(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのサンプルを測定するのに適した光学測定装置であって、前記光学測定装置は、
光束を発する少なくとも一つの発光ユニットと、
前記光束の伝送路に配置され、且つ、前記サンプルをそれぞれ収容して、前記光束の伝送路に交互に入る複数の収容スペースを有するステージと、
前記光束の伝送路に配置され、且つ、前記発光ユニットと前記ステージとの間に位置する少なくとも一つのレンズと、
前記光束を検出するよう、前記ステージからの前記光束の伝送路に配置された少なくとも一つの光検出器と、を備え、
前記レンズの出射面は、前記ステージの前記レンズに向かう面の上における正投影が多辺形を示しており、
前記収容スペースの一つが前記光束の伝送路に入る時、前記多辺形の各辺の垂直二等分直線が前記光束の伝送路に入る前記収容スペースと隣接する収容スペースと重ならず、前記垂直二等分直線が前記多辺形の前記辺の中点を開始点として、前記辺の垂直二等分線に沿って前記多辺形から離れる方向へ延伸する線分であり、
前記光束が前記ステージの法線方向から入射される、光学測定装置。
【請求項２】
請求項1に記載する光学測定装置であって、前記サンプルは生物サンプル又は非生物サンプルを含む光学測定装置。
【請求項３】
請求項1に記載する光学測定装置であって、前記少なくとも一つのレンズは複数のレンズであり、前記少なくとも一つの発光ユニットは複数の発光ユニットであり、前記少なくとも一つの光検出器は複数の光検出器であり、前記発光ユニットが発する前記光束はそれぞれ前記レンズを経由して前記ステージに伝送され、且つ、前記光検出器にそれぞれ伝送され、前記ステージは回転して前記収容スペースを前記光束の伝送路に交互に入らせ、且つ、前記発光ユニットが発する前記光束はそれぞれ複数の性質が異なる光束である光学測定装置。
【請求項４】
請求項3に記載する光学測定装置であって、前記発光ユニットと前記光検出器に電気的に接続し、前記光束を交互に発するよう前記発光ユニットを駆動する制御ユニットをさらに備え、いずれか一つの前記発光ユニットが前記光束の一つを発する時、前記収容スペースが前記光束の伝送路に交互に入り、前記光検出器は測定した前記光束を前記制御ユニットに伝送する複数の電気信号に変換し、且つ、前記制御ユニットは前記電気信号を分析する光学測定装置。
【請求項５】
請求項4に記載する光学測定装置であって、前記ステージを回転させるため、前記ステージに連結し、且つ、前記制御ユニットに電気的に接続して、前記発光ユニットの発光時間と前記ステージの回転時間とを適合させるアクチュエータをさらに備える光学測定装置。
【請求項６】
請求項3に記載する光学測定装置であって、前記発光ユニットと前記光検出器に電気的に接続し、前記光束を同時に発するように前記発光ユニットを駆動する制御ユニットをさらに備え、前記収容スペースが前記光束の伝送路に入り、前記光検出器は測定した前記光束を前記制御ユニットに伝送する複数の電気信号に変換し、且つ、前記制御ユニットは前記電気信号を分析する光学測定装置。
【請求項７】
請求項3に記載する光学測定装置であって、前記光検出器が前記光束を検出する時、前記ステージは連続して回転する光学測定装置。
【請求項８】
請求項3に記載する光学測定装置であって、前記光束の波長範囲は互いに異なる光学測定装置。
【請求項９】
請求項1に記載する光学測定装置であって、前記レンズは入射面と、前記入射面に対する出射面と、前記入射面と前記出射面を連結した複数の側面と、を有し、前記発光ユニットが発する前記光束は順番に前記入射面と前記出射面を透過し、且つ、前記ステージにある前記側面の正投影は前記多辺形の複数の辺をそれぞれ形成する光学測定装置。
【請求項１０】
請求項9に記載する光学測定装置であって、前記入射面は平面であって、且つ、前記出射面は前記入射面から離れる方向へ突起する曲面である光学測定装置。
【請求項１１】
請求項9に記載する光学測定装置であって、前記入射面は前記発光ユニットに向かって突起する曲面であって、且つ、前記出射面は前記入射面から離れる方向へ突起する曲面である光学測定装置。
【請求項１２】
請求項9に記載する光学測定装置であって、前記少なくとも一つのレンズは複数のレンズであり、少なくとも部分的な前記レンズの前記入射面はそれぞれ複数の光学微細構造を含み、且つ、異なる前記レンズに属する前記光学微細構造は互いに同じ又は少なくとも部分的に異なる光学測定装置。
【請求項１３】
請求項1に記載する光学測定装置であって、前記光束の伝送路に配置され、且つ、前記発光ユニットと前記光検出器との間に位置するフィルタユニットをさらに備える光学測定装置。
【請求項１４】
請求項1に記載する光学測定装置であって、前記サンプルの温度を所定の温度範囲内に維持する温度制御ユニットをさらに備える光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学測定装置および光学測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生物医学応用において、光学検出技術により微小サンプル、例えば赤血球などの細胞が測定され、特定の光にする吸収状態に基づき、細胞中の特定物質の含量や成分比率に反応する。一般的には、従来の光学検出技術はレーザ光源が主に使われる。レーザ光源の体積は大きく、消費電力は高く、価格も高価であることから、光学測定装置のコストも高くなってしまう。近年の半導体科学技術の進歩の下、発光ダイオード(Light Emitting Diode,LED)は低消費電力、低コスト、低発熱、小さな体積の特長を有し、レーザ光源に取って代わって検出装置の光源となりつつある。
【０００３】
しかしながら、一般の発光ダイオード自身からの配光および強度分布は不均一であることから、体積が非常に微小なサンプルを測定するのは困難である。これはサンプルの光学測定の正確性と認識性に大きく影響し、発光ダイオードの光学検出の応用を限定的なものにしてしまう。同時に、高速且つ大量にサンプルの特性を測定する応用において、複数の発光ダイオードを用いてサンプルを測定する時、複数の発光ダイオードが発光する複数の光束はお互いに光信号を干渉し、サンプルが得る光信号のノイズが増加することでしばしば誤認識をしてしまう。したがって測定サンプルの光信号を高速且つ正確に用いることが、現時点で解決が望まれている課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、複数のサンプルの複数の異なる特性を測定するのに適した光学測定装置を提供する。
【０００５】
本発明は、複数のサンプルを測定するのに適した光学測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は少なくとも一つのサンプルを測定するのに適した光学測定装置を提供し、光学測定装置は、少なくとも一つの発光ユニットと、ステージと、少なくとも一つのレンズと、少なくとも一つの光検出器を備える。発光ユニットは光束を発するのに適する。ステージは光束の伝送路に配置され、且つ、複数の収容スペースを有し、上記複数の収容スペースはサンプルをそれぞれ収容し、上記複数の収容スペースは光束の伝送路に交互に入る。レンズは光束の伝送路に配置され、且つ、発光ユニットとステージとの間に位置し、ステージ上にあるレンズの正投影は多辺形を示し、上記複数の収容スペースの一つが光束の伝送路に入る時、多辺形の各辺の垂直二等分直線は上記複数の収容スペースの別の隣接する収容スペースと重ならず、垂直二等分直線は多辺形の辺の中点を開始点として、辺の垂直二等分線に沿って多辺形から離れる方向へ延伸する線分である。光検出器は光束を検出するよう、ステージからの光束の伝送路に配置される。
【０００７】
本発明の実施形態において、上記レンズは複数のレンズであり、少なくとも一つの発光ユニットは複数の発光ユニットであり、少なくとも一つの光検出器は複数の光検出器であり、上記複数の発光ユニットが発する上記複数の光束はそれぞれ上記複数のレンズを経由して上記複数のステージに伝送され、且つ、上記複数の光検出器にそれぞれ伝送され、ステージは回転して前記複数の収容スペースを上記複数の光束の伝送路に交互に入らせ、且つ、上記複数の発光ユニットが発する上記複数の光束はそれぞれ複数の性質が異なる光束である。
【０００８】
本発明の実施形態において、上記光学測定装置は、上記発光ユニットと上記光検出器に電気的に接続し、光束を交互に発するよう上記発光ユニットを駆動する制御ユニットをさらに備え、いずれか一つの発光ユニットが光束を発する時、上記収容スペースが光束の伝送路に交互に入り、上記光検出器は測定した光束を制御ユニットに伝送する複数の電気信号に変換し、且つ、制御ユニットは上記複数の電気信号を分析する。
【０００９】
本発明の実施形態において、上記光学測定装置は、ステージを回転させるため、ステージに連結し、且つ、制御ユニットはアクチュエータに電気的に接続し、上記複数の発光ユニットの発光時間とステージの回転時間とを適合させるアクチュエータをさらに備える。
【００１０】
本発明の実施形態において、上記光検出器が光束を検出する時、ステージは連続して回転する。
【００１１】
本発明の実施形態において、上記複数の光束の波長範囲は互いに異なる。
【００１２】
本発明の実施形態において、上記レンズは入射面と、入射面に対する出射面と、入射面と出射面を連結した複数の側面と、を有し、発光ユニットが発する光束は順番に入射面と出射面を透過し、且つ、ステージにある上記複数の側面の正投影は多辺形の複数の辺をそれぞれ形成する。
【００１３】
本発明の実施形態において、上記入射面は平面であって、且つ、出射面は入射面から離れる方向へ突起する曲面である。
【００１４】
本発明の実施形態において、上記入射面は発光ユニットへ向かって突起する曲面であって、且つ、出射面は入射面から離れる方向へ突起する曲面である。
【００１５】
本発明の実施形態において、上記入射面は複数の光学微細構造を含む。
【００１６】
本発明の実施形態において、上記少なくとも部分的な上記複数のレンズの上記複数の入射面は複数の光学微細構造をそれぞれ含み、且つ、異なる上記複数のレンズに属する上記複数の光学微細構造は互いに同じ又は少なくとも部分的に異なる。
【００１７】
本発明の実施形態において、上記光学測定装置は、光束の伝送路に配置され、且つ、発光ユニットと光検出器との間に位置するフィルタユニットをさらに備える。
【００１８】
本発明の実施形態において、上記光学測定装置は、サンプルの温度を所定の温度範囲内に維持する温度制御ユニットをさらに備える。
【００１９】
本発明の実施形態は少なくとも一つのサンプルを測定するのに適した光学測定装置を提供し、光学測定装置は、複数の発光ユニットと、ステージと、複数の光検出器を備える。発光ユニットは複数の性質が異なる光束を交互に発する。ステージは上記複数の光束の伝送路に配置され、且つ、サンプルをそれぞれ収容する複数の収容スペースを有する。いずれか一つの発光ユニットが上記複数の光束の一つを発する時、上記複数の収容スペースは光束の伝送路に交互に入る。複数の光検出器は上記複数の光束をそれぞれ検出するよう、前記ステージを透過する上記複数の光束の伝送路に配置される。
【００２０】
本発明の実施形態において、上記光学測定装置は、上記複数の発光ユニットとステージとの間に配置される複数のレンズをさらに備え、各上記レンズは入射面と、入射面に対する出射面と、入射面と出射面を連結した複数の側面と、を有し、各発光ユニットが発する光束は順番に入射面と出射面を透過し、且つ、前記ステージ上にある各前記レンズの正投影は多辺形を示す。
【００２１】
本発明は複数のサンプルを測定するのに適した光学測定方法であって、光学測定方法は、複数の性質が異なる光束を交互に提供するステップと、いずれか一つの光束を提供する時、上記複数のサンプルを光束の伝送路に交互に入らせるステップと、いずれか一つの光束を提供する時、上記複数のサンプルが入る位置からの光束を電気信号に変換するステップと、を含む。
【００２２】
本発明の実施形態において、上記複数の性質が異なる光束を交互に提供するステップは上記複数の性質が異なる光束を繰り返し何回も交互に提供するステップである光学測定方法。
【００２３】
本発明の実施形態において、上記複数のサンプルを光束の伝送路に交互に入らせる方法は、上記複数のサンプルを光束の伝送路に交互に入らせるよう、上記複数のサンプルを回転中心の周りを回転させることを含む。
【００２４】
本発明の実施形態において、上記光学測定方法は、上記複数の光束をそれぞれ変換した上記複数の電気信号を拡大するステップと、上記複数のサンプルの特性をそれぞれ判断するために、拡大された前記電気信号を分析するステップをさらに含む。
【００２５】
本発明の実施形態において、上記光学測定方法は、上記複数の光束の変換した上記複数の電気信号を交互に分析し、いずれか一つの光束を提供する時、光束の変換した電気信号を分析するステップをさらに含む。
【００２６】
本発明の実施形態において、上記光学測定方法は、上記複数の光束の照射範囲をそれぞれ限定するよう複数のレンズを用い、上記複数のサンプルの一つがいずれか一つの光束の伝送路に入る時、上記複数のサンプルの別の隣接するサンプルは光束の照射範囲外に位置することをさらに含む。
【００２７】
本発明の実施形態において、上記複数のサンプルは生物サンプル又は非生物サンプルを含む。
【００２８】
本発明の実施形態において、上記複数のサンプルは複数の同じサンプルである。
【発明の効果】
【００２９】
上述に基づき、本発明の実施形態における光学測定装置は、上記複数の発光ユニットの光がステージ上の上記複数の収容スペースにあるサンプルに互いに干渉することを減少するよう、前記複数の発光ユニットに配置された前記複数のレンズを活用できる。本発明の実施形態における光学測定方法は、上記複数の収容スペースを複数の性質が異なる発光ユニットが発する性質が異なる光束の伝送路に交互に入らせ、複数のサンプルの異なる特性を交互に検出できる。さらに、本発明の実施形態における光学測定方法は、複数の性質が異なる光束を交互に提供することにより、いずれか一つの光束を提供する時、上記複数のサンプルを上記光束の伝送路に入らせ、上記複数のサンプルの特性を測定でき、性質が異なる光束の間の互いに干渉する状況を減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】本発明の実施形態における光学測定装置の図である。
【図１Ｂ】図１Ａの実施形態における光学測定装置のステージの平面図である。
【図２Ａ】図１Ａの実施形態におけるレンズの配列の図である。
【図２Ｂ】別の角度から見た図２Ａのレンズの配列の図である。
【図３Ａ】図１Ａのレンズの入射面の変更を示す。
【図３Ｂ】図１Ａのレンズの入射面の別の変更を示す。
【図４】本発明の別の実施形態における光学測定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の目的、技術方案、利点を更に明確化するために、以下に、具体的な実施形態を組合せ、図面を参考にし、本発明の詳細な説明を行う。図面の主要部材の図の番号を以下に示す。
１０：光学測定装置
１００、１００１、１００２、１００３、１００４、１００５、１００６、１００７：発光ユニット
１１０：レンズ
１２０：光検出器
１３０：制御ユニット
１４０：フィルタユニット
１５０：温度制御ユニット
ＡＸ：回転軸
ＢＤ：パッケージ構造
ＢＳ：サンプル
ＣＨ：発光ダイオードチップ
ＣＰ：連結部
Ｄ：窪み
ＤＲ：アクチュエータ
ＥＳ：電気信号
Ｆ：法線
ＧＣ１：回転中心
ＧＣ２：幾何学的中心
ＩＳ：入射面
Ｋ：線分
Ｌ：光束
ＭＦ：収容スペース
ＭＳ：光学微細構造
Ｎ：辺数
ＯＳ：出射面
Ｐ：ステージ
ＰＬ：平面
ＰＪ：正投影
ＳＬ：垂直二等分直線
Ｒ：突起
ＳＳ：側面
Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ３００：ステップ
ＺＳ：光のストライプ
θ１、θ２：角度
【００３２】
図１Ａは本発明の実施形態における光学測定装置の図である。図１Ａに示すように、本実施形態において、光学測定装置１０は少なくとも一つのサンプルＢＳを測定するのに適しており、サンプルＢＳは生物サンプル又は非生物サンプルを含み、本実施形態において、サンプルＢＳの数量は例えば複数であるが、本発明はこれに限定されない。且つ、上記複数のサンプルＢＳは複数の同じサンプルＢＳ又は個別の異なるサンプルＢＳであることができ、本発明はこれに限定されない。光学測定装置は少なくとも一つの発光ユニット１００と、ステージＰと、少なくとも一つのレンズ１１０と、少なくとも一つの光検出器１２０を備える。発光ユニット１００は光束Ｌを発し、本実施形態において、発光ユニット１００の数量は例えば７つとしているが、本発明はこれに限定されない。ステージＰは光束Ｌの伝送路に配置され、且つ、複数の収容スペースＭＦを有し、上記複数の収容スペースＭＦはサンプルＢＳをそれぞれ収容し、上記複数の収容スペースＭＦは光束Ｌの伝送路に交互に入る。レンズ１１０は光束Ｌの伝送路に配置され、且つ、発光ユニット１００とステージＰとの間に位置する。ステージＰ上にあるレンズ１１０の正投影は多辺形正投影ＰＪを示し、図１Ｂでは四辺形を示している。さらに、光検出器１２０は光束Ｌを検出するよう、ステージＰを透過する光束Ｌの伝送路に配置される。上記複数のサンプルＢＳは例えば血液、細胞、又は組織スライスなどの生物サンプルである。その他の実施形態において、サンプルＢＳは化学サンプルであることもでき、有機芳香族炭化水素(organic aromatic hydrocarbons)、ベンゼン(benzene)、ナフタレン(naphthalene)、アントラセン(anthracence)及びその他の化合物の少なくとも一つであるが、本発明はこれに限定されない。光束ＬはサンプルＢＳを照射後サンプルＢＳの光学信号をもたらし、光検出器１２０は後の分析処理のための上記光学信号を受信できる。本実施形態において、光検出器１２０は例えば発光ダイオード(photodiode、ＰＤ)であるが、本発明はこれに限定せず、その他の実施形態において、受光ユニットは光電子増倍管(photo-multiplier tube、ＰＭＴ)、電荷結合素子(charged-coupled device、ＣＣＤ)、又はその他適切な光電素子である。且つ、本実施形態における収容スペースＭＦの材質は高透光性と低生物学的反応性(biologically)を有するものが好ましく、例えば、ポリメタクリル酸メチル(polymethyl methacrylate、ＰＭＭＡ)、ポリジメチルシロキサン(polycarbonate、ＰＤＭＳ)、ポリカーボネート(polycarbonate、ＰＣ)である。しかし、本発明はこれに限定されない。
【００３３】
図１Ｂは図１Ａの実施形態における光学測定装置のステージの平面図であり、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態において、レンズ１１０は上記複数の発光ユニット１００の発する配光を変更でき、上記複数の発光ユニット１００が測定する時の互いに干渉する現象を低減できる。詳細に述べると、上記複数の収容スペースＭＦの一つが光束Ｌの伝送路に入る時、ステージＰ上にあるレンズ１１０の正投影(即ち多辺形正投影ＰＪ)の各辺の垂直二等分直線ＳＬは上記複数の収容スペースＭＦの別の隣接する収容スペースＭＦと重ならない。垂直二等分直線ＭＦは多辺形正投影ＰＪの辺の中点を開始点とし、且つ、辺の垂直二等分線に沿って多辺形正投影ＰＪから離れる方向へ延伸する線分である。例を挙げると、図１Ａのレンズ１１０は四角柱のレンズであり、且つレンズ１１０のステージＰ上における正投影ＰＪは四辺形であり、例えば正方形である。図１Ａの実施形態において、発光ユニット１００の発する光束Ｌの配光は、レンズ１１０を透過した後に変更され、その強度分布が正投影ＰＪ内に集中するが、正投影ＰＪに沿った四辺の垂直二等分直線ＳＬの方向に光のストライプＺＳ分布を有する可能性があり(図１Ｂに示す)、上記複数の光のストライプＺＳは周辺の収容スペースＭＦと重なって周辺の収容スペースＭＦにあるサンプルＢＳを照射する時、干渉が発生し測定結果に影響する可能性がある。且つ、その他の実施形態において、レンズ１１０が円柱レンズである場合、そのライトスポットはステージＰ上にある円柱レンズの正投影中心から外側へ散らばる可能性があり、比較的容易に照射が周辺の収容スペースＭＦに干渉する。図１Ａの実施形態において、レンズ１１０の配置位置及び角度を調整して、正投影ＰＪに沿った垂直二等分直線ＳＬの方向の上記複数の光のストライプＺＳは周辺の収容スペースＭＦと重ならず、これに基づき干渉の発生を回避し、測定の信頼性(reliability)を向上させる。
【００３４】
図２Ａは図１Ａの実施形態におけるレンズの配列の図であり、図２Ｂは別の角度から見た図２Ａのレンズの配列の図である。図１Ａから図２Ｂに示すように、詳細に述べると、上記複数のレンズ１１０は一体射出成型、又は複数の個別のレンズ１１０であることができる。ステージＰは回転中心ＧＣ１の周りを回転する。本実施形態において、上記複数のレンズ１１０は以下の式を満たす。
【００３５】
【数１】
0006043916.tif 000002
且つ、
【数２】
0006043916.tif 000003
【００３６】
θ１はいずれか２つの隣接するレンズ１１０が対応する２つの多辺形正投影ＰＪ(図１Ａ及び図２Ａの実施形態において四辺形の正投影ＰＪを例に挙げている)の２つの幾何学的中心ＧＣ２と回転中心ＧＣ１の２つの線分Ｋのなす角であり、θ２はいずれか１つのレンズ１１０が対応する多辺形正投影ＰＪ(図１Ａ及び図２Ａの実施形態において四辺形の正投影ＰＪを例に挙げている)の複数の辺の法線Ｆと多辺形正投影ＰＪの幾何学的中心ＧＣ２の回転中心ＧＣ１の線分Ｋまでの最小となるなす角であり、Ｎは多辺形正投影ＰＪの辺数であり、本実施形態において、Ｎ＝４であり、即ち多辺形正投影ＰＪは四辺形であるが、本発明はこれに限定されない。さらに、本実施形態において、異なるレンズ１１０の上記複数のθ２は互いに相等するか、又は少なくとも部分的に相等でなくともよく、且つ、異なるレンズ１１０の上記複数のθ１は互いに相等するか、又は少なくとも部分的に相等しないことができる。したがって、複数のレンズ１１０は上記配列方式により光のストライプＺＳが周辺の収容スペースＭＦ内のサンプルＢＳに干渉して測定に影響することを回避できる。
【００３７】
更に詳細に述べると、図１Ａから図２Ｂに示すように、ステージＰは回転により上記複数の収容スペースＭＦを上記複数の光束Ｌの伝送路に入らせ、且つ上記複数の発光ユニット１００が発する上記複数の光束Ｌはそれぞれ複数の性質が異なる光束である。例を挙げると、本実施形態の発光ユニット１００が発する光束Ｌは可視光線又は非可視光線である。詳しく述べると、使用者が所望の測定サンプルと所望の測定特性に基づき、適切な波長を発する発光ユニット１００を選定できる。具体的に述べると、測定数値が人体の血液飽和酸素濃度である場合、発光ユニット１００は近赤外線と赤色光を発する発光ダイオードであることができる。又は、測定数値が生物組織の蛍光強度である場合、発光ユニット１００は青色光を発する発光ダイオードであることができるが、本発明はこれに限定されない。
【００３８】
図１Ａから図２Ｂに示すように、更に述べると、光学測定装置１０は制御ユニット１３０をさらに備え、上記複数の発光ユニット１００と上記複数の光検出器１２０に電気的に接続する。光学測定装置１０はアクチュエータＤＲをさらに備え、ステージＰを回転軸ＡＸに沿って回転させるよう、ステージＰに連結させる。光検出器１２０が光束Ｌを検出する時、ステージＰは連続して回転することができる。且つ、制御ユニット１３０はアクチュエータＤＲに電気的に接続し、上記複数の発光ユニット１００の発光時間とステージの回転時間とを適合させる。制御ユニット１３０は上記複数の発光ユニット１００を駆動し、異なる光束Ｌを交互に発することができ、いずれか一つの発光ユニット１００が光束Ｌを発する時、上記複数の収容スペースＭＦが光束Ｌの伝送路に交互に入り、上記複数の光検出器１２０は測定した上記複数の光束Ｌを制御ユニット１３０に伝送する複数の電気信号ＥＳに変換し、且つ、制御ユニット１３０は上記複数の電気信号を分析し、これに基づき複数のサンプルＢＳの特性を測定できる。例を挙げると、制御ユニット１３０は単一の発光ユニット１００２を駆動でき、この時ステージＰは連続して回転して、ステージＰ上の全ての収容スペースＭＦはいずれも発光ユニット１００２によって照射され、光検出器１２０が上記複数の収容スペースＭＦのサンプルＢＳにもたらす光学信号を受信する。受信後、制御ユニット１３０は発光ユニット１００２を切り、別の発光ユニット１００３を駆動し、同じ方法でサンプルＢＳの光学信号を取得する。これに基づき類推すると、制御ユニット１３０は全ての発光ユニット１００を交互に駆動し、上記複数のサンプルＢＳを交互に照射し、本実施形態において、上記複数の発光ユニット１００の波長範囲は互いに異なることができ(その波長範囲は３４０ｎｍから９４０ｎｍ)、各サンプルＢＳの異なる特性を迅速に検出できる。注意すべきことは、制御ユニット１３０は各発光ユニット１００を交互に駆動するので、測定時に複数の異なる光源が互いに干渉して測定結果に影響することを回避できることであり、同時に複数のサンプルＢＳの複数の特性を迅速に測定でき、測定の信頼度及び効率を向上できる。
【００３９】
又は、図１Ａの実施形態の制御ユニット１３０も上記複数の発光ユニット１００を駆動して同時に上記複数の光束を発し、且つ上記複数の収容スペースＭＦは上記複数の光束Ｌの伝送路に交互に入る。上記複数の発光ユニット１００と対応するレンズ１１０は図２Ａの配列方法により上記複数の光束Ｌがレンズ１１０を経て発生する光のストライプＺＳが周辺の収容スペースＭＦのサンプルＢＳに照射され干渉が発生して測定結果に影響することを回避できる。したがって、複数のサンプルＢＳの複数の特性を迅速に測定でき、測定の信頼度及び効率を向上できる。
【００４０】
図３Ａは図１Ａのレンズの入射面の変更を示す。図３Ｂは図１Ａのレンズの入射面の別の変更を示す。図１Ａから図３Ｂに示すように、本実施形態において、レンズ１１０は入射面ＩＳと、入射面ＩＳに対する出射面ＯＳおよび入射面ＩＳと出射面ＯＳを連結した複数の側面ＳＳを有し、発光ユニット１００が発する光束Ｌは順番に入射面ＩＳと出射面ＯＳを透過し、且つ、ステージＰにある上記複数の側面ＳＳの正投影ＰＪは多辺形正投影ＰＪの複数の辺をそれぞれ形成し(図１Ａでは四辺形正投影ＰＪの４つの辺である)、本実施形態において、入射面ＩＳは平面であって、且つ、出射面ＯＳは入射面ＩＳから離れる方向へ突起する曲面である。一般的には、サンプルＢＳが光照射されて発生する光信号は非常に微弱であり、本実施形態において、発光ユニット１００、レンズ１１０、サンプルＢＳが適切な距離を保つ状況で、光束Ｌがレンズ１１０を通過する時、突出した局面の出射面ＯＳによりサンプルＢＳに集光され、サンプルＢＳの特性を測定する品質を改善できる。一方、レンズ１１０が光束ＬをサンプルＢＳに集光して、サンプルＢＳの受光する光照度を向上できるので、本実施形態の光学測定装置１０は発光ユニット１００が発する光束Ｌの総エネルギーが低い状況でも良好な光学信号を取得できる。換言すると、レンズ１１０の光学作用によって、発光ユニット１００の消費電力を低くでき、動作温度も低くできる。このように、発光ユニット１００の寿命が延長され、光学測定装置１０の耐用性が増す。
【００４１】
詳しく述べると、レンズ１１０は入射面ＩＳに配置された複数の光学微細構造ＭＳをさらに含む。図３Ａに示すように、上記複数の光学微細構造ＭＳは出射面ＯＳの方へ窪む窪みＤであることができる。窪みＤは部分的に球面であることができる。しかしながら、光学微細構造ＭＳの種類は図３Ａに限定されない。例を挙げると、図３Ｂに示すように、光学微細構造ＭＳは出射面ＯＳから離れる方向へ突起した複数の突起Ｒであることができる。突起Ｒは部分的に球面であることができる。光束Ｌがレンズ１１０に入る時、入射面ＩＳ上の上記複数の光学微細構造ＭＳにより屈折及び散乱されて、光束Ｌをさらに均一にサンプルＢＳに投射させ、光をサンプルＢＳのある一部分小さい区域に過度に集中させて、サンプルＢＳの損傷や分解などが起こる情況を回避できる。さらに、上記複数の光学微細構造ＭＳのサイズや密度は図３Ａと図３Ｂに例を挙げて本実施形態を説明しているのみであるが、光学微細構造ＭＳのサイズや密度はいずれも実際の設計要求に応じて適切に変更できる。注意すべきことは、各レンズ１１０は同じ又は異なる光学微細構造ＭＳを含むか、又は部分的に同じ光学微細構造ＭＳを含むレンズ１１０を有するか、又は図２Ａに示すように、部分的に同じ光学微細構造ＭＳを含むレンズ１１０を有し、別の部分には光学微細構造ＭＳを含まないレンズ１１０を有することである。光学微細構造ＭＳを含まないレンズ１１０の入射面ＩＳは例えば平面ＰＬであるが、その他の実施形態において、異なる測定需要に応じるよう、光学微細構造ＭＳを含まないレンズ１１０の入射面ＩＳは凹面又は凸面であることができるが、本発明はこれに限定されない。且つ、本実施形態において、レンズ１１０の形状は同じであるが、その他の実施形態において、実際の要求に応じて異なる形状のレンズ１１０を配置でき、本実施形態のレンズ１１０の形状において、数量と配列方式は本実施形態に説明しているのみであるが、本発明はこれに限定されない。
【００４２】
且つ、各レンズ１１０は相対する２つの連結部ＣＰをさらに備えることができる。２つの連結部ＣＰは相対する２つの側面ＳＳと連結する。図１Ａと図２に示すように、レンズ１１０は２つの連結部ＣＰにより発光ユニット１００にしっかりと連結する。本実施形態における連結部ＣＰの数量、形状、配置位置は例を挙げて本実施形態を説明しているのみであるが、本発明は連結部ＣＰの数量、形状、配置位置を限定せず、いずれも実際の要求に応じて異なる設計が可能である。
【００４３】
さらに、本実施形態において、発光ユニット１００は発光ダイオードチップＣＨと発光ダイオードチップＣＨを封止するパッケージ構造ＢＤを備える。パッケージ構造ＢＤは発光ダイオードチップＣＨが発する光束Ｌの発光分布を先行して調整し、レンズ１１０は再度調整でき、サンプルＢＳに達する発光分布をさらに均一にさせ、同時に干渉を減らし、測定結果に影響することを回避できる。
【００４４】
さらに述べると、本実施形態における光学測定装置１０はフィルタユニット１４０を選択的に備えることができる。フィルタユニット１４０は光束Ｌの伝送路に配置され、且つ、発光ユニット１００と光検出器１２０との間に位置する。フィルタユニット１４０はショートパスフィルタ(short-pass filter)、バンドパスフィルタ(band pass filter)、又はロングパスフィルタ(long-pass filter)等のフィルタ又はその組合せであることができ、本実施形態において、フィルタユニット１４０は光検出器１２０に配置できる。フィルタユニット１４０は周辺の光が光検出器１２０に入ることを有効に防ぐことができ、光学測定装置１０がサンプルＢＳの特性を測定する正確性を向上できる。
【００４５】
本実施形態における光学測定装置１０は温度制御ユニット１５０をさらに備えることができる。温度制御ユニット１５０はサンプルＢＳを所定の温度範囲内に維持させ、光学測定装置１０が測定するサンプルＢＳの特性をさらに正確にさせる。図１Ａに示すように、本実施形態において、温度制御ユニット１５０はステージＰ上の各収容スペ−スＭＦの傍に配置できる。しかしながら、その他の実施形態において、温度制御ユニット１５０は制御のために、空調システムであるか、又は光学測定装置１０のその他の位置に配置できる。
【００４６】
図４は本発明の別の実施形態における光学測定方法のフローチャートである。光学測定方法を行う装置は図１Ａの実施例における光学測定装置を参考にできるが、本発明はこれに限定されない。図１Ａ及び図４に示すように、本実施形態において、光学測定方法は複数のサンプルＢＳを測定するのに適し、且つ光学測定方法は、複数の性質が異なる光束Ｌを交互に提供するステップ(ステップＳ１００)と、いずれか一つの光束Ｌを提供する時、上記複数のサンプルＢＳを光束Ｌの伝送路に交互に入らせるステップ(ステップＳ２００)と、いずれか一つの光束Ｌを提供する時、上記複数のサンプルＢＳが入る位置からの光束Ｌを電気信号ＥＳに変換するステップ(Ｓ３００)を含む。上記複数の性質が異なる光束Ｌは交互に提供されるので、図１Ａの実施形態が示すように、サンプルＢＳが同時に複数の性質が異なる光束Ｌに照射され干渉が発生して測定結果に影響することを回避できる。したがって、いずれか一つの光束Ｌが上記複数のサンプルＢＳを交互に照射でき、発生した電気信号ＥＳを光検出器１２０により電気信号ＥＳに変換し、続いて別の性質の光束Ｌを提供するよう別の発光ユニット１００を点灯することを再判断できる。本実施形態において、サンプルＢＳの特性を測定するため、全ての発光ユニット１００が光束Ｌを発するまでステップＳ２００からステップＳ３００までを繰り返し行うことができる。このように、干渉が比較的少ない情況で複数のサンプルＢＳと複数のサンプルＢＳの複数の光学信号を正確に測定でき、測定の信頼度と効率を向上できる。光学測定方法に関する装置の詳細な動作に関しては図１Ａから図３Ｂの実施形態を参考にでき、ここでは再び説明しない。注意すべきことは、本実施形態において、各光源Ｌは交互に提供されるので、レンズ１１０は図１の実施形態における形状以外にも、円柱などのその他の形状のレンズを利用することができ、良好な測定結果も得ることができることである。
【００４７】
複数の性質が異なる光束Ｌを交互に提供する方法は、例えば先に提供する一つの光束Ｌを測定光源とすることができ、ステージＰ上の全てのサンプルＢＳがいずれも照射され、その光学信号を検出した後(例えばステージＰは１周、２周など回転する)、その後提供される別の光束Ｌを測定光源とする方法であり、これに基づき類推すると、全てのサンプルが複数の性質が異なる光束Ｌに照射され、その光学信号が検出されるまで続く。しかしながら、複数の性質が異なる光束Ｌを交互に提供する方法は複数の性質が異なる光束を繰り返し何回も交互に提供できる。即ち、上記複数の性質が異なる光束Ｌを交互に提供する方法は上記複数の性質が異なる光束Ｌを１回で交互に提供するか、又は上記複数の性質が異なる光束Ｌを何回も交互に提供できる。さらに、上記複数の性質が異なる光束Ｌを交互に提供する方法は、ある順番に基づき、複数の性質が異なる光束を提供でき、例えば順番に基づき、発光ユニット１００１、１００２、１００３、１００４、１００５、１００６、１００７に光束Ｌを発させるか、又は順番に基づき、発光ユニット１００７〜１００１に光束を発させるか、又は順番に基づき、発光ユニット１００１、１００４、１００３、１００２、１００７、１００５、１００６に光束を発させることができる。
【００４８】
詳しく述べると、本発明の実施形態において、上記複数のサンプルＢＳを光束Ｌの伝送路に交互に入らせる方法は、上記複数のサンプルＢＳに光束Ｌの伝送路に交互に入らせるよう、上記複数のサンプルＢＳを回転中心ＧＣ１の周りで回転させることを含むことができる。これに基づき、複数のサンプルＢＳの複数の特性を測定する効率をさらに向上できる。上記複数のサンプルＢＳは生物サンプル及び非生物サンプルを含むことができる。且つ、上記複数のサンプルＢＳは複数の同じサンプルＢＳ又は個別の異なるサンプルＢＳであることができ、本発明はこれに限定されない。
【００４９】
さらに、上記複数のサンプルＢＳを光束Ｌの伝送路に交互に入らせることはサンプルＢＳに光束Ｌの伝送路に１回で交互に入らせることができ、例えば発光ユニット１００は光束Ｌを発しつづける時、サンプルＢＳを１周回転させる。又は、上記複数のサンプルＢＳを光束Ｌの伝送路に交互に入らせることはサンプルＢＳに光束Ｌの伝送路に何回も交互に入らせることができ、例えば発光ユニット１００は光束Ｌを発しつづける時、サンプルＢＳを何周か回転させる。上記複数のサンプルＢＳを光束Ｌの伝送路に交互に入らせることは上記複数のサンプルＢＳにある順番に基づき光束Ｌの伝送路に入らせることができ、例えば発光ユニット１００は光束Ｌを発しつづける時、上記複数のサンプルＢＳを時計方向に回転させて光束Ｌの伝送路に入らせるか、又は上記複数のサンプルＢＳを時計と逆方向に回転させて光束Ｌの伝送路に入らせる。又は、発光ユニット１００は光束Ｌを発しつづける時、はじめに上記複数のサンプルＢＳをある方向(例えば、時計方向又は時計と逆方向)に回転させて光束Ｌの伝送路に入らせ、それから別の方向(例えば、時計と逆方向又は時計方向、且つ、上記のある方向とは異なる)に回転させて光束Ｌの伝送路に入らせることができる。換言すると、発光ユニット１００は光束Ｌを発しつづける時、上記複数のサンプルＢＳを１周又は何周か正転(反転)させ、それから１周又は何周か反転(正転)させるか、又は上記複数のサンプルＢＳを交互に正反転させることができる。
【００５０】
さらに、光学測定方法は光束Ｌの照射範囲をそれぞれ限定するよう複数のレンズ１１０を用い、上記複数のサンプルの一つがいずれか一つの光束Ｌの伝送路に入る時、上記複数のサンプルＢＳの別の隣接するサンプルＢＳは光束Ｌの照射範囲外に位置することをさらに含むことができる。例を挙げると、図１Ａのようにレンズ１１０の配置位置と角度を設計すると、正投影ＰＪに沿った四辺形の垂直二等分直線ＳＬの方向の上記複数の光のストライプＺＳが周辺の収容スペースＭＦと重ならず、これに基づき、干渉の発生を回避でき、測定の信頼性をさらに増加できる。
【００５１】
本発明の実施形態において、光学測定方法は上記複数の光束Ｌの変換した上記複数の電気信号ＥＳを交互に分析し、いずれか一つの光束Ｌを提供する時、光束の変換した一つの電気信号を分析するステップをさらに含むことができる。例を挙げると、図１Ａの実施形態に述べているように、単一の発光ユニット１００２が駆動して発光する時、光検出器１２０は発光ユニット１００２が上記複数のサンプルＢＳを照射して発生する光学信号を受光し、それを電気信号ＥＳに変換し、この時、制御ユニットは上記複数の電気信号ＥＳを分析し、これに基づき、上記複数のサンプルＢＳが発光ユニット１００２に対して所望の測定特性を判断する。発光ユニット１００２を切り、別の発光ユニット１００３を駆動して発光させて発光ユニット１００２と同様の測定を繰り返し行い、制御ユニット１３０は上記複数の対応した発光ユニット１００３が上記複数のサンプルＢＳを照射して発生する光学信号も分析し、これに基づき、上記複数のサンプルＢＳが発光ユニット１００３に対して所望の測定特性を判断する。これに基づき、本実施形態における制御ユニット１３０は順番に取得して上記複数のサンプルＢＳが対応する異なる波長光源の特性を分析し、サンプルＢＳを測定分析の効率をさらに向上できる。さらに、サンプルＢＳの光学信号は通常は微弱である。本実施形態において、光学測定方法は上記複数の光束Ｌをそれぞれ変換した上記複数の電気信号ＥＳを拡大するステップと、上記複数のサンプルＢＳの特性をそれぞれ判断するために、拡大された上記複数の電気信号ＥＳを分析するステップをさらに含むことができる。これによりサンプルＢＳの光学信号を判別する信頼性を増加することもできる。
【００５２】
以上をまとめると、本発明の実施形態における光学測定装置は、上記複数の発光ユニットの光がステージ上の上記複数の収容スペースにあるサンプルに互いに干渉することを減少させるよう、上記複数の発光ユニット上に配置した上記複数のレンズにより発光ユニットの発光範囲と配光を変更できる。本発明の別の実施形態における光学測定装置は上記複数の収容スペースを複数の性質が異なる光束の発光ユニットが発する性質が異なる光束の伝送路に入らせることにより、順番に複数の異なる性質(例えば異なる波長範囲)の発光ユニットを点灯して複数のサンプルの異なる特性を交互に検出し、且つ光源の干渉が減少するようレンズを配置させ、複数の異なる性質の発光ユニットを同時に点灯して、複数のサンプルの異なる特性を検出できる。さらに、本発明の別の実施形態における光学測定方法は複数の性質が異なる光束を交互に提供することで、いずれか一つの光束を提供する時、上記複数のサンプルに該光束の伝送路に入らせ、上記複数のサンプルの特性を測定し、複数の性質が異なる光束間で互いに干渉することを減少でき、上記複数のサンプルの特性をさらに分析でき、これにより、光学測定の効率と信頼性を増加できる。
【００５３】
以上で述べた具体的な実施形態は、本発明の目的、技術方案、有益な効果に対して、さらに詳しく説明した。理解すべきことは、以上で述べたことは本発明の具体的に実施形態にすぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の精神と原則の範囲内において、いかなる補正、差し替え、改善などはいずれも本発明の保護の範囲内に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１０    光学測定装置
１００、１００１、１００２、１００３、１００４、１００５、１００６、１００７    発光ユニット
１１０    レンズ
１２０    光検出器
１３０    制御ユニット
１４０    フィルタユニット
１５０    温度制御ユニット
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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