 여기 시간 간격이 경과한 후 시간 지연으로 발광 빛의 강도를 측정하도록 광 센서를 제어하기 위해 추가로 작동 가능할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 상기 시간 지연을 설정하도록 추가로 작동 가능할 수 있다. 따라서, 상당히 상이한 감쇠 시간 특성을 갖는 발광 물질을 보다 잘 구별할 수 있다. 필요하다면, 조명이 끝난 후의 시간 지연 및/또는 여기 시간 간격은 따라서 포화 레벨에 근접한 강도 측정 사이클의 시작 시 발광 강도 값을 얻는 상기 목표를 달성하기 위해 추가로 설정될 수 있다.
본 발명은 추가로, 상기 제어 유닛이 상기 결정된 강도 프로파일로부터 발광 물질의 감쇠 시간 값을 결정하도록 추가로 작동 가능한, 상술한 바와 같은 스캐너에 관한 것이다. 강도 프로파일로부터 감쇠 시간 값을 계산하기 위한 다수의 기술이 당업자에게 공지되어 있다.
본 발명에 따른 상기한 스캐너 중 임의의 하나는, 발광 물질의 결정된 강도 프로파일(I(t))이 제어 유닛의 메모리에 저장된 소정의 기준 발광 강도 프로파일(Iref(t))에 대응하는 경우, 상기 발광 물질을 인증하도록 추가로 작동 가능한 제어 유닛을 구비할 수 있으며, 상기 기준 발광 강도 프로파일이 기준 발광 물질의 발광 강도 프로파일이다. 따라서, 곡선 형상은 개별 측정의 단순한 강도 값이 아니라 인증 특성으로서 사용된다.
예컨대, 강도 프로파일(I(t) 및 Iref(t))의 훨씬 더 신뢰할만한 비교를 하기 위해, 각각의 강도 프로파일이 먼저 정규화될 수 있고, 정규화된 프로파일이 이후 비교된다. 이 정규화는 비교가 모델 없이 이루어지며, 또한 고려되는 발광 물질 마킹의 노후화, 변질 또는 오염으로 인해 발생 가능한 강도 편차와 거의 무관하다는 효과를 갖는다. 예컨대, 발광 강도 프로파일(I(t) 및 Iref(t)) 모두는 모든 프로파일의 가장 높은 값이 일치하도록 축척되며, 각각의 생성된 정규화된 프로파일( 및 )이 소정 오차 내에서 부합한다면, 이때 발광 물질은 기준 발광 물질에 대응하는 것으로 간주된다(즉, 진품이다).
본 발명은 또한 결정된 강도 프로파일로부터 발광 물질의 감쇠 시간 값을 결정하도록 작동 가능한 제어 유닛을 갖는 스캐너에 관한 것이며(상기 참조), 여기서 상기 제어 유닛은 상기 강도 프로파일로부터 결정된 발광 물질의 감쇠 시간 값이 제어 유닛의 메모리에 저장된 소정의 기준 감쇠 시간 값에 대응하는 경우 상기 발광 물질을 인증하도록 추가로 작동 가능하며, 상기 기준 감쇠 시간 값은 기준 발광 물질의 감쇠 시간 값에 대응한다. 예컨대, 제어 유닛은 이들 감쇠 시간 값이 주어진 오차 범위 내에서 부합하는지를 시험할 수 있으며, 부합하는 경우, 발광 물질은 진품인 것으로 간주된다. 인증 작업은, 결정된 감쇠 시간 값과 기준 감쇠 시간 값의 비교에 추가로, 측정된 강도 프로파일(I(t)) 및 기준 강도 프로파일(Iref(t))의 비교(후자 역시 제어 유닛의 메모리에 저장된다), 및/또는 공지된 기술과 같이 발광 물질 및 기준 발광 물질 내의 발광 입자에서의 각각의 농도와 같이, 이들 강도 프로파일 곡선으로부터 추출되는 추가의 특성의 비교를 추가로 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 제1 방향의 경로를 따라 본 발명에 따른 스캐너를 지나 이동하는 발광 물질로부터 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하는 방법에 관한 것이며, 상기 발광 물질은 제1 파장 범위 내의 여기광으로 조명할 때 제2 파장 범위 내의 상기 발광 빛을 방사하며,
상기 방법은,
스캐너의 광원에 의해 제1 파장 범위 내의 여기광으로 스캐너의 조명 영역을 가로지르면서, 제1 방향으로 스캐너를 지나 이동하는 발광 물질을 조명하는 단계;
여기광으로 조명된 후 발광 물질이 여전히 제1 방향으로 이동하여 상기 스캐너의 검출 구역에 들어오면서, 상기 광 센서에 의해 검출 구역을 가로지르는 동안 제2 파장 범위 내의 상기 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 강도를 측정하는 단계, 및 스캐너의 제어 유닛에 대응하는 발광 강도 신호를 전달하는 단계; 및
제어 유닛에 의해 수신되는 발광 강도 신호로부터 강도 프로파일을 결정하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 또한, 제1 방향의 경로를 따라 (상술한 바와 같은) 본 발명에 따른 스캐너를 지나 이동하는 발광 물질로부터 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하고 감쇠 시간을 검출하는 방법에 관한 것이며, 상기 발광 물질은 제1 파장 범위 내의 여기광으로 조명할 때 제2 파장 범위 내의 상기 발광 빛을 방사하며,
상기 방법은,
스캐너의 광원에 의해 제1 파장 범위 내의 여기광으로 스캐너의 조명 영역을 가로지르면서, 제1 방향으로 스캐너를 지나 이동하는 상기 발광 물질을 조명하는 단계;
여기광으로 조명된 후 발광 물질이 여전히 제1 방향으로 이동하여 상기 스캐너의 검출 구역에 들어오면서, 상기 광 센서에 의해 검출 구역을 가로지르는 동안 제2 파장 범위 내의 상기 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 강도를 측정하는 단계; 및,
스캐너의 제어 유닛에 대응하는 발광 강도 신호를 전달하는 단계;
제어 유닛에 의해 수신되는 발광 강도 신호로부터 강도 프로파일을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 강도 프로파일로부터 발광 물질의 감쇠 시간 값을 결정하는 단계;를 포함한다.
스캐너의 제어 유닛은 본 발명에 따른 상술한 방법의 단계들을 실행하도록 프로그래밍될 수 있다. 상술한 방법은 제2 파장 범위 내의 광 센서의 응답성이 스캐너의 검출 구역에 걸쳐 실질적으로 균일한 것을 제어하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제어 유닛은 광 센서 응답성이 인증된 평균값 근처에서 인증된 제한들 사이에 포함되는 것을 추가로 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 광원에 가변 구동 전류 또는 구동 전압을 전달하도록 작동 가능한 전력원을 포함하는 본 발명에 따른 스캐너의 경우에, 본 발명에 따른 방법은 추가로 아래의 단계들을 더 포함할 수 있다:
(a) 전력원에 의해 전달되는 구동 전류의 값 또는 구동 전압의 값을 설정하는 단계;
(b) 상기 구동 전류 또는 구동 전압의 값으로 가동되는 광원으로 상기 여기 시간 간격 동안 발광 물질을 조명하는 단계;
(c) 상기 여기 시간 간격 후에 광 센서로 발광 물질로부터 발광 빛의 강도의 대응하는 값을 측정하는 단계;
(d) 발광 빛의 강도의 측정된 값이 수용가능한지 즉, 발광 강도 값의 소정 범위 내에 있는지를 판단하는 단계; 및
용인 가능하다면,
(e) 상기 강도 프로파일의 대응하는 포인트로서 제어 유닛의 메모리에 측정된 값을 저장하는 단계;
(f) 측정 시간 간격에 걸쳐 상기 강도 프로파일의 완성 시까지 연속해서 단계 (c) 및 단계 (e)를 실행하는 단계;
또는 용인 불가능하다면,
(g) 단계 (a)에서 전력원에 의해 전달되는 구동 전류의 변경된 값 또는 구동 전압의 변경된 값을 설정하고, 구동 전류 또는 구동 전압의 상기 변경된 값으로 가동된 광원으로 단계 (b)에서 발광 물질을 조명한 후, 단계 (c) 내지 단계 (f)를 실행하는 단계;
(h) 상기 저장된 강도 프로파일로부터 감쇠 시간 값을 결정하는 단계.
검출된 발광 신호가 용인 가능하도록, (광원에 대해 어떤 공급이 편리한지에 따라) 구동 전류 또는 구동 전압에 의해 여기광의 강도를 설정함으로써, 동일한 조명 조건(즉, 동일한 여기 시간)에서 얻어지는 신호에 대응하는 신뢰성 있는 강도 프로파일를 측정할 수 있다. 따라서, 상기한 방법은 특히, 상이한 감쇠 시간 특성을 갖는 발광 입자의 혼합물을 포함하며 상기 입자들 내의 각각의 농도에 의해서만 상이한 발광 물질들 사이의 상당히 보다 양호한 구별을 가능하게 한다.
단계 (h)에서, 저장된 강도 프로파일은 추가로 정규화될 수 있으며, 이후 감쇠 시간 값은 정규화된 강도 프로파일로부터 결정된다. 이러한 정규화는 결정된 감쇠 시간 값의 보다 양호한 정확성을 가능하게 한다.
상기 검출 임계 및 포화 임계의 값을 조절하도록 스캐너의 상기 제어 유닛이 추가로 작동 가능한, 상기한 방법은 주변 빛에 대응하는 오프셋 값을 얻기 위해 광원으로 발광 물질을 조명하지 않고 광 센서로부터 초기 강도 신호를 획득하는 예비 단계; 상기 초기 강도 신호가 광 센서의 상기 검출 범위 밖에 있는 경우, 상기 초기 강도 신호가 변경된 검출 범위 내에 있도록 상기 검출 임계값 또는 상기 포화 임계값을 조절하는 단계에 의해 검출 범위를 변경하는 단계; 이후 단계 (c)에서, 발광 빛의 강도의 상기 측정된 값을 얻도록 광 센서에 의해 전달되는 발광 강도 신호로부터 상기 오프셋 값을 차감하는 단계, 및 검출 범위가 변경되었을 경우, 단계 (d)에서, 광 센서의 검출 범위로서 상기 변경된 검출 범위를 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서, 이 때 광 센서에 의해 검출되는 발광 빛에 대한 주변 빛의 가능한 기여는 제거되며, 획득된 발광 강도 프로파일 및 대응하는 감쇠 시간 값은 오직 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛과 관련된다. 결국, 측정의 정확성과 신뢰성이 추가로 증가된다.
본 발명에 따른 방법의 변형예에서, 광원은 조절 가능한 여기 시간 간격에 걸쳐 빛을 전달하도록 작동가능하며, 제어 유닛은 여기 시간 간격을 설정하도록 광원을 제어하도록 추가로 작동가능하고, 단계 (d)에서 발광 빛의 강도의 측정된 값이 용인 가능하지 않으며 구동 전류의 대응하는 값 또는 구동 전압의 대응하는 값이 제1 임계값 미만인 경우, 단계 (g)는 상기 여기 시간 간격을 감소시키는 예비 단계를 포함하고, 또는 단계 (d)에서 발광 빛의 측정된 값이 용인 가능하지 않으며 구동 전류의 강도의 대응하는 값 또는 구동 전압의 대응하는 값이 제2 임계값 초과인 경우, 이때 단계 (g)는 상기 여기 시간 간격을 증가시키는 예비 단계를 포함한다. 따라서, 구동 전류 또는 구동 전압이 과도하게 낮거나(즉, 상기 제1 임계값 미만), 또는 과도하게 높을지라도(즉, 상기 제2 임계값 초과), 여기 시간 간격을 조절함으로써 용인 가능한 발광 신호를 갖기 위해 시도해 볼 수 있다. (구동 전류 또는 구동 전압 및 측정된 발광 신호에 대한 임의의 조건과 무관한) 여기광을 설정하는 단순한 예비 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상술한 방법에서, 단계 (c)에서, 구동 전류의 값 또는 구동 전압의 값에 대응하는 강도 프로파일의 제1 포인트에 대해 단계 (a)에서 설정하며, 상기 발광 빛의 강도를 측정하는 단계는 상기 여기 시간 간격이 경과한 후에 시간 지연으로 수행될 수 있다. 또한, 제어 유닛은 이러한 시간 지연을 추가로 설정할 수 있다.
방사된 발광 빛으로부터 결정된 감쇠 시간 값에 근거하여 발광 물질을 인증하도록 추가로 작동 가능한 제어 유닛을 갖는 본 발명에 따른 스캐너에 의하면, 강도 프로파일을 결정하기 위한 상기한 방법은 상기 강도 프로파일로부터 결정되는 발광 물질의 감쇠 시간 값이 스캐너의 제어 유닛의 메모리에 저장된 소정의 기준 감쇠 시간 값에 대응하는 경우 상기 발광 물질을 인증하는 추가의 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 측정된 감쇠 시간 값이 실질적으로 기준 감쇠 시간 값에 부합한다면, 아이템은 진품으로 간주된다.
상술한 바와 같이, 기준 강도 프로파일과 결정된 강도 프로파일의 비교에 근거하여 발광 물질을 인증하도록 추가로 작동 가능한 제어 유닛을 갖는 본 발명에 따른 스캐너에 의하면, 본 발명에 따른 상기한 방법은,
상기 강도 프로파일에서 결정된 발광 물질의 감쇠 시간 값이 제어 유닛의 메모리에 저장된 소정의 기준 감쇠 시간 값에 대응하는 경우 상기 발광 물질을 인증하는 단계를 더 포함하며, 상기 기준 감쇠 시간 값은 기준 발광 물질의 감쇠 시간 값에 대응한다.
마지막으로, 본 발명은 생산/분배 라인 상에서 제1 방향의 경로를 따라 본 발명에 따른 상기한 변형예들 중 임의의 변형예에 따른 스캐너를 지나 이동하는 발광 물질로부터 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하는 시스템에 관한 것이며, 상기 발광 물질은 상기 스캐너의 광원에 의해 전달되는 제1 파장 범위 내의 여기광으로 조명할 때 제2 파장 범위 내의 상기 발광 빛을 방사하며, 상기 스캐너는 상기 생산/분배 라인 상에 장착되고, 상기 스캐너의 제어 유닛은 프로그램가능하며, 상기 제어 유닛 상에서 구동될 때 본 발명에 따른 강도 프로파일을 결정하는 상술한 대응하는 방법의 단계들을 실행하도록 제어 유닛이 작동 가능하게 하는 프로그램을 포함한다.
아래에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 완전히 설명한다. 여기서 여러 도면에 걸쳐 유사 참조 부호는 유사 구성요소를 나타내며 본 발명의 주요 양상과 특성이 도해된다.
도 1a 및 도 1b는 여기 시간 세팅에 의해 종래 스캐너에서 정규화된 감쇠 곡선과, 상이한 감쇠 시간 특성을 갖는 발광 잉크 색소(P1 및 P2)의 상이한 농도의 혼합물에 대응하는 2개의 발광 물질에 대한 빛 여기 곡선을 각각 보여준다.
도 2a 및 도 2b는 강도 프로파일에 의한 일정한 여기 시간에 의해 본 발명에 따른 스캐너에서 정규화된 감쇠 곡선과, 도 1a 및 도 1b와 동일한 혼합물에 대응하는 2개의 발광 물질에 대한 빛 여기 곡선을 각각 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 스캐너의 광학 블록의 개략도이다.
도 4는 도 3의 스캐너의 광원의 조명 사이클을 도시한다.
도 5는 도 3의 스캐너의 광 센서에서 포토센서(photosensor) 중 하나의 응답 곡선을 도시한다.
도 6은 도 3의 스캐너의 광 센서의 응답 곡선을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 스캐너의 전기 회로 체계를 도시한다.
본 발명의 실시예의 실례에 따른 발광 물질의 감쇠 시간 특성을 검출하는 스캐너의 작동은 도 3 내지 도 9에 도해된다. 스캐너(1)는 생산 라인에 장착되는데, 보다 짧은 파장 범위(즉, 상기 제1 파장 범위) 내에서 빛에 의해 여기되는 경우, 근적외선(NIR)에서 방사하는 발광 물질(7)에 의해 마킹되는 아이템들이 조명 영역 및 스캐너의 검출 구역을 통해 통상의 속도(V)로 생산 라인의 컨베이어 벨트(2) 상으로 이송된다. 일례로서, 이 속도는 V≒6 ms-1이다.
스캐너(1)의 광학 블록(또한 도 3 참조)은 광원(3) 및 광 센서(5)를 포함한다. 광원(3)은 예컨대 중심 파장(λc)에 대한 제1 파장 범위 내의 피크 방사율(λp)에서의 파장 및 최대 구동 전류 강도 Δλ=45 nm의 50%에서의 스펙트럼 대역폭(이것은 상술한 제1 파장 범위에 대응함)으로 작동하는 LED일 수 있다. 이 LED는 아이템 상의 마킹, 즉 발광 물질(7)을 조명하도록 구동 전류 강도(Is)에 따라 변화하는 강도에 의해 여기광(excitation light)을 생성하도록 작동할 수 있다. 광원은 컨베이어 벨트(2) 위에 배치되며 상기 컨베이어 벨트의 표면에 조명 영역(8)을 구획하는 조명 콘(illumination cone; 17)을 구비한다. 광 센서(5)는 컨베이어 벨트(2) 위로 표본(7)의 움직임의 방향을 따라 정렬되는 포토센서에 의해 스캐너(1)의 검출 구역(10) 내에 마킹(7)에 의해 방사되는 발광 빛을 수집한다. 여기서, 광 센서(5)는 (NIR 범위 내) 제2 파장 범위의 발광 빛을 검출하도록 작동 가능한 초점 렌즈(18)가 각각 장착되는 광다이오드(PD1 내지 PD5)인 5개의 동일한 포토센서를 포함한다. 이들 광다이오드는 병렬식으로 연결된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광다이오드는 컨베이어 벨트(2) 위로 높이 h ≒ 15 mm 및 서로로부터 d ≒ 6 mm의 간격으로 배치된다. 각각의 광다이오드는 검출 구역(10) 내에 컨베이어 벨트(2) 상의 대응 검출 역역(9)을 구획하는 각도 β(여기서 β ≒ 20°)의 검출 콘(detection zone)을 갖는다. 임의의 2개의 가장 근접한 광다이오드의 검출 영역은 중첩해 있고, 광다이오드의 5개의 검출 영역의 결합은 사실상 스캐너의 검출 구역(10)을 구성한다.
스캐너(1)는 광원(3)에 가변 구동 전류 강도(Is)를 전달하는 전력원(4), 및 광 센서(5)에 의해 측정 시간 간격(Δtm)에 걸쳐 전달되는 발광 강도 신호로부터 마킹(7)에 의해 방사되는 발광 빛의 강도 프로파일(I(t))을 얻도록 전력원(4), 광원(3) 및 광 센서(5)를 제어하여 획득한 강도 프로파일(I(t))로부터 감쇠 시간 값을 결정하도록 작동 가능한 제어 유닛(6)을 더 포함한다. 이 제어 유닛(6)은 광 센서(5)로부터 발광 강도 신호를 또한 수신하고, 전달된 발광 강도 신호에 대응하는 발광 강도 값(IL)이 광 센서(5)의 검출 임계 초과이고 포화 레벨 미만 모두(즉 신뢰 범위)가 되도록 광원(3)에 전달된 구동 전류의 강도 값(Is)을 선택하도록 전력원(4)을 제어한다.
도 4는 광원(3)의 조명 사이클을 도시하는데, 광원은 시점 T0와 T1 사이에서 구동 전류 강도(Is)에 의해 가동된다. 여기 시간 간격은 Δtex = T1-T0 이며, 여기서 Δtex = 100 μs 이다. 광 센서(5)에 대해, (T1-T0)에 대응한 시간 지연(Δtd)은 제어 유닛에 의해 설정될 수 있고, T3에서 새로운 사이클이 시작하고, 여기서 T3-T1 = 4 ms이다. 따라서 광 센서의 측정 시간 간격(Δtm)은 (T3-T2)에 대응한다.
도 5는 마킹(7)의 움직임의 방향을 따라 광다이오드의 검출 영역(9) 내의 발광 표본의 위치(x)의 함수 Rei(x)로서 초점 렌즈(18)가 장착된 PDi라고 하는, 5개의 광다이오드 중 임의의 하나의 광다이오드의 (제2 파장 범위 내의) 통상의 응답성을 도시한다. (A/W에서의) 응답성은 (평행선 무늬 영역에 대응하는) 검출 영역의 경계 부근에서 0으로 가고, 검출 영역의 중심에서 최대에 도달한다.
도 6은 광다이오드의 검출 구역(10) 내에서 발광 표본의 위치(x)의 함수로서 제2 파장 범위 내에서 광 센서(5)의 응답성(Re(x))을 도시한다. 광다이오드들 사이의 거리(d) 및 컨베이어 벨트 위로 광다이오드의 높이(h)는 생성된 검출 영역의 중첩(각도(β)로 주어짐)으로 인해 광 센서의 총 응답성(Re(x))이 사실상 검출 구역(10)을 통해 실질적으로 균일하도록 맞추어진다. 여기서, 표본(7)의 움직임의 방향을 따라 스캐너의 검출 구역(10) 내의 위치(x)의 함수로서 광 센서(5)의 총 응답성(Re(x))은 오로지 균일성 길이(L)에 걸쳐 평균값(Rem) 부근에서 5% 미만으로 변동하고, 검출 구역의 경계(즉, 길이(L)의 균일성 영역의 어느 일측)에서 0으로 떨어진다. 여기서, Rem ≒ 0.6 A W-1이다. 광다이오드들 사이의 거리(d) 및 컨베이어 벨트 위로 광다이오드의 높이(h)는 L ≒ V Δtm 및 길이(L)에 걸쳐 광 센서의 응답성(Re(x))의 상기한 실질적인 균일성을 얻기에 충분한 검출 영역(9)의 중첩 모두를 가지도록 설정된다. 여기서, L ≒ 5 d ≒ 30 mm 이다. 마킹(7)의 움직임의 방향을 따라 길게 형성된 검출 구역(10)과 검출 구역 내의 길이(L)에 걸쳐 광 센서의 응답성의 실질적인 균일성의 조합으로 인해, 상기 영역을 통해 마킹이 움직이는 동안 상기 마킹 위로 고정 배치되어 마킹을 따라가는 보통의 스캐너의 상태와 상당히 유사한 상태의 길이(L)의 영역을 가로지르면서 마킹으로부터 발광 빛을 측정할 수 있다. 따라서, 마킹이 검출 구역을 통해 빠르게 이동할지라도 스캐너의 특수한 구조로 인해 마킹의 움직임이 "보상"된다.
도 7은 본 발명에 따른 스캐너의 바람직한 실시예에 관한 회로 체계를 도시한다. 제어 유닛(6)은 데이터 버스(12) 및 D/A 컨버터(미도시)를 통해 전력원(4)을 제어하는데 즉, 광원(3)에 전력을 공급하기 위한 구동 전류 강도(Is) 및 (원하는 Δtex 의 값을 가지도록) 조명 사이클의 값(T0 및 T1)을 설정한다. 제어 유닛(6)은 데이터 버스(12) 및 주변 광 오프셋 보상 유닛(13)의 D/A 컨버터를 통해 광 센서(5)를 추가로 제어하는데 즉, (원하는 Δtd 및 Δtm의 값을 가지도록) 측정 사이클의 값(T2 및 T3)을 설정한다. 광 센서(5)에 연결되는 작동 증폭기(11)는 데이터 버스(12)에 연결된 A/D 컨버터를 통해 제어 유닛(6)으로 광 센서(5)에 의해 측정된 발광 강도 신호에 대응하는 전압 신호를 전달한다.
광 센서(5)의 광다이오드의 불포화 상태로 신속히 복귀하는 것을 보장하기 위해, 상기 광 센서는 사실상 (표본으로부터의 발광 빛에 의한 조명 하에서) 전류 공급원으로서 작동하며 항상 축소되어, 광다이오드의 내부 용량이 충전되는 것을 방지하여 광다이오드의 응답을 보다 빠르게 한다.
실제로, 커패시터(C1) 및 저항기(R1)와 병렬로 연결된 다이오드(D1)는 과도하게 높은 전압의 경우 작동 증폭기(11)의 출력에 전류 흐름이 가도록 하여 작동 증폭기의 포화를 방지한다. 따라서, 다이오드(D1)는 작동 증폭기(11)의 음의 피드백 루프에 배치되며, 이는 광 센서(5)의 광다이오드가 항상 축소되게 하여 결과 포화되지 않게 한다.
결국, 보다 빨리 강도 프로파일을 얻을 수 있고 보다 짧은 감쇠 시간을 측정할 수 있다.
또한, 광다이오드(5)의 출력에 직접 연결된 저항기(R2)는 데이터 버스(12)를 통해 제어 유닛(6)에 측정된 강도 신호를 송신하는 A/D 컨버터의 신뢰할만한 검출 범위 내에서 측정된 강도 신호의 관련 부분을 시프트 다운(shift down)하도록 오프셋 전류를 흡수한다.
주변 빛에 기인한 강도 신호의 부분은 따라서 광다이오드(5)의 출력에서 억제되고, 오프셋 전류가 제거된 강도 신호만이 작동 증폭기(11)로부터 A/D 컨버터를 통해 그리고 데이터 버스(12)를 통해 제어 유닛(6)으로 송신되어 정확한 강도 프로파일(I(t))을 형성한다.
또한, 광다이오드(5)가 작동 증폭기(11)의 음의 피드백 루프에서 전류 발생기 및 다이오드(D1)로서 작동하여 항상 동일한 작동 포인트 주위에서 작동한다는 사실로 인해 발광 빛에 대한 응답의 선형성이 증가한다.
본 발명의 실시예에 따라 구동 전류 강도(Is)에 의해 LED(3)에 의해 방사되는 여기광의 강도를 제어하는 것은 지속기간과 강도 형상 모두에서 양호하게 제어된 빛 플래시(light flash)를 생성한다는 장점을 나타낸다. 이러한 방법은 발광 강도 프로파일의 제1 포인트를 정확하게 결정하기 위해 대부분의 경우에 Is의 용인 가능한 값이 오로지 3개의 플래시에 의해 얻어지므로 효과적이다(상술한 방법의 단계 (g) 참조).
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제어 유닛(6)은 광 센서의 검출 범위를 구성하는 광 센서(5)의 포화 임계치와 검출 임계치의 레벨을 조절하도록 추가로 작동 가능하다. 따라서, 광 센서 감도는 발광 빛 강도의 측정 동안 우세한 실제 조건에 맞추어질 수 있고, 생성된 발광 강도 프로파일이 보다 신뢰성이 있다.
본 발명의 상기 바람직한 실시예에 따른 스캐너의 작동을 다음과 같이 설명한다. 예비 단계에서, 광 센서(5)로부터의 초기 강도 신호는 LED(3)에 의한 발광 물질의 조명 없이 그리고 시간 지연 없이(Δtd = 0) 획득되며(주변 빛은 대개 측정 동안 일정한 값 부근에서 변동할 뿐이므로), 이때 주변 빛에 대응하는 빛 강도(IOFF)의 오프셋 값이 결정된다. 주변 빛 강도가 대개 상당히 낮기 때문에, 초기 강도 신호가 광 센서의 검출 범위 밖에 있다면, 이때 제어 유닛(6)은 검출 임계값, 및/또는 범위의 포화 임계값을 조절함으로써 이 검출 범위를 변경하여, 이제 초기 강도 신호가 새로운 검출 범위에 놓이게 된다. 그러면, 상기 다운-컨버터 발광 물질을 조명하기 위한 작동이 시작되는데: 제어 유닛(6)이 전력원(4)에 의해 전달되는 구동 전류(ISO)의 강도의 값을 설정하고; 그러면 광원(3)이 여기 시간 간격(Δtex = 100 μs)에 대해 이 구동 강도로 가동되며, 이제 Δtd가 60 μs로 설정되고, Δtm이 4000 μs로 설정되어, 상기 100 μs 동안 발광 물질을 조명한다. 제어 유닛(6)은 또한 100 μs의 여기 시간 간격 직후 발광 물질에 의해 이후 방사되는 발광 빛의 강도의 대응 값을 측정하도록 광 센서(5)를 제어한다. 광 센서(5)는 이후 제어 유닛(6)에 제1 발광 강도 신호를 전송하고, 그러면 발광 빛의 강도의 대응하는 제1 측정값에서 강도의 오프셋 값을 차감하며, 결과가 용인 가능한지(즉, 광 센서(5)의 검출 범위 내에 있는지)를 판단하고, 용인 가능하다면, 이 결과는 상기 강도 프로파일의 대응하는 제1 포인트로서 제어 유닛(6)의 메모리에 저장되고; 이때 측정 시간 간격 Δtm = 4000 μs 동안 감쇠 발광 빛의 측정이 실행되며, 상술한 바와 같이 얻어진 대응하는 결과가 측정된 발광 강도 프로파일(I(t))을 구성한다. 상기 저장된 프로파일은 이후 대응하는 감쇠 시간 값을 계산하기 위해 (또는 기준 강도 프로파일과 비교하기 위해) 제어 유닛(6)에 의해 사용된다.
발광 빛의 강도의 제1 측정값에 대응하는 상술한 결과가 검출 범위 내에 있지 않는 경우(대개, 이것은 제1 발광 신호가 광 센서의 포화 임계를 초과하는 상황에 상응함), 제어 유닛(6)은 전력원에 의해 광원에 전달되는 구동 전류의 강도의 값을 변경한다(제1 신호가 높다면, 구동 전류 강도가 감소함). 이 후, 발광 강도 프로파일이 얻어질 때까지 조명의 사이클, (오프셋 교정에 의한) 측정 및 판단이 반복되며, 대응하는 감쇠 시간 값이 계산된다.
본 발명의 변형예에서, 제1 발광 신호가 광 센서의 포화 임계를 초과하는 경우, 구동 전류의 강도의 값을 변경하는 대신, 포화 임계의 값을 증가시킨 후 제1 포인트에 대한 측정을 반복하는 추가의 단계가 시도되며, 상기 구동 전류는 추가의 단계가 강도 프로파일의 용인 가능한 제1 포인트를 제공하는 것을 실패하는 경우에만 변경된다.
본 발명은 상술한 실시예들에 엄격히 한정되지 않으며 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 예컨대, 여기광을 전달하기 위해 사용되는 광원은 광원의 구동 전류 또는 공급 전압을 변화시킴으로써 광 센서에 의해 검출되는 빛 강도의 레벨에 따라 광원에 의해 전달되는 여기광 강도를 맞출 수 있도록, 구동 전류 세팅 또는 균등한 공급 전압 세팅을 갖는 임의의 종래의 광원일 수 있다.
본 발명에 따른 감쇠 시간 스캐너 및 감쇠 시간 검출 방법은 자외선(20~400 nm), 가시광선(400~700 nm) 또는 근적외선 내지 중적외선(700~2500 nm)의 스펙트럼 범위에 있는 임의의 발광 방사에 대해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 스캐너는 (가능하다면 무선) 통신용 무선 모듈, 측정 데이터 또는 스캐닝 파라미터를 표시하는 디스플레이 모듈, 및 스캔 조건을 입력하기 위한 제어 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 감쇠 시간 스캐너의 용도 및 발광 물질의 감쇠 시간 특성을 결정하고/하거나 그 감쇠 시간 특성에 근거하여 발광 물질을 포함하는 아이템을 인증하기 위한 본 발명에 따른 강도 프로파일 결정 방법에 관한 것이며, 상기 감쇠 시간 특성은 발광 방사 강도 프로파일 또는 감쇠 시간 값, 또는 발광 물질이 여러 종류의 입자들의 혼합물을 포함하는 경우 상기 물질의 여러 종류의 발광 입자의 농도이다.

Claims (25)

  1. 제1 방향의 경로를 따라 스캐너를 지나 이동하는 발광 물질로부터 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하는 스캐너로서,
    상기 발광 물질은 제1 파장 범위 내의 여기광(excitation light)으로 조명할 때 제2 파장 범위 내의 상기 발광 빛을 방사하며,
    상기 스캐너는,
    전력원;
    상기 전력원에 연결되며, 상기 전력원에 의해 전력을 공급받으면 조명 영역 내의 상기 발광 물질을 상기 여기광으로 조명하도록 작동 가능한 광원;
    상기 스캐너의 검출 구역 내에 있는 상기 발광 물질로부터 수용되는 상기 발광 빛의 강도를 측정하고, 대응하는 발광 강도 신호를 전송하도록 작동 가능한 광 센서; 및
    상기 광 센서에 연결되며, 상기 광 센서에 의해 전송되는 발광 강도 신호로부터 상기 수용되는 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하도록 작동 가능한 제어유닛;
    을 포함하는 스캐너에 있어서,
    상기 조명 영역은 상기 경로를 따라 제1 위치에 있고,
    상기 검출 구역은 상기 경로를 따라 후속하는 제2 위치에 있으며 상기 경로의 일부분을 따라 연장되고,
    상기 광 센서는 상기 검출 구역을 가로질러 상기 제1 방향으로 상기 경로를 따라 이동하는 동안 상기 발광 물질로부터 발광 빛을 수집하며, 상기 제2 파장 범위 내의 상기 수집된 발광 빛의 강도를 측정하고, 대응하는 발광 강도 신호를 전송하도록 작동 가능하고,
    상기 제어 유닛은 상기 전력원, 광원 및 광 센서를 제어하며, 상기 조명 영역 내의 상기 여기광에 의한 조명에 응답하여, 상기 제1 방향으로 상기 검출 구역을 가로질러 이동하는 상기 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 수용 시에 상기 광 센서에 의해 전송되는 상기 발광 강도 신호로부터 상기 강도 프로파일을 결정하도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 파장 범위 내에서의 상기 광 센서의 응답성은 상기 검출 구역에 걸쳐 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 센서는 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 배치되는 복수의 광검출기를 포함하며, 상기 광검출기 각각은 상기 제2 파장 범위 내에서 상기 검출 구역 내의 대응하는 검출 영역에서 수신되는 발광 빛의 강도를 측정하고 대응하는 광검출기 발광 강도 신호를 전송하도록 작동 가능하고, 상기 대응하는 검출 영역의 세트는 상기 검출 구역에 걸쳐 있고,
    상기 제어 유닛은 상기 제1 방향의 상기 경로를 따라 상기 검출 영역을 가로질러 이동하는 상기 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 수용 시에 상기 광검출기에 의해 전송되는 상기 발광 강도 신호로부터 상기 강도 프로파일을 결정하도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광검출기는 병렬식으로 연결된 광다이오드인 것을 특징으로 하는 스캐너.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기의 복수의 광검출기 중 임의의 2개의 연속하는 광검출기는 상기 제2 파장 범위 내의 상기 광 센서의 응답성이 상기 검출 구역에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 부분적으로 중첩하는 각각의 검출 영역을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스캐너.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광 센서는 복수의 광학 도파관을 포함하며, 상기 도파관 각각은 상기 검출 구역 내의 대응하는 검출 영역으로부터 발광 빛을 수집하도록 작동 가능한 입구를 구비하고, 상기 복수의 도파관 입구는 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 배치되며 상기 대응하는 검출 영역의 세트는 상기 검출 구역에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 스캐너.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학 도파관은 광섬유인 것을 특징으로 하는 스캐너.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 광학 도파관은 상기 제2 파장 범위 내의 상기 광 센서의 응답성이 상기 검출 구역에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 부분적으로 중첩하는 각자의 검출 영역을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스캐너.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 센서는 상기 검출 구역으로부터 수용되는 발광 빛의 초점을 맞추도록 작동 가능한 초점 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 복수의 LED, 및 상기 조명 영역 상에 상기 LED로부터의 여기광의 초점을 맞추도록 작동 가능한 초점 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원의 상기 조명 영역 내에 상기 발광 물질이 있는지를 검출하고 대응하는 트리거 신호를 전송하도록 작동 가능한 트리거 유닛을 더 포함하며,
    상기 제어 유닛은 상기 트리거 유닛으로부터 상기 트리거 신호를 수신할 때 상기 조명 영역 내의 상기 발광 물질에 여기광 펄스를 전달하도록 상기 광원을 제어하고, 조명이 중단된 후 상기 강도 프로파일을 얻도록 상기 광 센서를 제어하도록 추가로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캐너는 상기 검출 구역 내의 상기 발광 물질의 위치를 결정하고 대응하는 위치 신호를 전송하도록 작동 가능한 위치 센서를 더 포함하며,
    상기 제어 유닛은 상기 위치 센서로부터 위치 신호를 수신하고, 상기 광 센서의 방사 조도가 최대인 각각의 연속하는 검출 영역 내의 상기 발광 물질의 연이은 위치들에 대응하는 연이은 발광 강도 신호로부터로만 상기 강도 프로파일을 결정하도록 추가로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력원은 가변 구동 전류 또는 구동 전압을 전달하도록 작동가능하고,
    상기 광원은 상기 전달된 구동 전류 또는 구동 전압에 따라 변화하는 강도로 상기 여기광을 생성하도록 작동 가능하며,
    상기 제어 유닛은 전달된 발광 강도 신호에 대응하는 발광 강도 값이 소정 범위의 발광 강도 값 내에 있도록 상기 광원에 전달된 상기 구동 전류의 값 또는 상기 구동 전압의 값을 설정하도록 상기 전력원을 제어하도록 추가로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  14. 제13항에 있어서, 상기 소정 범위의 발광 강도 값은 상기 광 센서의 검출 범위에 대응하고, 상기 검출 범위는 상기 광 센서의 포화 임계값과 검출 임계값 사이의 발광 강도 값의 범위인 것을 특징으로 하는 스캐너.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 소정 범위의 발광 강도 값은 측정된 발광 강도의 신호 대 잡음비가 임계값을 초과하는 것을 추가로 보장하는 것을 특징으로 하는 스캐너.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 조절 가능한 여기 시간 간격에 걸쳐 여기광을 전달하도록 작동가능하고, 상기 제어 유닛은 상기 여기 시간 간격을 설정하도록 추가로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 여기 시간 간격이 경과한 후 시간 지연으로 수집된 발광 빛의 강도를 측정하도록 상기 광 센서를 제어하도록 추가로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 결정된 강도 프로파일로부터 상기 발광 물질의 감쇠 시간 값을 결정하도록 추가로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 스캐너.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 강도 프로파일로부터 결정된 상기 발광 물질의 상기 감쇠 시간 값이 상기 제어 유닛의 메모리에 저장된 소정의 기준 감쇠 시간 값에 대응하는 경우 상기 발광 물질을 인증하도록 추가로 작동 가능하고, 상기 기준 감쇠 시간 값은 기준 발광 물질의 감쇠 시간 값에 대응하는 것을 특징으로 하는 스캐너.
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 발광 물질의 상기 결정된 강도 프로파일이 상기 제어 유닛의 메모리에 저장된 소정의 기준 발광 강도 프로파일에 대응하는 경우 상기 발광 물질을 인증하도록 추가로 작동 가능하고, 상기 기준 발광 강도 프로파일은 기준 발광 물질의 발광 강도 프로파일인 것을 특징으로 하는 스캐너.
  21. 제1 방향의 경로를 따라 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 스캐너를 지나 이동하는 발광 물질로부터 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하는 방법으로서,
    상기 발광 물질은 제1 파장 범위 내의 여기광으로 조명할 때 제2 파장 범위 내의 상기 발광 빛을 방사하며,
    상기 방법은,
    상기 스캐너의 상기 광원에 의해 상기 제1 파장 범위 내의 여기광으로 상기 스캐너의 상기 조명 영역을 가로지르면서 상기 제1 방향으로 상기 스캐너를 지나 이동하는 상기 발광 물질을 조명하는 단계;
    상기 여기광으로 조명된 후 상기 발광 물질이 여전히 상기 제1 방향으로 이동하여 상기 스캐너의 상기 검출 구역에 들어오면서, 상기 광 센서에 의해 상기 검출 구역을 가로지르는 동안 상기 제2 파장 범위 내의 상기 발광 물질에 의해 방사되는 발광 빛의 강도를 측정하고, 상기 스캐너의 제어 유닛에 대응하는 발광 강도 신호를 전달하는 단계; 및
    상기 제어 유닛에 의해 수신되는 상기 발광 강도 신호로부터 강도 프로파일을 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 결정된 강도 프로파일로부터 상기 발광 물질의 감쇠 시간 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 스캐너는 제19항에 따른 스캐너이며, 상기 강도 프로파일로부터 결정된 상기 발광 물질의 상기 감쇠 시간 값이 상기 제어 유닛의 메모리에 저장된 소정의 기준 감쇠 시간 값에 대응하는 경우 상기 발광 물질을 인증하는 단계를 더 포함하고, 상기 기준 감쇠 시간 값이 기준 발광 물질의 감쇠 시간 값에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 스캐너는 제20항에 따른 스캐너이며, 상기 발광 물질의 상기 결정된 강도 프로파일이 상기 제어 유닛의 메모리에 저장된 소정의 기준 발광 강도 프로파일에 대응하는 경우 상기 발광 물질을 인증하는 단계를 더 포함하고, 상기 기준 발광 강도 프로파일이 기준 발광 물질의 발광 강도 프로파일인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 생산/분배 라인 상에서 제1 방향의 경로를 따라 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 스캐너를 지나 이동하는 발광 물질로부터 발광 빛의 강도 프로파일을 결정하는 시스템으로서,
    상기 발광 물질은 상기 스캐너의 상기 광원에 의해 전달되는 제1 파장 범위 내의 여기광으로 조명할 때 제2 파장 범위 내의 상기 발광 빛을 방사하며, 상기 스캐너는 상기 생산/분배 라인 상에 장착되고, 상기 스캐너의 제어 유닛은 프로그램 가능하며, 상기 제어 유닛 상에서 구동될 때 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 실행하도록 상기 제어 유닛이 작동 가능하게 하는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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