(57)【要約】    【構成】  化学分析装置において用いられる反射率計のための光源は、複数の発光素子を含む。いくつかの発光素子は異なる波長の光を出力する。発光素子は所定の半径を有する円の周りにアーチ状に配置される。隣接する発光素子は互いに所定距離間隔を隔てられる。発光素子はそれらから出力した光を照射平面へ向けるように位置決めされる。発行素子の少なくとも２つ、しかし好ましくは３つまたは４つは、実質的に同じ波長の光を出力しかつ同時に発光されて、照射平面での実質的に均質な放射照度の体積を提供する。    【効果】  【選択図】  図５
2008522160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学分析装置とともに使用する反射率計のための光源であって、
複数の発光素子を備え、その発光素子は所定の半径を有する少なくとも一部が円の周りにアーチ状に配置され、かつ照射平面上にその発光素子からの光を向けるように位置決めされ、隣接する発光素子は互いに所定距離隔てられ、少なくとも２つの発光素子は同じ波長の光を出力しかつ同時に照射されて照射平面での実質的に均質な放射照度の体積を提供する、光源。
【請求項２】
複数の発光素子の少なくともいくつかの発光素子は異なる波長の光を出力する、請求項１記載の光源。
【請求項３】
発光素子は発光ダイオードである、請求項１または２記載の光源。
【請求項４】
複数の発光素子を支持するためのサブストレートをさらに備え、複数の発光素子がそのサブストレート上に取り付けられる、請求項１ないし３のいずれかに記載の光源。
【請求項５】
サブストレートは少なくとも１つのプリント基板を含み、複数の発光素子はその上に取り付けられる、請求項４記載の光源。
【請求項６】
サブストレートは、その上に複数の発光素子が取り付けられた表面を有する円錐形状の支持構造物を含み、その表面は照射平面に整列される、請求項４記載の構造。
【請求項７】
円錐形状の支持構造物は、複数のＬＥＤが取り付けられる表面を有する平面Ｃ字形状部材から形成されていて、そのＣ字形状部材は第１端とその第１端に周方向において対向する第２端とを有し、第１端および第２端は全体的な円錐形状を有する支持構造物を規定するために互いに接近される、請求項６記載の光源。
【請求項８】
複数の発光素子は実質的に同じ波長を出力しかつ互いにアーチ状に１２０度間隔が隔てられた３つの発光ダイオードを含み、その３つの発光ダイオードは同時に発光される、請求項１ないし７のいずれかに記載の光源。
【請求項９】
複数の発光素子は実質的に同じ波長を出力しかつ互いにアーチ状に間隔を隔てた少なくとも２つの発光ダイオードを含み、その少なくとも２つの発光ダイオードは同時に発光される、請求項１ないし７のいずれかに記載の光源。
【請求項１０】
複数の発光素子は実質的に同じ波長を出力しかつ互いにアーチ状に９０度間隔を隔てられた４つの発光ダイオードを含み、その４つの発光ダイオードは同時に発光される、請求項１ないし７のいずれかに記載の光源。
【請求項１１】
化学分析装置とともに使用される反射率計であって、
そのうちのいくつかは実質的に同じ波長の光を出力しかつそのうちのいくつかは他の発光素子とは異なる波長の光を出力し、実質的に同じ波長の発光素子は所定の半径を有する円の周りにアーチ状に配置されかつそれらから出力された光を照射平面に向けるように位置決めされ、隣接する発光素子は互いに所定距離隔てられ、実質的に同じ波長の光を出力する少なくとも２つの発光素子は同時に発光されて照射平面での実質的に均質な放射照度の体積を提供する、そのような複数の発光素子、および
複数の発光素子によって出力される光および照射平面の近傍であってかつ実質的に均質な放射照度の体積内に位置される試薬検査スライドから反射される光を受ける光学センサを備える、反射率計。
【請求項１２】
光学機器とともに使用する光源であって、
少なくとも２つの発光素子を備え、少なくとも２つの発光素子は実質的に同じ波長の光を出力しかつ互いに所定距離隔てられ、少なくとも２つの発光素子はそれらから出力された光が照射平面に向かうように位置決めされ、少なくとも２つの発光素子は同時に発光されてその中に照射平面が少なくとも部分的に位置される実質的に均質な放射照度の体積を提供する、光源。
【請求項１３】
平面上の対象物を照射する方法であって、
少なくとも２つの発光素子によって実質的に同じ波長の光を同時に出力させるステップ、および
少なくとも２つの発光素子によって同時に出力される光の一部を照射平面上に向け、それによってその少なくとも２つの発光素子によって出力される光で照射される照射平面を少なくとも部分的に囲繞する実質的に均質な放射照度の体積を提供するステップを含む、対象物の照射方法。
【請求項１４】
化学分析装置において試薬検査スライドを照射する方法であって、
複数の発光素子の少なくとも２つの発光素子によって実質的に同じ波長の光を同時に出力させるステップを含み、その複数の発光素子は所定の半径を有する少なくとも部分的な円の周りにアーチ状に配置されかつ隣接する発光素子は互いに間隔を隔てられていて、さらに
少なくとも２つの発光素子によって同時に出力される光の一部を照射平面上に向けるステップを含み、それによって
その照射平面上において実質的に均質な放射照度の体積を提供し、試薬検査スライドがその照射平面において少なくとも一部が実質的に均質な放射照度の体積内に位置され、少なくとも２つの発光素子によって照射される、照射方法。
【請求項１５】
対象物を照射する方法であって、
少なくとも１つの発光ダイオードによって光を出力させるステップを含み、その発光ダイオードは半導体ダイを有し、発光ダイオードは出力プロファイルを示し、そして
対象物の放射照度上の位置における細かい変化の影響を減じるダイに関連する角度および間隔で照射されるように対象物を位置決めするステップを含む、照射方法。
【請求項１６】
対象物を照射する方法であって、
少なくとも１つの発光ダイオードで光を出力させるステップを含み、その発光ダイオードは半導体ダイを有し、発光ダイオードはダイから延びるピーク光強度の軸に沿う光強度にピークを示し、さらに
照射されるべき対象物をピーク光強度軸へ０度より大きい角度で位置決めするステップを含む、照射方法。
【請求項１７】
請求項７に記載の光源と協働する固定部材であって、環状に延びるリムを備え、リムは径方向内方に広がる下部ショルダとその下部ショルダに対して重なり合う関係で配置される径方向内方に広がる上部ショルダとを含み、上部および下部ショルダはそれらの間に、Ｃ字形状部材の径方向外縁部分をそこに少なくとも部分的に受容するための円形スロットを規定する、固定部材。
【請求項１８】
リムは径方向平面内に存在し、そこでは、円形スロットはそのリムが存在する径方向平面に対してゼロより大きい所定の角度で傾斜され、それによって、直円錐の截頭体の形状においてＣ字形状部材を保持する、請求項１７記載の固定部材。
【請求項１９】
リムの上部ショルダにノッチを形成してＣ字形状部材のスロットへの挿入を容易にした、請求項１８記載の固定部材。
【請求項２０】
反射率計または前面蛍光計の光源を校正する方法であって、反射率計または蛍光計は第１光源および第２光源を含む少なくとも２つの同じ波長の光源、および少なくとも２つの光源に関連して設けられる反射光または蛍光検出器を有し、少なくとも２つの光源は対象物平面に置かれた検査対象物を照射し、少なくとも２つの光源の各々は個別に調整可能な光強度を有し、
対象物平面に参照用対象物を置くステップ、
対象平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように少なくとも２つの光源の第１光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力させないようにするために少なくとも２つの光源の他のすべての光源を消勢するステップ、
参照用対象物による反射光または蛍光を１つの検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第１信号を発生する‐で検出するステップ、
検出器によって発生された第１信号を測定して計測第１信号を提示するステップ、
計測第１信号を第１所定信号の目標値と比較するステップ、
第１光源の強度を第１所定信号目標値と実質的に等しくなるように調整するステップ、
対象物平面に置いた参照用対象物を照射するように少なくとも２つの光源の第２光源を付勢しかつそれらから光を出力させないようにするために少なくとも２つの光源のすべての他の光源を消勢するステップ、
参照用対象物による反射光または蛍光を上記検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第２信号を発生する‐で検出するステップ、
検出器によって発生された第２信号を測定して計測第２信号を提示するステップ、
計測第２信号を第２所定信号目標値と比較するステップ、および
第２光源の強度を第２所定信号目標値と実質的に等しくなるように調整するステップを含み、さらに１つ１つ、すべての残りの光源について、
対象物平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように少なくとも２つの光源の次に利用可能な光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力しないようにするために少なくとも２つの光源のすべての他の光源を消勢するステップ、
参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する信号を発生する‐で検出するステップ、
検出器によって発生した信号を測定して計測信号を提示するステップ、
その計測信号を所定の信号目標値と比較するステップ、および
その光源の強度を所定信号目標値と実質的に等しくなるように調整するステップを含む、校正方法。
【請求項２１】
第１所定信号目標値は実質的に第２所定信号目標値と等しく、第２所定信号目標値は残りのすべての光源についてのすべての他の所定信号目標値と実質的に等しい、請求項２０記載の校正方法。
【請求項２２】
対象物平面に置いた参照用対象物を照射する光を出力するように同じ波長を有する少なくとも２つの光源の第１光源、第２光源および全ての他の光源を同時に付勢するステップ、
参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する多重光源信号を発生する-で検出するステップ、
検出器によって発生された多重光源信号を測定して計測多重光源信号を提示するステップ、および
計測多重光源信号が所定多重光源信号目標値より、少なくとも１つは、低いか、等しいか、大きいかを判断するステップを含む、請求項２０または２１記載の校正方法。
【請求項２３】
参照用対象物は実質的に均等拡散でありかつ対象物平面を横切って実質的に均一である光反射特性を有する、請求項２０ないし２２のいずれかに記載の校正方法。
【請求項２４】
反射率計または前面蛍光計の光源を校正する方法であって、反射率計または蛍光計は第１光源および第２光源を含む同じ波長の少なくとも２つの光源を有し、さらに対象物平面に置いた検査対象物の対応する増分領域と空間的に同じである光検出ピクセルのアレイを有する検出器を含み、光検出ピクセルのアレイは第１ピクセルおよび第２ピクセルを含む少なくとも２つのピクセル、および第１グループ隣接ピクセルおよび第２グループ隣接ピクセルを含む少なくとも２つのグループ隣接ピクセルの一方を有し、少なくとも２つの光源は検査対象物を照射し、少なくとも２つの光源の各々は個別的に調整可能な光強度を有し、
ａ）対象物平面に参照用対象物を置くステップ、
ｂ）対象物平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように同じ波長の少なくとも２つの光源の第１光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力しないように少なくとも２つの光源のすべての他の光源を消勢するステップ、
ｃ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第１信号を発生し、その第１信号はアレイの第１ピクセルおよびアレイの第１グループ隣接ピクセルの一方によって検出された反射光または蛍光に対応する‐によって検出するステップ、
ｄ）検出器によって発生された第１信号を測定して第１光源のための計測第１信号を提示するステップ、
ｅ）第１光源のための計測第１信号を第１光源のための第１所定信号目標値と比較して第１光源のための第１比較計測値を発生するステップ、
ｆ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第１光源のための第２信号を発生し、その第１光源のための第２信号はアレイの第２ピクセルおよびアレイの第２グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応している‐で検出するステップ、
ｇ）検出器によって発生された第１光源のための第２信号を測定して第１光源のための計測第２信号を提示するステップ、
ｈ）第１光源のための計測第２信号を第１光源のための第２所定信号目標値と比較しかつそれに応答して第１光源のための第２比較計測値を発生するステップ、
ｉ）アレイのすべての残りのピクセルおよびアレイのすべての残りのグループ隣接ピクセルの少なくとも一方について、検出器によって発生された第１光源のための関連信号を測定して第１光源のための関連計測信号を提示するステップおよび第１光源のための関連計測信号を第１光源のための各所定信号目標値と比較してそれに応答して第１光源のための各比較計測値を発生するステップを含んでステップｆ）ないしｈ）を繰り返すステップ、
ｊ）第１光源のための第１比較計測値、第１光源のための第２比較計測値、および第１光源のための各比較計測値に応答して、第１光源のための第１所定信号目標値、第１光源のための第２所定信号目標値および第１信号のためのすべての他の各所定信号目標値と集合的にマッチさせるように第１光源の強度を調整するステップ、
ｋ）対象物平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように少なくとも２つの光源の第２光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力しないように少なくとも２つの光源のすべての他の光源を消勢するステップ、
ｌ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第２光源のための第１信号を発生し、その第２光源のための第１信号はアレイの第１ピクセルおよびアレイの第１グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応する‐で検出するステップ、
ｍ）検出器によって発生された第２光源のための第１信号を測定して第２光源のための計測第１信号を提示するステップ、
ｎ）第２信号のための計測第１信号を第２信号のための第１所定信号目標値と比較して第２光源のための第１比較計測値を提示するステップ、
ｏ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第２光源のための第２信号を発生し、その第２光源のための第２信号はアレイの第２ピクセルおよびアレイの第２グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応する‐によって検出するステップ、
ｐ）検出器によって発生された第２光源のための第２信号を測定して第２光源のための計測第２信号を提示するステップ、
ｑ）第２光源のための計測第２信号を第２光源のための第２所定信号目標値と比較してそれに応答して第２信号のための第２比較計測値を発生するステップ、および
ｒ）検出器によって発生された第２光源のための関連信号を計測して第２光源のための関連計測信号を提示するステップ、および第２光源のための関連計測信号を第２光源のための各所定信号目標値と比較してそれに応答して第２光源のための各比較計測値を発生するステップを含んでステップｏ）ないしｑ）を繰り返すステップ、
ｓ）第２光源のための第１比較計測値、第２光源のための第２比較計測値および第２光源のためのすべての各比較計測値に応答して第２光源の強度を第２光源のための第１所定信号目標値、第２光源のための第２所定信号目標値および第２光源のためのすべての他の各所定信号目標値と集合的にマッチするように調整するステップ、および
ｔ）すべての残りの光源を校正するためにステップｋ）ないしｓ）を繰り返すステップを含む、校正方法。
【請求項２５】
ｕ）対象物平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように同じ波長の少なくとも２つの光源のすべての光源を同時に付勢するステップ、
ｖ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第１多重光源信号を出力し、その第１多重光源信号はアレイの第１ピクセルおよびアレイの第１グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応する‐で検出するステップ、
ｗ）検出器によって発生された第１多重光源信号を測定して計測第１多重光源信号を提示するステップ、
ｘ）計測第１多重光源信号が第１所定多重光源信号目標値より、少なくとも１つは、小さいか、等しいか、大きいかを判断するステップ、
ｙ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第２多重光源信号を発生し、その第２多重光源信号はアレイの第２ピクセルおよびアレイの第２グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応している‐で検出するステップ、
ｚ）検出器によって発生された第２多重光源信号を測定して計測第２多重光源信号を提示するステップ、
ａａ）計測第２多重光源信号が所定第２多重光源信号目標値より、少なくとも１つは、小さいか、等しいか、大きいかを判断するステップ、および
ａｂ）アレイのすべての残りのピクセルおよびアレイのすべての残りのグループ隣接ピクセルの少なくとも一方のために、検出器によって発生された関連多重光源信号を測定して関連計測多重光源信号を提示するステップ、およびその関連計測多重光源信号が各所定多重光源信号目標値より、少なくとも１つは、小さいか、等しいか、大きいかを判断するステップを含んでステップｙ）ないしａａ）を繰り返すステップを含む、請求項２４記載の校正方法。
【請求項２６】
ステップｊ）で、第１光源のための第１比較計測値、第１光源のための第２比較計測値および第１光源のためすべての各比較計測値に応答して、第１光源の強度を第１光源のための第１所定信号目標値、第１光源のための第２所定信号目標値および第１光源のためのすべての他の各所定信号目標値と集合的に最もよくマッチするように調整するステップ、第１光源のための第１比較計測値、第１光源のための第２比較計測値および第１光源のためのすべての各比較計測値の２乗平均平方根を最小にするステップ、そしてステップｓ）で、第２光源のための第１比較計測値、第２光源のための第２比較計測値および第２光源のためのすべての各比較計測値に応答して第２光源の強度を第２光源のための第１所定信号目標値、第２光源のための第２所定信号目標値および第２光源のためのすべての他の各所定信号目標値と集合的に最もよくマッチするように調整するステップ、第２光源のための第１比較計測値、第２光源のための第２比較計測値および第２光源のためのすべての各比較計測値の２乗平均平方根を最小にするステップ、および個別的にかつ単独で付勢される各残りの光源のためのすべての比較計測値の２乗平均平方根を最小にするステップを含む、請求項２４記載の校正方法。
【請求項２７】
多重光源校正の有効性を評価するために、計測多重光源信号とそれらの各所定多重光源信号目標値との間の差の２乗平均平方根を判断する追加ステップを含む、請求項２４ないし２６のいずれかに記載の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学機器用光源に関し、特に、光源、および化学分析装置において使用する、そのような光源を用いる反射率計+に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査スライドの形式における本質的に乾式の分析要素の自動化した検査のために現在利用されている数多くの化学分析装置がある。検査スライドは、その上に滴下された、血清のような生物学的液体の成分との反応のために必要な試薬を包含する多層要素として形成される。一定の反応が、化学分析装置の反射率計によって検知される光学濃度において、比色定量的に（colorimetrically）変化を生じ、要素から反射された光量が、反応に応じて変化し、液体中に存在する特定の成分の量を表す。
【０００３】
反射率計を有する１つのそのような化学分析装置が、「化学分析装置」と題し、トーマスハイト（Thomas Heidt）等に対して１９９２年２月１８日付で発行された特許文献１に開示されていて、ここで、引用によってそれの開示を取り入れる。
【０００４】
特許文献１の図１８、図３１ａ、図３１ｂおよび図３１ｃはその中に開示されている分析装置の反射率計アセンブリを図解する。反射率計アセンブリは、蛍光灯あるいは蛍光管および発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んで、いくつかの光源を有し、それら光源の各々が異なる波長の光を出力する。
【０００５】
本件の図１は特許文献１の図３１ｂに対応しており、特許文献１に開示されたＬＥＤ光源アセンブリ４２６を図解する。ＬＥＤ光源アセンブリは、基本的に、試薬検査スライドを保持する回転可能なターンテーブル５０の下に置かれた取付けブロック４５８を含む。取付けブロック４５８は、それの厚みを通して形成された、間隔を隔てた複数の孔４６０を含む。各々の孔は、垂直線に対して傾斜しており、好ましくは、垂直線に対して４５度の角度にある。発明の好ましい実施形態においては、４つの孔が取付けブロック４５８の全周に亘って等しい距離を隔てて形成される。
【０００６】
各々が異なる波長の光を出力する４つのＬＥＤ４６２が、取付けブロック４５８の下側に取り付けられ、各ＬＥＤ４６２は対応する孔４６０によって受容される。取付けブロック４５８は、ＬＥＤのいずれか１つによって出力された光が回転可能なターンテーブル５０によって保持されている検査スライド７１のフィルム部分１２４の底部に当たるように、回転可能なターンテーブル５０に対して位置されている。
【０００７】
孔４６４は取付けブロック４５８を通して中心に形成される。コリメートレンズ４６６が、孔４６７内においてブロック４５８の上表面の近くに取り付けられる。フォトダイオード４６８がまた、孔４６４内においてブロック４５８の下表面の近くに取り付けられる。孔４６４の中においてレンズ４６６とフォトダイオード４６８との間に配置されているものは、赤色外線阻止フィルタ４７０である。
【０００８】
検査スライド７１上に当たる任意のＬＥＤ４６２からの光は、レンズ４６６およびフィルタ４７０を通してフォトダイオード４６８に直接に反射される。フォトダイオードは、反射光量を表す信号を反射率計の関連の回路に与える。
【０００９】
特許文献１に記述されているように、４つのＬＥＤ４６２が設けられ、各ＬＥＤは異なる波長の光を出力する。ＬＥＤによって出力される好ましい波長は、約５５５‐約５６５ｎｍ、約５８５‐約５９５ｎｍ、約６３５‐約６４５ｎｍおよび約６７５‐約６８５ｎｍの範囲である。特許文献１では、ＬＥＤの各々のための最適波長が、それぞれ、５６０ｎｍ、５９０ｎｍ、６４０ｎｍおよび６８０ｎｍであると説明している。特許文献１においては、好ましくは、後者の２つのＬＥＤ（すなわち、６４０ｎｍと６８０ｎｍのＬＥＤ）は、各孔４６０内に位置決めされた所望の波長（すなわち、６４０ｎｍおよび６８０ｎｍ）のそれに関連するフィルタ４６９を有するように開示されている。
【００１０】
特許文献１は、４つのＬＥＤ４６２の各々が個別的に付勢され、それによって特定の波長もしくは波長範囲を有する光の単一ビームが特定の検査スライド上に当たるように選択される、と記述している。
【００１１】
化学分析装置によって行われる様々な検査は異なる検査スライドを必要とし、各検査スライドは異なる乾式分析要素（analyte）を担持する。種々の検査スライドは反射測定検査を行うために、選択された周波数の光に曝されなければならない。たとえば、カルシウム検査のための検査スライドの形式は、検査スライド上に担持されたバーコード情報によって与えられ、そのバーコード情報は化学分析装置のバーコード光学スキャナによって読み取られ、それは分析装置の関連するコンピュータや回路に与えられる。分析装置のコンピュータは、特定の検査スライド７１が特定の光源に対して整列して置かれるとき、分析動作中、適宜の光源すなわち蛍光管の１つもしくはＬＥＤの１つを付勢する。検査スライド上に滴下された血清中の化学濃度（concentration of chemistry）を判定するために、化学分析装置がどのように反射光を用いるかという詳細な説明のためには、特許文献１を参照されたい。
【特許文献１】アメリカ特許第５，０８９，２２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記述されている反射率計を備える化学分析装置は、多年に亘って成功裏に商業化され、かつ精密な検査結果を提供している。この発明は特許文献１に開示された反射率計における改良に関するものである。
【００１３】
この発明の目的は、化学分析装置の反射率計において使用するための光源を提供することである。
【００１４】
この発明の他の目的は、実質的に均質な光の体積（volume）を発生する、光源を提供することである。
【００１５】
この発明のなおも他の目的は、平面において光の均一に分散された密度を発生する、化学分析装置における反射率計のための光源を提供することである。
【００１６】
この発明のさらに他の目的は、化学分析装置における使用のための、光源を用いた反射率計を提供することである。
【００１７】
この発明のさらに他の目的は、従来の反射率計の固有の欠点を克服する、化学分析装置における使用のための、光源を用いる反射率計を提供することである。
【００１８】
この発明のその他の目的は、平面で対象物を照射し、そのときに、その中の任意のポイントにおいて実質的に均質な光放射照度の体積を発生する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明の１つの実施形態に従えば、化学分析装置とともに用いる反射率計のための光源は、ＬＥＤ（発光ダイオード）のような複数の発光素子を含み、それらの少なくともいくつかは異なる波長の光を出力する。発光素子は、実質的に同じ波長で同じ視野角または開口角（viewing angle）を有する光源については、所定の直径を有する円の周りにアーチ状に配置される。実質的に異なる開口角の光を出力する光源は同じ直径で配置される必要はない。発光素子は、そこから出力された光を平面上に向けるように位置決めされる。隣接する発光素子は互いに所定距離隔てられる。発光素子の少なくとも２つは同じ波長の光を出力し、平面での実質的に均質な光放射照度（substantially homogeneous light irradiance）の体積を与えるように同時に照射される。
【００２０】
この発明のこれらのおよび他の目的、特徴および利点は、添付図面と関連して読まれるべきである、例示的な実施例についての以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の１つの実施形態に従えば、複数の発光素子は、所定の直径を有する円もしくは部分円に配置される。発光素子‐これらは好ましくは各々が半導体ダイ（semiconductor die）を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが‐は、試薬検査スライド上にそのＬＥＤから出力される光が向くように位置決めされる。ＬＥＤの少なくとも２つ、好ましくは３つまたは４つが同じ波長の光を出力する。所望に応じて、異なる波長の光を出力する他のＬＥＤがまた含まれる。同じ波長のＬＥＤは同時に点灯され、試薬検査スライドが存在する平面での実質的に均質な光放射照度の体積を提供する。
【００２２】
この発明の説明において提示される実施例は概括的にはＬＥＤの円もしくは部分円の配置に関連するものではあるが、光源の配置や校正を最適化する方法がまた、実質的に矩形のかつ他の（そうでない場合も含む）対称性を有する配置にもまた適用される、ということを常に留意されたい。矩形の場合は、矩形の対象物の実質的に均質な照射のためにより有効である。一般的にいえば、照射されるべき対象物の形状がその照射光源の最適配置に影響を与える。
【００２３】
図２は１２０度（広い）の開口角のＬＥＤ２によって出力される相対的な光束の図式化した断面を示す。ＬＥＤのダイはこの図面を見たとき、図２の下部右側にある傾斜している基板４の中心に配置されると考えられる。図２において円Ｐで示されるＬＥＤの出力（発光）プロファイルは、或る角度における相対的な強度であるが、特定のＬＥＤ出力(発光)角度（それぞれ、たとえば、α，β，γ）においてＬＥＤ取付け位置からの弦（たとえば、ａ，ｂ，ｃ）の長さに比例する。図２においてＡで示す光軸を作り出す入射角は記号θ１，θ２およびθ３によって示される。スライド６の活性領域は図２において細線で示され、スライド６の検出領域が太線によって示される。活性領域はスライドの検査窓（viewing window）に関連し、そこで「化学チップ」が露光される。この領域の外側はスライドフレームである。スライドの検出領域は、検出光学素子（detection optics）がその視野内において「見る」ことができる検査窓の一部である。検査スライド６は図２において、所望の位置（すなわち、図２における垂直目盛上の０における中心位置）で、かつその中心位置から１ｍｍ高い位置および１ｍｍ低い位置に示される。ＬＥＤ取付け角が図２において参照符号Ｑで示される。
【００２４】
最も大きい光強度はダイに対して垂直（法線方向）に出力され、そのダイの法線に対して±９０度でゼロに落ちる。法線に対して±６０度では、光強度は０度における強度の半分に落ちており、定義すれば、このことは、示されているＬＥＤは１２０度の開口角を有することを意味する。試薬検査スライド６は図２において（ｘ，ｙ）＝（０，０）に示されていて、ＬＥＤ２からの中心の光線がスライド６の中心に当たるように示されている。もし、取付けの精度が悪かったりあるいは不正確であったりするという理由もしくは他の理由によって、スライド６が、たとえば、図２に示すように（ｘ，ｙ）＝（０，１）まで上に動いたとすると、スライドの中心における放射照度（irradiance）は、もしＬＥＤの強度が全ての方向に等しいとすると、光源から目標までの距離が長くなってしまうために、減少する。この強度における比例的な減少はｒｉ２／ｒｆ２となり、ここで、ｒｉは初期的な光源‐目標距離であり、ｒｆは対応する最終距離である。しかしながら、ＬＥＤの取付け位置および角度ならびにＬＥＤの開口角の賢明な選択によれば、長くなった距離に起因するスライド６ｗ＠ｋ入射損失を、より小さいＬＥＤ出力およびスライド入射角からの結果である放射照度利得に実質的にマッチ（match）させることができる。同じように、スライド６がたとえば（ｘ，ｙ）＝（０，−１）ヘ下方に動いたとすると、光源‐目標距離を小さくし、しかしＬＥＤ出力およびスライド入射角を大きくする。再び、ＬＥＤの開口角、および取付け位置ならびに角度を注意深く選択することによって、スライド放射照度における垂直方向の変位の影響を実質的に相殺することができる。
【００２５】
実質的に同じ放射照度の体積を作るために入射角が重要であるという理由は、光学センサ、撮像素子または機械視覚（machine vision）システムによって検出されるのと実質的に同じ放射照度がしばしば本当に所望されるからである。非常に一般的な場合、放射照度特性を、反射されたおよび／または出力された光強度に対する検出器の位置上の感度に合わせる必要がある。いわゆる均等拡散面（Lambertian surface）から拡散的に反射される光については、反射強度は照射光の入射角の余弦（cosine）に比例する。屈折して反射される光（specularly‐reflected）については、対象物から検査システムへの反射した光線の角度と入射（光源から対象物への）の角度との間の関係が重要である。レンズによって光を捕捉するためには、一般的に近似すれば、光に対する感度は、レンズの入射ひとみ（entrance pupil）上での入射角度の余弦の４乗に比例して低下する。この発明において、反射率計（reflectometry）、前面蛍光計（front surface fluorometry）、顕微鏡（microscopy）もしくは濃度計（densitometry)のための光源に適用する場合、「実質的に同じ放射照度」は、所望の検出システムによって検出されるときに、平表面がシステムもしくは合成光軸に対して実質的に直交するように配置されている限り、平表面上での放射照度の効果が規定された体積内におけるそれの変位に関係なく、実質的に同じであるということを意味するものと理解されたい。
【００２６】
また、図５，図６Ａ，図６Ｂ，図７Ａおよび図７Ｂに示すように構成される複数のＬＥＤ２をスライド６の周りに対称的に間隔を隔てることによって、実質的に一定の放射照度の円形領域がスライド上に形成される。読取り注のスライド(reading slide)の反対側に取り付けられる２つのＬＥＤは、照射フィールドを実質的にフラットにする（すなわち同じにする）が、非常により良い性能が、スライドの周りに１２０度の間隔をもって取り付けられた３つのＬＥＤによって達成される。９０度間隔で取り付けられた４つのＬＥＤはフィールドのフラット化をさらに改善するけれども、光源‐対象物距離が図３Ｃ‐図３Ｎに示される順序に従うように相対的に小さいとき、より広い開口角のＬＥＤを組み込まなければならないという理由で、利点が減少する。より多くのＬＥＤが適切な放射照度のために必要とされない限り、３つのまたは最大４つのＬＥＤ２がフラットな照射フィールドを達成するために好ましい。
【００２７】
照射されるべき対象物の周りにＬＥＤ２を対称性を持って間隔を隔てること、およびこれらＬＥＤの取付け角および開口角を選択することの組み合わせが、照射すべきポイントの前に何も障害物が置かれていないという前提であれば、その体積内のどこであっても実質的に同じ放射照度の体積を提供するために組み合わせられ得る。この発明の重要な部分は、反射率計、前面蛍光計、顕微鏡および濃度計のための光源として使用するために、規定されたほぼ球面の体積８内において実質的に均質な放射照度を提供する少なくとも１組のＬＥＤ２を設ける方法を開示することである。しかしながら、照射されるべき対象物が円形のものでなくても、この発明は適用できる。他の場合には、たとえば、同じ波長帯を出力するＬＥＤの最適配置は、間隔を隔てた２つもしくはそれ以上の行であってよく、その行は互いに対してかつ照射対象物に対してしばしば傾斜される。これらの場合、実質的に均質な放射照度の体積は、形状としては、ほぼ楕円形または長円形になる。
【００２８】
実質的に均質な光放射照度のこの体積８が、図３Ａに示す試薬検査スライド６の断面図および図３Ｂに示すスライドの斜視図によって図解される。少なくとも２つのＬＥＤ２に実質的に同じ波長の光を出力させかつこの光を試薬検査スライドが位置されている平面に向けることによって、試薬検査スライド６のフィルム部分１０が実質的に均質な光放射照度の体積８内に入る。したがって、試薬検査スライドが（ｘ，ｙ）平面もしくはｚ軸において所望の光学平面に対してわずかに不整列であったとしても、フィルム部分１０はなおこの発明の光源によって作られる実質的に同じ放射照度のこの体積内にある。この設計によって、フィルム部分１０から反射される光に基づくかつ反射率計の光学センサによって受信されるより正確な示度（readings）与える。したがって、この発明は、検査スライドの位置決めにおけるｚ軸の変動性（variability）だけでなく（ｘ，ｙ）平面の変動性を最小にする安価な方法を提供する。
【００２９】
図３Ｃは、この発明の１つの実施例において、システムの光軸に対する（ｘ，ｙ）位置でのかつ図３Ａおよび図３Ｂに示すスライドの垂直位置への放射照度のｚ軸感度を最小にするために最適と判断した垂直位置での放射照度等高線（irradiance contours）をプロットする。ここにおけるそして類似の図面におけるギザギザしたエッジは、対象物内で一定間隔を隔てた位置での放射照度をモデル化するために、円形の対象物領域を正方形の増分領域（incremental areas）に分割した結果である。追加された点線の円１２は、この実施例において検出可能な反射光強度の限界を示す。放射照度等高線の三つ折りの対称性は、ｘ軸に対する０度角から始まｌ、他の２つに対してともに１２０度を有して取り付けられる３つのＬＥＤから結果的に生じたものである、ということに注意されたい。
【００３０】
図３Ｄにおいて、図３Ｃに示す平面的な放射照度等高線は０．５ｍｍ間隔で９つの放射照度等高線の積層の中心に位置されている。平面および等高線の陰影が実質的に均一の光放射照度の体積を可視化するのに役立つ。
【００３１】
図３Ｅ‐図３Ｌは、図３Ｄに示す３次元体積の放射照度を通る断面水平スライス（horizontal slices）をとったときのさらなる放射照度等高線を示す。さらに、図３Ｍおよび図３Ｎは、図３Ｄに示す３次元体積の放射照度を通り（ｘ，ｚ）平面および（ｙ，ｚ）平面ｋそれぞれにおける断面垂直スライスをとったときの放射照度等高線である。
【００３２】
図３Ｃ，図３Ｅ‐図３Ｌおよび図３Ｄに示す等高線は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方の（ｘ，ｙ）平面において、１２．８３ｍｍおよび１６．８３ｍｍの間の０．５ｍｍきざみでの（ｘ，ｙ）＝（０，０）に位置されているシステム光軸から３．５ｍｍ以下の照射対象物半径についてプロットされる。ここで説明する放射照度等高線を発生する目的のために、たとえば、オスラム部品番号（Osram part number）ＬＰ Ｅ６７５‐Ｐ１Ｑ２‐２５を有し、１６．０８ｍｍの半径の周りに等間隔を隔てられ、同じ平面上に配置され、５６２ｎｍ（ピーク）の波長を有する光を出力しかつ各々が１２０度の開口角を有する３つのＬＥＤが使用された。
【００３３】
図４は互いに１２０度だけアーチ状に間隔を隔てられた同じ波長の３つのＬＥＤ、すなわち、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２およびＬＥＤ３の各々からの化学試薬検査スライド上における放射照度等高線を図示している。３つのＬＥＤからの最終的な放射照度は図３Ｃに示される。再び、好ましくは、同じ波長の３つのＬＥＤ２を互いに１２０度離して位置決めし、それらを同時に照射（点灯）し、各ＬＥＤからの光を同じ平面に向けることによって、ＬＥＤによって同時に出力される重なり合う光のビームによって規定される実質的に均質な光放射照度の体積８内にフィルム部分１０が存在する限りにおいて、試薬検査スライド６の配置における（ｘ，ｙ）平面およびｚ軸における変動性が適応される。
【００３４】
先に説明したように、この発明の範囲は、同時に照射され、それらのビームが同じ平面に向けられる少なくとも２つのＬＥＤ、そして好ましくは、それらのビームが同じ平面に向けられて同時に照射される３つまたは４つのＬＥＤを包含するものであるが、この発明は、種々の検査スライドを異なる検査に導入するために選択された波長の光に曝さなければならなときには、それらの少なくともいくつかが異なる波長の光を出力する複数のＬＥＤを含む。
【００３５】
しかしながら、照射対象物が矩形であったり楕円形であったりあるいは長円形であったりしそして／もしくは乾式の化学スライドより大きい幅や深さを持っているとすれば、対象物から反射されもしくは蛍光を発せられたとき、実質的に均質な放射照度を達成するためにより多数のＬＥＤが必要になるかもしれない。これらの場合には、これらＬＥＤの非円形配置がしばしば好ましいであろう。
【００３６】
詳しくいえば、図５に示すように、複数の赤色、青色および緑色のＬＥＤ１４，１６，１８がシステム光軸の周りに径方向に位置決めされかつ他のものからアーチ状に間隔を隔てられる。好ましくは、３つの青色ＬＥＤ１６が設けられ、それらは他のものからアーチ状に１２０度だけ間隔を隔てて配置される。同じように３つの赤色ＬＥＤ１４が他のものからアーチ状に１２０度間隔を隔てて設けられる。
【００３７】
たとえば緑色ＬＥＤ１８のようないくつかのＬＥＤは、同様に製造された他の波長のＬＥＤより低い径方向光束を有するように製造されるということがあるかもしれない。したがって、もしこれらの低強度のＬＥＤがこの発明の反射率計の光源に用いられたとすると、より高強度のＬＥＤより数多くのこのようなＬＥＤが、試薬検査スライドが存在する平面を照射するために使用される。したがって、図５に示す実施例では、好ましくは、６つの径方向光束の小さい（たとえば、緑色）ＬＥＤ１８が用いられ、これらのＬＥＤの隣接のものは互いにアーチ状に６０度の間隔を隔てられる。すべてのＬＥＤ１４‐１８が、各々から出力された光が、化学試薬検査スライド６のフィルム部分１０が位置する共通の平面に向けられるように位置決めされる。
【００３８】
複数のＬＥＤ１４‐１８は好ましくは、ＬＥＤを支持するために設けられているサブストレート上に取り付けられる。このサブストレートは、図５の平面斜視図に示すように、１つまたはそれ以上のプリント基板２０を含んでいてもよく、ＬＥＤはＬＥＤ１４‐１８のシステム光軸２２の周りに径方向に配置され、その光軸からほぼ同じ半径だけ間隔を隔てて或るタイプの（たとえば、緑色の）ＬＥＤが設けられる。プリント基板２０は同じ平面内に存在し、各プリント基板上には、それらの光ビームが１つの平面に向けられるように角度をもって取り付けられるＬＥＤ１４‐１８を備える。好ましくは、少なくとも２つのプリント基板上に置かれた複数のＬＥＤによって照射される共通の平面が実質的に均質な放射照度の体積に交差するように、プリント基板２０それら自身が傾斜されてもよい。
【００３９】
実際には、選択されたＬＥＤの出力プロファイルに部分的に基づいて、ＬＥＤ取付け半径（システム光軸２２からの直交距離）および垂直間隔ならびに取付け角度（所望の照射平面に対する）を選択するのが最も簡単である。ＬＥＤは、他の値のものも商業的に入手可能ではあるが、一般的には「開口角」が１２０度、６０度、３０度、および１５度のものが利用可能である。典型的には、ＬＥＤ製造者は、「開口角」を、その中での、ＬＥＤ強度が最大出力強度の少なくとも半分である、扇形の角度として規定している。この扇形部分（セクタ）はその出力面（face）に対称なまたは垂直なＬＥＤの軸を含む。図２に示すような平滑な出力プロファイルを有するＬＥＤ２については、最大強度はしばしばＬＥＤ出力面への法線方向もしくはその対称軸に平行な方向に生じる。この発明のためには、実質的に均質な放射照度の適切な体積を形成するために、より広い開口角（たとえば、６０‐１４０度）を有するＬＥＤがより効果的であり、そして、垂直方向に間隔を隔てかつＬＥＤ取付け半径が１００ｍｍもしくはそれ以下のオーダーであるときに好ましい。一般的に言うと、最適なＬＥＤ開口角幅とＬＥＤ‐照射対象物間隔とは逆の関係にある。また、スムーズなかつ同じ出力プロファイルを有するＬＥＤが、実質的に均質な放射照度の所望の体積に関連してそれらを最適に配置することが容易であるという理由で、好ましい。しかしながら、この発明で説明する改良を或る程度だけ獲得するためであれば、広い開口角や平滑あったり高度に均一な照射であったりする必要ない。しかしながら、これらの特性を最適化することによって、均質な放射照度のより一層の程度とより一層均質な体積を与える改良を最大化するのに役立つ。
【００４０】
さらに好ましくは、円形の対象物を照射するためには、ＬＥＤが取り付けられているサブストレートが図６Ａに示すように円錐形状の支持構造物２４を含むようにしてもよい。ＬＥＤ２が取り付けられている表面は照射平面２６に向かって傾斜されている。各ＬＥＤ２の半導体ダイへの垂直線は、ほとんどの場合にはピーク光強度の軸に沿っていて、それがまた図６Ａに示される。
【００４１】
この発明に従って円錐形状の支持構造物２４を形成する１つの方法は、図６Ｂに示すように、ＬＥＤ２が取り付けられている表面を有する平板状のＣ字形状部材２８を用いることである。このＣ字形状部材２８は第１端３０とその第１端に周方向で対向する第２端３２とを有する。第１端３０および第２端３２は図６Ｂに示しかつ以下により詳細に説明されるように、安定保持手段３４によって一緒に保持され、截頭円錐形状、すなわち図６Ａに示すような直円錐の截頭体を有するＬＥＤ支持構造物を規定する。Ｃ字形状部材２８は、そのために好ましくは柔軟性があり、そして、この発明の１つの実施形態においては、半剛体（semi-rigid）または柔軟なプリント基板であってよい。プレート３４のような保持手段およびＣ字形状部材２８が図６Ｂに示される。
【００４２】
詳しく説明すると、Ｃ字形状部材２８の第１および第２端３０および３２は接着剤によってもしくはＣ字形状部材の第１および第２端を跨ぎそして好ましくは第１および第２端３０および３２の全長に沿って延びる、そのような長手プレートの形の保持片３４によって一緒に連結される。保持プレート３４は、接着剤、金物あるいは類似物によってＣ字形状部材の第１および第２端３０および３２に固着され、Ｃ字形状部材の第１および第２端に取り付けられたとき、特に第１および第２端３０および３２の連結個所において支持構造物の円錐形状を維持する十分なねじり剛性を有する。好ましくは、Ｃ字形状部材は固定部材によってそれの円周の周りで保持され、その固定部材は所定の半径および角度でもってそのＣ字形状部材を截頭体形状に強制するように設計される。そのような保持手段の一例が図７Ａおよび図７Ｂに図示される。
【００４３】
より詳しく、図７Ａおよび図７Ｂを参照して、複数のＬＥＤ２あるいは他の光源がその上に取り付けられているＣ字形状プリント基板２８を支持するための固定部材４０は、径方向内方に広がる下部ショルダ４４およびその下部ショルダ４４に重なり合う関係で位置する径方向内方に広がる上部ショルダ４６を有する、周方向に延びるリム４２を含む。上部および下部ショルダ４６および４４は互いにわずかに間隔が隔てられ、それらの間に環状スロット４８を形成し、環状スロット４８は、好ましくは、プリント基板２８の径方向外縁部分をその中に少なくとも部分的に受容するために、リムおよびショルダが存在する径方向平面から下方に向かって傾斜する。上部ショルダ４６には好ましくは、プリント基板の外縁部分を受容スロット４８へ挿入するのに役立つように、ノッチ５０が形成されもしくはその部分が除去されている。
【００４４】
好ましくは、プリント基板２８は、そのプリント基板の最も近い一方端部分３０の外縁を上部ショルダ４６に形成されているノッチ５０で始まるように、固定スロット４８中へ挿入することによって、固定部材４０に取り付けられる。プリント基板２８の外縁の残りの部分は、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、互いに接近しあるいは互いに突き合わされるプリント基板の２つの端部３０および３２とともにプリント基板の全体外縁がスロット中にうまく着座されるまで、スロット４８中の端部３０から円形に少しずつ進められる。プリント基板２８はそのようにして取付け固定部材４０に固着され、所定の半径および角度で、截頭体形状に固定的に保持される。図７Ａおよび図７Ｂに示すこの発明のプリント基板２８の特定の実施例が、検査スライドを照射するために、その上に取り付けられた２４個のＬＥＤ２または他の小型光源（たとえば、オプティカルファイバ出力もしくは小型レンズないしアパーチャ）を含むということに注意されたい。しかしながら、この発明は、ＬＥＤの特定の数に限定されるような構造のものではない。
【００４５】
４０ｍｍオーダーの広さでかつ１５ｍｍオーダーの深さのようなより大きな矩形対象物を照射するためには、対象物の幅に沿って延びかつそれより長い２つの傾斜したプリント基板が使用された。２つのプリント基板は対向して配置され、それらの上に６０ｍｍ程度の間隔を隔てたＬＥＤを有し、ＬＥＤ‐ＬＥＤ間隔は中心において一方端上より大きい。２つのプリント基板は、どちらかの基板の前の（ＬＥＤを含む）面の中心に直交する線が、ＬＥＤ基板に対向する対象物の中心から遠いもしくはその中心を過ぎた位置で、対象物平面と交差するように傾斜されている。この方法において（再び図２を参照して）、対象物のより近い部分がだんだんに大きくなるＬＥＤの開口角で照射され、それゆえに対象物上における放射照度を相殺する基本原理を形成する。この場合、プリント基板の各々の上に或るタイプの１０個または２０個のＬＥＤが配置される。１つのタイプの１０個のＬＥＤは基板の長軸に沿う行に配置される。他のタイプの２０個のＬＥＤは最初のタイプの上方および下方の各々に１０個の２行に置かれる。
【００４６】
４６ｍｍオーダーの幅および１９ｍｍオーダーの深さのさらに大きな矩形対象物の重要な部分は、４つのＬＥＤを各々含む基板の２行によって均一に照射された。この場合、ＬＥＤ基板は対象物の短軸に平行に延びる。基板はともに対象物の水平中心から大体±８ｍｍに接近するように配置され、各々は対象物を均一に照射するために外方に傾斜される。この場合に使用されるＬＥＤの開口角は６０度である。ＬＥＤは対象物からさらに（およそ１００ｍｍ）間隔を隔てられているので、より狭い開口角がより最適である。各基板の面の中心に直交する線は、左手側の基板から来る線については対象物の左手側へ水平方向に十分過ぎた辺りで対象物の平面と交差し、右手側の基板から来る線については対象物の右手側を十分越えて対象物の平面と交差する。したがって、左手側の基板上のＬＥＤによる対象物の照射は対象物の左から右へ至る幅を横切って減少する。同じように、右手側基板上のＬＥＤによる対象物の照射は対象物の左から右へ至る幅を横切って増加する。
【００４７】
上述のいずれの場合にも、ＬＥＤの数、配置、およびタイプ（開口角を含む）区分を決めるのに以下の方法が手助けとなる。
ＬＥＤの配置
照射されるべき対象物に関する１つのＬＥＤ２の位置および角度は、ＬＥＤ光源によって与えられる放射照度のｚ軸感度を最小にするというのが目的であれば、簡単に言うと図２で説明できる。しかしながら、図２によって提起された議論はｘ，ｙ‐平面の放射照度の均一性に向けられるものではなく、これを達成するためには１つ以上のＬＥＤ光源が必要となる。
【００４８】
２つの間隔を隔てたＬＥＤ２が、表面上でのそれらの放射照度の合計が最小のｚ軸感度を有しているだけでなく、ｘ，ｙ‐平面のよりよい空間的な均一性を有するように、その表面に関連してかつ互いに対して構成され得る。直感的には、照射表面上における最大のｘ，ｙ‐平面の放射照度の均一性は、ＬＥＤが照射表面の中心への法線から、この法線に垂直に交差する線に沿って等間隔隔てられるとき生じる。同じように、３つのＬＥＤ２の最適配置は、表面法線上に中心が置かれかつそれに直交する正三角形の角で間隔を隔てる結果となる。４つの最適配置ＬＥＤは矩形などとして説明できる。たとえば、およそ１０ｍｍまたはそれ以下の直径のような小さい円形領域を、広い開口角のＬＥＤで、もしくは拡散的な狭い開口角のＬＥＤで４つを超えるより多くの数のＬＥＤで照射するためには、最適のｘ，ｙ‐平面の放射照度均一性の改善はごくわずかである。一般的に言えば、照射されるべき領域が大きくなれば最適照射を達成するためにより多くの数のＬＥＤが必要となる。
【００４９】
表面に関連してさらに互いに関連してＬＥＤ２の最適配置および角度を予測することは、２つだけのＬＥＤが用いられたときでさえ簡単ではない。互いに対してかつ照射されるべき表面に関する１組のＬＥＤを配置するための、ｚ軸（ＬＥＤに対する表面の垂直位置）放射照度感度およびｘ，ｙ‐平面（照射表面）の放射照度均一性が最適化される方法において、半自動化計算方法が開発された。この方法を以下に説明する。対象物が実質的に２次元である限り、一般的には、種々の形状の拡散反射もしくは蛍光表面を照射する。この方法は、規定のもしくは最適化された態様において照射されるべき光軸に平行な特徴（features）を有ｒ．対象物を照射するものに向けられるものではない。この方法は入力として以下の情報を取り込む。
【００５０】
１．光源によって照射されるべきかつ撮像もしくは反射光検出器によって検出されるべき対象物の中心に関連して、ＬＥＤもしくは他の点光源を保持するように構成された１つまたはそれ以上の「基板」の角度を含む位置。
【００５１】
２．各「基板」上の１つまたはそれ以上のＬＥＤもしくは他の点光源の位置。
【００５２】
３．対象物に平行でかつ各同軸の中心を有すると考えられている検出システムの入射ひとみの位置。
【００５３】
４．ＬＥＤもしくは他の点光源の指向特性。これは「開口角」の関数である。
【００５４】
５．その光軸もしくはその前面に直交する線に沿って測定されるＬＥＤもしくは他の通常の点光源の強度。典型的には、すべての光源の強度は１つのユニットに設定されるが、アルゴリズムは、特定化され得る範囲にわたって、ＬＥＤ毎に１つの無作為に抽出されたつり鐘曲線形状（bell curve-shaped）の強度分布の発生を許容している。すべての光源について同じ強度を有するように選択することは、基板およびそれのもしくはそれらの上に取り付けられる光源の最適配置を決定するのに特別に有益である。
【００５５】
６．もしあれば、検査窓の厚みおよび屈折率。もし１つの窓が含まれているとすると、その窓は対象物表面および入射ひとみの両方に対して平行でありかつ表面照射光および検出される表面反射光がともに同じ窓を通過すると考えられる。さらに所要のアルゴリズムの改良は、
ａ．窓の傾きを許容すること。
【００５６】
ｂ．照射および検出の一方のためだけに光が窓を通して通過するのを許容すること。
【００５７】
ｃ．一方は照射用で他方は検出用の異なる２つの窓を許容すること。
を含む。
【００５８】
７．屈折対拡散反射の相対的な最大強度、および屈折的に反射する光のビームの広がりプロファイル。屈折反射をまったく含まないように選択することも可能である。所望のアルゴリズムの改良が上記第６項におけるような検査窓（１つまたは複数）の影響の補償を付加する。
【００５９】
拡散反射は均等拡散面である考えられる。しかしながら、フォン（Phong）（Ｃｏｍｍ．ＡＣＭ、１８／６（１９７５年６月）３１１‐３１７ページ）の次のような方法では、屈折反射はまた、たとえば、化学スライドおよび流体マトリクスの対象物表面で生じるような幾分拡散する品質を有するようにモデル化されている。フォンモデルは、完全に屈折した（入射角＝反射角）反射光線（ここでは「メイン」光線と呼ぶ）と、対象物から入射ひとみへの主要（chief）光線との間の角度をηとすると、Ｉｓ＝ｃｏｓｎηの開口角の関数に、検出される屈折反射強度を関連付けている。ｎの値が小さくなればなるほど、より多くの拡散品質が屈折反射ビーム中に含まれる。反射に代えて蛍光をモデル化するとすれば、それは等方性の問題である。
【００６０】
アルゴリズムを設定する際に、最も強い拡散光線に対する最も強い屈折光の相対的な検出強度を特定する。この値はゼロであり得て、そのとき屈折反射は結果的に分析には含まれず、指示薬反応による色または蛍光変化を検出するように設計されたシステム（対象物および光学系）に望ましい場合である。大部分の分析はこのアルゴリズムに従って走っており、屈折反射の寄与率をゼロに設定する。ｎの選択は、屈折反射の寄与率が無視できないときに関連する。
【００６１】
この方法はワークシート関数とマイクロソフトエクセル（Microsoft’s Excel：商品名）のコンピュータアプリケーションで使用するビジュアルベーシックアプリケーションコード（Visual Basic for Application code）の組み合わせとしてプログラムされている。本質的に、このアルゴリズムは対象物を多数の細かい矩形領域に分割し、各個別のＬＥＤもしくは他の点光源によって照射される検出（反射もしくは蛍光）光に対するその領域の寄与率を計算する。開発されたアルゴリズムの単純化されたフローチャートを以下に説明する。
【００６２】
最初に、ＬＥＤ毎に再計算を必要としない項目を計算する。以下の数値は好ましくは対象物のポイント（増分矩形領域の中心）毎に順次計算される。
【００６３】
１．入射角θのポイントからの主要光線
２．ポイントからの屈折補正入射角θ’
３．ｃｏｓ４θ’の強度減衰（ポイントからの光線）ｆｆ（θ’）
４．ポイントからの反射光線の伝送Ｔｒ（θ’）
そして、ＬＥＤ毎に再計算が必要な項目を計算する。その「Ｄ」項目は拡散反射または蛍光等方性計算に関連する。上で述べたように、次のような数値がまた好ましくは対象物上のポイント（増分的な矩形領域の中心）毎に計算される。
【００６４】
Ｄ．１  光源‐ポイント距離ｉ
Ｄ．２  光源出力角（光源への入射角：incident ray to source normal ray angle）δ
Ｄ．３  光源からポイントへの入射角ζ
Ｄ．４  屈折補正入射角ζ’
Ｄ．５  屈折補正光源出力角δ’
屈折反射計算のためには次の付加的な項目が必要である（ＬＥＤおよびポイント毎に再計算される）。この「Ｓ」で示す項目は拡散から屈折を区分けするのに使用される。屈折する光線のために屈折補正は含まれない。
【００６５】
Ｓ．１  屈折メイン光線‐主要光線角度η
検出光強度Ｉ＝｛（ＬＥＤ指向性）×（屈折＋拡散反射強度）×（減衰）×（初期強度）／（光源‐ポイント距離）２×（伝送ロス）｝であって、次の項目が計算される。
【００６６】
Ｉ．ポイントによって反射された光源からの相対的な検出光強度Ｉ
上で説明したアルゴリズムのより詳細が次のテーブルＩに記述されていて、そこではテーブルにおける箇条書きのラベルが、簡略化したフローチャートの先の説明における計算ステップのラベル（すなわち、１．‐４．、Ｄ．１‐Ｄ．５、Ｓ．１、Ｉ）に対応している。
【００６７】
テーブルＩ
対象物中心は（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）である。
【００６８】
０．ｓ' = (ｘ２＋ｙ２＋ｈ２)１／２。ただし、ｈ＝対象物中心からの入射ひとみ高さ。対象物と入射ひとみとは平行でかつそれらの中心は同軸的であると想定される。
【００６９】
１．θ＝tan‐１（（ｘ２＋ｙ２)１／２／ｈ)
２．θ’（屈折補正）、θからの計算で定義される、対象物上の入射ひとみの高さ、窓の屈折率および厚み。
【００７０】
２．ａ  β＝sin−１（sin(θ')／ｒ）。ただし、ｒ＝ｎｗ／ｎａであり、ｎｗおよびｎａはそれぞれ、窓および空気の実際の屈折率を表す。
【００７１】
３．ｆｆ（θ’）＝cos４（θ'）。強度減衰。範囲＝［０，１］。
【００７２】
４．Tｒ(θ’)={sin(2θ’)×sin（2β）/sin２(θ’+β)}２×{0.5×[1+1/cos８(θ'-β)]}１／２
ただし、これは窓を通過する光についてのものであり、表面上のものではない。範囲＝［０，１］。
拡散反射または蛍光等方性について次の計算が行われる。
【００７３】
Ｄ．１  ｉ＝（(ｘ−ｘ’)２＋（ｙ−ｙ'）２＋ｚ’２）１／２。光源‐ポイント距離であり、注入された数値（primed quantities）はＬＥＤ位置を引用する。
【００７４】
Ｄ．１．ａ  ｓ＝（(ｘ−ｘｎ’)２＋（ｙ−ｙｎ’）２）１／２。通常の入射‐ポイント距離であり、代入される数値（subscripted quantities）はＬＥＤ法線方向光線の入射対象物位置を引用する。
【００７５】
Ｄ．１．ｂ  ｆ＝０．５×（ｉ＋ｓ＋ｐ）。三角形の辺の長さの合計の半分であり、ｐ＝入射法線方向光線長さである。
【００７６】
Ｄ．２  δ＝２×cos−１｛［ｆ×（ｆ−ｓ）／（ｉ×ｐ）］１／２｝。（余弦法則の変形）。光源への入射点の光源に垂直な光線角度に対する。
【００７７】
Ｄ．３  ζ＝cos−１（ｚ’／ｉ）。光源からポイントへの入射角。
【００７８】
Ｄ．４  ζ′（屈折補正後）、ζからの計算によって決まる。対象物の上方の点光源の高さであり、窓の屈折率および厚みである。
【００７９】
Ｄ．４．ａ  γ＝sin−１（sin（ζ'）／ｒ）, ただし、ｒ＝ｎｗ／ｎａ
Ｄ．５  δ'=cos−１{cos(δ)cos(ζ'-ζ)+sin(ζ'-ζ)[cos(δ)cos(ζ)-cos(χ)]／sin(ζ)}（屈折補正後）。χは光源基板の取付け角度である。
【００８０】
屈折反射について次の計算を行う。
【００８１】
Ｓ．０．ａ  ｐ’＝((２ｘ−ｘ’)２＋（２ｙ−ｙ’）２＋ （ｈ−ｚ’）２)１／２  反射光源（１：１鏡像）の入射ひとみに対する距離。
【００８２】
Ｓ．０．ｂ  ｇ＝０．５×（ｐ’＋ｉ＋ｓ’）。三角形の辺の長さの半分。
【００８３】
Ｓ．１  η＝２×cos−１｛［ｇ×（ｇ−ｐ’）／（ｉ×ｓ’）］１／２｝（余弦法則の変形）主要光線に対する屈折光線の角度。
【００８４】
検出強さについて次の計算を行う。
【００８５】
Ｉ  Ｉ= ｆｄ(δ')×[ｆｓ(η)+ｆｄ(ζ')] ×ｆｆ(θ')×Ｉ０/ｉ２×Ti(ζ')×Tｒ(θ')。任意の強さであるが、ポイント毎に比較可能であり、異なるＬＥＤによって照射する。先に計算または定義されない数値は次の通りである。
【００８６】
Ｉ０…の出力面に対する法線もしくはその光軸における光源の強さ
ｆｄ（δ’）…ＬＥＤの「開口角」強さの関数
ｆｄ（ζ’）…拡散（ランベルシャン）反射または蛍光等方性強さ
ｆｓ（η）…屈折反射強さ
Ti(ζ')={sin(２ζ')×sin(2γ)／sin２(ζ'+γ)}２×{0.5×[1+1/cos８(ζ'-γ)]}１／２
これは窓を通過した光のためのものであり、表面上のものではない。範囲＝［０，１］
最後に、ポイント‐入射ひとみ距離のスケーリング（scaling）は、実際には、ｆｆ（θ’）に含まれ、そこでは、ｚ軸距離は変化しない。それが変化したとき、検出強さＩもまた、対象物の中心から入射ひとみまでの距離の逆数の２乗によって乗算されなければならない。ｚ軸距離が変化すると、ｚ軸距離毎の全体の計算が行われるが、それはＬＥＤ毎に再計算する必要のない項目の再計算も含むことになる。
【００８７】
アルゴリズムは相互作用的に適用され、そこでは、選択した入力パラメータがプログラムした範囲および増分にわたって変化される。入力パラメータの任意の組のための特別重要な結果は、全光源からの対象物のポイントもしくは増分領域毎の計算した反射強さの合計である。それらの選択および配置を含む特定の波長帯の光源の良好なレイアウトは良好なｘ，ｙ均一性をもたらし、そこでは、対象物上の対象としている（of interest）領域あるいは規格内の全ポイントからの合計した反射の標準偏差は低い。さらに、良好なレイアウトはまた対象としている領域かもしくは規格内でのｚ軸感度をもたらし、そこでは、対象物が特定の距離だけ光源および入射ひとみへ向かってあるいはそこから離れる方向に動かされる（ｚ軸移動）とき、同じポイントの対応する反射とは異なる対象物上の対象としている(of interest)領域内での全ポイントからの合計した反射である。
【００８８】
このようにして、光源取付け基板の配置および取付け角度、基板上の光源の配置、そして光源の選択さらにもしあれば窓が、対象物の重要な領域における高度な（ｘ，ｙ）面均一性および低いｚ軸感度を含む所要の検出特性によって指針とされ得る。ここで得られるすべての結果について、屈折反射の考慮は含まれていない。これらは、乾式化学スライドを照射するＬＥＤの環状配置については微少であることが示されている（白色に対しておよそ１％またはそれ以下の感度。均等拡散対象物）。
【００８９】
上で注目した以上の他の改良を含んでもよい。
【００９０】
１．単純なcos４θ’減衰以上にぼかすことを計算する能力。
【００９１】
２．最適レイアウト上の相互作用的収束を含み、トライしたレイアウトについての性能評価によってガイドされるパラメータ変化のより一層の自動化。
校正方法
ＬＥＤまたは他の光源の強度を相互作用的にではなく速く収束させかつ完全自動化した方法で校正することが望まれる。ここで開示する校正方法のために必要なことは、「オフ」の設定を含む光源の強度を個別的に調整できるようでなければならないということである。この場合、校正方法が簡単になる。
【００９２】
反射または蛍光検出器が１つのフォトダイオード、光電子増倍管または類似の素子である場合には、校正は非常に簡単である。対象物平面内に置いた白色基準スライドまたは参照用材料を照射している間、たとえば、ＬＥＤ毎に全部の検出器の示度がほぼ一致するようにそしてまた全てのＬＥＤがオンされたときの検出強度が検出器のダイナミックレンジの実質的な一部であるけれどもそれを超えないように、他のＬＥＤはすべてオフした状態で、或るタイプの各ＬＥＤの強度を個別的に調整する。
【００９３】
たとえば、検出器からの光電流がしばしば電圧に変換されて増幅される。この増幅出力のダイナミックレンジが［０，５］Ｖであるとすると、或るタイプの３つのＬＥＤの駆動電流は１つのＬＥＤだけをオンした場合毎に１．５Ｖの増幅出力信号を与えるように個別的に調整される。調整した駆動電流で全ての３つのＬＥＤがオンされたとき、暗電流（すべてのＬＥＤがオフのとき）によるオフセットは無視できるほど小さいと考えると、増幅した出力信号は４．５Ｖでなければならない。
【００９４】
検出器がディジタルカメラ、撮像アレイ、機械視覚システムもしくはそれらの類似物である場合については、校正は光源配置アルゴリズムの延長であり得る。これらの場合、対象物の増分領域（ＬＥＤ配置アルゴリズムにおいて使った）および検出器のピクセルを１：１の空間一致として選択するのが有利である。１つのピクセルが１つの増分領域に対応しているが、対象物の各増分矩形領域に空間的に対応する隣接ピクセルの組をグループ化（それらからの信号の平均化）をするのがより一般的である。
【００９５】
（ｘ，ｙ）照射均一性および低ｚ軸感度のための規格と、先に説明したような、検出した光点強度、光源波長および帯域幅などのような他のパラメータをプラスして、光学レイアウトの開発および最適化を開始するとき、好ましい校正方法は次のステップを含む。
【００９６】
１．対象物の位置に標準的なもしくは参照用材料を配置する。この材料は次のような反射特性を持つ
・実質的に均等拡散であること。
【００９７】
・対象としているｘ，ｙ領域を横切って実質的に均一であること。
【００９８】
・分析すべきスライド、流体材料、もしくは他の対象物に非常によく似ていること。
【００９９】
前面蛍光計を校正するときも、条件は同じようであるが、ただし、「均等拡散」を「等方性」と置き換え、「反射」を「蛍光性」に置き換える。
【０１００】
２．１つの光源をオンして、各対象物領域からの反射強度を測定し（光学系をモデル化する際に定義したものに対応して測定された対象物領域であり、１つのピクセルからの信号であったり、多数の隣接ピクセルからの信号の平均であったりする）、同じ領域からのモデル化した強度とこれらの値とを比較し、必要に応じて変換係数やオフセットを適用する。
【０１０１】
・必要な変換係数はモデルの任意の強度を検出器からの電圧のような信号に変換する。もしピクセル応答がリニア（liner）でありかつ実質的に小さい感度であるときは、信号変換係数およびオフセットは十分であるかもしれない。
【０１０２】
・ノンリニア（non-liner）な検出器応答または実質的に不同の感度、または他の光学係数が、追加的な変換定数の使用を必要とするかもしれない。これらは経験的に決定される。
【０１０３】
３．測定した強度が同じ領域からのモデルで予測した反射または蛍光強度と最良にマッチする（測定したものの２乗平均平方根（ＲＭＳ）からモデル化した強度を引いた残差を最小にする）まで、繰り返して、光源強度を調整しかつ対象物の各物理領域からの反射または蛍光強度を測定する。
【０１０４】
４．光源をオフするとともに、ステップ２および３をすべての光源について繰り返す。
【０１０５】
５．すべての光源をオンして、ステップ３を適用して説明したプロセスによってそれらの強度を設定し、そして特定の範囲においてｘ，ｙ反射均一性および検出強度を良好に変化させる。
【０１０６】
この方法は既に、スライドおよび流体マトリクス対象物の両方についての校正に有効であると証明されている。しかしながら、このステップ５に失敗すると、装置の機能不全がなければ、モデルとレイアウトとの間の貧弱な一致が強く示される。特に、校正の失敗についての潜在的な理由が、光源の「開口角」がモデル化プロセスにおいて想定したものではなかった可能性がある。
【０１０７】
この校正方法はＬＥＤまたは他の点光源の最適配置を要求するものではない。それとは別に、光源の実際の配置をモデル化し、そのモデル化に応じて光源の相対強度を、ｘ，ｙ放射照度均一性または最小化ｚ軸感度のような所望の光学的パラメータを最適化するために調整され得る。
【０１０８】
最適の対象物放射照度を達成するために、たとえば４つまたはそれ以上の要素（factors)によって、最も明るい光源を最も暗いものよりずっと明るくする必要がある場合などに、性能の妥協が必要になるかもしれない。同様な場合には、もし性能における妥協がなされないなら、ＬＥＤ強度の期待した製品間のばらつき（component-to-component variability）について少し損失（leeway）が生じることがある。より堅牢な（ロバスト）設計によれば、さもなければ同じタイプの他のＬＥＤの強度の４倍より大きい或るタイプの１つのＬＥＤの強度が要求される場合を注意深く考えることによって、これらの強度ばらつきを可能にする。そのような選択をなすに当たって、光源制御の精度や正確性が考慮されなければならない。
【０１０９】
最適化されていない光源配置の校正を行うためには、最適化されている配置について上で説明した同じステップが実行される。最も明るい光源と最も暗い光源との間の所要の強度差を大きくすればするほど、光源強度調整を少なくすることができる。
【０１１０】
他の方法を説明するが、次の説明では反射率計または前面蛍光計の光源を校正する方法のステップを述べる。反射率計または蛍光計は第１光源および第２光源を含む少なくとも２つの同じ波長の光源を有する。反射光または蛍光検出器が少なくとも２つの光源に関連して設けられる。少なくとも２つの光源は対象物平面に置かれた検査対象物を照射する。少なくとも２つの光源の各々は個別に調整可能な光強度を有する。この方法は、対象物平面に参照用対象物を置くステップ、その対象平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように少なくとも２つの光源の第１光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力させないようにするために少なくとも２つの光源の他のすべての光源を消勢するステップ、参照用対象物による反射光または蛍光を１つの検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第１信号を発生する‐で検出するステップ、および検出器によって発生した第１信号を測定して計測第１信号を提示するステップを含む。
【０１１１】
この方法はさらに、計測第１信号を第１所定信号の目標値と比較するステップ、第１光源の強度を第１所定信号目標値と実質的に等しくなるように調整するステップ、対象物平面に置いた参照用対象物を照射するように少なくとも２つの光源の第２光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力させないようにするために少なくとも２つの光源のすべての他の光源を消勢するステップ、参照用対象物による反射光または蛍光を上記検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第２信号を発生する‐で検出するステップ、および検出器によって発生された第２信号を測定して計測第２信号を提示するステップを含む。
【０１１２】
この方法はさらに、計測第２信号を第２所定信号目標値と比較するステップ、および第２光源の強度を第２所定信号目標値と実質的に等しくなるように調整するステップを含む。
【０１１３】
そして、１つ１つ、すべての残りの光源について、この方法は好ましくは、対象物平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように少なくとも２つの光源の次に利用可能な光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力しないようにするために少なくとも２つの光源のすべての他の光源を消勢するステップ、参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する信号を発生する‐で検出するステップ、検出器によって発生した信号を測定して計測信号を提示するステップ、その計測信号を所定の信号目標値と比較するステップ、およびその光源の強度を所定信号目標値と実質的に等しくなるように調整するステップを含む。
【０１１４】
好ましくは、第１所定信号目標値は実質的に第２所定信号目標値と等しく、第２所定信号目標値は残りのすべての光源についてのすべての他の所定信号目標値と実質的に等しい。
【０１１５】
好ましくは、反射率計または前面蛍光計の光源を校正する方法はさらに、対象物平面に置いた参照用対象物を照射する光を出力するように同じ波長を有する少なくとも２つの光源の第１光源、第２光源および全ての他の光源を同時に付勢するステップ、参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する多重光源信号を発生する-で検出するステップ、検出器によって発生された多重光源信号を測定して計測多重光源信号を提示するステップ、および計測多重光源信号が所定多重光源信号目標値より、少なくとも１つは、低いか、それに等しいかまたはそれより大きいかを判断するステップを含む。
【０１１６】
好ましくは、参照用対象物は実質的に均等拡散でありかつ対象物平面を横切って実質的に均一である光反射特性を有する。
【０１１７】
この発明の他の好ましい形態において、反射率計または前面蛍光計の光源を校正する方法を次に説明する。反射率計または蛍光計は第１光源および第２光源を含む同じ波長の少なくとも２つの光源を有し、さらに対象物平面に置いた検査対象物の対応する増分領域と空間的に同じである光検出ピクセルのアレイを有する検出器を含む。光検出ピクセルのアレイは第１ピクセルおよび第２ピクセルを含む少なくとも２つのピクセルならびに第１グループ隣接ピクセルおよび第２グループ隣接ピクセルを含む少なくとも２つのグループ隣接ピクセルの一方を有する。少なくとも２つの光源は検査対象物を照射する。少なくとも２つの光源の各々は個別的に調整可能な光強度を有する。好ましい方法は、ａ）対象物平面に参照用対象物を置くステップ、ｂ）対象物平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように同じ波長の少なくとも２つの光源の第１光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力しないように少なくとも２つの光源のすべての他の光源を消勢するステップ、ｃ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐これは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第１信号を発生し、その第１信号はアレイの第１ピクセルおよびアレイの第１グループ隣接ピクセルの一方によって検出された反射光または蛍光に対応する‐によって検出するステップ、ｄ）検出器によって発生された第１信号を測定して第１光源のための計測第１信号を提示するステップ、およびｅ）第１光源のための計測第１信号を第１光源のための第１所定信号目標値と比較して第１光源のための第１比較計測値を発生するステップを含む。
【０１１８】
この方法はさらに、ｆ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第１光源のための第２信号を発生し、その第１光源のための第２信号はアレイの第２ピクセルおよびアレイの第２グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応している‐で検出するステップ、ｇ）検出器によって発生された第１光源のための第２信号を測定して第１光源のための計測第２信号を提示するステップ、ｈ）第１光源のための計測第２信号を第１光源のための第２所定信号目標値と比較しかつそれに応答して第１光源のための第２比較計測値を発生するステップ、ｉ）アレイのすべての残りのピクセルおよびアレイのすべての残りのグループ隣接ピクセルの少なくとも一方について、検出器によって発生された第１光源のための関連信号を測定して第１光源のための関連計測信号を提示するステップおよび第１光源のための関連計測信号を第１光源のための各所定信号目標値と比較してそれに応答して第１光源のための各比較計測値を発生するステップを含んでステップｆ）ないしｈ）を繰り返すステップ、およびｊ）第１光源のための第１比較計測値、第１光源のための第２比較計測値、および第１光源のための各比較計測値に応答して、第１光源のための第１所定信号目標値、第１光源のための第２所定信号目標値および第１信号のためのすべての他の各所定信号目標値と集合的にマッチさせるように第１光源の強度を調整するステップを含む。
【０１１９】
さらに、この発明の方法は、ｋ）対象物平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように少なくとも２つの光源の第２光源を付勢しかつ同時にそれらから光を出力しないように少なくとも２つの光源のすべての他の光源を消勢するステップ、ｌ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第２光源のための第１信号を発生し、その第２光源のための第１信号はアレイの第１ピクセルおよびアレイの第１グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応する‐で検出するステップ、ｍ）検出器によって発生された第２光源のための第１信号を測定して第２光源のための計測第１信号を提示するステップ、およびｎ）第２信号のための計測第１信号を第２信号のための第１所定信号目標値と比較して第２光源のための第１比較計測値を提示するステップを含む。
【０１２０】
好ましくは、この発明の方法は、追加的なステップ、ｏ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第２光源のための第２信号を発生し、その第２光源のための第２信号はアレイの第２ピクセルおよびアレイの第２グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応する‐によって検出するステップ、ｐ）検出器によって発生された第２光源のための第２信号を測定して第２光源のための計測第２信号を提示するステップ、ｑ）第２光源のための計測第２信号を第２光源のための第２所定信号目標値と比較してそれに応答して第２信号のための第２比較計測値を発生するステップ、およびｒ）検出器によって発生された第２光源のための関連信号を計測して第２光源のための関連計測信号を提示するステップ、および第２光源のための関連計測信号を第２光源のための各所定信号目標値と比較してそれに応答して第２光源のための各比較計測値を発生するステップを含んでステップｏ）ないしｑ）を繰り返すステップ、ｓ）第２光源のための第１比較計測値、第２光源のための第２比較計測値および第２光源のためのすべての各比較計測値に応答して第２光源の強度を第２光源のための第１所定信号目標値、第２光源のための第２所定信号目標値および第２光源のためのすべての他の各所定信号目標値と集合的にマッチするように調整するステップ、およびｔ）すべての残りの光源を校正するためにステップｋ）ないしｓ）を繰り返すステップを含む。
【０１２１】
この発明の好ましい形態において、反射率計または前面蛍光計測器の光源を校正する方法は、さらに、ｕ）対象物平面に置いた参照用対象物を照射するために光を出力するように同じ波長の少なくとも２つの光源のすべての光源を同時に付勢するステップ、ｖ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第１多重光源信号を出力し、その第１多重光源信号はアレイの第１ピクセルおよびアレイの第１グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応する‐で検出するステップ、ｗ）検出器によって発生された第１多重光源信号を測定して計測第１多重光源信号を提示するステップ、ｘ）計測第１多重光源信号が第１所定多重光源信号目標値より、少なくとも１つは、小さいか、等しいか、大きいかを判断するステップ、ｙ）参照用対象物による反射光または蛍光を検出器‐それは検出器によって検出した反射光または蛍光に応答する第２多重光源信号を発生し、その第２多重光源信号はアレイの第２ピクセルおよびアレイの第２グループ隣接ピクセルの少なくとも一方によって検出された反射光または蛍光に対応している‐で検出するステップ、ｚ）検出器によって発生された第２多重光源信号を測定して計測第２多重光源信号を提示するステップ、ａａ）計測第２多重光源信号が所定第２多重光源信号目標値より、少なくとも１つは、小さいか、等しいか、または大きいかを判断するステップ、およびａｂ）アレイのすべての残りのピクセルおよびアレイのすべての残りのグループ隣接ピクセルの少なくとも一方のために、検出器によって発生された関連多重光源信号を測定して関連計測多重光源信号を提示するステップ、およびその関連計測多重光源信号が各所定多重光源信号目標値より、少なくとも１つは、小さいか、等しいか、または大きいかを判断するステップを含んでステップｙ）ないしａａ）を繰り返すステップを含む。好ましくは、多重光源校正の有効性を評価するために、計測多重光源信号とそれらの各所定多重光源信号目標値との間の差の２乗平均平方根を判断する追加ステップを含む。
【０１２２】
さらに、この発明の他の好ましい形態によれば、反射率計または前面蛍光計の光源を校正する方法は、具体的に言えば、ステップｊ）で、第１光源のための第１比較計測値、第１光源のための第２比較計測値および第１光源のためすべての各比較計測値に応答して、第１光源の強度を第１光源のための第１所定信号目標値、第１光源のための第２所定信号目標値および第１光源のためのすべての他の各所定信号目標値と集合的に最もよくマッチするように調整するステップ、第１光源のための第１比較計測値、第１光源のための第２比較計測値および第１光源のためのすべての各比較計測値の２乗平均平方根を最小にするステップ、そしてステップｓ）で、第２光源のための第１比較計測値、第２光源のための第２比較計測値および第２光源のためのすべての各比較計測値に応答して第２光源の強度を第２光源のための第１所定信号目標値、第２光源のための第２所定信号目標値および第２光源のためのすべての他の各所定信号目標値と集合的に最もよくマッチするように調整するステップ、第２光源のための第１比較計測値、第２光源のための第２比較計測値および第２光源のためのすべての各比較計測値の２乗平均平方根を最小にするステップ、および個別的にかつ単独で付勢される各残りの光源のためのすべての比較計測値の２乗平均平方根を最小にするステップを含む。
１つの対象物を多重波長で照射すること
多くの場合、スライドまたは流体マトリクスを順次照射するのにスライドまたは流体マトリクス１つについて１つ以上の波長で照射することが有利である。いくつかの例示のケースを説明する。
【０１２３】
１．阻害物質は、指示薬発色団と同じ波長領域において強い吸光度を有する。第２の、異なる波長をその阻害剤のために使用することによって、反射率の指示薬の波長の変化に対するそれの寄与が判断され、あたかもその阻害剤が存在しなかったかのように、指示薬単独での反射率の変化の予測を可能にする。
【０１２４】
２．弱い吸光または相対的に分析対象物質が濃度不感応の発色団は良好な検出Ｓ／Ｎ比を許容しない。第２の分析波長の使用によって、分析対象物質の濃度情報をより正確にすることができる。
【０１２５】
３．スライドのまたは流体マトリクスの応答は異なる分析対象物質情報を与える２つまたはそれ以上のピークを含む。たとえば、第２または第３検出波長は、２回以上同じタイプのスライドまたは流体マトリクスを走らせることなく所望の分析対象物質のすべての情報を判断させることができる。
【０１２６】
したがって、同時に照射されかつ同じ波長を有する多数のＬＥＤの使用は、実質的に偏りのない光の分布や図３に示すような実質的に均質な放射照度の体積８を提供し、それは、反射率計の光源の照射平面２６における化学試薬検査スライド６の位置決めおよび展開から生じる、任意のｚ軸の変動性および（ｘ，ｙ）平面における変動性を説明する。したがって、この発明の反射率計の光源を試薬検査スライド上に光を向ける化学分析装置において使用したとき、より正確な光学的な示度が生じるであろうと予想する。
【０１２７】
この発明の範囲内において、ＬＥＤの同時照射によって提供される実質的に均質な放射照度の体積の整合性を改良するために、他のＬＥＤまたは同じ波長のＬＥＤに対して１つの波長の２つまたはそれ以上のＬＥＤ２の強度を変化することが考えられる。これは、ＬＥＤ毎の駆動電流を個別的に変化させる能力を付与することによって達成される。ＬＥＤ２の強度はまたＬＥＤが取り付けられているサブストレートを照射中の試薬検査スライド６に近づけたりそれから遠ざけたりするように動かすことによって強くしたり弱くしたりできる。もちろん、このことは、最適な均一性の照射平面２６を検査中の横流（lateral）流体マトリクスなどの結合領域の試薬検査スライドのフィルム部分１０と一致させる要望があるとき、光源の形状を調整することを含意するものである。
【０１２８】
この発明の光源はまた化学分析装置以外の装置にも適用を有していて、そこでは、実質的に均質な放射照度の体積が照射すべき対象物の位置決めにおける（ｘ，ｙ）平面またはｚ軸の変動性の効果に対抗する必要がある。そのような適用例はこの発明の光源の顕微鏡や濃度計ないし密度計のために使用することを包含することを予測する。
【０１２９】
この発明の例示となる実施例が添付の図面を参照してこの明細書に記載されているが、発明はまさにそれらの実施例に限定されず、そして種々の他の変化および変形がこの技術分野の当業者によってこの発明の範囲および精神から逸脱することなくその中で達成されると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】図１は現在市販されている化学分析装置において使用される従来の光源と反射率計の断面図である。
【図２】図２は従来の１２０度の（広い）開口角を有するＬＥＤによって出力される相対的な光束、および照射平面の垂直位置における小さな変化に対して放射照度を相対的に不感知にするための照射平面上における放射照度の相殺の図式化した断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは化学試薬検査スライドおよびこの発明の光源によって発生された実質的に均質な光放射照度の重畳された体積の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは化学試薬検査スライドおよびこの発明の光源によって与えられるかつ検査スライドの一部を取り囲む実質的に均質な光放射照度の同じ重畳した体積の斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｃはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ図３Ａおよび図３Ｂに示すスライドの垂直位置に対する放射照度のｚ軸感度を最小にするために判断した最適の垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図（filled contour schematic）の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｃの放射照度等高線図は参照符号Ｃによって図３Ｄ内に示される。図３Ｃによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１４．８３ｍｍの高さの（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｄ】図３Ｄは図３Ｃと同じグレイスケール手法を用いた、しかし実質的に均質な光放射照度の体積の３Ｄ可視化を助けるために部分的に透明にされた灰色のより暗い影を用いている、光放射照射の９つの水平面および２つの垂直面を示す３次元グラフである。
【図３Ｅ】図３Ｅはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ３つのＬＥＤのベースが存在する平面に関連する垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｅによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１２．８３ｍｍの高さの水平（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｆ】図３Ｆはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ３つのＬＥＤのベースが存在する平面に関連する垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｆによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１３．３３ｍｍの高さの水平（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｇ】図３Ｇはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ３つのＬＥＤのベースが存在する平面に関連する垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｇによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１３．８３ｍｍの高さの水平（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｈ】図３Ｈはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ３つのＬＥＤのベースが存在する平面に関連する垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｈによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１４．３３ｍｍの高さの水平（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｉ】図３Ｉはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ３つのＬＥＤのベースが存在する平面に関連する垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｉによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１５．３３ｍｍの高さの水平（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｊ】図３Ｊはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ３つのＬＥＤのベースが存在する平面に関連する垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｊによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１５．８３ｍｍの高さの水平（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｋ】図３Ｋはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ３つのＬＥＤのベースが存在する平面に関連する垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｋによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１６．３３ｍｍの高さの水平（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｌ】図３Ｌはシステムまたは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの合成光軸に関連する（ｘ，ｙ）位置でありかつ３つのＬＥＤのベースが存在する平面に関連する垂直位置において利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｌによって示される放射照度等高線図は、３つのＬＥＤのベースが存在する平面の上方１６．８３ｍｍの高さの水平（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｍ】図３Ｍは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの光学システムに関連しかつ図３Ｄ３次元グラフに対するその相対的な位置における（ｘ，ｙ）位置で利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｍによって示される放射照度等高線図は、３つの等間隔を隔てたＬＥＤのシステム光軸からｙ＝−０．１ｍｍの位置の垂直（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図３Ｎ】図３Ｎは同じ波長の３つの等間隔を隔てたＬＥＤの光学システムに関連しかつ図３Ｄ３次元グラフに対するその相対的な位置における（ｘ，ｙ）位置で利用可能な光放射照度の全面的にふさいだ等高線図の写真である。目盛は、図３Ｄに示す体積内における最大放射照度に対する、異なる位置で利用可能な光の百分率を示す。図３Ｎによって示される放射照度等高線図は、３つの等間隔を隔てたＬＥＤのシステム光軸からｙ＝−０．１ｍｍの位置の垂直（ｘ，ｙ）平面内に置かれる。
【図４】図４は、３つの対称的に配置されたＬＥＤの場合において、化学試薬検査スライド上に投影されるかつこの発明の光源によって与えられる、等しい放射照度の重なり合った等高線の図解図の平面図である。
【図５】図５はこの発明の光源の発光素子がその上に取り付けられている支持部材の１つの形態の上面斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａはこの発明の光源の発光素子のための支持部材の他の形態の側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂはこの発明の光源の発光素子を取り付けるための支持部材の平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは直円錐の截頭体の形状における図６Ｂに示したＣ字形状のプリント基板を支持するためのこの発明に従って形成された固定部材の斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは図７Ａに示すこの発明の取付け固定部材の切り取った一部の斜視図である。
【符号の説明】
【０１３１】
２  …ＬＥＤ
６  …試薬検査スライド
８  …(実質的に均質な放射照度の)体積
１０  …フィルム部分
１４  …赤色ＬＥＤ
１６  …青色ＬＥＤ
１８  …緑色ＬＥＤ
２０  …プリント基板
２２  …システム光軸
２４  …円錐計上の支持構造物
２６  …照射平面
２８  …Ｃ字形状部材
３０  …第１端
３２  …第２端
３４  …保持プレート
４０  …固定部材
４２  …リム
４４  …下部ショルダ
４６  …上部ショルダ
４８  …受容スロット
５０  …ノッチ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図３Ｊ】
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【図３Ｋ】
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【図３Ｌ】
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【図３Ｍ】
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【図３Ｎ】
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【国際調査報告】
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