JPH09113444A - 光ファイバ測光装置 - Google Patents

光ファイバ測光装置

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JPH09113444A
JPH09113444A JP29760395A JP29760395A JPH09113444A JP H09113444 A JPH09113444 A JP H09113444A JP 29760395 A JP29760395 A JP 29760395A JP 29760395 A JP29760395 A JP 29760395A JP H09113444 A JPH09113444 A JP H09113444A
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JP
Japan
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light
optical fiber
angle
light receiving
sample
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Pending
Application number
JP29760395A
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English (en)
Inventor
Yoshio Tsunasawa
義夫 綱沢
Yukihisa Wada
幸久 和田
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Technology Research Association of Medical and Welfare Apparatus
Original Assignee
Technology Research Association of Medical and Welfare Apparatus
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Publication date
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Publication of JPH09113444A publication Critical patent/JPH09113444A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 時間分解波形の歪みを除く。 【解決手段】 光ファイバ16の出射端と光電子増倍管
18の間に受光立体角可変機構として2枚の円板20a
と20bからなるものが配置されている。この可変機構
は角度制限器付減光円板20a,20bであり、2枚の
円板20aと20bが互いに平行に保持されて回転軸2
2に固定されており、2枚の円板20a,20bが互い
の位置関係を保持したままで同時に回転できるようにな
っている。円板20aと20bには対向する位置に対に
なった穴24−1,24−2,……が設けられている。
24−1は大きな穴で光ファイバ16の端面より大き
く、受光立体角の制限が殆どないのに対し、穴24−2
以降に多数つらなっている対になった穴はだんだん小さ
くなっており、小さくなるほど受光立体角の制限が強く
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は生体などの光散乱体
の試料に測定光を照射し、その試料の他の部分から出て
くる光を光ファイバの一端で受光し、その光ファイバの
他端を検出器に向けて検出を行なうことにより、試料内
の情報を非破壊的に得る光ファイバ測光装置に関するも
のである。このような光ファイバ測光装置は、例えば生
体酸素モニタや光CTなどとして利用される。
【0002】
【従来の技術】600〜1200nmの範囲の近赤外光
線は生体の透過性がよく、生体中の数cmの距離を通過
した後でも十分測定が可能な強度を保つ。そして、好都
合なことに、生体機能を反映する重要な物質であるヘモ
グロビンやチトクロムオキシダーゼなどの吸収スペクト
ルがちょうどこの波長域に存在するので、近赤外光のこ
の性質を利用して生体機能を無侵襲で測定することが行
なわれている。
【0003】光ファイバを用いて生体を測定する場合、
超短光パルスを光ファイバによって試料に照射し、試料
から出てくる光を光ファイバを介して検出器、例えば光
電子増倍管で受光し、時間分解光信号測定装置に導いて
いる。1つの点から試料に照射し、多数の点から出てく
る拡散光を多数の受光用光ファイバにより同時に並列に
受光して検出器に導くこともある。
【0004】図1は光CTの送光部と受光部の一例を表
わしたものである。被検体2の周囲に送光部の光ファイ
バの送光端I1〜Inが配置され、送光端の間に1個ず
つの受光端O1〜Onが配置されている。送光端からは
送光パルスによって測定光が順次送光され、全ての受光
端で受光される。測定手順は、まず送光端I1からパル
ス光を被検体2に照射し、被検体2を透過し又は被検体
2内で反射した光を全ての受光端O1〜Onで同時に並
列で受光することによりn個の受光信号を得る。
【0005】次に、送光部を1ステップ進めて、すなわ
ち送光端I2から光パルスを被検体2に照射し、全ての
受光端O1〜Onで受光する。これを繰り返して送光端
1〜Inまでn個の送光部を切り換えたn回の測定に
より、合計でn2個の受光信号を得ることができ、これ
から計算により断層像を求めることができる。
【0006】試料から出てくる光を光ファイバで受光す
る場合、試料から射出される拡散光をできるだけ多く伝
送するために、受光ファイバの端面を試料に密着させる
のが普通である。試料に密着させることにより、光ファ
イバの開口数(NA)いっぱいの光量を利用できるから
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】拡散光に対して光ファ
イバの開口数いっぱいの最大の量の光を利用すると、時
間分解波形が変形することがわかった。具体的な例で示
すと、試料として散乱性の板状試料を用い、それにパル
ス光を照射し、散乱光を光ファイバで受光した。その実
測データは、図2(A)に示されるものである。その図
中に記入されている距離0,5,15mmは、受光ファ
イバの端面と試料との距離であり、距離0mは受光ファ
イバの端面を試料に密着させた場合である。
【0008】受光ファイバの端面を試料に密着させた場
合のデータを模式的に示すと、図2(B)のようにな
る。ピークの長時間側の部分では、破線で示される正し
い波形に対し、実線で示されるような歪んだサブピーク
が現われる。本発明はこの時間分解波形の歪みを除くこ
とを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】時間分解波形の歪みを改
善するために、光ファイバの性質について詳細な検討を
行なった。拡散光は試料表面からあらゆる方向に出る。
このため、拡散光では通常の散乱していない光に比べ、
光ファイバの軸に対して斜めに進む光の量が極端に多
い。すなわち、拡散光を受光し伝送するする場合には斜
めの光について十分な考慮を必要とする。そこで、斜め
に入る光が光ファイバを通った後、どのような角度分布
で反対側の光ファイバ端から出るかを、定常光の場合
と、パルス光を時間分解測定する場合の2つの場合につ
いて実測を行なった。
【0010】図3は定常光の測定結果である。測定は、
(B)のように、光ファイバ3の一端から角度θ1で定
常光を入射させ、他端から角度θ2の位置で検出器4で
受光する。検出器4の受光角(すなわち光ファイバから
の出射角)θ2を変化させることによって、入射角θ1
出射角θ2との関係を実測した結果が(C)である。光
ファイバの長さは2mである。(C)の結果を模式的に
示すと、(A)のように光ファイバ3からリング状に出
射する。図3の結果から、光ファイバにある角度θ1
斜めに入った光は、殆どその角度が保持されたままで反
対側の出口から出ることがわかる。
【0011】パルス光を時間分解測定した結果を図4に
示す。(A)に示されるように、光ファイバ3の一端か
らパルス光源6によって入射角θ1でパルス光を入射さ
せ、他端からの出射光を時間分解測定器のストリークカ
メラ8で受光角θ2で受光する。光ファイバの長さは2
mである。(B)はその実測データである。
【0012】斜め入射(この例では30°)の場合で
も、入射角θ1と出射角θ2が等しいときに透過光の強度
が最大になる。また、角度が2°離れるだけで強度が半
分になることから、入射角θ1と出射角θ2が等しいとこ
ろに光が集中していることがわかる。さらに、最も重要
な点として、30°で斜めに入る光は0度の光より0.
7ナノ秒程度も遅れることが示されている。
【0013】図4の結果から、斜めに入るパルス光を光
ファイバの出口で斜め方向から時間分解法で測定する
と、出口の出射角θ2と入口の入射角θ1が等しいときに
強度が最大となり、入射角θ1と出射角θ2が大きくなる
と入射角及び出射角が0度の場合に比べてパルスの時間
遅れが生じることが分かった。
【0014】したがって、いろいろの斜めの角度の光が
混合されたものを受光すると、遅れ量の異なる光の重ね
合わせとなるために、時間分解が悪くなることは避けら
れない。このように、拡散光のようないろいろに進む光
が混合したものが光ファイバに入射すると、時間遅れの
異なる光の合成となり、大きな波形の歪みを生じる。こ
れが図2に示した波形歪みの原因である。
【0015】ここで、もし光の強度に余裕がある場合に
は、光ファイバ中を伝わる光の斜めの角度を制限して入
射、出射角度=0付近の光のみを選択して使うようにす
れば、波形の歪みは避けられる。一方、感度を重視する
場合には、開口数いっぱいの大きな角度の光を用いる
が、この場合は時間分解能が犠牲になる。ただ、幸いな
ことに光が弱いのは送光側と受光側の距離が大きい場合
であって、このときは光の通過距離自身が大きくなるの
で、必然的に幅広いパルスとなり、時間分解が多少悪く
ても問題はない。
【0016】そこで、本発明は試料から検出器までの光
路に、受光立体角の可変機構を設ける。光ファイバの入
口側又は出口側に設けた受光立体角の可変機構によっ
て、高時間分解と高感度化の兼ね合いの調節を行ない、
必要な場合に波形の歪みを減らすことができるようにす
る。
【0017】
【作用】受光立体角の可変機構を設けて受光立体角を調
節することにより、受光立体角を大きくすれば波形歪み
は生じるが高感度な受光を行なうことができ、逆に受光
立体角を小さくすれば感度は低下するが、高時間分解を
得ることができる。
【0018】
【実施例】図5(A)は一実施例を概略的に表わしたも
のである。生体などの試料10に対して測定光入射側の
光ファイバ12によって測定光を照射する。試料10中
を拡散した散乱光14は受光ファイバ16の一端で受光
される。光ファイバ16の他端は検出器の光電子増倍管
18に対向して設けられている。光ファイバ16は例え
ば内径が3〜5mmのバンドル光ファイバである。
【0019】光ファイバ16の出射端と光電子増倍管1
8の間には本発明の受光立体角可変機構として2枚の円
板20aと20bからなるものが配置されている。この
可変機構は角度制限器付減光円板20a,20bであ
り、2枚の円板20aと20bが互いに平行に保持され
て回転軸22に固定されており、2枚の円板20a,2
0bが互いの位置関係を保持したままで同時に回転でき
るようになっている。円板20aと20bには対向する
位置に対になった穴24−1,24−2,……が設けら
れている。24−1は大きな穴で光ファイバ16の端面
より大きく、受光立体角の制限が殆どないのに対し、穴
24−2以降に多数つらなっている対になった穴はだん
だん小さくなっており、小さくなるほど受光立体角の制
限が強くなる。
【0020】受光立体角の制限の程度は、図5(B)に
示されるように、両円板20a,20bの穴の面積と両
円板間の距離Lによって決まり、それぞれの穴の面積を
S,S’とすると、受光立体角はSS'/L2で表わされ
る。穴が小さいほど減光量が大きくなる。
【0021】一般に、光電子増倍管18は入射光が強す
ぎると測定に障害を生じるので、減光器が必要である
が、時間分解能向上の観点から用いる減光器は、受光立
体角の制限がなく単に減光だけを行なうニュートラルフ
ィルタだけのものであるよりも、本発明のように可能な
限り受光立体角が制限できるものを採用することが好ま
しい。しかし、減光量が角度制限用の穴だけでは不足す
るときには、さらに図5(A)に示されているようなニ
ュートラルフィルタ26などを加えて所与の減光量にす
る。
【0022】受光立体角可変機構の位置については、入
射角と出射角が保存されることに注目すると、光ファイ
バ16の入口側であってもよく出口側であってもよい。
しかし、実際上は入口側の光ファイバ端を試料に密着さ
せると、入口側での角度の制限が難しいので、図5
(A)の実施例のように出口側に受光立体角可変機構を
設けるのがよい。
【0023】
【発明の効果】本発明では簡単な機構で光ファイバから
出る光の受光立体角の調節ができ、感度と時間分解能と
の兼ね合いを自由に設定することができる。受光立体角
可変機構は強すぎる光の減光器としての機能を合わせも
つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】光CTの送光部と受光部の一例を示す断面図で
ある。
【図2】時間分解波形を示す図であり、(A)は実測デ
ータの図、(B)は受光ファイバ端を試料に密着させた
場合の波形歪みを模式的に示す図である。
【図3】光ファイバに斜め方向に入射させた定常光の出
射角度依存性を示す図であり、(A)は光ファイバから
リング状に出る光を模式的に示した図、(B)は出射角
度の測定方法を示す図、(C)は実測データである。
【図4】光ファイバへの入射光がパルス光である場合の
入射角と出射角の関係を示す図であり、(A)は時間分
解測定法を模式的に示した図、(B)は実測データの図
である。
【図5】(A)は一実施例を示す概略斜視図、(B)は
受光立体角を説明する図である。
【符号の説明】 3,16 光ファイバ 10 試料 20a,20b 受光立体角可変機構の一対の円板 18 光電子増倍管 22 回転軸 24−1,24−2 円板の受光立体角制限用の穴 26 減光フィルタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光散乱体の試料に測定光を照射し、その
    試料の他の部分から出てくる光を光ファイバの一端で受
    光し、その光ファイバの他端を検出器に向けて検出を行
    なう光ファイバ測光装置において、 試料から検出器までの光路に、受光立体角の可変機構を
    設けたことを特徴とする光ファイバ測光装置。
JP29760395A 1995-10-20 1995-10-20 光ファイバ測光装置 Pending JPH09113444A (ja)

Priority Applications (1)

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JP29760395A JPH09113444A (ja) 1995-10-20 1995-10-20 光ファイバ測光装置

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JP29760395A JPH09113444A (ja) 1995-10-20 1995-10-20 光ファイバ測光装置

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JPH09113444A true JPH09113444A (ja) 1997-05-02

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JP29760395A Pending JPH09113444A (ja) 1995-10-20 1995-10-20 光ファイバ測光装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4530429B1 (ja) * 2009-04-14 2010-08-25 株式会社ファインテック Led検査方法及びled検査装置
CN113687406A (zh) * 2021-09-23 2021-11-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 脉冲中子发射时间探测器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4530429B1 (ja) * 2009-04-14 2010-08-25 株式会社ファインテック Led検査方法及びled検査装置
JP2010266424A (ja) * 2009-04-14 2010-11-25 Finetec Co Ltd Led検査方法及びled検査装置
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