JPH0454437A - 散乱性物体の光吸収測定方法およびその装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光散乱性物体中に含まれる物質の光吸収係数
を測定する方法および装置に係わる。

［従来の技術］ 透明物質に光を入射したとき、透過する光の強度工は次
の式で表わされる。

Ｉ＝Ｉｏｅｘｐ　−（αｄ）　　　　　　　　　　（１
）ただし＋　　Ｉ、は該透明物質中へ入射した光の強度
、αは該物質的単位厚さ当りの光吸収による光の減衰率
を表わす光吸収係数、ｄは該物質の厚さ（透過光路長）
である。従って、このような透明物質の光吸収係数αは
、該物質を透過した光の強度を測定すれば、その測定値
から（１）式を用いて求めることができる。

しかし、光を散乱する性質をもった物質の場合には、該
光散乱性物質を透過する光は、前述した光吸収による減
衰の他に、光散乱による減衰をも受ける。つまり、光散
乱性物質を透過する光の強度■は、次式で表わされるこ
とになる。

Ｉ：＝１．ｅｘｐ−（ａｄ十ｓｄ）　　　　　（２）た
だし、Ｓは該物質内単位厚さ当りの光散乱による光の減
衰率を表わす光散乱係数である。

（２）式から分かるように、光散乱性物質を透過する光
の強度は、光散乱係数Ｓの値によっても変化するため、
一つの透過光強度測定値のみから光吸収係数αを求める
ことはできない。そこで、従来は、このような場合には
、光吸収係数αが未知のある一つの波長の光についての
透過光強度工。

の他に、さらに、光吸収係数α。が明らかになっている
他の波長の光についての透過光強度工２をも測定し、こ
れら二つの測定値を用いて未知の光吸収係数αを算出す
る。すなわち、二つの波長の光についての透過光強度を
Ｉ、、Ｉ、測定し１次式に示すように、これら二つの測
定値の比をとることにより、光散乱係数Ｓを消去して、
未知の光吸収係数αを求めている。すなわち、 Ｉ□＝　Ｉ。ｅｘｐ　−（（Ｅ　ｄ　＋　ｓ　ｄ　）Ｊ
、＝　Ｉ、ｅｘｐ　−（α、ｄ　＋　ｓ　ｄ　）なる二
つの測定値より、再測定値の比：■、 ＝ｅ＊ｐ　　　（（α−α。）ｄ） ■２ をとり、これから、未知の光吸収係数αを求めているの
が実情である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来方式では、光散乱による透過光の減衰の割合
が測定に用いた二つの波長の光について変化しない（等
しい）ということを仮定している。

しかし、厳密には、この仮定が成立することはきわめて
稀である。特に、物質の光散乱性が顕著な場合には、光
散乱係数Ｓの値が光吸収係数αの値に比べて非常に大き
な値となっているため、２波長間での光散乱係数Ｓの差
分値そのものも光吸収係数αよりも大きくなっているこ
とが多い。そのため、前記した従来法によっては、光吸
収係数αの値を精度良く求めることは、実際上困難であ
った。

本発明は、従来法におけるこのような欠点を解消するた
めになされたもので、光散乱性物体中に含まれる各種物
質の光吸収係数を精度良く測定することを可能ならしめ
得る改良された測定方法およびその方法を実施するため
の測定装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、光散乱性物体中
を透過させる光の波長を変化させ、その波長変化に対す
る透過光強度の変化の割合から光吸収係数を算出する方
法を用いたものである。

より詳しくは、本発明による散乱性物体の光吸収測定方
法および装置においては、散乱性物体により選択的に吸
収される波長範囲内にあり、かつ波長の僅かに異なる第
１と第２のレーザ光を該散乱性物体に交互に照射し、該
散乱性物体を透過した第１と第２のレーザ光の強度差の
第１と第２のレーザ光の波長差に対する割合の該散乱性
物質を透過した第１のレーザ光強度に対する第１の割合
を計測し、該散乱性物体により選択的に吸収される波長
範囲外にあり、かつ波長の僅かに異なる第３と第４のレ
ーザ光を該散乱性物体に交互に照射し、該散乱性物体を
透過した第３と第４のレーザ光の強度差の第３と第４の
レーザ光の波長差に対する割合の該散乱性物体を透過し
た第３のレーザ光強度に対する第２の割合を計測し、前
記第１の割合と第２の割合との差を算出し、この差に対
応した該散乱性物体の吸収値を求めることを特徴として
いる。

［作用］ 透過光強度を測定して光吸収係数を求めようとする際に
測定ノイズとなる光散乱による光の減衰は、測定に用い
る光の反射や回折、屈折などによって生じる。光散乱性
物体中には、組成変化による界面や微粒子が存在し、そ
れらが光散乱の要因となっている。また、光散乱の強度
は、上記界面に於ける屈折率変化の大きさ、界面の面方
向、界面の形状や、上記微粒子のサイズ、形、方向、光
吸収の程度などにより異なっている。さらに、これらの
光散乱要因には、それぞれ異なった波長依存性があり、
ある波長を基準にしてその近傍で波長を変化させた場合
に、透過光量を増大させるように働く散乱要因もあれば
、逆にそれを減衰させるように働く散乱要因も存在する
。

物体を透過する光は、このような多くの要因による光散
乱によって減衰する。そのため、この光散乱による透過
光強度減衰の波長依存特性は、物体中に存在するこれら
光散乱要因の各波長依存特性を積算した結果としての総
合化された特性となる。一つ一つの光散乱要因には特有
の波長依存特性があるが、それぞれの特性が積算される
ことによって、それら特有の特性が平均化される。その
結果、波長を変化させたときの光散乱による透過光強度
減衰量の変化の割合は比較的少ない特性となる。

一方、光吸収性物質による光吸収の波長特性はそれぞれ
物質固有の形を持っている。そして、この物質固有の形
は、その物質が光散乱性物質中にあっても変化すること
はない。光の波長を変化させたとき、この光吸収性物質
の吸収によって生じる透過光強度の減衰の割合は、光吸
収スペクトル曲線の傾斜値に比例した値となる。従って
、光吸収スペクトル曲線上に光吸収ピークのある波長域
では、光吸収による透過光強度減衰量の変化の割合は非
常に大きくなる。

このように、波長変化に対する透過光強度の減衰量の変
化割合は、光散乱による減衰と光吸収による減衰とでは
その値が大きく異なる。本発明はこの差を利用して光散
乱性物体中に含まれる光吸収性物質の光吸収特性を精度
良く測定せんとするものである。

［実施例コ 以下に、本発明の実施例につき詳説するに先立って、ま
ず、本発明の測定方法および装置の原理的構成について
説明しておこう。

第１図に、本発明による散乱性物体の光吸収測定装置の
基本構成図を示す。この装置は、大別して、光源部、光
計測部、並びに信号処理部から構成されている。図中の
符号１１〜１７並びに１９〜３５は光源部を構成する要
素を、３６〜５１は光計測部と信号処理部を構成する要
素をそれぞれ示しており、１８は被測定試料を示してい
る。

上記の光源部には、４個の半導体レーザ（以下、レーザ
ダイオードという）１３，２１，２６および３２が備え
られており、それぞれ別々のレーザダイオード電源１２
，２０，２５，３１によって励振されるようになってい
る。そして、これらのレーザダイオード電源を制御して
各レーザダイオードの発光周期を決めるために、クロッ
ク信号発生回路１１．２４が設けられている。なお、電
源２０．３１へのクロック信号の入力側には、クロック
信号の反転回路１９．３０が設けられており、クロック
信号発生回路１１，２４からのクロック信号は、それぞ
れ反転回路１９．３０で反転されてからレーザ電源２０
．３１に伝えられる。この反転信号によってレーザダイ
オード２１．３２の発振が制御されるため、レーザダイ
オード２１゜３２はそれぞれレーザダイオード１３．２
６とは交互に発振（発光）することになる。

レーザダイオード１３の発光波長λ１に対して、レーザ
ダイオード２１の発光波長はそれと僅かに異なる波長λ
１＋Δλ１に選ばれ、レーザダイオード２６の発光波長
λ２に対して、レーザダイオード３２の発光波長はそれ
と僅かに異なる波長λ２＋Δλ２に選ばれているものと
する。これらのレーザダイオード１３，２１，２６．３
２からの出力レーザ光１５，２３，２８．３４は、それ
ぞれコリメータレンズ１４，２２，２７，３３によって
平行光化された後、偏光プリズム１６．２９やダイクロ
イックミラー１７などの光学要素を介して一光路３５上
に導かれた上で、試料１８に照射される。

ここで、試料１８を透過する光の内訳について検討して
見よう。試料を透過する光の強度■、は、前出の（２）
式を用いて次のように表わせる。

Ｉｔ＝Ｉ。ｅｘｐ−（ａｄ＋ｓｄ） さらに、この式の両辺を波長λで微分すると次式のよう
になる。

（３）式は、透過光強度工、を波長λで微分して、その
波長微分値に透過光強度工、の逆数値を掛けると、吸収
係数αの波長微分値と散乱係数Ｓの波長微分値との和に
比例（比例係数ｄ）した値が得られることを表わしてい
る。

第２図（Ａ）および（Ｂ）は、吸収係数αと散乱係数Ｓ
の波長依存性および波長微分係数の関係を示す曲線図で
ある。第２図（Ａ）の曲線（α）は試料物質による吸収
係数αを表わしており、曲線（Ｓ）は同じく試料物質に
よる散乱係数Ｓを表わしている。

従って、試料物質を透過する光の強度スペクトルは、吸
収係数αと散乱係数Ｓとの双方の影響を加味した曲線（
α十Ｓ）で表わされる。

吸収曲線（α）が示すように、吸収係数αは波長λ、〜
λ、の範囲内で増大しているが、λ１、λ、の実際の値
及びその波長間における吸収係数αのピーク値の高さは
、試料物質ごとにそれぞれ異なっている。また、このよ
うに吸収係数αの増大する波長範囲の数は、必ずしも一
個所とは限らず、試料物質によっては数個所になること
もある。一方、散乱係数Ｓは比較的大きな値であるが、
波長変化に対する係数値の変化は比較的少なく、全体と
しってなだらかな曲Ｉｉ　（ｓ）となっている。

第２図（Ｂ）は、同図（Ａ）の曲線（α十Ｓ）の波長微
分値を表す曲線である。波長λ、〜λ、の範囲でその値
は大きく変化しているが、この変化は主に同図（Ａ）の
曲線（α）の微分値の変化による。波長λ、〜λ。の範
囲以外ではほぼ一定の値となっているが、この値は第２
図（Ａ）の゛曲１ｉＡ（ｓ）の微分値による。なお、第
２図（Ｃ）は、吸収係数αとその波長微分値との関係を
表わす曲線である。

次に、試料１８を透過した光の計測及び信号処理につい
て説明する。試料１８を透過した光３６は集光レンズ３
７によって集光され、この集光された光３８がダイクロ
イックミラー３９によって波長分離され、波長分離され
た光がそれぞれ光検出器４０，４６にそれぞれ入射する
。上記のダイクロイックミラー３９は、波長λｚｔｌｘ
＋Δλ１の透過光と波長λ２．λ２＋Δλ２の透過光と
を波長分離するための反射鏡である。

光検出器４ｏには、波長がλ１とλ１＋Δλ１の光が入
射するように調整する。レーザダイオード１３と２１と
はクロック信号発生回路１１がらのクロック信号の周期
ω１で交互に発振を繰り返すため、光検出器４０へは波
長λ１の透過光と波長λ１＋Δλ１の透過光とが交互に
入射することになる。試料１８中での透過率が波長λ、
の光と波長λ１＋Δλ□の光とで等しい場合には、波長
λ１の透過光と波長λ□＋Δλ、の透過光との透過光強
度は互いに等しくなるため、光検出器４ｏの出力は直流
成分のみとなる。波長λユと波長λ□＋Δλ。

とで試料１８中での透過率が異なる場合には、光検出器
４０に入射する波長λ１の透過光強度と波長λ□十Δλ
１の透過光強度とが異なるため、光検出器４０の出力に
は周期ω１の交流成分が含まれる様になる。この交流成
分の振幅の大きさは、波長λ、と波長λ、＋Δλ１の透
過光の強度差Δ■２、に比例する。光検出器４０の出力
側にはフィルタ回路４１，４４が接続されており、前者
４１は周期ω１の交流成分を通し、後者４４は直流成分
を通す。なお、フィルタ回路４１の後段には、選択通過
すしぬられた交流成分を平滑化するための平滑回路４２
が設けられている。さらにその後段に設けられた演算回
路４３は、平滑回路４２の呂カとフィルタ回路４４の出
力をもちいて、次の式で表わされるＳ１値を計算するた
めのである。

■、□　　Δλ１ なお、上式中のＣは装置の特性によって定まる係数であ
る。

一方、光検出器４６には、波長λ２の透過光と波長λ２
＋Δλ２の透過光が入射する。該光検出器４６の出力側
にも、前記した光検出器４ｏの場合と同様に、フィルタ
回路４７．５０及び平滑回路４８が設けられており、さ
らに演算回路４９を用いて次式で表わされるＳ２値が計
算される。

波長λ１をλ、〜λ、の範囲内で吸収係数αの微分係数
が大きな値を持つ波長に設定し、波長λ２をλ、〜λ、
の範囲外に設定すると、第２図（Ｂ）かと８２との差を
とることにより、その差分値Ｓとして吸収係数αの波長
微分値（δα／ａλ）・ｄが求められる。

演算回路４５では、上記したＳ０値と８２値との差分値
Ｓ＝Ｓ□−８２＝（δα／δλ戸ｄを計算する。そして
、演算回路５１により、予め別途実験的に求めておいた
第２図（Ｃ）に示すような吸収係数αと上記差分値Ｓと
の関係にしたがって、演算回路４５の出力値Ｓを吸収係
数値αに変換する。

このようにして、試料１８中に含まれる光吸収物質の吸
収係数値αを、光散乱の影響を除去した上で、精度良く
求めることができる。

〈実施例１〉 本実施例は、血液中のヘモグロビンによる光吸収を測定
するための方法および装置に関するものである。血液中
のヘモグロビンは赤血球中に含まれている為、光を照射
すると赤血球の表面で光が反射され散乱光が生じる。こ
の散乱光が大きなノイズ光となるため、従来は、赤血球
内部に存在するヘモグロビンの光吸収特性を直接測定す
ることができず、通常は、赤血球を破壊して内部のヘモ
グロビンを溶出させてから、該溶出ヘモグロビンについ
てその光吸収特性の測定を行っていた。

第３図に、血液中のヘモグロビンが酸素化された時と脱
酸素化された時とでの光吸収特性の変化の様子を示す。

図中、Ｉ（ｂｏ、なる曲線が酸素化された時の光吸収特
性を示し、Ｈｂなる曲線が脱酸素化された時の光吸収特
性を示している。この特性については、Ｖａｎ　Ａａｓ
ｓｅｎｄｅｌｆｔにより、”　Ｓｐｅｃｔｒｏ−ｐｈｏ
ｔｏｍｅｔｒｙ　ｏｆ　Ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ　Ｄｅｒ
ｉｖａｔｉｖｅｓ”（ｃ、ｃ。

丁ｈｏｍａｓ、　Ｓｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄ、　ＩＬ　１
９７０）に報告されている。この吸収特性によれば、ヘ
モグロビンが完全に酸素化されたときには吸収係数の曲
線は双峰性になるのに対して、１００％脱酸素化された
ときには単峰性となる。ヘモグロビンが１００％酸素化
された状態から脱酸素化がすすむにつれて、その特性は
双峰特性から単峰特性へと除々に変化する。その際に生
じる特性曲線の傾斜の変化に着目すると、波長範囲が約
５４０ｎｍから約５６０ｎｍでは、酸素化時の負の傾斜
から脱酸素化時の正の傾斜へと大きな変化が起こってい
る。また、約５６０ｎｍから５８０ｎｍの波長範囲では
、逆に、酸素化時の正の傾斜から脱酸素化時の負の傾斜
へと大きく変化している。本実施例は、この変化を利用
して赤血球中のヘモグロビンの光吸収を測定しようとす
るものである。

第４図に、本実施例における装置構成を示す。

この装置構成は、基本的には第１図の装置構成に減衰フ
ィルタ６１と６２を付加したものである。

本実施例においては、レーザダイオード１４゜２１．２
６，３２に、それぞれ発振波長が５７０ｎｍ、５７２ｎ
ｍ、６７０ｎｍ、６７２ｎｍの素子を用いている。レー
ザダイオード１４と２１の組と２６と３２の組について
は、各組毎に同じ発振特性の素子を用い、画素子の発振
出力を変えることによって、画素子の発振波長間に２ｎ
ｍの差を生じさせている。これは、全く同じ発振特性の
素子でも、その発振出力が異なると、接合部分での発熱
量が異なるため接合部温度が変化して、半導体結晶のエ
ネルギーバンド間隔が変化するために、発振波長が変化
するという現象を利用したものである。

このように、本実施例では、レーザダイオードの各組毎
に、同一発振特性の二個の素子を用い、画素子の発振出
力に差をもたせることによって、各組毎に所要の発振波
長差を与えているため、当然のことながら、各照的での
二個のレーザダイオ−ドの出力パワー間に差が生じてし
まう。本実施例において新たに付加された減衰フィルタ
６１゜６２は、それぞれ、レーザダイオード２１．３２
からの出力レーザ光２３．３４のパワーをレーザダイオ
ード１３．２６からの出力レーザ光１５゜２８のパワー
と等しくするためのものである。

レーザダイオードの発振周期を制御するためにクロック
信号発生回路１１．２４から出力されるクロック信号の
周波数は、それぞれ、Ｉ　Ｍ　Ｈｚ　。

１．５ＭＨｚである。ダイクロイックミラー１７と３９
は、多層薄膜を反射膜とする反射鏡であって、波長５７
０ｎｍ、５７２ｎｍの光を透過させ。

波長６７０ｎｍ、６７２ｎｍの光を反射させる特性を備
えている。光検出器４０と４６には、光電子増倍管に用
いる。フィルタ回路４１．４７は。

それぞれ、　　Ｉ　Ｍ　Ｈｚ　、　１　、５　Ｍ　Ｈｚ
の交流成分を透過させるバンドパス・フィルタである。

つぎに、本実施例装置の動作について説明する。

まず、クロック信号発生回路１１からＩ　Ｍ　Ｈｚのク
ロック信号が発生されると、レーザダイオード電源１２
にはこのクロック信号が直接伝えられ、レーザダイオー
ド電源２０にはこのクロック信号が反転回路１９を介し
て反転された信号が伝えられる。そのため、レーザダイ
オード電源２０によって発振が制御されるレーザダイオ
ード２１とレーザダイオード電源１２によって発振が制
御されるレーザダイオード１３とでは発振のタイミング
が丁度逆になる。つまり、レーザダイオード１３と２１
とは交互に発振することになる。レーザダイオード２１
からの出力レーザ光は減衰フィルタ６１によりその強度
が弱められ、それにより、レーザ光１５と２３とが同じ
強度になるように調整される。レーザダイオード１２．
２１からの出力レーザ光は、それぞれ、コリメータレン
ズ１４゜２２によりコリメートされ、平行光束１５．２
３に変換される。このレーザ光１５と２３とは、ついで
、偏光プリズム１６により同一光路上に重ね合わされた
のち、ダイクロイックミラー１７を透過し、試料１８に
照射される。

一方、クロック信号発生回路２４からは１．５Ｍ　Ｈｚ
のクロック信号が発生され、このクロック信号は、レー
ザダイオード電源２５にはそのまま直接に伝えられ、レ
ーザダイオード電源３１には反転回路３ｏを介して反転
されてから伝えられる。

したがって、レーザダイオード２６と３２とは、１　、
５　Ｍ　Ｈｚの周期で交互に発振する。レーザダイオー
ド３２からの出力レーザ光は減衰フィルタ６２により減
衰され、それにより、レーザ光２８とレーザ光３４の強
度が等しくなるように調整される。レーザダイオード２
６．３２からの出力レーザ光は、それぞれコリメータレ
ンズ２７．３３によりコリメートされ、平行光束２８．
３４に変換される。このレーザ光２８と３４とは、つい
で、偏光プリズム２９により同一光路上に重ね合わされ
たのち、さらに、ダイクロインクミラー１７によって反
射されて、先のレーザ光１５，２３の光路３５に重ね合
わされ、しかる後、試料１８に照射される。

試料１８に照射されたこれらのレーザ光は、該試料中で
吸収あるいは散乱による減衰を受けながら、その一部が
該試料を透過する。試料を透過した光３６は、集光レン
ズ３７により集光され、この集光された光３８は、つい
で、ダイクロイックミラー３９により、光検出器４０に
入射する波長５７０ｎｍと５７２ｎｍの光と光検出器４
６に入射する波長６７０ｎｍと６７２ｎｍの光とに２分
される。

ここで、光検出器４０に入射する波長が５７０ｎｍと５
７２ｎｍのレーザ光は、第３図の特性曲線かられかるよ
・うに、ヘモグロビンの酸素化の度合が変化することに
よりその吸収係数が大きく変化する波長領域にある。

試料に入射する波長５７０ｎｍと５７２ｎｍのレーザ光
の強度は互いに同じなので、試料を透過する波長５７０
ｎｍと５７２ｎｍのレーザ光の強度は、試料中での光吸
収による減衰を大きく反映した値となる。上記の２波長
についての試料中での光吸収が互いに等しい場合には、
５７０ｎｍと５７２ｎｍの波長の透過レーザ光強度も互
いに等しくなるため、光検出器４０の出力は直流成分だ
けになるが、上記２波長についての試料中での光吸収が
互いに異なる場合には、波長５７０ｎｍと５７２ｎｍの
透過レーザ光間に強度差が生じ、光検出器４ｏの出力に
は、この強度差Δ工、□に比例した振幅をもつ周波数Ｉ
　Ｍ　Ｈｚの交流成分が含まれてくる。そこで、フィル
タ回路４４により光検出器４０の出力から直流成分だけ
を抽出し、フィルタ回路４１により周波数ＩＭＨｚの交
流成分だけを抽出する。フィルタ回路４１で抽出された
交流成分は平滑回路４２により直流信号に変換される。

演算回路４３では、平滑回路４２の出力をフィルタ回路
４４の出力で割り算して、（４）式に示したＳ、値［５
１＝（Ｃ／　工ｘｉ）・（Δ■、□／Δλ、）］が求め
られる。

一方、光検出器４６には、波長が６７０ｎｍと６７２　
ｎ　１’ｒ＋のレーザ光が入射する。この波長範囲には
、ヘモグロビンによる吸収ピークは無いため。

透過レーザ光の減衰は、はとんど光散乱によって生じる
。光検出器４６は入射した光を電気信号に変換して出力
する。この出力信号は、フィルタ回路５０と４７とによ
り、それぞれ、その直流成分と周波数が１　、５　Ｍ　
Ｈｚの交流成分とに分離される。周波数１．５ＭＨｚの
交流成分はさらに平滑回路４８により直流信号に変換さ
れる。そして、演算回路４９によって、平滑回路４８の
出力をフィルタ回路５０の出力で割り算して、（５）式
に示したＳ２値［５２＝（Ｃ／Ｉユ２）・（Δ工、２／
Δλ２）コが求められる。

ついで、演算回路４５では、Ｓ４値と８２値との差分Ｉ
！Ｓが計算される。その結果、（６）式かられかるよう
に、ヘモグロビンの吸収係数αの傾斜に比例した値かも
とまる。次に、演算回路５１により、予め実験により求
めておいた第２図（Ｃ）に示すようなＳ値と吸収係数α
との関係に基づいて、上記のＳ値から吸収係数αを求め
る。

ただし、本実施例の装置では、Δ工の絶対値を計測して
いるので、吸収係数αの波長微分値が正であるか負であ
るかの判定が、自動的にはできない。この吸収係数αの
波長微分値の正負を判定するためには、ヘモグロビンの
酸化度が大きい場合と小さな場合とを明確に区別した上
で計測を行なう必要がある。

〈実施例２〉 本実施例は、先の実施例１と同じように、ヘモグロビン
の光吸収係数を測定する方法および装置に関している。

実施例１では、吸収係数の波長微分値の正負の判別がで
きなかったため、ヘモグロビンの酸素化度が大きい場合
と小さな場合とを明確に区別した上で測定判断しなけれ
ばならなかった０本実施例は、吸収係数の波長微分値の
正負にかかわらず、該吸収係数を精度良く測定できるよ
うにしたものである。

本実施例における装置構成を第５図に示す。実施例１の
装置構成との相違点は、第４図示の実施例１の装置構成
から、減衰フィルタ６１と６２を除去し、代わりに、引
き算器７１と７２を演算器４３と４９の後段にそれぞれ
設けたことである。

本実施例では、上記した減衰フィルタを用いていないた
め、試料に入射するレーザ光１５と２３の強度そのもの
が互いに異なっている。いま、波長が５７２ｎｍの入射
レーザ光２３の強度が波長５７０ｎｍの入射レーザ光１
５の強度のｍ倍であるとする。ここで、仮に波長５７２
ｎｍの入射レーザ光の強度が波長５７０ｎｍの入射レー
ザ光の強度と同じであるとしたときの、波長５７０ｎｍ
。

５７２ｎｍの透過光強度をそれぞれＩｆ、。１Ｉｆｆｆ
□で表わすと、波長５７２ｎｍの入射レーザ光強度が波
長５７０ｎｍの入射レーザ光強度のｍ倍となれば、その
ときの波長５７２ｎｍの透過光強度は、上記したＩｓｔ
□のｍ倍となる。本実施例は、この後者の場合に相当し
ている。

本実施例の説明をわかり易くするために、ここでは、波
長５７２ｎｍの透過光（強度二ｍ・工、□２）をＡ、Ｈ
の２成分に分け、Ａ成分の強度を工、□２゜Ｂ成分の強
度を（ｍ　　１）　ｌ５７２とする。

波長５７０ｎｍの透過光（強度：工、７゜）と波長５７
２ｎｍのＡ成分透過光（強度：工、７□）だけとの組合
わせを考えた場合、その透過光強度の変化は実施例１の
場合と全く同じと考えてよい。ところが１本実施例の場
合には、さらにＢ成分透過光の強度変化分が加わってい
るので、全体としての透過光強度変化Δエアは、次式の
ように表わされる。

ΔＩ　Ｔ　　＝　　（Ｉ　５７２ｒ　ｓ□ａ）＋　（ｍ
　　　１　）工ｓ□ｚ＝　Δ工□、＋（ｍ−１）Ｉ、、
□　　　　（７）この（７）式からさらに次式を得るこ
とができる。

８１′＝　ΔＩＴ／（ΔλｚＸＩｓｔｚ）＝　ΔＬ、／
（Δλ、Ｘｌ５７□） ＋（ｍ−１）／Δλ。

を得ることができる。

また、演算器４９での算出値８２′は同様に次式に示す
ような内容をもつ、ただし、式中のｎは波長６７０ｎｍ
の入射レーザ光２８に対する波長６７２ｎｍの入射レー
ザ光３４の強度比を表わしている。

Ｓ２　＝　ΔＩア／（ΔλｚｘＩｓｔ□）＝　Δ１．２
／（Δλ、Ｘｌ５ｔｚ） ＋（ｎ−１）／Δλ２ ＋（ｍ−１）／Δλ１ ；　Ｓ□　＋　（ｍ−１）／Δλ１　　　　　（８）本
実施例においては、演算器４３で算出されるＳ、′値は
（８）式で表わされる内容をもっている。

従って、引き算器７１をもちいて、このＳ工′値から（
ｍ　−１）／Δλ、なる値を差引くことにより。

Ｓ、値［＝＜ａ　ａｈｘｉａ　λ、＋　ａ　ｓ　ｈ□／
ａ　λｘ）　・ｄ］＋（ｎ−１）／Δλ２ ＝８２　　＋　　（ｎ　　　１）／Δλ２　　　　　（
９）この場合も、引き算器７２によって、８２′値から
（ｎ−１）／Δλ２なる値を差引くことにより、Ｓ２値
［＝　Ｃａ　ａ　Ｌｚ／　ａ　Ｌ＋　ａ　Ｓ　１ｍ／δ
λａ）”ｄｌを得ることができる。その後は、実施例１
と同じように、演算回路４５によりＳｉからＳ２を引く
ことによフて、吸収係数αの波長微分値に相当するＳ値
が得られる。さらに、演算器５１によって、このＳ値か
ら吸収係数αの値が求められる。

［発明の効果］ 以上詳記したところから明らかなように、本発明によれ
ば、光散乱性物体中に存在する光吸収性物質の光吸収係
数を精度良く測定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による光吸収係数測定装置の基本構成
図、第２図は、光散乱性物体における光吸収及び光散乱
特性の説明図、第３図は、ヘモグロビンの光吸収特性を
示す曲線図、第４図は、本発明の一実施例の装置構成図
、第５図は５本発明の他の一実施例の装置構成図、であ
る。 図中、 １１．２４　：クロック信号発生回路、１２．２０．２
’５．３１　：レーザダイオード電源、１３．２１，２
６，３２：レーザダイオード、１４．２２，２７，３３
　：コリメータレンズ、１５．２３，２８，３４，３５
，３６．３８　：レーザ光、１６．２９：偏光プリズム
。 １７．３９：ダイクロイックミラ− １８：試料、 １９．３０：反転回路、 ３７：集光レンズ、 ４０．４６：光検出器、 ４１．４４，４７，５０：フィルタ回路、４２．４８：
平滑回路、 ４３．４５，４９．５１　：演算回路、６１．６２：減
衰フィルタ、 ７１．７２：引き算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、散乱性物体により選択的に吸収される波長範囲内に
   あり、かつ波長の僅かに異なる第１と第２のレーザ光を
   該散乱性物体に交互に照射し、該散乱性物体を透過した
   第１と第２のレーザ光の強度差の第１と第２のレーザ光
   の波長差に対する割合の該散乱性物質を透過した第１の
   レーザ光強度に対する第１の割合を計測し、該散乱性物
   体により選択的に吸収される波長範囲外にあり、かつ波
   長の僅かに異なる第３と第４のレーザ光を該散乱性物体
   に交互に照射し、該散乱性物体を透過した第３と第４の
   レーザ光の強度差の第３と第４のレーザ光の波長差に対
   する割合の該散乱性物体を透過した第３のレーザ光強度
   に対する第２の割合を計測し、前記第１の割合と第２の
   割合との差を算出し、この差に対応した該散乱性物体の
   吸収値を求めることを特徴とする散乱性物体の光吸収測
   定方法。 ２、散乱性物体により選択的に吸収される波長範囲内に
   あり、かつ波長の僅かに異なる第１と第２のレーザ光を
   該散乱性物体に交互に照射する手段と、該散乱性物体を
   透過した第１と第２のレーザ光の第１の強度差を計測す
   る手段と、該第１の強度差の第１と第２のレーザ光の波
   長差に対する割合の該散乱性物質を透過した第１のレー
   ザ光強度に対する第１の割合を算出する手段と、該散乱
   性物体により選択的に吸収される波長範囲外にあり、か
   つ波長の僅かに異なる第３と第４のレーザ光を該散乱性
   物体に交互に照射する手段と、該散乱性物体を透過した
   第３と第４のレーザ光の第２の強度差を計測する手段と
   、該第２の強度差の第３と第４のレーザ光の波長差に対
   する割合の該散乱性物体を透過した第３のレーザ光強度
   に対する第２の割合を算出する手段と、前記第１の割合
   と第２の割合との差分を算出する手段と、この差分に対
   応した該散乱性物体中での光吸収値を求める手段とを有
   してなることを特徴とする散乱性物体の光吸収測定装置
   。 ３、上記散乱性物体に照射する第１〜第４のレーザ光の
   光源は、いずれも半導体レーザであることを特徴とする
   第２項に記載の散乱性物体の光吸収測定装置。 ４、上記第１と第２のレーザ光の光源を構成する第１と
   第２の半導体レーザは、互いに同じ発振特性を有するも
   のであり、それぞれその発振出力を変化させることによ
   って、その出力レーザ光の波長を変化させ得るものであ
   ることを特徴とする第３項に記載の散乱性物体の光吸収
   測定装置。 ５、上記第３と第４のレーザ光の光源を構成する第３と
   第４の半導体レーザは、互いに同じ発振特性を有するも
   のであり、それぞれその発振出力を変化させることによ
   って、その出力レーザ光の波長を変化させ得るものであ
   ることを特徴とする第３項または第４項に記載の散乱性
   物体の光吸収測定装置。 ６、上記第１と第２の半導体レーザの発振出力間に差を
   もたせることによって、それぞれの出力光としての前記
   第１と第２のレーザ光の波長間に前記した僅かの差をも
   たせてなることを特徴とする第４項または第５項に記載
   の散乱性物体の光吸収測定装置。 ７、上記第３と第４の半導体レーザの発振出力間に差を
   もたせることによって、それぞれの出力光としての前記
   第３と第４のレーザ光の波長間に前記した僅かの差をも
   たせてなることを特徴とする第５項または第６項に記載
   の散乱性物体の光吸収測定装置。 ８、前記試料に入射する第１と第２のレーザ光の強度を
   互いに等しくするために、第１と第２の半導体レーザの
   うち発振出力が大きい方の出力レーザ光の強度を他方の
   出力レーザ光の強度と等しい強度まで減衰せしめる減衰
   フィルタを付設してなることを特徴とする第３項から第
   ７項までのいずれかに記載の散乱性物体の光吸収測定装
   置。 ９、前記試料に入射する第３と第４のレーザ光の強度を
   互いに等しくするために、第３と第４の半導体レーザの
   うち発振出力が大きい方の出力レーザ光の強度を他方の
   出力レーザ光の強度と等しい強度まで減衰せしめる減衰
   フィルタを付設してなることを特徴とする第３項から第
   ８項までのいずれかに記載の散乱性物体の光吸収測定装
   置。 １０、前記試料に入射する第１と第２のレーザ光の強度
   が互いに異なっており、前記第１の割合を算出する手段
   は、該第１と第２のレーザ光の試料への入射強度差に基
   づいて生じる計測誤差を補正する手段を含んでなること
   を特徴とする第２項から第７項までのいずれかに記載の
   散乱性物体の光吸収測定装置。 １１、前記試料に入射する第３と第４のレーザ光の強度
   が互いに異なっており、前記第２の割合を算出する手段
   は、該第３と第４のレーザ光の試料への入射強度差に基
   づいて生じる計測誤差を補正する手段を含んでなること
   を特徴とする第２項から第７項までのいずれかまたは第
   １０項に記載の散乱性物体の光吸収測定装置。