JPS6113136A - 光学的に不均一な試料から拡散反射される光の測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 介里■貧葦 本発明は、光学的に不均一な試オ；４、例えば体液の定
性及び定量分析に使用される試薬試験片から拡散反射さ
れる光の測定方法及び装置に関する。

試料により反射される光のスペクトル特性ば、試料の色
に関係する。機器分析の出現とともに、試験される試料
の色は、生化学分析操作に最も汎用される基準の一つと
なった。例えば、定性及び定量分析に使用される試薬試
験片を、体液、例えば曲液又（Ｊ尿と所定時間、接触さ
せることができろ。着色した試験片の反射スペクＩ・ル
は、試験する体液中の目的物質の濃度に応じて変動する
。従って、試験片から反射される光を光電子により測定
し、得られる反射率を計算することによって、反射率を
濃度に相関させて所望の分析を行うことかできる。

試薬試験片は、種々の化学試薬で処理された試験紙であ
るのが代表的である。試験片の表面は均一な形態を有し
ないので、測定を試験片で行うか又は測定構造体で行う
かによって結果が左右されるため、正確で、再現性ある
測定をするのは困難でｉｊ）る。この問題に対する一つ
の解決策は、光源と試験ハとの間に積分球又は半球を挿
入して使用し、試験片を実質的に均一に照射することで
あった。この１９１′決策は、若干の成功をみたか、積
分球又は１′−球か装置費に加わり、その寸法を増大さ
せる。

更に、積分球又は半球を利用する場合に、光源からの若
干の照射が消散又は消失する。従って、所望の程度の反
射エネルギーを得るためにＧＪ、照射の程度を対応して
増加して、装置中で消散する光を補充しなければならな
い。このことは、より大きい光源を必要とし、電力消費
の増大を招（。

また、試験片を用いる場合には、反射率測定か試験片保
持装置における試験片の方位に鋭敏であることが判った
。例えば、試料の僅かなねじれ又は傾斜は、反射率測定
の程度を損なう。更に、反射率の測定は、試験片と光源
との間の距離によって損なわれることが判つた。

従って、この分野には、試験すべき光学的に不均一な試
料から迅速で、正確かつ再現性ある光反射率の測定をす
る方法及び装置に対する必要がある。この装置は、積分
球又は半球の必要を排除するため、試料の直接照射を使
用ずへきである。この装置は、電力消費を最少にするた
めに、光源と試料との間で消散又は消失する照明の量を
最少にずべきである。装置は、試料保持装置中の試料の
方位の微妙な変化に対してあまり鋭敏でなく、光源と試
料との間の距離の変動にあまり敏感でない反射率測定を
提供すべきである。更に、装置は、装置におりる構成成
分の性能の変化、特に試料の照明の変化を補正できるべ
きである。

犬■少要■ 従って、本発明は、光学的に不均一な試料がら拡散反射
される光の測定装置を提供することによって、この分野
におｔするごれらの要求を満たずことを目的とする。装
置は、光学的に不均一な試料を固定された位置に保持す
る装置を含む。少なく、ｌｌも２個の光源装置が、試料
の表面で一致する入射光束の形゛（試料を直接照射する
。入射光のパルス及び反！１１光のパルスを作るため、
光源を短時間゛Ｑごｌ１ｌＩ′ｉ次、オン及びオフにす
る装置が設けられてぃ丁〕。、Ｉ、”−而から反射する
光のパルスから実質的に−・つの波にの光を検出する光
応答装置が設けられてい？′」。光応答装置は試料の表
面に対し−Ｃ実質的に垂直４Ｉ光軸を自する。光源装置
は、方位角において約（３６０°／Ｎ±１°）　〔Ｎは
光源装置の総数に衿しい〕８１１れている。各光源装置
は、表面と鋭角をなす軸線を有する。

本発明は、また、光学的に不均一な試料を固定された位
置に保持する装置を有する、光学的に不均一な試料から
拡散反射する光の測定装置を提（Ｊｔする。第一及び第
二の光源装置は、試料の表面上で一致する二つの入射光
束の形で試料を直接照射する。実質的に等しい反射エネ
ルギー及び持続肋間を有する入射光束を得るため、光源
装置のそれぞれを同時に電源と接続及び遮断する装置が
設りられている。光応答装置は、表面から反射する光束
から実質的に一つの波長の光を検出する。光応答装置は
表面に対して実質的に垂直な光軸を有する。２個の光源
装置は方位角において約１７９゜〜約１８１′離れ、前
記の光源装置はそれぞれ＋ｉｉｊ記表面と鋭角をなす軸
線を有する。その鋭角は実質的に等しい。

別の実施態様では、本発明は、光学的に不均一・な試料
について、正確で、再現性ある光反射率測定をなす装置
を提供する。この装置は試料を固定された位置に保持す
る装置を含む。少なくとも２対の光発生装置が試料を直
接照射する。各列は、第　及びイ）−の光源を含み、対
をなしている各先高ｉ　１．Ｊ、試才１の表面で一致す
る入射光束を放出するにとができる。実質的に等しい反
射エネルギー及び持ｔ；ｓ　ｎＪ間をｆｌ−４−る入射
光束を得るため、対をなしているそれぞ拍の光源を同時
に電源と接続及び遮ＩＵｉ　シ、少なくとも２対の光源
を順次、電源と接続する装置が設けられている。光応答
装置は、表面から反射する光束から実質的に一つの波長
の光を検出する。光応答装置は、表面に対して実質的に
垂直な光軸を有する。２個の光源装置は方位角において
約１７９゛〜約１８１°離れている。対をなしている光
源のそれぞれは、表面と鋭角をなす軸線を有する。その
鋭角は実質的に等しい。

本発明の特に好ましい実施態様では、各列における２個
の光源は、試料の表面で同じ波長の実質的ζこ１１１色
光の光束を放出することができる。

更に、本発明は、光学的に不均一な試料がら拡散反射さ
れる光を測定する方法を提供するものである。この方法
は、光学的に不均一な試料を固定された位置に保持し、
試料の表面上で一致する少なくとも２個の入射光束を対
応する数の光源装置から放出させることによって試料を
直接照射することを含む。入射光束を得るため、少なく
とも２個の光源装置を順次電源と接続及び遮断する。表
面に対して実質的に垂直な角度で表面から反射する光束
から実質的に一つの波長の光を検出する。

光源装置は、方位角で約（３６０’／Ｎ±１°）〔Ｎは
光源の総数に等しい〕離れており、各光源装置は表面と
鋭角を形成する軸線を有する。

本発明は、更に、第一及び第二光源がらの２（ＩＭの入
射光束でｉ式料を直接照射し、試料の表面で−・致する
入射光束を得るため光源装置をそれぞれ同時に電源と接
続及び遮断することによって、光学的に不均一な試料か
ら拡散反射される光を測定する方法を提供する。表面か
ら前記表面に対して実質的に垂直な角度で前記表面から
反射する光束から実質的に一つの波長の光を検出する。

２個の光源装置は方位角で約１７９°〜約１８１°離れ
、表面と実質的に等しい鋭角を形成する。

更に別の実施態様では、本発明は、各列が試料の表面上
で−・致する２個の入射光束を放出しうる第一及び第二
の光源を含む２対以上の光発生装置を順次、電源と接続
及び遮断するごとによって試η″」を直接照射すること
により光学的に不均一な試料から拡散反射される光を測
定する方法を提供する。実質的に等しい反射エネルギー
及び持続時間の入射光束を得るため、対をなしている光
源を同時に電源と接続及び遮断する。表面から反射する
光束を表面に対して実質的に垂直な角度で測定するごと
によって実質的に一つの波長の光を検出する。光源装置
が方位角で約１７９°〜約１８１゜離れている。本発明
の特に好ましい実施態様では、その物質を有すると思わ
れる試薬試験片上の物質の濃度又は存在を本発明方法に
より測定し、対をなしている光源のそれぞれが同じ波長
の実質的に単色光を発生することができる。

卸側湊１貝 本発明の装置及び方法は、本質的に任意の種類の光学的
に不均一な試料から拡散反射される光を測定するため使
用することができる。本明細書において、゛′光学的に
不均一な試料”という表現は、肉眼では実質的に平坦に
見える試料又はその部分を意味するが、その試料の表面
を一定の高さで光源によって照射し、表面からの゛スペ
ク［ル反射率を測定する場合に、その表面の機械的性質
が、反射率の測定が方位角の函数であるようなものであ
る。この定義は、第１図及び第２図並びに光学的に均一
な試料及び光学的に不均一な試料の下記の説明を参照す
れば、−ＨＡ容易に理解することができる。

第１図は、表面２の平面に対して一定の高さにある光源
４からの入射光束３によって照射される表面２を有する
試料１を示す。光源４は光束３の軸線に相当する軸線を
有する。表面２に対する光源４の入射角は、αとして示
す。入射光束３は、表面２から拡散反射されるエネルギ
ー５として散乱する。

第２図は、第１図に示す配列の平面図である。

光源４からの入射光束３は、反射光束５として表面２か
ら反射する。光学的に不均一な試料の場合にば、一定の
入射角で光源４によって生ずるスペクトル反射率は、光
源４が第２図に実線で示した位置から第２図に破線で示
した位置に移動するときに変化するであろう。位置にお
けるこの変化は、方位角Ｔて定義され、従って、光学的
に不均一な試料の場合、スペクトル反射率は方位角の函
数である。しかし、光学的に均一な試料の場合、それぞ
れの位置で光源４が表面２に対して同じ入射角（α）に
あれば、光源４を破線で示した位置に移動するごとによ
っ゛ζスベク１−ル反射率は影響されない。

次に、色同定の目的での試薬試験片からの反射率の測定
に関連して本発明の装置及び方法を説明する。

本発明の反射率測定装置の一実施態様を第３図に示す。

この装置ば、試験ずべき試料ｌを支持する凹部８を有す
る平坦な表面７を有する保持装置６を含む。装置は、試
料１の表面２を実質的に均一に照射するため、２＋１１
ｉｌの拡散光源９及び１０を含む。光源９は、その光源
の光軸と一致する軸線を有する単色光の光束１３を放出
する。同様に、光源１０は表面２上に、光束Ｉ３と同じ
波長の単色光の光束１４を放出する。光＃９及び光源１
０は固定された位置に保持され、各光源ば試料１の表面
２と実質的に同じ角度（α）をなし、試験すべき表面上
に光の実質的に等しい入射角がＩ与られる。光源は同じ
仰角にあるので、二つの光源からの光束は表面２上で実
質的に一致する。

各光束の成分は、表面２から垂直に一］ニカー・反射し
、混合して反射光束１５を形成する。この反射光束は、
試験すべき表面の着色の程度の函数である大きさを有す
る。反射光束１５は、光検出装置１７の感知ヘット１６
に入る。光検出装置１７は通常、反射光束１５の軸線と
−・致する光軸（図示せず）を有する光検出装置であり
、一致する軸は表面２に対して垂直である。

第４図から、光源９及び光源１０が、方位角で」８０°
離れζいることが判る。方位角は、光源９の光軸１８と
光源１０の光軸１９との間の角度によって形成される角
度Ｔとして示されている。

本発明の装置は、表面２を照射する光の短いパルスを作
るために極めて短い持続時間で複数の光源を同県に又は
順次、電源と接続及び遮断する間、試１４１を固定され
た位置に保持するごとによって操作さ４′する。光源が
点滅するので、脈動する反射エネ月バＩ−一が光測定装
置１７で測定される。反射エネルキー・は、次いで電気
信号に変換され、参照水〆ｐ（と該信号を比較し、結果
を所望のパラメータ、例えば品、！ＴＩＨη１−＜き血
液試料中の蛋白質の濃度に変囲′、Ｊ、：、、比Ｉ殴回
路を有場る論理系統で電子的に処理さ；ｌ’Ｌ　’ｎ’
ｌ。いの皆ヱ１：及び記載した操作を用いて、光′了的
に不均一）、ψ試料について極めて正確で、再現性あで
３反射イ１の／ｌＩす定を行い・）ることが判明した。

反！ＡＪ率の測定は、試料保持装置中の試料の方位のわ
ずかな変動に対し−Ｃあまり鋭敏でない。更に、光源と
１１Ｍ１１との間に光拡１校装置を使用する必要はない
。また、反射率の測定は試料と光源との間の距離のわず
かノ５変動にり・１してあまり敏感−ζない。

第５図は、本発明の別の実施態様を示すもので、多数の
光源を絹の込んだ装置を示す。この実施態様では、試料
１の表面２はＮ個（ここで＆Ｊ：、Ｎ＝６）の光源で照
射される。光源は２０．２１．２２．２０′、２１’及
び２２’で示されている。

第５図から明らかなとおり、６個の光源は方位角で３６
０°／Ｎ離れて配置されている。光源は、表面２に対し
て実質的に同じ入射角（第３図におけるα）で存在する
。すべての光源が同じ波長の光を生ずる必要はない。

第５図の各光源は、順次、電源と接続及び遮断されて、
試料１の表面２が光源からの光のパルスによって定期的
に照射される。生ずる反射光１５のパルスは、光検出装
置１７　（第３図参照）によって集められ、そこで電気
信号に変換されろ。信号は処理され、光学的に不均一な
試料からの反射率が計算される。

第５図に示した装置を下記のように本発明の好ましい実
施態様に変えることかできる。好ましい実施態様では、
試料１の表面２は２０−２０“、２１−２１°及び２２
−２２’で示した対をなして配置した光源を向かい合わ
せることによって照！１・ｊさｊ′１．ろ。第５図から
明らかなとおり、各列の２個の光源＆Ｊツノ位角Ｃ１８
０°１ｕ１れている。更に、各列によ旨する２　＋ＩＪ
ｉ＋の光源は表面２に対して実質的に同じ入射角（第３
図におりるように、α）にある。各列に、１４．Ｉる２
個の光源は、同じ波長の１ｒ（色光の光束を生ずること
ができるが、ずへての光源対か同じ波長の光を生ずる必
要はない。従って、例えは、光源２０及び２０“からの
光束がそれぞれ同じ波長を有するが、ごの波長ば光源２
１及び２１′によって生ずる光束の波長と間しである必
要はない。同様に、光ｆＱ２２及び２２゛は同じ波長の
光束を生ずるか、この波長は光源２０及び２０゛又は２
１及び２１′によって生ずる光束の波にと同じであるａ
・要はない。

好ましい実施態様において、各列における２　（ＩＩの
光源は、同時に電源と接続及び遮断され、第５図の各光
源対は、順法、電源と接続及び遮断されて、試１１　］
の表面２が各列の２個の光源からの光のパルスで定期的
に照射される。生ずる反射光１５のパルスは光検出装置
１７　（第３図参照）で再び染められ、そこで電気信号
に変換される。信号を処理し、光学的に不均一な試料か
らの反射・ｔを計算する。

次に、本発明の装置における種々の成分を更に詳細に説
明する。

本発明の装置はＮ個（Ｎば２以−４二である）の光源を
含む。光源の数の上限は、一般に、本発明の実施に限定
的ではない。それにもかかわらず、光源の数は、実際の
考慮事項、例えばコスト及び物理的制約によって制限さ
れることがある。一般に、光源の数は約２００を超えな
い。多数の光源を使用する場合には、若干又は全部の光
源を試料からすこし離して配置し、光の集束装置又は光
案内装置、例えばファイハーオプティクスを使用し、試
料へ光源からの光を伝達することが必要である。

約２０個までの光源、例えば１０対を光案内装置を備え
ることなく充分接近して間隔をおいて配置することがで
きる。光源の数及び試料の周りの光源対の配置の形状を
各用途に適合させうる場合には、本発明の好ましい実施
態様において、６個の光源（３文・１）を対称に配置し
、試料の周囲に実質的に均一に間隔をおいて設置するく
第５図参照）。

試験Ｊへき試料の表面での入射光の角度（α）は、試料
の性質、光源の性質、検出装置の性質及び検出装置から
の信号を処理する関連回路及び測定に必要なＩｆｆ度に
応じて変動しうる。入射角が大きすきる場合、光検出装
置によって集められる鏡面反射か高すぎ、従って、検出
装置からの信号を色調を示す拡散反射成分に分解するの
か困難になる。仰角が低ずぎる場合には、検出装置によ
って充分な照明が集められず、検出装・置からの信号は
低ずぎるか又番よ信頼性が低い。試薬試験片について測
定する場合には、゛仰角が約４０°〜約５０゜であって
よいことか判明した。入射光の角度は試薬試験片につい
て約４４゛〜約４６゛であるのか好ましく、これが一般
に装置の製造誤差を素志、して適切である。本発明の特
に好ましい実施態様では、各光源の軸線は、表面２とほ
ぼ４５°の角度（α）を形成Ｊ′る。光源を対で使用す
る場合、光源対における２個の光源のそれぞれからの入
射光は、試料の表面と実質的に間し角度をなすか、前記
範囲内でのこれらの角度の小さい変動は許容されうる。

光源を対で使用する場合、必ずしもすべての光源対が試
験すべき表面に対して同じ入射角である必要はない。例
えば、一つの対における２個の光源のそれぞれの入射角
は約４４°であってよく、別の対における２個の光源の
それぞれの入射角は約４６°であってよい。この配列は
、−Ｊｉ接近して光源を配置し、これにより装置により
多くの光源対を使用することを可能にする。

光源は、試験すべき表面に対して傾＠ｌ　した角度で存
在するので、楕円形照明パターンが形成される。光源か
らの入射光束が表面」二で小さく、集中した点に集まる
場合、検出装置はその点に注意深く照準を合わせなけれ
ばならず、入射角の変動における許容誤差は小さくなる
であろう。これらの理由で、またコストが低く、市場で
入手しうる光源が広い照明パターンを生ずるので、表面
の大きい範囲を照射し、この範囲の小さい部分に検出装
置の焦点を合わセるのか有利であることが判明した。好
ましい実施態様で、試薬試験片の完全な試薬領域を照射
し、表面と検出装置との間に孔を設りるごとによってそ
の領域の小さい部分に検出装置の焦点を合わせることが
できる。

複数の光源列を使用する場合には、一つの対におＪｌる
各光源が試料１の表面上に光を放出する。

理想的条件下でば、２個の照明パターンを設置して光の
均一なパターン及び均一τ反射光束１５を形成する。

方位ＰＩ　＆；Ｉ、光源の数（即ち、Ｎ）及び測定に必
要な（□？ｉ度に応しζ変動しうる。本発明の一つの実
施態様においては、光源を方位角で約３６０°／Ｎ離し
て設置する。従って、例えば６個の光源を約６０°離し
て、５個の光源を約７２°離して、４個の光源を約９０
°離して、３個の光源を約１２０°離して設置する。試
薬試験片について反射率を測定する場合には、±１°の
方位角の偏倚は百１〉Ｇ乙Ａ’＋容され、これらの偏倚
は通常、装置の製造誤差を充分、考１．Ｅ　Ｌでいる。

従って、方位角は（３６０°／Ｎ±１−と便宜的に表現
する、二とができる。

第一５図を参照して説明したように先高ｉをグ」として
使用する場合、方位角を測定に必要な精度に応して変動
することができる。方位角か１８０°から偏倚する場合
、照明パターンは重ねられず、極端な場合には２個の別
々の照明点か形成しうる。

検出装置１７は、試料の表面の極めて小さシヘ領域から
のエネルギーを受理する。従って、照明〕ぐターンが光
の均一な点からはずれると、誤った反射率の読のが生ず
ることがある。このことは、例えば、発散するパターン
の間に暗い領域かある場合又は検出装置が−・方の光源
から、他方より多くの反射光を集める場合に起こる。試
薬試験片Ｇこ−）し）で反射率を測定する場合には、対
をなしてら）る２個の光源の間の方位角は、一般に、約
１７９°〜１８１°であってよく、これは、−・般に装
置の製造誤差を充分に刈酌している。本発明の好ましし
）実施態様では、対をなしている光源の間の方位角は、
反射率測定の精度を最大にするためには、約１８０°で
ある。

好ましい実施態様では、光源は、試料及び検出装置か応
答する電磁スペクトル範囲Ｇこおいて単色光の反射光束
を生ずることができる。すべての光源が間し波長の反射
光を生ずるように光源を選択し２・つる場合には、各光
源対における２個の光源からの反！１１光東が実質的に
−−りの波長を有しさえずればよい。ｉｊＩ視スペクト
ル範囲の光を一般に使用Ｊ、と）。この）いよ、試薬試
験片を測定するのに特にｋＴ適−（あｒ〕。光源が約５
５０ナノノーク（ｎｍ）〜約９４０＋ｉｍ、好ましくは
約５５０ｎｍ〜約６６０ｎｍ（７）　ｌｊ！ｉ　ｆｙ　
’６’：白する光を発生しうるのが代表的である。

第５図（、こｊ＜シた実施態様では、３対の光源は、約
：１５７ｎｍ、約６１．Ｏｎｍ及び約６６０ｎｍの波長
をそれそ−れ白ずイノ光を発生ず２〕。

発光半導体装置、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）の使
用は、本発明に特に有利であることが判った。拡散する
単色光を発生しうる発光ダイオードは、前記の波長範囲
で市場で入手しうる。発光ダイオードは、低コストであ
り、電力の要求が低く、輝度が高（、高速で直接変調す
ることができる。更に、発光ダイオードは小さい」法で
入手しろるのが代表的であり、これにより光案内装置、
例えばファイハーオブティ・ツク束を使用することなく
、操作保持装置の周りに多数の対のＬ　Ｉ刊）を配置す
ることが可能になる。Ｌ　Ｅ　Ｄは、例えば、ＧａＡｌ
Ａｓ、　ＧａＰ、　ＧａＡｓＰ　／ＧａＰ並ひに均等な
千ノブ材料を基礎とするものである。第５図に示した好
ましい実施態様では、スタンレー・エレクトリンク社（
Ｓｔａｎｌｅｙ　１Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏ、、　ＬＬ
ｃｌ　）がら入手しうるスタンレー面面−：　ＥＳＢＲ
−及びＥＳＢＧ−５５３１系の高効率発光ダイオード６
個によって単色光で照射する。

光源は、本質的に多色光及び実質的に一つの波長の光を
除いてすべてを分離して、単色光を光源から構成される
装置からなっていてもよい。これは典型的には、タング
ステンランプ及びそのランプと試験すべき試料の表面と
の間に挿入された適当なフィルターを用いて達成するこ
とができる。

反射率を測定している間、試料を固定された位ｊｊ”ｊ
　Ｌ＋二保１１Ｉ−Ｊでｒか、表１ｍの操作又は試料の
異なる領１１・（かｆ））の反！＋４−１！の測定をす
るため移動するごとかＣき乙。

光源の出力の変化は、試料からの反射エネルギーの変化
から検出装置には区別しうるので、正確で、信頼性ある
反射率の測定を行・うためには、各光源からの出力が安
定していることが重要である。

若干の場合には、試料の表面に関して数種の読みをなす
ことが必要でさえあり、この場合には、各読みを行って
いる間、各光源の出力が安定していることが重要である
。例えば、試薬試験片にしばしば、−・回に数種の異な
る生化学的分析をするため数種の異なる試薬を与え、各
試薬の色を測定している間、各光源からの出力が安定し
ていることが重要である。光源の対を電源と接続及び遮
断して一つの対の光源を同時にオン・オフにすることに
よって、光のパルスが生ずる。各光源がらの安定な、再
現性ある出力は、この方法で光源を点滅させることによ
って得られる。

安定で、再現性ある出力を得るのに充分な持続時間を有
する電気回路のパルスを光源に供給することによって光
のパルスを佳しさセる。各パルスの持続時間は、光源の
性質及び操作特性並びに装置の他の成分の応答の速度に
左右される。点滅は、選択された光源又は光源の選択さ
れた対の任意の組合せを電源と接続及び遮断するように
操作しうる装置を開閉し、調時することによって達成す
ることができる。例えば、安定な出力は一般に、約２０
〜約２５ミリアンペアの入力電流で約１００〜約３００
ミリセコンドの間、電源と接続されるＬ　Ｅ　Ｄを用い
て得ることができる。それより高い入力電流では、光源
に熱か発生し、ｐ）は出力の安定性及び再現性に悪く作
用する。熱の悪影響を最少にするためには、入力電流を
高くして、光源を電源と接続する持続時間を減少するの
か代表的である。対をなしている光源のオン−オフサイ
クルの持続時間は実質的に等しい。

光源の対を使用する場合、すべての光源対を同時に点滅
させるか、又は選択された対を順次、点滅させることが
できる。例えば、同じ波長の光源対を同時に又は順次点
滅させることができる。他方、検出装置で反射光束（第
３図における１５）を単色光成分に分離するのが困難で
あるので、汲置の異なる電源対を一般に、順次に点滅さ
せｊ０光源対を点滅させる順序は、限定的であるとは思
われなかった。

第６図は、マイクロプロセッサ（μＰ）２３によって各
光源のオンーオフザイクル及び出力を制御する装置の略
示系統図であるー。ティシタルーアナｌコグ変換器（、
ＤＡＣ）２４によりディジタル信昇（０／１）を送り、
その出力２５が光源２６に電力を供給する。マイクロプ
ロセッサ２３は、所定の持続時間、光源を点７成させる
ため開閉するディシタルスインチ２８に接続されたタイ
マー２７を制１ｉ（１１する。生ずる光のパルスは、装
置の電子成分及び光学成分が応答するのに充分であるが
、光源か不安定であることによって起こる変動が測定の
精度に悪影響を及ぼす程長くない持続時間を有するべき
である。各光源は、必要に応して１回より多く点滅する
ことができ、パルスサイクルを必要に応じて反復するこ
とができる。

電気回路のパルスの持続時間は、広範囲に変動すること
ができる。例えば、特定の波長の光源が低い出力を有す
るか、又は検出装置は測定する反射光の異なる波長のそ
れぞれに対して同じ感度を有しなくてよい。例えば、一
つの対における光源に対するパルスの持続時間が異なる
波長の別の対の光源に対するパルスの持続時間とは巽な
っていてもよい。

光源からの光束の強度も、広範囲に変動することができ
る。通當、試料から反射されるエネルギーの所望の程度
は、検出装置の感度及び検出装置からの信号を処理する
回路の性質に基づいて設定する。光束の強度は、試料の
色の変化を区別できるように、試験条件下に少なくとも
所望の程度の反射光束を生ずるのに適切であるべきであ
る。光源への入力電流を調節することによって各光束の
強度を制御することができる。入力電流は、光源の性質
及びその１染作特性に応して変動する。例えば、第５図
に示した好ましい実施態様では、各光源は２０ミリアン
ペアの入力電流で電源と接続されるＬ　Ｅ　ｌ）である
。試薬試験片を測定する場合、５５７ｎｍの６ＪＬＭを
有する光源は、■２〜１８ミリカンデラ（ｍｃｄ　）の
出力を生じ、６１０ｎｍの波長を有する光源は２０〜３
Ｑｍｃｄの出力を生し、６６０ｎｍの波長を有する光源
は３２〜４８ｍｃｄの出力を生じる。従って、入射光束
の強度は光源列毎に、例えば対が汲置の異なる単色光を
発生ずる場合のよ゛うに、変動してよい。

各光源からの出力は安定でなければならないばかりでな
く、光源対における２個の光源のそれぞれの、全反射エ
ネルギーへの寄与は実質的に等しくて、正６（「（、再
現性ある測定を保証しなければならない。重版の光源の
出力は、±５０％程度、変動し、各光源の出力が種々の
分解速度に応じて変動し７うるので、装置に、各光源に
よる反射エネルギーを定期的に測定し、次いで所望のレ
ベルを１＋７ろため必要６．ニルして光源への入力を増
減する手段を介りことが°ζきる。試験すべき試料によ
って反射さ］′１イ〕各光源からのｘ−４ルギーを測定
し、次いで入力への適切な調節を行うことによって光源
の許容しうる適合を達成することかできる。光源からの
光束の一部を受理し、人力を変動さゼるため適切なフィ
ートバックを生しるように参照検出装置を置くことによ
って光源出力の変動を監視することができるが、これに
は、各光源に参照検出装置が必要である。より簡単な方
法を第７図に示す。

第７図において、Ｎは本発明の装置にお（）る光源の総
数である。文字″ｉ”はプログラムカウンターである。

ｉ−１、即し、第一光源で始めると、各光源は順次、試
料を照射し、反射エネルギーは単独の検出装置１７　（
第３図参照）によっＣ読め取られる。各光源と関連する
反射率を数値のプリセットウィンドウに対比し、従って
、各光源への入力を調節して光の出力を増減する。この
装置を第二光源（ｉ＝２）、第二光源（ｉ＝３）、、　
　・・・ｉ＝Ｎ光源について繰り返−３０この操作は、
当業者が容易に設計しうるソリソ１ステート論理回路及
び各光源への入力を調節する常用の制御装置を装置に含
めるごとによって容易に実施することかできる。検出装
置の応答能の変動か光源の出力の変’ＰＪ＋に比へて小
さいので、１　（１ｉｉ１の検出装置をこの方法ζＪ′
・・、′Ｃの反射率の測定に使用することによって１１
“１度を増加する。この精度の増加は、コストをイ・］
加二重−イ〕ごとな（、装置の寸法を増大することプ、
１″く達成さ；ｌ’Ｌ　’、＞。

−の夫施態１１４の別の利点は、反射エネルギーを１（
さ−Ｌ！　＜、際（こ、光源ぽかり−ごなく、１個以上
の光源の出力（こ（狂先的に影響するかもしれない、光
路中のす−・・、ての成分について補正かなされること
Ｃある。

す（（こ、各光源による反射エネ月バ１−一を一致さ・
ＵＺ）ご尤に、ｌ、−＞　゛ζζ成人：（のねしれ又は
（頃斜にター１ずろ反ｆ（・］率測定の過敏性は最少に
される。例えば、１個の光源を用いる場合、へオ′−１
の回転又は傾斜は、検出装置に欠１する移動方向に応し
て、検出装置に達する全反射エネルギーを増加又は減少
させる。反射エネルギーにおけるこの変化は試料の色に
関係しないので、回転は反射率測定に誤差を起こす。

一対の光源を使用し、一方の光源の全反射エネルギーへ
の寄゛与か他方の光源より著しく大きい場合に、同様の
誤差が生しる。しかしながら、対をなしている２個の光
源かほぼ等しい量の反射エネルギーを５．える場合、試
料が回転するに従って、一方の光源からの寄与は減少し
、他方の光源からの寄与がそれに比例して増加し、検出
装置に受理される全エネルギーはほぼ一定となる。従っ
て、反射エネルギーだけか試料の特性を−ち慮するので
、検出装置に受理される全反射エネルギーに対ずろ各光
源の寄与を一致さ…るごとが重要である。。

光源対における光源の反射エネルギーを−・致させるこ
との他の利点は、光源と試料との間の距離の変動にり（
する過敏性を減少することてあり、光源を−・致させる
と、平均化りＪ果か生しる。多数の一致させた光源を使
用することによって光源の９・１性が、平均化される。

例えば、光源り１に関する所定の波長は５５７ｎｍであ
るか、一方の光源は現実には５６０ｎｍで作動し、他方
は５５４ｎｍで作動する場合、各光源か全反射エネルギ
ーに対して等しい暦：Ｉ）をなＩ’ｄ、）に光源が均衡
していれば、反射−１−不ルギーの甲均波長は５５７ｎ
ｍとなるてあイ〕う。

光１１１ｊ＋ｉか均ｉ！７　していない場合には、反射
コー不ルギーの波ＩＱ４；Ｉ明るい力の光源の波長に偏
るであろう。

光検出装置は、試料から反射する光又は光源によって放
出され、試験条件下に試料によって反射されろ光の波長
の範囲で応答するように選択される。光検出装置は光に
対して高い感度及び使用するテータ速度に適応するのに
充分早い応答時間を有ず−・きである。本発明の好まし
い装置において乙、１、光検出装置は約２５℃で約５０
０〜約７００ｎｌｆ１の範囲の波長を有する光に対して
応答する。光検出装置は、光起電法で作動するシリコン
フォトダイオードであるのか好ましい。

光検出装置は、その光軸が反射光束の軸線と実質的に一
致するような位置に固定される。これにより、検出装置
による反射光束の効率的な収集が６′（［実になる。検
出装置は、一般に、反射光束が試１′４と検出装置との
間で移動するときの透過損失を最少にするために、試験
すべき試料の表面に接近して設置する。しかしながら、
若干の場合、例えば空間が限られている場合には、より
大きい観察領域を有する検出装置を選択するか、又は試
料と検出装置との間に光案内装置を組め込むことによっ
て検出装置を試料からかなり離して設置することかでき
る。試験すべき表面を走査するか又は試料の異なる領域
からの反射率を測定場るために、検出装置を移動するこ
とかできる。同様に、検出装置の移動を試料の移動と協
調させることができる。

単色光を発生しうる光源について本発明の好ましい実施
態様を説明してきたか、多色光を発生しうる光源及び反
射光束（第３図におりる１５）から実質的に一つの波長
の光を除いてすべてを分離して、前記の特性を有する拡
散性単色光か検出装置を活動させるか、又は検出装置に
受理されるようにする装置を用いて本発明を実施するこ
ともできる。このことは、例えば単色光検出装置を使用
するか又は試料と検出装置との間の反射光束の路に適当
な光学フィルタを挿入するごとによっ゛ζ達成される。

次に、信号の処理を第８図を参照して説明するか、第８
図は、光起電法て作動する好ましいシリコンフォ）・ダ
イオード検出装置を用いて使用する装置を示ず。光源９
及び１０は、試料１の表面２を直接照射し、反射光束１
５はフＡトダイオード１７によって集められる。フォＩ
・ダイオード１７は、高ゲイン電流電圧変換器として使
用される演算増幅器３０に供給される電流２９を発生ず
る。

フｐｔ　ｌ−ダイオード１７及び演算増幅器３０は、照
度が高い程、低い正電圧を生ずるように接続される。

演算増幅器３０からの電圧出力３１のアナログ−ティシ
タル変換は、二重ランプ積分技術（ｄｕａｌｒ；ｒｍ［
）ｉｎｔｅにｒａｔｏｒ　）によってアナ１コグ−ディ
ジタル変換器３２て達成される。信号電圧３１を、一定
数のマイクロプロセッサクロックサイクルである時間、
即ち好ましい実施態様では５０ミリセコンｌ（ｍｓｅｃ
）　、積分器に適用する。これはマイクし！ゾロセノザ
３４及びタイマー３５を介して達成される。次に、反対
極性の参照電圧３３を印加する。留分器電圧が比較装置
（図示せず）で検出して闇値以下に低下するまで、クロ
ックサイクルを計算する。この時間間隔が固定された積
分肋間Ｇに比例する場合、得られる数値は参照に対する
信号の割合を表し、その数値をパカウンドという。

まず、試料１を照射することなく゛カウント゛を読むこ
とによってオフセット値を測定する。光源９及び１０を
点灯して、まず、反射率か既知の標準試料から“カウン
トパを読め、次に未知試ｌ′Ｉから“カラン）・”を読
む。次に、下記の式からマイクロプロセッサ３４で反射
率を計算する一カウント（標準）−カウント（オフセノ
Ｎ標準の反射率 次に、反射率の計算値を色の既知の試料に関する反射率
の装置と比較し、不変状態又は過渡的状態で所望の分析
を示すことができる。

反射率を測定するため、多数の光源対を使用する場合、
ずべての試料について、すべてのＲ１を電源と接ξ、九
”する必要はない。例えば、第５図における光源対の１
個たけ又に１２個を電源と接続し、生−するイ１１最に
基ついて反射率を測定する。すべての対をＩＩＬＩＴ次
、電源と接続し、すべての対について反射率を／！［す
定する場合、得られる測定値のずへてを分析に使用する
必要はない。このことば、本発明の装置をプログラミン
グして異なる型の試料、例えば、光源から発生する光の
ある波長だ（」に応答する試料について測定することに
広い適応性を与える。

本発明の装置は、光学的に不均一な試料について極めて
正６′ＩＣで、再現性をもって光反射率を測定゛」るこ
とかできる。従って、本発明の装置及び〕）法を、機器
分析による色調を測定するごとによっ゛ζ試蘂試験片」
二の物質の濃度又は存在を測定するゾ、め使用ず曜こと
が“（さる。前記の説明及び図面かパ、明Ｃ１かなとお
り、実質的に均一・な直接照明によ、（：試゛（ｌＩの
表面を照射゛」ろ。即ち、光源と試料との間にＩＩ；、
　１ｉｆＺ　シＩ装置又は機構は存在しない。従って、
正（′ｌ（１“ノ１０）・１バを（ｌＩるために、観察
し２ている表面の完全な拡散照射を得る必要はない。積
分Ｌ１：又！：Ｊ　’１．′球を省き、等しい光源に関
する照度をより大きくするごとによって試料を低コスト
で、小さいザイスで照射することができる。光源と試４
：４との間で消失する照射量及び／Ｉ４費電力は低減す
る。更に、試料保持装置における試料の方位及び光源と
試１′−１との間の距離のわずかな変動を許容すること
かできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は光源及び試験すべき試料の断面図、第２図は第
１図に示した光源及び試オ′Ｉの平面図、第３図は本発
明の反射率測定装置の断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ
線を通る反射率測定装置の平面図、第５図は多数の光源
対を有する本発明の好ましい反射率測定装置の平面図、
第６図は本発明に使用する光源を制御する装置の略示系
統図、第７図は本発明の装置におりる光源からの出力を
均衡させる装置の理論図、第８図は本発明の装置Ｃにお
ける検出装置からの信号を処理する装置の略示系統図で
ある。 ■・・・低利、２・・・表面、３・・・入射光束、４．
９、ｉｏ、２０．２０’、２１．２１１．２２及び２２
“・・・光源、５及び１５・・・反１・ｊ光束、０・・
・保持装置、１７・・・検出装置（）Ａトダイオー１’
）、２３及び３４・・・マイクＩＩブ１１シノサ、２４
・・・ディジタル−アナログ変換）（：（，２７及び３
５・・・タイマー、２８・・・・う−イジタルスイソチ
、３０・・・演算増幅器、３２　・・アナログ−ディジ
クル変換器於Ｊ ＩＧ８

Claims (60)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に不均一な試料を固定された位置に保持す
   る装置；前記の試料の表面上で一致する入射光束の形で
   前記の試料を直接照射する少なくとも２個の光源装置；
   入射光のパルス及び反射光のパルスを作るため、前記光
   源装置の少なくとも２個を短期間に順次オン、オフにす
   る装置；前記の表面から反射する光の生ずるパルスから
   の実質的に一つの波長の光を検出する、前記表面に実質
   的に垂直な光軸を有する光応答装置を含み、前記光源装
   置が方位角において約（３６０°／Ｎ±１°）〔式中Ｎ
   は光源装置の総数に等しい〕離れ、かつ前記光源装置の
   それぞれが前記の表面と鋭角を形成する軸線を有するも
   のである、光学的に不均一な試料から拡散反射する光の
   測定装置。
2. （２）前記の光応答装置が単色光検出装置である特許請
   求の範囲第１項記載の光測定装置。
3. （３）前記の装置が前記の反射光束から実質的に一つの
   波長の光を除いてすべて分離する特許請求の範囲第１項
   記載の光測定装置。
4. （４）前記の分離装置が前記の表面と前記検出装置との
   間の反射光束の光路に挿入された光学フィルターを含む
   特許請求の範囲第３項記載の光測定装置。
5. （５）Ｎが２〜２００の整数である特許請求の範囲第１
   項記載の光測定装置。
6. （６）Ｎが２〜２０の整数である特許請求の範囲第１項
   記載の光測定装置。
7. （７）Ｎが２〜６の整数である特許請求の範囲第１項記
   載の光測定装置。
8. （８）Ｎが２であり、２個の光源装置が同じ波長の実質
   的に単色光の２つの入射光束の形で前記の試料を直接照
   射する特許請求の範囲第１項記載の光測定装置。
9. （９）前記光源が約３００ミリセコンドを超えない短期
   間でオン、オフされる特許請求の範囲第８項記載の光測
   定装置。
10. （１０）前記の検出装置が前記の少なくとも２個の光源
    からの前記反射光パルスに応答して電気信号を発生し、
    光測定装置が前記信号を記憶する装置、前記信号を既知
    反射率の試料に関する対応する値と比較する装置、前記
    の光学的に不均一な試料からの反射率を計算する装置及
    び生ずる計算された反射率を報告する装置を含む特許請
    求の範囲第９項記載の光測定装置。
11. （１１）光学的に不均一な装置を固定された位置に保持
    する装置；前記試料の表面上で一致する二つの入射光束
    の形で前記の試料を直接照射する第一及び第二光源装置
    ；実質的に等しい反射エネルギー及び持続時間を有する
    前記の入射光束を得るため、前記の光源装置のそれぞれ
    を同時に電源を接続及び遮断する装置；前記の表面から
    反射する前記の光束から実質的に一つの波長の光を検出
    する、前記表面に実質的に垂直な光軸を有する光応答装
    置を含み、前記の２個の光源装置が方位角において約１
    ７９°〜約１８１°離れ、前記光源装置がそれぞれ前記
    表面と鋭角をなす軸線を有し、更にこの鋭角が実質的に
    等しい、光学的に不均一な試料から拡散反射する光の測
    定装置。
12. （１２）前記の光応答装置が単色光検出装置である特許
    請求の範囲第１１項記載の光測定装置。
13. （１３）前記の装置が前記の反射光束から実質的に一つ
    の波長の光を除いてすべて分離する特許請求の範囲第１
    １項記載の光測定装置。
14. （１４）前記の分離装置が前記の表面と前記検出装置と
    の間の反射光束の光路に挿入された光学フィルターを含
    む特許請求の範囲第１３項記載の光測定装置。
15. （１５）２個の光源装置が同じ波長の実質的に単色光の
    ２つの入射光束の形で前記の表面を直接照射する特許請
    求の範囲第１１項記載の光測定装置。
16. （１６）入射光のパルス及び反射光のパルスを作るため
    、前記光源が短期間でオン、オフされる特許請求の範囲
    第１５項記載の光測定装置。
17. （１７）前記の検出装置が前記反射光パルスに応答して
    電気信号を発生し、光測定装置が前記信号を記憶する装
    置、前記信号を既知反射率の試料に関する対応する値と
    比較する装置、前記の光学的に不均一な試料からの反射
    率を計算する装置及び生ずる計算された反射率を報告す
    る装置を含む特許請求の範囲第１６項記載の光測定装置
    。
18. （１８）光学的に不均一な試料を固定された位置に保持
    する装置；前記試料を直接照射する少なくとも２対の光
    発生装置であって、そのそれぞれの対は第一及び第二光
    源を有し、対をなしている各光源が前記試料の表面上で
    一致する入射光束を放出しうる装置；実質的に等しい反
    射エネルギー及び持続時間を有する前記入射光束を得る
    ため対をなしている前記光源をそれぞれ同時に電源と接
    続及び遮断し、前記の光源対の少なくとも２個を順次電
    源と接続する装置；前記の表面から反射する前記光から
    実質的に一つの波長の光を検出する、前記表面に対して
    実質的に垂直な光軸を有する光応答装置を含み、それぞ
    れの対における２個の光源が方位角で約１７９°〜約１
    ８１°離れ、対をなしている前記光源がそれぞれ前記表
    面と鋭角を形成する軸線を有し、更に対における鋭角が
    実質的に等しいものである光学的に不均一な試料につい
    て精密で、再現性ある光反射率の測定をなす装置。
19. （１９）前記の光応答装置が単色光検出装置である特許
    請求の範囲第１８項記載の光測定装置。
20. （２０）前記の装置が前記の反射光束から実質的に一つ
    の波長の光を除いてすべて分離する特許請求の範囲第１
    ８項記載の光測定装置。
21. （２１）前記の分離装置が前記の表面と前記検出装置と
    の間の反射光束の光路に挿入された光学フィルターを含
    む特許請求の範囲第２０項記載の光測定装置。
22. （２２）Ｎが２〜２０の整数である特許請求の範囲第１
    ８項記載の光測定装置。
23. （２３）光学的に不均一な試料を固定された位置に保持
    する装置；前記試料を直接照射する少なくとも２対の光
    発生装置であって、そのそれぞれの対が第一及び第二光
    源を有し、対をなしている各光源が前記試料の表面上で
    同じ波長の実質的に単色光の入射光束を放出しうる装置
    ；実質的に等しい反射エネルギー及び持続時間を有する
    前記入射光束を得るため対をなしている前記光源をそれ
    ぞれ同時に電源と接続及び遮断し、前記の光源対の少な
    くとも２個を順次電源と接続する装置；前記の表面から
    反射する前記光束からの光を受理し、前記表面に対して
    実質的に垂直な光軸を有する光検出装置を含み、それぞ
    れの対における２個の光源が方位角で約１７９°〜約１
    ８１°離れ、対をなしている前記光源がそれぞれ前記表
    面と鋭角を形成する軸線を有し、更に対における鋭角が
    実質的に等しいものである光学的に不均一な試料につい
    て精密で、再現性ある光反射率の測定をなす装置。
24. （２４）前記の鋭角が約４０°〜約５０°である特許請
    求の範囲第２３項記載の光測定装置。
25. （２５）前記の鋭角が約４４°〜約４６°である特許請
    求の範囲第２３項記載の光測定装置。
26. （２６）前記の方位角が約１８０°である特許請求の範
    囲第２５項記載の光測定装置。
27. （２７）各鋭角が約４５℃である特許請求の範囲第２６
    項記載の光測定装置。
28. （２８）光発生装置を３対有し、各対が異なる波長の光
    を発生する特許請求の範囲第２７項記載の光測定装置。
29. （２９）入射光のパルス及び反射光のパルスを作るため
    、短期間に前記光源をオン、オフにする特許請求の範囲
    第２８項記載の光測定装置。
30. （３０）前記の光源が前記試料の周りに対称に配列され
    、前記の光源のそれぞれが隣接する光源から実質的に等
    距離、離れている特許請求の範囲第２９項記載の光測定
    装置。
31. （３１）前記の検出装置が反射光の前記パルスに応答し
    て電気信号を発生し、光測定装置が前記信号を記憶する
    装置、前記信号を既知反射率の試料に関する対応する値
    と比較する装置、前記の光学的に不均一な試料からの反
    射率を計算する装置及び生ずる計算された反射率を報告
    する装置を有する特許請求の範囲第３０項記載の光測定
    装置。
32. （３２）対をなす各光源による反射エネルギーを定期的
    に測定する装置及び光源への入力を増減して、その出力
    をその対の他方の光源からの出力と均衡させる装置を含
    む特許請求の範囲第２８項記載の光測定装置。
33. （３３）各光源からの出力が前記検出装置によって試料
    からの反射光の測定によって測定される特許請求の範囲
    第３２項記載の光測定装置。
34. （３４）装置中の各光源を順次測定する装置を含む特許
    請求の範囲第３３項記載の光測定装置。
35. （３５）光学的に不均一な試料を固定された位置に保持
    し；前記の試料の表面上で一致する少なくとも２個の入
    射光束を対応する数の光源装置から放出することによっ
    て前記試料を直接照射し；入射光のパルス及び反射光の
    パルスを作るため、前記光源装置の少なくとも２個を短
    期間に順次、電源と接続及び遮断し；前記の表面から反
    射する光のパルスから実質的に一つの波長の光を前記表
    面に実質的に垂直な角度で検出することをを含み、前記
    光源装置が方位角において約（３６０°／Ｎ±１°）〔
    式中Ｎは光源装置の総数に等しい〕離れ、かつ前記光源
    装置のそれぞれが前記の表面と鋭角を形成する軸線を有
    するものである、光学的に不均一な試料から拡散反射す
    る光の測定方法。
36. （３６）前記の光源を約３００ミリセコンドを超えない
    短期間にオン、オフにする特許請求の範囲第３５項記載
    の反射光の測定方法。
37. （３７）反射光の前記パルスに応答して検出された光か
    ら電気信号を発生させ、前記信号を記憶させ、前記信号
    を既知反射率の試料に関する対応する値と比較し、前記
    の光学的に不均一な試料からの反射率を計算し、検出さ
    れた反射率を報告することを含む特許請求の範囲第３６
    項記載の反射光の測定方法。
38. （３８）光学的に不均一な装置を固定された位置に保持
    し；前記試料の表面上で一致する第一及び第二の光源装
    置からの二つの入射光束をそれぞれ放出することによっ
    て前記試料を直接照射し；実質的に等しい反射エネルギ
    ー及び持続時間を有する前記の入射光束を得るため、前
    記の光源装置のそれぞれを同時に電源と接続及び遮断し
    ；前記の表面から反射する前記の光束から実質的に一つ
    の　波長の光を、前記表面に対して実質的に垂直な角度
    で検出することを含み、前記の２個の光源装置が方位角
    において約１７９°〜約１８１°離れ、前記の光源装置
    がそれぞれ前記表面と鋭角をなす軸線を有し、更に鋭角
    が実質的に等しい、光学的に不均一な試料から拡散反射
    する光の測定方法。
39. （３９）入射光のパルス及び反射光のパルスを作るため
    、短期間に前記光源をオン、オフにする特許請求の範囲
    第３８項記載の反射光の測定方法。
40. （４０）前記の検出装置から反射光の前記パルスに応答
    して電気信号を発生させ、前記信号を記憶させ、前記信
    号を既知反射率の試料に関する対応する値と比較し、前
    記の光学的に不均一な試料からの反射率を計算し、計算
    された反射率を報告する特許請求の範囲第３９項記載の
    反射光の測定方法。
41. （４１）光学的に不均一な試料を固定された位置に保持
    し；前記試料の表面上で一致する２個の入射光束を放出
    しうる第一及び第二光源をそれぞれの対が有する２対以
    上の光発生装置を順次電源と接続及び遮断することによ
    って前記試料を直接照射し；実質的に等しい反射エネル
    ギー及び持続時間を有する前記入射光束を得るため対を
    なしている前記光源をそれぞれ同時に電源と接続及び遮
    断し；前記の表面から反射する前記光束からの光を受理
    し、前記表面に対して実質的に垂直な角度で前記表面か
    ら反射する前記光束から実質的に一つの波長の光を検出
    しすることを含み、前記光源装置が方位角で約１７９°
    〜約１８１°離れ、対をなしている前記光源がそれぞれ
    前記表面と鋭角を形成する軸線を有し、更に対における
    鋭角が実質的に等しいものである光学的に不均一な試料
    から拡散反射される光の測定方法。
42. （４２）前記の鋭角が約４０°〜約５０°である特許請
    求の範囲第４１項記載の反射光の測定方法。
43. （４３）前記の鋭角が約４４°〜約４６°である特許請
    求の範囲第４１項記載の反射光の測定方法。
44. （４４）前記鋭角が約４５℃である特許請求の範囲第４
    １項記載の反射光の測定方法。
45. （４５）前記の方位角が約１８０°である特許請求の範
    囲第４４項記載の反射光の測定方法。
46. （４６）入射光のパルス及び反射光のパルスを作るため
    、短期間に前記光源をオン、オフにし、更に反射光のパ
    ルスを記憶させ、前記の比較をする前に記憶された前記
    パルスを組合せることを含む特許請求の範囲第４５項記
    載の反射光の測定方法。
47. （４７）前記試験片を３対の、それぞれ異なる波長の光
    を発生する光発生装置で照射する特許請求の範囲第４５
    項記載の反射光の測定方法。
48. （４８）対をなす各光源による反射エネルギーを定期的
    に測定し、光源への入力を増減して、その出力をその対
    の他方の光源からの出力と均衡させることを含む特許請
    求の範囲第４１項記載の反射光の測定方法。
49. （４９）前記の検出装置で試料から反射される光を測定
    することによって各光源からの出力を定期的に測定する
    特許請求の範囲第４８項記載の反射光の測定方法。
50. （５０）各光源による反射エネルギーを順次測定する特
    許請求の範囲第４９項記載の反射光の測定方法。
51. （５１）その物質を保有すると思われる試薬試験片上の
    物質の濃度又は存在を測定するため、前記試薬試験片を
    固定された位置に置き；２対以上の光発生装置を順次、
    電源と接続及び遮断することによって前記試験片を直接
    照射し、その際各対は前記の試薬試験片の表面上で一致
    する２つの光束を放出しうる第一及び第二の光源を含み
    、各対のそれぞれの光源は同じ波長の実質的に単色光を
    発生することができ；実質的に等しい反射エネルギー及
    び持続時間の前記入射光束を得るため、対をなしている
    光源のそれぞれを同時に電源と接続及び遮断し、前記光
    源の少なくとも２対を順次、電源と接続し；前記の試験
    片に対して実質的に垂直な角度で前記試験片から反射す
    る前記光束からの光を検出し；生ずる検出された光を電
    気信号に変え；電気信号を反射率に変え；その反射率を
    既知濃度の試薬試験片からの対応する値と比較し；前記
    の試薬試験片上の前記物質の濃度を計算し；生ずる計算
    された濃度を報告することを含んでなる試薬試験片上の
    物質の濃度又は存在の測定方法。
52. （５２）前記の鋭角が約４０°〜約５０°である特許請
    求の範囲第５１項記載の濃度の測定方法。
53. （５３）前記の鋭角が約４４°〜約４６°である特許請
    求の範囲第５１項記載の濃度の測定方法。
54. （５４）前記の鋭角が約４５°である特許請求の範囲第
    ５１項記載の濃度の測定方法。
55. （５５）前記の方位各が約１８０℃である特許請求の範
    囲第５４項記載の濃度の測定方法。
56. （５６）入射光のパルス及び反射光のパルスを作るため
    前記の光源を短期間、オン及びオフにし、反射光のパル
    スを記憶させ、記憶されたパルスを前記の比較をする前
    に結合する特許請求の範囲第５５項記載の濃度の測定方
    法。
57. （５７）前記の試験片を、各対が異なる波長の光を発生
    する３対の光発生装置で照射する特許請求の範囲第５５
    項記載の濃度の測定方法。
58. （５８）対をなしている各光源による反射エネルギーを
    定期的に測定し、該光源への入力を増減して、その光源
    からの出力をその対の他方の光源からの出力と均衡させ
    る特許請求の範囲第５１項記載の濃度の測定方法。
59. （５９）前記検出装置で試料から反射される光を測定す
    ることによって各光源からの出力を定期的に測定する特
    許請求の範囲第５８項記載の濃度の測定方法。
60. （６０）各光源による反射エネルギーを順次測定する特
    許請求の範囲第５９項記載の濃度の測定方法。