JP2003344267A

JP2003344267A - 分析装置用光源

Info

Publication number: JP2003344267A
Application number: JP2002148435A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Takasu; 達也高須; Takeshi Ono; 剛小野; Tomoyuki Yoshimura; 共之吉村; Souki Ichikawa; 宗貴市川
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】分析のための光の光量を低減することなく、発
光素子の輝度を一定に保持することができる。【解決手段】分析装置用光源１は、分析装置に設置また
は装着され、検体設置部１０に設置された検体へ投光す
るための分析装置用光源であって、発光素子２と、発光
素子２の側部に設置された受光素子３と、それらの間に
設置された拡散板４と、発光素子２への電流を調整する
電流調整手段５と、モニター端子９とを備える。発光素
子２から正面方向に発せられた光Ｌ_１は、分析に用いら
れ、側方に発せられた光Ｌ_２は、拡散板４により散乱光
とされ受光素子３に受光される。電流調整手段５は、電
流／電圧変換回器６と誤差増幅器７とトランジスタ８と
を備え、受光素子３での受光光量が減少すると、それに
応じて誤差増幅器７から出力される差電圧Ｖｓを高め、
発光素子２への電流Ｉｅを高めて、発光素子２の輝度を
一定に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の分析装置に
設置または装着され、検査対象物に投光するための分析
装置用光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】分析装置として、検体（液状）の濁度を
光学的に読み取り、分析する装置が知られている。この
分析装置の投・受光部は、検体に投光するための発光素
子と、受光素子とを備え、発光素子と受光素子との間
に、光透過性を有する容器に入れられた検体を置き、発
光素子から発せられた光の検体での透過光を受光素子に
より受光し、その受光光量を光電変換して検体での光の
透過度を検出するものである。

【０００３】ところで、このような分析装置の投・受光
部では、発光素子として、安価な発光ダイオードを用い
ることが多いが、発光ダイオードの温度係数や経時劣化
などにより輝度（発光光量）が減少し、分析結果に悪影
響を及ぼすことがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分析
のための光の光量を低減することなく、発光素子の輝度
を一定に保持することができる分析装置用光源を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１０）の本発明により達成される。

【０００６】（１）分析装置に設置または装着され、
検査対象物へ投光するための分析装置用光源であって、
発光素子と、前記発光素子の側部に設置された受光素子
と、前記発光素子の輝度を一定に保持するよう、前記受
光素子の出力に応じて前記発光素子への電流を調整する
電流調整手段とを備えることを特徴とする分析装置用光
源。

【０００７】（２）分析装置に設置または装着され、
検査対象物へ投光するための分析装置用光源であって、
発光素子と、前記発光素子の側部に設置された受光素子
と、前記発光素子と前記受光素子との間に設置された拡
散板と、前記発光素子の輝度を一定に保持するよう、前
記受光素子の出力に応じて前記発光素子への電流を調整
する電流調整手段とを備えることを特徴とする分析装置
用光源。

【０００８】（３）前記拡散板は、円筒状をなし、前
記発光素子の外周を覆うように設置されている上記
（２）に記載の分析装置用光源。

【０００９】（４）前記電流調整手段は、前記受光素
子から出力される電流を電圧に変換する電流／電圧変換
回器と、前記電流／電圧変換回器からの出力を一方の入
力とする誤差増幅器とを備える上記（１）ないし（３）
のいずれかに記載の分析装置用光源。

【００１０】（５）前記電流調整手段は、前記誤差増
幅器の出力をベース電圧とするトランジスタを有する上
記（４）に記載の分析装置用光源。

【００１１】（６）前記発光素子は、発光ダイオード
である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の分析
装置用光源。

【００１２】（７）前記発光素子への電流または電圧
をモニターするモニター端子を有する上記（１）ないし
（６）のいずれかに記載の分析装置用光源。

【００１３】（８）前記モニター端子にて電流または
電圧を検知し、当該電流または電圧が所定のしきい値を
超えたら、前記発光素子が寿命であることを認識する上
記（１）ないし（７）のいずれかに記載の分析装置用光
源。

【００１４】（９）前記発光素子が寿命であることを
報知する報知手段を有する上記（７）または（８）に記
載の分析装置用光源。

【００１５】（１０）前記報知手段は、パイロットラ
ンプの点灯により報知するものである上記（９）に記載
の分析装置用光源。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の分析装置用光源を
添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明す
る。

【００１７】図１は、本発明の分析装置用光源の第１実
施形態を示す回路図である。図１に示す分析装置用光源
１は、分析装置に設置または装着され、検査対象物（検
体）へ投光するための分析装置用光源である。ここで、
分析装置の分析方式、分析項目（分析内容）等は、特に
限定されない。

【００１８】図１に示すように、分析装置用光源１は、
発光素子２と、その側部（特に側部近傍）に設置された
受光素子３と、発光素子２への電流（駆動電流）を調整
する電流調整手段５と、発光素子２への電流または電圧
（出力）をモニターするモニター端子９とを備える。

【００１９】発光素子２は、好ましくは発光ダイオード
で構成されており、その正面側（図１中右側）に分析に
必要な光を発する。

【００２０】発光素子２の正面側には、検体設置部１０
と受光素子（分析データ採取用）１１とが設けられてい
る。検体設置部１０には、例えば光透過性を有する容器
に入れられた検体（液体、ゲル等）が設置される。

【００２１】発光素子２から正面方向（図１中の右方
向）に発せられた光（分析のための光）Ｌ_１は、検体設
置部１０に設置された検体を透過し、受光素子１１で受
光される。発光素子２の輝度（発光光量）が一定の場
合、検体の濁度に応じて受光素子１１での受光光量が変
化するため、受光素子１１での受光光量、すなわち光電
変換された電流（受光光量に応じた大きさとなる）を検
出することにより、検体の濁度を知ることができる。

【００２２】発光素子２から正面方向に発せられた光Ｌ
_１は、前述したように分析に用いられるが、同時に発光
素子２からはその側部の方向へも光Ｌ_２が発せられる。
この光Ｌ_２は、いわゆる漏れ光であり、光Ｌ_１に比較し
て光量は少ない。この光Ｌ_２は、受光素子３にて受光さ
れる。

【００２３】受光素子３は、好ましくはフォトダイオー
ドで構成されており、受光した光Ｌ _２を光電変換し、受
光光量に応じた電流を出力する。

【００２４】このように、受光素子３による発光素子２
の輝度検出は、発光素子２から正面方向に発せられた光
Ｌ_１の一部を利用するのではなく、発光素子２の側部へ
漏れる光Ｌ_２を利用するため、分析のための光Ｌ_１の光
量をなんら低減することなく発光素子２の輝度検出を行
うことができる。

【００２５】電流調整手段５は、発光素子２の輝度（発
光光量）を一定に保持するよう、受光素子３の出力に応
じて発光素子２への電流を調整する機能を有するもので
あり、受光素子３から出力される電流を電圧に変換する
電流／電圧変換回器（オペアンプ）６と、該電流／電圧
変換回器６からの出力を一方の入力とする誤差増幅器
（差動アンプ）７と、該誤差増幅器７の出力をベース電
圧とするトランジスタ８とを備えている。

【００２６】受光素子３から出力された電流は、電流／
電圧変換回器６により電圧に変換され、誤差増幅器（差
動アンプ）７の一方の入力端子に入力される。誤差増幅
器７の他方の入力端子には、基準電圧Ｖ_Ｃ２が入力され
ている。この基準電圧Ｖ_Ｃ２は、例えば１〜１０Ｖ程度
とすることができる。誤差増幅器７では、電流／電圧変
換回器６からの出力電圧と基準電圧Ｖ_Ｃ２との差に相当
する電圧が出力され、この出力電圧がトランジスタ８の
ベース８１に印加される。

【００２７】また、発光素子２を駆動（発光）させるた
めの駆動電圧Ｖ_Ｃ１が抵抗Ｒ２を介して発光素子２の一
方の端子に印加される。この駆動電圧Ｖ_Ｃ１は、例えば
５〜２４Ｖ程度とすることができる。発光素子２の他方
の端子は、トランジスタ８のコレクタ８２に接続されて
いる。

【００２８】トランジスタ８のエミッタ８３は、抵抗Ｒ
１を介してグラウンドに接続されている。エミッタ８３
と抵抗Ｒ１との間には、エミッタ８３からの出力電圧
（エミッタ電圧または電流）、すなわち発光素子２への
電流Ｉｅをモニター（検出）するモニター端子９が設置
されている。

【００２９】目標輝度（適正輝度）を得るべく所定の駆
動電圧Ｖ_Ｃ１が印加されると、発光素子２が発光する。
発光素子２から発せられた光は、その一部（光Ｌ_２）が
受光素子３へ導かれ、受光素子３からはその受光光量
（発光素子２の輝度に比例）に応じた電流が出力され
る。この電流は電流／電圧変換回器６にて電圧に変換さ
れた後、誤差増幅器７にて基準電圧Ｖ_Ｃ２と比較され、
その差電圧Ｖｓがトランジスタ８のベース８１に印加さ
れる。

【００３０】ここで、例えば発光素子２の劣化（特に経
時劣化）が生じ、これが原因で発光素子２の輝度が低下
した場合、それに応じて受光素子３での受光光量も減少
し、電流／電圧変換回器６からの出力電圧も低下する。
これにより、トランジスタ８のベース８１に印加される
差電圧Ｖｓが高くなり、発光素子２への電流Ｉｅが高く
なるので、発光素子２の輝度が上昇（回復）する。発光
素子２の輝度が上昇すれば、それに応じて受光素子３で
の受光光量が増大し、電流／電圧変換回器６からの出力
電圧が上昇し、ベース８１への電圧（電流）Ｖｓの上昇
が停止し、ある値に収束するので、発光素子２の輝度が
安定する。このようにして、発光素子２の輝度が一定に
保持される。

【００３１】モニター端子９では、電流Ｉｅを常時また
は所定時に検出（モニター）する。前述したように、発
光素子２の輝度は一定に保持されるが、発光素子２が劣
化した場合には、電流Ｉｅが上昇する。従って、電流Ｉ
ｅをモニターすることにより、発光素子２の劣化の度合
い、即ち、発光素子２の寿命（交換時期）を知ることが
できる。例えば、電流Ｉｅが所定の値（しきい値）を超
えたら、発光素子２が寿命であり、交換の必要が生じた
ことを認識することができる。

【００３２】図２は、発光素子の寿命を知らせる報知手
段の構成例を示す回路図である。報知手段１２は、コン
パレータ（比較器）１３とパイロットランプ１４とで構
成されている。パイロットランプ１４は、発光ダイオー
ド等の発光素子で構成されている。

【００３３】モニター端子９から出力される電流Ｉｅ
は、コンパレータ１３の一方の入力端子に入力される。
コンパレータ１３の他方の入力端子には、しきい値電圧
となる基準電流Ｉ_Ｃ３が入力されている。

【００３４】コンパレータ１３では、入力される電流Ｉ
ｅと基準電流Ｉ_Ｃ３とを比較し、電流Ｉｅが基準電流Ｉ
_Ｃ３以下の場合にはＬｏｗ信号（ゼロ）を、電流Ｉｅが
基準電流Ｉ_Ｃ３を超えた場合にはＨｉ信号を出力する。
これらの信号（Ｌｏｗ信号またはＨｉ信号）は、パイロ
ットランプ１４に入力（印加）される。そして、コンパ
レータ１３からＬｏｗ信号が出力されているときには、
パイロットランプ１４は点灯せず、Ｈｉ信号が出力され
たときには、パイロットランプ１４が点灯（発光）す
る。パイロットランプ１４の点灯により、発光素子２が
寿命となり、交換を要することがわかる。

【００３５】なお、図１中のモニター端子９および抵抗
Ｒ１は、電流（または電圧）検出回路を構成している
が、この電流（または電圧）検出回路の具体的な回路構
成は、図示のものに限定されず、電流（または電圧）を
検出可能なものであれば、いかなるものでもよい。

【００３６】例えば、モニター端子９は、電圧（Ｖｅ）
を検出し得るものでもよい。この場合、報知手段１２で
は、検出した電圧Ｖｅと基準電圧Ｖ_Ｃ３とを比較し、そ
の結果に応じてＬｏｗ信号またはＨｉ信号を出力するよ
うな構成とすることができる。

【００３７】また、本実施形態のようなモニター端子９
が電流Ｉｅをモニターする構成の場合でも、この電流Ｉ
ｅを電圧Ｖｅに変換し、前記と同様のコンパレータ１３
により電圧Ｖｅと基準電圧Ｖ_Ｃ３とを比較し、その結果
に応じてＬｏｗ信号またはＨｉ信号を出力するような構
成とすることができる。

【００３８】なお、上述のような報知手段１２による報
知は、パイロットランプ１４の点灯によるものに限定さ
れないことは言うまでもない。また、本発明の分析装置
用光源は、このような報知手段を有さないものでもよ
い。

【００３９】図３は、本発明の分析装置用光源の第２実
施形態を示す回路図である。以下、同図に示す分析装置
用光源について、前記第１実施形態の分析装置用光源と
の相違点について説明し、同様の事項はその説明を省略
する。

【００４０】図３に示す分析装置用光源１は、発光素子
２と受光素子３との間に拡散板４を設置してなるもので
ある。この拡散板４は、平板状（または湾曲板状）をな
している。拡散板４としては、光を散乱させる機能を有
するものであればいかなるものでもよく、例えば擦りガ
ラスのような、表面に粗面加工が施されたもの（微小な
凹凸を有するもの）が挙げられる。拡散板４の素材は、
ガラスでも樹脂でもよい。

【００４１】発光素子２から側方へ発せられた光Ｌ
_２は、拡散板４により散乱光とされ、受光素子３にて受
光される。

【００４２】通常、発光ダイオードのような発光素子２
では、その側方に発する光は輝度が均一ではなく、所定
の輝度分布を有するので、発光素子２に対する受光素子
３の前後方向（図３中横方向）の設置位置により受光光
量に差異が生じることがあるが、このような拡散板４を
設けたことにより、輝度（光量）が均一化される。その
結果、複数の分析装置用光源１を製造する場合に、受光
光量のバラツキをなくすための発光素子２に対する受光
素子３の位置決めを正確に行わなくてもよくなる。

【００４３】図４は、本発明の分析装置用光源の第３実
施形態を示す回路図である。以下、同図に示す分析装置
用光源について、前記第１および第２実施形態の分析装
置用光源との相違点について説明し、同様の事項はその
説明を省略する。

【００４４】図４に示す分析装置用光源１は、発光素子
２と受光素子３との間に拡散板４１を設置してなるもの
である。

【００４５】この拡散板４１は、前記拡散板４と同様の
特性を有するものであるが、その形状は円筒状をなして
おり、発光素子２の外周を覆う（囲む）ように設置され
ている。

【００４６】発光ダイオードのような発光素子２は、前
述したように、発光素子２の前後方向（図３中横方向）
に輝度分布を有するが、周方向においても輝度が均一で
はないことがある。従って、このような円筒状の拡散板
４１を設けたことにより、前後方向とともに周方向の輝
度（光量）も均一化される。その結果、複数の分析装置
用光源１を製造する場合に、受光光量のバラツキをなく
すための発光素子２に対する受光素子３の位置決め、特
に前後方向および周方向の位置決めを正確に行わなくて
もよくなる。また、集光効率も向上するため、受光素子
３による発光素子２の輝度検出の精度が向上する。

【００４７】以上、本発明の分析装置用光源を図示の各
実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定
されるものではなく、分析装置用光源を構成する各部
は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換す
ることができる。また、任意の構成のものを付加しても
よい。

【００４８】例えば、光の利用効率を高めるために、発
光素子２の後方や側部を覆うように配置された反射板
（リフレクタ）を有していてもよい。この場合、反射板
の一部に開口を設け、この開口から漏れる光を受光素子
３で受光するような構成とするのが好ましい。また、受
光素子３へ光を導く導光手段として、例えば、レンズ
（集光レンズ）、プリズム、ミラー、光ファイバー等を
設けてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、受
光素子を発光素子の側部に設置したので、発光素子の正
面方向に出射される分析のための光の光量を低減するこ
となく、発光素子の輝度を一定に保持することができ
る。

【００５０】また、拡散板、特に円筒状の拡散板を有す
る場合には、輝度分布を均一にすることができ、発光素
子に対する受光素子の位置決め、特に前後方向および周
方向の位置決めを正確に行わなくてもよくなるので、製
造が容易となる。

【００５１】また、拡散板の設置により集光効率も向上
するため、受光素子による発光素子の輝度検出の精度が
向上する。

【００５２】また、発光素子への電流または電圧をモニ
ターするモニター端子を有する場合には、発光素子の劣
化の度合い、特に、発光素子の寿命（交換時期）を容易
に知ることができる。その結果、省エネにも寄与する。

【００５３】そして、このような効果を、簡単な構成、
安価な部品で得ることができ、コストの低減に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分析装置用光源の第１実施形態を示す
回路図である。

【図２】発光素子の寿命を知らせる報知手段の構成例を
示す回路図である。

【図３】本発明の分析装置用光源の第２実施形態を示す
回路図である。

【図４】本発明の分析装置用光源の第３実施形態を示す
回路図である。

【符号の説明】

１分析装置用光源２発光素子３受光素子４拡散板４１拡散板（円筒状）５電流調整手段６電流／電圧変換器７誤差増幅器８トランジスタ８１ベース８２コレクタ８３エミッタ９モニター端子１０検体設置部１１受光素子１２報知手段１３コンパレータ１４パイロットランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉村共之東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号アロカ株式会社内 (72)発明者市川宗貴東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号アロカ株式会社内Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB04 CC19 EE01 GG02 GG05 JJ22 JJ26 KK03 MM05 NN05 PP02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分析装置に設置または装着され、検査対
象物へ投光するための分析装置用光源であって、発光素子と、前記発光素子の側部に設置された受光素子と、前記発光素子の輝度を一定に保持するよう、前記受光素
子の出力に応じて前記発光素子への電流を調整する電流
調整手段とを備えることを特徴とする分析装置用光源。
【請求項２】分析装置に設置または装着され、検査対
象物へ投光するための分析装置用光源であって、発光素子と、前記発光素子の側部に設置された受光素子と、前記発光素子と前記受光素子との間に設置された拡散板
と、前記発光素子の輝度を一定に保持するよう、前記受光素
子の出力に応じて前記発光素子への電流を調整する電流
調整手段とを備えることを特徴とする分析装置用光源。
【請求項３】前記拡散板は、円筒状をなし、前記発光
素子の外周を覆うように設置されている請求項２に記載
の分析装置用光源。
【請求項４】前記電流調整手段は、前記受光素子から
出力される電流を電圧に変換する電流／電圧変換回器
と、前記電流／電圧変換回器からの出力を一方の入力と
する誤差増幅器とを備える請求項１ないし３のいずれか
に記載の分析装置用光源。
【請求項５】前記電流調整手段は、前記誤差増幅器の
出力をベース電圧とするトランジスタを有する請求項４
に記載の分析装置用光源。
【請求項６】前記発光素子は、発光ダイオードである
請求項１ないし５のいずれかに記載の分析装置用光源。
【請求項７】前記発光素子への電流または電圧をモニ
ターするモニター端子を有する請求項１ないし６のいず
れかに記載の分析装置用光源。
【請求項８】前記モニター端子にて電流または電圧を
検知し、当該電流または電圧が所定のしきい値を超えた
ら、前記発光素子が寿命であることを認識する請求項１
ないし７のいずれかに記載の分析装置用光源。
【請求項９】前記発光素子が寿命であることを報知す
る報知手段を有する請求項７または８に記載の分析装置
用光源。
【請求項１０】前記報知手段は、パイロットランプの
点灯により報知するものである請求項９に記載の分析装
置用光源。