JP2000146694A - 分光特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定対象物内に含まれる微量成分量を精度良
く推定することができる分光特性測定装置を提供する。 【解決手段】 分光特性測定装置１０は、本体１２と遮
光ケース１４とを備えて構成され、本体１２の内部に
は、２つの単色光源ユニット２８，３０、白色光源ユニ
ット３２、受光センサユニット３４、分光センサユニッ
ト３６、制御ユニット３８及び電源ユニット４０が設け
られている。制御ユニット３８は、受光センサユニット
３４によって検出された光に基づいて、測定対象物内に
おける単色光の平均光路長を算出する平均光路長算出部
と、分光センサユニット３６によって検出された白色光
と平均光路長算出部によって算出された平均光路長とに
基づいて、測定対象物の分光特性を算出する分光特性算
出部とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物の分光
特性を測定する分光特性測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】測定対象物の内部に所定の波長帯域を有
する光を投射し、測定対象物の内部を透過した光を検出
することにより測定対象物の分光特性を測定する分光特
性測定装置が知られている。かかる分光特性を分析する
ことにより、具体的には各波長における吸収係数を分析
することにより、測定対象物を破壊することなく測定対
象物内に含まれる微量成分の定量が可能となることか
ら、上記分光特性測定装置は、生体内に含まれるヘモグ
ロビンの定量、果物に含まれる糖分量の定量などに広く
用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記分光特性
測定装置には、測定対象物内部の物理的状態の相違が、
分光特性測定結果に大きく影響するといった問題点があ
った。すなわち、測定対象物が例えば生体である場合に
は、その生体が筋肉質であるか脂質であるかの相違によ
り、また、測定対象物が例えば果物である場合には、そ
の果肉を形成している細胞組織が完全な場合と細胞組織
に崩壊が起こり始めた場合等との物理的な相違により、
分光特性測定結果が大きく変動してしまい、測定対象物
内に含まれる微量成分量を精度良く推定することは困難
であった。

【０００４】そこで本発明は、上記問題点を解決し、測
定対象物内部の物理的状態の相違に関わらず、測定対象
物の分光特性を精度良く測定し、測定対象物内に含まれ
る微量成分量を精度良く推定することができる分光特性
測定装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の分光特性測定装置は、測定対象物の分光特
性を測定する分光特性測定装置であって、測定対象物表
面上の所定の投射箇所から測定対象物の内部に光を投射
する第１の光投射手段と、第１の光投射手段によって投
射され、測定対象物表面上の所定の出射箇所から出射す
る光を検出する第１の光検出手段と、第１の光検出手段
によって検出された光に基づいて、入射箇所から出射箇
所までの平均光路長を算出する平均光路長算出手段と、
投射箇所から測定対象物の内部に所定の波長帯域を有す
る光を投射する第２の光投射手段と、第２の光投射手段
によって投射され、出射箇所から出射する光を検出する
第２の光検出手段と、第２の光検出手段によって検出さ
れた波長帯域における光と平均光路長算出手段によって
算出された平均光路長とに基づいて、測定対象物の分光
特性を算出する分光特性算出手段とを備えたことを特徴
としている。

【０００６】分光特性算出手段が、第２の光検出手段に
よって検出された波長帯域における光だけでなく、平均
光路長算出手段によって算出された平均光路長をも用い
て測定対象物の分光特性を算出することで、測定対象物
内部の物理的状態の相違に伴う平均光路長の変化が分光
特性測定結果に与える影響を除去することが可能とな
る。

【０００７】また、本発明の分光特性測定装置において
は、分光特性算出手段が、第２の光検出手段によって検
出された波長帯域における光強度分布の波長による微分
値と平均光路長とに基づいて、分光特性を算出すること
を特徴としてもよい。

【０００８】分光特性算出手段が、第２の光検出手段に
よって検出された波長帯域における光強度分布の波長に
よる微分値を用いて分光特性を算出することで、波長の
変化に対する分光特性の変化の検出感度を高めることが
できる。

【０００９】本発明の分光特性測定装置においては、第
１の光投射手段が、投射箇所から測定対象物の内部に単
色光を投射し、第１の光検出手段が、第１の光投射手段
によって投射され、出射箇所から出射される単色光の位
相を検出し、平均光路長算出手段が、第１の光投射手段
によって投射される単色光の位相と第１の光検出手段に
よって検出される単色光の位相との差に基づいて、平均
光路長を算出することを特徴としてもよい。

【００１０】第１の光投射手段によって投射される単色
光の位相と第１の光検出手段によって検出される単色光
の位相との差に基づいて平均光路長を算出することで、
平均光路長を精度良く算出することができる。

【００１１】本発明の分光特性測定装置においては、第
１の光投射手段が、投射箇所から測定対象物の内部に、
互いに異なる波長を有する２以上の単色光を投射し、第
１の光検出手段が、第１の光投射手段によって投射さ
れ、出射箇所から出射される各単色光の位相を検出し、
平均光路長算出手段が、第１の光投射手段によって投射
される各単色光の位相と第１の光検出手段によって検出
される各単色光の位相との差に基づいて、平均光路長を
算出することを特徴としてもよい。

【００１２】互いに異なる波長を有する２以上の単色光
を用いて平均光路長を算出することで、平均光路長に波
長依存性がある場合であっても、平均光路長を精度良く
算出することができる。

【００１３】本発明の分光特性測定装置においては、第
１の光投射手段が、投射箇所から測定対象物の内部にパ
ルス光を投射し、第１の光検出手段が、第１の光投射手
段によって投射され、出射箇所から出射されるパルス光
を検出し、平均光路長算出手段が、第１の光投射手段に
よってパルス光が投射された時刻と第１の光検出手段に
よってパルス光が検出された時刻との差に基づいて、平
均光路長を算出することを特徴としてもよい。

【００１４】第１の光投射手段によってパルス光が投射
された時刻と第１の光検出手段によってパルス光が検出
された時刻との差に基づいて平均光路長を算出すること
で、平均光路長を容易に算出することができる。

【００１５】本発明の分光特性測定装置においては、第
１の光投射手段が、第１の光源と、第１の光源から発せ
られた光を所定の投射箇所に導く第１の投光用光ファイ
バとを備え、第１の光検出手段が、第１の受光器と、出
射箇所から出射される光を第１の受光器に導く第１の受
光用光ファイバとを備え、第２の光投射手段が、第２の
光源と、第２の光源から発せられた光を所定の投射箇所
に導く第２の投光用光ファイバとを備え、第２の光検出
手段が、第２の受光器と、出射箇所から出射される光を
第２の受光器に導く第２の受光用光ファイバとを備えた
ことを特徴としてもよい。

【００１６】各光投射手段が投光用光ファイバを備える
ことで、光源から発せられた光を効率よく投射箇所に導
くことができるとともに、各光検出手段が受光用光ファ
イバを備えることで、出射箇所から出射される光を効率
よく受光器に導くことができる。

【００１７】本発明の分光特性測定装置においては、第
１の投光用光ファイバ及び第２の投光用光ファイバはそ
れぞれ、複数の光ファイバから構成され、その出射端が
混在して配置されており、第１の受光用光ファイバ及び
第２の受光用光ファイバはそれぞれ、複数の光ファイバ
から構成され、その入射端が混在して配置されているこ
とを特徴としてもよい。

【００１８】第１の投光用光ファイバ及び第２の投光用
光ファイバをそれぞれ複数の光ファイバから構成し、そ
の出射端を混在して配置することにより、第１の光投射
手段から投射される光と第２の光投射手段から投射され
る光の投射位置を混在させ、均等に投射することができ
る。また、第１の受光用光ファイバ及び第２の受光用光
ファイバをそれぞれ複数の光ファイバから構成し、その
入射端を混在して配置することで、第１の光検出手段に
入射する光と第２の光検出手段に入射する光の入射位置
を混在させ、均等に入射させることができる。

【００１９】本発明の分光特性測定装置においては、分
光特性算出手段は、第２の光検出手段によって検出され
た波長帯域における光と平均光路長算出手段によって算
出された平均光路長とに基づいて、測定対象物の吸収係
数及び散乱係数を算出し、吸収係数に基づいて、測定対
象物内に存在する微量成分量を特定し、吸収係数及び散
乱係数に基づいて、測定対象物の物理的性質を特定する
ことを特徴としてもよい。

【００２０】第２の光検出手段によって検出された波長
帯域における光と平均光路長算出手段によって算出され
た平均光路長とに基づいて、測定対象物の吸収係数及び
散乱係数を算出し、当該吸収係数及び散乱係数に基づい
て、測定対象物内に存在する微量成分量の特定、測定対
象物の物理的性質の特定を行うことで、測定対象物内に
存在する微量成分量の特定、測定対象物の物理的性質の
特定が容易となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態にかかる分光特
性測定装置について、図面を参照して説明する。まず、
本発明の実施形態にかかる分光特性測定装置の構成につ
いて説明する。図１は、本実施形態に係る分光特性測定
装置の一部切り欠き斜視図である。

【００２２】本実施形態に係る分光特性測定装置１０
は、本体１２と、遮光材からなる遮光ケース１４とを備
えて構成されており、測定対象物を本体１２の上面に載
置し、測定対象物全体を遮光ケース１４で覆った状態で
分光特性の測定が行われる。測定時に遮光ケース１４を
用いることで、外乱光の影響が除去できる。

【００２３】本体１２の上面には、測定対象物表面上の
所定の投射箇所から測定対象物の内部に対して、後述の
単色光及び白色光を投射する出射端１６と、出射端１６
から測定対象物の内部に投射された光のうち測定対象物
表面上の所定の出射箇所から出射する光を導入させる入
射孔１８とが設けられている。また、本体１２の上面で
あって、出射端１６及び入射孔１８が設けられている部
分に形成された試料面２０は、低反射性の材料からな
り、測定対象物表面と試料面２０との間の再帰反射が防
止される。

【００２４】本体１２の前面部には、分光測定によって
得られる測定対象物内部の微量成分量をはじめ、散乱係
数、吸収係数、平均光路長、変調度等の情報を表示する
表示パネル２２、測定の開始を指示する測定スイッチ２
４、表示パネル２２の表示内容の切り替え等を指示する
機能スイッチ２６等が設けられている。

【００２５】本体１２の内部には、単色光を出力する２
つの単色光源ユニット２８，３０（第１の光源）、白色
光（所定の波長帯域を有する光）を出力する白色光源ユ
ニット３２（第２の光源）、単色光源ユニット２８，３
０から投射され、測定対象物内を伝搬した上記単色光を
検出する受光センサユニット３４（第１の受光器）、白
色光源ユニット３２から投射され、測定対象物内を伝搬
した上記白色光を検出する分光センサユニット３６（第
２の受光器）、分光特性測定装置全体の制御及び演算等
を行う制御ユニット３８、及び、上記各ユニットに電源
を供給する電源ユニット４０を備えて構成される。

【００２６】単色光源ユニット２８には、波長７７５ｎ
ｍの単色光を出射する半導体レーザモジュール４２が備
えられている。半導体レーザモジュール４２は、出射光
量をモニタするためのフォトダイオードを備えており、
該フォトダイオードの検出光量をフィードバックするこ
とにより、一定光量の単色光を出射することができるよ
うになっている。また、半導体レーザモジュール４２は
シャッタを備えており、当該シャッタを開閉することに
よって、任意のタイミングで単色光を出射することを可
能としている。半導体レーザモジュール４２と本体１２
の上面に設けられた出射端１６とは、単色光照射用光フ
ァイバ４４（第１の投射用光ファイバ）によって光接続
されており、半導体レーザモジュール４２から出射され
た単色光は、単色光照射用光ファイバ４４を介して出射
端１６から出射され、本体１２の上面に載置された測定
対象物の内部に投射される。

【００２７】単色光源ユニット３０には、波長９０５ｎ
ｍの単色光を出射する半導体レーザモジュール４６が備
えられており、その他の構成は、単色光源ユニット２８
と同様である。

【００２８】白色光源ユニット３２は、主として６００
〜１１００ｎｍの波長帯域を有する白色光を照射する白
色ランプ４８と、白色ランプ４８から照射される白色光
のうち、分光測定には不要である波長１１００ｎｍ以上
の光をカットする熱線カットフィルタ５０と、白色ラン
プ４８から照射された白色光の白色光照射用光ファイバ
５４（第２の投射用光ファイバ）への導光、遮光を切り
替えるシャッタ５２を備えて構成される。白色光源ユニ
ット３２と本体１２の上面に設けられた出射端１６と
は、白色光照射用光ファイバ５４によって光接続されて
おり、白色光源ユニット３２から出射された白色光は、
白色光照射用光ファイバ５４を介して出射端１６から出
射され、本体１２の上面に載置された測定対象物の内部
に投射される。

【００２９】受光センサユニット３４は、波長７７５ｎ
ｍ及び９０５ｎｍの単色光に感度を有するＰＭＴ（フォ
ト・マルチプライヤ・チューブ）５６とシャッタ５８と
を備えており、シャッタ５８を開閉することによって、
ＰＭＴ５６が任意のタイミングで上記単色光を受光でき
るようになっている。ＰＭＴ５６と本体１２の上面に設
けられた入射端１８とは、単色光受光用光ファイバ６０
（第１の受光用光ファイバ）によって光接続されてお
り、入射端１８から入射する単色光は、単色光検出用光
ファイバ６０を介してＰＭＴ５６によって検出される。
当該受光センサユニット３４により、上記単色光の位相
を検出することが可能となる。

【００３０】分光センサユニット３６は、白色光検出用
光ファイバ６２（第２の受光用光ファイバ）を介して入
射端１８から導かれた白色光を分光するための回折格子
６４と、回折格子６４によって分光された各波長毎の光
を検出するＣＣＤ６６とを備え、分散型の分光器を構成
している。分光センサユニット３６にはまた、上記白色
光を任意のタイミングでＣＣＤ６６に導くためのシャッ
タ６８を有している。当該分光センサユニット３６によ
り、白色光の波長帯域における光強度分布を検出するこ
とが可能となる。

【００３１】ここで、出射端１６及び入射端１８におい
て、上記単色光照射用光ファイバ４４、白色光照射用光
ファイバ５４、単色光検出用光ファイバ６０及び白色光
検出用光ファイバ６２の端面は、図２（ａ）に示すよう
に配置されている。すなわち、出射端１６においては、
単色光源ユニット２８，３０のそれぞれから延びる複数
本の単色光照射用光ファイバ４４の出射端と白色光源ユ
ニット３２から延びる複数本の白色光照射用光ファイバ
５４の出射端とが混在して配置されており、入射端１８
においては、受光センサユニット３４に延びる複数本の
単色光検出用光ファイバ６０の出射端と分光センサユニ
ット３６に延びる複数本の白色光検出用光ファイバ６２
の出射端とが混在して配置されている。出射端１６及び
入射端１８をこのような構成とすることで、単色光と白
色光とを測定対象物表面上の同一の投射箇所から測定対
象物の内部に投射させることができ、また、測定対象物
表面上の同一の出射箇所から出射された単色光と白色光
とを検出することができる。

【００３２】また、これは、図２（ｂ）に示すように、
出射端１６においては、単色光源ユニット２８，３０の
それぞれから延びる２本の単色光照射用光ファイバ４４
の周囲に、白色光源ユニット３２から延びる白色光照射
用光ファイバ５４が多数本配置されており、入射端１８
においては、受光センサユニット３４に延びる単色光検
出用光ファイバ６０の周囲に、分光センサユニット３６
に延びる白色光検出用光ファイバ６２が多数本配置され
ていてもよい。

【００３３】図３は、分光特性測定装置１０（特に制御
ユニット３８）のシステム構成図である。制御ユニット
３８は、装置全体の動作を制御する制御部７０と、受光
センサユニット３４のＰＭＴ５６によって検出された光
に基づいて、測定対象物Ｍ内における単色光の平均光路
長を算出する平均光路長算出部７２（平均光路長算出手
段）と、分光センサユニット３６のＣＣＤ６６によって
検出された白色光と平均光路長算出部７２によって算出
された平均光路長とに基づいて、測定対象物Ｍの分光特
性を算出し、測定対象物Ｍに含まれる微量成分の定量を
行う分光特性算出部７４（分光特性算出手段）と、種々
の回路素子とを備えて構成される。以下、詳細に説明す
る。

【００３４】まず、半導体レーザユニット４２，４６を
動作させる回路は以下のような構成となっている。半導
体レーザユニット４２，４６を動作させる回路は、制御
部７０からの制御信号に基づいて、１４０ＭＨｚの高周
波信号を作成する発振器７６、発振器７６から出力され
た高周波信号を増幅するＲＦアンプ７８、制御部７０か
ら出力されたパルス状のゲート信号を増幅するパルスア
ンプ８０、パルスアンプ８０によって増幅されたゲート
信号とＲＦアンプ７８によって増幅された高周波信号と
を加算する加算器８２を備えて構成される。加算器８２
から出力された信号によって半導体レーザモジュール４
２，４６を駆動することにより、半導体レーザ４２，４
６からは１４０ＭＨｚで変調されたレーザ光が時間差を
おいて出力される。また、パルスアンプ８０の前段に
は、オートレベルコントローラ８４が設けられており、
半導体レーザモジュール４２，４６内のフォトダイオー
ドからフィードバックされた光量に基づいて、半導体レ
ーザモジュール４２から出力される単色光の光量が一定
となるように、制御されている。さらに、ＲＦアンプ７
８と加算器８２との間には、上記ゲート信号に伴ってＯ
Ｎ−ＯＦＦされる高周波アナログスイッチ８６が設けら
れており、ダークデータの測定を可能とするとともに、
複数の半導体レーザモジュール４２，４６への信号切り
替えを容易としている。

【００３５】半導体レーザモジュール４２、４６内のシ
ャッタ及び受光センサモジュール３４内のシャッタ５８
は、制御部７０からの制御信号によって開閉される。従
って、これらのシャッタは、半導体レーザモジュール４
２，４６による単色光の投射時のみ開となり（白色ラン
プ４８による白色光照射時は閉となる）、ＰＭＴ５６に
誤って過大光が入射しないようになっている。

【００３６】受光センサモジュール３４内のＰＭＴ５６
によって単色光が受光され、光電変換された検出信号の
処理回路は、以下のようになっている。すなわち、ＰＭ
Ｔ５６の後段には、検出信号の直流成分を増幅するパル
スアンプ８８と検出信号の交流成分を増幅するＲＦアン
プ９０とが設けられている。また、ＲＦアンプ９０の後
段には、ＲＦアンプ９０から出力された信号と、上述の
発振器７６から出力され、ＲＦアンプ９２によって増幅
された信号とを入力し、両信号の位相差信号のｓｉｎ成
分とｃｏｓ成分とを出力する位相検波器９４が設けられ
てる。また、位相検波器９４の後段には、制御部７０か
らのゲート信号に基づいて、位相検波器９４から出力さ
れた位相差信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とのそれぞれ
を積分する積分回路９６，９８が設けられている。パル
スアンプ８８、積分回路９６，９８のそれぞれから出力
された信号は、これらの後段に設けられたアナログスイ
ッチ１００によって選択的に切り替えられ、Ａ／Ｄコン
バータ１０２を介して平均光路長算出部７２に入力され
る。

【００３７】分光特性を検出する回路は、制御部７０か
らの制御信号に基づいて、白色光源ユニット４８内の白
色ランプ４８、シャッタ５４及び分光センサユニット３
６内のシャッタ６８の動作を制御するドライバ１０４
と、分光センサユニット３６内のＣＣＤ６６によって光
電変換された信号を増幅するアンプ１０６と、アンプ１
０６から出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバ
ータ１０８とを備えて構成される。Ａ／Ｄコンバータ１
０８から出力された信号は、分光特性算出部７４に入力
される。

【００３８】平均光路長算出部７２は、上記位相検波器
９４から出力された位相差信号に基づいて平均光路長を
算出するが、その算出方法については後述する。また、
分光特性算出部７４は、ＣＣＤ６６によって検出された
波長帯域における光強度分布の波長による微分値を用い
て内部成分の推定等を行うが、詳細な推定方法は後述す
る。

【００３９】制御部７０はまた、表示パネル２２への表
示内容を制御するとともに、インタフェース端子１１０
を介して外部のパソコン等とデータのやりとりすること
が可能となっている。

【００４０】続いて、本実施形態に係る分光特性測定装
置の作用について説明する。図４は、本実施形態に係る
分光特性測定装置１０を用いて、測定対象物の分光特性
（例えば吸収係数）を測定し、測定対象物に含まれる微
量成分の定量を行う場合の処理の流れを示すフローチャ
ートである。分光特性測定装置１０を用いて測定対象物
の分光特性を測定する場合は、まず位相データの収集
（Ｓ１）を行う。

【００４１】位相データの収集の際には、制御部７０か
ら出力された制御信号により、発振器７６によって１４
０ＭＨｚの高周波信号が作成され、ＲＦアンプ７８によ
って増幅される。また、制御部７０から出力されたパル
ス状のゲート信号がパルスアンプ８０によって増幅さ
れ、パルスアンプ８０によって増幅されたゲート信号と
ＲＦアンプ７８によって増幅された高周波信号とが加算
器８２によって加算される。

【００４２】加算器８２から出力された駆動信号によ
り、半導体レーザユニット４２，４６が動作して波長７
７５ｎｍと９０５ｎｍの単色光（レーザ光）が時間差を
もって出力される。

【００４３】半導体レーザモジュール４２から単色光が
出力されると、制御部７０からの制御信号により、半導
体レーザモジュール４２内のシャッタが開かれ、単色光
照射用光ファイバ４４を介して出射端１６からレーザ光
が出射される。出射端１６から出射された単色光は、本
体１２の上面におかれた測定対象物Ｍの特定の投射箇所
から測定対象物Ｍの内部に投射される。

【００４４】測定対象物Ｍの内部に投射された単色光
は、測定対象物Ｍの内部で屈折、散乱、吸収され、測定
対象物Ｍの表面上の様々な箇所から出射される。中で
も、入射端１８の直上部（特定箇所）から出射された上
記単色光は、入射端１８に導入され、単色光検出用光フ
ァイバ６０を介してＰＭＴ５６によって検出される。
尚、半導体レーザモジュール４２内のシャッタが開とな
っているときには、ＰＭＴ５６の前面に設けられている
シャッタ５８も開となり、ＰＭＴ５６による単色光の検
出が可能となる。

【００４５】ＰＭＴ５６によって単色光が受光される
と、ＰＭＴ５６によって光電変換された検出信号の直流
成分はパルスアンプ８８で、検出信号の交流成分はＲＦ
アンプ９０でそれぞれ増幅される。ＲＦアンプ９０から
出力された信号と、上述の発振器７６から出力されてＲ
Ｆアンプ９２によって増幅された信号とは、位相検波器
９４に入力され、位相検波器９４からは両信号の位相差
信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とが出力される。位相検
波器９４から出力された位相差信号のｓｉｎ成分とｃｏ
ｓ成分はそれぞれ、制御部７０からのゲート信号に基づ
いて、積分回路９６，９８によって積分される。

【００４６】パルスアンプ８８からの出力信号（以下、
ＤＣ成分信号という）、積分回路９６からの出力信号
（以下、ｓｉｎ成分信号という）及び積分回路９８から
の出力信号（以下、ｃｏｓ成分信号という）は、アナロ
グスイッチ１００を切り替えることにより選択的にＡ／
Ｄコンバータ１０２に入力され、Ａ／Ｄコンバータ１０
２によってＡ／Ｄ変換された後、平均光路長算出部７２
に入力される。

【００４７】また、高周波アナログスイッチ８６をＯＦ
Ｆとした状態で、ダークデータの測定も行われ、単色光
がフォトダイオードに入射しない場合におけるＤＣ成分
信号、ｓｉｎ成分信号、ｃｏｓ成分信号も平均光路長算
出部７２に入力される。

【００４８】位相データの収集が終わると、続いて分光
データ収集（Ｓ２）を行う。分光データ収集は、以下の
ように行う。すなわち、制御部７０からの制御信号に基
づいてドライバ１０４を駆動させると、白色ランプ４８
が点灯し、主として６００〜１１００ｎｍの波長帯域を
有する白色光が発せられる。

【００４９】ここで、６００〜１１００ｎｍの波長帯域
を用いることで、水分（ＯＨ基の振動に由来するも
の）、タンパク質（ＮＨ基の振動に由来するもの）、脂
質（ＣＨ₂基の振動に由来するもの）、でんぷん（ＯＨ
基、ＣＨ基の振動に由来するもの）など、食品、植物あ
るいは生体中に存在する成分のほとんど全ての吸収情報
を得ることが可能となり、食品、植物あるいは生体中に
存在する成分の成分量を推定することができる。

【００５０】ドライバ１０４によってシャッタ５４が開
かれると、熱線カットフィルタ５０によって分光測定に
は不要である波長帯域の光を除去された上記白色光は、
白色光照射用光ファイバ５４を介して出射端１６から出
射される。出射端１６から出射された白色光は、本体１
２の上面におかれた測定対象物Ｍの特定の投射箇所、す
なわち位相データ収集の際に単色光が投射された箇所か
ら測定対象物Ｍの内部に投射される。

【００５１】測定対象物Ｍの内部に投射された白色光
は、測定対象物Ｍの内部で屈折、散乱、吸収され、測定
対象物Ｍの表面上の様々な箇所から出射される。中で
も、入射端１８の直上部（特定箇所、上記入射端１８に
導入された単色光が出射した箇所）から出射された上記
白色光は、入射端１８に導入され、白色光検出用光ファ
イバ６２を介して分光センサユニット３６に入力され
る。

【００５２】分光センサユニット３６に入力された白色
光は、回折格子６４によって波長毎に分光され、ＣＣＤ
６６によって各波長毎の光、より具体的には白色光の波
長帯域における光強度分布が検出される。尚、白色光源
ユニット３２内のシャッタ５４が開となっているときに
は、分光センサユニット３６内のシャッタ６８も開とな
り、ＣＣＤ６６による白色光の検出が可能となる。

【００５３】ＣＣＤ６６によって検出された各波長毎の
光は、ＣＣＤによって光電変換された後、アンプ１０６
によって増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０８によってＡ
／Ｄ変換された後、分光特性算出部７４に入力される。

【００５４】分光データ収集が終わると、続いて平均光
路長算出（Ｓ３）が行われる。平均光路長算出は、平均
光路長算出部７２によって行われる。以下、平均光路長
の算出方法について詳細に説明する。

【００５５】上記位相データ収集によって得られたダー
クデータにおけるＤＣ成分信号、ｓｉｎ成分信号、ｃｏ
ｓ成分信号、波長７７５ｎｍの単色光におけるＤＣ成分
信号、ｓｉｎ成分信号、ｃｏｓ成分信号をそれぞれｄ
０，ｓ０，ｃ０，ｄ１，ｓ１，ｃ１とすると、有効ＤＣ
成分信号ｄ１_eff、有効ｓｉｎ成分信号ｓ１_eff、有効ｃ
ｏｓ成分信号ｃ１_effはそれぞれ、 ｄ１_eff ＝ ｄ１ − ｄ０ （１） ｓ１_eff ＝ ｓ１ − ｓ０ （２） ｃ１_eff ＝ ｃ１ − ｃ０ （３） と表される。

【００５６】従って、発振器７６から出力された高周波
信号と測定対象物Ｍ内を伝搬してＰＭＴ５６によって検
出された高周波信号との位相差ｐ１は、 ｐ１ ＝ ｔａｎ^-1（ｓ１_eff／ｃ１_eff）×（３６０／２π） （４） となる。

【００５７】しかし、上記位相差ｐ１は、ＰＭＴ５６の
電圧の変動によって変化するため補正が必要となり、補
正された位相差ｐ１_corは、以下のようになる。

【００５８】 ｐ１_cor ＝ ｋ_ph − ｐ１ （５） ここで、ｋ_phは、ＰＭＴ５６の電圧による位相補正係数
であり、ＰＭＴ５６の電圧Ｖ_pmtの関数ｇ１として以下
の式で与えられる。

【００５９】ｋ_ph ＝ｇ１（Ｖ_pmt） （６） その結果、出射端１６から入射端１８までの平均光路
長、すなわち、上記単色光が測定対象物Ｍ内を伝搬する
平均光路長ｌ１は、 ｌ１ ＝ （（ｐ１_cor／３６０）／ｆ１）×ｃ×ｎ^-1 （７） となる。ここで、ｆ１は単色光の周波数、ｃは真空中の
光速、ｎは測定対象物Ｍの屈折率である。例えばｃ＝２
９９７９２４５８ｍ／ｓ、ｆ１＝１４０ＭＨｚ、ｎ＝
１．０のときに９０°の位相差があった場合は、ｌ１＝
５３５．３４ｍｍとなる。

【００６０】平均光路長算出部７２においては、平均光
路長ｌ１の他に、ＤＣ振幅ｄ１_amp、ＡＣ振幅ａ１_amp、
変調度ｍ１、吸収係数ａｂ１、散乱係数ｓｃ１等の量も
計算される。

【００６１】ＤＣ振幅ｄ１_ampは、以下の式によって表
される。

【００６２】 ｄ１_amp ＝ ｄ１_eff − ｋ_dc （８） ここで、ｋ_dcは装置関数の補正係数である。

【００６３】ＡＣ振幅ａ１_ampは、以下の式で与えられ
る。

【００６４】 ａ１_amp ＝ （ｓ１_cor ²＋ｃ１_cor ²）^1/2 （９） ここで、ｓ１_corとｃ１_corは、高周波ノイズの影響を補
正するための補正係数ｋ_s、ｋ_c、位相検波器９４のＩＱ
バランスを補正するための補正係数ｋ_iqを用いてそれぞ
れ、 ｓ１_cor ＝ ｓ１_eff − ｋ_s （１０） ｃ１_cor ＝ ｋ_iq×ｃ１_eff − ｋ_c （１１） で与えられる。

【００６５】変調度ｍ１は、 ｍ１ ＝ ａ１_amp／ｄ１_amp （１２） で与えられるが、ｍ１は、ＰＭＴ５６の電圧の変動によ
って変化するため補正が必要となり、補正された位相差
ｍ１_corは、以下のようになる。

【００６６】ｍ１_cor ＝ ｍ１／ｋ_mo （１３） ここで、ｋ_moは、ＰＭＴ５６の電圧による変調度補正係
数であり、ＰＭＴ５６の電圧Ｖ_pmtの関数ｇ２として以
下の式で与えられる。

【００６７】ｋ_mo ＝ｇ２（Ｖ_pmt） （１４） 吸収係数ａｂ１、散乱係数ｓｃ１は、例えば、Matthias
Kohl, Russell Watson, Gabriel Chow, Idris Robert
s, David Delpy, Mark Cope"Monitoring of cerebral h
emodynamics during open-heart surgery in children
using near infrared intensity modulated spectrosco
py"SPIE Vol.2979,pp408-pp416等に記載された方法によ
り求められる。

【００６８】尚、波長９０５ｎｍの単色光についても全
く同様に、平均光路長ｌ２、ＤＣ振幅ｄ２_amp、ＡＣ振
幅ａ２_amp、変調度ｍ２、吸収係数ａｂ２、散乱係数ｓ
ｃ２が算出される。

【００６９】平均光路長算出が終わると、続いて白色光
の波長帯域における各波長の吸収係数算出（Ｓ４）及び
内部成分推定（Ｓ５）が、分光特性算出部７４によって
行われる。以下、吸収係数算出方法及び内部成分推定方
法を、図５を用いて具体的に説明する。

【００７０】分光データ収集時に収集された白色光の波
長帯域における光強度分布は、図５（ａ）に示すよう
に、白色光の波長帯域における光の減衰量分布、すなわ
ち測定対象物Ｍによって吸収された吸光量分布に変換さ
れる。本実施形態に係る分光特性測定装置１０の場合
は、主として６００〜１１００ｎｍの波長帯域を有する
白色光を用いるため、図５中のλ１＝６００ｎｍ、λ２
＝１１００ｎｍとなる。

【００７１】一方、図５（ｂ）に示すように、平均光路
長算出部７２によって算出された波長λｓ＝７７５ｎｍ
の単色光の平均光路長ｌ１、波長λｔ＝９０５ｎｍの単
色光の平均光路長ｌ２とから、白色光の波長帯域におけ
る平均光路長の分布が求められる。当該平均光路長の分
布は、具体的には、波長空間において平均光路長ｌ１と
平均光路長ｌ２とを直線で結ぶことによって得られる。
ここで、異なる波長（７７５ｎｍ及び９０５ｎｍ）の２
つの単色光を用いて平均光路長分布を算出することで、
平均光路長に波長依存性がある場合であっても、各波長
毎の平均光路長を精度良く算出することができる。ま
た、吸収量に変化がある場合、その吸収係数に引きずら
れて平均光路長も変化する。そのため、波長軸に対して
スペクトル変化の大きい試料を測定する場合は、単色光
源ユニットの数を増やし、平均光路長分布を求める際の
回帰式を２次多項式、３次多項式あるいはｎ次多項式と
することで、測定精度が向上する。

【００７２】その後、図５（ａ）に示す吸光量分布を図
５（ｂ）に示す平均光路長分布で除す。具体的には、白
色光の波長帯域を構成する各波長について、当該波長に
おける吸光量を当該波長における平均光路長でわり算す
る。その結果、図５（ｃ）に示すような、白色光の波長
帯域における単位長さあたりの吸光量の分布、すなわち
吸収係数分布が求められる。

【００７３】続いて、図５（ｄ）に示すように、吸収係
数分布の波長による２次微分をとる。測定対象物の内部
成分推定に吸収係数の２次微分値を用いることで、波長
の変化に対する分光特性の変化の検出感度を高めること
ができる。

【００７４】内部成分量の推定は、以下のように行う。
すなわち、成分量を推定したい成分毎に、図５（ｅ）に
示すような各波長における成分量の破壊試験値と吸収係
数の２次微分値との関係を予め求めておく。その際各波
長について、図５（ｆ）に示すような、成分量の破壊試
験値と吸収係数の２次微分値との相関係数を求めてお
く。ここで、各波長の中で、成分量の破壊試験値と吸収
係数の２次微分値との相関係数の大きい波長（例えばλ
ｕ）の吸収係数の２次微分値を用いて、成分量を推定す
る。かかる方法によって推定された成分量は、図５
（ｇ）に示すように、成分量の破壊試験値とよく一致す
る。

【００７５】尚、上記説明においては、成分量の破壊試
験値と吸収係数の２次微分値との相関係数の大きい１波
長（λｕ）の吸収係数の２次微分値を用いて成分量を推
定していたが、これは、成分量の破壊試験値と吸収係数
の２次微分値との相関係数の大きい複数波長の吸収係数
の２次微分値から重回帰式を作成し、この重回帰式を用
いて成分量を推定しても良い。

【００７６】内部成分の推定が終わると、結果表示（Ｓ
６）が行われる。分光特性算出部７４によって推定され
た内部成分量は制御部７０に伝送され、表示パネル２２
に表示される。また、平均光路長算出部７２によって算
出された平均光路長ｌ１、ＤＣ振幅ｄ１_amp、ＡＣ振幅
ａ１_amp、変調度ｍ１、吸収係数ａｂ１、散乱係数ｓｃ
１、及び、分光特性算出部７４によって求められた吸光
量分布、平均光路長分布、吸収係数分布、吸収係数の２
次微分値の分布等も、制御部７０を介して表示パネル２
２に表示される。また、これらの算出値は、必要に応
じ、インタフェース端子１１０を介して外部のパソコン
等に伝送される。

【００７７】続いて、本実施形態に係る分光特性測定装
置の効果について説明する。本実施形態に係る分光特性
測定装置１０は、分光特性算出部７４が、ＣＣＤ６６に
よって受光された白色光の光強度分布だけでなく、平均
光路長算出部７２によって算出された平均光路長をも用
いて測定対象物Ｍに含まれる微量成分の成分量を推定す
ることで、測定対象物Ｍの内部の物理的状態の相違に伴
う平均光路長の変化が成分量の推定に与える影響を除去
することができる。その結果、測定対象物Ｍの内部の物
理的状態の相違に関わらず、測定対象物Ｍの分光特性を
精度良く測定し、測定対象物内に含まれる微量成分量を
精度良く推定することが可能となる。

【００７８】また、本実施形態に係る分光特性測定装置
１０においては、分光特性算出部７４が、ＣＣＤ６６に
よって受光された白色光の光強度分布の波長による微分
値を用いて内部成分量を算出することで、波長の変化に
対する分光特性の変化の検出感度を高めることができ
る。その結果、極めて精度の高い微量成分量の推定が可
能となる。

【００７９】さらに、本実施形態に係る分光特性測定装
置１０においては、発振器７６から出力される高周波信
号とＰＭＴ５６から出力される受光信号との位相差か
ら、単色光の平均光路長を算出することで、平均光路長
を精度良く算出することができる。また、異なる２波長
を用いて平均光路長分布を求めることで、平均光路長に
波長依存性がある場合であっても、平均光路長を精度良
く算出することができる。その結果、測定対象物Ｍ内の
微量成分量の推定精度が飛躍的に向上する。

【００８０】また、本実施形態に係る分光特性測定装置
１０においては、単色光照射用光ファイバ４４、白色光
照射用光ファイバ５４を用いることで、単色光及び白色
光を効率よく出射端１６に導くことができるとともに、
単色光検出用光ファイバ５８、白色光検出用光ファイバ
６２を用いることで、単色光及び白色光を効率よくＰＭ
Ｔ５６，ＣＣＤ６６に導くことができる。

【００８１】図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、従来技術
にかかる分光特性測定装置、本実施形態に係る分光特性
測定装置１０における成分量の推定値と破壊試験値との
関係を示したグラフである。尚、ここでは、３０個のリ
ンゴの内部に含まれる糖分の量をそれぞれ測定してい
る。また、上記説明においては、７７５ｎｍ及び９０５
ｎｍの２つの単色光を用いて平均光路長分布を測定して
いたが、これは、単一の単色光を用いた場合であっても
よく、図６（ｂ）に示す推定値は、７８９．６ｎｍの単
色光を用いて求めた平均光路長が一様に分布する平均光
路長分布を用いて求めている。また、成分量の推定に
は、破壊試験値と吸収係数との相関係数の大きい３波長
の吸収係数から作成した重回帰式を用いた。

【００８２】図６（ａ）、（ｂ）に表されるグラフ内の
実線は、成分量の推定値と破壊試験値とが等しくなる点
を結んだものであり、破線は、９５％の信頼区間の境界
を表している。

【００８３】図６（ａ）、（ｂ）から、本実施形態に係
る分光特性測定装置１０は従来技術にかかる分光特性測
定装置と比較して、測定対象物であるリンゴ内に含まれ
る糖分量を精度良く推定することが可能となることがわ
かる。定量的に見ても、従来技術にかかる分光特性測定
装置における成分量の推定値と破壊試験値との相関係数
が０．６０３１、標準偏差（ＳＥＣ）が０．７６３７で
あるのに対し、本実施形態に係る分光特性測定装置１０
における上記相関係数は０．７８３２、標準偏差（ＳＥ
Ｃ）が０．５９５２となり、推定精度が向上しているこ
とがわかる。また、図６（ｃ）は、平均光路長分布を求
めた後、吸収係数分布に対して波長における２次微分処
理を行い、破壊試験値と当該吸収係数の２次微分値との
相関係数の大きい３波長分のデータを用いて重回帰式を
作成し、成分量を推定した結果である。この場合、上記
相関係数が０．９６２５、標準偏差（ＳＥＣ）が０．２
５９７となり、推定精度も格段に向上している。

【００８４】分光特性算出部７４は、分光センサユニッ
ト３６によって検出された波長帯域における光と平均光
路長算出部７２によって算出された平均光路長とに基づ
いて、測定対象物の吸収係数及び散乱係数を算出し、当
該吸収係数に基づいて測定対象物内に存在する微量成分
量の特定を行うだけでなく、吸収係数及び散乱係数に基
づいて測定対象物の物理的性質を特定することも可能で
ある。

【００８５】具体的には、例えば、果物の硬さを推定す
ることが可能となる。図２２は、果物（柿）４０個の硬
さ（或一定の変位を与える為に必要な力）と平均光路長
との関係、図２３は、同じく果物４０個の硬さと散乱係
数との関係を示す。図２２，２３から、果物の硬さと散
乱係数（あるいは平均光路長）には強い相関があり、散
乱係数より硬さの推定が可能になることが分かる。すな
わち、果肉の密度が高い場合は散乱係数が高くなる傾向
があり、果肉密度が低い場合は散乱係数が低くなる傾向
がある。これは、果肉細胞に崩壊が起こり始めると細胞
壁が壊れて細胞内の液が浸出し始めるため、細胞壁での
散乱が少なくなって散乱係数が低くなるためであると思
われる。このことは、例えばメロン果肉が熟れた場合、
散乱物質が少なくなり、果肉の透明度が増す状態が観察
されることからもわかる。

【００８６】今まで、硬さの試験器としては、円錐状の
プランジャーを突き刺して、ある一定の深さに到達した
ときの加重値を測定するか、また平板状のプランジャー
用いて一定加重を与えてどの程度変形するかを確認する
手法などによって、果物の硬さを測定していた。しか
し、これらの方法では果物を傷つけてしまう等の問題が
あった。また、音響計測等の方法、すなわち小さなハン
マーで果物を叩いてその反響音より硬さを推定する方法
もあるが、この方法は果物を叩くことで果物を痛めてし
まうという問題があった。また、果物内に光を透過さ
せ、透過光量より硬さを推定する方法等も検討されてい
る。しかしこのように単に透過率によって推定する場合
は、果肉が硬く密であり散乱係数が大きいために透過量
が減衰しているのか、逆に、化学的成分量が多く吸収係
数が大きいことによって透過量が減衰しているのか区別
が付かなかった。しかし、本実施形態に係る分光特性測
定装置１０においては、散乱係数と吸収係数とを分けて
考えることができる為、このような問題点が回避される
だけでなく、内部物質の成分量を測定できることから、
総合的な品質の特定が可能となる。

【００８７】また、上記硬さは、歯触り度と言う指標で
も表現できる。図２４は梨２０個を用意し、同一部位を
縦方向と（果物の果頂部より光をいれ、果梗部より受光
する形態）と横方向で（果物の赤道面を沿うように、あ
る赤道面に光を入れ、ある距離だけ離れた赤道面より光
を受光する形態）測定を行い、縦方向の吸牧係数と横方
向の吸収係数、ならびに縦方向の散乱係数と横方向の散
乱係数をプロットしたものである。この横方向と縦方向
の測定値の違い、特に散乱係数の測定値の違いが、繊維
質感の歯触り度を表すことになる。

【００８８】すなわち、光は繊経質に沿って進行しやす
い傾向がある為、果物の果頂部より果梗部に沿って繊維
質が伸びている場合（地球で言えば南極から北極にかけ
て繊維質が伸びている状態を意味する。）、縦軸（経度
線）に沿った方向に対しては、光は繊維質に沿って進む
ため透過しやすく、すなわち散乱係数が小さくなり、逆
に横軸（緯度線）に沿った方向に対しては、光は繊維質
を横切って進むため透過しずらく、散乱係数が大きくな
る傾向がでてくる。その為、縦横の散乱係数の差または
比によって、繊維質の度合いを表すことが可能となり、
その度合いにより、歯触り度の推定が可能になる。例え
ば、新しい柿とリンゴと梨では、この指標が柿、リン
ゴ、梨の順に小さくなっていく。また同一種類を比較し
た場合（例えば柿）、時間が経過するに従ってこの指標
（縦横の散乱係数の差）が小さくなってゆく傾向が読み
とれ、実際の歯触り感と一致する。

【００８９】かかる歯触り度は、図２５に示すように、
吸収係数と散乱係数の比としても表現することができ
る。図２５のように表現することで、果物が水っぽい状
態（縦軸上方）か、ぼけた状態か（縦軸下方）かを判断
することが可能となる。

【００９０】さらに、図２６に示すように、吸収係数を
縦軸に、散乱係数を横軸に表現するとで、歯触り度を二
次元マップとして表現できる。例えば、吸収係数が大き
く散乱係数も大きい場合（図中右上）はジューシーであ
り、吸収係数が小さく散乱係数も小さい場合（図中左
下）はスカスカな感じとなる。また、吸収係数だけが大
きく散乱係数が小さい場合（図中左上）は単に水っぽい
だけとなり、梨の水浸果等がこの類に入ってくる。ま
た、散乱係数だけが大きく吸収係数が小さい場合（図中
右下）は、単にぼけの感が大きくなってくる。すなわち
このバランス度合いにより、新しい品質の指標ができ
る。また、本実施形態に係る分光特性測定装置１０にお
いては、当該分布マップを全波長において描ける為、例
えばジューシーでも、どの味が主体となってジューシー
なのかを判断できるようになる。

【００９１】ここで、食品業界、化学業界等において
は、透過率をＴとして−ｌｏｇ₁₀Ｔとして表された値を
吸収係数として用いる場合が多い。そこで、図２３〜２
６においては、上記通例に適合させ、上述の方法で求め
た吸収係数、散乱係数を２．３０２６で除した値を吸収
係数、散乱係数として用いている。

【００９２】上記においては、一例として果物を挙げた
が、上記歯触り度の指標は食品全般にわたって使用で
き、例えば、ヨーグルト、マヨネーズ、マーガリン、バ
ター、生クリーム、パン、練り製品全般(蒲鉾、うどん
等)ならびに魚肉類等ほとんどの食品の成分ならびに歯
触り、物理的指標を測定することが可能である。

【００９３】また、食品以外にも、化粧品、石鹸類、工
業製品(プラスチック製品)、木材等、光を透過するもの
であればほとんどのものが測定対象となり得る。

【００９４】生体の場合には、血液中のヘモグロビンの
定量はもちろんのこと、その他徴量成分の定量、物理的
指標の測定、例えば脂肪質と筋肉質の違いなどの測定が
可能となる。

【００９５】本実施形態に係る分光特性測定装置は、上
記実施形態に限られるものではなく、様々な変形態様が
考えられる。以下、本実施形態に係る分光特性測定装置
の変形例について説明する。まず、本実施形態に係る分
光特性測定装置のシステムの変形例について説明する。

【００９６】図７は第１の変形例にかかる分光特性測定
装置のシステム構成図である。本変形例に係る分光特性
測定装置１１１は、上記実施形態にかかる分光特性測定
装置１０と同様、一般にホモダイン方式と呼ばれている
方法で位相差の測定を行うものであるが、半導体レーザ
モジュール４２，４６から単色光照射用光ファイバ４４
に導入された単色光を分岐させる光カプラ１１２、光カ
プラ１１２によって分岐された単色光を受光するフォト
ダイオード１１４、上記単色光を光カプラ１１２からフ
ォトダイオード１１４に導く参照光用光ファイバ１１６
を備え、ＰＭＴ５６から出力され、ＲＦアンプ９０によ
って増幅された高周波信号と、フォトダイオード１１４
から出力され、ＲＦアンプ９２によって増幅された高周
波信号との位相差を位相検波器９４によって検出する点
で、上記実施形態に係る分光特性測定装置１０と異なっ
ている。

【００９７】本変形例に係る分光特性測定装置１１１の
如く、測定対象物Ｍに照射する信号だけでなく、参照信
号を一旦光に変換して位相検波器９４に入力すること
で、参照信号と検出信号との間で光源のノイズ、温度ド
リフト等が共通となり、これらに起因する測定誤差を除
去することができる。また、発振器７６と、位相検波器
９４との間で、接地レベルを分離できるので、不要な信
号を容易に除去することができる。

【００９８】図８は第２の変形例にかかる分光特性測定
装置のシステム構成図である。本変形例に係る分光特性
測定装置１１７は、一般にヘテロダイン方式と呼ばれて
いる方法で位相差の測定を行うものである。本変形例に
係る分光特性測定装置１１７は、発振器７６から出力さ
れる信号の周波数（例えば１４０ＭＨｚ）とはわずかに
異なる周波数（例えば１４０．０１ＭＨｚ）の信号を出
力する発振器１１８と、発振器７６からの出力信号と発
振器１１８からの出力信号とを合成するミキサ１２０
と、ＰＭＴ５６から出力され、ＲＦアンプ９０によって
増幅された高周波信号と発振器１１８からの出力信号と
を合成するミキサ１２２を備え、ミキサ１２０からの出
力信号とミキサ１２２からの出力信号との位相差を位相
検波器９４によって検出する点で上記実施形態に係る分
光特性測定装置１０と異なっている。

【００９９】本変形例に係る分光特性測定装置１１７に
おいては、ミキサ１２０からの出力信号とミキサ１２２
からの出力信号とはそれぞれ、発振器７６からの高周波
信号と発振器１１８からの高周波信号との差の周波数を
有する低周波数（例えば１０ｋＨｚ）となる。従って、
位相検波器９４は、かかる低周波信号同士の位相差を検
出すればよく、位相差検出の精度、安定度が向上する。

【０１００】図９は第３の変形例にかかる分光特性測定
装置のシステム構成図である。本変形例に係る分光特性
測定装置１２４も、第２の変形例にかかる分光特性測定
装置１１７と同様、一般にヘテロダイン方式と呼ばれて
いる方法で位相差の測定を行うものである。本変形例に
係る分光特性測定装置１２４は、第１の変形例に係る分
光特性測定装置１１１と第２の変形例にかかる分光特性
測定装置１１７とを合成したものである。すなわち、光
カプラ１１２、フォトダイオード１１４、参照光用光フ
ァイバ１１６、及び、発振器１１８、ミキサ１２０，ミ
キサ１２２を備え、ＰＭＴ５６から出力され、ＲＦアン
プ９０によって増幅された高周波信号と発振器１１８か
らの出力信号との合成信号と、フォトダイオード１１４
から出力され、ＲＦアンプ９２によって増幅された高周
波信号と発振器１１８からの出力信号との合成信号との
位相差を位相検波器９４によって検出する。

【０１０１】本変形例に係る分光特性測定装置１２４
は、上記構成をとることで、光源のノイズ、温度ドリフ
ト等に起因する測定誤差を除去することができ、また、
位相差検出の精度、安定度も向上する。

【０１０２】続いて、本実施形態に係る分光特性測定装
置の装置構成の変形例について説明する。図１０は第４
の変形例にかかる分光特性測定装置の一部切り欠き斜視
図である。本変形例にかかる分光特性測定装置１２６
は、単色光照射用光ファイバ４４、白色光照射用光ファ
イバ５４、単色光検出用光ファイバ６０、白色光検出用
光ファイバ６２をそれぞれ、分光特性測定装置１２６の
本体１２の外部まで延びている点で、上記実施形態に係
る分光特性測定装置１０とは構成上異なっている。

【０１０３】分光特性測定装置１２６を用いて測定対象
物Ｍの内部の成分量を推定する場合は、本体１２上では
ない別の場所におかれた測定対象物Ｍに出射端１６及び
入射端１８を接触させ、測定対象物Ｍを遮光ケース１４
で覆った状態で行う。このような構成とすることで、本
体１２上に載せることができない測定対象物Ｍの内部の
成分量をも推定することが可能となる。

【０１０４】図１１は第５の変形例にかかる分光特性測
定装置の斜視図、図１２は、第５の変形例にかかる分光
特性測定装置の内部構成図である。尚、説明の都合上、
図１１においては遮光ケース１４を省略してある。本変
形例にかかる分光特性測定装置１２８は、上下動が可能
な可動アーム１３０を備えており、単色光照射用光ファ
イバ４４及び白色光照射用光ファイバ５４が可動アーム
１３０内に延びており、可動アーム１３０の先端部に設
けられた出射端１６から単色光及び白色光が照射され
る。また、本体１２の試料面２０には、入射端１８のみ
が設けられており、入射端１８に入射した単色光及び白
色光は単色光検出用光ファイバ６０、白色光検出用光フ
ァイバ６２を介してそれぞれ受光センサユニット３４、
分光センサユニット３６に入力される。測定は、本体１
２の上面と可動アーム１３０の先端部との間に測定対象
物Ｍを挟んで行うが、可動アーム１３０の先端部に設け
られた出射端１６の周囲には、低反射プレート１３２が
設けられており、測定対象物Ｍの表面と可動アーム１３
０の先端部との間の再帰反射が防止される。

【０１０５】分光特性測定装置１２８の如く、可動アー
ム１３０を備えた構成とすることで、任意の大きさの測
定対象物Ｍの内部成分量の推定を精度良く行うことがで
きる。

【０１０６】図１３は第６の変形例にかかる分光特性測
定装置の斜視図である。本変形例にかかる分光特性測定
装置１３３は、本体１２と本体１２から延びるロッド部
１３４とを備えて構成される。単色光照射用光ファイバ
４４、白色光照射用光ファイバ５４は、本体１２からロ
ッド部１３４内に延びており、ロッド部１３４の先端に
設けられた出射孔１８から単色光及び白色光が照射され
る。同様に、ロッド部１３４先端に設けられた入射孔１
６に導入された単色光及び白色光は、ロッド部１３４内
を延びる単色光検出用光ファイバ６０、白色光検出用光
ファイバ６２を介して、本体１２に導かれる。

【０１０７】ロッド部１３４の先端には光の回り込みを
防止するために、ロッド部１３４の径よりも大きい径を
有する黒色の平板１３６が設けられている。また、本体
１２には、小型の表示パネル２２、測定スイッチ２４、
機能スイッチ２６等が設けられている。ここで、測定ス
イッチ２４は、電源のＯＮ−ＯＦＦ機能をも兼ねてお
り、機能スイッチ２６の中には、ゼロ点校正スイッチ等
も含まれる。

【０１０８】図１４は、ロッド部１３４の先端の平面図
である。平板１３６の中央部には、低反射性の材料から
なる試料面２０が設けられている。出射端１６において
は、複数本の単色光照射用光ファイバ４４の出射端と複
数本の白色光照射用光ファイバ５４の出射端とが混在し
て配置されており、入射端１８においては、複数本の単
色光検出用光ファイバ６０の出射端と複数本の白色光検
出用光ファイバ６２の出射端とが混在して配置されてい
る。

【０１０９】本変形例にかかる分光特性測定装置１３３
を用いる場合は、ロッド部１３４を液体またはゲル状体
の測定対象物Ｍの中に挿入して測定を行う。すなわち、
本変形例にかかる分光特性測定装置１３３を用いること
で、液体またはゲル状体の測定対象物Ｍの内部の成分量
推定が可能となる。

【０１１０】上記実施形態及び各変形例に係る分光特性
測定装置において用いられる白色ランプ４８としては、
ハロゲンランプ、タングステンランプ、蛍光灯ランプ、
キセノンランプ等が使用できる。また、数種類の半導体
レーザを組み合わせて一定の波長帯域を有する光を投射
できるようにした光源であっても良い。また、白色蛍光
材をブルーレーザ、紫外レーザ等で励起して白色光を発
する光源であっても良い。

【０１１１】上記実施形態及び各変形例に係る分光特性
測定装置において、ＰＭＴ５６はフォトダイオードであ
っても良い。また、半導体レーザモジュール４２，４６
はレーザダイオードまたはＬＥＤであっても良い。ま
た、ＣＣＤ６６は１次元あるいは２次元のラインセンサ
であってもよい。さらに、上記実施形態及び各変形例に
係る分光特性測定装置において、分光センサユニット３
６は分散型の分光器によって構成されていたが、これは
フーリエ変換型の分光器によって構成されているもので
あっても良い。また、上記実施形態及び各変形例に係る
分光特性測定装置においては、本体１２の前面に表示パ
ネル２２、測定スイッチ２４、機能スイッチ２６等が設
けられていたが、これらを無くし、外部のパソコンを用
いて表示、スイッチングを行うようにしても良い。

【０１１２】また、白色光の波長は、可視領域、紫外領
域、あるいは、熱線対策を施すことにより赤外領域にま
で任意に拡げることも可能であり、例えば３００〜２５
００ｎｍの波長領域の白色光を照射するものであっても
良い。これに伴い、上記実施形態に係る分光特性測定装
置においては半導体レーザモジュール４２，４６から波
長がそれぞれ７７５，９０５ｎｍの単色光を照射してい
たが、この単色光も３００〜２５００ｎｍの広い範囲か
ら選択することが可能である。この場合、受光器は当該
波長域に感度を有するものを選択することが必要とな
る。

【０１１３】また、上記実施形態に係る分光特性測定装
置においては、半導体レーザモジュール４２，４６の変
調周波数を１４０ＭＨｚとしていたが、かかる変調周波
数は、測定対象物の材質、形状、出射端１６と入射端１
８との間隔等によって最適なものが異なるため、これら
のパラメータに応じて、変調周波数を数１００ｋＨｚ〜
数ＧＨｚの広い範囲から選択してもよい。

【０１１４】また、上記実施形態及び各変形例に係る分
光特性測定装置においては、平均光路長を位相差によっ
て算出していたが、これは時間分解測定により、以下の
ように算出しても良い。すなわち、レーザダイオード等
の光源（第１の光投射手段）からパルス光を連続的に出
力し、測定対象物表面上の所定の投射箇所から測定対象
物の内部に当該パルス光を投射する。パルス光は、例え
ば５０ｐｓｅｃ（５ＭＨｚ）のパルス幅を有する。測定
対象物内を伝搬した上記パルス光は、光速ＰＭＴ、アバ
ランシェフォトダイオード等の検出器（第１の光検出手
段）によって検出される。ここで、１回のレーザ照射、
すなわち１つのパルス光に対してほぼ１個の光子を検出
できるように、受光光量は減光フィルタによって減光さ
れ、１つ１つの光子が精度良く検出されるようになって
いる。

【０１１５】平均光路長算出部７２は、パルス光が投射
された時刻と検出された時刻との差、すなわち各光子の
飛行時間（の平均値）に基づいて、平均光路長を算出す
る。さらに、各光子の飛行時間をヒストグラム化した実
測応答関数と散乱方程式から求められる理論応答関数と
を用いた回帰分析によって、測定対象物の吸収係数と散
乱係数とを求めることもできる。

【０１１６】また、ストリークカメラを用いて、透過光
量の減衰プロファイルにより、直接的に平均光路長を求
めても良い。

【０１１７】また、上記実施形態及び各変形例に係る分
光特性測定装置は、１つまたは複数の単色光を用いて位
相差を測定していたが、これは複数の（連続的な）波長
成分を含むレーザ光を照射する可変波長レーザを用いて
位相差を測定しても良い。

【０１１８】半導体レーザ励起の可変波長レーザは、強
度変調をかけることが容易にできるため、位相差測定用
の光源として極めて有効である。かかる可変波長レーザ
の例としては、８２０〜９２５ｎｍの波長範囲のレーザ
光を照射することができるＣｒ：ＬｉＳＡＦレーザ、６
５０〜９５０ｎｍの波長範囲のレーザ光を照射すること
ができるＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザなどがあげられ
る。

【０１１９】また、上記実施形態及び各変形例に係る分
光特性測定装置は、図５（ｅ）に示すように、測定可能
なあらゆる波長における成分量の破壊試験値と吸収係数
の２次微分値との関係を予め求めていたが、実際に成分
量の推定に用いられるのは、成分量の破壊試験値と吸収
係数の２次微分値との相関係数の大きい波長の吸収係数
の２次微分値である。よって、成分量の推定に必要な最
小限の波長のデータ及び当該波長の近傍波長のデータ
（微分処理を施すため）があれば十分である。

【０１２０】従って、上記白色ランプ４８の代わりに、
１波長あるいは複数波長の中心周波数を有するレーザ光
を出力することができ、かつ、これらの中心波長に変化
を与える、すなわち、出力波長に幅を与えることができ
る半導体レーザ群あるいはレーザダイオード群等を用い
ても良い。例えば、温度変動モジュールを有する半導体
レーザ、波長に変化を与えることができるレーザ（アン
リツ社製波長可変ＤＢＲレーザモジュールＳＤＲ３Ｒ３
０１Ｆ（商品名））などを用いることができる。

【０１２１】続いて、上記実施形態に係る分光特性測定
装置１０を用いて種々の測定対象物の分光特性を測定す
る場合の具体例について説明する。測定対象物Ｍが乳白
性ののプラスチック材、乳白性のガラス材、指など、固
体である場合は、図１５に示すように、測定対象物Ｍを
試料面２０上に直接載置して測定を行う。特に測定対象
物Ｍが指の場合は、試料面２０と指との間に皮膚と同等
の屈折率を有する液体を介在させることで、精度の良い
測定が可能となる。

【０１２２】測定対象物Ｍが牛肉、豚肉、ハム、バタ
ー、マーガリン等の食品である場合は、図１６に示すよ
うに、ポリエチレン製等のフィルム１３８を介して測定
対象物Ｍを試料面２０上に載置することが好ましい。フ
ィルム１３８を用いることで、試料面２０が汚れること
を防止される。

【０１２３】測定対象物Ｍが液体である場合は、図１７
に示すように、ガラス、プラスチックあるいは金属等か
らなる容器であるセル１４０内に測定対象物Ｍを入れ、
セル１４０を試料面２０に載置する。セル１４０として
は、セル１４０と試料面２０との間の再帰反射を防止す
るため、表面に黒色の塗料が塗布されているものを用い
るか、黒色のプラスチック、ガラス等の材質のものを用
いることが好適である。また、セル１４０の底面のう
ち、出射端１６及び入射端１８に対応する位置には、フ
ァイバ光学プレート（以下、ＦＯＰという）１４２が埋
め込まれており、当該ＦＯＰ１４２を介して、出射端１
６から出射された単色光及び白色光が測定対象物Ｍの内
部に導かれるとともに、入射端１８に導入される。底面
にＦＯＰ１４２を設けることで、出射端１６、入射端１
８の開口特性を任意に変えることが可能となる。また、
試料面２０とセル１４０との間に、ＦＯＰ１４２を構成
する光ファイバのコア、単色光照射用光ファイバ４４、
白色光照射用光ファイバ５４、単色光検出用光ファイバ
６０、白色光検出用光ファイバ６２のコアと同程度の屈
折率を有する液体（例えば蒸留水）を介在させること
で、精度の良い測定が可能となる。

【０１２４】また、上記ＦＯＰ１４２をセル１４０底面
に埋め込むことができないときは、図１８に示すよう
に、出射端１６及び入射端１８に対応する位置に薄い
（例えば１００μｍ程度）透明ガラス１４４を設けても
良い。

【０１２５】さらに、測定対象物Ｍが液体である場合
は、図１９に示すように、フロー型セル１４６に測定対
象物Ｍを導入し、フロー型セル１４０を試料面２０に載
置しても良い。フロー型セル１４６内を測定対象物Ｍで
満たす場合は、注入口１４６ａから測定対象物Ｍを注入
する。尚、過剰の測定対象物Ｍは、排出口１４６ｂから
排出される。この際、フロー型セル１４６の上面内壁に
接する程度に測定対象物Ｍを注入することで、精度の良
い測定が可能となる。

【０１２６】また、測定対象物Ｍが液体の場合は、２０
ｃｍ×２０ｃｍ×５ｃｍ程度の容積を有する大きなセル
を用いてもよく、また、本体１２を９０°傾けて、単色
光及び白色光を側部から入射させるようにしても良い。

【０１２７】球形その他の形状をした測定対象物Ｍ（例
えばリンゴ）の測定を行う場合は、図２０に示すような
治具を用いることが有効である。すなわち、試料面２０
上に測定対象物Ｍの形状にあわせた曲面を有するアダプ
タ１４８を載置し、当該アダプタ１４８上に測定対象物
Ｍを載置する。アダプタ１４８は、アダプタ本体１５０
とアダプタ本体１５０の上面に設けられた黒色のゴムか
らなる緩衝部材１５２を備えて構成される。緩衝部材１
５２を設けることで、測定対象物Ｍの表面を傷つけるこ
とが無くなる。また、アダプタ本体１５０の内部であっ
て、出射端１６及び入射端１８に対応する位置には、Ｆ
ＯＰ１５４が埋め込まれており、当該ＦＯＰ１５４を介
して、出射端１６から出射された単色光及び白色光が測
定対象物Ｍの内部に導かれるとともに、入射端１８に導
入される。種々の形状のアダプタ１４８を準備しておく
ことで、種々の形状の測定対象物Ｍの内部の成分量を精
度良く測定することができる。

【０１２８】また、測定対象物Ｍの自重だけではアダプ
タ１４８と測定対象物との間に隙間ができてしまうこと
があり、この場合は、測定対象物Ｍを上側からアダプタ
１４８に対して押しつける必要がある。この場合は、図
２０に示すように、Ｌ型部材１５６の先端部にバネ１５
８を介して黒色のゴムからなる緩衝部材１６０を取り付
けた押しつけ部材１６２を用いることができる。また、
図２１に示すような、おもり１６４に黒色のゴムからな
る緩衝部材１６０を取り付けた押しつけ部材１６８を用
いることもできる。

【０１２９】

【発明の効果】本発明の分光特性測定装置は、分光特性
算出手段が、第２の光検出手段によって検出された波長
帯域における光だけでなく、平均光路長算出手段によっ
て算出された平均光路長をも用いて測定対象物の分光特
性を算出することで、測定対象物内部の物理的状態の相
違に伴う平均光路長の変化が分光特性測定結果に与える
影響を除去することが可能となる。その結果、測定対象
物の内部の物理的状態の相違に関わらず、測定対象物の
分光特性を精度良く測定し、測定対象物内に含まれる微
量成分量を精度良く推定することが可能となる。

【０１３０】また、本発明の分光特性測定装置は、分光
特性算出手段が、第２の光検出手段によって検出された
波長帯域における光強度分布の波長による微分値を用い
て分光特性を算出することで、波長の変化に対する分光
特性の変化の検出感度を高めることができる。その結
果、極めて精度の高い微量成分量の推定が可能となる。

【０１３１】また、本発明の分光特性測定装置は、第１
の光投射手段によって投射される単色光の位相と第１の
光検出手段によって検出される単色光の位相との差に基
づいて平均光路長を算出することで、平均光路長を容易
かつ精度良く算出することができるとともに、互いに異
なる波長を有する２以上の単色光を用いて平均光路長を
算出することで、平均光路長に波長依存性がある場合で
あっても、平均光路長を精度良く算出することができ
る。

【０１３２】また、本発明の分光特性測定装置は、第１
の光投射手段によってパルス光が投射された時刻と第１
の光検出手段によってパルス光が検出された時刻との差
に基づいて平均光路長を算出することもでき、この場合
は、平均光路長をより容易に算出することができる。

【０１３３】また、各光投射手段が投光用光ファイバを
備えることで、光源から発せられた光を効率よく投射箇
所に導くことができるとともに、各光検出手段が受光用
光ファイバを備えることで、出射箇所から出射される光
を効率よく受光器に導くことができる。その結果、外乱
光の影響を低減でき、微量成分量の推定精度が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】分光特性測定装置の一部切り欠き斜視図であ
る。

【図２】出射孔及び入射孔を表す図である。

【図３】分光特性測定装置のシステム構成図である。

【図４】分光特性測定時の処理の流れを示すフローチャ
ートである。

【図５】内部成分推定方法の説明図である。

【図６】成分量の推定値を破壊試験値との関係を示すグ
ラフである。

【図７】分光特性測定装置のシステム構成図である。

【図８】分光特性測定装置のシステム構成図である。

【図９】分光特性測定装置のシステム構成図である。

【図１０】分光特性測定装置の一部切り欠き斜視図であ
る。

【図１１】分光特性測定装置の斜視図である。

【図１２】分光特性装置の内部構成図である。

【図１３】分光特性測定装置の斜視図である。

【図１４】ロッド部の先端の平面図である。

【図１５】測定の具体例を示す説明図である。

【図１６】測定の具体例を示す説明図である。

【図１７】測定の具体例を示す説明図である。

【図１８】測定の具体例を示す説明図である。

【図１９】測定の具体例を示す説明図である。

【図２０】測定の具体例を示す説明図である。

【図２１】測定の具体例を示す説明図である。

【図２２】硬さと平均光路長との関係を示すグラフであ
る。

【図２３】硬さと散乱係数との関係を示すグラフであ
る。

【図２４】各試料の散乱係数、吸収係数を示すグラフで
ある。

【図２５】各資料の散乱係数と吸収係数との比を示すグ
ラフである。

【図２６】各試料の散乱係数、吸収係数を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０，１１１，１１７，１２４，１２６，１２８，１３
３…分光特性測定装置、１２…本体、１４…遮光ケー
ス、１６…出射孔、１８…入射孔、２０…試料面、２２
…表示パネル、２４…測定スイッチ、２６…機能スイッ
チ、２８，３０…単色光源ユニット、３２…白色光源ユ
ニット、３４…受光センサユニット、３６…分光センサ
ユニット、３８…制御ユニット、４０…電源ユニット、
４２，４６…半導体レーザモジュール、４４…単色光照
射用光ファイバ、４８…白色ランプ、５０…熱線カット
フィルタ、５２，５８，６８…シャッタ、５４…白色光
照射用光ファイバ、５６…ＰＭＴ、６０…単色光検出用
光ファイバ、６２…白色光検出用光ファイバ、６４…回
折格子、６６…ＣＣＤ、７０…制御部、７２…平均光路
長算出部、７４…分光特性算出部、７６，１１８…発振
器、７８，９０，９２…ＲＦアンプ、８０，８８…パル
スアンプ、８２…加算器、８４…オートレベルコントロ
ーラ、８６…高周波アナログスイッチ、９４…位相検波
器、９６，９８…積分回路、１００…アナログスイッ
チ、１０２，１０８…Ａ／Ｄコンバータ、１０４…ドラ
イバ、１０６…アンプ、１１０…インタフェース端子、
１１２…光カプラ、１１４…フォトダイオード、１１６
…参照光用光ファイバ、１２０，１２２…ミキサ、１３
０…可動アーム、１３２…低反射プレート、１３４…ロ
ッド部、１３６…平板、１３８…フィルム、１４０…セ
ル、１４２，１５４…ＦＯＰ、１４４…透明ガラス、１
４６…フロー型セル、１４８…アダプタ、１５０…アダ
プタ本体、１５２，１６０，１６６…緩衝部材、１５６
…Ｌ型部材、１５８…バネ、１６２，１６８…押しつけ
部材、１６４…おもり

フロントページの続き (72)発明者 飯田 等 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA03 AA04 AA05 BA05 BA20 CA02 CA03 CB07 CB23 CB25 CB26 CB27 CB32 CB42 CB43 CC02 CC21 CC31 CC48 CD13 CD23 CD24 CD35 CD37 CD56 CD58 4C038 KK01 KL07 KM01 KX02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の分光特性を測定する分光特
   性測定装置において、 前記測定対象物表面上の所定の投射箇所から前記測定対
   象物の内部に光を投射する第１の光投射手段と、 前記第１の光投射手段によって投射され、前記測定対象
   物表面上の所定の出射箇所から出射する光を検出する第
   １の光検出手段と、 前記第１の光検出手段によって検出された光に基づい
   て、前記入射箇所から前記出射箇所までの平均光路長を
   算出する平均光路長算出手段と、 前記投射箇所から前記測定対象物の内部に所定の波長帯
   域を有する光を投射する第２の光投射手段と、 前記第２の光投射手段によって投射され、前記出射箇所
   から出射する光を検出する第２の光検出手段と、 前記第２の光検出手段によって検出された前記波長帯域
   における光と前記平均光路長算出手段によって算出され
   た前記平均光路長とに基づいて、前記測定対象物の分光
   特性を算出する分光特性算出手段とを備えたことを特徴
   とする分光特性測定装置。
2. 【請求項２】 前記分光特性算出手段は、 前記第２の光検出手段によって検出された前記波長帯域
   における光強度分布の波長による微分値と前記平均光路
   長とに基づいて、前記分光特性を算出することを特徴と
   する請求項１に記載の分光特性測定装置。
3. 【請求項３】 前記第１の光投射手段は、 前記投射箇所から前記測定対象物の内部に単色光を投射
   し、 前記第１の光検出手段は、 前記第１の光投射手段によって投射され、前記出射箇所
   から出射される前記単色光の位相を検出し、 前記平均光路長算出手段は、 前記第１の光投射手段によって投射される前記単色光の
   位相と前記第１の光検出手段によって検出される前記単
   色光の位相との差に基づいて、前記平均光路長を算出す
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の分光特性測
   定装置。
4. 【請求項４】 前記第１の光投射手段は、 前記投射箇所から前記測定対象物の内部に、互いに異な
   る波長を有する２以上の単色光を投射し、 前記第１の光検出手段は、 前記第１の光投射手段によって投射され、前記出射箇所
   から出射される各単色光の位相を検出し、 前記平均光路長算出手段は、 前記第１の光投射手段によって投射される前記各単色光
   の位相と前記第１の光検出手段によって検出される前記
   各単色光の位相との差に基づいて、前記平均光路長を算
   出することを特徴とする請求項１又は２に記載の分光特
   性測定装置。
5. 【請求項５】 前記第１の光投射手段は、 前記投射箇所から前記測定対象物の内部にパルス光を投
   射し、 前記第１の光検出手段は、 前記第１の光投射手段によって投射され、前記出射箇所
   から出射されるパルス光を検出し、 前記平均光路長算出手段は、 前記第１の光投射手段によってパルス光が投射された時
   刻と前記第１の光検出手段によってパルス光が検出され
   た時刻との差に基づいて、前記平均光路長を算出するこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の分光特性測定装
   置。
6. 【請求項６】前記第１の光投射手段は、 第１の光源と、前記第１の光源から発せられた光を前記
   所定の投射箇所に導く第１の投光用光ファイバとを備
   え、 前記第１の光検出手段は、 第１の受光器と、前記出射箇所から出射される光を前記
   第１の受光器に導く第１の受光用光ファイバとを備え、 前記第２の光投射手段は、 第２の光源と、前記第２の光源から発せられた光を前記
   所定の投射箇所に導く第２の投光用光ファイバとを備
   え、 前記第２の光検出手段は、 第２の受光器と、前記出射箇所から出射される光を前記
   第２の受光器に導く第２の受光用光ファイバとを備えた
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
   分光特性測定装置。
7. 【請求項７】前記第１の投光用光ファイバ及び前記第２
   の投光用光ファイバはそれぞれ、複数の光ファイバから
   構成され、その出射端が混在して配置されており、 前記第１の受光用光ファイバ及び前記第２の受光用光フ
   ァイバはそれぞれ、複数の光ファイバから構成され、そ
   の入射端が混在して配置されていることを特徴とする請
   求項６に記載の分光特性測定装置。
8. 【請求項８】前記分光特性算出手段は、 前記第２の光検出手段によって検出された前記波長帯域
   における光と前記平均光路長算出手段によって算出され
   た前記平均光路長とに基づいて、前記測定対象物の吸収
   係数及び散乱係数を算出し、 前記吸収係数に基づいて、前記測定対象物内に存在する
   微量成分量を特定し、 前記吸収係数及び散乱係数に基づいて、前記測定対象物
   の物理的性質を特定することを特徴とする請求項１に記
   載の分光特性測定装置。