特許 7508741 発光装置、発光方法、光検出装置、スペクトル検出方法及び発光補正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-24

(45)【発行日】2024-07-02

(54)【発明の名称】発光装置、発光方法、光検出装置、スペクトル検出方法及び発光補正方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20240625BHJP

   G01J 3/02 20060101ALI20240625BHJP

   G01J 3/10 20060101ALI20240625BHJP

   G01J 3/433 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

H01L33/48

G01J3/02 C

G01J3/10

G01J3/433

【請求項の数】 27

(21)【出願番号】P 2022576109

(86)(22)【出願日】2021-05-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-31

(86)【国際出願番号】 IB2021054240

(87)【国際公開番号】W WO2021255545

(87)【国際公開日】2021-12-23

【審査請求日】2022-12-08

(31)【優先権主張番号】109120982

(32)【優先日】2020-06-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】522478684

【氏名又は名称】メガ クリスタル バイオテクノロジー シンガポール プライベート リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＭＥＧＡ ＣＲＹＳＴＡＬ ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＳＩＮＧＡＰＯＲＥ ＰＴＥ． ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】５３１Ａ Ｕｐｐｅｒ Ｃｒｏｓｓ Ｓｔｒｅｅｔ， ＃０３－１０８ Ｈｏｎｇｌｉｍ Ｃｏｍｐｌｅｘ， Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ ０５１５３１， Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(74)【代理人】

【識別番号】100201329

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 真二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167601

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 信之

(74)【代理人】

【識別番号】100220917

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 忠大

(74)【代理人】

【識別番号】100169904

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100216150

【弁理士】

【氏名又は名称】香山 良樹

(72)【発明者】

【氏名】丁▲逸▼聖

(72)【発明者】

【氏名】▲陳▼育宗

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／００３００８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２８２９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１７６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５０２８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０４７６９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｈ０１Ｌ ３３／４８－３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源制御装置（１１）と、発光装置（１２）と、光検出器（１３）と、コンピューター（１４）と、を少なくとも含んで構成される光検出装置であって、
前記光源制御装置は前記発光装置に電気的に接続され、前記光検出器は前記コンピューターに電気的に接続され、前記光検出器は前記発光装置から発射された光線（Ｌ）を受光し、且つ前記光線は前記発光装置と前記光検出器との間の進行経路に光路（Ｒ）を形成し、
前記発光装置は、少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を有し、
隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が部分的に重畳して前記複数の発光素子中の各々の前記波長範囲より広い連続波長範囲が形成され、或いは隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が重畳せず、
複数の前記発光素子は放射される光線が発光強度を有するようにそれぞれ電流密度を供給され、
複数の前記発光素子に電流密度をそれぞれ供給することで放射される光線が発光強度を有し、初期スペクトルエネルギー分布曲線を測定し、複数の前記電流密度は互いに異なり、或いは複数の前記電流密度は部分的に異なる、初期スペクトルエネルギー分布曲線取得ステップ（Ｓ０２１）と、
複数の前記発光強度中から特定の数値及び対応する前記発光素子を選択し、未選択の前記発光素子が対応する前記電流密度を増強または減弱させ、未選択の前記発光素子が対応する前記発光強度を、選択された前記発光素子が対応する前記発光強度と同じにするか接近させる電流密度調整ステップ（Ｓ０２２）と、を実行する、
光検出装置。

【請求項2】

隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上であり、複数の前記発光ピーク値波長のうちの少なくとも一部分の前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下であることを特徴とする、
請求項１に記載の光検出装置。

【請求項3】

前記発光素子は発光ダイオード、垂直共振器型面発光レーザーまたはレーザーダイオードであることを特徴とする、
請求項２に記載の光検出装置。

【請求項4】

複数の前記発光素子は明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈し、複数の前記明滅周波数は互いに同じであるか、互いに異なっていてもよく、或いは、複数の前記明滅周波数は部分的に同じであるか、部分的に異なっていてもよいことを特徴とする、
請求項３に記載の光検出装置。

【請求項5】

複数の前記発光素子は少なくとも４つの前記発光素子であり、且つ４つの前記発光素子が対応する４つの前記明滅周波数は互いに完全に異なるか、または少なくとも部分的に互いに同じであるか選択可能であることを特徴とする、
請求項４に記載の光検出装置。

【請求項6】

前記明滅周波数は0.05回/秒乃至50000回/秒の間の範囲であることを特徴とする、
請求項４に記載の光検出装置。

【請求項7】

前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であることを特徴とする、
請求項６に記載の光検出装置。

【請求項8】

前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であることを特徴とする、
請求項７に記載の光検出装置。

【請求項9】

隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm乃至80nmの間の範囲であることを特徴とする、
請求項８に記載の光検出装置。

【請求項10】

隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は5nm乃至80nmの間の範囲であることを特徴とする、
請求項９に記載の光検出装置。

【請求項11】

各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は15nm乃至50nmの間の範囲であることを特徴とする、
請求項１０に記載の光検出装置。

【請求項12】

各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は15nm乃至40nmの間の範囲であることを特徴とする、
請求項１１に記載の光検出装置。

【請求項13】

数学的分析モジュール（Ｍ）は前記光検出器（１３）または前記コンピューター（１４）に設置され、前記数学的分析モジュール（Ｍ）は前記光検出器（１３）に電気的に接続または信号が接続され、或いは前記数学的分析モジュール（Ｍ）は前記コンピューター（１４）に電気的に接続または信号が接続され、前記前記数学的分析モジュール（Ｍ）はソフトウェアまたはハードウェア形態を呈し、前記光検出器（１３）が受信した信号は前記数学的分析モジュール（Ｍ）に伝送され、前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間において、前記光検出器（１３）が受信した信号は被検体スペクトル信号と背景ノイズとが結合され、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間において、前記光検出器（１３）が受信した信号は前記背景ノイズであり、前記被検体スペクトル信号及び前記背景ノイズが被検体ドメイン信号を構成し、前記数学的分析モジュール（Ｍ）は前記被検体ドメイン信号を被検体周波数ドメイン信号に変換するドメイン/周波数ドメイン変換ユニット（Ｍ１）を備えていることを特徴とする、
請求項４に記載の光検出装置。

【請求項14】

前記ドメイン/周波数ドメイン変換ユニット（Ｍ１）は前記被検体ドメイン信号を前記被検体周波数ドメイン信号にフーリエ変換するためのフーリエ変換ユニットであることを特徴とする、
請求項１３に記載の光検出装置。

【請求項15】

前記被検体周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号及び前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を含み、前記数学的分析モジュール（Ｍ）は前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去すると共に前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を保留し、前記数学的分析モジュール（Ｍ）は保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号をフィルタリング後の被検体ドメイン信号に変換する周波数ドメイン/ドメイン変換ユニット（Ｍ２）を備えていることを特徴とする、
請求項１３に記載の光検出装置。

【請求項16】

前記周波数ドメイン/ドメイン変換ユニット（Ｍ２）は前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号にフーリエ逆変換するフーリエ逆変換ユニットであることを特徴とする、
請求項１５に記載の光検出装置。

【請求項17】

被検体（Ａ）は前記光路（Ｒ）に配置され、前記発光装置（１２）は前記被検体（Ａ）に対して回転することを特徴とする、
請求項１に記載の光検出装置。

【請求項18】

複数の前記発光素子は公転回転軸心を中心に公転することを特徴とする、
請求項１７に記載の光検出装置。

【請求項19】

前記発光装置（１２）は回転装置（１５）に接続され、前記回転装置（１５）は前記公転回転軸心を中心に公転するように複数の前記発光素子を駆動することを特徴とする、
請求項１８に記載の光検出装置。

【請求項20】

前記回転装置（１５）は回転軸（１５１）を回転するように駆動し、前記回転軸（１５１）の一端は前記発光装置（１２）に接続され、前記回転軸（１５１）は前記公転回転軸心であることを特徴とする、
請求項１９に記載の光検出装置。

【請求項21】

前記回転装置（１５）は前記光源制御装置（１１）のマイクロコントローラ（１１１）に電気的に接続され、前記マイクロコントローラ（１１１）は所定の角度で回転するように前記回転軸（１５１）を制御することを特徴とする、
請求項２０に記載の光検出装置。

【請求項22】

前記被検体（Ａ）は自転回転軸心（Ａ０）を中心に自転することを特徴とする、
請求項１７に記載の光検出装置。

【請求項23】

少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を提供する発光素子の提供ステップ（Ｓ０１）と、
複数の前記発光素子を発光させる発光ステップ（Ｓ０２）と、
複数の前記発光素子に電流密度をそれぞれ供給することで放射される光線が発光強度を有し、初期スペクトルエネルギー分布曲線を測定し、複数の前記電流密度は互いに異なり、或いは複数の前記電流密度は部分的に異なる、初期スペクトルエネルギー分布曲線取得ステップ（Ｓ０２１）と、
複数の前記発光強度中から特定の数値及び対応する前記発光素子を選択し、未選択の前記発光素子が対応する前記電流密度を増強または減弱させ、未選択の前記発光素子が対応する前記発光強度を、選択された前記発光素子が対応する前記発光強度と同じにするか接近させる電流密度調整ステップ（Ｓ０２２）と、
被検体スペクトル信号及び背景ノイズを受信し、明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間において受信した信号は前記被検体スペクトル信号と前記背景ノイズとが結合され、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間において受信した信号は前記背景ノイズであり、前記被検体スペクトル信号及び前記背景ノイズが被検体ドメイン信号を構成し、前記被検体ドメイン信号を被検体周波数ドメイン信号にフーリエ変換し、前記被検体周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号及び前記背景ノイズの周波数ドメイン信号に区分され、そして、前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去すると共に前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を保留するフィルタリングステップ（Ｓ０３）と、をこの順に含むことを特徴とする、
スペクトル検出方法。

【請求項24】

隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が部分的に重畳して前記複数の発光素子中の各々の前記波長範囲より広い連続波長範囲が形成され、或いは隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲は重畳せず、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上であり、複数の前記発光ピーク値波長のうちの少なくとも一部分の前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下であることを特徴とする、
請求項２３に記載のスペクトル検出方法。

【請求項25】

複数の前記発光素子が明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈するようにそれぞれ制御し、前記明滅周波数は0.05回/秒乃至50000回/秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であることを特徴とする、
請求項２３に記載のスペクトル検出方法。

【請求項26】

前記スペクトル検出方法は、前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号をフィルタリング後の被検体ドメイン信号にフーリエ逆変換する逆変換ステップ（Ｓ０４）を更に含むことを特徴とする、
請求項２３に記載のスペクトル検出方法。

【請求項27】

少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を提供し、複数の前記発光素子は発光強度それぞれを有し、各前記発光素子の前記発光強度または相対的強度と接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図を取得し、各前記発光素子の順方向バイアスと前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図も取得する補正関係取得ステップ（Ｐ０１）と、
前記発光素子が点滅する時間区間において、前記発光素子の前記順方向バイアスを同時に測定する順方向バイアス測定ステップ（Ｐ０２）と、
測定した前記順方向バイアスを前述の前記発光素子の順方向バイアスと前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図と比較し、前記接触面温度に換算し、そして、換算した前記接触面温度を前述の前記発光強度または相対的強度と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図と比較し、前記発光強度または相対的強度に換算し、続いて、換算した前記発光強度または相対的強度と、前記発光強度または相対的強度と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図中の特定の接触面温度下での発光強度または相対的強度を比較して比例関係を取得する比例関係取得ステップ（Ｐ０３）と、
初期スペクトルエネルギー分布曲線中の前記発光素子が対応する前記波長範囲の前記発光強度に前記比例関係を乗算し、前記発光強度の補正を達成し、或いは、測定した前記発光素子が対応する前記波長範囲のスペクトル信号に前記比例関係を乗算し、スペクトル信号の補正を達成する補正完了ステップ（Ｐ０４）と、をこの順に含むことを特徴とする、
請求項２３に記載のスペクトル検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置に関し、特に、発光ダイオードが放射する光の波長範囲、隣接する発光ピーク値波長（light emission peak wavelength）の差異範囲、波長の半値全幅（Full-Width at Half-Maximum、FWHM）の範囲、及び明滅周波数（lighting frequency）を選択可能な発光装置、発光方法、光検出装置、スペクトル検出方法及び発光補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

分光器は物体を透過する透過光または物体表面の反射光を測定するために用いられている。従来の分光器（spectrophotometer、または分光光度計ともいう）は通常光源及びモノクロメーター（monochromator）を備え、光源にはハロゲンガスを充填したタングステンフィラメント電球（ハロゲンタングステンランプ）を採用し、約320nm～2500nmの発射スペクトルのVis-near IR（可視光-近赤外光）を連続スペクトルとする光を発生させ、そして、プリズム（prism）または回折格子（grating）で構成されたモノクロメーターが特定の波長の単色光を選択してサンプル（または、被検体という）の光の吸収或いは反射を測定することも含む。当然ながら、設定した波長範囲内で連続的にスキャンし、サンプルのスペクトルの吸収或いは反射を分析する。然しながら、中国発明特許授権公告第CN101236107B号の前記タングステンフィラメント電球には多くの問題がある以外、タングステンフィラメント電球は発熱量が多く、且つ高温になるために、タングステンフィラメント電球を光源として、例えば、農産物、食品、医薬品、石油化学製品の有機製品を検出する場合、高温が有機サンプルを変質させ、検出結果に重大な影響を及ぼした。前述の第CN101236107B号特許に公開されている技術も本発明に引用する。

【0003】

前述の第CN101236107B号特許には複数の発光ダイオード（Light-emitting diode、LED）を分光器とする光源が公開されており、各LEDは異なる波長範囲の単色スペクトルを発射し、前述の複数のLEDを組み合わせて連続スペクトルを形成する以外、設計に更に基づいてある波長範囲の単色光のみが必要な場合、前記波長範囲が対応するLEDのみを点滅するだけでよく、よって、複数のLEDを同時に点滅して連続スペクトルを合成し、スキャンが必要な波長範囲に基づいて対応するLEDを順に点滅する。しかしながら、前述の第CN101236107B号特許は複数のLEDの発射光線をモノクロメーターの入射スリットに集光するため、モノクロメーターが高価でシステムが複雑であるという問題を解決できなかった。中国実用新案授権公告第CN205388567U号には複数のLED及び光ファイバーの組み合わせを使用してモノクロメーターを使用しないものが公開されており、また、全反射鏡を使用して測定光路長を増加し、サンプルの検出効率を高めている。前述の第CN205388567U号特許に公開されている技術も本発明に引用する。また、中国発明特許公開第CN109932335A号にも類似する技術が公開されている。

【0004】

前述の３つの特許は従来の分光器の光源の発熱及びモノクロメーターが高いという問題を改善しているが、然しながら、前述の３番目の特許ではLEDアレイを光源とする分光器（spectroscopy）の波長の解像度（通常は10nm超）が従来のハロゲンタングステンランプ及びモノクロメーターを使用する分光器の波長の解像度（通常は1nm）よりも低く、LEDアレイを光源とする前述の３つの特許はサンプルのスペクトログラムを正確に解析できるか疑念があった。前述の３つの特許の他の問題は、SN比（信号ノイズ比または信号雑音比とも言い、Signal-to-noise ratio、SNR、S/N、SN比とも表す）を高める事ができず、前述の３つの特許のLEDアレイはハロゲンタングステンランプを代替して光源とするのみであり、また、光源の他の操作方式も改変することができず、よって、明らかに光源端に起因するSNRを改善することができず、前述の３つの特許はSNRを更に高める事ができなかった。前述の３つの特許には更に問題が存在し、複数のLEDを配列する方式または所定の方式で配列し、平面上にLEDアレイを構成しているため、被検体の表面を前記平面に平行させなければ測定の正確性を保障できないという制限があった。然しながら、実際の被検体の表面は通常前記平面と平行を保持するのが難しく、例えば、被検体の表面が僅かに湾曲する曲面であったり、何らかの原因により、被検体を配置する際に被検体の表面が前記平面と平行を保持できなくなり、被検体全体の表面の組成や内部の組成が誤判定された。被検体の表面を前記平面と平行に保持しても、被検体の表面の組成や内部の組成が被検体の各領域で不均一になると、被検体の表面の反射スペクトルまたは被検体を透過する吸収スペクトルを１回測定した測定結果が、被検体全体の表面の組成または内部の組成を誤判定してしまった。前述の３つの特許はLEDの放熱問題により発光強度の補正が必要になる問題も考慮していない。

【発明の概要】

【0005】

本発明の主な目的は、異なる波長範囲を互いに発射する複数のLEDで構成された回転型発光装置及び前記発光装置で構成された光検出装置を提供する。本発明の光検出装置はサンプルの解析結果が従来のハロゲンタングステンランプ分光器の高解像度の結果に迫り、且つサンプル検出結果のスペクトログラム中のSN比を高め、発光強度を補正し、且つ１回測定するのみで被検体の表面の反射スペクトルまたは被検体を透過する吸収スペクトルの精確な測定結果を得られる。

【0006】

上述した目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を少なくとも備えている。隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が部分的に重畳して前記複数の発光素子中の各々の前記波長範囲より広い連続波長範囲が形成され、或いは隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が重畳しない。複数の前記発光素子は放射する光線が発光強度を有するように電流密度をそれぞれ供給する。複数の前記電流密度は互いに異なるか、または複数の前記電流密度は部分的に異なる。

【0007】

本発明の実施例において、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上であり、複数の前記発光ピーク値波長のうちの少なくとも一部分の前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下である。

【0008】

本発明の実施例において、前記発光素子は発光ダイオード、垂直共振器型面発光レーザーまたはレーザーダイオードである。

【0009】

本発明の実施例において、複数の前記発光素子は明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈し、複数の前記明滅周波数は互いに同じであるか、互いに異なっていてもよく、或いは、複数の前記明滅周波数は部分的に同じであるか、部分的に異なっていてもよい。

【0010】

本発明の実施例において、複数の前記発光素子は少なくとも４つの前記発光素子であり、且つ４つの前記発光素子が対応する４つの前記明滅周波数は互いに完全に異なるか、または少なくとも部分的に互いに同じであるか選択可能である。

【0011】

本発明の実施例において、前記明滅周波数は0.05回/秒乃至50000回/秒の間の範囲である。

【0012】

本発明の実施例において、前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲である。

【0013】

本発明の実施例において、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲である。

【0014】

本発明の実施例において、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm乃至80nmの間の範囲である。

【0015】

本発明の実施例において、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は5nm乃至80nmの間の範囲である。

【0016】

本発明の実施例において、各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は15nm乃至50nmの間の範囲である。

【0017】

本発明の実施例において、各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は15nm乃至40nmの間の範囲である。

【0018】

上記目的を達成するために、本発明はさらに、光源制御装置、発光装置、光検出器及びコンピューターを少なくとも含む光検出装置を提供する。前記光源制御装置は前記発光装置に電気的に接続され、前記光検出器は前記コンピューターに電気的に接続され、前記光検出器は前記発光装置から発射された光線を受光し、且つ前記光線は前記発光装置と前記光検出器との間の進行経路に光路を形成する。発光装置は少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を少なくとも備えている。隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が部分的に重畳することで前記複数の発光素子中の各々の前記波長範囲より広い連続波長範囲が形成され、或いは隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲は重畳しない。隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上であり、複数の前記発光ピーク値波長のうちの少なくとも一部分の前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下である。複数の前記発光素子は明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈し、複数の前記発光素子は少なくとも４つの前記発光素子であり、且つ４つの前記発光素子が対応する４つの前記明滅周波数は互いに完全に異なるか、または少なくとも部分的に互いに同じであるか選択可能である。

【0019】

本発明の実施例において、数学的分析モジュールは前記光検出器または前記コンピューターに設置され、前記数学的分析モジュールは前記光検出器に電気的に接続または信号が接続され、或いは前記数学的分析モジュールは前記コンピューターに電気的に接続または信号が接続され、前記数学的分析モジュールはソフトウェアまたはハードウェア形態を呈し、前記光検出器が受信した信号は前記数学的分析モジュールに伝送される。前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間において、前記光検出器が受信した信号は被検体スペクトル信号と背景ノイズとが結合されている。前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間において、前記光検出器が受信した信号は前記背景ノイズである。前記被検体スペクトル信号及び前記背景ノイズが被検体ドメイン信号を構成し、前記数学的分析モジュールは前記被検体ドメイン信号を被検体周波数ドメイン信号に変換するドメイン/周波数ドメイン変換ユニットを備えている。

【0020】

本発明の実施例において、前記ドメイン/周波数ドメイン変換ユニットは前記被検体ドメイン信号を前記被検体周波数ドメイン信号にフーリエ変換するためのフーリエ変換ユニットである。

【0021】

本発明の実施例において、前記被検体周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号及び前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を含み、前記数学的分析モジュールは前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去すると共に前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を保留し、前記数学的分析モジュールは前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号をフィルタリング後の被検体ドメイン信号に変換するための周波数ドメイン/ドメイン変換ユニットを備えている。

【0022】

本発明の実施例において、前記周波数ドメイン/ドメイン変換ユニットは前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号にフーリエ逆変換可能なフーリエ逆変換ユニットである。

【0023】

上記目的を達成するために、本発明はさらに、光源制御装置、発光装置、１つまたは複数の光検出器及びコンピューターを少なくとも含む光検出装置を提供する。前記光源制御装置は前記発光装置に電気的に接続され、前記光検出器は前記コンピューターに電気的に接続され、前記光検出器は前記発光装置から発射された光線を受光し、且つ前記光線は前記発光装置と前記光検出器との間の進行経路に光路を形成する。前記発光装置は少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を備えている。被検体は前記光路に配置され、前記発光装置は前記被検体能に対し回転可能である。

【0024】

本発明の実施例において、複数の前記発光素子は公転回転軸心を中心に公転する。

【0025】

本発明の実施例において、前記発光装置は回転装置に接続され、前記回転装置は前記公転回転軸心を中心に公転するように複数の前記発光素子を駆動する。

【0026】

本発明の実施例において、前記回転装置は回転軸を回転するように駆動し、前記回転軸の一端は前記発光装置に接続され、前記回転軸は前記公転回転軸心である。

【0027】

本発明の実施例において、前記回転装置は前記光源制御装置のマイクロコントローラに電気的に接続され、前記マイクロコントローラは前記回転軸を所定の角度で回転するように制御する。

【0028】

本発明の実施例において、前記被検体は自転回転軸心を中心に自転する。

【0029】

本発明はさらに、発光方法を提供する。以下のステップを順に含む。少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を提供し、隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が部分的に重畳することで前記複数の発光素子中の各々の前記波長範囲より広い連続波長範囲が形成され、或いは隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲は重畳せず、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上であり、複数の前記発光ピーク値波長のうちの少なくとも一部分の前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下である発光素子の提供ステップ。複数の前記発光素子が明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈するようにそれぞれ制御し、前記明滅周波数は0.05回/秒乃至50000回/秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲である発光ステップ。

【0030】

本発明はさらに、発光方法を提供する。以下のステップを順に含む。少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を提供する発光素子の提供ステップ。複数の前記発光素子を発光させる発光ステップ。複数の前記発光素子が電流密度をそれぞれ供給することで放射される光線が発光強度を有し、同じ電流密度で複数の前記発光素子にそれぞれ提供し、初期スペクトルエネルギー分布曲線を測定する初期スペクトルエネルギー分布曲線取得ステップ。複数の前記発光強度中から特定の数値及び対応する前記発光素子を選択し、未選択の前記発光素子が対応する前記電流密度を増強または減弱させ、未選択の前記発光素子が対応する前記発光強度を、選択された前記発光素子が対応する前記発光強度と同じにするか接近させる電流密度調整ステップ。

【0031】

本発明の実施例において、隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が部分的に重畳することで前記複数の発光素子中の各々の前記波長範囲より広い連続波長範囲が形成され、或いは隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲は重畳しない。隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上であり、複数の前記発光ピーク値波長のうちの少なくとも一部分の前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下である。

【0032】

本発明の実施例において、複数の前記発光素子が明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈するようにそれぞれ制御し、前記明滅周波数は0.05回/秒乃至50000回/秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲である。

【0033】

本発明はさらに、前述発光方法を含むスペクトル検出方法を提供する。前記スペクトル検出方法は、被検体スペクトル信号及び背景ノイズを受信し、前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間において受信した信号は前記被検体スペクトル信号と前記背景ノイズとが結合され、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間において受信した信号は前記背景ノイズであり、前記被検体スペクトル信号及び前記背景ノイズが被検体ドメイン信号を構成し、前記被検体ドメイン信号を被検体周波数ドメイン信号にフーリエ変換し、前記被検体周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号及び前記背景ノイズの周波数ドメイン信号に区分し、そして、前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去すると共に前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を保留するフィルタリングステップを更に含む。

【0034】

本発明の実施例において、前記スペクトル検出方法は逆変換ステップを更に含み、前記逆変換ステップでは前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号をフィルタリング後の被検体ドメイン信号にフーリエ逆変換する。

【0035】

本発明はさらに発光補正方法を提供する。以下のステップを順に含む。少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を提供し、複数の前記発光素子は発光強度それぞれを有し、各前記発光素子の前記発光強度または相対的強度と接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図を取得し、各前記発光素子の順方向バイアスと前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図も取得する補正関係取得ステップ。前記発光素子が点滅する時間区間において、前記発光素子の前記順方向バイアスを同時に測定する順方向バイアス測定ステップ。測定した前記順方向バイアスを前述の前記発光素子の順方向バイアスと前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図と比較し、前記接触面温度に換算し、そして、換算した前記接触面温度を前述の前記発光強度または相対的強度と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図と比較し、前記発光強度または相対的強度に換算し、続いて、換算した前記発光強度または相対的強度と、前記発光強度または相対的強度と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図中の特定の接触面温度下での発光強度または相対的強度を比較して比例関係を取得する比例関係取得ステップ。前述の前記初期スペクトルエネルギー分布曲線中の前記発光素子が対応する前記波長範囲の前記発光強度に前記比例関係を乗算し、前記発光強度の補正を達成し、或いは、測定した前記発光素子が対応する前記波長範囲のスペクトル信号に前記比例関係を乗算し、スペクトル信号の補正を達成する補正完了ステップ。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の一実施例に係る発光装置と光検出装置を示す概略構成図（一）である。

【図2】本発明の第１実施例に係る発光ダイオードを示す発光スペクトルである。

【図3】本発明の第２実施例に係る発光ダイオードを示す発光スペクトルである。

【図4】本発明の第３実施例に係る発光ダイオードを示す発光スペクトルである。

【図5A】本発明の一実施例に係る発光装置と光検出装置を示す概略構成図（二）である。

【図5B】本発明の一実施例に係る発光装置と光検出装置を示す概略構成図（三）である。

【図6A】本発明の光検出装置によって測定される被検体を示すドメイン信号図である。

【図6B】本発明の光検出装置により被検体のドメイン信号をフーリエ変換した後を示す被検体の周波数ドメイン信号図である。

【図6C】本発明の光検出装置によりフィルター効果を介した後に残された被検体のスペクトル信号の周波数ドメイン信号に対してフーリエ逆変換を行った後のフィルター後被検体のドメイン信号図である。

【図7A】比較例１に従来の分光計で測定された酸化亜鉛及び酸化亜鉛混合酸化鉄を示す反射スペクトルである。

【図7B】応用例１に本発明の光検出装置で測定された酸化亜鉛及び酸化亜鉛混合酸化鉄を示す反射スペクトルである。

【図7C】応用例２に本発明の光検出装置で測定された酸化亜鉛及び酸化亜鉛混合酸化鉄を示す反射スペクトルである。

【図7D】応用例３に本発明の光検出装置で測定された酸化亜鉛及び酸化亜鉛混合酸化鉄を示す反射スペクトルである。

【図8】本発明の一実施例に係る発光方法のステップを示すフローチャートである。

【図9】本発明の一実施例に係るスペクトル検出方法のステップを示すフローチャートである。

【図10A】本発明の光検出装置において、電流制御装置を含む一実施例を示す概略図である。

【図10B】本発明の他の発光方法とスペクトル検出方法のステップを示すフローチャートである。

【図10C】本発明の発光装置の初期スペクトルエネルギー分布曲線である。

【図10D】本発明が第１の電流密度が調整された後のスペクトルエネルギー分布曲線である。

【図10E】本発明が他の電流密度が調整された後のスペクトルエネルギー分布曲線である。

【図11A】本発明の発光補正方法、発光方法及びスペクトル検出方法を示すステップフローチャートである。

【図11B】本発明の第４発光ダイオードの相対強度及び接合温度の関係を示す図である。

【図11C】本発明の第４発光ダイオードの順方向バイアス及び接合温度の関係を示す図である。

【図12A】本発明の第１発光ダイオードと第１領域により形成された第１相対位置を示す概略図である。

【図12B】本発明の第１発光ダイオードと第１領域により形成された第２相対位置を示す概略図である。

【図12C】本発明の被検体が自転回転軸心を中心に自転する一実施例を示す概略図である。

【図12D】本発明の被検体の表面を前記発光素子１２と平行を保持できない一実施例を示す概略図（一）である。

【図12E】本発明の被検体の表面を前記発光素子１２と平行を保持できない一実施例を示す概略図（二）である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

本発明の技術的特徴、内容、利点及び実現する技術的効果についての理解を促すため、本発明は添付図面と併せ、実施例により表現しつつ以下に詳細に説明する。使用する添付図面の主旨は明細書を図示して補助するために用いるのみであり、本発明の実施後の実際の比率及び正確な配置を示すものではない。よって、添付図面の比率及び配置関係に従って本発明が実際に実施する特許請求の範囲を制限するものではない。

【0038】

まず、図１の第１実施例を参照すると、 本発明に係る発光装置１２は、前記光検出装置１は光源制御装置１１と、前記発光装置１２と、１つまたは複数の光検出器１３と、コンピューター１４と、を含んで構成される光検出装置１に適用される。前記光源制御装置１１は前記発光装置１２及び外部電源（図示省略）にそれぞれ電気的に接続され、前記光検出器１３は前記コンピューター１４に電気的に接続され、前記光検出器１３は前記発光装置１２から発射された光線Ｌを受光し、且つ前記光線Ｌは前記発光装置１２と前記光検出器１３との間の進行経路に光路Ｒを形成する。前記光検出器１３は、例えば、光電子増倍管（photomultiplier）、光導電検出器（photoconducting detector）、シリコンボロメータ（Si bolometer）でもよい。被検体Ａは前記光路Ｒに配置され、前記光路Ｒは前記被検体Ａを透過するか、前記光路Ｒは前記被検体Ａの表面に反射を形成する。図１の例では、前記光路Ｒが前記被検体Ａを透過するものを例とし、前記被検体Ａの吸収スペクトルを測定する。また、前記光路Ｒが前記被検体Ａの表面に反射を形成する実施方式において、前記被検体Ａの反射スペクトルを測定する（図１２Ｅ）。前記光検出器１３は光線Ｌを被検体スペクトル信号に変換すると共に前記被検体スペクトル信号を前記コンピューター１４に伝送し、前記コンピューター１４は前記被検体スペクトル信号を変換した後に被検体スペクトログラムを形成する。前記コンピューター１４は例えば、パソコン、ノートパソコン、或いはコンピューターサーバでもよい。

【0039】

前記発光装置１２は、少なくとも１つの発光ピーク値波長（light emission peak wavelength）及び少なくとも１つの波長範囲を有する光を各々放射する複数の発光素子を少なくとも備え、前記発光ピーク値波長または前記波長範囲は300nm乃至2500nmの間の範囲である。前記発光素子は発光ダイオード、垂直共振器型面発光レーザー（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser、VCSEL）、或いはレーザーダイオード（Laser Diode、LD）でもよい。以下、実施例の前記発光素子は発光ダイオードを例とし、これは説明を利便にするのみであり、本発明の例を発光ダイオードに制限するものではなく、且つこの技術を熟知する者ならば当然前記発光素子の実施方式も熟知している。発光ダイオード、垂直共振器型面発光レーザー、またはレーザーダイオードは本発明において相互に交換可能であり、本発明の実際の実施には影響を与えない。図１の実施例では、前記発光装置１２は３つの発光ダイオードを備え、それぞれ第１波長範囲を有している第１光線を放射する第１発光ダイオード１２１、第２波長範囲を有している第２光線を放射する第２発光ダイオード１２２、及び第３波長範囲を有している第３光線を放射する第３発光ダイオード１２３である。前記第１光線は前記第１波長範囲内に第１発光ピーク値波長を有し、前記第２光線は前記第２波長範囲内に第２発光ピーク値波長を有し、前記第３光線は前記第３波長範囲内に第３発光ピーク値波長を有している。前記第１発光ダイオード１２１、前記第２発光ダイオード１２２及び前記第３発光ダイオード１２３は前記発光装置１２の回路基板１２０に電気的に接続され、前記回路基板１２０は前記光源制御装置１１に電気的に接続されている。換言すれば、前記光源制御装置１１は前記第１発光ダイオード１２１、前記第２発光ダイオード１２２及び前記第３発光ダイオード１２３に電気的に接続され、且つ前記光源制御装置１１が前記第１発光ダイオード１２１、前記第２発光ダイオード１２２及び前記第３発光ダイオード１２３のオンとオフ（明滅、通電の有無）をそれぞれ制御可能である。即ち、前記光源制御装置１１は複数の前記発光ダイオードのオンとオフ（明滅）をそれぞれ制御可能である。好ましくは、前記光源制御装置１１は前記第１発光ダイオード１２１、前記第２発光ダイオード１２２及び前記第３発光ダイオード１２３をそれぞれ連続的に発光させるか非連続で発光させるようにそれぞれ制御可能であり、即ち、前記光源制御装置１１は複数の前記発光ダイオードをそれぞれ連続的に発光させるか非連続で発光させるようにそれぞれ制御可能である。好ましくは、前記光源制御装置１１は前記第１発光ダイオード１２１、前記第２発光ダイオード１２２及び前記第３発光ダイオード１２３を明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈するようにそれぞれ制御可能であり、即ち、前記光源制御装置１１は複数の前記発光ダイオードを明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈するようにそれぞれ制御可能であり、複数の前記明滅周波数は互いに同じであるか互いに異なり、或いは、複数の前記明滅周波数は部分的に同じであるか部分的に異なってもよい。例えば、前記光源制御装置１１は前記外部電源に電気的に接続されているマイクロコントローラ（Microcontroller Unit）１１１及び前記マイクロコントローラ１１１に電気的に接続されているクロックジェネレータ（clock generator）１１２を含み、前記クロックジェネレータ１１２が前記明滅周波数を発生させた後に前記明滅周波数の信号を前記マイクロコントローラ１１１に伝送し、前記マイクロコントローラ１１１が前記明滅周波数に基づいて前記マイクロコントローラ１１１にそれぞれ電気的に接続されている複数の前記発光ダイオードをオンまたはオフにする（例えば、前記第１発光ダイオード１２１、前記第２発光ダイオード１２２及び前記第３発光ダイオード１２３）。ちなみに、前記クロックジェネレータ１１２は前記マイクロコントローラ１１１内に統合されて前記明滅周波数を発生させるクロックジェネレータモジュールでもよく、前記クロックジェネレータモジュールはソフトウェアまたはハードウェア形態でもよく、よって、前記マイクロコントローラ１１１の外部に前記クロックジェネレータ１１２を別途設置する必要はない。ここで説明すべき点は、当然ながら、上述の前記光源制御装置１１の技術的特徴に基づいて、実際の需要に応じて同時に複数の前記発光ダイオードをオンまたはオフにしてもよく、或いは選択的に１つまたは部分的な前記発光ダイオードのみをオンまたはオフにしてもよく、もしくは複数の前記発光ダイオードを順にオンまたはオフにしてもよく、または上述の方式の何れか１種類の方式により前記明滅周波数方式でオンまたはオフにしてもよい。好ましくは、同時に複数の前記発光ダイオードを作動（発光）させ、且つ対応する複数の前記明滅周波数が互いに異なる。好ましくは、同時に少なくとも４つの前記発光ダイオードを作動させ、且つ４つの前記発光ダイオードが対応する４つの前記明滅周波数が互いに完全に異なるか少なくとも部分的に互いに同じになるように選択可能である。

【0040】

図２も併せて参照し、隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光ダイオードの前記複数の波長範囲が部分的に重畳することで前記複数の発光ダイオード中の各々の前記波長範囲より広い連続波長範囲が形成され、前記連続波長範囲は300nm乃至2500nmの間の範囲である。図２では、合計３つの発光ピーク値波長及び対応する波長範囲を有し、それぞれ前記第１光線の前記第１発光ピーク値波長（734nm）が対応する前記第１波長範囲、前記第２光線の前記第２発光ピーク値波長（810nm）が対応する前記第２波長範囲、及び前記第３光線の前記第３発光ピーク値波長（882nm）が対応する前記第３波長範囲である。前記第１発光ピーク値波長及び前記第２発光ピーク値波長は隣接する２つの発光ピーク値波長であり、同様に前記第２発光ピーク値波長及び前記第３発光ピーク値波長も隣接する２つの発光ピーク値波長である。前記第１発光ピーク値波長が対応する前記第１波長範囲は660nm乃至780nmの間の範囲であり、前記第２光線の前記第２発光ピーク値波長が対応する前記第２波長範囲は710nm乃至850nmの間の範囲であり、前記第１波長範囲及び前記第２波長範囲は710nm乃至780nmの間で部分的に重畳するため、前記第１波長範囲及び前記第２波長範囲が共同で660nm乃至850nmの間の範囲の前記連続波長範囲を形成する。同様に、前記第２発光ピーク値波長が対応する前記第２波長範囲は710nm乃至850nmの間の範囲であり、前記第３光線の前記第３発光ピーク値波長が対応する前記第３波長範囲は780nm乃至940nmの間の範囲であり、前記第２波長範囲及び前記第３波長範囲は780nm乃至850nmの間で部分的に重畳するため、前記第２波長範囲及び前記第３波長範囲が共同で710nm乃至940nmの間の範囲の前記連続波長範囲を形成する。本発明では、隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光ダイオードの前記複数の波長範囲の重畳部分は、重畳が少ない程好ましい。当然ながら、隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光ダイオードの前記複数の波長範囲は重畳しなくともよく、これについては後述する。

【0041】

隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上であり、好ましくは、1nm乃至80nmの間の範囲であり、好ましくは、5nm乃至80nmの間の範囲である。図２の例では、隣接する前記第１発光ピーク値波長（734nm）及び前記第２発光ピーク値波長（810nm）の相互の差は76nmであり、隣接する前記第２発光ピーク値波長（810nm）及び前記第３発光ピーク値波長（882nm）の相互の差は72nmである。特に説明のない限り、本発明及び特許請求の範囲に記載の数値範囲の限定はエンド値を含み、例えば、前述の隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は5nm乃至80nmの間の範囲であり、5nm以上且つ80nm以下であることを指す。

【0042】

図３の第２実施例を併せて参照し、第２実施例は第１実施例から派生した実施例である。このため、第２実施例の第１実施例と同じ点については説明を繰り返さない。第２実施例の第１実施例との相違点は、第２実施例の前記発光装置１２が５つの発光ダイオードを備え、それぞれ前記第１発光ダイオード１２１を有して放射し、第４波長範囲を有する第４光線を放射する第４発光ダイオード１２１１、前記第２発光ダイオード１２２、第５波長範囲を有する第５光線を放射する第５発光ダイオード１２２１、及び前記第３発光ダイオード１２３である。前記第４光線は前記第４波長範囲内に第４発光ピーク値波長（772nm）を有し、前記第５光線は前記第５波長範囲内に第５発光ピーク値波長（854nm）を有している。図３の例では、発光ピーク値波長は短い方から長い方にかけて順に前記第１発光ピーク値波長（734nm）、前記第４発光ピーク値波長（772nm）、前記第２発光ピーク値波長（810nm）、前記第５発光ピーク値波長（854nm）及び前記第３発光ピーク値波長（882nm）となっている。隣接する前記第１発光ピーク値波長（734nm）及び前記第４発光ピーク値波長（772nm）の相互の差は38nmであり、隣接する前記第４発光ピーク値波長（772nm）及び前記第２発光ピーク値波長（810nm）の相互の差は38nmであり、隣接する前記第２発光ピーク値波長（810nm）及び前記第５発光ピーク値波長（854nm）の相互の差は44nmであり、隣接する前記第５発光ピーク値波長（854nm）及び前記第３発光ピーク値波長（882nm）の相互の差は28nmである。

【0043】

図４の第３実施例を併せて参照し、第３実施例は第１実施例及び第２実施例から派生した実施例であるため、第３実施例の第１実施例及び第２実施例と同じ点については説明を繰り返さない。第３実施例の第１実施例との相違点は、第２実施例の前記発光装置１２は１２個の発光ダイオードを備え、図４の例では、１２個の発光ダイオードの発光ピーク値波長は短い方から長い方にかけて順に734nm（前記第１発光ピーク値波長）、747nm、760nm、772nm（前記第４発光ピーク値波長）、785nm、798nm、810nm（前記第２発光ピーク値波長）、824nm、839nm、854nm（前記第５発光ピーク値波長）、867nm及び882nm（前記第３発光ピーク値波長）となっている。前記１２個の発光ダイオードの発光ピーク値波長において、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は順にそれぞれ13nm、13nm、12nm、13nm、13nm、12nm、14nm、15nm、15nm、13nm及び15nmとなっている。第１実施例、第２実施例及び第３実施例の前記発光素子をレーザーダイオードに変更した場合、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上でもよく、例えば、1nmである。

【0044】

複数の前記発光ピーク値波長のうちの少なくとも一部分の前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下である。好ましくは、各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下であり、例えば、前述の第１実施例、第２実施例及び第３実施例における発光ピーク値波長は短い方から長い方にかけて順に734nm（前記第１発光ピーク値波長）、747nm、760nm、772nm（前記第４発光ピーク値波長）、785nm、798nm、810nm（前記第２発光ピーク値波長）、824nm、839nm、854nm（前記第５発光ピーク値波長）、867nm及び882nm（前記第３発光ピーク値波長）となっており、前記第１光線の前記第１発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅、前記第２光線の前記第２発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅、前記第３光線の前記第３発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅、前記第４光線の前記第４発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅、及び前記第５光線の前記第５発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下であり、好ましくは、15nm乃至50nmの間の範囲であり、好ましくは、15nm乃至40nmの間の範囲である。未説明の747nm、760nm、785nm、798nm、824nm、839nm及び867nmの発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅（図４参照）も0nm超且つ60nm以下であり、好ましくは、15nm乃至50nmの間の範囲であり、好ましくは、15nm乃至40nmの間の範囲である。本発明の実験操作において、前述の第１実施例、第２実施例及び第３実施例における発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は55nmである。前記発光素子がレーザーダイオードである場合、各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下であり、例えば、1nmである。

【0045】

前述の隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光ダイオードの前記複数の波長範囲は重畳せずともよく、例えば、前述の第１実施例、第２実施例及び第３実施例における各発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅が15nmである場合、各発光ピーク値波長が対応する前記波長範囲の幅（即ち、前記波長範囲の最大値と最小値との差）は40nmであり、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は80nmとなる。また、例えば、前記発光素子がレーザーダイオードである場合、各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は1nmであり、前記波長範囲の幅は4nmであり、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は5nmとなり、隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子（レーザーダイオード）の前記複数の波長範囲は重畳しない。

【0046】

好ましくは、第１実施例、第２実施例及び第３実施例において前記分光器１を操作して前記被検体Ａを検出し、前記被検体スペクトログラムを発生させる場合、前述の前記光源制御装置１１は複数の前記発光ダイオードが前記明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈するようにそれぞれ制御可能であり、複数の前記明滅周波数は互いに同じであるか互いに異なってもよく、或いは複数の前記明滅周波数は部分的に同じであるか部分的に異なってもよい。前述の前記明滅周波数は0.05回/秒乃至50000回/秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが停止（消灯）する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であり、前記明滅周波数の周期は前記発光ダイオードを継続的に１回作動（点滅）させる時間区間と前記発光ダイオードを停止（消灯）させる時間区間との和を指し、前記明滅周波数の周期は前記明滅周波数の逆数である。換言すれば、前記明滅周波数の周期は複数の前記発光ダイオードが連続的に点滅する点滅時間区間と間断なく即連続的に消灯する消灯時間区間との和であると理解でき、前記点滅時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であり、前記消灯時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲である。好ましくは、前記明滅周波数は0.5回/秒乃至50000回/秒の間の範囲である。好ましくは、前記明滅周波数は5回/秒乃至50000回/秒の間の範囲である。複数の前記発光ダイオードが非連続発光を呈する態様は前記発光ダイオードが放射する光の熱エネルギーが前記被検体Ａに与える影響を大幅に低下させ、有機体を含む前記被検体Ａが変質するのを回避する。よって、特に熱エネルギーに対し敏感な前記被検体Ａに適合し、更に前記発光ダイオードが放射する前記波長範囲に適合する光は近赤外光である。数学的分析モジュールＭは前記光検出器１３（図５Ａ参照）または前記コンピューター１４に設置され（図５Ｂ参照）、前記数学的分析モジュールＭは前記光検出器１３（図５Ａ参照）に電気的に接続または信号が接続され、或いは前記数学的分析モジュールＭは前記コンピューター１４（図５Ｂ参照）に電気的に接続または信号が接続され、前記数学的分析モジュールＭはソフトウェアまたはハードウェア形態でもよい。前記光検出器１３が受信した信号は前記数学的分析モジュールＭに伝送される。前記分光器１を操作して前記被検体Ａを検出して前記被検体スペクトログラムを発生させる場合、複数の前記発光ダイオードは同じ前記明滅周波数により同時にオンとオフにすることができ、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間において前記光検出器１３が受信した信号は前記被検体スペクトル信号と背景ノイズ（または背景雑音という）とが結合され、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが停止（消灯）する時間区間において前記光検出器１３が受信した信号は前記背景ノイズである。

【0047】

図５Ａを併せて参照し、これは前記明滅周波数による非連続発光方式で前記分光器１を操作して前記被検体Ａを検出し、前記被検体スペクトル信号と前記背景ノイズとを結合し、前記背景ノイズで構成された被検体ドメイン（time domain）信号及び被検体ドメイン信号図である。前記光検出器１３が受信した前述の前記被検体スペクトル信号及び前記背景ノイズは前記数学的分析モジュールＭに伝送され、前記数学的分析モジュールＭは前述の前記被検体ドメイン信号を処理して前記背景ノイズを除去し、例えば、前記数学的分析モジュールＭは前記被検体ドメイン信号を被検体周波数ドメイン（frequency domain）信号に変換するドメイン/周波数ドメイン変換ユニットＭ１を備えている（図５Ａ参照）。前記ドメイン/周波数ドメイン変換ユニットＭ１は前記被検体ドメイン信号を前記被検体周波数ドメイン信号にフーリエ変換（Fourier transform）するためのフーリエ変換ユニットでもよく、変換後の前記被検体周波数ドメイン信号及び被検体周波数ドメイン信号図は図６Ｂを参照する。前記被検体周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号及び前記背景ノイズの周波数ドメイン信号に容易に区分できる。図６Ｂの例では、0Hzにあるピーク値の周波数ドメイン信号または前記明滅周波数未満の周波数ドメイン信号は、前記背景ノイズの周波数ドメイン信号である。図６Ｂにおいて、0Hzにあるピーク値の周波数ドメイン信号（前記背景ノイズの周波数ドメイン信号）以外、残りのピーク値の信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号である。好ましくは、前記被検体周波数ドメイン信号において、前記明滅周波数以上の周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号である。前記数学的分析モジュールＭは前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去すると共に前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を保留し、フィルター効果を達成している。前記数学的分析モジュールＭが前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去することで、保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号が完全に前記被検体に属し、前記背景信号を含まず、よって、従来の分光器に比べ、本発明の前記光検出装置１はスペクトル中における前記被検体のSN比が高まるのみならず、本発明の前記光検出装置１は前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去してフィルタリングを行うため、背景ノイズのないスペクトルを達成する。図５Ａと図５Ｂに戻って、前記光源制御装置１１の前記マイクロコントローラ１１１は前記数学的分析モジュールＭに電気的に接続または信号が接続されてもよく、前記明滅周波数、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間、及び前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが停止（消灯）する時間区間を前記数学的分析モジュールＭに同期で伝送し、前記マイクロコントローラ１１１が前記明滅周波数、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間、及び前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが停止（消灯）する時間区間により前記マイクロコントローラ１１１にそれぞれ電気的に接続されている複数の前記発光ダイオードをオンまたはオフにすると、前記数学的分析モジュールＭが前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間を前記被検体スペクトル信号として対応させ、前記数学的分析モジュールＭが前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが停止（消灯）する時間区間を前記背景ノイズとして対応させる。

【0048】

ここで留意すべき点は、複数の前記発光ダイオードが前記明滅周波数による非連続発光を呈する波形は矩形波、正弦波、または負弦波である。

【0049】

また、前記数学的分析モジュールＭは前述のフィルター効果により保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を処理し、前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号をフィルタリング後の被検体ドメイン信号及びフィルタリング後の被検体ドメイン信号図に変換し、前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号中にはフィルタリング後の被検体スペクトル信号のみが存在し、前記背景ノイズは存在しない。例えば、前記数学的分析モジュールＭは前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号をフィルタリング後の被検体ドメイン信号に変換する周波数ドメイン/ドメイン変換ユニットＭ２を備え（図５Ｂ参照）、前記周波数ドメイン/ドメイン変換ユニットＭ２は前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号にフーリエ逆変換（inverse Fourier Transform）するためのフーリエ逆変換ユニットでもよく、変換後の前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号及び前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号図は図６Ｃを参照する。図６Ａと図６Ｃとを比較すると明らかなように、図６Ｃの前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号図中の前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号には前記フィルタリング後の被検体スペクトル信号のみが存在し、且つ矩形波を呈し、前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号図中には如何なる前記背景ノイズも存在しない。換言すれば、図６Ｃ中の背景信号は0であり、よって、前記フィルタリング後の被検体スペクトル信号の値から背景信号の値を除算すると、得られたSN比が無限大を呈する。このため、本発明はサンプル（被検体）検出結果のスペクトログラム中のSN比を高め、テストを精確にする効果を達成している。ここで説明すべき点は、前記数学的分析モジュールＭ、前記ドメイン/周波数ドメイン変換ユニットＭ１及び前記周波数ドメイン/ドメイン変換ユニットＭ２はそれぞれソフトウェアまたはハードウェア形態でもよく、或いは上述のソフトウェアまたはハードウェア形態の組み合わせでもよい。前記数学的分析モジュールＭ、前記ドメイン/周波数ドメイン変換ユニットＭ１及び前記周波数ドメイン/ドメイン変換ユニットＭ２は互いに電気的に接続または信号が接続されている。

【0050】

(比較例及び応用例の波長の解像度テスト)
比較例１はOtO Photonics Incが製造しているハロゲンタングステンランプを光源とする回折格子により1nmの波長解像度を取得する型番号SE-2020-050-VNIRの従来の分光器を使用し、表面に酸化亜鉛塗料を塗布した長さ5cm、幅5cm、厚さ0.2のシート状PVC（ポリ塩化ビニル、Polyvinyl Chloride）板及び表面に酸化亜鉛混合酸化鉄塗料を塗布した長さ5cm、幅5cm、厚さ0.2のシート状PVC板の２種類の異なる物質に対し酸化亜鉛塗料及び酸化亜鉛混合酸化鉄塗料の反射スペクトル信号の検出を行った後、取得したスペクトル画像データに基づいて、相似（相違）性処理分析技術により、即ち、スペクトル角度マッチ（Spectral Angle Match またはSpectral Angle Mapping、 略称SAM）処理分析技術により、酸化亜鉛及び酸化亜鉛混合酸化鉄の２種類の異なる物質の相似性を分析し、SAM分析結果は96.00%であった（図７Ａ参照）。

【0051】

応用例１、２及び３はそれぞれ第１実施例、第２実施例及び第３実施例の発光装置及び光検出装置を使用し、明滅周波数は約90.90回/秒であり、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間は1msであり、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが停止（消灯）する時間区間は10msであり、前述のOtO Photonics Incの同じ型番号SE-2020-050-VNIRの光検出器を使用し、酸化亜鉛塗料を塗布した長さ5cm、幅5cm、厚さ0.2のシート状PVC板及び酸化亜鉛混合酸化鉄塗料を塗布した長さ5cm、幅5cm、厚さ0.2のシート状PVC板の２種類の異なる物質に対し酸化亜鉛塗料及び酸化亜鉛混合酸化鉄塗料の反射スペクトル信号をそれぞれ検出した後、取得したスペクトル画像データに基づいて、SAM処理分析技術を用いて酸化亜鉛及び酸化亜鉛混合酸化鉄の２種類の異なる物質の相似性分析を行い、SAM分析結果はそれぞれ97.69%（図７Ｂ参照）、97.48%%（図７Ｃ参照）及び96.54%%（図７Ｄ参照）であった。全て比較例１の従来の分光器の96.00%に接近し、よって、第１実施例、第２実施例及び第３実施例の発光装置及び光検出装置の波長の解像度の特性は従来の分光器に近い。よって、応用例１、２及び３で使用する第１実施例、第２実施例及び第３実施例の発光装置及び光検出装置は、波長解像度の特性が、従来の分光器の波長解像度の特性を代替可能である。

【0052】

このため、前述の前記発光装置１２及び前記光検出装置１に基づいて、図８に示す如く、本発明は発光方法を提供し、以下の発光素子の提供ステップＳ０１及び発光ステップＳ０２を順に含む。

【0053】

＜前記発光素子の提供ステップＳ０１＞
少なくとも１つの発光ピーク値波長及び少なくとも１つの波長範囲を有している光を各々放射する複数の発光素子を提供する、隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲が部分的に重畳することで前記複数の発光素子中の各々の前記波長範囲より広い連続波長範囲が形成され、或いは隣接する２つの前記発光ピーク値波長が対応する２つの前記発光素子の前記複数の波長範囲は重畳しない。隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm以上であり、各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は0nm超且つ60nm以下である。前記発光素子は発光ダイオード、垂直共振器型面発光レーザー、またはレーザーダイオードでもよい。好ましくは、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は1nm乃至80nmの間の範囲であり、好ましくは、隣接する２つの前記発光ピーク値波長の相互の差は5nm乃至80nmの間の範囲である。好ましくは、各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は15nm乃至50nmの間の範囲であり、好ましくは、各前記発光ピーク値波長が対応する波長の半値全幅は15nm乃至40nmの間の範囲である。

【0054】

＜前記発光ステップＳ０２＞
複数の前記発光素子が明滅周波数による非連続発光をそれぞれ呈するようにそれぞれ制御し、前記明滅周波数は0.05回/秒乃至50000回/秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光素子が作動する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲であり、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止する時間区間は0.00001秒乃至10秒の間の範囲である。好ましくは、前記明滅周波数は0.5回/秒乃至50000回/秒の間の範囲である。好ましくは、前記明滅周波数は5回/秒乃至50000回/秒の間の範囲である。

【0055】

また、前述の前記発光装置１２、前記光検出装置１及び前記発光方法に基づいて、図９も併せて参照し、本発明はスペクトル検出方法を提供する。前記発光方法の前記発光素子の提供ステップＳ０１及び前記発光ステップＳ０２を順に含むほか、前記スペクトル検出方法は前記発光ステップＳ０２の後に更に継続してフィルタリングステップＳ０３及び逆変換ステップＳ０４を順に含む。

【0056】

＜前記フィルタリングステップＳ０３＞
被検体スペクトル信号及び背景ノイズを受信し、前記明滅周波数中で前記発光素子が作動（点滅）する時間区間において受信した信号は前記被検体スペクトル信号と前記背景ノイズとが結合され、前記明滅周波数中で前記発光素子が停止（消灯）する時間区間において受信した信号は前記背景ノイズ（または背景雑音という）であり、前記被検体スペクトル信号及び前記背景ノイズが被検体ドメイン（time domain）信号を構成している。前記被検体ドメイン信号を被検体周波数ドメイン信号にフーリエ変換（Fourier transform）し、前記被検体周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号及び前記背景ノイズの周波数ドメイン信号に区分される。そして、前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去すると共に前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を保留し、フィルター効果を達成している。

【0057】

＜前記逆変換ステップＳ０４＞
前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号をフィルタリング後の被検体ドメイン信号にフーリエ逆変換（inverse Fourier Transform）する。

【0058】

＜SN比テスト＞
応用例４は第３実施例の発光装置及び光検出装置を使用し、明滅周波数は約100回/秒であり、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間は5msであり、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが停止（消灯）する時間区間は5msである。よって、前記明滅周波数の周期は10msであり、前述のOtO Photonics Incの同じ型番号SE-2020-050-VNIRの光検出器を使用し、酸化亜鉛が塗布された長さ5cm、幅5cm、厚さ0.2のシート状PVC板に対し前述の前記スペクトル検出方法に基づいて反射スペクトル信号を検出する。前記被検体スペクトル信号及び前記背景ノイズで構成された前記被検体ドメイン信号及び前記被検体ドメイン信号図（図６Ａ参照）によると、複数の前記発光ダイオードは前記明滅周波数による非連続発光を呈する波形が矩形波である。そして、前記被検体ドメイン信号が前記フィルタリングステップＳ０３を経て前記被検体周波数ドメイン信号及び前記被検体周波数ドメイン信号図にフーリエ変換され（図６Ｂ参照）、前記被検体周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号及び前記背景ノイズの周波数ドメイン信号に容易に区分され、例えば、前記明滅周波数の周期は10msであり、対応周波数は100Hzである。よって、図６Ｂの周波数が100Hz以上の周波数ドメイン信号は前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号であり、0Hzにある周波数ドメイン信号または100Hz未満の周波数ドメイン信号は前記背景ノイズの周波数ドメイン信号である。前記フィルタリングステップＳ０３では前記背景ノイズの周波数ドメイン信号を除去すると共に前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を保留する。そして、前記逆変換ステップＳ０４では前述の保留した前記被検体スペクトル信号の周波数ドメイン信号を前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号（図６Ｃの非連続的な矩形波）及び前記フィルタリング後の被検体ドメイン信号図にフーリエ逆変換する（図６Ｃ参照）。明らかに、図６Ｃには背景信号が出現しておらず（或いは、背景信号は0と見なす）、よって、SN比が無限大を呈し、テストを精確にする効果を達成している。

【0059】

複数の前記発光ダイオードは放射する光線が発光強度を有するように電流密度をそれぞれ供給する。複数の前記電流密度は互いに同じでも互いに異なってもよく、或いは複数の前記電流密度は部分的に同じでも部分的に異なってもよい。また、複数の前記発光強度は互いに同じでも互いに異なってもよく、或いは複数の前記発光強度は部分的に同じでも部分的に異なってもよい。好ましくは、複数の前記電流密度が互いに異なり、或いは複数の前記電流密度は部分的に異なる。SN比を高める更なる他の方式は、図１０Ａも併せて参照し、前記光源制御装置１１が前記マイクロコントローラ１１１に電気的に接続されている電流制御装置１１３を更に備え、前記電流制御装置１１３が前記電流密度を発生させた後に前記電流密度の信号を前記マイクロコントローラ１１１に伝送し、前記マイクロコントローラ１１１が前記電流密度の信号に基づいて対応する前記電流密度を前記マイクロコントローラ１１１にそれぞれ電気的に接続されている複数の前記発光ダイオードに提供し、例えば、前記第１発光ダイオード１２１、前記第２発光ダイオード１２２、前記第３発光ダイオード１２３、前記第４発光ダイオード１２１１及び前記第５発光ダイオード１２２１に提供する。また、例えば、前記第１発光ダイオード１２１が放射する前記第１光線が第１発光強度を有するように第１電流密度を供給し、前記第２発光ダイオード１２２が放射する前記第２光線が第２発光強度を有するように第２電流密度を供給し、前記第３発光ダイオード１２３が放射する前記第３光線が第３発光強度を有するように第３電流密度を供給し、前記第４発光ダイオード１２１１が放射する前記第４光線が第４発光強度を有するように第４電流密度を供給し、前記第５発光ダイオード１２２１が放射する前記第５光線が第５発光強度を有するように第５電流密度を供給する。ここで説明すべき点は、前記電流制御装置１１３が前記マイクロコントローラ１１１内に統合されて前記電流密度を発生させる電流密度モジュールであってもよく、前記電流密度モジュールはソフトウェアまたはハードウェア形態でもよく、前記マイクロコントローラ１１１の外部に前記電流制御装置１１３を別途設置する必要はない。

【0060】

実際の操作において、他の発光方法により実行してもよく、前記発光方法は前述の前記発光素子の提供ステップＳ０１及び前記発光ステップＳ０２を順に含むほか、前記発光ステップＳ０２の後に更に継続して初期スペクトルエネルギー分布曲線（Relative spectral energy distribution curve）取得ステップＳ０２１及び電流密度調整ステップＳ０２２を順に含み、前述の前記スペクトル検出方法は電流密度調整ステップＳ０２２の後に更に継続して前記フィルタリングステップＳ０３及び前記逆変換ステップＳ０４を順に含むように変更してもよい（図１０Ｂ参照）。

【0061】

前記初期スペクトルエネルギー分布曲線取得ステップＳ０２１は、まず、同じ前記電流密度を複数の前記発光ダイオードにそれぞれ提供し、図１０Ａの前記被検体Ａが存在しない状況において、前記光検出器１３及び前記コンピューター１４により前記発光装置１２の初期スペクトルエネルギー分布曲線を測定して取得する（図１０Ｃ参照）。図１０Ｃに示す如く、前記第１光線の前記第１発光ピーク値波長（734nm）が対応する前記第１波長範囲が対応する前記第１発光強度は6.8x106（a.u.）である。前記第４光線の前記第４発光ピーク値波長（772nm）が対応する前記第４波長範囲が対応する前記第４発光強度は17.7x107（a.u.）である。前記背景ノイズが固定値であり、前記第４発光強度が前記第１発光強度よりも大きいため、前記第４波長範囲のSN比が前記第１波長範囲のSN比よりも明らかに高い。

【0062】

前記電流密度調整ステップＳ０２２では、複数の前記発光強度中から特定の数値及び対応する前記発光ダイオードを選択し、通常は数値が最大のものを選択し、例えば、図１０Ｃの前記第４発光強度及び対応する前記第４発光ダイオード１２１１を選択する。そして、未選択の前記発光ダイオードが対応する前記電流密度を増強または減弱し、未選択の前記発光ダイオードが対応する前記発光強度を選択された前記発光ダイオードが対応する前記発光強度と同じにするか接近させる。図１０Ｃの例では、例えば、未選択の前記発光ダイオードが前記第１発光ダイオード１２１であり、前記第１発光ダイオード１２１が対応する前記第１電流密度が増強され、未選択の前記第１発光ダイオード１２１が対応する前記第１発光強度が、選択された前記第４発光ダイオード１２１１が対応する前記第４発光強度と同じ17.7x107（a.u.）になるか17.7x107（a.u.）に接近し、これにより前記第１波長範囲のSN比を高めている。図１０Ｄは前記第１電流密度を調整した後のスペクトルエネルギー分布曲線を示す。当然ながら、他の全ての未選択の複数の前記発光ダイオードが各自対応する前記電流密度を増強または減弱し、未選択の各前記発光ダイオードが対応する前記発光強度を選択された前記発光ダイオードが対応する前記発光強度と同じにするか接近させてもよく、例えば、選択された前記第４発光ダイオード１２１１が対応する前記第４発光強度と同じ17.7x107（a.u.）にするか、17.7x107（a.u.）に接近させることで、未選択の各前記発光ダイオードが対応する前記波長範囲のSN比を高め、且つ複数の前記波長範囲のSN比を一致するように近付ける。図１０Ｅは他の全ての未選択の複数の前記発光ダイオードが各自対応する前記電流密度を調整した後のスペクトルエネルギー分布曲線を示す。

【0063】

各前記発光ダイオードの前記発光強度とその接触面温度（junction temperature）が逆方向関係を呈し、前記発光ダイオードの放熱問題もあり、前記発光ダイオードは前記電流密度で動作中に持続操作時間が増加すると、前記接触面温度も上昇して前記発光強度が減少するため、発光補正方法により前記発光強度を補正する必要がある。前記発光補正方法は補正関係取得ステップＰ０１と、順方向バイアス測定ステップＰ０２と、比例関係取得ステップＰ０３と、補正完了ステップＰ０４と、を順に含む。前記発光補正方法は前記発光方法の後に継続し、前述の前記スペクトル検出方法の前記フィルタリングステップＳ０３及び前記逆変換ステップＳ０４は前記発光補正方法の後に継続し、図１１Ａを参照する。

【0064】

補正関係取得ステップＰ０１では、各前記発光ダイオードの前記発光強度または相対的強度と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図を取得し、通常は前記発光ダイオードの製造メーカーが提供する。図１１Ｂは前記第４発光ダイオード１２１１の相対的強度と前記接触面温度との対応図であり、前記第４発光ダイオード１２１１は前記接触面温度が摂氏25度である際の前記第４発光ピーク値波長は772nmであり、且つ相対的強度は100%として計算する。また、各前記発光ダイオードの順方向バイアス（forward voltage）と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図も取得し、前記第４発光ダイオード１２１１は前記接触面温度が摂氏25度である際の前記第４発光ピーク値波長は772nmであり、且つ順方向バイアスは2Vである。図１１Ｃは前記第４発光ダイオード１２１１の順方向バイアスと前記接触面温度との対応図である。前記発光強度または相対的強度と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図、及び前記発光ダイオードの前記順方向バイアスと前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図の両者の取得方式は、(Journal of Science and Engineering Technology、第3巻、第4期、2007年、99～103頁、発光ダイオードの接触面温度の自動測定システム)（Journal of Science and Engineering Technology, Vol. 3, No. 4, pp. 99-103 （2007））、及び台湾特許公開第200818363号明細書に公開されている方式を参照し、ここでは、その説明は繰り返さない。

【0065】

前記順方向バイアス測定ステップＰ０２は、前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間において、例えば、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間において、前記発光ダイオードの前記順方向バイアスを同時に測定する。例えば、前述の第２実施例及び第３実施例において、前記第４発光ダイオード１２１１の前記明滅周波数は約90.90回/秒であり、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが作動（点滅）する時間区間は1msであり、前記明滅周波数中で前記発光ダイオードが停止（消灯）する時間区間は10msである。前記明滅周波数中で前記第４発光ダイオード１２１１が作動（点滅）する時間区間において、同時に測定した前記第４発光ダイオード１２１１の前記順方向バイアスは1.9Vである。

【0066】

前記比例関係取得ステップＰ０３では、測定した前記順方向バイアスを前述の前記発光ダイオードの順方向バイアスと前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図と対比し、前記接触面温度に換算する。例えば、測定した前記第４発光ダイオード１２１１の前記順方向バイアスは1.9Vであり、図１１Ｃと対比すると、得られた前記接触面温度が摂氏50度となっている。そして、換算した前記接触面温度を前述の前記発光強度または相対的強度と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図と対比し、前記発光強度または相対的強度に換算する。例えば、対比した前記接触面温度が摂氏50度となり、図１１Ｂと対比すると、得られた前記第４発光ダイオード１２１１の相対的強度は83%となる。継続的に、前記発光強度または相対的強度に換算し、前記発光強度または相対的強度と前記接触面温度との数学的関係式または対応表或いは対応図のうちの特定の接触面温度における発光強度または相対的強度と比較して比例関係を取得する。例えば、前記特定の接触面温度が摂氏25度であり、摂氏25度の前記第４発光ダイオード１２１１の相対的強度が100%であり、前記接触面温度が摂氏25度である相対的強度の100%を摂氏50度で除算した場合の相対的強度は83%となり、得られた前記比例関係は1.20倍となる。

【0067】

前記補正完了ステップＰ０４では、前述の前記初期スペクトルエネルギー分布曲線中の前記発光ダイオードが対応する前記波長範囲の前記発光強度を前記比例関係で乗算し、前記発光強度の補正を達成する。或いは、測定した前記発光ダイオードが対応する前記波長範囲のスペクトル信号を前記比例関係で乗算し、スペクトル信号の補正を達成する。前記波長範囲のスペクトル信号は前述の前記被検体スペクトル信号及び前記背景ノイズで構成する前記被検体ドメイン信号でもよい。例えば、前記光検出器１３または前記コンピューター１４は前記第４発光ダイオード１２１１が対応する前記第４発光強度17.7x107（a.u.）を前記比例関係1.20倍で乗算し、得られた発光強度は前記特定の接触面温度（摂氏25度）における前記第４発光ダイオード１２１１の発光強度と見なすことができる。

【0068】

ここで説明すべき点は、本発明は前記発光装置１２の複数の前記発光ダイオードのうちの少なくとも１つの前記発光ダイオード、部分的な前記発光ダイオード、或いは全部の前記発光ダイオードが前記発光補正方法を順にまたは同時に実行する点である。好ましくは、本発明は全部の前記発光ダイオードが前記発光補正方法を同時に実行し、得られたスペクトルエネルギー分布曲線は前記特定の接触面温度（摂氏25度）におけるスペクトルエネルギー分布曲線と見なすことができ、得られたスペクトル信号は前記特定の接触面温度（摂氏25度）におけるスペクトル信号と見なすことができる。

【0069】

被検体全体の表面の組成または内部の組成を精確に測定するため、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照し、前記光検出装置１の前記発光装置１２は前記被検体Ａに対し回転可能である。図１２Ａを参照し、前記発光装置１２は回転装置１５に更に接続され、前記回転装置１５は複数の前記発光素子を、公転回転軸心を中心に公転（revolution）するように駆動し 、これにより前記発光装置１２が前記被検体Ａに対し回転し、前記公転回転軸心は物理的な公転回転軸心でも仮想的な公転回転軸心でもよい。換言すれば、前記発光装置１２は自転可能である。例えば、前記回転装置１５は前記マイクロコントローラ１１１に電気的に接続されている前記モーターでもよく、前記回転装置１５は回転軸１５１を回転するように駆動する。前記回転軸１５１の一端は前記発光装置１２の前記回路基板１２０に接続されているため、前記回転軸１５１は前記公転回転軸心と見なすことができ、少なくとも部分的な複数の前記発光素子は前記公転回転軸心の延伸方向上になく、よって、前記公転回転軸心の延伸方向上にない複数の前記発光素子は前記公転回転軸心を中心に公転する。前記被検体Ａの複数の領域に僅かに異なる成分が存在する場合、一例を挙げると、前記被検体Ａの第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に僅かに異なる成分が存在し、前記第１発光ダイオード１２１及び前記第１領域Ａ１が第１相対位置を形成する場合（図１２Ａ参照）、即ち、前記発光装置１２及び前記被検体Ａが前記第１相対位置を形成し、前記第１発光ダイオード１２１及び前記第１領域Ａ１は接近して前記第２領域Ａ２は離間する。前記第１発光ダイオード１２１が放射した前記第１波長範囲を有する前記第１光線は、前記第１領域Ａ１及び前記第２領域Ａ２を透過すると共に前記光検出器１３により受光され、前記光検出器１３は受光した前記第１光線を第１相対位置の被検体スペクトル信号に変換すると共に前記第１相対位置の被検体スペクトル信号を前記コンピューター１４に伝送する。図１２Ｂを参照すると、前記第１発光ダイオード１２１は前記公転回転軸心を中心に公転し、前記第１領域Ａ１と共に第２相対位置を形成すると、即ち、前記発光装置１２及び前記被検体Ａが前記第２相対位置を形成し、前記第１発光ダイオード１２１及び前記第２領域Ａ２が接近し、前記第１領域Ａ１が離間する。前記第１発光ダイオード１２１が放射した前記第１波長範囲を有している前記第１光線は、前記第１領域Ａ１及び前記第２領域Ａ２を透過すると共に前記光検出器１３により受光され、前記光検出器１３は受光した前記第１光線を第２相対位置の被検体スペクトル信号に変換すると共に前記第２相対位置の被検体スペクトル信号を前記コンピューター１４に伝送する。前記コンピューター１４は前記第１相対位置の被検体スペクトル信号及び前記第２相対位置の被検体スペクトル信号の平均値を計算し、前述の前記被検体スペクトル信号とする。同様に、前記第２発光ダイオード１２２も前記第１相対位置から前記公転回転軸心を中心に前記第２相対位置まで公転する。このようにすると、前記被検体Ａの複数の領域に僅かに異なる成分が存在しても、被検体スペクトル信号が歪められる問題が発生しない。

【0070】

前記発光装置１２及び前記被検体Ａが前記第１相対位置を形成すると、上述したように、実際の需要に応じて複数の前記発光ダイオードを同時にオンまたはオフにし、或いは選択的に１つまたは部分的な前記発光ダイオードのみをオンまたはオフにし、もしくは複数の前記発光ダイオードを順にオンまたはオフにし、或いは上述の方式の何れか１種類により前記明滅周波数方式でオンまたはオフにする。前記光検出器１３が受光した前記光線Ｌは前記第１相対位置の被検体スペクトル信号に変換すると共に前記第１相対位置の被検体スペクトル信号を前記コンピューター１４に伝送する。そして、前記発光装置１２及び前記被検体Ａが前記第２相対位置を形成すると、同様に、実際の需要に応じて複数の前記発光ダイオードを同時にオンまたはオフにし、或いは選択的に１つまたは部分的な前記発光ダイオードのみをオンまたはオフにし、もしくは複数の前記発光ダイオードを順にオンまたはオフにし、或いは上述の方式の何れか１種類により前記明滅周波数方式でオンとまたはオフにする。前記光検出器１３は受光した前記光線Ｌを前記第２相対位置の被検体スペクトル信号に変換すると共に前記第２相対位置の被検体スペクトル信号を前記コンピューター１４に伝送する。前記コンピューター１４は前記第１相対位置の被検体スペクトル信号及び前記第２相対位置の被検体スペクトル信号の平均値を計算し、前述の前記被検体スペクトル信号とする。

【0071】

前記被検体Ａを更に精確に測定するため、実際の運用では、前記発光装置１２及び前記被検体Ａが複数の相対位置を形成し、各前記相対位置は実際の需要に応じて複数の前記発光ダイオードを同時にオンまたはオフにし、或いは選択的に１つまたは部分的な前記発光ダイオードをオンまたはオフにし、もしくは複数の前記発光ダイオードを順にオンまたはオフにし、または上述の方式の何れか１種類により前記明滅周波数方式でオンまたはオフにする。前記光検出器１３は受光した前記光線Ｌを前記相対位置の被検体スペクトル信号に変換すると共に前記相対位置の被検体スペクトル信号を前記コンピューター１４に伝送する。前記コンピューター１４は複数の前記相対位置の被検体スペクトル信号の平均値を計算し、前述の前記被検体スペクトル信号とする。例えば、前記マイクロコントローラ１１１は前記回転装置１５の前記回転軸１５１の回転を制御し、前記発光装置１２の複数の前記発光素子が前記公転回転軸心を中心に所定の角度で回転し、例えば、各10度の回転角度を１つの前記相対位置とし、１周全360度公転すると合計36個の前記相対位置があり、前記コンピューター１４は36個の前記相対位置の被検体スペクトル信号の平均値を計算し、前述の前記被検体スペクトル信号とする。

【0072】

同様に、図１２Ｃも併せて参照し、前記被検体Ａが前記回転装置１５に接続され、前記回転装置１５は前記被検体Ａを、自転回転軸心Ａ０を中心に自転するように駆動し、前記発光装置１２を前記被検体Ａに対し回転させる。前記自転回転軸心Ａ０は物理的な自転回転軸心でも、仮想的な自転回転軸心でもよい。図１２Ｃでは、前記回転装置１５が前記回転軸１５１を回転するように駆動し、前記回転軸１５１は歯車により前記被検体Ａを自転するように駆動し、前記被検体Ａの中心部の法線は仮想的な自転回転軸心であり、即ち、前記自転回転軸心Ａ０である。同様に、例えば、前記マイクロコントローラ１１１は前記回転装置１５の回転を制御し、前記被検体Ａを、自転回転軸心Ａ０を中心に各10度を１つの前記相対位置とし、１周全360度自転すると合計36個の前記相対位置があり、前記コンピューター１４は36個の前記相対位置の被検体スペクトル信号の平均値を計算し、前述の前記被検体スペクトル信号とする。

【0073】

前記被検体Ａの複数の領域には同じ成分が存在し、然しながら、前記被検体Ａの表面が前記発光装置１２と平行を保持できない場合、前記第１発光ダイオード１２１及び前記第２発光ダイオード１２２は前記被検体Ａとの距離がそれぞれ異なり、前記第１発光ダイオード１２１の前記第１光線及び前記第２発光ダイオード１２２の前記第２光線が発生させる被検体スペクトル信号が歪んでしまう。図１２Ｄも併せて参照し、本発明の前記発光装置１２は前記被検体Ａに対し回転可能であり、前記発光装置１２及び前記被検体Ａは複数の相対位置を形成可能であり、前記光検出器１３は受光した前記光線Ｌを前記相対位置の被検体スペクトル信号に変換すると共に前記相対位置の被検体スペクトル信号を前記コンピューター１４に伝送する。前記コンピューター１４は複数の前記相対位置の被検体スペクトル信号の平均値を計算し、前述の前記被検体スペクトル信号とする。このようにすることで、前記発光装置１２の複数の前記発光素子が前記被検体Ａとの距離がそれぞれ異なるために被検体スペクトル信号が歪められる問題が生じない。

【0074】

同様に、図１２Ｅも併せて参照し、前記発光装置１２及び前記光検出器１３は前記被検体Ａの同じ一側に設置され、例えば、前記発光装置１２及び前記光検出器１３は前記被検体Ａの上方側に設置され、前記被検体Ａの反射スペクトル信号を測定する。前記第１発光ダイオード１２１及び前記第２発光ダイオード１２２は前記被検体Ａとの距離がそれぞれ異なり、前記第１発光ダイオード１２１の前記第１光線及び前記第２発光ダイオード１２２の前記第２光線が発生させる被検体スペクトル信号が歪んでしまう。本発明の前記発光装置１２は前記被検体Ａに対し回転可能であり、例えば、２つの前記回転装置１５を設置し、複数の前記発光素子が前記公転回転軸心（前記回転軸１５１）を中心に公転し、前記被検体Ａが前記自転回転軸心Ａ０を中心に自転する。前記発光装置１２及び前記被検体Ａは複数の相対位置を形成可能であり、前記光検出器１３は受光した前記光線Ｌを前記相対位置の被検体スペクトル信号に変換すると共に前記相対位置の被検体スペクトル信号を前記コンピューター１４に伝送する。前記コンピューター１４は複数の前記相対位置の被検体スペクトル信号の平均値を計算し、前述の前記被検体スペクトル信号とする。このようにして、前記発光装置１２の複数の前記発光素子が前記被検体Ａとの距離がそれぞれ異なるために被検体スペクトル信号が歪められる問題が生じないようにしている。

【0075】

上述の説明から分かるように、本発明は従来技術及び従来の製品と比較すると、本発明が提供する発光装置、発光方法、光検出装置、スペクトル検出方法及び発光補正方法は、サンプルの解析結果が従来のハロゲンタングステンランプ分光器を使用した高解像度の結果に接近し、且つサンプル検出結果のスペクトログラム中のSN比も同時に高まり、テストを精確にする効果を確実に達成している。

【0076】

本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0077】

１ 光検出装置
１１ 光源制御装置
１１１ マイクロコントローラ
１１２ クロックジェネレータ
１１３ 電流制御装置
１２ 発光装置
１２０ 回路基板
１２１ 第１発光ダイオード
１２１１ 第４発光ダイオード
１２２ 第２発光ダイオード
１２２１ 第５発光ダイオード
１２３ 第３発光ダイオード
１３ 光検出器
１４ コンピューター
１５ 回転装置
１５１ 回転軸
Ａ 被検体
Ａ０ 自転回転軸心
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
Ｌ 光線
Ｍ 数学的分析モジュール
Ｍ１ ドメイン／周波数ドメイン変換ユニット
Ｍ２ 周波数ドメイン／ドメイン変換ユニット
Ｐ０１ 補正関係取得ステップ
Ｐ０２ 順方向バイアス測定ステップ
Ｐ０３ 比例関係取得ステップ
Ｐ０４ 補正完了ステップ
Ｒ 光路
Ｓ０１ 発光素子の提供ステップ
Ｓ０２ 発光ステップ
Ｓ０２１ 初期スペクトルエネルギー分布曲線取得ステップ
Ｓ０２２ 電流密度調整ステップ
Ｓ０３ フィルタリングステップ
Ｓ０４ 逆変換ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図12E】