JPH11151229A - 非接触非侵襲測定方法及び装置 - Google Patents

非接触非侵襲測定方法及び装置

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JPH11151229A
JPH11151229A JP9337913A JP33791397A JPH11151229A JP H11151229 A JPH11151229 A JP H11151229A JP 9337913 A JP9337913 A JP 9337913A JP 33791397 A JP33791397 A JP 33791397A JP H11151229 A JPH11151229 A JP H11151229A
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measured
probe
physical quantity
measurement
measuring device
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JP9337913A
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English (en)
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Kakin Jiyo
可欣 徐
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Arkray Inc
Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
Original Assignee
Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
KDK Corp
Kyoto Daiichi Kagaku KK
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0073—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by tomography, i.e. reconstruction of 3D images from 2D projections

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物を非接触状態で空間に配置するとと
もに、測定装置との相対的な位置を決定することによっ
て再現性のよい測定データを得る。 【解決手段】 被測定部位の目印となる像と測定装置ま
での距離を予め登録しておき、被測定物を所定の空間に
非接触状態で配置し、二次元画像検出手段が予め登録さ
れた被測定部位の像を検出するようにプローブの位置を
調整し、距離測定手段による被測定部位までの距離が予
め登録された距離になるようにプローブの位置を調整
し、さらに方位決定手段から被測定部位への方位を変え
ながら光ビームを照射し、被測定部位を透過した透過光
量が最大になる方位を決定する。その後、物理量測定装
置から被測定部位に測定光を照射し、被測定部位からの
出力光を検出して物理量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人のような生物体内の
物理量、例えば血糖値等の成分濃度を非侵襲的に、かつ
非接触の状態で測定する方法とその装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】生物体内の物理量を測定装置により測定
するには、被測定者の体表と測定装置が何らかの形で相
互作用を行わなければならない。例えば光の吸収の原理
を利用する場合、光を生物体に照射するといった相互作
用は避けることはできないが、測定装置のセンサを含む
プローブが生物体に接触する等の測定方法による被測定
物への影響はできるだけ少なくしなければ測定誤差が大
きくなる。特に、被測定物が人のように意識を持った生
物の場合、測定方法による物理的な影響のみならず精神
的な影響も受ける。しかも、その影響は人の平衡状態と
プローブの状態との差によって変化する。その状態の差
によって、人自身が意識的であるにせよ無意識的である
にせよ、新しい平衡状態へ調整しようとするために生じ
る調整過程によって、物理量の測定に外乱が生じ、測定
値に影響を与えるおそれがある。
【０００３】被測定物をプローブと接触させて測定する
場合に位置や方位などの測定条件を定めることは検討さ
れているが、非接触状態でそのような測定条件を定める
ことは行われておらず、接触状態での方法を適応するこ
ともできない。すなわち、被測定物をプローブその他の
物に接触させて測定条件を決めた場合には、接触による
意識的又は生理的な影響が測定値に及ぶ。そのような影
響を避けるには、非接触状態で測定条件を決める方法が
必要である。特に、微量成分の濃度、例えばグルコース
濃度を測定する場合、もともと得られる信号が非常に弱
い上、接触状態で測定すれば物理的な影響や精神的な影
響により測定値が乱れてＳ／Ｎ比を悪化させ、信号の抽
出が難しくなる。現在非侵襲グルコース測定において精
度が得られない原因はこのような接触に伴う影響が一つ
の原因と考えられている。この物理的又は精神的な影響
による測定誤差を最も小さくする方法は、被測定物とプ
ローブとが接触しないように、被測定物をプローブと接
触させない状態で空間に配置し、それに測定装置から光
を照射して測定を行なう方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】非接触状態で測定しよ
うとすると、接触に伴う物理的又は精神的な影響は排除
できるが、被測定物と測定装置との相対的な位置関係の
変動に伴う測定誤差が生じることが知られている（特開
平９−４９７９４号公報等を参照）。したがって、測定
条件である測定部位（測定光の照射位置）、測定面積
（測定光が被測定物表面を照射する照射面積、すなわち
測定装置から被測定物表面までの距離）及び測定方位
（測定光の被測定表面への入射方向）を正確に決めなけ
れば高精度の測定結果を得ることができない。そこで、
本発明は被測定物をプローブとは非接触状態で空間に配
置するとともに、測定装置との相対的な位置を決定する
ことによって再現性のよい測定データを得るようにする
ことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では人などの被測
定物が通常の状態、例えば室温で既に熱平衡になってい
る状態のままで測定することが望ましい。そのため被測
定部位を測定装置の所定の空間に非接触状態で設置し、
プローブと被測定物との相対的な位置関係と照射光の方
位の関係を決定し、常に一定の位置及び方位で測定を行
なうようにするものである。それにより、いつでも同じ
測定条件で被測定物の物理量を非接触的に、かつ非侵襲
的に測定することができるようになる。
【０００６】そこで、本発明の測定方法では、被測定物
上の測定部位の目印となる像、その像からセンシング位
置までの距離、及び測定時の被測定部位に対する物理量
測定装置の方位を予め登録しておき、図１に示されるよ
うに、次のステップ（Ａ）から（Ｄ）により物理量測定
装置の位置及び方位を決定して測定を行なう。 （Ａ）被測定物を所定の空間に非接触状態で配置し、プ
ローブのセンシング位置に位置決め手段を配置して、そ
の位置決め手段が予め登録された被測定部位の像を検出
し、かつその検出した像の位置が登録されている像の位
置（Ｘ0，Ｙ0）と一致するように前記プローブの位置を
調整するステップ、（Ｂ）プローブのセンシング位置に
距離測定手段を配置し、被測定部位までの距離が予め登
録された距離（Ｚ0）になるようにプローブの位置を調
整するステップ、（Ｃ）プローブのセンシング位置に方
位決定手段を配置し、被測定部位の方位が予め登録され
た方位（θ0）となるセンシング位置を決定するステッ
プ、（Ｄ）その後、プローブのセンシング位置に物理量
測定装置を配置し、方位決定手段により決定された位置
に移動させた後、その物理量測定装置から被測定部位に
測定光を照射し、被測定部位からの出力光を検出して物
理量を求めるステップ。
【０００７】本発明では、図２に示されるリング状のプ
ローブ上で、その中心を通ってリング面に直交する１つ
の面をＸＹ面とし、プローブの中心を通ってＸＹ面に直
交する軸をＺ軸としたとき、そのリングの中央の円とＺ
軸との交点をセンシング位置とする。被測定部位までの
予め登録された距離（Ｚ0）は、リング状のプローブの
半径と等しいことが好ましい。その場合には、被測定部
位がプローブのリングの中心にくるため、上記のステッ
プ（Ｃ）で被測定部位の方位が予め登録された方位（θ
0）となるように調整するためにプローブのリングを回
転させても、ステップ（Ａ）ですでに決定した被測定部
位の位置（Ｘ0，Ｙ0）が変化しない。また、測定の方位
とは、物理量を測定する光束と被測定部位の法線方向と
のなす角度を指す。測定の方位は種々に決めることがで
きるが、その１つの方法は方位角度が０、すなわち物理
量を測定する光束の方向と被測定部位の法線方向とがな
す角度が０になるように決めることである。方位角度が
０の方位を基準方位と呼ぶことにすると、基準方位で物
理量を測定するには、被測定物の形の特徴を利用して基
準方位を検出することができる。例えば、被測定物のＹ
Ｚ平面中の断面の形が長方形の場合は、図３（Ａ）のよ
うに透過光エネルギーは０方位角で最大となる。また、
例えば、被測定物のＹＺ平面中の断面の形が円の場合
は、図３（Ｂ）のように透過光エネルギーは０方位角で
最小となる。被測定物のＹＺ平面中の断面の形が長方形
や円の場合に限らず、他の形のときも透過エネルギー波
形の特徴を利用して基準方位を検出することができる。
物理量測定は基準方位に限らず、他の方位で行なっても
よく、基準方位以外の方位も透過エネルギー波形から検
出することができる。さらには、方位の決定を透過エネ
ルギー自体でなく、その一次微分、二次微分又はそれよ
り高次の微分波形を利用して行なってもよい。
【０００８】この測定方法を実現するために、本発明の
測定装置の一局面は、図２に示されるように、被測定部
位９が非接触状態で配置される空間の周りに設置された
リング状のプローブ２と、プローブ２の中心を通ってリ
ングの面に直交する１つの面をＸＹ面とし、プローブ２
の中心を通ってＸＹ面に直交する軸をＺ軸としたとき、
プローブ２をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動可能に支持すると
ともに、プローブ２をリングを含む面内で回転可能に支
持する支持機構（図示略）と、プローブ２のリングに沿
って配置され内側に向けて取り付けられた位置決め手段
４、距離測定手段６、方位決定手段８及び物理量測定装
置１０のセンサ類と、被測定部位９の目印となる像の位
置、測定時の被測定部位９からリングとＺ軸との交点に
位置するセンシング位置までの距離、及び測定時の被測
定部位９に対する物理量測定装置１０の方位を記憶して
おり、所定の空間に非接触状態で配置された被測定物９
に対し、センシング位置に位置決め手段４を配置したと
き、その位置決め手段４が予め登録された被測定部位９
の像を検出し、かつその検出した像の位置が登録されて
いる像の位置と一致するように支持機構をＸ軸方向とＹ
軸方向に制御してプローブ２の位置を調整し、プローブ
２のセンシング位置に距離測定手段６を配置したとき、
被測定部位９までの距離が予め登録された距離になるよ
うに支持機構をＺ軸方向に制御してプローブ２の位置を
調整し、プローブ２のセンシング位置に方位決定手段８
を配置したとき、被測定部位９の方位が予め登録された
方位となる位置を決定し、プローブ２のセンシング位置
に物理量測定装置１０を配置したとき、物理量測定装置
１０を方位決定手段８により決定された位置に移動させ
る位置制御部（図示略）と、位置制御部により位置決め
された物理量測定装置１０の検出信号から物理量を算出
するデータ処理装置（図示略）とを備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１の測定方法において、複数回
の物理量測定を行なうに際し、毎回の物理量測定時に上
記の（Ａ）から（Ｄ）のステップを繰り返すようにして
もよい。被測定物を非接触状態とするので、長い時間に
わたって固定することはできない。そのため、毎回の物
理量測定時に被測定部位と物理量測定装置との相対的な
位置と方位を調整することにより、常に一定した測定条
件のもとで物理量を測定することができるようになる。
また、被測定物が動いている状態でも一定した測定条件
のもとで物理量を測定することができるようになる。
【００１０】測定条件を決めやすくするために、図１の
上部に示されているように、被測定部位９を所定の空間
に配置する際、予備的な位置決め装置を用い、位置決め
後、その予備的位置決め装置を除去して被測定部位９を
空間に非接触的に配置するのが好ましい。その後、上記
に示したように、被測定部位９に対し、プローブ２のセ
ンシング位置、測定面積（距離）、及び測定方位を決め
た後、プローブ２のセンシング位置に物理量測定装置１
０を配置して物理量測定を実施する。
【００１１】位置決め手段４の一例は、ＣＣＤカメラの
ような二次元画像検出装置である。距離測定手段６の一
例は、光ビームを被測定物に照射する第１の光ビーム照
射光学系、被測定物による光ビームの反射光を受光する
位置検出素子、及び被測定物による反射光を位置検出素
子上に集光させる受光光学系を備え、その位置検出素子
上の集光位置によりセンシング位置から被測定物までの
距離を検出するものである。
【００１２】方位決定手段３の一例は、方位を変えて光
ビームを被測定物に照射する第２の光ビーム照射光学系
と、被測定物を透過した光ビームを検出する受光部とを
含み、その受光部が検出した透過光強度又はその微分値
により、物理量を測定する際の測定光の入射角を決定す
るものである。第１、第２の光ビーム照射光学系は、光
源としてレーザ装置を備えたものとすることができる。
【００１３】位置制御部は、プローブの位置決めを行な
う機能を実行するプログラムを備えていることが好まし
い。これにより、被測定物を所定の位置に配置すれば、
位置決めから物理量測定までを自動的に実行させること
ができるようになる。また、位置制御部は、複数回の物
理量測定を行なう際に、毎回の物理量測定時にプローブ
の位置決めのプログラムを繰り返すように制御するもの
であることが好ましい。これにより、常に一定した測定
条件のもとでの物理量測定が自動的に実行できるように
なる。
【００１４】
【実施例】図４はプローブ２に対する二次元画像検出手
段４、距離測定手段６、方位決定手段８及び物理量測定
装置１０の配置を示したものである。方位決定手段８は
ビーム照射部８ａと受光部８ｂとからなり、それらはプ
ローブ２のリングの直径の両端にそれぞれ配置されてい
る。位置決めを行なう二次元画像検出手段４は、ビーム
照射部８ａと受光部８ｂが配置されている直径に直交す
る方向に配置されており、二次元画像検出手段４の位置
を基準にして距離測定手段６と物理量測定装置１０がそ
れぞれ正及び負の４５度の位置に配置されている。
【００１５】図５は一実施例の測定装置を具体的に示し
たものである。プローブ２がＺステージ２０上に回転可
能に支持されており、プローブ２の側面には歯車２２が
設けられ、その歯車２２がモータ２４の回転軸に取り付
けられた歯車２６と噛み合っていることにより、モータ
２４の回転によりプローブ２が回転する。プローブ２の
回転は二次元画像検出手段４、距離測定手段６、ビーム
照射部８ａ、受光部８ｂ及び物理量測定装置１０をセン
シング位置に配置するとともに、方位角を調節するため
のものであり、その回転角度がθである。
【００１６】Ｚステージ２０はＸＹステージ３０に対し
Ｚ軸方向に移動可能に取り付けられており、モータ３２
の回転によりＺステージ２０がＺ軸方向に移動する。Ｘ
Ｙステージ３０は支持台（図示略）によりＸ方向とＹ方
向に移動可能に支持されており、Ｘモータ３４とＹモー
タ３６の回転によりそれぞれＸ軸方向とＹ軸方向に移動
する。各モータ３２，３４，３６，２４の回転によるス
テージ２０，３０の移動やプローブ２の回転は、図には
示されていない位置制御部により、予め設定された条件
になるように制御される。
【００１７】図６はプローブ２と各種センサ類４，６，
８ａ，８ｂ，１０と、被測定物（例えば指）９との相対
的な位置関係を示したものである。Ｚ軸とプローブ２の
リングとが交差する位置（図６では二次元画像検出手段
４が配置されている位置）がセンシング位置であり、そ
の位置に二次元画像検出手段４、距離測定手段６及びビ
ーム照射部８ａをそれぞれ配置してフローブの位置調整
と方位決定を行ない、その後センシング位置に物理量測
定装置１０を配置して物理量測定を実施する。
【００１８】図７は一実施例の装置の全体を概略的に表
したものである。各モータ２４，３２，３４，３６を駆
動するためにモータードライバ回路４０が設けられ、モ
ータードライバ回路４０の動作を制御するモーターコン
トローラ４２が、位置制御部とデータ処理装置を兼ねる
制御・記憶・データ処理装置４４により制御されるよう
になっている。プローブ２にセンサ類として位置決め手
段の二次元画像検出装置４、距離測定手段の一次元位置
検出装置６、方位決定手段の方位受光量検出装置８が設
けられている。二次元画像検出装置４はセンシング位置
（Ｘ，Ｙ）を決めるものであり、一次元位置検出装置６
は測定距離Ｚ、すなわち測定面積を決めるものであり、
方位受光量検出装置８は測定方位θを決めるものであ
る。これらのセンサ類の動作が制御・記憶・データ処理
装置４４により制御され、それらのセンサ類の検出信号
を基に予め設定された条件になるように制御・記憶・デ
ータ処理装置４４からモーターコントローラ４２を経て
それぞれのモータ２４，３２，３４，３６が制御され
る。物理量測定装置としての血糖濃度非侵襲測定装置１
０の検出信号は制御・記憶・データ処理装置４４でデー
タ処理され、ディスプレイ５０により表示される。ディ
スプレイ５０は物理量の測定結果を表示する部分であっ
て、ここでは血糖濃度値を表示する。４６はセンシング
位置（Ｘ，Ｙ）、測定面積（距離）（Ｚ）、測定方位
（θ）の測定条件を制御・記憶・データ処理装置４４に
入力する入力部であり、４８はプローブ２の状態をモニ
タして表示する測定条件モニタ装置である。
【００１９】次に、この実施例において測定条件を決定
するための各装置を説明する。図８は被測定物を空間に
配置する際にその位置と方向を予備的に決めるための仮
方向決め装置であり、被測定物２が指である場合のスタ
ンド５２を示したものである。このスタンド５２は指９
をおき、その軸をＸ軸方向になるように位置決めするた
めのものであり、指９を支持する２つのＵ字型の支持部
５３ａ，５３ｂを備えている。このスタンド５２は、更
に簡単なパイプ状のものとしてもよいし、１つの鞍型支
持部を備えたものでもよい。このスタンド５２は予備的
なものであり、指９の配置が決まると取り除かれるよう
に設置される。ただし、被測定物の位置設定の安定性を
考慮すると、被測定物に物理的な影響を大きく与えない
位置で被測定物と接触する一部の支えを残して、被測定
物の概略的な位置決めを行なうようにしてもよい。
【００２０】図９（Ａ）はセンシング位置を定めるため
の二次元画像検出手段４の概略を示したものである。位
置決めは、予め登録された被測定部位、例えば図のよう
に手につけた星印の位置が登録された位置（Ｘ0，Ｙ0）
にくるように、ＸＹ平面内でプローブを移動させる。二
次元画像検出手段４としては、例えば二次元ＣＣＤカメ
ラを備えた画像読取り装置であり、そのほかに照明装置
やディスプレイもセットとして組み込まれている。
【００２１】図９（Ｂ）はこの位置決めの過程を示した
ものであり、登録画像の位置（Ｘ0，Ｙ0）に対し、読み
取られた現在画像が（Ｘ，Ｙ）であるとすると、プロー
ブ２をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させることにより取り
込まれた画像の位置が登録画像の位置と一致するように
プローブ２のＸ，Ｙ位置が調整される。
【００２２】図１０（Ａ）は測定面積を登録されたもの
にするための距離測定手段６の一例を示したものであ
る。測定面積は被測定物９と測定装置との距離を予め登
録されたものに調整することにより設定する。そのため
に、プローブ２のＸ，Ｙ方向が調整された後、プローブ
２を回転させて距離測定手段６をセンシング位置へ配置
する。距離測定手段６にはレーザビームを被測定物９に
照射するレーザ装置６ａ、被測定物９によるレーザビー
ムの反射光を受光するＰＳＤ（位置検出素子：position
sensitive device）６ｃ、及び被測定物９による反射
光をＰＳＤ６ｃ上に集光させるレンズ６ｂが備えられて
いる。ＰＳＤ６ｃ上の結像位置はレーザ装置６ａから被
測定物９までの距離に対応し、被測定物９の距離が変わ
るとＰＳＤ６ｃ上での結像位置も変わるので、ＰＳＤ６
ｃ上の結像位置が予め登録された位置になるようにプロ
ーブ２をＺ軸方向に移動させる。
【００２３】図１０（Ｂ）と（Ｃ）はそのＺ軸方向の調
整過程を示したのもであり、現在位置Ｚが登録されたＺ
0と等しくなるようにプローブ２のＺ軸方向が調整され
る。位置Ｐ(Ｘ,Ｙ,Ｚ）がＰ(Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0）となるよう
に調整されると、測定部位が方位角θの回転中心、すな
わちＸ軸上に位置決めされたことになる。
【００２４】測定面積が決められたあと、光の入射角度
である測定方位を決める。ここでは測定方位を決めるた
めに、被測定物９からの透過光強度を検出する。光が被
測定物を透過する際、被測定物９の厚さが厚いほど透過
光が弱くなる。したがって、透過光強度が最も強くなる
入射角に対応するパス長が一番短かい。この最も短かい
パス長に対応する光の入射角度を物理量を測定する際の
入射方位として用いる。
【００２５】図１１（Ａ）は方位決定手段８の一例を示
したものであり、ビーム照射部８ａと受光部８ｂを含ん
でいる。ビーム照射部８ａでは、レーザビーム６０をポ
リゴンミラー６２に入射させ、ポリゴンミラー６２によ
る反射光をレンズ６４に入射させる。ポリゴンミラー６
２の反射面がレンズ６４の焦点位置にくるように配置し
ておくことにより、ポリゴンミラー６２の反射光がレン
ズ６４を経由してレンズ６４の光学系の光軸と平行なビ
ームとなる。平行ビームはレンズ６６により集光させて
被測定物９に入射させ、被測定物９の透過光を受光部８
ｂにより検出する。レンズ６６は被測定物９がレンズ６
６の焦点位置にくるように配置しておくことにより、レ
ンズ６６を経たレーザビームが被測定物９の同一位置に
入射する。被測定物９の透過光を受光部８ｂにより検出
してその透過光強度が最も強くなる入射角θｐを物理量
を測定する際の測定光の入射角（測定方位）θ0とす
る。図１１（Ｂ），（Ｃ）はこの測定方位θ0を調整す
る過程を示したものである。
【００２６】このように、位置（Ｘ0，Ｙ0）、測定面積
（距離）（Ｚ0）及び測定方位（θ0）が決定されると、
図１２に示されるように、物理量として血糖濃度などを
測定する物理量測定装置１０をプローブの決定された位
置に配置し、その決定された条件において測定を行な
う。
【００２７】図１３と図１４は測定条件の決定から物理
量（例えば血糖値）測定までをまとめて示したものであ
る。測定を開始すると、まず測定条件（Ｘ0，Ｙ0，
Ｚ0，θ0）を決定する。その測定が初回の測定である場
合には、特徴のある画像を二次元画像検出手段４で取り
込み、特徴点の座標（Ｘ0，Ｙ0）を新規に登録する。そ
の測定が２回目以降の測定である場合には、登録されて
いる座標（Ｘ0，Ｙ0）を呼び出して参照する。その後、
測定装置を初期化する。ここでは、図４に示されるよう
にプローブ２の初期化を行なう。
【００２８】その後、まず、被測定物９を図８に示され
るような仮方向決め装置により所定の位置に設置する。
この状態では被測定物の設定軸とＸ軸との間の角度αは
０°であり、方位角θは測定状態のθ0である。位置Ｐ
(Ｘ,Ｙ,Ｚ）はまだ測定状態の位置Ｐ(Ｘ0,Ｙ0,Ｚ0）に
はなっていない。仮方向決め装置を除去し、被測定物を
非接触状態で空間に配置する。まず、二次元画像検出手
段４がセンシング位置にくるようにプローブ２が回転
し、二次元画像検出手段４が現在画像を取り込み、その
画像はモニタ４８に表示される。
【００２９】二次元画像検出手段４により取りこまれた
現在位置が登録位置と比較され、現在位置（Ｘ，Ｙ）が
登録位置（Ｘ0，Ｙ0）となるようにＸモータとＹモータ
が駆動される。次に、一次元位置検出装置の距離測定手
段６がセンシング位置にくるようにプローブ２が回転
し、距離測定手段６で現在距離が検出され、Ｚ＝Ｚ0と
なるようにＺモータが駆動される。
【００３０】次に、方位決定手段８のビーム照射部８ａ
がセンシング位置にくるようにプローブ２が回転し、方
位を変えてビーム照射部８ａからレーザビームが被測定
物９に照射され、その透過光が受光部８ｂで検出されて
透過光量が最大になる方位角θmaxを決定する。その
後、物理量測定装置がセンシング位置からさらに上記で
決定された方位角θmaxとなるようにプローブ２が回転
する。その位置で被測定物に複数波長にわたって測定光
が照射され、その出力光を検出してデータ処理装置でデ
ータ処理される。データ処理装置では、例えば多変量分
析により血糖濃度が算出され、その値はディスプレイ５
０に表示される。
【００３１】図１５は複数回の測定を繰り返し行なう場
合の手順を示したものである。測定回数を示すｍを０に
初期設定し、測定回数ｎを設定する。図１３に示された
ように測定条件として位置（Ｘ0，Ｙ0）、距離Ｚ0及び
方位θ0を決定して物理量の測定を行い、測定回数のｍ
に１を加算する。測定回数ｍがｎになるまでこの操作を
繰り返す。図１５では毎回の測定で測定条件を決定して
いるが、最初に被測定物を位置決めし、プローブを調整
すると被測定物がほとんど動かないと考えられる場合に
は、測定条件決定を一度行った後、物理量の測定を連続
してｎ回繰り返すようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明では被測定物を空間に配置し、被
測定物にあわせてプローブの位置、距離及び方位を決定
した後に物理量を測定するようにしたので、非接触状態
で行なう非侵襲測定であっても、再現性よく測定を行な
うことができる。そして非接触で測定することにより被
測定物がプローブから物理的又は精神的な影響を受ける
ことがなくなり、測定データのバラツキをなお抑えるこ
とができ、一層再現性のある測定を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法を示す概略フローチャート図であ
る。
【図２】 本発明装置を示す概略構成図である。
【図３】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ測定方位決定の原
理を示す図であり、それぞれ（ａ）は透過光の光路と測
定方位角θの関係を示し、（ｂ）は測定方位角θに対す
る透過光量の関係を示す。
【図４】 プローブに対する二次元画像検出手段、距離
測定手段、方位決定手段８及物理量測定装置の配置を示
す概略平面図である。
【図５】 一実施例の測定装置を具体的に示す斜視図で
ある。
【図６】 プローブ、各種センサ類及び被測定物の相対
的な位置関係を示す斜視図である。
【図７】 一実施例の装置の全体を概略的に示すブロッ
ク図である。
【図８】 被測定物を空間に配置する際にその位置と方
向を予備的に決めるための仮方向決め装置を示す斜視図
である。
【図９】 （Ａ）はセンシング位置を定めるための二次
元画像検出手段の概略図、（Ｂ）は位置決めの過程を示
す図である。
【図１０】 （Ａ）は測定面積を定めるための距離測定
手段の概略図、（Ｂ）と（Ｃ）はその距離調整過程を示
す図である。
【図１１】 （Ａ）は方位決定手段の概略図、（Ｂ）は
方位決定の過程を示す図である。
【図１２】 物理量測定装置をプローブの決定された位
置に配置して測定を行なう状態を示す概略図である。
【図１３】 測定条件の決定から物理量測定までの操作
の前半部を示すフローチャート図である。
【図１４】 測定条件の決定から物理量測定までの操作
の後半部を示すフローチャート図である。
【図１５】 複数回の測定を繰り返し行なう場合の手順
を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
２ プローブ ４ 二次元画像検出手段 ６ 距離測定手段 ８ 方位決定手段 ８ａ ビーム照射部 ８ｂ 受光部 ９ 被測定物 １０ 物理量測定装置 ２０ Ｚステージ ３０ ＸＹステージ ２４，３２，３４，３６ モータ ４４ 制御・記憶・データ処理装置

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被測定部位の目印となる像、被測定部位
    から物理量測定装置までの距離、及び測定時の被測定部
    位に対する物理量測定装置の方位を予め登録しておき、
    次のステップ（Ａ）から（Ｄ）により物理量測定装置の
    位置及び方位を決定して測定を行なうことを特徴とする
    非接触非侵襲測定方法。 （Ａ）被測定物を所定の空間に非接触状態で配置し、プ
    ローブのセンシング位置に位置決め手段を配置して、そ
    の位置決め手段が予め登録された被測定部位の像を検出
    し、かつその検出した像の位置が登録されている像の位
    置と一致するように前記プローブの位置を調整するステ
    ップ、 （Ｂ）プローブのセンシング位置に距離測定手段を配置
    し、被測定部位までの距離が予め登録された距離になる
    ようにプローブの位置を調整するステップ、 （Ｃ）プローブのセンシング位置に方位決定手段を配置
    し、被測定部位の方位が予め登録された方位となるセン
    シング位置を決定するステップ、 （Ｄ）その後、プローブのセンシング位置に物理量測定
    装置を配置し、方位決定手段により決定された位置に移
    動させた後、その物理量測定装置から被測定部位に測定
    光を照射し、被測定部位からの出力光を検出して物理量
    を求めるステップ。
  2. 【請求項２】 前記プローブはリング状であり、被測定
    部位はそのプローブの中心に配置されるようになってお
    り、前記ステップ（Ｂ）における被測定部位までの予め
    登録された距離はそのプローブのリングの半径と等しく
    設定されている請求項１に記載の非接触非侵襲測定方
    法。
  3. 【請求項３】 前記ステップ（Ａ）で被測定物を所定の
    空間に非接触状態で配置する際に、予備的な位置決め装
    置を用いて位置決めした後、その予備的位置決め装置を
    除去することにより、被測定物を空間に非接触状態で配
    置する請求項１又は２に記載の非接触非侵襲測定方法。
  4. 【請求項４】 複数回の物理量測定を行なうに際し、毎
    回の物理量測定時に物理量測定装置の位置及び方位の決
    定作業を繰り返す請求項１，２又は３に記載の非接触非
    侵襲測定方法。
  5. 【請求項５】 被測定部位が非接触状態で配置される空
    間の周りに設置されたリング状のプローブと、 プローブの中心を通ってリングの面に直交する１つの面
    をＸＹ面とし、プローブの中心を通ってＸＹ面に直交す
    る軸をＺ軸としたとき、プローブをＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に
    移動可能に支持するとともに、プローブをリングを含む
    面内で回転可能に支持する支持機構と、 プローブのリングに沿って配置され内側に向けて取り付
    けられた位置決め手段、距離測定手段、方位決定手段及
    び物理量測定装置のセンサ類と、 被測定部位の目印となる像の位置、測定時の被測定部位
    から前記リングとＺ軸との交点に位置するセンシング位
    置までの距離、及び測定時の被測定部位に対する物理量
    測定装置の方位を記憶しており、所定の空間に非接触状
    態で配置された被測定物に対し、センシング位置に前記
    位置決め手段を配置したとき、その位置決め手段が予め
    登録された被測定部位の像を検出し、かつその検出した
    像の位置が登録されている像の位置と一致するように前
    記支持機構をＸ軸方向とＹ軸方向に制御してプローブの
    位置を調整し、プローブのセンシング位置に前記距離測
    定手段を配置したとき、被測定部位までの距離が予め登
    録された距離になるように前記支持機構をＺ軸方向に制
    御してプローブの位置を調整し、プローブのセンシング
    位置に前記方位決定手段を配置したとき、被測定部位の
    方位が予め登録された方位となる位置を決定し、プロー
    ブのセンシング位置に前記物理量測定装置を配置したと
    き、前記物理量測定装置を前記方位決定手段により決定
    された位置に移動させる位置制御部と、 前記位置制御部により位置決めされた前記物理量測定装
    置の検出信号から物理量を算出するデータ処理装置と、
    を備えたことを特徴とする測定装置。
  6. 【請求項６】 前記位置決め手段は、二次元画像検出装
    置である請求項５に記載の測定装置。
  7. 【請求項７】 前記距離測定手段は、光ビームを被測定
    物に照射する第１の光ビーム照射光学系、被測定物によ
    る前記光ビームの反射光を受光する位置検出素子、及び
    被測定物による反射光を位置検出素子上に集光させる受
    光光学系を備え、前記位置検出素子上の集光位置により
    センシング位置から被測定物までの距離を検出するもの
    である請求項５又は６に記載の測定装置。
  8. 【請求項８】 前記方位決定手段は、方位を変えて光ビ
    ームを被測定物に照射する第２の光ビーム照射光学系
    と、被測定物を透過した前記光ビームを検出する受光部
    と、その受光部が検出した透過光強度又はその微分値に
    より、物理量を測定する際の測定光の入射角を決定する
    ものである請求項５から７のいずれかに記載の測定装
    置。
  9. 【請求項９】 被測定物を所定の空間に配置する際にそ
    の位置と方向を予備的に決めるための仮方向決め装置が
    取外し可能にさらに設けられている請求項５から８のい
    ずれかに記載の測定装置。
  10. 【請求項１０】 前記位置制御部は、プローブの位置決
    めを行なう機能を実行するプログラムを備えている請求
    項５から９のいずれかに記載の測定装置。
  11. 【請求項１１】 前記位置制御部は、複数回の物理量測
    定を行なう際に、毎回の物理量測定時にプローブの位置
    決めのプログラムを繰り返すように制御するものである
    請求項１０に記載の測定装置。
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