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分光測定装置及び分光測定方法

国内特許コード P200016627
整理番号 S2018-0627-N0
掲載日 2020年2月25日
出願番号 特願2018-112764
公開番号 特開2019-215262
出願日 平成30年6月13日(2018.6.13)
公開日 令和元年12月19日(2019.12.19)
発明者
  • 石丸 伊知郎
出願人
  • 国立大学法人香川大学
発明の名称 分光測定装置及び分光測定方法
発明の概要 【課題】装置を大きくすることなく、正確で且つ高波長分解能の分光特性を測定できる技術を提供する。
【解決手段】本発明は、測定対象物の測定点から発せられた光を統合光学系によって一つの平行光束に統合し、位相シフタによって、前記統合光学系から出射された平行光束を第1光束と第2光束に分割し、該第1光束と該第2光束を、それらの間に光路長差を付与しつつ前記受光面に向けて出射し、前記受光面における前記第1光束の入射領域の少なくとも一部と前記第2光束の入射領域の少なくとも一部が重複するように、前記第1光束及び前記第2光束を前記受光面に面状に入射させ、前記受光面における前記第1光束の入射領域と前記第2光束の入射領域の重複領域の光の強度分布に基づき前記測定点のインターフェログラムを求め、このインターフェログラムをフーリエ変換することによりスペクトルを取得する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

糖尿病や高脂血症等、様々な病気において、血液に含まれるグルコースやコレステロール等の生体成分の管理は、病気の予防や治療のために重要である。血液中の生体成分を測定するためには血液を採取しなければならない。ところが、血液を採取するためには、採血部位の消毒や採血器具の廃棄等の煩わしい処理が必要であるため、病気を予防する目的で生体成分を測定するための採血を日常的に行うことは敬遠される。そこで、血液を採取せずに生体成分を測定可能な、非侵襲の測定装置が提案されている。

例えば特許文献1及び特許文献2には、生体の被検部位に光を照射し、それにより被検部位の内部の生体成分から発せられる光(物体光)の分光特性を求め、該分光特性から生体成分を定性的、定量的に測定する分光測定装置が記載されている。
特許文献1に記載されている装置では、生体成分を光学的に構成する各輝点から発せられる透過光や拡散光、散乱光等の物体光は対物レンズによって一つの平行光束(物体光束)に統合された後、位相シフタである固定ミラーと可動ミラーに導かれる。固定ミラー及び可動ミラーのそれぞれで反射された物体光束は結像レンズに通され、その後、結像面上に集光し、干渉する。固定ミラーと可動ミラーは並んで配置されており、互いに平行な反射面を有している。可動ミラーは、ピエゾ素子等によりその反射面の法線方向に移動されるようになっており、該可動ミラーの移動量に応じた光路長差が固定ミラーで反射される物体光束と可動ミラーで反射される物体光束の間に生じる。したがって、可動ミラーの移動に伴い両物体光束の光路長差が変化して結像面上の干渉光の強度が変化し、いわゆるインターフェログラムが形成されるため、このインターフェログラムをフーリエ変換することにより物体光の分光特性(スペクトル)を取得することができる。

また、特許文献2に記載されている装置では、位相シフタが、並んで配置された、反射面の傾きが異なる2つのミラー(基準ミラー及び傾斜ミラー)から構成されている。この装置では、各輝点から発せられ、対物レンズによって一つに統合された物体光束は、基準ミラー及び傾斜ミラーに導かれた後、各ミラーの反射面で反射される。基準ミラーで反射された光(基準反射光)と傾斜ミラーで反射された光(傾斜反射光)は結像レンズを通して、前記基準反射光及び傾斜反射光の光軸とは異なる向きに延びる同一直線上に集光され、線状の干渉像を形成する。基準ミラーの反射面と傾斜ミラーの反射面の傾きが異なることから、物体光束の光軸と基準ミラー及び傾斜ミラーの各反射面とのなす角度の違いに応じた連続的な光路長差が基準反射光と傾斜反射光との間に生じる。したがって、線状の干渉像に沿った光強度変化を検出することによりインターフェログラムを取得することができる。また、このインターフェログラムをフーリエ変換することにより物体光の分光特性を取得することができる。

産業上の利用分野

本発明は、測定対象物の分光特性を利用して該測定対象物の物性を定性的又は定量的に測定する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
a) 測定対象物の測定点から発せられた光を一つの平行光束に統合して出射する統合光学系と、
b) 受光面を有し、該受光面上の光の強度分布を検出する検出器と、
c) 前記統合光学系から出射された平行光束を第1光束と第2光束に分割し、該第1光束と該第2光束を、それらの間に光路長差を付与しつつ前記受光面に向けて出射し、前記受光面における前記第1光束の入射領域の少なくとも一部と前記第2光束の入射領域の少なくとも一部が重複するように、前記第1光束及び前記第2光束を前記受光面に面状に入射させる位相シフタと、
d) 前記受光面における前記第1光束の入射領域と前記第2光束の入射領域が重複する領域の光の強度分布に基づき前記測定点のインターフェログラムを求め、このインターフェログラムをフーリエ変換することによりスペクトルを取得する処理部と
を備えることを特徴とする分光測定装置。

【請求項2】
請求項1に記載の分光測定装置において、
前記位相シフタが、前記平行光束が斜め方向から入射するように並んで配置された平面状の第1反射面及び平面状の第2反射面を有しており、
前記第1反射面に対する前記平行光束の入射角と前記第2反射面に対する前記平行光束の入射角、及び前記第1反射面に対する前記平行光束の入射面と前記第2反射面に対する前記平行光束の入射面が、いずれも異なるように、前記第1反射面と前記第2反射面が構成されていることを特徴とする分光測定装置。

【請求項3】
請求項1に記載の分光測定装置において、
前記位相シフタが、平面状の光導入面と平面状の光導出面を有し該光導入面と該光導出面が互いに平行な第1透過部と、平面状の光導入面と平面状の光導出面を有し該光導入面に対して該光導出面が傾いている第2透過部とを備えており、前記第1透過部の光導入面と前記第2透過部の光導入面が同一面上に位置するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。

【請求項4】
請求項1~3のいずれに記載の分光測定装置において、
前記検出器が二次元エリアセンサから成り、
前記処理部が、前記二次元エリアセンサの或るラインで検出される光の強度分布と、別のラインで検出される光の強度分布を光路長差を揃えて足し合わせることにより光の強度分布を合算し、合算された光の強度分布に基づきインターフェログラムを求めることを特徴とする分光測定装置。

【請求項5】
a) 測定対象物の測定点から発せられた光を統合光学系によって一つの平行光束に統合し、
b) 位相シフタによって、前記統合光学系から出射された平行光束を第1光束と第2光束に分割し、該第1光束と該第2光束を、それらの間に光路長差を付与しつつ検出器の受光面に向けて出射し、前記受光面における前記第1光束の入射領域の少なくとも一部と前記第2光束の入射領域の少なくとも一部が重複するように、前記第1光束及び前記第2光束を前記受光面に面状に入射させ、
c) 前記受光面における前記第1光束の入射領域と前記第2光束の入射領域の重複領域の光の強度分布に基づき前記測定点のインターフェログラムを求め、このインターフェログラムをフーリエ変換することによりスペクトルを取得することを特徴とする分光測定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018112764thum.jpg
出願権利状態 公開


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