[发明专利]光传感器和衰减时间扫描器

说明书

所公开的用于检测发光材料所发出的光的衰减时间的扫描器具有控制单元，该控制单元能够操作以调整驱动电流或驱动电压的值，向其光源供电以相应地调整被传递至发光材料的激发光的强度以使得其高灵敏度光传感器可以可靠地测量响应于激发光而发出的发光，并因此准确地确定相应的衰减时间值。

技术领域

本发明涉及用于检测和确定发光材料所发出的发光的衰减时间特性的光学装置的技术领域。特别地，本发明涉及用于基于由发光材料响应于适当的激发光照射而发出的发光的衰减时间特性来对包括发光材料的物品进行认证的诸如(手持式)光学扫描器等的光学装置。

背景技术

发光材料通常用于作为真实性特征而被设置在文件或物品上或者被设置在文件或物品的散装材料中的安全标记。发光材料通常将给定波长的激发辐射的能量转换为具有另一波长的发射光。用于对标记进行认证的发光发射可以位于从UV光(低于400nm)、可见光(400～700nm)或近红外光至中红外光(700～2500nm)的谱范围内。

“上变频器”材料以比激发辐射短的波长发射辐射。与此相对，“下变频器”材料以比激发辐射长的波长发射辐射。大多数发光材料可以在多于一个波长处被激发，并且一些发光材料可以在多于一个波长处同时进行发射。

发光可以分为：(i)磷光，其涉及去除激发辐射之后可观察到的时间延迟的辐射发射(通常，具有高于约1μs至约100s的衰减寿命)，以及(ii)荧光，其涉及激发时的即时辐射发射(通常，具有低于1μs的衰减寿命)。

因此，在用第一波长范围内的激发光照射时，发光材料通常发射第二波长范围内的发光，其中第二波长范围可能与第一波长范围不同或与第一波长范围重叠(取决于所使用的材料)。发光材料的特征谱属性，诸如其随时间变化的发射光强度分布或其在激发停止后的特征衰减时间等，例如是该材料的签名，因此可以用作检测真实或伪造所用的真实性特征。

发光材料是安全油墨或涂料的典型成分。例如，以下专利公开了发光物质(其可以包括具有不同衰减时间属性的颜料的混合物)和包括这种物质的安全纸：EP 0 066 854B1、US 4,451,530、US 4,452,843和US 4,451,521。用于检测发光和被标记物品的真实性的处理和设备也是众所周知的：参见例如US 4,598,205或US 4,533,244(其公开了感测发光发射的衰减行为)。根据US 3,473,027已知发光编码符号，并且在US 3,663,813中公开了用于发光码的光学读取器。专利US 6,996,252 B2、US 7,213,757 B2和US 7,427,030 B2公开了使用具有不同衰减时间属性的两种发光材料来对物品进行认证。

用于检测时间相关的发光的传统扫描器包括电源、连接到电源以用激发光照射发光材料的光源、用于测量由发光材料发射的发光的强度的光传感器、以及用于控制电源、光源和光传感器以获取所发射的发光的随时间的强度分布并且根据该强度分布来计算衰减时间值的控制单元(处理器)。

用于这种扫描器的传统光源(取决于谱的哪一部分将用于发光材料的检测)是白炽灯(通常用于约400nm至约2500nm之间的波长)(这些灯与机械或光电装置一起用于传递脉冲光)、闪光灯(例如氙气高压闪光灯等)、激光或发光二极管(LED，其在UV、可见或IR区域中发光，通常用于约250nm至约1微米的波长)。传统的光源经由驱动电流(例如LED)或经由驱动电压(例如放电灯)供电。

用于扫描器的传统光传感器或光电检测器是光电二极管(单个或阵列)，光电晶体管或光阻电路、线性CMOS或CCD传感器。

传统的手持式扫描器(有绳或无绳)除了其用于向扫描器供电的特定电源模块之外，还可以包括用于(例如通过Wi-Fi的)无线通信的无线电模块、用于显示测量数据或扫描参数的显示模块(例如液晶显示器LCD或显像管显示器)、以及用于输入扫描条件的控制接口(包括具有多种功能的按钮以及开启/关闭开关按钮)。