JPH09126888A - 光源装置 - Google Patents

光源装置

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JPH09126888A
JPH09126888A JP7319443A JP31944395A JPH09126888A JP H09126888 A JPH09126888 A JP H09126888A JP 7319443 A JP7319443 A JP 7319443A JP 31944395 A JP31944395 A JP 31944395A JP H09126888 A JPH09126888 A JP H09126888A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定対象物に測定に必要な波長の光を精度良
く投射し、波長毎の発光強度のばらつきのない光源装置
を提供し、また、操作が簡単で装置の小型化が可能な光
源装置を提供することである。 【構成】この光源装置１には、それぞれ波長特性の異な
る複数の光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・２Ｎが集められ
ており、それぞれの光源光は光ファイバ３により集光器
４に導光されて音響光学フィルタ５に入射する。音響波
ドライバ５２は選択された波長に応じて決められた高周
波を発し、トランスデューサ５３はこれを音響波に変換
する。音響光学フィルタ５に入射された光は音響波ドラ
イバ５２によって選択された波長の光のみ分離し、１次
光として出射する。それ以外の波長は分離せず０次光と
して出射する。出射光は集光レンズ６で集光され、測定
対象物７に投射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可視または近赤外
の測定光を測定対象物に投射して得られる透過光、もし
くは反射光（散乱光を含む）強度を検出して測定対象物
内の情報を得る際に、１つまたは複数の光源光から測定
に必要な波長を含む光を選択分離して投射することので
きる光源装置、詳しくは血液、尿等の生体体液中の特定
成分の分析に用いる光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、透過光、および反射光（散乱光を
含む）を用いた光学測定において様々な測定が行われて
いる。これらの測定では測定光を測定対象物に投射して
透過光、もしくは反射光（散乱光を含む）強度を検出し
て測定対象物内の情報を得るが、同一測定対象物であっ
ても測定波長毎に得られる透過光、もしくは反射光（散
乱光）の強度は一定ではなく測定条件それぞれにおいて
測定に好適な波長が存在する。このため測定において高
い感度を得るためには該測定に好適な波長を含む測定光
を精度良く測定対象物に投射する必要がある。
【０００３】従来より、かかる光学的測定装置において
は１つまたは様々な特性波長を持つ複数の光源と１つま
たは透過波長の異なる複数のフィルタとの組み合わせな
どにより、必要な波長の光を取り出し、投射していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の装置は、光源周りの温度によって光量が安定しなか
ったり、光源を選択する度に光源電源の断続を行うこと
で光量が安定するまでに時間がかかったり、光源そのも
のに波長特性があることや複数のフィルタを使用するこ
とにより波長毎の発光強度が一定にならない等の問題が
あった。
【０００５】また、機械的可動部を多く持つため、その
操作が煩雑であったり、装置が大型化するなどの問題が
あった。
【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するのを課
題とし、測定対象物に測定に必要な波長の光を精度良く
投射できるうえ、波長毎の発光強度のばらつきのない安
定な光源装置を提供することを目的とする。また、操作
が簡単で装置の小型化が可能な光源装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、請求項１に記載のように、測定対象物に
光を投射し、該測定対象物を透過、もしくは反射した光
の強度を測定する光学的測定装置に用いる光源装置であ
って、上記測定対象物が有している物性値を求めるため
の測定波長域を含む測定光を発生する１つまたはそれ以
上の光源と、上記測定光から特定波長光を選択分離し該
特定波長光を上記測定対象物に投射する波形処理器とを
備え、特定波長を選択分離する上記波形処理器に音響光
学フィルタ（ＡＯＴＦ）を用いることを特徴とする。
【０００８】音響光学フィルタは、電気的に波長をスキ
ャンするバンドパスフィルタである。音響光学結晶と音
響波ドライバおよびトランスデューサから分光系が構成
され、ブロードバンドな光から単色光を分離する。選択
される波長は、音響波周波数によってのみ選択されるの
で、機械的可動部は全くなく、校正をやり直す必要もな
い。近赤外で通常用いられる音響光学フィルタは、二酸
化テルル（ＴｅＯ２）結晶のｎｏｎ−ｃｏｌｌｉｎｅａ
ｒタイプ（音響波と光の進行方向が交差する）のもので
ある。
【０００９】トランスデューサが結晶の一辺に張り付け
られ、これにより音響波が生じる。音響波が結晶中を通
過するとき、結晶格子の歪みを生じこれがグレーティン
グのような働きをする。音響光学フィルタは、単色光の
み分離させるためより透過型フィルタに近い。このとき
光波長の分離パターンは音響波ドライバが指示する音響
波の周波数によって決まる。入射光は分離されたそれぞ
れ偏光状態の異なる１次光（＋）、（−）と分離条件を
満たさず透過する０次光に分けられる。フィルタとして
は１次光のみを利用する。また、音響波のパワーによっ
て分離光の光量を変化させることが可能である。
【００１０】また、請求項２に記載のように、上記複数
の光源からの光源光それぞれから選択分離した複数の同
一波長光を集光することができる。
【００１１】さらにまた、請求項３に記載のように、上
記複数の光源からの光源光それぞれから特定波長光を選
択分離した後、集光レンズを用いることにより複数の同
一波長光を集光することができる。
【００１２】さらにまた、請求項４に記載のように、上
記選択分離する特定波長を順次変化させ、同一測定対象
物に投射することができる。
【００１３】さらにまた、請求項５に記載のように、上
記順次変化させる波長それぞれにおける光量を同一にし
て測定対象物に投射することができる。
【００１４】さらにまた、請求項６に記載のように、上
記選択分離した波長の光量を経時的に変化させて測定対
象物に投射することができる。
【００１５】さらにまた、請求項７に記載のように、上
記光源にレーザーダイオードを用いて小型軽量で簡単な
構成にすることができる。
【００１６】さらにまた、請求項８に記載のように、上
記光源に発光ダイオードを用いることもできる。
【００１７】さらにまた、請求項９に記載のように、上
記複数の光源にそれぞれ特性波長域の異なる光源を使用
することによって選択波長域を広げることが出来る。
【００１８】さらにまた、請求項１０に記載のように、
上記複数の光源を整列させてアレー状とすることによっ
て簡単な構成にすることができる。
【００１９】さらにまた、請求項１１に記載のように、
アレー状に整列させた上記複数の光源光の集光に、光源
と同一個数の集光レンズをこれもアレー状に整列させる
ことによって簡単な構成にすることができる。
【００２０】さらにまた、請求項１２に記載のように、
上記複数の光源からの光源光の集光に多分岐ファイバを
用いて集光効率を上げることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】測定対象物に光を投射し、該測定
対象物を透過、もしくは反射（散乱を含む）した光の強
度を測定する光学的測定に用いる光源装置であって、１
つまたはそれぞれ波長域の異なる複数の光源と、光源光
から特定波長光を選択分離し、該特定波長光を上記測定
対象物に投射する光学フィルタとからなり、特定波長を
選択分離する上記光学フィルタに音響光学フィルタを用
いることを特徴とし、可視または近赤外の測定光を測定
対象物に投射して得られる透過光、もしくは反射光（散
乱光を含む）強度を検出して測定対象物内の情報を得る
際に、１つまたは複数の光源光から測定に必要な波長を
含む光を選択分離して投射することを可能とする。
【００２２】また、上記複数の光源からの光源光それぞ
れから選択分離した複数の同一波長光を集光することが
できる。
【００２３】さらにまた、上記複数の光源からの光源光
それぞれから特定波長光を選択分離した後、集光レンズ
を用いることにより複数の同一波長光を集光することが
できる。
【００２４】さらにまた、上記選択分離する特定波長を
順次変化させ、同一測定対象物に投射することができ
る。
【００２５】さらにまた、上記順次変化させる波長それ
ぞれにおける光量を同一にして測定対象物に投射するこ
とができる。
【００２６】さらにまた、上記選択分離した波長の光量
を経時的に変化させて測定対象物に投射することができ
る。
【００２７】さらにまた、前記光源にレーザーダイオー
ドを用いることができる。
【００２８】さらにまた、前記光源に発光ダイオードを
用いることができる。
【００２９】さらにまた、上記複数の光源にそれぞれの
特性波長域が異なる光源を用いることができる。
【００３０】さらにまた、上記複数の光源を整列させて
アレー状とすることができる。
【００３１】さらにまた、上記整列させた光源の光源光
の集光に光源と同一個数の集光レンズをアレー状に整列
させることができる。
【００３２】さらにまた、上記複数の光源からの光源光
を多分岐ファイバで集光することができる。
【００３３】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
【００３４】図１は本発明に係る光源装置に使用する音
響光学フィルタ４の一例を表したものである。二酸化テ
ルル（ＴｅＯ２）結晶４１の一辺には音響波ドライバ４
２が発する高周波を音響波に変換するトランスデューサ
４３が張り付けられ、音響波を二酸化テルル結晶４１に
伝えている。
【００３５】入射光の分離パターンは音響周波数により
決められるので、音響波ドライバで波長を選択する。選
択分離された波長の出力光を１次光（＋）、（−）、選
択分離されず透過した光を０次光として出力する。ま
た、音響波のパワーによって分離光強度を変化させる。
【００３６】図２は、測定対象物に光を投射し、該測定
対象物を透過、もしくは反射した光の強度を測定する光
学的測定装置に用いる光源装置を示す。
【００３７】この光源装置１は、光源アレー２、レンズ
アレー３、音響光学フィルター４、集光レンズ５、セレ
クタ６から構成されている。
【００３８】光源アレー２には、複数の光源２Ａ、２
Ｂ、２Ｃ、・・・２Ｎが集められている。それぞれの光
源光は光源の個数と同数の集光レンズ３Ａ、３Ｂ、３
Ｃ、・・・３Ｎが集められたレンズアレー３を通過して
平行光とされて音響光学フィルター４へ入射される。光
源光は、それぞれ別種の光源から発せられた光であって
も良いし、ブロードな波長特性を持っていてもよいが、
より好適にはそれぞれの波長特性が異なり、かつ出力強
度の等しい複数個の同種の光源を用いるのがよい。これ
ら光源は光量を安定させるため予め電源を投入してお
き、電源が定常状態になった後に使用するものとする。
【００３９】音響波ドライバ４２は選択された波長に応
じて決められた高周波を発し、トランスデューサ４３は
これを音響波に変換する。音響光学フィルタ４に入射さ
れた光は音響波ドライバ４２によって選択された波長の
光のみ分離し、１次光（＋）、１次光（−）として出射
する。それ以外の波長は分離せず０次光として出射す
る。出射光は集光レンズ５で１次光（＋）、１次光
（−）、０次光にそれぞれ分けて集光され、セレクタ６
で０次光が止められ、１次光のみが通される。測定対象
物にはこの１次光のみが投射される。
【００４０】図３は上記光源装置１に使用した光源の波
長特性をエネルギー強度で示している。１０６５、１１
５３、１２８７ｎｍにピークを持つ３種類の光源光を集
光し、音響光学フィルタに入射した。
【００４１】図４、図５、図６は音響波ドライバでそれ
ぞれの波長を選択して得られた出力光の波長特性をエネ
ルギー強度で示したものである。１０６５ｎｍを選択し
たものが図４、１１５３ｎｍを選択したものが図５、１
２８７ｎｍを選択したものが図６である。それぞれ選択
された波長の光が出力されていることが分かる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、１つまたはそれ以上の
光源光から測定対象物に投射する特定波長光を音響光学
フィルタ（ＡＯＴＦ）により選択分離するので、機械的
可動部分を必要とせず、測定に必要な波長の光を精度良
く投射することができる。
【００４３】さらに、１つまたはそれ以上の光源光は電
源を操作することなく常時発光状態にあり、定常状態に
あるので光量の変動を少なくすることができる。また、
それぞれの光源光を分離することなく音響光学フィルタ
に入射することが可能なので構成を簡単にすることがで
きる。
【００４４】さらにまた、複数の光源のそれぞれから特
定波長光を選択分離しても、集光することが可能であ
る。
【００４５】さらにまた、波長の選択や光量の調整は機
械的可動部が無く簡単に行われるので、選択分離する特
性波長を変えながらその光量を同一として投射すること
ができる。
【００４６】さらにまた、光源にレーザーダイオードや
発光ダイオードを用いることにより、安価な材料を用い
た小型軽量で簡単な構成の光源装置を作ることができ
る。
【００４７】さらにまた、複数光源それぞれの特性波長
域を異なるものとすることにより、光源装置全体として
投射できる波長範囲を広くすることができる。
【００４８】さらにまた、複数光源や集光レンズをアレ
ー状として整列させることにより、簡単な構成の光源装
置を作ることができる。
【００４９】さらにまた、複数光源の光源光を多分岐フ
ァイバを使うことにより音響光学フィルタへ入射する光
を集光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光源装置に使用する音響光学フ
ィルタの一例を表したものである。
【図２】 本発明に係る光源装置のブロック図である。
【図３】 本実施例の光源装置に用いた光源の波長特性
をエネルギー強度で示すグラフである。
【図４】 本実施例の光源装置で１０６５ｎｍの光を選
択して得られた出力光の波長特性をエネルギー強度で示
すグラフである。
【図５】 本実施例の光源装置で１１５３ｎｍの光を選
択して得られた出力光の波長特性をエネルギー強度で示
すグラフである。
【図６】 本実施例の光源装置で１２８７ｎｍの光を選
択して得られた出力光の波長特性をエネルギー強度で示
すグラフである。
【符号の説明】
１ 光源装置 ２ 光源アレー ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・２Ｎ 光源 ３ レンズアレー ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・・３Ｎ 集光レンズ ４ 音響光学フィルタ ４１ 二酸化テルル（ＴｅＯ２）結晶 ４２ 音響波ドライバ ４３ トランスデューサ ４４ アブソーバ ５ 集光レンズ ６ セレクタ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定対象物に光を投射し、該測定対象物
    を透過、もしくは反射（散乱を含む）した光の強度を測
    定する光学的測定に用いる光源装置であって、 １つまたは複数の光源と、 光源光から特定波長光を選択分離し該特定波長光を上記
    測定対象物に投射する波形処理器とからなり、 特定波長を選択分離する上記波形処理器に音響光学フィ
    ルタ（ＡＯＴＦ）を用いることを特徴とする光源装置。
  2. 【請求項２】 上記複数の光源からの光源光それぞれか
    ら特定波長光を選択分離し、該選択分離した複数の同一
    波長光を集光することを特徴とする請求項１に記載の光
    源装置。
  3. 【請求項３】 上記選択分離した複数の同一波長光を集
    光レンズを用いて集光することを特徴とする請求項２に
    記載の光源装置。
  4. 【請求項４】 上記選択分離する特定波長を順次変化さ
    せ、同一測定対象物に投射することを特徴とする請求項
    １ないし３に記載の光源装置。
  5. 【請求項５】 上記選択分離する特定波長を順次変化さ
    せ、各波長における光量を同一にして測定対象物に投射
    することを特徴とする請求項１ないし４に記載の光源装
    置。
  6. 【請求項６】 上記投射する光量を同一波長のまま経時
    的に変化させることを特徴とする請求項１ないし４に記
    載の光源装置。
  7. 【請求項７】 上記光源にレーザーダイオードを用いる
    ことを特徴とする請求項１ないし６に記載の光源装置。
  8. 【請求項８】 上記光源に発光ダイオードを用いること
    を特徴とする請求項１ないし６に記載の光源装置。
  9. 【請求項９】 上記複数の光源はそれぞれ特性波長域が
    異なることを特徴とする請求項１ないし８に記載の光源
    装置。
  10. 【請求項１０】 上記複数の光源を整列させてアレー状
    とすることを特徴とする請求項１ないし９に記載の光源
    装置。
  11. 【請求項１１】 上記複数の光源からの光源光の集光に
    光源と同一個数の集光レンズを用い、該集光レンズを整
    列させてアレー状とすることを特徴とする請求項１０に
    記載の光源装置。
  12. 【請求項１２】 上記複数の光源からの光源光の集光に
    多分岐ファイバを用いることを特徴とする請求項１ない
    し１０に記載の光源装置。
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