媒体の特性を検出するための装置と方法
全体的に又は部分的に透明な媒体の特性を検出するための装置及び方法で、前記媒体は光源と光検出器の間に伸びている光路内の観測領域に置くことができ、前記媒体は観察領域内で光源により照明され、少なくとも１個の光を検出する光学要素が観測領域と関連して配置されている。前記媒体が前記領域内にあるときに光は前記媒体を通過し、前記媒体により屈折され、それにより、前記領域内で光の方向が変化し、検出される。前記媒体の特性は受光−屈折光の分光分析により決定される。そして、波長検出要素が、光源又は光検出器で、又は、その部分としてかは別として、光路内の位置で用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体として又は部分的に透明な媒体の特性を検出するための装置と方法に関していて、前記媒体は光源と光検出器の間に伸びている光路内の観測領域内に配置でき、前記媒体が光源により観測領域内で照射され、少なくとも１個の光検出要素がその観測領域に関連して配置されていて、その光検出器を前記媒体の特性決定に適合させている。
【背景技術】
【０００２】
例えば、瓶のような物体を、前記物体の輪郭を観察するために、レンズのような光学要素を介して光源を用いてそのような物体を照射することにより、かつ、その反対側で前記媒体により遮断されない光を捕捉することにより、媒体の特性を検出することは既に知られている。
【０００３】
その物体の材料のタイプを認識することは、例えば、典型的な材料サンプルを用いた回転フィルター・ホイール（ｆｉｌｔｅｒ ｗｈｅｅｌ）内のフィルター又は狭帯域光学干渉フィルターの連続的透光、光学的格子上の光の回折及びディテクター・アレー（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ａｒｒａｙ）を用いた検出、アングル・スキャニング（ａｎｇｌｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ）光学的格子上での光回折と単一光検出器を使用し、又、波長可変光源を用いた検出のような既知の方法により可能である。
【０００４】
これらの既知の解決策は、検出領域を比較的狭くする必要があり、そうしないと、物体からの信号がバックグラウンド（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）信号内に吸収される。それゆえ、物体は検出領域内に位置すべきで、又は、検出領域を物体又は媒体の方に向けるべきである。これに関連して、特に特許文献１を参照されたい。
【０００５】
さらに、従来技術を示すために、特許文献２及び３を参照する。特許文献２は主として反射光を利用する技術に基づいている。物体が透明ないしクリア（ｃｌｅａｒ）である場合、入射光の第二の部分が物体を通過し、逆反射器に当たってその反射器から反射される。次ぎに物体を通過して戻り、集光器に達する。この方法はトランスフレクション（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｏｎ）と言い、物体により反射される赤外線周波数帯内の電磁放射線の周波数を決定するのに用いられる。逆反射器の主な目的は校正用途と関連している。特許文献３は反射光の検出に関連している。
【０００６】
他の既知の解決策は検出領域より上方の検出器の視野を走査することから成っている。それにより、その視野が物体に当たるときに良好な信号／ノイズ（ｎｏｉｓｅ）比を得る。他の既知の技術はＮＩＲ／ＩＲカメラを用いて検出領域の像処理を行うことである。さらに、（光学的スキャナー（ｓｃａｎｎｅｒ）に容易に到達できる）特定位置に物体を機械的に移動させ、可動ミラー（ｍｉｒｒｏｒ）又は可動光ファイバーを用いて、これらの位置に沿って走査を行なえる。これと関連して特許文献４及び５を参照されたい。
【０００７】
安価な解決策とするために、機械的走査を避け、物体をセンサー（ｓｅｎｓｏｒ）領域を通過させるのを避け、費用のかかるＮＩＲ／ＩＲカメラ方式の選択を避けるような試みを行うことができるが、大きな検出領域を照射する可能性があり、又、信号をこの領域全体から検出する可能性がある。それにより、小さな物体は信号／バックグラウンド信号の中に吸収され、結果として、これらの物体に対する認識結果が不適当になる。
【０００８】
それゆえ、明らかに、これらの解決策はその機能に限界がある。
【特許文献１】米国特許第５，７９４，７８８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４９７，３２４号明細書
【特許文献３】国際特許出願ＷＯ−Ａ２−２００４／０８０６１５号明細書
【特許文献４】欧州特許第ＥＰ−０７７６２５７号明細書
【特許文献５】国際特許出願ＷＯ−００／５７１６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明の目的は、特に、大きな物体だけでなく、小さな物体／対象を信頼できる方法で、又、測定空間内に物体又は対象が無い場合には検出器から信号を出さない方法で、検出できるように、既知の解決策のこれらの欠点を修復することである。
【００１０】
本発明に基づくと、装置の特徴は、前記媒体が前記領域内にあるときに、前記媒体により屈折されて、それゆえ、その領域内で方向を変えて、前記媒体を通過する光のみを捕捉するのにその検出器が適していること、及び、光源又は検出器の動作に関連する少なくとも１個の波長選択要素が光源からその検出器への光路内に置かれることである。
【００１１】
本発明に基づくと、その方法の特徴は、前記媒体が前記領域内にあるときに前記媒体により屈折されて、それゆえ、その領域内で方向を変えて、前記媒体を通過する光のみを検出すること、その光検出器が受けた屈折光の分光分析により前記媒体の特性を決定すること、その光路内の位置で波長検出要素を用いること、その要素が光源と検出器の動作に関連していることである。
【００１２】
これらの特徴と他の実施例は添付した請求項と添付図面を参照した以下の説明の両方で示す。これらの図面と添付した説明は典型的だが、本発明を限定しない実施例としてのみ用いられている。
【実施例１】
【００１３】
上記のように、本発明の目的は、全体的又は部分的に透明な媒体の特性を検出する目的のための装置及び関連する方法を提供することである。そのような媒体は固体又は液体の形でよい。
【００１４】
前記媒体が固体の形であれば、典型的に、例えば、ガラス又はプラスチックの材料から作られた物体である。ひとつの特別な用途は、例えば、ガラス又はプラスチックの瓶又は缶のような空の容器の材料タイプ（ｔｙｐｅ）を検出することである。
【００１５】
さらに、例えば、導管の中で観測領域内の観測窓を通過する液体の媒体内に存在する物質例えば廃水の成分に関連して本発明を用いることができる。
【００１６】
さらに、本発明をガス漏れの検出に使用できる。いわゆるシュリーレン（Ｓｃｈｌｉｅｒｎ）写真をガス漏れの検出に使用できることは既に知られている。この場合、移動するガスの中での光の散乱により方向を変えた光のみの像撮影が行われる。その方法は大きな体積の検出／監視に適当であるが、ガスの分光成分を評価することは、それゆえ、ガスのタイプとガスの濃度を評価することはできない。
【００１７】
さらに、赤外線分光分析が限定的な測定体積でのガス漏れを検出するのに使用できるこ
とが知られている。しかしながら、大きな体積を測定するとき、特に、低いガス濃度を検出するのが望ましい場合、ガスを適切に検出するのには、十分大きな信号／バックグラウンド比を得ることが困難である。
【００１８】
本発明により、ガスとの相互作用によって方向を変える光のみが検出器に達するようにすることが可能である。それゆえ、信号／バックグラウンド比がかなり高まる。さらに、デジタル・カメラによる伝統的な「シュリーレン」撮影も使用して検出空間内の漏洩個所を見ることができる。
【００１９】
単純化のために、ここでは、例示的に過ぎないけれども、例えば、ガラス又はプラスチックの瓶のような媒体の特性検出と関連させて、本発明を特に説明する。
【００２０】
上記のように、特に図１に関連させて、前記媒体は、この場合、例えば瓶１１であり、光源１３と光検出器１４の間に伸びている光路内の観測領域１２内に置くことができる。ここで、前記媒体１１は観測領域内で光源により照らされている。この場合、少なくとも１個の集光要素１５が観測領域と関連して配置されている。図１では２個の集光要素１５、１６を示している。
【００２１】
検出器１４は、前記媒体を通過し、この場合、瓶を通過して、前記媒体が前記領域内にあるときに前記媒体により屈折され、それゆえ、その領域内で方向を変えた光のみを捕捉するのに適している。これは本発明の基本的原理のひとつである。さらに、光検出器が光検出器１４が前記媒体の特性、例えば材料のタイプの決定に適していることを理解しうる。本発明は捕捉する光の分光条件に基づいているので、少なくとも１個の波長選択要素を光源から検出器に伸びる光路内に置くことが望ましい。この分光条件により、前記媒体の望ましい特性を決定するために、例えば記憶データとの比較を行なえる。
【００２２】
実際に、波長選択要素は光源と直接関連付けて構成又は配置することが望ましい。そのような場合、光源は、例えば、調節可能なレーザー又は調節可能な発光ダイオードとすることが考えられる。代わりに、波長選択要素を検出器自体の内部に又はそれと関連させて配置することも可能である。
【００２３】
波長選択要素は、それが光源又は光検出器と一体であるか、又は、これらのひとつと接続しているかは別として、典型的に、赤外線の波長域又は近赤外線の波長域（ＮＩＲ）で動作する。
【００２４】
上記において、又、単に例示的に示した場合に、前記特性を典型的に前記媒体の材料又は物質のタイプ又は例えば廃水内のような材料又は物質の成分を代表するように、又は、例えば、製品がいくつかの材料の一体成形から成っている場合に焦点を合わせているけれども、本発明の範囲内で、前記特性を、温度、圧力、粘度、汚染、運動・密度・状態変化の程度を例えば一定の基準値と関連付けたもののうちの１以上のような前記媒体の特性に関連付けることが可能である。
【００２５】
固体の媒体例えば物体を検出したとき、しかし、液体媒体についても、前記媒体は観測領域内では例えば空気、ガス又は液体により囲まれ、又は、「支持されている」この種の囲んでいる又は支持している流体は、上記媒体の光屈折特性とは異なる特異な光屈折特性を有しているはずである。
【００２６】
図３に典型的に示すように、しかし、それ自体は例えば図１のような他に示した実施例でも考えられることであるが、前記媒体３１に対する観測領域３２は、光源３３から検出器３４への光路内に見られるとき、前記の少なくとも１個の光学要素３５の第一の存在よ
り前に位置している。図３では、屈折ミラー３０を用いて装置を圧縮できることを見ることができる。
【００２７】
特に、図１では、観測領域１２が光源１３から検出器１４までの光路内に位置すること、前記の少なくとも１個の光学的要素の第一の存在より後に位置することも示されている。同じことが、特に図２、４、５、６、７、８、９、１２及び１６でも見ることができ、そこでは前記媒体２１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１２１、１６１が、観測領域２２、４２、５２、６２、７２、８２、９２、１２２、１６２の中にある。
【００２８】
図１、２、４、５、６、７、９、１２及び図１６でも特に示すように、第一の集光要素１５、２５、４５、５５、６５、７５、９５、１２５、１６５が光路内の第一の存在に位置している。第二の集光要素１６、２６、４６、５６、６６、７６、９６、１２６、１６６が第一の存在と検出器１４、２４、４４、５４、６４、７４、９４、１２４、１６４の間の光路内の第二の位置に位置している。示されているように、第一の要素は光源１３、２３、４３、５３、６３、７３、９３、１２３、１６３からの光を受けて、この光を第二の要素に向ける。そして第二の要素からの光を光検出器に向ける。検出すべき媒体は参照番号１１、２１、４１、５１、６１、７１、９１、１２１、１６１により示されている。
【００２９】
図５、７、９では、第一の要素から第二の要素に向けられた光は平行の光である。
【００３０】
第二の要素と検出器の間の第一の光路には、図５に示すように光ストップ（ｓｔｏｐ）５７を配置していて、前記観測領域を通過する方向を変えず、それゆえ光ストップに集まる光を止める。光ストップ５７と検出器５４の位置する第二の光路範囲の中に、前記観測領域５２内の前記媒体５１により屈折され、それゆえ、方向を変えた光を集光するために集光レンズ５８を配置している。そして、その光は第二の要素５６から導かれて光ストップ５７周辺部より外側を通過して、集光レンズ５８に向う。しかしながら、図５に示すことと関連して、集光レンズ５８と検出器５４を、希望する場合、検出器５４より実質的に大きな検出領域を伴う光検出器５４’により置換えることができることを理解すべきである。
【００３１】
図１、２、５、７、８、９、１０では、光源１３、２３、５３、７３、８３、９３、１０３は有利に点光源であることが示されている。図１は例えば膜の開口部１３’を光が通過することにより、点状の光を供給しうることを示している。
【００３２】
図４は、例えば、「通常」よりも長い物体又は媒体を検出するのに特に適当な特別な場合を示す。ここでは、図示した例で３個の光源、４３’、４３”、４３’’’があり、全体として光源４３として示されていて、集光要素４５に光を送る。集光要素４５はこの場合３部分、４５’、４５”、４５’’’に分割されている。例えば、瓶のような媒体４１が観測領域４２内に存在しない場合、各光源からの光が各光ストップ４７’、４７”、４７’’’（全体として４７と示す）に向けられる。前記媒体４１を通過する光のみが集光要素４６を介して検出器４４に集光される。
【００３３】
図１及び２に、図４に示したものの単純形があり、一個の光源１３、２３のみで、前記媒体１１、２１を通過しない光は光ストップ１７、２７により止められるので、そのような光は検出器１４、２４に到達しない。
【００３４】
図２では、例えば、平面ミラーのような光屈折要素２０が、光源と第一の集光要素の間の光路内に置かれている。この目的は、本発明に基づく装置の物的寸法を低減するだけであり、この方法自体は既知である。
【００３５】
図３、６、１１、１２及び１６でも、光源３３、６３、１１３、１２３、１６３は暗い中心部を持つ光源である。この種の光源の代替案が図１３ａ、１３ｂ、１３ｃに示されている。そのような暗い中心部を持つ光源３３’、６３’、１１３’、１２３’、１６３’は例えば環状光源（図１３ａ）、多角形光源（１３ｂ）、一対の平行な照明ライン（ｌｉｎｅ）を持つ光源（図１３ｃ）、前記暗い中心部の周囲のフレーム（ｆｒａｍｅ）又はリング（ｒｉｎｇ）として配置された少なくとも２個の光源（図１３ａ及び１３ｂ）、反射器ベース（ｂａｓｅｄ）の光源（図１６）から成るグループから選択される。
【００３６】
図６で、光源６３と第一の光学要素６５が、前記媒体６１のための観測領域を含む中間領域６２，即ち、第一の光学要素６５と第二の光学要素の間に特定角度の分散された帯域内の光を供給するので、その要素６５から領域６２に入る光は前向きの平行な光を含まない。その第二の要素６６は、暗い中心部６３’を持つ光源６３の像６８、６８’を面上に生じるために中間領域６２から像形成面６８に向う光を集光するように、又、第二の要素６６に向う平行な光のときに前に向っている光の通過の際に前記媒体により屈折された光を集光するように、そして、そこから前記暗い中心部により代表される伝送された光に対する光検出フィールド（ｆｉｅｌｄ）に向けて前方で集光し、かつ、示されている光検出器６４がこの光検出フィールド６８’内に位置するように配置される。
【実施例２】
【００３７】
第二の興味ある実施例を図７に示すものから見ることができる。図７では、第一の要素７５と第二の要素７６の間の光路領域７２内に、第一の要素７５から来る平行な光を第一のラスター（ｒａｓｔｅｒ）又はチェッカーボード（ｃｈｅｑｕｅｒｂｏａｒｄ）状フィルター７０が位置していて、第一の要素７５から来る平行な光の一部を濾過する。前記光路領域７２からの出口側になる光路内に、第二のラスター又はチェッカーボード状フィルター７０’を配置し、それは第一のフィルター７０に対して偏っているので、そのような媒体が前記光路領域７２内に位置しているとき、通過光の通過の際に第一のフィルターを通過できるが、前記媒体７１により屈折されなかった平行な光が第二のフィルター７０’によりストップされる。第二の集光要素７６は、前記媒体が受光し、それを通過させ、そこから第二のフィルター７０’の方に、そして、それを通過する光を捕捉するように配置される。検出器７４は第二の要素７６から光検出器７４の方に集光される前記通過し、屈折される光を捕捉するように配置される。
【００３８】
図８では、光が点光源８３から第一の要素８５に向けられて、又、第一の要素から焦点８０に向けられる。焦点８０近くの光路領域では、光ストップ８７が位置していて、観測領域８２を通過する方向を変化しないで、光ストップ８７に集光する光を発生させた点光源の光をストップするのに適している。光検出器８４は光ストップ８７の後方又は周囲に置かれて、検出領域内の前記媒体により屈折され、それが検出器８４に当たるように方向を変える前記媒体８１を通過する光を検出する。
【００３９】
図９に示された実施例は、機能に関しては、図５に関連して記述されているのと全く同じである。光源９３、好ましくは点光源を図９に見ることができる。その光は第一の集光要素９５に向けて送られる。そして、そこから平行な光のとき第二の集光要素９６に進む。そこから光は光ストップ９７の方に集光される。光ストップ９７は光検出器９４の前にあるか又はそれにより囲まれている。
【００４０】
このことは前記媒体９１を通過し、それにより屈折され、検出器９４に当たる唯一の光であることを意味する。
【００４１】
図９に示したものの単純版を図１０に示す。この図の解決策は図８に示したものと機能的に全く類似しているが、この場合の前記媒体１０１’に対する観測領域１０２’は光源
１０３と集光要素１０５の間にある。光ストップ８７と同様に、この場合、光ストップ１０７がある。光源１０３と検出器１０４の間の光路内に媒体が無いとき、光源から来た光は光ストップ１０７に集まる。それゆえ、上記のように、前記媒体１０１’を通過し、それにより屈折された光のみが要素１０５を経由して検出器１０４に当たる。検出器１０４は光ストップ１０７の後方に置かれるか、又は、その周辺部の回りに置かれる。
【００４２】
図１１及び１２，そして図１６も、暗い中心部１１３’１２３’、１６３’を持つ光源１１３、１２３、１６３からの光を受けて、この光を光検出器１１４、１２４、１６４に向ける第一の集光要素１１５、１２５、１６５を示している。
【００４３】
図１１に示すように、光源１１３と第一の要素１１５の両方が実際に中間領域１１２内に光を供給する。中間領域１１２は第一要素１１５と光検出器１１４の間に位置する媒体１１１を観察するための観測領域として役立ち、その光は特定角度の分散された帯域で、光検出器１１４に集光する光を含まない。第一の要素１１５は、第一の要素１１５から戻る反射により与えられた暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、光源１１３と同じ又はほぼ同じ面に位置する像形成面に集光するように配置される。そして、光検出器１１４が光源の暗い中心部１１３’と同軸で前記像形成面内に置かれる。選択肢として、前記媒体を通過の際に、前記暗い中心部１１３’により代表される光検出フィールドに向う方向で、前記媒体により屈折される光の少なくとも一部が、光検出フィールド内に位置する光検出器１１４、１１４’に当たるような方法で、光ガイド（ｇｕｉｄｅ）１１４’の助けを受ける。
【００４４】
図１１では、検出器１１４に達した光の一部が物体１１１上での表面反射から戻ってくる。もし、その物体が透明でなければ、光の大きな部分が表面反射から生じる。そして、この反射した光の分光分析がその物体の材料のタイプに関する情報を提供する。
【００４５】
図１１の第一の集光要素１１５は都合の良い球形又は楕円形の反射体である。代わりに、光学要素１１５は他の非球面形例えば放物面又は双曲面としうる。
【００４６】
図１４は図１１の変形を示していて、光学的要素１４１は逆反射面とする。光源１４３から出て、面１４１に当たる光１４２は、最初、送り出された光源１４３上の同じ点に戻るように反射される。しかしながら、この種の逆反射面は常に完全な構造であるとは限らない。例えば、反射テープ（ｔａｐｅ）又は反射布の形になっている場合がある。逆反射面１４１は平坦又は曲面になりうる。検出領域１４４に物体が存在しないとき、光源１４３の中心部１４３’が暗くなる。検出領域１４４に瓶のような物体１４５が存在するとき、中心部１４３’に到達する光が光ガイド１４６を介して検出器１４７に送られる。そのような光は物体から、その表面からの反射として、又は、物体（この場合は瓶）の透過光又は物体通過時の散乱光のとき生じる。全体として、物体（例えば瓶）を通って散乱した拡散光は、戻る光が常に散乱され、それゆえ、少なくともその一部が検出領域と光ガイドに当たるという効果を有する。一般的に、光が反射のみで、物体を通って散乱されない場合でも、この解決策は逆反射器により有用となる。なぜなら、逆反射器は多くの場合完全な逆反射性ではなく、それゆえ、光が逆反射器を去るときに若干の散乱光を生じるからである。
【００４７】
図１２では、光源１２３が、光路内の第一の存在にある第一の集光要素１２５と共に、第一の要素１２５と第二の集光要素１２６の間の中間領域又は観測領域１２２に光を送る。第二の要素１２６は、暗い中心部１２３’を持つ光源１２３の像を面上に生じるために中間領域から来る光を像形成面１２４’に集光するように配置されている。媒体例えば物体１２１が観測領域にあるときに、前記媒体を透過した及びそれにより屈折された光は前方の第二の要素１２６に向けて送られる。そして、それから光検出フィールド１２４”に集光される。光検出フィールド１２４”の位置は、媒体１２１が領域１２２内に無ければ、前記暗い中心部１２３’が現れる位置に関連する。光検出器１２４は光検出フィールド１２４”内に配置される。「通常の」環境では、即ち、検出すべき媒体１２１が無ければ、光源１２３から来た光が前記暗い中心部１２３’を持つ像形成面１２４’上に像を形成する。前記媒体１２１が光路に入ると、それを通過する光が屈折され、それゆえ、通常の光路から離れて、集光領域の方に屈折する。その集光領域は要素１２６から光検出フィールド１２４”内の検出器１２４に向かっていて、かつ、像形成面１２４’の中心内に位置する。
【００４８】
暗い中心部を持つ光源１１３、１２３は、以前に例えば図１３に記載したようなタイプとしうる。
【００４９】
記載されている検出器には、観測領域の少なくとも実質的部分の回折要素上に像形成を生じるように構成された検出器に入る開口部を付けた光回折要素を有利に含めている。この光回折要素は、当業の技術者であれば、そのような要素を選択された検出器内でどのように用いるかを理解しているので、図面内では詳細に示していない。
【００５０】
図１で示したように、光ミキサー（ｍｉｘｅｒ）又は光ディフューザー（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）１０を光検出器１４と関連付けて配置する。
【００５１】
図９−１２及び図１６に示す解決策で、１個又は２個の曲面ミラーを集光要素９５、１０５、１１５、１２５、１６５として有利に用いる。図９及び１２に示された実施例と関連して、前記第一及び第二の要素９５、９６、１２５、１２６、１６６の少なくともひとつを１個又は２個の曲面ミラーから形成する。
【００５２】
光路の方向に関して僅かに異なる構成で、多分、第一の光学要素をレンズ又はレンズの部分で形成しうる。それゆえ、再度、図９及び１２を参照すると、前記第一及び第二の要素の少なくともひとつをレンズ又はレンズの部分から形成しうる。
【００５３】
図２及び図３と関連して説明したように、光路の方向変更のため、少なくとも１個のミラー要素２０、３０を光源と検出器の間の光路内に置くことができる。このミラーを平面ミラーとして良く、その唯一の目的は、装置全体の物理的大きさを小さくすることである。そのミラー要素は、光源と第一の集光要素２５、３５の間の光路内に有利に置かれる。ただし、光路内の遠方側に即ち検出器の近くに置くことができる。
【００５４】
記載しているように本発明では、赤外線分光計が検出器の例として有利に用いられている。例えば、参照番号１２７により図１２に示すように、この検出器と組合わせてデジタル・カメラを置くこともできる。カメラは、ここで検出器１２４により代表される他の光学的測定系と同じ測定領域からの光を受けることができる。カメラの像は、物体の形状、物体の色、可視範囲内の透明度、観測領域が１以上の物体を含むかどうかについての情報を提供できる。ここで、像形成面１２４’は実際には仮想であることを理解しうる。それゆえ、カメラは光源の非常に小さな部分を観測する。カメラの視野内の光源の領域は非常に均一な分布の光を有して、光学系の小さな振動はカメラで作成する像にほとんど影響しないようにする必要がある。
【００５５】
カメラ３６、６７、１１６、１２７，１４８を、環状光源を有する測定系内に有利に置くことができる。例えば、図３、６、１１、１２、１４を参照されたい。そして、例えば観測領域内に瓶が存在しないときでも、照らされている位置に、図６に示す像形成面６８内のカメラ６７の場合のように、光源の像形成面内にカメラを置くべきである。それゆえ、瓶が存在しないときに、カメラがバックグラウンド像を記録でき、これらを用いて可視範囲内の光源の状態（光度と色温度）をチェック（ｃｈｅｃｋ）し続けることができる。この情報は赤外線範囲内で抽出することもできる。
【００５６】
媒体、例えば、瓶のような物体を検出領域に導入したとき、直接送られた光の一部が吸収され、又は、方向を変える。同時に、そうしなければカメラに到達しない光が方向を変えるので、カメラに当てる角度になる。この光が瓶を通過するので、瓶の色についての情報を含む。瓶からの光度が、瓶の散乱特性と組合わせた瓶の光学濃度により決定される。基本的に、瓶はバックグラウンドよりも暗く見える。通常の用途では、バックグラウンド像（何もない検出領域）を減算するので、瓶の輪郭がより明確に現れる。
【００５７】
測定が行われている間に日光又は他の好ましくない光が瓶を照らすことがある。この代表的な問題を防止するために、瓶の表面から拡散され、反射された日光を測定系から瓶を通過する光よりもずっと弱くすべきである。典型的なプラスチック又はガラスの瓶では、大部分の散乱光及び（又は）透過光が小さな角スペクトル（ａｎｇｕｌａｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）内にある。瓶がこの角スペクトルのみを受けるように光源を形成することにより、検出器に大きな角度で光が達する可能性はほとんど無いので、最適エネルギー効率のシステムが作られる。光源の中心からその周辺部までの距離は瓶の照射角に対応する。
【００５８】
カメラの位置と組合わせて、光源の面積と形状を調節することにより、カメラが検出する散乱角を設定できる。この場合、「散乱角」とは、調査すべき媒体例えば瓶への入射光と放射光の間の角度を意味する。検出される散乱角、瓶からの色情報の抽出、瓶とバックグラウンド光の間のコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）及び光源の光度の間には光学的関係がある。
【００５９】
さらに、前項記載の角度に加えて、１台のカメラをミラー（複数）と組合わせて用いることにより、いくつかの角度から同時に物体を見ることができる。しかしながら、このことは図面に示されていないが、さらに詳細を示さなくても、当業の技術者であればこのことがどのように行われるかを理解し得よう。
【００６０】
上記から理解しうるように、装置の他の部分と組合わせてカメラを物体の色及び透過光の色を検出させるだけでなく、容認できないいくつかの物体が検出領域内に同時に存在するかどうか検出することでも機能しうる。
【００６１】
都合が良いことに、特別な場合に、容認できない物体を検出するために、他の検出器及び測定器とその装置を組合わせることができる。
【００６２】
図１５では、非常に単純化した形で、本発明に基づく光源１５２、検出領域１５３及び検出器１５４を、カメラ、及び、例えば、秤量用計器１５６及び（又は）金属検出器１５７のような他の検出器及び測定装置と組合わせて本発明に基づく装置１５１を示している。マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような信号処理装置１５８が含まれていて、周辺機器１５９’例えばディスプレー（ｄｉｓｐｌａｙ）及び印刷装置、選別装置及び（又は）周辺機器１５９”例えば調査すべき媒体ないし物体に対する圧縮器、粉砕機及び（又は）材料捕集容器を接続しうる。
【００６３】
ある場合に、例えば、ソフト・ドリンク（ｓｏｆｔ ｄｒｉｎｋｓ）が、標準化されたガラス瓶の上にプラスチック材料（例えば、ＰＥＴ）のストッキング（ｓｔｏｃｋｉｎｇ）を収縮させたものの形で供給されていて、そのストッキングに瓶の内容物に関する情報を記載している。そのような場合、プラスチック材料のタイプの検出が行われ、その一方で、秤量用計器が、これはプラスチック瓶ではなく、シュリンク・オン・プラスチック（ｓｈｒｉｎｋ−ｏｎ ｐｌａｓｔｉｃ）で包まれたガラス瓶であることを検出する。秤量及び（又は）金属の検出も瓶が異物を含む場合に重要になる。
【００６４】
図１６ａ−１６ｃに示される解決策では、暗い膜１６３’を有する光源１６３があり、それ以外では、光源は例えばランプ・フィラメント（ｌａｍｐ ｆｉｌａｍｅｎｔ）１６３’”付き反射器１６３”から成っている。光源１６３と関連して、光ディフューザー１６７は便利なように反射器１６３”と膜１６３’の間に位置している。膜１６３’は便利なようにディフューザー１６７の上に取付けられている。反射器１６３”の目的は、観測領域又は認識チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）１６２内で観察される媒体１６１例えば物体の側面図に対して光を供給できるようにすることである。チャンバー１６２の上流に、受入れチャンバー１６２’を置いても良い。ドア装置１６９は開閉するように制御できる。そして、開いたときに、そのような媒体１６１をチャンバー１６２’からチャンバー１６２に入ることができる。カメラ１６８は光検出器１６４の近くに配置する。カメラの視野は参照番号１６８’により示されている。光検出器１６４は分光計１６４”に光を送る光ファイバーから便利に構成されている。別の光源１６０を設けて、前記媒体１６１の上方照明を行なえて、カメラにより見やすくする。集光要素１６５及び１６６は軸から外れた放物形反射器で、好ましいが、必須ではない。
【００６５】
図１６に示す解決策では、分光計１６４”が、前記媒体１６１例えば瓶がチャンバー１６２内にある間にそれから光を受ける。カメラ１６８は要素１６６を介してこの媒体を側面から見て、それに加えて、チャンバー１６２の中を上から直接見下ろすだけである。さらに、受入れチャンバー１６２’に関連した観測領域も有する。図１６ｃから見られるように、受入れチャンバー１６２’と認識チャンバー１６２の両方がある場合、カメラ１６８はドア装置のすぐ上に置いているので、それがチャンバー１６２’にも、チャンバー１６２にも遮光にはならないようにすることが重要である。さらに、カメラを認識チャンバー１６２の側壁のすぐ上にも置いて、そのチャンバーに属する側壁の窓１６２”を保持するリブ（ｒｉｂｓ）（図示せず）への締結も、要素１６６を介してカメラ１６８が見る認識チャンバー１６２又はその側面の像にとっても遮光にならないようにすべきである。
【００６６】
別の光源１６０はできるだけカメラに近付けるように便利に置かれているので、光源がチャンバー１６２又は１６２’の底部に影を作らない。それ以外では、そのような影は、前記媒体又は物体を観測した面積が過大評価される結果になり易い。
【００６７】
放物形要素１６５、１６６の焦点は、それぞれ、暗い膜１６３’と光ファイバー１６４’の端部にある。認識チャンバー１６２は便宜上光軸に対して僅かに傾斜しているので、分光計１６４”の視野にはチャンバー１６２の底（床）が含まれない。そのような傾斜の目的はこの床により広い拡散光を生じるのを防止することで、この拡散光は分光計に入る迷光の量が増加する可能性がある。そのような迷光は好ましくない。
【００６８】
ディフューザー１６７上のカメラ１６８の視野１６８’は数平方ミリメートルの面積に過ぎない。ディフューザー１６７はできるだけ均一なことが重要であるので、振動がカメラ１６８への大きな光度変化を生じない。光源１６３へのカメラの視野１６８’は、暗い膜１６３’とディフューザー１６７の周辺部の間にすべきである。前記媒体１６１例えば瓶を通る数度で散乱される光がこの視野の近傍領域から発散する。この領域は適当な寸法と均一性を有することが重要である。言い換えると、光源の直径は、例えば０−６度の範囲で光の発散を観察できる寸法にすべきである。この種の角度範囲は前記媒体の色分析が適当になるように十分大きい。小さい角度範囲は、色分析が有効又は可能になるには大きすぎる物体上に暗い領域を生じる。
【００６９】
前記媒体の領域について説明されているカメラ・ベースの側面図の観察により、分光計１６４”により与えられた信号を修正することがある程度可能である。カメラが上方から
見た前記媒体の領域は、前記媒体（又は瓶のような物体）の密度（即ち、単位面積当たり重量）を算定するために、（例えば、秤量用計器１５６からの）重量信号と共に使用できる。そして、この面積算定を材料分類の一部として含めることができる。さらに、カメラによる前記媒体の側面図は、透明媒体の材料の色に加えて、ドア装置１６９の制御も信頼できるものにする。そのような媒体は、選択肢として、物体例えば瓶としうる。
【００７０】
概念的に、カメラによる側面図は、材料分類をより有効に行うため、及び、多分、詐欺の試み、一方又は両方のチャンバー内のいくつかの物体又は他の好ましくない使用状態を検出するための両方で、、物体の形状を分析するのに使用できる。
【００７１】
概念的に、カメラにより上から見ることは物体例えば瓶の形状及び（又は）運動の分析を行うのに使用できる。又、その場合、詐欺の試み、一方又は両方のチャンバー内のいくつかの物体又は他の好ましくない使用状態を検出できよう。さらに、カメラにより上から見ることは、透明でない場合、物体の材料の色を評価できる。さらに、上から見ることは、チャンバーの機能部分に損傷を生じているかどうか、を見ることができる。
【００７２】
本発明の他の実施例も添付した請求項で定義したように本発明の範囲内で本発明の他の実施例も想定できることを容易に理解しうるので、図面に関連付けて上記で示したことは、本発明の種々の側面を非限定的に例示することを意図しているのに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に基づく装置の第一の実施例を示す。
【図２】本発明に基づく装置の第二の実施例を示す。
【図３】本発明に基づく装置の第三の実施例を示す。
【図４】本発明に基づく装置の第四の実施例を示す。
【図５】本発明に基づく装置の第五の実施例を示す。
【図６】本発明に基づく装置の第六の実施例を示す。
【図７】本発明に基づく装置の第七の実施例を示す。
【図８】本発明に基づく装置の第八の実施例を示す。
【図９】本発明に基づく装置の第九の実施例を示す。
【図１０】本発明に基づく装置の第十の実施例を示す。
【図１１】本発明に基づく装置の第十一の実施例を示す。
【図１２】本発明に基づく装置の第十二の実施例を示す。
【図１３】暗い中心部を持つ光源の別の実施例を示す。
【図１４】図１１の実施例の変形としての第十三の実施例を示す。
【図１５】本発明に基づく装置のブロック線図を示していて、統括用プロセッサーと追加の検出器及び測定装置が含まれている。
【図１６ａ−１６ｃ】それぞれ、（純粋に概略図としての）正面図、透視図、上面図になっている本発明に基づく装置の第十四の実施例を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体として又は部分的に透明な媒体の特性を検出するための装置と方法に関していて、前記媒体は光源と光検出器の間に伸びている光路内の観測領域内に配置でき、前記媒体が光源により観測領域内で照射され、少なくとも１個の光検出要素がその観測領域に関連して配置されていて、その光検出器を前記媒体の特性決定に適合させている。
【背景技術】
【０００２】
例えば、瓶のような物体を、前記物体の輪郭を観察するために、レンズのような光学要素を介して光源を用いてそのような物体を照射することにより、かつ、その反対側で前記媒体により遮断されない光を捕捉することにより、媒体の特性を検出することは既に知られている。
【０００３】
その物体の材料のタイプを認識することは、例えば、典型的な材料サンプルを用いた回転フィルター・ホイール（ｆｉｌｔｅｒ ｗｈｅｅｌ）内のフィルター又は狭帯域光学干渉フィルターの連続的透光、光学的格子上の光の回折及びディテクター・アレー（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ａｒｒａｙ）を用いた検出、アングル・スキャニング（ａｎｇｌｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ）光学的格子上での光回折と単一光検出器を使用し、又、波長可変光源を用いた検出のような既知の方法により可能である。
【０００４】
これらの既知の解決策は、検出領域を比較的狭くする必要があり、そうしないと、物体からの信号がバックグラウンド（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）信号内に吸収される。それゆえ、物体は検出領域内に位置すべきで、又は、検出領域を物体又は媒体の方に向けるべきである。これに関連して、特に特許文献１を参照されたい。
【０００５】
さらに、従来技術を示すために、特許文献２及び３を参照する。特許文献２は主として反射光を利用する技術に基づいている。物体が透明ないしクリア（ｃｌｅａｒ）である場合、入射光の第二の部分が物体を通過し、逆反射器に当たってその反射器から反射される。次ぎに物体を通過して戻り、集光器に達する。この方法はトランスフレクション（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｏｎ）と言い、物体により反射される赤外線周波数帯内の電磁放射線の周波数を決定するのに用いられる。逆反射器の主な目的は校正用途と関連している。特許文献３は反射光の検出に関連している。
【０００６】
他の既知の解決策は検出領域より上方の検出器の視野を走査することから成っている。それにより、その視野が物体に当たるときに良好な信号／ノイズ（ｎｏｉｓｅ）比を得る。他の既知の技術はＮＩＲ／ＩＲカメラを用いて検出領域の像処理を行うことである。さらに、（光学的スキャナー（ｓｃａｎｎｅｒ）に容易に到達できる）特定位置に物体を機械的に移動させ、可動ミラー（ｍｉｒｒｏｒ）又は可動光ファイバーを用いて、これらの位置に沿って走査を行なえる。これと関連して特許文献４及び５を参照されたい。
【０００７】
安価な解決策とするために、機械的走査を避け、物体をセンサー（ｓｅｎｓｏｒ）領域を通過させるのを避け、費用のかかるＮＩＲ／ＩＲカメラ方式の選択を避けるような試みを行うことができるが、大きな検出領域を照射する可能性があり、又、信号をこの領域全体から検出する可能性がある。それにより、小さな物体は信号／バックグラウンド信号の中に吸収され、結果として、これらの物体に対する認識結果が不適当になる。
【０００８】
それゆえ、明らかに、これらの解決策はその機能に限界がある。
【特許文献１】米国特許第５，７９４，７８８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４９７，３２４号明細書
【特許文献３】国際特許出願ＷＯ−Ａ２−２００４／０８０６１５号明細書
【特許文献４】欧州特許第ＥＰ−０７７６２５７号明細書
【特許文献５】国際特許出願ＷＯ−００／５７１６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明の目的は、特に、大きな物体だけでなく、小さな物体／対象を信頼できる方法で、又、測定空間内に物体又は対象が無い場合には検出器から信号を出さない方法で、検出できるように、既知の解決策のこれらの欠点を修復することである。
【００１０】
本発明に基づくと、装置の特徴は、前記媒体が前記領域内にあるときに、前記媒体により屈折されて、それゆえ、その領域内で方向を変えて、前記媒体を通過する光のみを捕捉するのにその検出器が適していること、及び、光源又は検出器の動作に関連する少なくとも１個の波長選択要素が光源からその検出器への光路内に置かれることである。
【００１１】
本発明に基づくと、その方法の特徴は、前記媒体が前記領域内にあるときに前記媒体により屈折されて、それゆえ、その領域内で方向を変えて、前記媒体を通過する光のみを検出すること、その光検出器が受けた屈折光の分光分析により前記媒体の特性を決定すること、その光路内の位置で波長検出要素を用いること、その要素が光源と検出器の動作に関連していることである。
【００１２】
これらの特徴と他の実施例は添付した請求項と添付図面を参照した以下の説明の両方で示す。これらの図面と添付した説明は典型的だが、本発明を限定しない実施例としてのみ用いられている。
【実施例１】
【００１３】
上記のように、本発明の目的は、全体的又は部分的に透明な媒体の特性を検出する目的のための装置及び関連する方法を提供することである。そのような媒体は固体又は液体の形でよい。
【００１４】
前記媒体が固体の形であれば、典型的に、例えば、ガラス又はプラスチックの材料から作られた物体である。ひとつの特別な用途は、例えば、ガラス又はプラスチックの瓶又は缶のような空の容器の材料タイプ（ｔｙｐｅ）を検出することである。
【００１５】
さらに、例えば、導管の中で観測領域内の観測窓を通過する液体の媒体内に存在する物質例えば廃水の成分に関連して本発明を用いることができる。
【００１６】
さらに、本発明をガス漏れの検出に使用できる。いわゆるシュリーレン（Ｓｃｈｌｉｅｒｎ）写真をガス漏れの検出に使用できることは既に知られている。この場合、移動するガスの中での光の散乱により方向を変えた光のみの像撮影が行われる。その方法は大きな体積の検出／監視に適当であるが、ガスの分光成分を評価することは、それゆえ、ガスのタイプとガスの濃度を評価することはできない。
【００１７】
さらに、赤外線分光分析が限定的な測定体積でのガス漏れを検出するのに使用できるこ
とが知られている。しかしながら、大きな体積を測定するとき、特に、低いガス濃度を検出するのが望ましい場合、ガスを適切に検出するのには、十分大きな信号／バックグラウンド比を得ることが困難である。
【００１８】
本発明により、ガスとの相互作用によって方向を変える光のみが検出器に達するようにすることが可能である。それゆえ、信号／バックグラウンド比がかなり高まる。さらに、デジタル・カメラによる伝統的な「シュリーレン」撮影も使用して検出空間内の漏洩個所を見ることができる。
【００１９】
単純化のために、ここでは、例示的に過ぎないけれども、例えば、ガラス又はプラスチックの瓶のような媒体の特性検出と関連させて、本発明を特に説明する。
【００２０】
上記のように、特に図１に関連させて、前記媒体は、この場合、例えば瓶１１であり、光源１３と光検出器１４の間に伸びている光路内の観測領域１２内に置くことができる。ここで、前記媒体１１は観測領域内で光源により照らされている。この場合、少なくとも１個の集光要素１５が観測領域と関連して配置されている。図１では２個の集光要素１５、１６を示している。
【００２１】
検出器１４は、前記媒体を通過し、この場合、瓶を通過して、前記媒体が前記領域内にあるときに前記媒体により屈折され、それゆえ、その領域内で方向を変えた光のみを捕捉するのに適している。これは本発明の基本的原理のひとつである。さらに、光検出器が光検出器１４が前記媒体の特性、例えば材料のタイプの決定に適していることを理解しうる。本発明は捕捉する光の分光条件に基づいているので、少なくとも１個の波長選択要素を光源から検出器に伸びる光路内に置くことが望ましい。この分光条件により、前記媒体の望ましい特性を決定するために、例えば記憶データとの比較を行なえる。
【００２２】
実際に、波長選択要素は光源と直接関連付けて構成又は配置することが望ましい。そのような場合、光源は、例えば、調節可能なレーザー又は調節可能な発光ダイオードとすることが考えられる。代わりに、波長選択要素を検出器自体の内部に又はそれと関連させて配置することも可能である。
【００２３】
波長選択要素は、それが光源又は光検出器と一体であるか、又は、これらのひとつと接続しているかは別として、典型的に、赤外線の波長域又は近赤外線の波長域（ＮＩＲ）で動作する。
【００２４】
上記において、又、単に例示的に示した場合に、前記特性を典型的に前記媒体の材料又は物質のタイプ又は例えば廃水内のような材料又は物質の成分を代表するように、又は、例えば、製品がいくつかの材料の一体成形から成っている場合に焦点を合わせているけれども、本発明の範囲内で、前記特性を、温度、圧力、粘度、汚染、運動・密度・状態変化の程度を例えば一定の基準値と関連付けたもののうちの１以上のような前記媒体の特性に関連付けることが可能である。
【００２５】
固体の媒体例えば物体を検出したとき、しかし、液体媒体についても、前記媒体は観測領域内では例えば空気、ガス又は液体により囲まれ、又は、「支持されている」この種の囲んでいる又は支持している流体は、上記媒体の光屈折特性とは異なる特異な光屈折特性を有しているはずである。
【００２６】
図３に典型的に示すように、しかし、それ自体は例えば図１のような他に示した実施例でも考えられることであるが、前記媒体３１に対する観測領域３２は、光源３３から検出器３４への光路内に見られるとき、前記の少なくとも１個の光学要素３５の第一の存在よ
り前に位置している。図３では、屈折ミラー３０を用いて装置を圧縮できることを見ることができる。
【００２７】
特に、図１では、観測領域１２が光源１３から検出器１４までの光路内に位置すること、前記の少なくとも１個の光学的要素の第一の存在より後に位置することも示されている。同じことが、特に図２、４、５、６、７、８、９、１２及び１６でも見ることができ、そこでは前記媒体２１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１２１、１６１が、観測領域２２、４２、５２、６２、７２、８２、９２、１２２、１６２の中にある。
【００２８】
図１、２、４、５、６、７、９、１２及び図１６でも特に示すように、第一の集光要素１５、２５、４５、５５、６５、７５、９５、１２５、１６５が光路内の第一の存在に位置している。第二の集光要素１６、２６、４６、５６、６６、７６、９６、１２６、１６６が第一の存在と検出器１４、２４、４４、５４、６４、７４、９４、１２４、１６４の間の光路内の第二の位置に位置している。示されているように、第一の要素は光源１３、２３、４３、５３、６３、７３、９３、１２３、１６３からの光を受けて、この光を第二の要素に向ける。そして第二の要素からの光を光検出器に向ける。検出すべき媒体は参照番号１１、２１、４１、５１、６１、７１、９１、１２１、１６１により示されている。
【００２９】
図５、７、９では、第一の要素から第二の要素に向けられた光は平行の光である。
【００３０】
第二の要素と検出器の間の第一の光路には、図５に示すように光ストップ（ｓｔｏｐ）５７を配置していて、前記観測領域を通過する方向を変えず、それゆえ光ストップに集まる光を止める。光ストップ５７と検出器５４の位置する第二の光路範囲の中に、前記観測領域５２内の前記媒体５１により屈折され、それゆえ、方向を変えた光を集光するために集光レンズ５８を配置している。そして、その光は第二の要素５６から導かれて光ストップ５７周辺部より外側を通過して、集光レンズ５８に向う。しかしながら、図５に示すことと関連して、集光レンズ５８と検出器５４を、希望する場合、検出器５４より実質的に大きな検出領域を伴う光検出器５４’により置換えることができることを理解すべきである。
【００３１】
図１、２、５、７、８、９、１０では、光源１３、２３、５３、７３、８３、９３、１０３は有利に点光源であることが示されている。図１は例えば膜の開口部１３’を光が通過することにより、点状の光を供給しうることを示している。
【００３２】
図４は、例えば、「通常」よりも長い物体又は媒体を検出するのに特に適当な特別な場合を示す。ここでは、図示した例で３個の光源、４３’、４３”、４３’’’があり、全体として光源４３として示されていて、集光要素４５に光を送る。集光要素４５はこの場合３部分、４５’、４５”、４５’’’に分割されている。例えば、瓶のような媒体４１が観測領域４２内に存在しない場合、各光源からの光が各光ストップ４７’、４７”、４７’’’（全体として４７と示す）に向けられる。前記媒体４１を通過する光のみが集光要素４６を介して検出器４４に集光される。
【００３３】
図１及び２に、図４に示したものの単純形があり、一個の光源１３、２３のみで、前記媒体１１、２１を通過しない光は光ストップ１７、２７により止められるので、そのような光は検出器１４、２４に到達しない。
【００３４】
図２では、例えば、平面ミラーのような光屈折要素２０が、光源と第一の集光要素の間の光路内に置かれている。この目的は、本発明に基づく装置の物的寸法を低減するだけであり、この方法自体は既知である。
【００３５】
図３、６、１１、１２及び１６でも、光源３３、６３、１１３、１２３、１６３は暗い中心部を持つ光源である。この種の光源の代替案が図１３ａ、１３ｂ、１３ｃに示されている。そのような暗い中心部を持つ光源３３’、６３’、１１３’、１２３’、１６３’は例えば環状光源（図１３ａ）、多角形光源（１３ｂ）、一対の平行な照明ライン（ｌｉｎｅ）を持つ光源（図１３ｃ）、前記暗い中心部の周囲のフレーム（ｆｒａｍｅ）又はリング（ｒｉｎｇ）として配置された少なくとも２個の光源（図１３ａ及び１３ｂ）、反射器ベース（ｂａｓｅｄ）の光源（図１６）から成るグループから選択される。
【００３６】
図６で、光源６３と第一の光学要素６５が、前記媒体６１のための観測領域を含む中間領域６２，即ち、第一の光学要素６５と第二の光学要素の間に特定角度の分散された帯域内の光を供給するので、その要素６５から領域６２に入る光は前向きの平行な光を含まない。その第二の要素６６は、暗い中心部６３’を持つ光源６３の像６８、６８’を面上に生じるために中間領域６２から像形成面６８に向う光を集光するように、又、第二の要素６６に向う平行な光のときに前に向っている光の通過の際に前記媒体により屈折された光を集光するように、そして、そこから前記暗い中心部により代表される伝送された光に対する光検出フィールド（ｆｉｅｌｄ）に向けて前方で集光し、かつ、示されている光検出器６４がこの光検出フィールド６８’内に位置するように配置される。
【実施例２】
【００３７】
第二の興味ある実施例を図７に示すものから見ることができる。図７では、第一の要素７５と第二の要素７６の間の光路領域７２内に、第一の要素７５から来る平行な光を第一のラスター（ｒａｓｔｅｒ）又はチェッカーボード（ｃｈｅｑｕｅｒｂｏａｒｄ）状フィルター７０が位置していて、第一の要素７５から来る平行な光の一部を濾過する。前記光路領域７２からの出口側になる光路内に、第二のラスター又はチェッカーボード状フィルター７０’を配置し、それは第一のフィルター７０に対して偏っているので、そのような媒体が前記光路領域７２内に位置しているとき、通過光の通過の際に第一のフィルターを通過できるが、前記媒体７１により屈折されなかった平行な光が第二のフィルター７０’によりストップされる。第二の集光要素７６は、前記媒体が受光し、それを通過させ、そこから第二のフィルター７０’の方に、そして、それを通過する光を捕捉するように配置される。検出器７４は第二の要素７６から光検出器７４の方に集光される前記通過し、屈折される光を捕捉するように配置される。
【００３８】
図８では、光が点光源８３から第一の要素８５に向けられて、又、第一の要素から焦点８０に向けられる。焦点８０近くの光路領域では、光ストップ８７が位置していて、観測領域８２を通過する方向を変化しないで、光ストップ８７に集光する光を発生させた点光源の光をストップするのに適している。光検出器８４は光ストップ８７の後方又は周囲に置かれて、検出領域内の前記媒体により屈折され、それが検出器８４に当たるように方向を変える前記媒体８１を通過する光を検出する。
【００３９】
図９に示された実施例は、機能に関しては、図５に関連して記述されているのと全く同じである。光源９３、好ましくは点光源を図９に見ることができる。その光は第一の集光要素９５に向けて送られる。そして、そこから平行な光のとき第二の集光要素９６に進む。そこから光は光ストップ９７の方に集光される。光ストップ９７は光検出器９４の前にあるか又はそれにより囲まれている。
【００４０】
このことは前記媒体９１を通過し、それにより屈折され、検出器９４に当たる唯一の光であることを意味する。
【００４１】
図９に示したものの単純版を図１０に示す。この図の解決策は図８に示したものと機能的に全く類似しているが、この場合の前記媒体１０１’に対する観測領域１０２’は光源
１０３と集光要素１０５の間にある。光ストップ８７と同様に、この場合、光ストップ１０７がある。光源１０３と検出器１０４の間の光路内に媒体が無いとき、光源から来た光は光ストップ１０７に集まる。それゆえ、上記のように、前記媒体１０１’を通過し、それにより屈折された光のみが要素１０５を経由して検出器１０４に当たる。検出器１０４は光ストップ１０７の後方に置かれるか、又は、その周辺部の回りに置かれる。
【００４２】
図１１及び１２，そして図１６も、暗い中心部１１３’１２３’、１６３’を持つ光源１１３、１２３、１６３からの光を受けて、この光を光検出器１１４、１２４、１６４に向ける第一の集光要素１１５、１２５、１６５を示している。
【００４３】
図１１に示すように、光源１１３と第一の要素１１５の両方が実際に中間領域１１２内に光を供給する。中間領域１１２は第一要素１１５と光検出器１１４の間に位置する媒体１１１を観察するための観測領域として役立ち、その光は特定角度の分散された帯域で、光検出器１１４に集光する光を含まない。第一の要素１１５は、第一の要素１１５から戻る反射により与えられた暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、光源１１３と同じ又はほぼ同じ面に位置する像形成面に集光するように配置される。そして、光検出器１１４が光源の暗い中心部１１３’と同軸で前記像形成面内に置かれる。選択肢として、前記媒体を通過の際に、前記暗い中心部１１３’により代表される光検出フィールドに向う方向で、前記媒体により屈折される光の少なくとも一部が、光検出フィールド内に位置する光検出器１１４、１１４’に当たるような方法で、光ガイド（ｇｕｉｄｅ）１１４’の助けを受ける。
【００４４】
図１１では、検出器１１４に達した光の一部が物体１１１上での表面反射から戻ってくる。もし、その物体が透明でなければ、光の大きな部分が表面反射から生じる。そして、この反射した光の分光分析がその物体の材料のタイプに関する情報を提供する。
【００４５】
図１１の第一の集光要素１１５は都合の良い球形又は楕円形の反射体である。代わりに、光学要素１１５は他の非球面形例えば放物面又は双曲面としうる。
【００４６】
図１４は図１１の変形を示していて、光学的要素１４１は逆反射面とする。光源１４３から出て、面１４１に当たる光１４２は、最初、送り出された光源１４３上の同じ点に戻るように反射される。しかしながら、この種の逆反射面は常に完全な構造であるとは限らない。例えば、反射テープ（ｔａｐｅ）又は反射布の形になっている場合がある。逆反射面１４１は平坦又は曲面になりうる。検出領域１４４に物体が存在しないとき、光源１４３の中心部１４３’が暗くなる。検出領域１４４に瓶のような物体１４５が存在するとき、中心部１４３’に到達する光が光ガイド１４６を介して検出器１４７に送られる。そのような光は物体から、その表面からの反射として、又は、物体（この場合は瓶）の透過光又は物体通過時の散乱光のとき生じる。全体として、物体（例えば瓶）を通って散乱した拡散光は、戻る光が常に散乱され、それゆえ、少なくともその一部が検出領域と光ガイドに当たるという効果を有する。一般的に、光が反射のみで、物体を通って散乱されない場合でも、この解決策は逆反射器により有用となる。なぜなら、逆反射器は多くの場合完全な逆反射性ではなく、それゆえ、光が逆反射器を去るときに若干の散乱光を生じるからである。
【００４７】
図１２では、光源１２３が、光路内の第一の存在にある第一の集光要素１２５と共に、第一の要素１２５と第二の集光要素１２６の間の中間領域又は観測領域１２２に光を送る。第二の要素１２６は、暗い中心部１２３’を持つ光源１２３の像を面上に生じるために中間領域から来る光を像形成面１２４’に集光するように配置されている。媒体例えば物体１２１が観測領域にあるときに、前記媒体を透過した及びそれにより屈折された光は前方の第二の要素１２６に向けて送られる。そして、それから光検出フィールド１２４”に集光される。光検出フィールド１２４”の位置は、媒体１２１が領域１２２内に無ければ、前記暗い中心部１２３’が現れる位置に関連する。光検出器１２４は光検出フィールド１２４”内に配置される。「通常の」環境では、即ち、検出すべき媒体１２１が無ければ、光源１２３から来た光が前記暗い中心部１２３’を持つ像形成面１２４’上に像を形成する。前記媒体１２１が光路に入ると、それを通過する光が屈折され、それゆえ、通常の光路から離れて、集光領域の方に屈折する。その集光領域は要素１２６から光検出フィールド１２４”内の検出器１２４に向かっていて、かつ、像形成面１２４’の中心内に位置する。
【００４８】
暗い中心部を持つ光源１１３、１２３は、以前に例えば図１３に記載したようなタイプとしうる。
【００４９】
記載されている検出器には、観測領域の少なくとも実質的部分の回折要素上に像形成を生じるように構成された検出器に入る開口部を付けた光回折要素を有利に含めている。この光回折要素は、当業の技術者であれば、そのような要素を選択された検出器内でどのように用いるかを理解しているので、図面内では詳細に示していない。
【００５０】
図１で示したように、光ミキサー（ｍｉｘｅｒ）又は光ディフューザー（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）１０を光検出器１４と関連付けて配置する。
【００５１】
図９−１２及び図１６に示す解決策で、１個又は２個の曲面ミラーを集光要素９５、１０５、１１５、１２５、１６５として有利に用いる。図９及び１２に示された実施例と関連して、前記第一及び第二の要素９５、９６、１２５、１２６、１６６の少なくともひとつを１個又は２個の曲面ミラーから形成する。
【００５２】
光路の方向に関して僅かに異なる構成で、多分、第一の光学要素をレンズ又はレンズの部分で形成しうる。それゆえ、再度、図９及び１２を参照すると、前記第一及び第二の要素の少なくともひとつをレンズ又はレンズの部分から形成しうる。
【００５３】
図２及び図３と関連して説明したように、光路の方向変更のため、少なくとも１個のミラー要素２０、３０を光源と検出器の間の光路内に置くことができる。このミラーを平面ミラーとして良く、その唯一の目的は、装置全体の物理的大きさを小さくすることである。そのミラー要素は、光源と第一の集光要素２５、３５の間の光路内に有利に置かれる。ただし、光路内の遠方側に即ち検出器の近くに置くことができる。
【００５４】
記載しているように本発明では、赤外線分光計が検出器の例として有利に用いられている。例えば、参照番号１２７により図１２に示すように、この検出器と組合わせてデジタル・カメラを置くこともできる。カメラは、ここで検出器１２４により代表される他の光学的測定系と同じ測定領域からの光を受けることができる。カメラの像は、物体の形状、物体の色、可視範囲内の透明度、観測領域が１以上の物体を含むかどうかについての情報を提供できる。ここで、像形成面１２４’は実際には仮想であることを理解しうる。それゆえ、カメラは光源の非常に小さな部分を観測する。カメラの視野内の光源の領域は非常に均一な分布の光を有して、光学系の小さな振動はカメラで作成する像にほとんど影響しないようにする必要がある。
【００５５】
カメラ３６、６７、１１６、１２７，１４８を、環状光源を有する測定系内に有利に置くことができる。例えば、図３、６、１１、１２、１４を参照されたい。そして、例えば観測領域内に瓶が存在しないときでも、照らされている位置に、図６に示す像形成面６８内のカメラ６７の場合のように、光源の像形成面内にカメラを置くべきである。それゆえ、瓶が存在しないときに、カメラがバックグラウンド像を記録でき、これらを用いて可視範囲内の光源の状態（光度と色温度）をチェック（ｃｈｅｃｋ）し続けることができる。この情報は赤外線範囲内で抽出することもできる。
【００５６】
媒体、例えば、瓶のような物体を検出領域に導入したとき、直接送られた光の一部が吸収され、又は、方向を変える。同時に、そうしなければカメラに到達しない光が方向を変えるので、カメラに当てる角度になる。この光が瓶を通過するので、瓶の色についての情報を含む。瓶からの光度が、瓶の散乱特性と組合わせた瓶の光学濃度により決定される。基本的に、瓶はバックグラウンドよりも暗く見える。通常の用途では、バックグラウンド像（何もない検出領域）を減算するので、瓶の輪郭がより明確に現れる。
【００５７】
測定が行われている間に日光又は他の好ましくない光が瓶を照らすことがある。この代表的な問題を防止するために、瓶の表面から拡散され、反射された日光を測定系から瓶を通過する光よりもずっと弱くすべきである。典型的なプラスチック又はガラスの瓶では、大部分の散乱光及び（又は）透過光が小さな角スペクトル（ａｎｇｕｌａｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）内にある。瓶がこの角スペクトルのみを受けるように光源を形成することにより、検出器に大きな角度で光が達する可能性はほとんど無いので、最適エネルギー効率のシステムが作られる。光源の中心からその周辺部までの距離は瓶の照射角に対応する。
【００５８】
カメラの位置と組合わせて、光源の面積と形状を調節することにより、カメラが検出する散乱角を設定できる。この場合、「散乱角」とは、調査すべき媒体例えば瓶への入射光と放射光の間の角度を意味する。検出される散乱角、瓶からの色情報の抽出、瓶とバックグラウンド光の間のコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）及び光源の光度の間には光学的関係がある。
【００５９】
さらに、前項記載の角度に加えて、１台のカメラをミラー（複数）と組合わせて用いることにより、いくつかの角度から同時に物体を見ることができる。しかしながら、このことは図面に示されていないが、さらに詳細を示さなくても、当業の技術者であればこのことがどのように行われるかを理解し得よう。
【００６０】
上記から理解しうるように、装置の他の部分と組合わせてカメラを物体の色及び透過光の色を検出させるだけでなく、容認できないいくつかの物体が検出領域内に同時に存在するかどうか検出することでも機能しうる。
【００６１】
都合が良いことに、特別な場合に、容認できない物体を検出するために、他の検出器及び測定器とその装置を組合わせることができる。
【００６２】
図１５では、非常に単純化した形で、本発明に基づく光源１５２、検出領域１５３及び検出器１５４を、カメラ、及び、例えば、秤量用計器１５６及び（又は）金属検出器１５７のような他の検出器及び測定装置と組合わせて本発明に基づく装置１５１を示している。マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような信号処理装置１５８が含まれていて、周辺機器１５９’例えばディスプレー（ｄｉｓｐｌａｙ）及び印刷装置、選別装置及び（又は）周辺機器１５９”例えば調査すべき媒体ないし物体に対する圧縮器、粉砕機及び（又は）材料捕集容器を接続しうる。
【００６３】
ある場合に、例えば、ソフト・ドリンク（ｓｏｆｔ ｄｒｉｎｋｓ）が、標準化されたガラス瓶の上にプラスチック材料（例えば、ＰＥＴ）のストッキング（ｓｔｏｃｋｉｎｇ）を収縮させたものの形で供給されていて、そのストッキングに瓶の内容物に関する情報を記載している。そのような場合、プラスチック材料のタイプの検出が行われ、その一方で、秤量用計器が、これはプラスチック瓶ではなく、シュリンク・オン・プラスチック（ｓｈｒｉｎｋ−ｏｎ ｐｌａｓｔｉｃ）で包まれたガラス瓶であることを検出する。秤量及び（又は）金属の検出も瓶が異物を含む場合に重要になる。
【００６４】
図１６ａ−１６ｃに示される解決策では、暗い膜１６３’を有する光源１６３があり、それ以外では、光源は例えばランプ・フィラメント（ｌａｍｐ ｆｉｌａｍｅｎｔ）１６３’”付き反射器１６３”から成っている。光源１６３と関連して、光ディフューザー１６７は便利なように反射器１６３”と膜１６３’の間に位置している。膜１６３’は便利なようにディフューザー１６７の上に取付けられている。反射器１６３”の目的は、観測領域又は認識チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）１６２内で観察される媒体１６１例えば物体の側面図に対して光を供給できるようにすることである。チャンバー１６２の上流に、受入れチャンバー１６２’を置いても良い。ドア装置１６９は開閉するように制御できる。そして、開いたときに、そのような媒体１６１をチャンバー１６２’からチャンバー１６２に入ることができる。カメラ１６８は光検出器１６４の近くに配置する。カメラの視野は参照番号１６８’により示されている。光検出器１６４は分光計１６４”に光を送る光ファイバーから便利に構成されている。別の光源１６０を設けて、前記媒体１６１の上方照明を行なえて、カメラにより見やすくする。集光要素１６５及び１６６は軸から外れた放物形反射器で、好ましいが、必須ではない。
【００６５】
図１６に示す解決策では、分光計１６４”が、前記媒体１６１例えば瓶がチャンバー１６２内にある間にそれから光を受ける。カメラ１６８は要素１６６を介してこの媒体を側面から見て、それに加えて、チャンバー１６２の中を上から直接見下ろすだけである。さらに、受入れチャンバー１６２’に関連した観測領域も有する。図１６ｃから見られるように、受入れチャンバー１６２’と認識チャンバー１６２の両方がある場合、カメラ１６８はドア装置のすぐ上に置いているので、それがチャンバー１６２’にも、チャンバー１６２にも遮光にはならないようにすることが重要である。さらに、カメラを認識チャンバー１６２の側壁のすぐ上にも置いて、そのチャンバーに属する側壁の窓１６２”を保持するリブ（ｒｉｂｓ）（図示せず）への締結も、要素１６６を介してカメラ１６８が見る認識チャンバー１６２又はその側面の像にとっても遮光にならないようにすべきである。
【００６６】
別の光源１６０はできるだけカメラに近付けるように便利に置かれているので、光源がチャンバー１６２又は１６２’の底部に影を作らない。それ以外では、そのような影は、前記媒体又は物体を観測した面積が過大評価される結果になり易い。
【００６７】
放物形要素１６５、１６６の焦点は、それぞれ、暗い膜１６３’と光ファイバー１６４’の端部にある。認識チャンバー１６２は便宜上光軸に対して僅かに傾斜しているので、分光計１６４”の視野にはチャンバー１６２の底（床）が含まれない。そのような傾斜の目的はこの床により広い拡散光を生じるのを防止することで、この拡散光は分光計に入る迷光の量が増加する可能性がある。そのような迷光は好ましくない。
【００６８】
ディフューザー１６７上のカメラ１６８の視野１６８’は数平方ミリメートルの面積に過ぎない。ディフューザー１６７はできるだけ均一なことが重要であるので、振動がカメラ１６８への大きな光度変化を生じない。光源１６３へのカメラの視野１６８’は、暗い膜１６３’とディフューザー１６７の周辺部の間にすべきである。前記媒体１６１例えば瓶を通る数度で散乱される光がこの視野の近傍領域から発散する。この領域は適当な寸法と均一性を有することが重要である。言い換えると、光源の直径は、例えば０−６度の範囲で光の発散を観察できる寸法にすべきである。この種の角度範囲は前記媒体の色分析が適当になるように十分大きい。小さい角度範囲は、色分析が有効又は可能になるには大きすぎる物体上に暗い領域を生じる。
【００６９】
前記媒体の領域について説明されているカメラ・ベースの側面図の観察により、分光計１６４”により与えられた信号を修正することがある程度可能である。カメラが上方から
見た前記媒体の領域は、前記媒体（又は瓶のような物体）の密度（即ち、単位面積当たり重量）を算定するために、（例えば、秤量用計器１５６からの）重量信号と共に使用できる。そして、この面積算定を材料分類の一部として含めることができる。さらに、カメラによる前記媒体の側面図は、透明媒体の材料の色に加えて、ドア装置１６９の制御も信頼できるものにする。そのような媒体は、選択肢として、物体例えば瓶としうる。
【００７０】
概念的に、カメラによる側面図は、材料分類をより有効に行うため、及び、多分、詐欺の試み、一方又は両方のチャンバー内のいくつかの物体又は他の好ましくない使用状態を検出するための両方で、、物体の形状を分析するのに使用できる。
【００７１】
概念的に、カメラにより上から見ることは物体例えば瓶の形状及び（又は）運動の分析を行うのに使用できる。又、その場合、詐欺の試み、一方又は両方のチャンバー内のいくつかの物体又は他の好ましくない使用状態を検出できよう。さらに、カメラにより上から見ることは、透明でない場合、物体の材料の色を評価できる。さらに、上から見ることは、チャンバーの機能部分に損傷を生じているかどうか、を見ることができる。
【００７２】
本発明の他の実施例も添付した請求項で定義したように本発明の範囲内で本発明の他の実施例も想定できることを容易に理解しうるので、図面に関連付けて上記で示したことは、本発明の種々の側面を非限定的に例示することを意図しているのに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に基づく装置の第一の実施例を示す。
【図２】本発明に基づく装置の第二の実施例を示す。
【図３】本発明に基づく装置の第三の実施例を示す。
【図４】本発明に基づく装置の第四の実施例を示す。
【図５】本発明に基づく装置の第五の実施例を示す。
【図６】本発明に基づく装置の第六の実施例を示す。
【図７】本発明に基づく装置の第七の実施例を示す。
【図８】本発明に基づく装置の第八の実施例を示す。
【図９】本発明に基づく装置の第九の実施例を示す。
【図１０】本発明に基づく装置の第十の実施例を示す。
【図１１】本発明に基づく装置の第十一の実施例を示す。
【図１２】本発明に基づく装置の第十二の実施例を示す。
【図１３】暗い中心部を持つ光源の別の実施例を示す。
【図１４】図１１の実施例の変形としての第十三の実施例を示す。
【図１５】本発明に基づく装置のブロック線図を示していて、統括用プロセッサーと追加の検出器及び測定装置が含まれている。
【図１６ａ−１６ｃ】それぞれ、（純粋に概略図としての）正面図、透視図、上面図になっている本発明に基づく装置の第十四の実施例を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体的又は部分的に透明な媒体の特性を検出するための装置で、前記媒体を光源と光検出器の間に伸びている光路内の観測領域に置くことができ、前記媒体がその観測領域内でその光源により照らされ、少なくとも１個の光を導く光学要素がその観測領域と関連して配置され、その光検出器が前記媒体の特性を決定するのに適している装置で、
その検出器が、前記媒体が前記領域内にあるときに、前記媒体により屈折され、それゆえ、その領域内で方向を変化して前記媒体を通過した光のみを捕捉するのに適していること、
及び、
その光源又はその検出器の動作に関連した少なくとも１個の波長選択要素がその光源からその検出器への光路内に置かれていること、
を特徴とする装置。
【請求項２】
その波長選択要素がその光源と関連して構成又は配置されていることを特徴とする請求項１に記載された装置。
【請求項３】
その波長選択要素がその検出器の内部に又は関連して配置されていることを特徴とする請求項１に記載された装置。
【請求項４】
その光源が調節可能なレーザーであることを特徴とする請求項１又は２に記載された装置。
【請求項５】
その光源が調節可能な発光ダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載された装置。
【請求項６】
前記特性を以下のグループから選択すること：
− 材料又は物質のタイプ、
− 材料又は物質の成分
− 以下の１以上と関連した前記媒体の特性
− 温度
− 圧力
− 粘度
− 汚染
− 運動速度
− 密度
− 例えば一定基準に関連付けた状態変化
を特徴とする請求項１に記載された装置。
【請求項７】
前記媒体がその観測領域内の流体により囲まれていること、及び、
前記流体が前記媒体の光を屈折する特性とは異なる特徴的な光を屈折する特性を有すること、
を特徴とする請求項１又は６に記載された装置。
【請求項８】
光源から検出器までの光路内で、その観測領域が少なくとも１個の光学要素の第一の存在より前に位置していること、
を特徴とする前記請求項の１以上に記載された装置。
【請求項９】
光源から検出器までの光路内で、その観測領域が少なくとも１個所の光学要素の第一の存在より後に位置していること、
を特徴とする前記請求項１−７の１以上に記載された装置。
【請求項１０】
集光している第一の光学要素が光路の第一の位置に位置し、集光している第二の光学要素がその第一の位置と検出器の間の光路の第二の位置に位置していること、
第一の光学要素が光源から光を受けて、それを第二の要素に向けること、
前記第二の光学要素からの光が光検出器に向けられること、
を特徴とする前記請求項の１以上に記載された装置。
【請求項１１】
第一の光学要素から第二の光学要素に向けられた光が平行な光であることを特徴とする請求項１０に記載された装置。
【請求項１２】
第二の光学要素と検出器の間の第一の光路範囲の中に、前記観測領域を通過するときに方向を変えず、かつ、光ストップに向った集光される光をストップするために光ストップを配置していること、及び、その光ストップと検出器の間に配置された第二の光路範囲の中に、前記観測領域内の前記媒体により屈折されて、それゆえ、方向を変えて、そして、第二の光学要素から導き出されて、その光ストップの周辺部より外側を通過して集光レンズに向う光を集光するために集光レンズを配置したことを特徴とする請求項１０又は１１に記載された装置。
【請求項１３】
第一の集光要素が前記少なくとも１個の光学要素の第一の存在を代表していることを特徴とし、請求項８又は９に従属するときに、請求項１０−１２の１以上に記載された装置。
【請求項１４】
光源が点光源であることを特徴とする請求項１０−１３の１以上に記載された装置。
【請求項１５】
その点光源が膜の開口部に光を通すことにより供給されることを特徴とする請求項１４に記載された装置。
【請求項１６】
光源が暗い中心部を持つ光源であること、
光源と第一の光学要素が、その第一の光学要素と第二の要素の間の中間領域に、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
第二の光学要素を、中間領域から、像形成面上で以下をする目的で像形成面に向って集光するように配置すること、
ａ）暗い中心部を持つ光源の像を発生するため、
ｂ）第二の光学要素に向う平行な光のときの前方の中で前記媒体により散乱された光を、前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに集光するため、
及び、
前記光検出器が光検出フィールド内に位置していること、
を特徴とする請求項１０−１３の１以上に記載された装置。
【請求項１７】
中間領域には前記観測領域を含むことを特徴とする請求項１６に記載された装置。
【請求項１８】
暗い中心部を持つ光源が以下から成るグループから選択されること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
− ディフューザーと暗い中心部を持つ反射器ベースの光源、
を特徴とする請求項１７に記載された装置。
【請求項１９】
第一の光学要素と第二の光学要素の間の光路領域内で、第一の光学要素から来る平行な光の一部を濾過するために第一のラスター又はチェッカーボード状フィルターを配置すること、
前記光路領域の出口になる光路内で、第一のフィルターからは偏っている第二のラスター又はチェッカーボード状フィルターを配置して、第一のフィルターにより通過を許され、かつ、前記媒体により屈折されない平行の光を、前記光路領域内に配置したとき、第二のフィルターによりストップされるようにすること、
第二の光学要素を、前記媒体が受入れて、そこから第二のフィルターに向って屈折し、通過した光を捕捉するように配置すること、及び、
検出器を、第二の要素からその光検出器に向って集光して来た前記屈折された光を捕捉するように配置すること、
を特徴とする請求項１０−１３の１以上に基づく装置。
【請求項２０】
第一の光学要素が受取った光が点光源から来ていることを特徴とする請求項１９に記載された装置。
【請求項２１】
光が点光源から第一の光学要素に向けられ、かつ、その第一の光学要素から焦点に向けられること、
焦点近くの光路領域内で、観測領域を通過するとき、方向を変えず、又、光ストップに集光された、点光源から生じた光を止めるのに適合した光ストップを配置すること、
検出領域内の前記媒体により屈折されて方向を変えた光を検出するために、光検出器を光ストップの後方又は周辺に置くこと、
を特徴とする請求項１−９の１以上に記載された装置。
【請求項２２】
第一の集光要素を光路内の第一の位置に配置すること、及び、
第一の光学要素が、暗い中心部を有する光源からの光を受けて、かつ、この光を光検出器に向けること、
を特徴とする請求項１−９の１以上に記載された装置。
【請求項２３】
第二の集光要素が第一の位置と光検出器の間の光路内になる第二の位置に配置されること、
第一の光学要素が光源からの光を受け、それを第二の光学要素の方に向けること、及び、
前記第二の光学要素からの光を光検出器の方に向けること、
を特徴とする請求項２２に記載された装置。
【請求項２４】
光源と第一の光学要素の両方がその第一の光学要素と光検出器の間の中間領域に、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
第一の光学要素を、暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、光源と同じ又はほぼ同じ面に位置する像形成面に向って集光するように配置すること、
平行な光のときの前方で前記媒体により分散された光の少なくとも一部が前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに達っして、前記光検出器がその光検出フィールド内に位置するように、光源の暗い中心部と同軸の前記像形成面内に光検出器を配置すること、
を特徴とする請求項２２に記載された装置。
【請求項２５】
光源が第一の光学要素を経由して、第一の光学要素と第二の光学要素の間の中間領域内に光を供給すること、
第二の光学要素が、中間領域から、像形成面上で以下をする目的で像形成面に向って集
光するように配置すること、
ａ）暗い中心部を持つ光源の像を発生するため、及び、
ｂ）前記媒体を通って、前記媒体により第二の光学要素の方に屈折された光を、前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに集光するため、
及び、
前記光検出器が光検出フィールド内に位置していること、
を特徴とする請求項２３に記載された装置。
【請求項２６】
中間領域が前記観測領域を含むことを特徴とする請求項２４又は２５に記載された装置。
【請求項２７】
暗い中心部を持つ光源が以下から成るグループから選択されること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
を特徴とする請求項２２−２６の１以上に記載された装置。
【請求項２８】
第一の集光要素が球面又は楕円面の反射器であることを特徴とする請求項２２又は２４に記載された装置。
【請求項２９】
第一の集光要素が非球面形、放物面形又は双曲面形を有していることを特徴とする請求項２４又は２６に記載された装置。
【請求項３０】
波長選択要素が赤外線又は近赤外線（ＮＩＲ）の周波数帯域で動作するように設計されていることを特徴とする請求項１−２９の１以上に記載された装置。
【請求項３１】
検出器には、観測領域の少なくとも実質的な部分の回折要素上に像形成を生じるように構成された検出器への入口用開口部を持つ光回折要素が含まれることを特徴とする請求項１−２９の１以上に記載された装置。
【請求項３２】
光ミキサー又は光ディフューザーが光検出器と関連して配置されていることを特徴とする請求項１−３１の１以上で記載された装置。
【請求項３３】
前記第一の光学要素は１個又は２個の曲面ミラーから形成されたことを特徴とする前述の請求項の１以上に期待された装置。
【請求項３４】
前記第一及び第二の光学要素の少なくとも１個が１個又は２個の曲面ミラーから形成されていることを特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項３５】
前記第一の光学要素がレンズ又はレンズの部分から形成されていることを特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項３６】
前記第一及び第二の光学要素の少なくとも１個がレンズ又はレンズの部分から形成されていることを特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項３７】
少なくとも１個のミラー要素が光路を方向変更するために光源と検出器の間の光路内に配置されていることを特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項３８】
ミラー要素が光源と第一の集光要素の間の光路内に配置されていることを特徴とする請求項３７に記載された装置。
【請求項３９】
ミラー要素が平面ミラーであることを特徴とする請求項３７又は３８に記載された装置。
【請求項４０】
装置が固体又は液体の媒体を検出するのに適していることを特徴とする請求項１−３９の１以上に記載された装置。
【請求項４１】
前記媒体が固体である場合、前記媒体がガラス又はプラスチックの材料、例えば、空の包装材料であることを特徴とする請求項４０に記載された装置。
【請求項４２】
第一の光学要素が光を反射し、光路内の第一の位置に配置されていること、及び、
その第一の光反射要素が暗い中心部を持つ光源からの光を受けて、かつ、この光を光検出器の方に向けること、
を特徴とする請求項１−９の１以上に記載された装置。
【請求項４３】
光源と第一の光学要素の両方がその第一の光学要素と光検出器の間の中間領域に、暗い中心部からの光を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
第一の光学要素を、暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、光源と同じ又はほぼ同じ面に位置する像形成面に向って光を反射するように配置すること、
前記暗い中心部の方に前記媒体により分散された光の少なくとも一部が前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに達っして、前記光検出器がその光検出フィールド内に位置するように、光源の暗い中心部と同軸の前記像形成面内に光検出器を配置すること、
を特徴とする請求項４２に記載された装置。
【請求項４４】
第一の光学要素が逆反射器又は反射構造から形成されていることを特徴とする請求項４２又は４３に記載された装置。
【請求項４５】
検出器がプロセッサーに接続されていること、及び、
前記媒体を秤量するための装置、その装置の検出領域を観察するためのカメラ及び金属検出器の少なくともひとつがプロセッサーに追加接続されていること、
を特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項４６】
装置が固体又は液体の媒体を検出するのに適していることを特徴とする請求項４２−４５の１以上に記載されている装置。
【請求項４７】
前記媒体が固体である場合、前記媒体がガラス又はプラスチックの材料、例えば、空の包装材料であることを特徴とする請求項４６に記載された装置。
【請求項４８】
暗い中心部を持つ光源が以下から成るグループから選択されること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
− 反射器、ディフューザー及び暗い中心部を持つ光源、
を特徴とする請求項４３に記載された装置。
【請求項４９】
波長選択要素が赤外線又は近赤外線（ＮＩＲ）の周波数帯域で動作するように設計されていることを特徴とする請求項４２−４８の１以上に記載された装置。
【請求項５０】
光検出器が分光計に接続されていること、カメラが装置に属する少なくともひとつの検出領域を観察するために配置されていること、そのカメラが光検出器付近に配置されていること、及び、前記媒体例えば物体を上方から照らすために追加の光源がカメラ付近に置かれ、そのカメラが前記媒体を側方から及び（又は）上方から見るようには位置されていること、
を特徴とする請求項１−７、９−１１、１３、１６−１８、２２、２３、２５−３０、３３、３４、４０−４２、４５−４７の１以上に記載された装置。
【請求項５１】
カメラが２個所の相互に分離しうる検出領域を上方から、又、側方から見るように配置され、カメラと追加の光源が２個所の検出領域の接続部の上方で、その領域（複数）の側端に配置されていることを特徴とする請求項５０に記載された装置。
【請求項５２】
全体的又は部分的に透明な媒体の特性を検出するための方法で、前記媒体を光源と光検出器の間に伸びている光路内の観測領域に置くことができ、前記媒体がその観測領域内でその光源により照らされ、少なくとも１個の光を導く光学要素がその観測領域と関連して配置され、その光検出器が前記媒体の特性を決定するのに適している方法で、
前記媒体が前記領域内にあるときに、前記媒体により屈折され、それゆえ、前記領域内で方向を変化して前記媒体を通過した光のみを検出すること、
光検出器が受けた屈折光の分光分析により前記媒体の特性を決定すること、及び、
光路内の位置で波長選択要素を用いること、その要素は光源又は検出器の動作と関連付けられていること、
を特徴とする方法。
【請求項５３】
光源の特性の構成要素となるように、又は、
光源と関連しているように、又は、
検出器の動作特性と、ないし、その動作特性内に関連しているように、
波長選択要素が機能できることを特徴とする請求項５２に開示された方法。
【請求項５４】
前記特性を以下のグループから選択すること：
− 材料又は物質のタイプ、
− 材料又は物質の成分
− 以下の１以上と関連した前記媒体の特性
− 温度
− 圧力
− 粘度
− 汚染
− 運動速度
− 密度
− 例えば一定基準に関連付けた状態変化
を特徴とする請求項５２に記載された方法。
【請求項５５】
前記媒体を流体により囲まれた領域に導入し、前記流体が、前記媒体の光屈折特性とは異なる特徴的な光屈折特性を有していること、
を特徴とする請求項５３又は５４に記載された方法。
【請求項５６】
光源から光を発生させ、第一の集光要素を経由して第一の光学要素と光検出器の間にある名目的光路内の位置に配置された第二の集光要素に送ること、及び、前記第二の光学要
素から光検出器に光を送ること、
を特徴とする前述の請求項５２−５５の１以上に記載された方法。
【請求項５７】
平行な光のとき第一の光学要素から第二の要素に光を送ること、
を特徴とする請求項５６に記載された方法。
【請求項５８】
観測領域を通過するときに方向を変えず、かつ、光ストップに集光する光をストップすること、前記ストップ作用は第二の集光要素と検出器の間の光路範囲内で行われること、及び、前記観測領域内の前記媒体により屈折され、それにより方向を変えて、第二の集光要素から出て、次ぎに、光ストップの周辺部より外側を通過する光を検出器に集光すること、
を特徴とする請求項５６又は５７に記載された方法。
【請求項５９】
前記観測領域内の前記媒体により屈折されて、それゆえ方向を変えて、第二の光学要素から導かれて、次ぎに、光ストップの周辺部より外側を検出器の方に通過した光を集光レンズの助けを受けて検出器に集光すること、集光レンズは光ストップと光検出器の間に位置する第二の光路範囲内で用いること、
を特徴とする請求項５８に記載された方法。
【請求項６０】
点光源から光を発生すること、
を特徴とする請求項５６−５９の１以上に記載された方法。
【請求項６１】
第一の要素と検出器の間の名目的光路の中である位置で集光を行うこと、
を特徴とする前述の請求項５２−５６の１以上に記載された方法。
【請求項６２】
前記区域内の暗い中心部を持つ光源から、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
その暗い中心部を持つ光源の像を像形成面上に発生するために、その領域から像形成面に向って集光すること、
第二の集光要素に向う平行な光のときの前方で、前記媒体により屈折される光を前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに集光すること、
を特徴とする請求項６１に記載された方法。
【請求項６３】
第一の集光要素と前記観測領域の間の光路内で、第一の光学要素から来る平行な光の第一のフィルター処理部分により濾過すること、
前記観測領域からの出口での光路内で、第一のフィルター処理により通過できて、前記観測領域内の前記媒体により屈折されない平行な光を第二のフィルター処理によりストップさせること、
前記媒体が受け取って、そこから屈折され、それゆえ、第二のフィルター処理がストップしなかった光を捕捉すること、及び、
第二の集光要素から光検出器に集光する前記屈折された光を捕捉すること、
を特徴とする請求項５２−５６の１以上に記載された方法。
【請求項６４】
光源として点光源を用いていることを特徴とする請求項６３に記載された方法。
【請求項６５】
光を点光源から第一の集光要素の方に向け、次ぎに、その第一の要素から焦点に向けること、
焦点付近の光路内で、前記観測領域を通過するときに方向を変えず、焦点に向って集光される光を発生した点光源の光をストップすること、及び、
その焦点の後方又は周辺の位置内で、前記観測領域内の前記媒体により屈折され、それ
ゆえ、方向を変えた光を検出すること、
を特徴とする請求項５２−５５の１以上に記載された方法。
【請求項６６】
暗い中心部を持つ光源からの光が、光検出器に向う光路内の第一の位置に配置された第一の集光要素を経由して送られること、
を特徴とする請求項５２−５５に記載された方法。
【請求項６７】
光源からの光を、第一の集光要素を経由して、第一の位置と光検出器の間の光路内の第二の位置に配置された第二の集光要素に向って送られること、
を特徴とする請求項６６に記載された方法。
【請求項６８】
その第一の集光要素と光検出器の間の観測領域に、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給できること、
第一の集光要素によって、その暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、像形成面に向けて集光すること、及び、
平行な光のときの前方で前記媒体により分散された光の少なくとも一部が、前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに到達できること、
を特徴とする請求項６６に開示された方法。
【請求項６９】
その第一の集光要素と光検出器の間の観測領域に、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
第二の光学要素が、観測領域から像形成面に向けて集光できること、
像形成面上に、その暗い中心部を持つ光源の像を生じること、及び、
第二の集光要素に向う平行な光のときの前方で前記媒体により屈折された光を、前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに集光すること、
を特徴とする請求項６７に開示された方法。
【請求項７０】
暗い中心部を持つ光源が以下のひとつとして構成されること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
− 反射器、ディフューザー及び暗い中心部を持つ光源、
を特徴とする請求項６６−６９の１以上に記載された装置。
【請求項７１】
第一の集光要素を、球面又は楕円面の反射器として構成することを特徴とする請求項６６又は６８に記載された方法。
【請求項７２】
第一の集光要素を非球面形、放物面形又は双曲面形を有するように構成することを特徴とする請求項６５又は６７に記載された方法。
【請求項７３】
ＮＩＲタイプの光検出用分光分析のために用いること、及び、光源と光検出器が赤外線又は近赤外線の帯域で動作できること、
を特徴とする請求項５２−７２の１以上に記載された方法。
【請求項７４】
前記第一の集光要素、又は、前記第一及び第二の集光要素の少なくともひとつとして１個又は２個の曲面ミラーを用いること、
を特徴とする請求項５２−７３の１以上に記載された方法。
【請求項７５】
前記第一の要素、又は、前記第一及び第二の要素の少なくともひとつとしてレンズ又はレンズの部分を用いること、
を特徴とする請求項５２−７４の１以上に記載された方法。
【請求項７６】
光源と検出器の間の光路内に、少なくとも１個の光路の方向変更用ミラーを配置すること、
を特徴とする請求項５２−７３の１以上に記載された方法。
【請求項７７】
入射光路の方向に対して傾斜した平面ミラーを前記ミラー要素として使用すること、
を特徴とする請求項７６に記載された方法。
【請求項７８】
前記媒体が固体又は液体の形で検出領域を通過できること、
を特徴とする請求項５２−７７の１以上に記載された方法。
【請求項７９】
前記媒体が固体の形である場合、前記媒体がガラス又はプラスチックの材料、例えば、空の包装材料であることを特徴とする請求項７８に記載された方法。
【請求項８０】
光路内の第一の位置に配置された第一の光反射要素が、暗い中心部を有する光源からの光を受けて、この光を光検出器の方に送れること、
を特徴とする請求項５２−５５の１以上に記載された方法。
【請求項８１】
光源と第一の要素の間の中間領域に、暗い中心部からの光が無くて、特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、光源と同じか又はほぼ同じ面に位置する像形成面に向けて光を反射すること、及び、
前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに到達するように、前記媒体により散乱された光の少なくとも一部を暗い中心部に向けること、
を特徴とする請求項８０に記載された方法。
【請求項８２】
光を逆反射又は分散性反射を用いて反射すること、
を特徴とする請求項８０又は８１に記載された方法。
【請求項８３】
前記媒体が固体又は液体の形で検出領域を通過できること、
を特徴とする請求項８０−８２の１以上に記載された方法。
【請求項８４】
前記媒体が固体の形である場合、前記媒体がガラス又はプラスチックの材料、例えば、空の包装材料であることを特徴とする請求項８３に記載された方法。
【請求項８５】
暗い中心部を持つ光源を以下のひとつとして構成すること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
− 反射器、ディフューザー及び暗い中心部を持つ光源、
を特徴とする請求項８２−８４の１以上に記載された方法。
【請求項８６】
光源と光検出器が赤外線又は近赤外線の帯域で動作できるように、ＮＩＲタイプの光検出用分光分析のために用いること、
を特徴とする請求項８０−８５の１以上に記載された方法。
【請求項８７】
検出器からの出力のプロセッサーによる処理、
前記媒体が以下の操作の少なくともひとつを受けること：秤量、カメラ・ベースの観察及び金属検出、
を特徴とする前述の請求項５２−８６の１以上に記載された方法。
【請求項８８】
１個所の観測領域内か又は２個所の相互に分離できる観測領域内で、側方から及び（又は）上方から前記媒体を見るためのカメラによる観察、
を特徴とする請求項５２−５８、６２、６６、６７、６９−７４、７８−８０及び８７に記載された方法。
【請求項８９】
以下のパラメーターの少なくとも１個を決定するために分光計に接続された光検出器からの信号出力とカメラによる観察を統合すること、
− 前記媒体の面積、
− 透明媒体の材料の色、
− 非透明媒体の材料の色、
− 前記媒体の形状、
− 前記媒体の運動、
を特徴とする請求項８８に記載された方法。
【請求項９０】
カメラによる観察に、少なくとも１個所の観測領域の動作状態の制御が含まれること、を特徴とする請求項８８又は８９に記載された方法。
【請求項１】
全体的又は部分的に透明な媒体の特性を検出するための装置で、前記媒体を光源と光検出器の間に伸びている光路内の観測領域に置くことができ、前記媒体がその観測領域内でその光源により照らされ、少なくとも１個の光を導く光学要素がその観測領域と関連して配置され、その光検出器が前記媒体の特性を決定するのに適している装置で、
その検出器が、前記媒体が前記領域内にあるときに、前記媒体により屈折され、それゆえ、その領域内で方向を変化して前記媒体を通過した光のみを捕捉するのに適していること、
及び、
その光源又はその検出器の動作に関連した少なくとも１個の波長選択要素がその光源からその検出器への光路内に置かれていること、
を特徴とする装置。
【請求項２】
その波長選択要素がその光源と関連して構成又は配置されていることを特徴とする請求項１に記載された装置。
【請求項３】
その波長選択要素がその検出器の内部に又は関連して配置されていることを特徴とする請求項１に記載された装置。
【請求項４】
その光源が調節可能なレーザーであることを特徴とする請求項１又は２に記載された装置。
【請求項５】
その光源が調節可能な発光ダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載された装置。
【請求項６】
前記特性を以下のグループから選択すること：
− 材料又は物質のタイプ、
− 材料又は物質の成分
− 以下の１以上と関連した前記媒体の特性
− 温度
− 圧力
− 粘度
− 汚染
− 運動速度
− 密度
− 例えば一定基準に関連付けた状態変化
を特徴とする請求項１に記載された装置。
【請求項７】
前記媒体がその観測領域内の流体により囲まれていること、及び、
前記流体が前記媒体の光を屈折する特性とは異なる特徴的な光を屈折する特性を有すること、
を特徴とする請求項１又は６に記載された装置。
【請求項８】
光源から検出器までの光路内で、その観測領域が少なくとも１個の光学要素の第一の存在より前に位置していること、
を特徴とする前記請求項の１以上に記載された装置。
【請求項９】
光源から検出器までの光路内で、その観測領域が少なくとも１個所の光学要素の第一の存在より後に位置していること、
を特徴とする前記請求項１−７の１以上に記載された装置。
【請求項１０】
集光している第一の光学要素が光路の第一の位置に位置し、集光している第二の光学要素がその第一の位置と検出器の間の光路の第二の位置に位置していること、
第一の光学要素が光源から光を受けて、それを第二の要素に向けること、
前記第二の光学要素からの光が光検出器に向けられること、
を特徴とする前記請求項の１以上に記載された装置。
【請求項１１】
第一の光学要素から第二の光学要素に向けられた光が平行な光であることを特徴とする請求項１０に記載された装置。
【請求項１２】
第二の光学要素と検出器の間の第一の光路範囲の中に、前記観測領域を通過するときに方向を変えず、かつ、光ストップに向った集光される光をストップするために光ストップを配置していること、及び、その光ストップと検出器の間に配置された第二の光路範囲の中に、前記観測領域内の前記媒体により屈折されて、それゆえ、方向を変えて、そして、第二の光学要素から導き出されて、その光ストップの周辺部より外側を通過して集光レンズに向う光を集光するために集光レンズを配置したことを特徴とする請求項１０又は１１に記載された装置。
【請求項１３】
第一の集光要素が前記少なくとも１個の光学要素の第一の存在を代表していることを特徴とし、請求項８又は９に従属するときに、請求項１０−１２の１以上に記載された装置。
【請求項１４】
光源が点光源であることを特徴とする請求項１０−１３の１以上に記載された装置。
【請求項１５】
その点光源が膜の開口部に光を通すことにより供給されることを特徴とする請求項１４に記載された装置。
【請求項１６】
光源が暗い中心部を持つ光源であること、
光源と第一の光学要素が、その第一の光学要素と第二の要素の間の中間領域に、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
第二の光学要素を、中間領域から、像形成面上で以下をする目的で像形成面に向って集光するように配置すること、
ａ）暗い中心部を持つ光源の像を発生するため、
ｂ）第二の光学要素に向う平行な光のときの前方の中で前記媒体により散乱された光を、前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに集光するため、
及び、
前記光検出器が光検出フィールド内に位置していること、
を特徴とする請求項１０−１３の１以上に記載された装置。
【請求項１７】
中間領域には前記観測領域を含むことを特徴とする請求項１６に記載された装置。
【請求項１８】
暗い中心部を持つ光源が以下から成るグループから選択されること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
− ディフューザーと暗い中心部を持つ反射器ベースの光源、
を特徴とする請求項１７に記載された装置。
【請求項１９】
第一の光学要素と第二の光学要素の間の光路領域内で、第一の光学要素から来る平行な光の一部を濾過するために第一のラスター又はチェッカーボード状フィルターを配置すること、
前記光路領域の出口になる光路内で、第一のフィルターからは偏っている第二のラスター又はチェッカーボード状フィルターを配置して、第一のフィルターにより通過を許され、かつ、前記媒体により屈折されない平行の光を、前記光路領域内に配置したとき、第二のフィルターによりストップされるようにすること、
第二の光学要素を、前記媒体が受入れて、そこから第二のフィルターに向って屈折し、通過した光を捕捉するように配置すること、及び、
検出器を、第二の要素からその光検出器に向って集光して来た前記屈折された光を捕捉するように配置すること、
を特徴とする請求項１０−１３の１以上に基づく装置。
【請求項２０】
第一の光学要素が受取った光が点光源から来ていることを特徴とする請求項１９に記載された装置。
【請求項２１】
光が点光源から第一の光学要素に向けられ、かつ、その第一の光学要素から焦点に向けられること、
焦点近くの光路領域内で、観測領域を通過するとき、方向を変えず、又、光ストップに集光された、点光源から生じた光を止めるのに適合した光ストップを配置すること、
検出領域内の前記媒体により屈折されて方向を変えた光を検出するために、光検出器を光ストップの後方又は周辺に置くこと、
を特徴とする請求項１−９の１以上に記載された装置。
【請求項２２】
第一の集光要素を光路内の第一の位置に配置すること、及び、
第一の光学要素が、暗い中心部を有する光源からの光を受けて、かつ、この光を光検出器に向けること、
を特徴とする請求項１−９の１以上に記載された装置。
【請求項２３】
第二の集光要素が第一の位置と光検出器の間の光路内になる第二の位置に配置されること、
第一の光学要素が光源からの光を受け、それを第二の光学要素の方に向けること、及び、
前記第二の光学要素からの光を光検出器の方に向けること、
を特徴とする請求項２２に記載された装置。
【請求項２４】
光源と第一の光学要素の両方がその第一の光学要素と光検出器の間の中間領域に、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
第一の光学要素を、暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、光源と同じ又はほぼ同じ面に位置する像形成面に向って集光するように配置すること、
平行な光のときの前方で前記媒体により分散された光の少なくとも一部が前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに達っして、前記光検出器がその光検出フィールド内に位置するように、光源の暗い中心部と同軸の前記像形成面内に光検出器を配置すること、
を特徴とする請求項２２に記載された装置。
【請求項２５】
光源が第一の光学要素を経由して、第一の光学要素と第二の光学要素の間の中間領域内に光を供給すること、
第二の光学要素が、中間領域から、像形成面上で以下をする目的で像形成面に向って集
光するように配置すること、
ａ）暗い中心部を持つ光源の像を発生するため、及び、
ｂ）前記媒体を通って、前記媒体により第二の光学要素の方に屈折された光を、前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに集光するため、
及び、
前記光検出器が光検出フィールド内に位置していること、
を特徴とする請求項２３に記載された装置。
【請求項２６】
中間領域が前記観測領域を含むことを特徴とする請求項２４又は２５に記載された装置。
【請求項２７】
暗い中心部を持つ光源が以下から成るグループから選択されること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
を特徴とする請求項２２−２６の１以上に記載された装置。
【請求項２８】
第一の集光要素が球面又は楕円面の反射器であることを特徴とする請求項２２又は２４に記載された装置。
【請求項２９】
第一の集光要素が非球面形、放物面形又は双曲面形を有していることを特徴とする請求項２４又は２６に記載された装置。
【請求項３０】
波長選択要素が赤外線又は近赤外線（ＮＩＲ）の周波数帯域で動作するように設計されていることを特徴とする請求項１−２９の１以上に記載された装置。
【請求項３１】
検出器には、観測領域の少なくとも実質的な部分の回折要素上に像形成を生じるように構成された検出器への入口用開口部を持つ光回折要素が含まれることを特徴とする請求項１−２９の１以上に記載された装置。
【請求項３２】
光ミキサー又は光ディフューザーが光検出器と関連して配置されていることを特徴とする請求項１−３１の１以上で記載された装置。
【請求項３３】
前記第一の光学要素は１個又は２個の曲面ミラーから形成されたことを特徴とする前述の請求項の１以上に期待された装置。
【請求項３４】
前記第一及び第二の光学要素の少なくとも１個が１個又は２個の曲面ミラーから形成されていることを特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項３５】
前記第一の光学要素がレンズ又はレンズの部分から形成されていることを特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項３６】
前記第一及び第二の光学要素の少なくとも１個がレンズ又はレンズの部分から形成されていることを特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項３７】
少なくとも１個のミラー要素が光路を方向変更するために光源と検出器の間の光路内に配置されていることを特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項３８】
ミラー要素が光源と第一の集光要素の間の光路内に配置されていることを特徴とする請求項３７に記載された装置。
【請求項３９】
ミラー要素が平面ミラーであることを特徴とする請求項３７又は３８に記載された装置。
【請求項４０】
装置が固体又は液体の媒体を検出するのに適していることを特徴とする請求項１−３９の１以上に記載された装置。
【請求項４１】
前記媒体が固体である場合、前記媒体がガラス又はプラスチックの材料、例えば、空の包装材料であることを特徴とする請求項４０に記載された装置。
【請求項４２】
第一の光学要素が光を反射し、光路内の第一の位置に配置されていること、及び、
その第一の光反射要素が暗い中心部を持つ光源からの光を受けて、かつ、この光を光検出器の方に向けること、
を特徴とする請求項１−９の１以上に記載された装置。
【請求項４３】
光源と第一の光学要素の両方がその第一の光学要素と光検出器の間の中間領域に、暗い中心部からの光を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
第一の光学要素を、暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、光源と同じ又はほぼ同じ面に位置する像形成面に向って光を反射するように配置すること、
前記暗い中心部の方に前記媒体により分散された光の少なくとも一部が前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに達っして、前記光検出器がその光検出フィールド内に位置するように、光源の暗い中心部と同軸の前記像形成面内に光検出器を配置すること、
を特徴とする請求項４２に記載された装置。
【請求項４４】
第一の光学要素が逆反射器又は反射構造から形成されていることを特徴とする請求項４２又は４３に記載された装置。
【請求項４５】
検出器がプロセッサーに接続されていること、及び、
前記媒体を秤量するための装置、その装置の検出領域を観察するためのカメラ及び金属検出器の少なくともひとつがプロセッサーに追加接続されていること、
を特徴とする前述の請求項の１以上に記載された装置。
【請求項４６】
装置が固体又は液体の媒体を検出するのに適していることを特徴とする請求項４２−４５の１以上に記載されている装置。
【請求項４７】
前記媒体が固体である場合、前記媒体がガラス又はプラスチックの材料、例えば、空の包装材料であることを特徴とする請求項４６に記載された装置。
【請求項４８】
暗い中心部を持つ光源が以下から成るグループから選択されること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
− 反射器、ディフューザー及び暗い中心部を持つ光源、
を特徴とする請求項４３に記載された装置。
【請求項４９】
波長選択要素が赤外線又は近赤外線（ＮＩＲ）の周波数帯域で動作するように設計されていることを特徴とする請求項４２−４８の１以上に記載された装置。
【請求項５０】
光検出器が分光計に接続されていること、カメラが装置に属する少なくともひとつの検出領域を観察するために配置されていること、そのカメラが光検出器付近に配置されていること、及び、前記媒体例えば物体を上方から照らすために追加の光源がカメラ付近に置かれ、そのカメラが前記媒体を側方から及び（又は）上方から見るようには位置されていること、
を特徴とする請求項１−７、９−１１、１３、１６−１８、２２、２３、２５−３０、３３、３４、４０−４２、４５−４７の１以上に記載された装置。
【請求項５１】
カメラが２個所の相互に分離しうる検出領域を上方から、又、側方から見るように配置され、カメラと追加の光源が２個所の検出領域の接続部の上方で、その領域（複数）の側端に配置されていることを特徴とする請求項５０に記載された装置。
【請求項５２】
全体的又は部分的に透明な媒体の特性を検出するための方法で、前記媒体を光源と光検出器の間に伸びている光路内の観測領域に置くことができ、前記媒体がその観測領域内でその光源により照らされ、少なくとも１個の光を導く光学要素がその観測領域と関連して配置され、その光検出器が前記媒体の特性を決定するのに適している方法で、
前記媒体が前記領域内にあるときに、前記媒体により屈折され、それゆえ、前記領域内で方向を変化して前記媒体を通過した光のみを検出すること、
光検出器が受けた屈折光の分光分析により前記媒体の特性を決定すること、及び、
光路内の位置で波長選択要素を用いること、その要素は光源又は検出器の動作と関連付けられていること、
を特徴とする方法。
【請求項５３】
光源の特性の構成要素となるように、又は、
光源と関連しているように、又は、
検出器の動作特性と、ないし、その動作特性内に関連しているように、
波長選択要素が機能できることを特徴とする請求項５２に開示された方法。
【請求項５４】
前記特性を以下のグループから選択すること：
− 材料又は物質のタイプ、
− 材料又は物質の成分
− 以下の１以上と関連した前記媒体の特性
− 温度
− 圧力
− 粘度
− 汚染
− 運動速度
− 密度
− 例えば一定基準に関連付けた状態変化
を特徴とする請求項５２に記載された方法。
【請求項５５】
前記媒体を流体により囲まれた領域に導入し、前記流体が、前記媒体の光屈折特性とは異なる特徴的な光屈折特性を有していること、
を特徴とする請求項５３又は５４に記載された方法。
【請求項５６】
光源から光を発生させ、第一の集光要素を経由して第一の光学要素と光検出器の間にある名目的光路内の位置に配置された第二の集光要素に送ること、及び、前記第二の光学要
素から光検出器に光を送ること、
を特徴とする前述の請求項５２−５５の１以上に記載された方法。
【請求項５７】
平行な光のとき第一の光学要素から第二の要素に光を送ること、
を特徴とする請求項５６に記載された方法。
【請求項５８】
観測領域を通過するときに方向を変えず、かつ、光ストップに集光する光をストップすること、前記ストップ作用は第二の集光要素と検出器の間の光路範囲内で行われること、及び、前記観測領域内の前記媒体により屈折され、それにより方向を変えて、第二の集光要素から出て、次ぎに、光ストップの周辺部より外側を通過する光を検出器に集光すること、
を特徴とする請求項５６又は５７に記載された方法。
【請求項５９】
前記観測領域内の前記媒体により屈折されて、それゆえ方向を変えて、第二の光学要素から導かれて、次ぎに、光ストップの周辺部より外側を検出器の方に通過した光を集光レンズの助けを受けて検出器に集光すること、集光レンズは光ストップと光検出器の間に位置する第二の光路範囲内で用いること、
を特徴とする請求項５８に記載された方法。
【請求項６０】
点光源から光を発生すること、
を特徴とする請求項５６−５９の１以上に記載された方法。
【請求項６１】
第一の要素と検出器の間の名目的光路の中である位置で集光を行うこと、
を特徴とする前述の請求項５２−５６の１以上に記載された方法。
【請求項６２】
前記区域内の暗い中心部を持つ光源から、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
その暗い中心部を持つ光源の像を像形成面上に発生するために、その領域から像形成面に向って集光すること、
第二の集光要素に向う平行な光のときの前方で、前記媒体により屈折される光を前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに集光すること、
を特徴とする請求項６１に記載された方法。
【請求項６３】
第一の集光要素と前記観測領域の間の光路内で、第一の光学要素から来る平行な光の第一のフィルター処理部分により濾過すること、
前記観測領域からの出口での光路内で、第一のフィルター処理により通過できて、前記観測領域内の前記媒体により屈折されない平行な光を第二のフィルター処理によりストップさせること、
前記媒体が受け取って、そこから屈折され、それゆえ、第二のフィルター処理がストップしなかった光を捕捉すること、及び、
第二の集光要素から光検出器に集光する前記屈折された光を捕捉すること、
を特徴とする請求項５２−５６の１以上に記載された方法。
【請求項６４】
光源として点光源を用いていることを特徴とする請求項６３に記載された方法。
【請求項６５】
光を点光源から第一の集光要素の方に向け、次ぎに、その第一の要素から焦点に向けること、
焦点付近の光路内で、前記観測領域を通過するときに方向を変えず、焦点に向って集光される光を発生した点光源の光をストップすること、及び、
その焦点の後方又は周辺の位置内で、前記観測領域内の前記媒体により屈折され、それ
ゆえ、方向を変えた光を検出すること、
を特徴とする請求項５２−５５の１以上に記載された方法。
【請求項６６】
暗い中心部を持つ光源からの光が、光検出器に向う光路内の第一の位置に配置された第一の集光要素を経由して送られること、
を特徴とする請求項５２−５５に記載された方法。
【請求項６７】
光源からの光を、第一の集光要素を経由して、第一の位置と光検出器の間の光路内の第二の位置に配置された第二の集光要素に向って送られること、
を特徴とする請求項６６に記載された方法。
【請求項６８】
その第一の集光要素と光検出器の間の観測領域に、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給できること、
第一の集光要素によって、その暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、像形成面に向けて集光すること、及び、
平行な光のときの前方で前記媒体により分散された光の少なくとも一部が、前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに到達できること、
を特徴とする請求項６６に開示された方法。
【請求項６９】
その第一の集光要素と光検出器の間の観測領域に、平行な光のときの前方を含まない特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
第二の光学要素が、観測領域から像形成面に向けて集光できること、
像形成面上に、その暗い中心部を持つ光源の像を生じること、及び、
第二の集光要素に向う平行な光のときの前方で前記媒体により屈折された光を、前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに集光すること、
を特徴とする請求項６７に開示された方法。
【請求項７０】
暗い中心部を持つ光源が以下のひとつとして構成されること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
− 反射器、ディフューザー及び暗い中心部を持つ光源、
を特徴とする請求項６６−６９の１以上に記載された装置。
【請求項７１】
第一の集光要素を、球面又は楕円面の反射器として構成することを特徴とする請求項６６又は６８に記載された方法。
【請求項７２】
第一の集光要素を非球面形、放物面形又は双曲面形を有するように構成することを特徴とする請求項６５又は６７に記載された方法。
【請求項７３】
ＮＩＲタイプの光検出用分光分析のために用いること、及び、光源と光検出器が赤外線又は近赤外線の帯域で動作できること、
を特徴とする請求項５２−７２の１以上に記載された方法。
【請求項７４】
前記第一の集光要素、又は、前記第一及び第二の集光要素の少なくともひとつとして１個又は２個の曲面ミラーを用いること、
を特徴とする請求項５２−７３の１以上に記載された方法。
【請求項７５】
前記第一の要素、又は、前記第一及び第二の要素の少なくともひとつとしてレンズ又はレンズの部分を用いること、
を特徴とする請求項５２−７４の１以上に記載された方法。
【請求項７６】
光源と検出器の間の光路内に、少なくとも１個の光路の方向変更用ミラーを配置すること、
を特徴とする請求項５２−７３の１以上に記載された方法。
【請求項７７】
入射光路の方向に対して傾斜した平面ミラーを前記ミラー要素として使用すること、
を特徴とする請求項７６に記載された方法。
【請求項７８】
前記媒体が固体又は液体の形で検出領域を通過できること、
を特徴とする請求項５２−７７の１以上に記載された方法。
【請求項７９】
前記媒体が固体の形である場合、前記媒体がガラス又はプラスチックの材料、例えば、空の包装材料であることを特徴とする請求項７８に記載された方法。
【請求項８０】
光路内の第一の位置に配置された第一の光反射要素が、暗い中心部を有する光源からの光を受けて、この光を光検出器の方に送れること、
を特徴とする請求項５２−５５の１以上に記載された方法。
【請求項８１】
光源と第一の要素の間の中間領域に、暗い中心部からの光が無くて、特定角度の分散された帯域内の光を供給すること、
暗い中心部を持つ光源の像を生じるために、光源と同じか又はほぼ同じ面に位置する像形成面に向けて光を反射すること、及び、
前記暗い中心部により代表される光検出フィールドに到達するように、前記媒体により散乱された光の少なくとも一部を暗い中心部に向けること、
を特徴とする請求項８０に記載された方法。
【請求項８２】
光を逆反射又は分散性反射を用いて反射すること、
を特徴とする請求項８０又は８１に記載された方法。
【請求項８３】
前記媒体が固体又は液体の形で検出領域を通過できること、
を特徴とする請求項８０−８２の１以上に記載された方法。
【請求項８４】
前記媒体が固体の形である場合、前記媒体がガラス又はプラスチックの材料、例えば、空の包装材料であることを特徴とする請求項８３に記載された方法。
【請求項８５】
暗い中心部を持つ光源を以下のひとつとして構成すること、
− 環状光源、
− 多角形光源、
− 一対の平行な照明ラインを持つ光源、
− 前記暗い中心部の周囲のフレーム又はリングとして配置された少なくとも２個の光源、
− 反射器、ディフューザー及び暗い中心部を持つ光源、
を特徴とする請求項８２−８４の１以上に記載された方法。
【請求項８６】
光源と光検出器が赤外線又は近赤外線の帯域で動作できるように、ＮＩＲタイプの光検出用分光分析のために用いること、
を特徴とする請求項８０−８５の１以上に記載された方法。
【請求項８７】
検出器からの出力のプロセッサーによる処理、
前記媒体が以下の操作の少なくともひとつを受けること：秤量、カメラ・ベースの観察及び金属検出、
を特徴とする前述の請求項５２−８６の１以上に記載された方法。
【請求項８８】
１個所の観測領域内か又は２個所の相互に分離できる観測領域内で、側方から及び（又は）上方から前記媒体を見るためのカメラによる観察、
を特徴とする請求項５２−５８、６２、６６、６７、６９−７４、７８−８０及び８７に記載された方法。
【請求項８９】
以下のパラメーターの少なくとも１個を決定するために分光計に接続された光検出器からの信号出力とカメラによる観察を統合すること、
− 前記媒体の面積、
− 透明媒体の材料の色、
− 非透明媒体の材料の色、
− 前記媒体の形状、
− 前記媒体の運動、
を特徴とする請求項８８に記載された方法。
【請求項９０】
カメラによる観察に、少なくとも１個所の観測領域の動作状態の制御が含まれること、を特徴とする請求項８８又は８９に記載された方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１３ｃ】
【図１４】
【図１５】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１６ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１３ｃ】
【図１４】
【図１５】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１６ｃ】
【公表番号】特表２００８−５１４９１５（Ｐ２００８−５１４９１５Ａ）
【公表日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３３４１５（Ｐ２００７−５３３４１５）
【出願日】平成１７年９月２３日（２００５．９．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＯ２００５／０００３５１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０４１３０３
【国際公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【出願人】（５００３６２６６０）トムラ・システムズ・エイ・エス・エイ (11)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２３日（２００５．９．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＯ２００５／０００３５１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０４１３０３
【国際公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【出願人】（５００３６２６６０）トムラ・システムズ・エイ・エス・エイ (11)
【Ｆターム（参考）】
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