JP2009128099A - Method and apparatus for concentration measurement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、濃度測定方法、及び濃度測定装置に関し、特に、散乱物体の任意の深度における物質濃度を測定するための濃度測定方法、及び濃度測定装置に関する。 The present invention relates to a concentration measurement method and a concentration measurement device, and more particularly to a concentration measurement method and a concentration measurement device for measuring a substance concentration at an arbitrary depth of a scattering object.
生体等の測定対象物の断層画像を得る方法として、OCT(Optical Coherence Tomography)と呼ばれる方法が提案され、主に眼科領域で実用化されている。OCTは、低コヒーレンス光の干渉を利用しているために、コヒーレンス長の分解能で測定対象物を深さ方向に識別できるという特徴を有し、また、測定対象物を非侵襲的に測定することができることから、近年注目されている技術である。 As a method for obtaining a tomographic image of a measurement object such as a living body, a method called OCT (Optical Coherence Tomography) has been proposed and has been put to practical use mainly in the ophthalmic field. Since OCT uses interference of low-coherence light, it has the feature that the measurement object can be identified in the depth direction with the resolution of the coherence length, and non-invasively measures the measurement object. This technology has been attracting attention in recent years.
このようなOCTの特徴を生かして、生体内のグルコースの濃度を測定するための測定方法及び測定装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。 A measuring method and a measuring apparatus for measuring the concentration of glucose in a living body using such characteristics of OCT have been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
特許文献1には、眼球の2つの境界面からの後方散乱光の強度をそれぞれ測定し、それら2つの後方散乱光の強度に基づいて眼房水成分中のグルコース濃度を求める方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method of measuring the intensity of backscattered light from two boundary surfaces of the eyeball and determining the glucose concentration in the aqueous humor component based on the intensity of the two backscattered lights. Yes.
また、特許文献2には、2つの反射点からの反射光による干渉信号から位相勾配を求め、その差からグルコース濃度の尺度としての屈折率を求める方法が記載されている。
しかしながら、特許文献1、2に記載の方法を適用することができるのは、何れも、測定対象物が2つの境界面を有する場合に限定されており、境界面を有しない散乱物体の濃度を測定することは困難であった。
However, the methods described in
また、特許文献1、2に記載の方法によって測定できるのは、2つの境界面に挟まれた領域における平均的な濃度のみであり、測定対象物の任意の深度における濃度を測定することができないという問題があった。
Moreover, what can be measured by the methods described in
更に、特許文献2に記載の方法は、フーリエ変換など、濃度を求めるために必要な計算量が非常に多く、そのために測定装置が大型化したり、測定時間が長くなったりする問題があった。
Furthermore, the method described in
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、境界面を有しない散乱物体の任意の深度における物質濃度を測定することができる測定方法及び測定装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above technical problems, and an object of the present invention is to provide a measurement method and a measurement apparatus capable of measuring a substance concentration at an arbitrary depth of a scattering object having no boundary surface. Is to provide.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
1. 所定の光源から射出した低コヒーレント光を、測定対象物に入射して後方散乱光を発生させるための測定光と、該後方散乱光と干渉させるための参照光とに分割し、前記後方散乱光と前記参照光との干渉によって得られた干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算する濃度測定方法であって、光路長を変化させながら前記干渉光の強度を測定し、光路長の変化に対する前記干渉光の強度の変化率の変化が小さい領域の中から、複数の測定位置を決定する測定位置決定工程と、前記複数の測定位置における前記干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算する濃度計算工程と、を有することを特徴とする濃度測定方法。 1. The low-coherent light emitted from a predetermined light source is divided into measurement light for entering a measurement object and generating backscattered light, and reference light for causing interference with the backscattered light, and the backscattered light A concentration measurement method for calculating a substance concentration of an object to be measured from the intensity of interference light obtained by interference with the reference light, measuring the intensity of the interference light while changing the optical path length, From the region where the change rate of the intensity of the interference light with respect to the change is small, a measurement position determining step for determining a plurality of measurement positions, and from the intensities of the interference light at the plurality of measurement positions, And a concentration calculating step for calculating a substance concentration.
2. 前記測定位置決定工程は、測定された前記干渉光の強度の二次微分値を計算し、該二次微分値が略0となる領域の中から、前記複数の測定位置を決定する工程であることを特徴とする前記1に記載の濃度測定方法。 2. The measurement position determining step is a step of calculating a second derivative value of the intensity of the measured interference light and determining the plurality of measurement positions from a region where the second derivative value is substantially zero. 2. The concentration measuring method according to 1 above, wherein
3. 前記濃度計算工程は、前記複数の測定位置における前記干渉光の強度の比、及び、前記複数の測定位置間の距離を基に測定対象物の物質濃度を計算する工程であることを特徴とする前記1又は2に記載の濃度測定方法。 3. The concentration calculation step is a step of calculating a substance concentration of a measurement object based on a ratio of the intensity of the interference light at the plurality of measurement positions and a distance between the plurality of measurement positions. 3. The concentration measuring method according to 1 or 2 above.
4. 低コヒーレント光を射出する光源と、前記光源から射出した光を、測定対象物に入射して後方散乱光を発生させるための測定光と、該後方散乱光と干渉させるための参照光とに分割する分割手段と、前記後方散乱光と前記参照光との干渉によって得られた干渉光の強度を測定する強度測定手段と、前記干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算する濃度計算手段と、を有する濃度測定装置であって、前記参照光の光路長を変更して、測定対象物における測定位置を変更するための光路長変更手段と、前記濃度計算手段による物質濃度の計算に用いる前記干渉光の強度を測定する複数の測定位置を決定する測定位置決定手段と、を有し、前記測定位置決定手段は、前記光路長変更手段によって光路長を変化させながら前記干渉光の強度を測定した場合における前記干渉光の強度の変化率の変化が小さい領域の中から前記複数の測定位置を決定するものであり、前記濃度計算手段は、前記測定位置決定手段によって決定された前記複数の測定位置における前記干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算することを特徴とする濃度測定装置。 4). A light source that emits low-coherent light, light emitted from the light source is divided into measurement light that is incident on a measurement object and generates backscattered light, and reference light that is interfered with the backscattered light Splitting means for performing measurement, intensity measuring means for measuring the intensity of interference light obtained by interference between the backscattered light and the reference light, and concentration calculation for calculating the substance concentration of the measurement object from the intensity of the interference light An optical path length changing means for changing an optical path length of the reference light to change a measurement position in a measurement object, and for calculating a substance concentration by the concentration calculating means. Measuring position determining means for determining a plurality of measurement positions for measuring the intensity of the interference light to be used, wherein the measurement position determining means changes the optical path length by the optical path length changing means, and the intensity of the interference light The Determining the plurality of measurement positions from a region where the change rate of the intensity of the interference light is small in a fixed case, and the concentration calculation means is configured to determine the plurality of measurement positions determined by the measurement position determination means. A concentration measuring apparatus that calculates a substance concentration of an object to be measured from the intensity of the interference light at a measurement position.
5. 前記測定位置決定手段は、前記光路長を変化させながら前記干渉光の強度を測定した場合における前記干渉光の強度の二次微分値が略0となる領域の中から前記複数の測定位置を決定することを特徴とする前記4に記載の濃度測定装置。 5). The measurement position determining means determines the plurality of measurement positions from a region where the second derivative of the intensity of the interference light is approximately 0 when the intensity of the interference light is measured while changing the optical path length. 5. The concentration measuring apparatus according to 4 above, wherein:
6. 前記濃度計算手段は、前記複数の測定位置における前記干渉光の強度の比、及び、前記複数の測定位置間の距離を基に測定対象物の物質濃度を計算することを特徴とする前記4又は5に記載の濃度測定装置。 6). The concentration calculation means calculates the substance concentration of the measurement object based on the ratio of the intensity of the interference light at the plurality of measurement positions and the distance between the plurality of measurement positions. 5. The concentration measuring apparatus according to 5.
本発明においては、光路長の変化に対する干渉光の強度の変化率の変化が小さい領域の中から複数の測定位置を決定し、当該複数の測定位置における干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算するため、境界面を有しない散乱物体の任意の深度における物質濃度を測定することができる。 In the present invention, a plurality of measurement positions are determined from a region where the change rate of the intensity of the interference light with respect to the change in the optical path length is small, and the substance of the measurement object is determined from the intensity of the interference light at the plurality of measurement positions. In order to calculate the concentration, it is possible to measure the substance concentration at any depth of a scattering object having no interface.
以下、本発明の実施の形態について図1〜図5を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施形態の1例である濃度測定装置10を示す図である。また、図2は、本発明の濃度測定方法の1例を示すフローチャートである。図3は、測定対象物に入射した測定光と後方散乱光を示す図であり、図4は、濃度測定装置10によって測定した干渉光の強度プロファイルを示す図である。また、図5は、本発明の別の実施形態である濃度測定装置20を示す図である。
(濃度測定装置10)
先ず、図1に示した濃度測定装置10の構成について説明する。
FIG. 1 is a diagram showing a
(Concentration measuring device 10)
First, the configuration of the
濃度測定装置10は、低コヒーレント光を射出する光源11を有している。光源11としては、例えば、LED(発光ダイオード)、SLD(スーパー・ルミネッセンス・ダイオード)、ハロゲンランプなどを用いることができる。
The
濃度測定装置10においては、光源11から射出する光のコヒーレント長(可干渉距離)が短いほど、測定対象物の深さ方向の分解能を高くすることができる。そのため、上記の中でも、SLDは、射出光のコヒーレント長が数十μm程度と非常に短いため、光源11として好ましく用いることができる。その他、フェムト秒レーザなどの短パルスレーザや、時間的に射出光の波長が変化するレーザなどを光源11として用いることもできる。
In the
光源11からの射出光31は、本発明の分割手段として機能するハーフミラー12によって、測定光32と参照光33とに分割される。測定光32は、測定対象物40に入射して後方散乱光34を発生させるための光束であり、参照光33は、測定対象物40の所定の深度で発生した後方散乱光34と干渉させて干渉光35を発生させるための光束である。
The emitted
図1においては、ハーフミラー12を透過した光束を測定光32、ハーフミラー12で反射した光束を参照光33としているが、これに限定されるものではなく、逆に、ハーフミラー12を透過した光束を参照光33、ハーフミラー12で反射した光束を測定光32とする構成としてもよい。
In FIG. 1, the light beam that has passed through the
測定光32と参照光33との強度比に特に制限はない。通常は、約1:1の比率とすればよいが、測定対象物40の性質等に応じて分割比を変更してもよい。
There is no particular limitation on the intensity ratio between the
参照光33は、参照ミラー13で反射され、再びハーフミラー12に戻ってくる。参照ミラー13は参照光33の光軸方向(図1の矢印方向)に移動して参照光33の光路長を変更することが可能であり、測定対象物40における測定位置を変更するための光路長変更手段として機能する。
The
一方、測定光32は測定対象物40に入射する。測定対象物40は散乱物体であるため、測定対象物40に入射した測定光32は、あらゆる深さで散乱光36を発生させて、強度を弱めながら進行していく。散乱光36のうち、測定光32に対してほぼ直線的に戻ってきた光は、後方散乱光34としてハーフミラー12に到達する。
On the other hand, the
そして、ハーフミラー12で反射された後方散乱光34と、参照ミラー13で反射された後にハーフミラー12を透過した参照光33との干渉によって得られた干渉光35の強度を、ディテクタ14によって測定する。ここで、参照光33と後方散乱光34とが干渉するのは、両者の光路長の差が、光源11からの射出光31のコヒーレント長以下の場合に限られる。本実施形態において、光源11からの射出光31はコヒーレント長の短い低コヒーレント光であるため、光路長が参照光33とほぼ等しくなる特定の深度からの後方散乱光34のみが、干渉に寄与することとなる。従って、参照ミラー13を移動して参照光33の光路長を調整することによって、測定対象物40の所定の深度からの後方散乱光34による干渉光35の強度を測定することができる。
The intensity of the interference light 35 obtained by the interference between the back scattered
なお、光源11として、時間的に射出光の波長が変化するレーザを用いる場合、ディテクタ14による干渉光35の強度測定は、干渉光の強度を時間的に積分して行うことが好ましい。
When a laser whose emission light wavelength changes with time is used as the
濃度測定装置10は、更に、CPU、メモリーなどを備えたコンピュータによって構成される測定位置決定手段15及び濃度計算手段16を有している。測定位置決定手段15は、濃度計算手段16による物質濃度の計算に用いる干渉光35の強度を測定する複数の測定位置を決定するものである。複数の測定位置は、参照ミラー13によって光路長を変化させながら干渉光35の強度を測定した場合における干渉光35の強度の変化率の変化が小さい領域の中から決定する。また、濃度計算手段16は、測定位置決定手段15によって決定された複数の測定位置における干渉光35の強度から、測定対象物40の物質濃度を計算する。
(濃度測定方法)
次に、濃度測定装置10を用いた本発明の濃度測定方法の実施形態の1例について、図2のフローチャートに従って説明する。
The
(Concentration measurement method)
Next, an example of an embodiment of the concentration measuring method of the present invention using the
図2のフローチャートにおいて、S11〜S14の工程は、光路長を変化させながら干渉光35の強度を測定し、光路長の変化に対する干渉光35の強度の変化率の変化が小さい領域の中から、複数の測定位置を決定する測定位置決定工程である。また、S15の工程は、決定した複数の測定位置における干渉光35の強度から、測定対象物40の物質濃度を計算する濃度計算工程である。
In the flowchart of FIG. 2, in steps S11 to S14, the intensity of the
理解を容易にするため、先に濃度計算工程S15について説明する。図3は、測定対象物40に入射した測定光32と、2つの測定位置(深度)d1及びd2で発生した後方散乱光34(d1)、34(d2)を示す模式図である。ここで、測定対象物40の表面の位置d0から測定位置d1までの距離はD1、測定対象物40の表面の位置d0から測定位置d2までの距離はD2である。また、濃度測定の対象領域は、d1とd2の間の領域であり、この領域における物質の濃度はCで一定とする。
In order to facilitate understanding, the concentration calculation step S15 will be described first. FIG. 3 is a schematic diagram showing the
測定対象物40の表面に入射する測定光32の強度をI0とする。また、測定位置d1で発生した後方散乱光34(d1)による干渉光35の強度をI1、測定位置d2で発生した後方散乱光34(d2)による干渉光35の強度をI2とする。
The intensity of the
前方散乱が強い物体では、低コヒーレンス光の干渉によって、ほぼ直進光に近い後方散乱光が得られるので、ランベルト・ベールの法則(Beer−Lambert law)より、下記の式(1)、式(2)が成立する。 In an object with strong forward scattering, backscattered light that is almost linear light can be obtained by interference of low-coherence light. Therefore, from Lambert-Beer law (Beer-Lambert law), the following formulas (1) and (2) ) Holds.
−log(I1/I0)=2・ε・C・D1・・・式(1)
−log(I2/I0)=2・ε・C・D2・・・式(2)
ここで、εは物体固有の吸光係数である。
-Log (I1 / I0) = 2 · ε · C · D1 (1)
-Log (I2 / I0) = 2 · ε · C · D2 Equation (2)
Here, ε is an intrinsic extinction coefficient.
式(1)、式(2)より、対象領域における濃度Cは、式(3)で求められる。 From the expressions (1) and (2), the concentration C in the target region is obtained by the expression (3).
式(3)を用いることで、複数の測定位置における干渉光35の強度の比(I2/I1)、及び、複数の測定位置間の距離(D2−D1)を基に、測定対象物の所定の対象領域における濃度Cを求めることができる。これにより、境界面を有しない散乱物体の任意の深度における物質濃度を測定することができる。また、式(3)から明らかなように、測定の対象領域よりも浅い領域や、深い領域の影響を受けることなく、所定の領域における濃度Cを求めることができる。 By using Expression (3), the predetermined measurement object is determined based on the ratio of the intensity of the interference light 35 (I2 / I1) at a plurality of measurement positions and the distance (D2-D1) between the plurality of measurement positions. The density C in the target area can be obtained. As a result, the substance concentration at an arbitrary depth of the scattering object having no boundary surface can be measured. Further, as apparent from the equation (3), the concentration C in a predetermined region can be obtained without being affected by a region shallower or deeper than the measurement target region.
式(3)によって濃度Cを求める場合において、高い測定精度を得るためには、複数の測定位置の間の対象領域において、物質が均質であること、つまり、屈折率の変化が少なく、干渉光35の強度の変化率の変化が小さいことが要求される。そのため、本実施形態においては、濃度の計算に先立って、測定位置決定工程(S11〜S14)において、光路長の変化に対する干渉光35の強度の変化率の変化が小さい領域の中から、複数の測定位置を決定する。 In the case of obtaining the concentration C by the equation (3), in order to obtain high measurement accuracy, the substance is homogeneous in the target region between the plurality of measurement positions, that is, the change in the refractive index is small, and the interference light The change in the intensity change rate of 35 is required to be small. Therefore, in the present embodiment, prior to the concentration calculation, in the measurement position determination step (S11 to S14), a plurality of regions are selected from regions where the change rate of the intensity of the interference light 35 with respect to the change in the optical path length is small. Determine the measurement position.
次に、図2のフローチャートに戻って、測定位置決定工程(S11〜S14)について説明する。 Next, returning to the flowchart of FIG. 2, the measurement position determining step (S11 to S14) will be described.
始めに、光路長を変化させながら干渉光35の強度を測定し、干渉光35の強度プロファイルを取得する(工程S11)。光路長は、参照ミラー13を移動させることによって変化させる。図4(a)は、この工程で得られる強度プロファイル41の1例を示すグラフである。横軸は、参照光33の光路長、縦軸は干渉光35の強度を示している。この工程では、測定しようとする深度に対応する干渉光の強度が確実に含まれるように、参照ミラー13を十分に広い範囲で移動させることが好ましい。なお、測定対象物40の屈折率をnとすると、測定対象物40の深度の幅Dを確保するためには、参照ミラー13の位置をn×Dだけ移動する必要があることに注意する。
First, the intensity of the
次に、測定対象物40の表面に対応する光路長d0を決定する(工程S12)。ここで、測定対象物40の表面に対応する光路長d0というのは、測定対象物40の表面からの後方散乱光34が参照光33と干渉する場合における参照光33の光路長d0のことである。本実施形態においては、図4(a)に示すように、干渉光35の強度が最初に急激に上昇する位置をd0とすればよい。
Next, the optical path length d0 corresponding to the surface of the measuring
次に、光路長d0を測定対象物40の表面(深さ0)として、測定しようとする深度に対応する光路長dの近傍で、干渉光35の強度の二次微分を求める(工程S13)。図4(b)は、光路長dの近傍で求めた干渉光35の強度の一次微分42を示し、図4(c)は、同じ領域で求めた干渉光35の強度の二次微分43を示している。
Next, using the optical path length d0 as the surface (depth 0) of the measuring
そして、干渉光35の強度の二次微分43が略0となる領域の中から、次の濃度計算工程S15における物質濃度の計算に用いる2つの測定位置d1及びd2を決定する(工程S14)。このように、干渉光35の強度の二次微分43が略0となる領域の中から2つの測定位置を決定することで、干渉光35の強度の変化率の変化が小さい領域、即ち、物質が均質な領域の中に2つの測定位置を設定することができる。
Then, two measurement positions d1 and d2 used for calculation of the substance concentration in the next concentration calculation step S15 are determined from the region where the
ここで、二次微分43が略0となる領域とは、二次微分43が領域の全てにおいて完全に0である必要はなく、測定値に影響を与える種々の因子(例えば、振動、温度変化など)に起因して生じる誤差は、測定精度上問題とならない範囲であれば許容される。
Here, the region where the
2つの測定位置d1とd2の間隔に特に制限はなく、測定対象物40の性質等に応じて適宜決定すればよい。一般的には、測定対象物40の吸光係数εと濃度Cとの積(ε・C)が大きい場合には、d1とd2の間隔が広すぎると干渉光35の強度が小さくなって精度が低くなるおそれがあるため、間隔を狭くする方が好ましい。逆に、測定対象物40の吸光係数εと濃度Cとの積が小さい場合には、高い精度を得るためにはd1とd2の間隔を広くとる方が好ましい。
There is no restriction | limiting in particular in the space | interval of two measurement position d1 and d2, What is necessary is just to determine suitably according to the property etc. of the measuring
また、濃度の計算に用いるために測定位置決定工程で決定する測定位置は、複数であれば2カ所のみに限定されるものではなく、3カ所、4カ所など、更に多数の測定位置を決定してもよい。この場合には、式(3)を複数の領域で計算して平均値を求めるなどの方法により、濃度Cを求めることができる。
(濃度測定装置20)
次に、図5に示した本発明の別の実施形態である濃度測定装置20について説明する。先に図1を用いて説明した濃度測定装置10と同じ構成要素には同じ符号を示し、詳しい説明を省略する。
In addition, the number of measurement positions determined in the measurement position determination step for use in the calculation of the concentration is not limited to two if it is plural, and more measurement positions such as three and four are determined. May be. In this case, the concentration C can be obtained by a method such as calculating the equation (3) in a plurality of regions and obtaining an average value.
(Concentration measuring device 20)
Next, the
光源11は、濃度測定装置10と同様に低コヒーレント光を射出する。光源11から射出した光は、ビーム整形素子21によってビームプロファイル(ビームの断面形状)が円形になるように整形される。光源11がSLDなどの半導体光源の場合、ビームプロファイルが楕円形となることがある。その場合、ビーム整形素子21を用いてビームプロファイルを円形に整形することによって、光の利用効率が向上し、測定精度の向上を図ることができる。
The
ビーム整形素子21によって整形された光は、コリメートレンズ22によって平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ23に入射する。偏光ビームスプリッタ23は、光源11からの光のうち、P偏光成分を透過するように構成されている。偏光ビームスプリッタ23を透過したP偏光(直線偏光)は、λ/4波長板24によって円偏光に変換された後、光路長変更手段25に到達する。
The light shaped by the
光路長変更手段25は、集光光学素子26、ハーフミラー12及び参照ミラー13を有し、これらの相対位置を一定に保ちながら、全体として図の矢印方向に移動することで、光路長を変更することができるように構成されている。
The optical path
光路長変更手段25に到達した平行光は、集光光学素子26によって収れん光に変換される。ハーフミラー12は収れん光の光路中に配置され、入射した収れん光を、測定光(透過光)と参照光(反射光)とに分割する。
The parallel light that has reached the optical path
ハーフミラー12で反射した参照光は、集光光学素子26による集光位置に配置された参照ミラー13で反射され、再びハーフミラー12に戻ってくる。そして、ハーフミラー12によって再度反射した光は、集光光学素子26によって平行光となる。
The reference light reflected by the
一方、ハーフミラー12を透過した測定光は、測定対象物40に入射し、発生した後方散乱光がハーフミラー12に到達し、一部がハーフミラーを透過し、集光光学素子26によって平行光となる。
On the other hand, the measurement light transmitted through the
このとき、戻ってきた後方散乱光のうち、光路長が参照光と等しくなる所定の位置からの後方散乱光のみが参照光と干渉し、干渉光となる。λ/4波長板24を通過した干渉光は円偏光からS偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ23で反射してセンサレンズ27によって集光する。
At this time, of the returned backscattered light, only the backscattered light from a predetermined position where the optical path length is equal to the reference light interferes with the reference light and becomes interference light. The interference light that has passed through the λ / 4
センサレンズ27の焦点位置には共焦点28が配置されている。これによって、測定対象物40で発生した散乱光のうち、狭い角度範囲に射出した、直進光に近い後方散乱光のみが、共焦点28を通過することになるため、不要な散乱光成分を除去することができ、測定精度をより向上させることができる。
A
共焦点28を通過した干渉光は、ディテクタ14によって検出され、強度を測定される。ディテクタ14で検出された信号は信号増幅手段29によって増幅され、測定位置決定手段15及び濃度計算手段16に送られる。信号増幅手段29は、ロックインアンプなどによって構成することができ、干渉光が微弱な場合の測定精度向上に寄与する。
The interference light that has passed through the confocal 28 is detected by the
なお、濃度測定装置20を用いる場合の物質濃度の測定方法は、上述の濃度測定装置10を用いる場合と同様であり、図2に示したフローチャートに従って行うことができる。
The method for measuring the substance concentration when using the
10、20 濃度測定装置
11 光源
12 ハーフミラー
13 参照ミラー
14 ディテクタ
15 測定位置決定手段
16 濃度計算手段
21 ビーム整形素子
22 コリメートレンズ
23 偏光ビームスプリッタ
24 λ/4波長板
25 光路長変更手段
26 集光光学素子
27 センサレンズ
28 共焦点
29 信号増幅手段
31 射出光
32 測定光
33 参照光
34 後方散乱光
35 干渉光
36 散乱光
40 測定対象物
41 強度プロファイル
42 一次微分
43 二次微分
d1、d2 測定位置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記後方散乱光と前記参照光との干渉によって得られた干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算する濃度測定方法であって、
光路長を変化させながら前記干渉光の強度を測定し、光路長の変化に対する前記干渉光の強度の変化率の変化が小さい領域の中から、複数の測定位置を決定する測定位置決定工程と、
前記複数の測定位置における前記干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算する濃度計算工程と、を有することを特徴とする濃度測定方法。 Dividing the low-coherent light emitted from a predetermined light source into measurement light for entering the measurement object and generating backscattered light, and reference light for interfering with the backscattered light,
A concentration measurement method for calculating a substance concentration of an object to be measured from the intensity of interference light obtained by interference between the backscattered light and the reference light,
A measurement position determining step of measuring the intensity of the interference light while changing the optical path length, and determining a plurality of measurement positions from a region where a change in the change rate of the intensity of the interference light with respect to the change in the optical path length is small;
And a concentration calculation step of calculating a substance concentration of the measurement object from the intensity of the interference light at the plurality of measurement positions.
前記光源から射出した光を、測定対象物に入射して後方散乱光を発生させるための測定光と、該後方散乱光と干渉させるための参照光とに分割する分割手段と、
前記後方散乱光と前記参照光との干渉によって得られた干渉光の強度を測定する強度測定手段と、
前記干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算する濃度計算手段と、を有する濃度測定装置であって、
前記参照光の光路長を変更して、測定対象物における測定位置を変更するための光路長変更手段と、
前記濃度計算手段による物質濃度の計算に用いる前記干渉光の強度を測定する複数の測定位置を決定する測定位置決定手段と、を有し、
前記測定位置決定手段は、前記光路長変更手段によって光路長を変化させながら前記干渉光の強度を測定した場合における前記干渉光の強度の変化率の変化が小さい領域の中から前記複数の測定位置を決定するものであり、
前記濃度計算手段は、前記測定位置決定手段によって決定された前記複数の測定位置における前記干渉光の強度から、測定対象物の物質濃度を計算することを特徴とする濃度測定装置。 A light source that emits low coherent light;
Splitting means for splitting light emitted from the light source into measurement light for entering the measurement object and generating backscattered light, and reference light for causing interference with the backscattered light,
Intensity measuring means for measuring the intensity of interference light obtained by interference between the backscattered light and the reference light;
A concentration measuring device having a concentration calculating means for calculating a substance concentration of an object to be measured from the intensity of the interference light,
An optical path length changing means for changing an optical path length of the reference light to change a measurement position in the measurement object;
Measuring position determining means for determining a plurality of measuring positions for measuring the intensity of the interference light used for calculation of the substance concentration by the concentration calculating means,
The measurement position determining unit is configured to measure the plurality of measurement positions from a region where the change rate of the interference light intensity is small when the intensity of the interference light is measured while changing the optical path length by the optical path length changing unit. Is to determine
The concentration measuring device calculates a substance concentration of a measurement object from the intensity of the interference light at the plurality of measurement positions determined by the measurement position determining unit.
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