JP5276228B2 - 光学測定システム、光学測定装置、校正用部材および校正方法 - Google Patents

光学測定システム、光学測定装置、校正用部材および校正方法 Download PDF

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Description

本発明は、複数の受光ファイバを用いて散乱光測定を行う光学測定システム、光学測定装置、光学測定装置の校正処理に使用される校正用部材、および、光学測定装置の校正方法に関する。
近年、空間コヒーレンス長の短い低コヒーレント光をプローブ先端から散乱体である生体組織に照射し、その散乱光の強度分布を測定することによって、生体組織の性状を検出するＬＥＢＳ（Ｌｏｗ−Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）技術を用いた光学測定装置が提案されている（たとえば、特許文献１〜４参照）。このような光学測定装置は、消化器等の臓器を観察する内視鏡と組み合わせることによって生体組織等の測定対象物の光学測定を行なう。
このＬＥＢＳ技術を用いた光学測定装置は、所望の複数の角度の散乱光をプローブにおける複数の受光ファイバで取得することによって生体組織の散乱光の強度分布を測定し、この測定結果をもとに生体組織の性状に関わる特性値を取得する。
国際公開ＷＯ２００７／１３３６８４号 米国特許出願公開第２００８／００３７０２４号明細書 米国特許第７６５２８８１号明細書 米国特許出願公開第２００９／０００３７５９号明細書
上述した光学測定装置は、検出精度を保証するため、生体組織に対する検出を始める前に校正処理を行う。具体的には、光学測定装置の本体にプローブ基端を装着し、安定した反射特性を有する白色板をプローブ先端に取り付ける。続いて、この白色板に、プローブ先端から光学測定装置から出力された光を照射し、この白色板からの反射光を光学測定装置で測定した結果をもとに、基準となる白色バランスを校正する。さらに、光学測定装置の光源とは別の光源である拡散光源を用意し、この拡散光源が発した光に対する各受光ファイバの受光状態を光学測定装置で測定した結果をもとに、受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する処理を行う。しかしながら、この方法で受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する場合、校正処理のために、光学測定装置とは別の拡散光源を用意する必要があるため装置構成が複雑となるとともに、拡散光源を用いた測定を行わなければならないため、校正処理が煩雑なものとなっていた。
また、白色板に代えて拡散反射用ターゲットである拡散板をプローブ先端に取り付けて、この拡散板に光学測定装置から光を照射し、この拡散板からの反射光を光学測定装置で測定した結果をもとに、受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する方法もある。しかしながら、この方法では、拡散板からの反射光同士が干渉してしまうため、各受光ファイバにおける受光強度を正確に取得することができず、校正処理を正確に実行することができなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の受光ファイバを用いて散乱光測定を行う場合において、簡易かつ正確に校正処理を実行することができる光学測定システム、光学測定装置、光学測定装置の校正処理に使用される校正用部材、および、光学測定装置の校正方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学測定システムは、先端から入射した光を基端からそれぞれ出力する複数の受光ファイバを用いて散乱光測定を行う光学測定システムにおいて、前記複数の受光ファイバと、基端から供給された光を先端から照射する照射ファイバとを有するプローブと、枠部材と、前記枠部材の内部に設けられ、散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光によって蛍光を発する蛍光体とを有し、前記蛍光体表面と前記プローブの先端とが対向した状態で使用される校正用部材と、前記散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光を前記照射ファイバに供給する励起用光源と、前記複数の受光ファイバの各出力光を測定する測定部と、前記励起光の照射によって発生した前記蛍光体からの蛍光に対する前記複数の受光ファイバからの出力光の前記測定部による測定結果をもとに、前記複数の受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する校正処理部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定システムは、白色光を前記照射ファイバに供給する白色光源をさらに備え、前記校正用部材は、前記枠部材の内部に、所定の散乱特性を有する散乱粒子をさらに有し、前記校正処理部は、前記白色光の照射に対する前記散乱粒子からの反射光および／または散乱光に対する前記測定部による測定結果をもとに、前記測定部の分光感度を校正することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定システムは、前記蛍光体は、粒子形状をなし、前記散乱粒子と前記蛍光体とは、前記枠部材の内部に設けられた所定の媒体内に分散されることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定システムは、前記枠部材は、前記プローブの先端と前記媒体の表面とが一定の距離を隔てて対向する位置で前記プローブと前記校正用部材とを係合する係合部を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定システムは、前記所定の媒体は、固体であり、前記枠部材は、前記プローブの先端を被覆するキャップ形状をなすことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定システムは、前記蛍光体は、前記散乱粒子が分散される媒体であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定システムは、前記枠部材は、前記プローブの先端と前記蛍光体の表面とが一定の距離を隔てて対向する位置で前記プローブと当該校正用部材とを係合する係合部を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定システムは、前記蛍光体は、固体であり、前記枠部材は、前記プローブの先端を被覆するキャップ形状をなすことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、先端から入射した光を基端からそれぞれ出力する複数の受光ファイバを有するプローブを用いて散乱光測定を行う光学測定装置において、散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光を発する励起用光源と、前記複数の受光ファイバの各出力光を測定する測定部と、前記励起光の照射によって発生した蛍光体からの蛍光に対する前記複数の受光ファイバからの出力光の前記測定部による測定結果をもとに、前記複数の受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する校正処理部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、白色光を前記照射ファイバに供給する白色光源をさらに備え、前記校正処理部は、前記白色光の照射に対する、所定の散乱特性を有する散乱粒子からの反射光および／または散乱光に対する前記測定部による測定結果をもとに、前記測定部の分光感度を校正することを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用部材は、複数の受光ファイバを有するプローブを用いて散乱光測定を行う光学測定装置の校正処理に使用される校正用部材において、枠部材と、前記枠部材の内部に設けられ、所定の散乱特性を有する散乱粒子と、前記枠部材の内部に設けられ、散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光によって蛍光を発する蛍光体と、を備え、前記蛍光体表面と前記プローブの先端とが対向した状態で使用されることを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用部材は、前記蛍光体は、所定の散乱特性を有する粒子形状をなし、前記散乱粒子と前記蛍光体とは、前記枠部材の内部に設けられた所定の媒体内に分散されることを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用部材は、前記枠部材は、前記プローブの先端と前記媒体の表面とが一定の距離を隔てて対向する位置で前記プローブと当該校正用部材とを係合する係合部を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用部材は、前記所定の媒体は、固体であり、前記枠部材は、前記プローブの先端を被覆するキャップ形状をなすことを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用部材は、前記蛍光体は、前記散乱粒子が分散される媒体であることを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用部材は、前記枠部材は、前記プローブの先端と前記蛍光体の表面とが一定の距離を隔てて対向する位置で前記プローブと当該校正用部材とを係合する係合部を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用部材は、前記蛍光体は、固体であり、前記枠部材は、前記プローブの先端を被覆するキャップ形状をなすことを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用方法は、先端から入射した光を基端からそれぞれ出力する複数の受光ファイバを用いて散乱光測定を行う測定部を有する光学測定装置の校正方法であって、散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光で蛍光体を照射して発生した蛍光に対する前記複数の受光ファイバの各出力光を前記測定部が測定する第１の測定ステップと、前記第１の測定ステップの測定結果をもとに、前記複数の受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する第１の校正ステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明にかかる校正用方法は、白色光の照射に対する、所定の散乱特性を有する散乱粒子からの反射光および／または散乱光を前記測定部が測定する第２の測定ステップと、前記第２の測定ステップの測定結果をもとに、前記測定部の分光感度を校正する第２の校正ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光によって蛍光を発する蛍光体に励起光を照射し、蛍光体からの蛍光に対する複数の受光ファイバからの出力光の測定結果をもとに、複数の受光ファイバ間の受光強度の関係を校正するため、各受光ファイバにおける受光強度を簡易かつ正確に取得することができ、複数の受光ファイバを用いて散乱光測定を行う場合において、簡易かつ正確に校正処理を実行することができる。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる光学測定システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す光学測定システムの要部の断面図である。 図３は、図１および図２に示す校正用部材の断面図である。 図４は、図３に示す蛍光粒子の蛍光特性を説明する図である。 図５は、図１に示す光学測定システムにおける校正処理の処理手順を示すフローチャートである。 図６は、図１に示す校正用部材の他の例の断面図である。 図７は、図１に示す校正用部材の他の例の断面図である。
以下、図面を参照して、この発明にかかる光学測定システム、光学測定装置、校正用部材および校正処理の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態にかかる光学測定システムの概略構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す光学測定システムの要部の断面図である。図２は、説明のために、図１に示す光学測定システムを構成する測定装置の要部についても模式的に示している。
図１に示すように、実施の形態にかかる光学測定システム１は、生体組織等の測定対象に対する光学測定を行って測定対象の性状を検出する測定装置２と、被検体内に挿入されるプローブ３と、測定装置２における校正処理時にプローブ３の先端３３に取り付けられる校正用部材４とを備える。プローブ３は、基端が測定装置２に脱着可能である。プローブ３は、照射ファイバおよび複数の受光ファイバを有する。プローブ３は、基端から供給された光を先端から測定対象に対して出射するとともに、先端から入射した測定対象からの戻り光である散乱光、反射光を、基端から測定装置２に出力する。
測定装置２は、電源２１、光源部２２、接続部２３、測定部２４、入力部２５、出力部２６、制御部２７および記憶部２８を備える。
電源２１は、測定装置２の各構成要素に電力を供給する。
光源部２２は、プローブ３に供給する光を発する。光源部２２は、白色光源２２ａと蛍光励起用光源２２ｂとを有する。白色光源２２ａは、白色ＬＥＤ、キセノンランプまたはハロゲンランプ等の低コヒーレント光源と、一または複数のレンズとを用いて実現される。白色光源２２ａは、低コヒーレント光を、所定タイミングにしたがってプローブ３に供給する。蛍光励起用光源２２ｂは、測定部２４における散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長であって、後述する校正用部材４の蛍光粒子を励起する励起光として機能する光を発する。
接続部２３は、プローブ３の基端を測定装置２に着脱自在に接続する。接続部２３は、光源部２２が発する光をプローブ３に供給するとともに、プローブ３から出力された戻り光を測定部２４に出力する。
測定部２４は、プローブ３から出力された光であって生体組織からの戻り光を測定する。測定部２４は、分光器を用いて実現される。測定部２４は、プローブ３から出力された戻り光のスペクトル成分および強度等を測定して、波長ごとの測定を行なう。測定部２４は、測定結果を制御部２７に出力する。測定部２４は、光源部２２による発光処理に対応した所定の測定タイミングで戻り光の測定処理を繰り返し行う。測定部２４は、後述するプローブ３の複数の受光ファイバ３５，３６（図２参照）に対しそれぞれ測定部が設けられ、図１に示す例では、第１測定部２４ａおよび第２測定部２４ｂの２つの分光器を有する。
入力部２５は、プッシュ式のスイッチ等を用いて実現され、スイッチ等が操作されることによって、測定装置２の起動を指示する指示情報や他の各種指示情報を受け付けて制御部２７に入力する。
出力部２６は、光学測定システム１における各種処理に関する情報を出力する。出力部２６は、ディスプレイ、スピーカまたはモータ等を用いて実現され、画像情報、音声情報または振動を出力することによって、光学測定システム１における各種処理に関する情報を出力する。
制御部２７は、測定装置２の各構成要素の処理動作を制御する。制御部２７は、ＣＰＵおよびＲＡＭ等の半導体メモリを用いて実現される。制御部２７は、測定装置２の各構成要素に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、測定装置２の動作を制御する。制御部２７は、演算部２７ａ、校正処理部２７ｂおよび照射光切替制御部２７ｃを有する。
演算部２７ａは、測定部２４による測定結果をもとに複数種の演算処理を行い、生体組織の性状に関わる特性値を演算する。演算部２７ａが演算する特性値であって、取得対象とされた特性値の種別は、たとえば、操作者による操作によって入力部２５から入力された指示情報にしたがって設定される。
校正処理部２７ｂは、光源部２２および測定部２４を制御して、測定対象に対する検出を始める前に、検出精度を保証するための測定装置２に対する校正処理を行う。校正処理は、プローブ３が付け替えられるたびに行われる。
照射光切替制御部２７ｃは、光源部２２における白色光源２２ａおよび蛍光励起用光源２２ｂとの間で、実際に光を発する光源を切り替える制御を行う。照射光切替制御部２７ｃは、測定対象に対する散乱光測定を行う場合には、白色光源２２ａに照射処理を行わせる。照射光切替制御部２７ｃは、校正処理を行う場合には、校正処理の内容に対応させて白色光源２２ａおよび蛍光励起用光源２２ｂのいずれかに照射処理を行わせる。
記憶部２８は、測定装置２に光学測定処理を実行させる光学測定プログラムを記憶するとともに、光学測定処理に関する各種情報を記憶する。記憶部２８は、演算部２７ａが演算した特性値を記憶する。記憶部２８は、測定装置２に校正処理を実行させる校正用プログラムを記憶するとともに、校正処理に関する各種情報を記憶する。
プローブ３は、複数の光ファイバを用いて実現される。プローブ３は、測定装置２の接続部２３に着脱自在に接続される基端部３１と、可撓性を有する可撓部３２と、光源部２２から供給された光が出射するとともに測定対象からの散乱光が入射する先端３３とを有する。ＬＥＢＳ技術を用いる場合には、散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光をそれぞれ集光するため、複数の集光ファイバが設けられる。具体的には、図２に示すように、プローブ３は、基端から供給された光源部２２からの光を先端から測定対象に照射する照射ファイバ３４と、先端から入射した測定対象からのそれぞれ異なる散乱角度の散乱光、反射光を基端からそれぞれ出力する２本の受光ファイバ３５，３６とを有し、照射ファイバ３４の側面と複数の受光ファイバ３５，３６の側面とが被覆部３７によって被覆された構成を有する。光学測定装置１は、たとえば、消化器等の臓器を観察する内視鏡システムに組み合わされて使用され、プローブ３は、被検体内に挿入された内視鏡のプローブ用チャネルを経由して被検体内部に導入される。
光学測定システム１においては、プローブ３の先端３３が校正用部材４で被覆された状態で、測定開始前の校正処理が行われる。図３は、図１および図２に示す校正用部材４の断面図である。
校正用部材４は、図２および図３に示すように、プローブ３の先端３３を被覆するキャップ形状をなす本体枠４１の内部に、固体である媒体４２が設けられた構成を有する。媒体４２は、内部に散乱粒子４３と蛍光粒子４４とが分散されている。媒体４２は、たとえば、シリコン樹脂、ポリエチレン樹脂、ゼラチン、アクリル樹脂、ポリアミドなどの透明な固体であり、散乱粒子４３および蛍光粒子４４よりも十分に大きな粒子で形成される。散乱粒子４３は、ポリスチレン粒子やアルミナ微粒子などである。
蛍光粒子４４は、所定波長帯に属する励起光が照射された場合、この励起光よりも長い波長の蛍光を発する。図４は、図３に示す蛍光粒子４４の蛍光特性を説明する図である。測定部２４は、波長λａから波長λｂの散乱光測定波長帯Ｗで分光処理を行う。蛍光粒子４４は、この測定部２４の散乱光測定波長帯Ｗとは異なる波長帯に属する波長λｃの光で励起されると、曲線Ｌｂに示す波長帯であって、測定部２４の散乱光測定波長帯Ｗに含まれる波長帯に属する波長の蛍光を発する。このため、蛍光励起用光源２２ｂは、たとえば曲線Ｌａに示すように、波長λｃをピークとする波長帯の励起光を照射する。校正用部材４の蛍光粒子４４に入射する励起光の強度と、蛍光粒子４４が発する蛍光強度との関係は、予め求められている。
また、蛍光粒子４４は、励起波長帯に属する波長以外の光が照射された場合には、散乱粒子４３と同様に散乱体として振舞う。散乱粒子４３と蛍光粒子４４とは、所定の散乱特性および反射特性を有し、入射した白色光に応じて散乱、反射する戻り光の波長分布状態は、予め求められている。媒体４２、散乱粒子４３および蛍光粒子４４は、入射光の波長および戻り光の波長と、粒子との関係をもとに、材料や粒子サイズが設定される。
一定条件下において安定して校正処理を実行するために、校正用部材４の本体枠４１は、プローブ３の先端３３と媒体４２の表面とが一定の距離Ｄ（図２参照）を隔てて対向する位置で、被覆部３７表面と校正用部材４とを係合させる突起状のストッパ４５を内部に備える。距離Ｄは、照射ファイバ３４からの光が十分に広がった状態で媒体４２に入射するように設定される。
校正処理部２７ｂは、励起光の照射によって発生した蛍光粒子４４からの蛍光に対する複数の受光ファイバ３５，３６からの出力光の測定部２４による測定結果をもとに、複数の受光ファイバ３５，３６間の受光強度の関係を校正する。さらに、校正処理部２７ｂは、白色光の照射に対する散乱粒子４３および蛍光粒子４４からの反射光、散乱光に対する測定部２４による測定結果をもとに、測定部２４の第１測定部２４ａおよび第２測定部２４ｂの分光感度を校正する。
次に、光学測定システム１における校正処理について説明する。図５は、図１に示す光学測定システム１における校正処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図５においては、校正用の測定結果を取得した後に、継続して校正処理を行う場合を例に説明する。
図５に示すように、まず、制御部２７は、校正処理の開始が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１）。制御部２７は、たとえば、入力部２５から校正処理の開始を指示する指示情報が入力された場合や、プローブ３が付け替えられたことを検出した場合に、校正処理の開始が指示されたと判断する。制御部２７は、校正処理の開始が指示されていないと判断した場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、校正処理の開始が指示されるまでステップＳ１の判断処理を繰り返す。
制御部２７が校正処理の開始が指示されたと判断した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、校正処理部２７ｂは、複数の受光ファイバ３５，３６間の受光強度の関係を校正するための校正処理を行う。まず、校正処理部２７ｂの制御のもと、照射光切替制御部２７ｃは、使用光源を蛍光励起用光源２２ｂに切り替え、照射光を励起光に切り替える（ステップＳ２）。続いて、校正処理部２７ｂは、蛍光励起用光源２２ｂに、波長λｃをピークとする励起光を所定強度で照射させる（ステップＳ３）。蛍光励起用光源２２ｂから照射された励起光は、プローブ３の照射ファイバ３４の先端から、校正用部材４の内部に照射される。この結果、校正用部材４の蛍光粒子４４は、蛍光を発する。この蛍光粒子４４からの蛍光は、コヒーレントを示さず、かつ、拡散放射されるものである。すなわち、干渉の影響を受けずに、励起光に応じた一定の強度の蛍光が受光ファイバ３５，３６にそれぞれ入射する。
測定部２４は、各受光ファイバ３５，３６の蛍光の受光強度を測定する（ステップＳ４）。図２に示す例では、第１測定部２４ａが受光ファイバ３５における受光強度を測定し、第２測定部２４ｂが受光ファイバ３６における受光強度を測定する。
続いて、校正処理部２７ｂは、各受光ファイバ３５，３６の測定部２４による受光強度測定結果をもとに、受光ファイバ３５，３６間の受光強度の関係を校正する（ステップＳ５）。この場合、一定の強度の蛍光が受光ファイバ３５，３６にそれぞれ入射している。このため、校正処理部２７ｂは、実際に各受光ファイバ３５，３６に入射する蛍光強度に対応させて、測定部２４において測定される各受光ファイバ３５，３６の受光強度の比を校正する。このように、校正処理部２７ｂは、励起光に対する校正用部材４の蛍光粒子４４からの蛍光をもとに各受光ファイバ３５，３６間の受光強度の関係を校正する。
ステップＳ５が終了した後、校正処理部２７ｂは、測定部２４の第１測定部２４ａおよび第２測定部２４ｂの分光感度を校正するための校正処理を行う。まず、校正処理部２７ｂの制御のもと、照射光切替制御部２７ｃは、使用光源を白色光源２２ａに切り替え、照射光を白色光に切り替える（ステップＳ６）。続いて、校正処理部２７ｂは、白色光源２２ａに、白色光を所定条件で照射させる（ステップＳ７）。白色光源２２ａから照射された白色光は、プローブ３の照射ファイバ３４の先端から、校正用部材４の内部に照射される。この結果、散乱体として機能する校正用部材４の散乱粒子４３および蛍光粒子４４によって光が散乱および反射し、戻り光として、入射した白色光に応じた一定の散乱光、反射光が受光ファイバ３５，３６にそれぞれ入射する。
測定部２４の第１測定部２４ａおよび第２測定部２４ｂは、各受光ファイバ３５，３６の戻り光に対してそれぞれ分光測定を行う（ステップＳ８）。この場合、一定の条件で照射された白色光に対して、一定の波長分布を有する戻り光が受光ファイバ３５，３６に入射する。この戻り光の波長分布は予め求められている。校正処理部２７ｂは、この予め求められた戻り光の波長分布と、実際に第１測定部２４ａおよび第２測定部２４ｂによる分光測定結果とを比較して、第１測定部２４ａおよび第２測定部２４ｂの各測定器の分光感度を校正する（ステップＳ９）。このように、校正処理部２７ｂは、白色光に対する校正用部材４からの戻り光をもとに各測定器の分光感度を校正する。
ステップＳ９が終了した後、制御部２７は、校正処理が終了した旨を出力部２６に通知させて（ステップＳ１０）、校正処理を終了する。なお、受光ファイバ３５，３６間の受光強度に対する校正処理、および、第１測定部２４ａおよび第２測定部２４ｂの分光感度に対する校正処理は、いずれを先に行ってもよい。このため、ステップＳ２〜ステップＳ５と、ステップＳ６〜ステップＳ９を入れ替えることも可能である。
このように、実施の形態にかかる光学測定システム１においては、散乱特性と蛍光特性との双方を有する校正用部材４を用いている。光学測定システム１においては、受光ファイバ３５，３６間の受光強度の関係に対する校正は、励起光を照射し、蛍光体から発生した蛍光をもとに行っており、測定部２４の分光感度に対する校正は、白色光に対する散乱体からの戻り光をもとに行っているため、受光ファイバ３５，３６に対する校正および測定部２４に対する校正の双方を正確に実行することができる。
また、光学測定システム１においては、光源部２２に蛍光励起用光源２２ｂを設けるだけで、一つの校正用部材４を用いて、受光ファイバ３５，３６の受光強度の関係に対する校正および測定部２４の分光感度に対する校正の双方を実行できる。このため、光学測定システム１においては、校正処理のために、別個に拡散光源を準備する必要もないため、簡易な構成で校正処理を実行できる。また、光学測定システム１においては、校正処理の内容に合わせて校正部材を付け替える必要もないため、煩雑な処理を行わずとも簡易に校正処理を実行することができる。
また、光学測定システム１においては、散乱粒子４３および蛍光粒子４４が固体の媒体４２内に分散した校正用部材４を使用するため、プローブ３の先端３３および校正用部材４がどの向きを向いていても正しく校正処理を実行することができる。
なお、実施の形態においては、校正用部材として、本体枠４１内部にストッパ４５を設けた場合を例に説明したが、もちろんこれに限らず、たとえば、プローブ３の先端３３と媒体４２の表面とが一定の距離Ｄ（図２参照）を隔てて対向するように、被覆部３７の側面先端部に突起部を設け、校正用部材４の本体枠４１の内壁に突起部が通る溝を設けてもよい。校正用部材４本体の内壁に設けられた溝は、上部から、距離Ｄに対応する内壁の途中箇所まで下方向に延伸するものである。
また、実施の形態においては、校正用部材として図３に示すように、媒体４２に散乱粒子４３と蛍光粒子４４との双方が分散した構成を説明したが、蛍光粒子４４は散乱体として機能するため、蛍光粒子４４のみを媒体４２に分散させた構成としてもよい。
また、実施の形態においては、校正用部材として、散乱粒子４３を媒体４２内に分散させた構成について説明したが、もちろんこれに限らず、図６の校正用部材１０４に示すように、蛍光体１４２内部に散乱粒子４３を分散させて、蛍光体１４２を、散乱粒子４３が分散される媒体としてもよい。この場合、蛍光体１４２は、可視光を透過可能である固体である。この場合も、校正用部材１０４内部には、プローブ３の先端３３と、固体である蛍光体１４２の表面とが一定の距離を隔てて対向するように、ストッパ４５が設けられる。
また、実施の形態においては、校正用部材として、固体である媒体４２あるいは蛍光体１４２の内部に散乱粒子４３を分散させた構成について説明したが、媒体４２あるいは蛍光体１４２は、必ずしも固体である必要はない。図７に示すように、水平面に校正用部材２０４を設置できる場合には、液体あるいはゲル状の媒体２４２を用いてもよい。この場合も、校正用部材２０４の本体枠内部には、校正用部材２０４を水平面に設置した場合にプローブ３の先端と、媒体２４２の表面とが一定の距離Ｄを隔てて対向するように、ストッパ２４５が設けられる。
また、本実施の形態においては、白色光源２２ａに加え蛍光励起用光源２２ｂを設けた構成を例に説明したが、もちろんこれに限らず、白色光源２２ａに加え、校正用部材４，１０４，２０４に設けられた蛍光体に対する励起波長光のみを透過させる可動式のフィルタを設けてもよい。この場合、照射光切替制御部２７ｃは、複数の受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する場合には、このフィルタを白色光源２２ａからの白色光の光路上に位置させればよい。また、照射光切替制御部２７ｃは、測定部２４の第１測定部２４ａおよび第２測定部２４ｂの分光感度を校正する場合および特性値取得のための測定処理を行う場合には、フィルタを白色光源２２ａからの白色光の光路から退避させればよい。
また、本実施の形態においては、校正用の測定結果を取得した後に、継続して校正処理を行う場合を例に説明したが、校正用の測定結果を取得してあれば、校正処理自体は、特性値取得用の測定後に行なうことも可能である。
１ 光学測定システム
２ 測定装置
３ プローブ
４，１０４，２０４ 校正用部材
２１ 電源
２２ 光源部
２２ａ 白色光源
２２ｂ 蛍光励起用光源
２３ 接続部
２４ 測定部
２５ 入力部
２６ 出力部
２７ 制御部
２７ａ 演算部
２７ｂ 校正処理部
２７ｃ 照射光切替制御部
２８ 記憶部
３１ 基端部
３２ 可撓部
３３ 先端
３４ 照射ファイバ
３５，３６ 受光ファイバ
３７ 被覆部
４１ 本体枠
４２，２４２ 媒体
４３ 散乱粒子
４４ 蛍光粒子
４５ ストッパ
１４２ 蛍光体

Claims (14)

  1. 先端から入射した光を基端からそれぞれ出力する複数の受光ファイバを用いて散乱光測定を行う光学測定システムにおいて、
    前記複数の受光ファイバと、基端から供給された光を先端から照射する照射ファイバとを有するプローブと、
    散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光によって蛍光を発する蛍光体を有し、前記励起光が前記蛍光体を照射可能な状態で使用される校正用部材と、
    前記散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光を前記照射ファイバに供給する励起用光源と、
    前記複数の受光ファイバの各出力光を測定する測定部と、
    前記励起光の照射によって発生した前記蛍光体からの蛍光に対する前記複数の受光ファイバからの出力光の前記測定部による測定結果をもとに、前記複数の受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する校正処理部と、
    を備えたことを特徴とする光学測定システム。
  2. 白色光を前記照射ファイバに供給する白色光源をさらに備え、
    前記校正用部材は、所定の散乱特性を有する散乱粒子をさらに有し、
    前記校正処理部は、前記白色光の照射に対する前記散乱粒子からの反射光および／または散乱光に対する前記測定部による測定結果をもとに、前記測定部の分光感度を校正することを特徴とする請求項１に記載の光学測定システム。
  3. 前記蛍光体は、粒子形状をなし、
    前記散乱粒子と前記蛍光体とは、枠部材の内部に設けられた所定の媒体内に分散されることを特徴とする請求項２に記載の光学測定システム。
  4. 前記枠部材は、前記プローブの先端と前記媒体の表面とが一定の距離を隔てて対向する位置で前記プローブと前記校正用部材とを係合する係合部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の光学測定システム。
  5. 前記所定の媒体は、固体であり、
    前記枠部材は、前記プローブの先端を被覆するキャップ形状をなすことを特徴とする請求項３に記載の光学測定システム。
  6. 前記蛍光体は、枠部材の内部に設けられ、散乱粒子が分散される媒体であることを特徴とする請求項１に記載の光学測定システム。
  7. 前記枠部材は、前記プローブの先端と前記蛍光体の表面とが一定の距離を隔てて対向する位置で前記プローブと当該校正用部材とを係合する係合部を備えたことを特徴とする請求項６に記載の光学測定システム。
  8. 前記蛍光体は、固体であり、
    前記枠部材は、前記プローブの先端を被覆するキャップ形状をなすことを特徴とする請求項６に記載の光学測定システム。
  9. 先端から入射した光を基端からそれぞれ出力する複数の受光ファイバと、基端から供給された光を先端から照射する照射ファイバと、を有するプローブを用いて散乱光測定を行う光学測定装置において、
    散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光を前記照射ファイバに供給する励起用光源と、
    前記複数の受光ファイバの各出力光を測定する測定部と、
    前記励起光の照射によって発生した蛍光体からの蛍光に対する前記複数の受光ファイバからの出力光の前記測定部による測定結果をもとに、前記複数の受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する校正処理部と、
    を備えたことを特徴とする光学測定装置。
  10. 白色光を前記照射ファイバに供給する白色光源をさらに備え、
    前記校正処理部は、前記白色光の照射に対する、所定の散乱特性を有する散乱粒子からの反射光および／または散乱光に対する前記測定部による測定結果をもとに、前記測定部の分光感度を校正することを特徴とする請求項９に記載の光学測定装置。
  11. 複数の受光ファイバを有するプローブを用いて散乱光測定を行う光学測定装置の校正処理に使用される校正用部材において、
    所定の散乱特性を有する散乱粒子と、
    粒子形状をなし、散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光によって蛍光を発する蛍光体と、
    キャップ形状をなし、前記プローブの先端を被覆する枠部材と、
    を備え、
    前記散乱粒子と前記蛍光体とは、前記枠部材の内部に設けられた所定の媒体内に分散され、
    前記所定の媒体は、固定であり、
    前記励起光は、前記蛍光体を照射可能な状態で使用されることを特徴とする校正用部材。
  12. 複数の受光ファイバを有するプローブを用いて散乱光測定を行う光学測定装置の校正処理に使用される校正用部材において、
    所定の散乱特性を有する散乱粒子と、
    散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光によって蛍光を発する蛍光体と、
    キャップ形状をなし、前記プローブの先端を被覆する枠部材と、
    を備え、
    前記蛍光体は、前記枠部材の内部に設けられ、前記散乱粒子が分散された固体状の媒体であり、
    前記励起光は、前記蛍光体を照射可能な状態で使用されることを特徴とする校正用部材。
  13. 先端から入射した光を基端からそれぞれ出力する複数の受光ファイバを用いて散乱光測定を行う測定部を有する光学測定装置の校正方法であって、
    散乱光測定波長帯とは異なる波長帯に属する波長の励起光で蛍光体を照射して発生した蛍光に対する前記複数の受光ファイバの各出力光を前記測定部が測定する第１の測定ステップと、
    前記第１の測定ステップの測定結果をもとに、前記複数の受光ファイバ間の受光強度の関係を校正する第１の校正ステップと、
    を含むことを特徴とする校正方法。
  14. 白色光の照射に対する、所定の散乱特性を有する散乱粒子からの反射光および／または散乱光を前記測定部が測定する第２の測定ステップと、
    前記第２の測定ステップの測定結果をもとに、前記測定部の分光感度を校正する第２の校正ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１３に記載の校正方法。
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