JP5572281B2

JP5572281B2 - 比吸収率測定装置及び方法

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Publication number: JP5572281B2
Application number: JP2007049472A
Authority: JP
Inventors: 克規木南; 輝夫大西
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP2008215830A

Description

本発明は、携帯電話端末等の比吸収率（ＳｐｅｃｉｆｉｃＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＲａｔｅ：以下ＳＡＲと呼ぶ）測定技術に関する。特に、電界の検出を行うプローブへ接続される光ファイバ内を伝播する光の偏光状態を高速かつ高精度に制御することにより、高速かつ高精度なＳＡＲ測定を可能にする比吸収率測定装置及び方法に関する。

ＳＡＲは、式（１）で示されるように、電界の２乗（｜Ｅ｜^２）に比例した値であり、主に人体近傍において携帯電話端末等を使用した際に吸収される電力量の評価に用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。ここで、σは媒質の導電率（Ｓ／ｍ）、ρは媒質の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ＳＡＲの単位は［Ｗ／ｋｇ］である。

通常ＳＡＲを測定する際には、電界検出用プローブにより人体の電気定数を摸擬した媒質内に生じる電界を検出し、式（１）を用いてＳＡＲ値に変換する。図２０に従来の比吸収率測定装置１００を例示する。

図２０に示すように、ファントム容器１０２には、人体の電気定数を模擬した擬似液体（以降、ファントムと呼ぶ）１０１が満たされており、被測定端末１０８が、支持装置１０９により、ファントム容器１０２の底に接するように配置されている。プローブ走査部１０４の制御により、電気光学（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ：以降ＥＯと表示する）結晶を用いた電界検出用プローブ１０３が、ファントム１０１内を３次元的に走査して、３次元ＳＡＲ分布を取得する。

具体的には、測定データ処理部１０７内の図示していない光源から発射された光が、光ファイバ１０５と偏光調整部１０６を通り、電界検出用プローブ１０３に入射する。電界検出用プローブ１０３のＥＯ結晶で電界を検出すると、ＥＯ結晶に入射した光は被測定電界値に比例して偏光状態が変化する。偏光状態が変化した光は、光ファイバ１０５と偏光調整部１０６を通り測定データ処理部１０７に戻る。測定データ処理部１０７は、光の偏光状態を測定して、被測定電界を求め、その被測定電界から上記式（１）を用いて、ＳＡＲ値を計算する。

このように、比吸収率測定装置１００では光が被測定電界情報の伝送媒体となっており、電界分布を精度良く測定するためには、偏光調整部１０６が、ＥＯ結晶に入射する光の偏光状態を最適に調整することが重要である。ここで、測定に最適な偏光状態は各プローブに固有であるため、この方法では測定に使用するプローブを変更する度に最適な偏光状態へと調整する必要がある。

また、図２１に示すように複数本の電界検出用プローブ１０６をアレー化して電界検出用プローブアレー２０３とした比吸収率測定装置２００も提案されている。この比吸収率測定装置２００は、光スイッチ２０４を用いて複数の電界検出用プローブアレー２０３のうち測定を行うプローブを順に切り替えることにより単一の偏光調整部１０６、測定データ処理部１０７で電界検出を行う。ＳＡＲ値の算出方法は、比吸収率測定装置１００と同様である。

比吸収率測定装置２００は、比吸収率測定装置１００とは異なり、アレー状に並んだ電界検出用プローブアレーのプローブを切り替えるだけで、異なる位置の電界を測定することができる。このため、プローブ走査部１０４で電界検出用プローブアレー２０３を移動させる回数を少なくすることができ、全体としてＳＡＲ値の測定時間を短くすることができるというメリットがある。
しかし、上述のように最適な偏光状態はプローブ固有のものであるため、光スイッチ２０４によって動作するプローブを切り替える度にプローブへの入力偏光状態を手動で再調整する必要がある。
Thomas Schmid, Oliver Egger, and Niels Kuster, "Automated E-Field Scanning System for Dosimetric Assessment", IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., Vol.44, No.1, pp.105-113, Jan. 1996.

上記従来技術にかかる比吸収率測定装置１００、２００は、以下に示すような問題点があった。
すなわち、上記背景技術にかかる比吸収率測定装置１００、２００においては、偏光状態の調整を使用するプローブを偏光する度に手動で行う必要があるため、電界測定値取得前のプローブの調整に多くの時間を要するという問題点があった。特に複数本のプローブを用いた比吸収率測定装置においてはその影響が顕著である。
そこで、本発明は上記問題点を解決し、簡易な測定装置構成によってプローブへ接続される光ファイバ内の光の偏光状態の調整を高速かつ高精度に行うことにより高速かつ高精度にＳＡＲの算出を行う比吸収率の高速装置及び方法を提供することを課題とする。

比吸収率（ＳＡＲ）測定装置又は方法であって、電界検出用プローブが、電界の検出をそれぞれ行う。複数の偏光調整手段が、各電界検出用プローブに入射される光についての制御情報が記憶された第一記憶手段から読み出した制御情報に従って、各電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を調整する。制御手段が、複数の偏光調整手段のうち現在動作していない偏光調整手段について、次に動作する電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を調整することができるように、第一記憶手段から読み出した制御情報に従って予め設定しておく。順序制御手段が、制御情報によって作られる空間は微小領域に分割されており、各微小領域に含まれる制御情報に係る電界検出用プローブは同じグループにグループ化されるように、複数の電界検出用プローブは、複数のグループに分けられているとして、あるグループに含まれるすべての電界検出用プローブについて測定が終わった後に別のグループに含まれる電界検出用プローブについて測定を行うことにより偏光調整にかかる時間が短くなるように、動作させる電界検出用プローブの順番を変える。

複数本の電界検出用プローブへの入射光の偏光状態を高速で調整することが可能となり、比吸収率の測定を高速に行うことが可能となる。
また、請求項５から７に記載の各発明によれば、プローブへ入射される光に偏光状態をモニタリングしてフィードバック制御することにより、プローブへの入射光の偏光状態が変化した場合であっても、測定中の偏光状態を常に一定に保つことが可能となり、さらに高精度のＳＡＲ測定を実施することができる。

以下、図面を参照して、本発明の比吸収率の測定装置及びその方法について説明をする。各図において、他の図と対応する部分には同じ符号を付けて重複説明を省略する。
［第一実施形態］
図１を参照して、第一実施形態による比吸収率測定装置３について説明をする。図１は、比吸収率測定装置３の機能構成を例示する図である。
図１に示すように、比吸収率測定装置３は、例えば、複数の電界検出用プローブ♯ｎ（ｎ＝１，…,Ｎ）（以下、略して、「プローブ♯ｎ」とする。）から構成される電界検出用プローブアレー２０３、光スイッチ２０４、光ファイバ１０５、偏光調整部３０３、測定データ処理部３０６、記憶部３０５を有する。また、図示していないが、背景技術で説明した図２１に示す比吸収率測定装置２００と同様に、電界検出用プローブアレー２０３は、人体ファントム１０１の中に配置されている。また、比吸収率測定装置２００と同様の原理で、被測定端末１０８から発射された電磁波のＳＡＲ値を求める。

比吸収率測定装置３の各部は、図１の破線及び図２に示すように、電界分布測定部１１、偏光制御部１２、ＳＡＲ算出部・結果表示部１３のパーツに分けることができる。
電界分布測定部１１は、電界検出用プローブアレー２０３と光スイッチ２０４から構成され、被測定携帯電話等の被測定端末１０８から放射されファントム内部に生じる電界分布を複数本のプローブ♯ｎを用いて測定する。本実施形態では、単一の偏光調整部３０３、測定データ処理部３０６で測定を行うため、光スイッチ２０４を用いて測定するプローブ♯ｎを順次切り替えることによって電界分布の測定を行う。プローブ♯ｎの切り替え順序は、例えばプローブ配置位置順等のように任意である。

偏光制御部１２は、偏光調整部３０３と記憶部３０５から構成され、アレー化されたそれぞれのプローブ♯ｎを電界値の測定を行うために最適な状態へと制御する。各プローブに対する最適な制御情報はそれぞれ記憶部３０５に記録されている。
ＳＡＲ算出部・結果表示部１３は、測定データ処理部３０６から構成され、各プローブ♯ｎからの測定値の取得、ＳＡＲの計算、結果の表示等を行う機能を有する。
続いて、図３を参照して、第一実施形態による比吸収率測定装置３の動作について説明する。図３は、比吸収率測定装置３の処理の流れを例示するフローチャートである。

まず、測定の事前段階として、プローブ♯ｎへ入力する光の偏光状態の最適状態をそれぞれ決定し、制御情報として記憶部３０５に保存する（ステップＳ５０）。通常、この制御情報はある角度情報として与えられる。例えば、偏光調整部３０３の偏光板の角度やプローブ♯ｎに入射される光の偏光面の角度が、制御情報となる。また、例えば、偏光調整部３０３が、２枚の偏光板で各プローブ♯ｎに入射する光の偏光状態を調整する場合には、それらの２枚の偏光板のそれぞれの角度が制御情報となる。制御情報は、プローブ♯ｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）ごとに決定され、記憶部３０５に格納される。この作業は使用する各プローブ♯ｎに接続される光ファイバの状態が変更されるたびに行う必要がある。逆に、光ファイバの状態に変更が無い場合は以前に記録した制御情報を使用することができる。

光スイッチ２０４は、動作するプローブ♯ｎを変更する。すなわち、測定データ処理部３０６が出射して偏光調整部３０３を通った光が、測定データを取得しようとするプローブ♯ｎに入射されるようにスイッチの切り替えを行う（ステップＳ５１）。

次に、偏光調整部３０３は、測定データを取得しようとするプローブ♯ｎに入射する光の偏光状態を最適な状態に調整する（ステップＳ５２）。例えば、制御情報が、偏光調整部３０３の偏光板の角度である場合には、偏光調整部３０３は、それぞれのプローブ♯ｎに対応する制御情報を記憶部３０５から読み出し、その制御情報に従って偏光板の角度を調整する。また、制御情報が、プローブ♯ｎに入射される光の偏光面の角度である場合には、入射される光の偏光面が、記憶部３０５から読み出した角度（制御情報）になるように偏光調整を行う。

プローブ♯ｎのＥＯ結晶で電界を検出すると、ＥＯ結晶に入射した光は被測定電界値に比例して偏光状態が変化させる。偏光状態が変化した光は、光ファイバ１０５と偏光調整部３０３を通り測定データ処理部３０６に戻る。測定データ処理部３０６の取得部３０７は、光の偏光状態を測定して、測定電界値を取得する（ステップＳ５３）。

図示していない比吸収率測定装置３の制御部は、所望するすべてのプローブ♯ｎについてステップＳ５１〜ステップＳ５３の処理が繰り返し行われるように制御する（ステップＳ５４）。なお、各プローブ♯ｎへの切り替えは１回のみとは限らず、同じプローブ♯ｎから複数回測定を行うといった場合も考えられる。また、必要であれば、図示していないプローブ走査部（図２１、図２０のプローブ走査部１０４と同様のもの）が電界検出用プローブアレー２０３の位置を移動して、再度すべてのプローブ♯ｎで測定電界値を取得するという処理を繰り返すことにより、所望の測定領域の電界分布の測定が完了するまで、ステップＳ５１〜ステップＳ５３の処理を繰り返してもよい。

測定データ処理部３０６の計算部３０８は、取得部３０７が取得した測定電界値から上記式（１）を用いて、ＳＡＲ値を計算する（ステップＳ５５）。
測定データ処理部３０６の表示部３０９は、ＳＡＲ値の測定結果を表示する（ステップＳ５６）。
なお、上記した比吸収率測定装置３は、各プローブ♯ｎにおける測定電界値が得られる度に、ＳＡＲ値を計算してもよい。

制御情報が、各プローブ♯ｎに入射される光の偏光面の角度等である場合には、偏光調整部３０３’として、光ファイバ１０５に直接作用する力を印加することにより、光ファイバ１０５の固定状態を変化させる装置を用いることができる。偏光調整部３０３’は、例えば、図４Ａに示すように、光ファイバに曲率を持たせて固定する。また、図４Ｂに示すように、光ファイバ１０５の一部に圧力を加える。これにより、光ファイバ１０５の固定状態が変化するため、この光ファイバ１０５を通る光の偏光状態が変化して、各プローブ♯ｎに入射される光の偏光面の角度を調整することができる。

また、図５に示すように、各プローブ♯ｎと光スイッチを結ぶ光ファイバ上に、偏光調整部３０３’を設けてもよい。
以上の構成により、プローブへの入射光の偏光状態が最適な状態となるように直接光ファイバ固定状態を変更することが可能となるため、光スイッチを用いてプローブを切り替えた場合でも光ファイバの固定状態が同一である限り偏光調整が不要となり、高速にＳＡＲ測定を行うことが可能となるという作用および効果がある。

続いて、本実施形態にかかる比吸収率測定装置の作用及び効果について説明する。本実施形態においては、偏光調整部３０３が、記憶部３０５から、プローブ♯ｎごとに予め定められた入射光の最適な偏光状態に関する制御情報を読み出し、その制御情報を参照して、自動的に偏光調整を行う。このため、動作するプローブを切り替える度にプローブの最適設定値を手動で探索するという従来手法において必要であった作業が不要となり、高速に電界分布及びＳＡＲ分布の測定を行うことが可能となる。

［第二実施形態］
第二実施形態による比吸収率測定装置４は、偏光調整部を複数有し、さらに、どの偏光調整部を動作させるかを選択する選択部４０２と、各偏光調整部の動作を制御する制御部４０１を有する点で、第一実施形態による比吸収率測定装置３とは異なる。他の機能構成及び処理は、第一実施形態による比吸収率測定装置３と同様である。

図６と図７を参照して、第二実施形態による比吸収率測定装置４を説明する。図６は、比吸収率測定装置４の機能構成を例示する図である。図７は、第一実施形態による比吸収率測定装置３の処理（図７Ａ）と、第二実施形態による比吸収率測定装置４の処理（図７Ｂ）とを対比する図である。以下、偏光調整部が２つあり、プローブの番号が小さい順に測定を行う場合を例に挙げて説明をするが、偏光調整部は２つ以上あってもよく、動作するプローブの順番は任意でよい。

光スイッチ２０４は、プローブ♯１に光を出射するように、スイッチを切り替えてある。制御部４０１は、記憶部３０５から、プローブ♯１に対応する制御情報を読み出して、その制御情報に従った偏光調整を行うことができるように偏光調整部３０３１の設定を行う。選択部４０２は、偏光調整部３０３１を選択して、偏光調整部３０３１を用いて偏光調整を行うことができるようにする。その後、偏光調整部３０３１によって偏光状態が調整された光によってプローブ♯１の電界を測定する。

また、プローブ♯１の電界測定と並行して、制御部４０１が、次に動作するプローブであるプローブ♯２に出射する光の偏光状態を調整することができるように、記憶部３０５からプローブ♯２の制御情報を読み出して、偏光調整部３０３２の設定値を変化させる。
プローブ♯１の電界測定が終わった後、光スイッチ２０５がプローブ♯２にスイッチを切り替え、選択部４０２が偏光調整部３０３２にスイッチを切り替える。そして、偏光調整部３０３２によって偏光状態が調整された光によってプローブ♯２の電界を取得する。

ここで、同様に、プローブ♯２の電界測定と並行して、制御部４０１が、次に動作するプローブであるプローブ♯３に出射する光の偏光状態を調整することができるように、記憶部３０５からプローブ♯３の制御情報を読み出して、現在動作していない偏光調整部３０３１の設定値を変化させる。
このように、現在動作していない偏光調整部について、次に動作する電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を調整することができるように、記憶部３０５から読み出した制御情報に従って予め設定する処理を繰り返す。

図９Ａに示すように、第一実施形態の比吸収率測定装置３は、電界測定が終わった後に、次に使用するプローブに応じた偏光調整部の設定を行っていた。しかし、上記説明したように、複数の偏光調整部を設けて、電界測定と並行して動作していない偏光調整部の設定を行うことにより、偏光調整時間による測定時間ロスを削減することが可能となる。また、電界測定中に偏光調整部の設定が終わる場合には、使用するプローブの切り替えを行った直後にそのまま続けて次のプローブを用いて電界の検出を行うことができ、さらに高速な比吸収率の測定をすることが可能になる。

［第三実施形態］
第三実施形態による比吸収率測定装置６は、図８に例示するように、偏光調整にかかる時間が短くなるように、動作させる電界検出用プローブの順番及びプローブ♯ｎの制御情報を読み出す順番を変える順序制御部６０１を有する点で、第一実施形態による比吸収率測定装置３とは異なる。他の機能構成については、比吸収率測定装置３と同様である。図８は、第三実施形態による比吸収率測定装置６の機能構成を例示する図である。

順序制御部６０１は、例えば、１つ前に動作したプローブ♯ｎ’の制御情報との差分が最小となるように、次に動作させるプローブ♯ｎを選択する。つまり、順序制御部６０１は、制御情報の差分が最小となる順番で、光スイッチを切り替えることにより動作させるプローブ♯ｎを選択し、それと同時に、記憶部３０５から選択されたプローブ♯ｎの制御情報を読み出して、偏光調整部３０３に設定する。このように、制御情報の差分が最小となる順番で、動作させるプローブの順番を決めることにより、偏光調整にかかる時間を短くすることができる。例えば、制御情報を小さい順又は大きい順で並び替えることにより、制御情報の差分が最小となる順番を構成することができる。

また、順序制御部６０１が、図９に示すように、制御情報との差分が最小となるように、記憶部３０５のプローブ♯ｎの制御情報の順番を変更しておく。そして、この変更された順番で、光スイッチを切り替えることにより動作させるプローブ♯ｎを選択し、それと同時に、記憶部３０５から選択されたプローブ♯ｎの制御情報を読み出して、偏光調整部３０３に設定してもよい。

例えば、図１０に示すように、５本のプローブ♯ｎ（ｎ＝１，…，５）を使用し、５本のプローブに対してそれぞれ入力光の制御情報がある角度情報として与えられており、偏光調整速度は１０［ｍｓ／ｄｅｇ］であるとする。この場合、図１０に示すように、制御情報の差分が最小となるように動作するプローブを選択することにより、プローブ番号順に測定順序を制御した場合と比較して７秒以上の測定時間の短縮することができる。図１０はあくまで１例を示しており、通常は使用するプローブ数がより多く制御値もより複雑であるため、偏光調整に要する時間はこの例の場合と比較して大きくなる。

各プローブ♯ｎの制御情報が２つの制御情報（制御情報１、制御情報２）で構成されている場合にも、順序制御部６０１は、２つの制御情報量を２次元平面上にプロットした際に直前の制御情報値との差分が最小となる制御情報を次に選択することにより、ランダムにプローブを切り替える場合と比較して偏光調整にかかる時間の短縮をすることができる。最初のプローブの選択は任意である。図１１の○は、各プローブ♯ｎに対応する制御情報を意味しており、制御情報の差分を最小にする順番が、必ずしもプローブ♯ｎの番号順にならないことを表している。

また、図１２に示すように、順序制御部６０１が、最適経路選択アルゴリズムを用いて最短経路を決定することにより、偏光調整にかかる総時間を短縮してもよい。最適経路選択アルゴリズムは任意の手法であり、例えば遺伝的アルゴリズム等の利用が考えられる（例えば、参考文献１参照。）。
〔参考文献１〕三宮信夫、玉置久、喜多一、岩本貴司共著「遺伝アルゴリズムと最適化」システム制御情報学会編、朝倉書店

また、図１３に示すように、順序制御部６０１が、２つの制御情報量によって作られる２次元平面を任意の幅の微小区間に分割し、微小区間を順に制御していくことにより制御情報の変化量を小さくする。同一の微小区間内に含まれる制御情報については変化量が小さいため任意の順序で切り替えを行ってよく、例えば一つの制御情報について順列に切り替えていく方法などが考えられる。

ある微小領域内に含まれる各制御情報に対応するプローブを選択した後は、図１３に一点鎖線で示すように予め定められた順序で、別の微小領域に移り、その移動先の微小領域に含まれる制御情報に対応するプローブをそれぞれ選択して行く。この処理を、すべての微小区間について、または、すべてのプローブが選択されるまで繰り返し行う。図１３では、２つの制御情報で作られる平面を一辺の長さが任意である格子に分割することにより微小領域を作成したが、微小領域の作成はこれに限られない。平面を分ける方法であれば、任意の方法を用いることができる。また、制御情報が３以上の制御情報から構成される場合には、同様の方法で、これらの３以上の制御情報から構成される空間を微小領域に分割して、同様の処理を行う。

さらに、一般に、Ｎ個のプローブの順列は、Ｎ！個ある。順序制御部６０１は、予め取得した偏光調整速度を用いて、これらＮ！個の各順列の順番に従ってプローブを選択した場合の総偏光調整時間を計算する。そして、順序制御部６０１が、これらの各順列ごとに求めた偏光調整時間を最小にする順列を選び、その最小にする順列の順番に従って動作するプローブを選択してもよい。

このように、順序制御部６０１は、トータルの偏光調整時間を短くするように、動作するプローブの順番を適切に選択する。
以上の構成により、偏光調整速度が一定である場合、任意の方法でプローブ切替えを行う場合と比較して大幅にプローブ制御時間を短縮することが可能となる。特に使用するプローブ本数が多い場合その効果が顕著である。

［第四実施形態］
第四実施形態の比吸収率測定装置７では、各プローブ♯ｎはグループ化部７０１によりグループ化されており、各プローブ♯ｎは複数のグループの何れかに所属している。そして、図１４に示すように、記憶部１１０６には、各グループに所属しているプローブの制御情報の代表値と、各プローブで検出された電界の測定値を適切な値に補正するための補正値とが格納されており、測定データ処理部３０６内に補正部３０１０を有する点で、第一実施形態による比吸収率測定装置３とは異なる。他の機能構成、処理は、第一実施形態による比吸収率測定装置３と同様である。図１４は、第四実施形態による比吸収率測定装置７の機能構成を例示する図である。

グループ化部７０１は、各プローブ♯ｎを複数のグループにわける。図１５に示すように、プローブが５つあり、制御情報が１つの角度情報から構成されているとし、プローブ♯１の制御情報が２００°、プローブ♯２の制御情報が４５°、プローブ♯３の制御情報が３１５°、プローブ♯４の制御情報が５°、プローブ♯５の制御情報が３４０°であるとする。このとき、グループ化部７０１は、例えば、プローブ♯４とプローブ♯２をグループ１、ブローブ♯１をグループ２、プローブ♯３とグループ５♯がグループ３とグループ分けする。
そして、グループ化部７０１は、各グループごとに代表値を定めて記憶部１１０６に格納する。この例では、各グループの代表値を、各グループに属するプローブの制御情報の加算平均値としている。

偏光調整部３０３は、動作するプローブがプローブ♯ｎである場合、そのプローブ♯ｎが属するグループの制御情報の代表値を用いて、光の偏光状態を調整する。そして、その偏光状態の調整を保ったまま、そのグループに属するすべてのプローブについて電界値の測定を行う。その後、他のグループに属するプローブについて同様にして電界値の測定を行う。
測定データ処理部３０６の補正部３０１０は、取得部３０７が取得したプローブ♯ｎの電界値を、記憶部１１０６から読み出したプローブ♯ｎの補正値を用いて補正をして、計算部３０８に渡す。

補正値は例えば以下のようにして求めることができる。予め各プローブ♯ｎ（ｎ＝１，…，Ｎ）を実際のＳＡＲ測定で用いるのと同じグループにグループ化して、各グループの制御情報の代表値を定めておく。各プローブ♯ｎにはそのプローブ♯ｎが所属するグループの制御情報の代表値によって偏光状態が調整された光が入射される。そして、各プローブ♯ｎごとに既知の電界値Ｂを測定して、その測定値Ａを求める。各プローブ♯ｎごとに得られた測定値Ａで、既知の電界値Ｂを割った値が、各プローブ♯ｎの補正値となる。

補正値をこのようにして求めた場合には、補正部３０１０は、取得部３０７が取得したプローブ♯ｎの電界値に、記憶部１１０６から読み出したプローブ♯ｎの補正値を乗算することにより、電界値を補正する。ただし、補正値の求め方、及び、補正方法はこれに限定されるものではない。
上記代表値は、例えば、各グループに所属しているプローブの制御情報の平均値であるが、補正値により補正することができる範囲内であれば任意の値でよい。平均値に前後する値でも構わない。

一般に、各グループの含まれるプローブの制御情報の範囲を狭くすると、グループ数が多くなり、偏光調整の回数が増えるため、偏光調整にかかる総時間が増加するという短所がある。しかし、各プローブ♯ｎの制御情報と、グループに所属しているプローブの制御情報の代表値との差がより小さくなり、補正部３０１０による補正の精度が上がるという長所ある。

一方、各グループの含まれるプローブの制御情報の範囲を広くすると、グループ数が少なくなり、偏光調整の回数が少なくなるため、偏光調整にかかる総時間が減少するという長所がある。しかし、各プローブ♯ｎの制御情報と、グループに所属しているプローブの制御情報の代表値との差がより大きくなり、補正部３０１０による補正の精度が落ちるという短所がある。
電界値の測定精度の向上と処理時間の短縮の間には、このようなトレードオフの関係がある。したがって、グループの数と、各グループの含まれるプローブの制御情報の範囲の広さは、求める精度や処理速度に応じて適宜設定する。

また、第四実施形態で説明したように、制御情報が２つの制御情報で構成される場合には、これらの２つの制御情報によって作られる２次元平面を任意の幅の微小領域に分割し、この微小領域に含まれる制御情報に係るプローブを同じグループにグループ化してもよい。そして、同じグループ（微小領域）に含まれる制御情報に係るプローブについては制御情報の代表値を共通して用いる。あるグループに属するすべてのプローブについて測定が終わった後は、例えば図１６に一点鎖線で示すように予め定められた順番で、次のグループに属するプローブについての測定を行う。なお、微小領域に含まれる制御情報がひとつのみである場合には、その1つの制御情報に係るプローブが１つのグループを形成する。

このように、複数のプローブについて偏光調整部３０３における設定を使いまわすことにより、動作するプローブを切り替えるごとに行っていた偏光調整を行う必要がなくなる。これにより、プローブ切り替え時の偏光調整時間を削減することが可能となるため、高速にＳＡＲ測定を実施することが可能となる。
なお、各グループの制御情報の代表値と、各プローブ♯ｎの補正値とが同じ記憶部１１０６に格納されているが、異なる記憶部１１０６に格納されていてもよい。

［第五実施形態］
第五実施形態による比吸収率測定装置８は、図１７に示すように、各プローブ♯ｎに入射される光の偏光状態についての情報を取得する偏光状態取得部８０１と、その情報に基づいて、各プローブ♯ｎに入射される光の偏光状態と、偏光調整部３０３が制御情報に従って調整することにより実現しようとする光の偏光状態とが近づくように制御するフィードバック部８０２を有する点で、第一実施形態による比吸収率測定装置３とは異なる。他の機能構成、処理については第一実施形態による比吸収率測定装置３と同様である。図１７は、第五実施形態による比吸収率測定装置８の機能構成を例示する図である。

偏光状態取得部８０１は測定データ処理部３０６内に設けられ、各プローブ♯ｎに入射された光の偏光状態についての情報を取得する。例えば、偏光状態取得部８０１は２つのフォトダイオードを有し、一方のフォトダイオードで、測定データ処理部３０６の図示していない光源から出射した光を観測し、他方のフォトダイオードで、プローブ♯ｎによって偏光状態が変化した光であり、光ファイバ１０５、光スイッチ２０４、偏光調整部３０３を通って測定データ処理部３０６に戻ってきた光を観測する。各フォトダイオードは、観測した光を電流に変換する。偏光状態取得部８０１は、各フォトダイオードに変換された電流の値を比較した情報（例えば、電流値の差分）を求めることにより、プローブ♯ｎに入射された光の偏光状態についての情報を得ることができる。プローブ♯ｎに入射された光の偏光状態についての情報は、フィードバック部８０２に渡される。

フィードバック部８０２は、このプローブ♯ｎに入射された光の偏光状態についての情報を用いて、プローブ♯ｎに入射される光の偏光状態と、偏光調整部３０３が制御情報に従って調整することにより実現しようとする光の偏光状態とが近づくように、偏光調整部３０３を制御する。

また、図１８に示す比吸収率測定装置８’のように、偏光状態取得部８０１が、偏光調整部３０３から光スイッチ２０４に出射される光を分岐させた光、すなわち、各プローブ♯ｎに入射される光と同じ光を観測して、その光の偏光状態についての情報を取得してもよい。光の偏光状態についての情報とは、光の偏光状態そのものでもよい。取得された情報は、フィードバック部８０２に渡され、必要であればフィードバック部８０２は、偏光調整部３０３を動作させ各プローブ♯ｎへの入射光の偏光状態を変化させて、プローブ♯ｎに入射される光の偏光状態と、偏光調整部３０３が制御情報に従って調整することにより実現しようとする光の偏光状態とが近づくようにする。

以上の構成により、プローブへの入射光の偏光状態を常にモニタリングすることが可能となり、光ファイバ１０５に加わる振動、たわみ等の光ファイバ１０５の変動の影響によって各プローブ♯ｎへの入射光の偏光状態が変化した場合であっても、測定中の光の偏光状態を常に一定に保つことが可能となり、高精度のＳＡＲ測定を実施することができる。

［第六実施形態］
第六実施形態による比吸収率測定装置９は、図１９に示すように、光スイッチ２０４の代わりに、測定データ処理部３０６の光源から出射された複数の波長の光を多重化して、偏光調整部９０２に出射する光多重化部９０１を有する。

各プローブ♯ｎは測定を行うことができる入射光の波長が異なるように設定されている。例えば、図１９に示すように、各プローブ♯ｎにはそれぞれ波長λ_ｎ（ｎ＝１，…,Ｎ）が対応づけられている。偏光調整部９０２は、記憶部３０５から読み出したプローブ♯ｎの制御情報に従って、測定するプローブ♯ｎに対応する波長の光の偏光状態を調整する。プローブ♯ｎに入射された波長λ_ｎの光は、そのプローブの電界値に応じて偏光状態が変化する。偏光状態が変化した光は、光ファイバ１０５と偏光調整部９０２と光多重化部９０１を通過して、測定データ処理部３０６に戻る。測定データ処理部３０６は、波長λ_ｎの光について、第一実施形態による比吸収率測定装置３と同様の処理を行って、最終的にＳＡＲ値を求める。

なお、各プローブ♯ｎには、すべての波長λ_ｎ（ｎ＝１，…,Ｎ）の光が入射されるが、そのうち波長λ_ｎの光を用いて電界値の測定及びＳＡＲ値の算出を行う点に留意する。
以上の構成により、光スイッチを用いることなく、測定に用いるプローブ♯ｎに対応した波長λ_ｎの偏光状態を変化させるだけで電界値の測定が可能となるため、簡易な測定系構成においてＳＡＲ測定を実施することができる。
［変形例等］
上記した第一実施形態〜第六実施形態は互いに組み合わせてもよい。

比吸収率測定装置３の機能構成を例示する図（その一）。比吸収率測定装置３の機能構成を例示する図（その二）。比吸収率測定装置３の処理の流れを例示するフローチャート。Ａは、光ファイバに曲率を与えた状態で固定した状態を表す図。Ｂは、光ファイバの一部に圧力を加えた状態で固定した状態を表す図。比吸収率測定装置３の変形例を例示する図。比吸収率測定装置４の機能構成を例示する図。Ａは、偏光調整部が１つである場合の処理の流れを例示する図。Ｂは、偏光調整部が２以上ある場合の処理の流れを例示する図。比吸収率測定装置６の機能構成を例示する図。比吸収率測定装置６によるプローブの選択の仕方を例示する図（その一）。比吸収率測定装置６によるプローブの選択の仕方を例示する図（その二）。比吸収率測定装置６によるプローブの選択の仕方を例示する図（その三）。比吸収率測定装置６によるプローブの選択の仕方を例示する図（その四）。比吸収率測定装置６によるプローブの選択の仕方を例示する図（その五）。比吸収率測定装置７の機能構成を例示する図。比吸収率測定装置７によるグループ化及び代表値を例示する図。比吸収率測定装置７によるグループ化及びプローブの選択の仕方を例示する図。比吸収率測定装置８の機能構成を例示する図。比吸収率測定装置８’の機能構成を例示する図。比吸収率測定装置９の機能構成を例示する図。従来技術による比吸収率測定装置１００の機能構成を例示する図。従来技術による比吸収率測定装置２００の機能構成を例示する図。

Claims

比吸収率（ＳＡＲ）測定装置であって、
電界の検出をそれぞれ行うための複数の電界検出用プローブと、
各電界検出用プローブに入射される光についての制御情報を記憶する第一記憶手段と、
上記第一記憶手段から読み出した制御情報に従って、各電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を調整する複数の偏光調整手段と、
上記複数の偏光調整手段のうち現在動作していない偏光調整手段について、次に動作する電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を調整することができるように、上記第一記憶手段から読み出した制御情報に従って予め設定しておく制御手段と、
制御情報によって作られる空間は微小領域に分割されており、各微小領域に含まれる制御情報に係る電界検出用プローブは同じグループにグループ化されるように、上記複数の電界検出用プローブは、複数のグループに分けられているとして、あるグループに含まれるすべての電界検出用プローブについて測定が終わった後に別のグループに含まれる電界検出用プローブについて測定を行うことにより偏光調整にかかる時間が短くなるように、動作させる電界検出用プローブの順番を変える順序制御手段と、
を有することを特徴とする比吸収率測定装置。
請求項１に記載の比吸収率測定装置において、
上記複数の電界検出用プローブは、複数のグループに分けられており、
上記第一記憶手段は、各グループごとに、そのグループに属する各電界検出用プローブに入射される光についての共通の制御情報を記憶する手段であり、
上記比吸収率測定装置は、さらに、
各電界検出用プローブで検出された電界の測定値を適切な値に補正するための補正値を記憶する第二記憶手段と、
上記補正値を用いて、各電界検出用プローブで検出された電界値を補正する補正手段と、
を有する、
ことを特徴とする比吸収率測定装置。
請求項１又は２に記載の比吸収率測定装置において、さらに、
各電界検出用プローブに入射される光の偏光状態についての情報を取得する偏光状態取得手段と、
上記取得された光の偏光状態についての情報を用いて、各電界検出用プローブに入射される光の偏光状態と、上記偏光調整手段が上記制御情報に従って調整することにより実現しようとする光の偏光状態とが近づくように制御するフィードバック制御手段と、
を有する比吸収率測定装置。
請求項３に記載の比吸収率測定装置において、
各電界検出用プローブに接続された光ファイバは分岐しており、
上記偏光状態取得手段は、上記分岐した光ファイバに入射される光の偏光状態を観測することにより、各電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を観測する手段である、
ことを特徴とする比吸収率測定装置。
請求項３又は４に記載の比吸収率測定装置において、
上記偏光状態取得手段は、フォトダイオードを通過する光電流値から、各電界検出用プローブに入射される光の偏光状態についての情報を取得する観測手段である、
ことを特徴とする比吸収率測定装置。
請求項１から５の何れかに記載の比吸収率測定装置において、
各電界検出用プローブと上記偏光調整手段にはそれぞれ、多重化された複数の波長の光が入射され、
各電界検出用プローブには、電界検出を行うことができる異なる波長の入射光がそれぞれ定められており、
上記偏光調整手段は、上記記憶手段から読み出した制御情報に従って、各電界検出用プローブが電界検出を行うことができる波長の光の偏光状態を調整する手段である、
ことを特徴とする比吸収率測定装置。
請求項１から５の何れかに記載の比吸収率測定装置において、
上記偏光調整手段は、各電界検出用プローブに接続された光ファイバに力を加えて変形させることにより、各電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を調整する手段である、
ことを特徴とする比吸収率測定装置。
比吸収率（ＳＡＲ）測定方法であって、
電界検出用プローブが、電界の検出をそれぞれ行うステップと、
複数の偏光調整手段が、各電界検出用プローブに入射される光についての制御情報が記憶された第一記憶手段から読み出した制御情報に従って、各電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を調整するステップと、
制御手段が、上記複数の偏光調整手段のうち現在動作していない偏光調整手段について、次に動作する電界検出用プローブに入射される光の偏光状態を調整することができるように、上記第一記憶手段から読み出した制御情報に従って予め設定しておく制御ステップと、
順序制御手段が、制御情報によって作られる空間は微小領域に分割されており、各微小領域に含まれる制御情報に係る電界検出用プローブは同じグループにグループ化されるように、上記複数の電界検出用プローブは、複数のグループに分けられているとして、あるグループに含まれるすべての電界検出用プローブについて測定が終わった後に別のグループに含まれる電界検出用プローブについて測定を行うことにより偏光調整にかかる時間が短くなるように、動作させる電界検出用プローブの順番を変える順序制御ステップと、
を有する比吸収率測定方法。