JPH1019765A - 超高感度旋光度測定装置 - Google Patents
超高感度旋光度測定装置Info
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- JPH1019765A JPH1019765A JP8179383A JP17938396A JPH1019765A JP H1019765 A JPH1019765 A JP H1019765A JP 8179383 A JP8179383 A JP 8179383A JP 17938396 A JP17938396 A JP 17938396A JP H1019765 A JPH1019765 A JP H1019765A
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- signal
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定体の偏光特性に応じた旋光度を、光源
からの光の振幅変動成分を除去して高感度に測定するこ
とを課題とする。 【解決手段】 光源から発光された光を信号光と参照光
とに分割し、その信号光と参照光とをそれぞれ所定の周
波数で変調した変調信号光と変調参照光の偏光面をそれ
ぞれ所定の方向に偏光した偏光信号光及び偏光参照光を
生成し、旋光角度の測定対象となる被測定体を通過させ
た偏光信号光と被測定体を通過しない光路を通った偏光
参照光との周波数差分を光電変換して得られた光ヘテロ
ダインビ−ト電気信号に基づいて被測定体の偏光面の回
転角度の１乗に比例した旋光角度信号を出力する超高感
度旋光度測定装置において、被測定体を通過した偏光信
号光と被測定体を通過しない光路を通った偏光参照光と
を合波して二方向に分割送光する光分割手段と、分割光
を光電変換する光電変換手段と、光電変換された電気信
号を差動演算することにより光源からの光に含まれた光
の振幅変動成分を除去した光ヘテロダインビ−ト電気信
号を出力する演算手段とを設ける。
からの光の振幅変動成分を除去して高感度に測定するこ
とを課題とする。 【解決手段】 光源から発光された光を信号光と参照光
とに分割し、その信号光と参照光とをそれぞれ所定の周
波数で変調した変調信号光と変調参照光の偏光面をそれ
ぞれ所定の方向に偏光した偏光信号光及び偏光参照光を
生成し、旋光角度の測定対象となる被測定体を通過させ
た偏光信号光と被測定体を通過しない光路を通った偏光
参照光との周波数差分を光電変換して得られた光ヘテロ
ダインビ−ト電気信号に基づいて被測定体の偏光面の回
転角度の１乗に比例した旋光角度信号を出力する超高感
度旋光度測定装置において、被測定体を通過した偏光信
号光と被測定体を通過しない光路を通った偏光参照光と
を合波して二方向に分割送光する光分割手段と、分割光
を光電変換する光電変換手段と、光電変換された電気信
号を差動演算することにより光源からの光に含まれた光
の振幅変動成分を除去した光ヘテロダインビ−ト電気信
号を出力する演算手段とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、懸濁液中の旋光性
物質、特に血液中の糖やコレステロ−ル等の濃度を無侵
襲で計測するための超高感度旋光度測定装置に関する。
物質、特に血液中の糖やコレステロ−ル等の濃度を無侵
襲で計測するための超高感度旋光度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ある被測定体を直線偏光が通過し
たときに生じる偏光面の回転角度、即ち旋光度を測定す
る手段として、検光子を通過した信号光をフォトダイオ
−ドで受光し、そのフォトダイオ−ドから出力された光
電変換信号に基づいて、上記被測定体の偏光特性に対応
した旋光度を測定している。
たときに生じる偏光面の回転角度、即ち旋光度を測定す
る手段として、検光子を通過した信号光をフォトダイオ
−ドで受光し、そのフォトダイオ−ドから出力された光
電変換信号に基づいて、上記被測定体の偏光特性に対応
した旋光度を測定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】生体内の血糖値やコレ
ステロ−ル値などを体外から無侵襲で計測する方法にお
いて、糖やコレステロ−ル等の有する旋光性を利用しよ
うとすると、血液が生体組織と共存している状態で旋光
角を測定しなければならないため、濃度の低い状態での
測定に相当することとなり、更に、生体を通過させる光
が散乱されて懸濁液と同じ状態であるための感度の低下
も著しく、血糖値やコレステロ−ル値などを計測する測
定器としては超高感度を要求されることとなる。このよ
うな超高感度を実現するためには、原理的に感度を高く
することができる手段の採用と、高い増幅度を有し、且
つ旋光度測定に障害となる様々な雑音を除去できるよう
にすることが必須の要件となる。そこで本発明の出願人
は、特願平７−１６０６３号で、旋光角度の測定対象と
なる被測定体を通過させた偏光信号光と被測定体を通過
しない光路を通った偏光参照光との周波数差分を光電変
換して得られた光ヘテロダインビ−ト電気信号に基づい
て被測定体の偏光特性に応じた偏光面の回転角度の１乗
に比例した旋光角度信号を出力させることにより、増幅
度を上げることが出来て旋光角度を高精度に測定できる
超高感度旋光度測定装置を提供した。また、特願平７−
１７１００４号で、光ヘテロダインビ−ト電気信号を検
出する際に、検出系の雑音を除去して高感度を実現する
ことができる超高感度旋光度測定装置を提供した。本発
明では、更に、上記従来の超高感度旋光度測定装置の感
度を上げるため、光源から発光された光に含まれる光の
振幅変動成分を除去することを解決すべき課題とするも
のである。
ステロ−ル値などを体外から無侵襲で計測する方法にお
いて、糖やコレステロ−ル等の有する旋光性を利用しよ
うとすると、血液が生体組織と共存している状態で旋光
角を測定しなければならないため、濃度の低い状態での
測定に相当することとなり、更に、生体を通過させる光
が散乱されて懸濁液と同じ状態であるための感度の低下
も著しく、血糖値やコレステロ−ル値などを計測する測
定器としては超高感度を要求されることとなる。このよ
うな超高感度を実現するためには、原理的に感度を高く
することができる手段の採用と、高い増幅度を有し、且
つ旋光度測定に障害となる様々な雑音を除去できるよう
にすることが必須の要件となる。そこで本発明の出願人
は、特願平７−１６０６３号で、旋光角度の測定対象と
なる被測定体を通過させた偏光信号光と被測定体を通過
しない光路を通った偏光参照光との周波数差分を光電変
換して得られた光ヘテロダインビ−ト電気信号に基づい
て被測定体の偏光特性に応じた偏光面の回転角度の１乗
に比例した旋光角度信号を出力させることにより、増幅
度を上げることが出来て旋光角度を高精度に測定できる
超高感度旋光度測定装置を提供した。また、特願平７−
１７１００４号で、光ヘテロダインビ−ト電気信号を検
出する際に、検出系の雑音を除去して高感度を実現する
ことができる超高感度旋光度測定装置を提供した。本発
明では、更に、上記従来の超高感度旋光度測定装置の感
度を上げるため、光源から発光された光に含まれる光の
振幅変動成分を除去することを解決すべき課題とするも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するため、光源から発光された時間的干渉性を有する
光を信号光と参照光とに分割し、その信号光と参照光と
をそれぞれ所定の周波数で変調した変調信号光と変調参
照光の偏光面をそれぞれ所定の方向に偏光した偏光信号
光及び偏光参照光を生成し、旋光角度の測定対象となる
被測定体を通過させた偏光信号光と前記被測定体を通過
しない光路を通った前記偏光参照光との周波数差分を光
電変換して得られた光ヘテロダインビ−ト電気信号に基
づいて前記被測定体の偏光特性に応じた偏光面の回転角
度の１乗に比例した旋光角度信号を出力する超高感度旋
光度測定装置において、前記被測定体を通過した偏光信
号光と前記被測定体を通過しない光路を通った前記偏光
参照光とを合波したうえ二方向に分割送光する光分割手
段と、この光分割手段から送光されたそれぞれの分割光
を光電変換する光電変換手段と、この光電変換手段のそ
れぞれで光電変換された電気信号を差動演算することに
より前記光源からの光に含まれた光の振幅変動成分を除
去した前記光ヘテロダインビ−ト電気信号を出力する演
算手段と、を設けることである。
決するため、光源から発光された時間的干渉性を有する
光を信号光と参照光とに分割し、その信号光と参照光と
をそれぞれ所定の周波数で変調した変調信号光と変調参
照光の偏光面をそれぞれ所定の方向に偏光した偏光信号
光及び偏光参照光を生成し、旋光角度の測定対象となる
被測定体を通過させた偏光信号光と前記被測定体を通過
しない光路を通った前記偏光参照光との周波数差分を光
電変換して得られた光ヘテロダインビ−ト電気信号に基
づいて前記被測定体の偏光特性に応じた偏光面の回転角
度の１乗に比例した旋光角度信号を出力する超高感度旋
光度測定装置において、前記被測定体を通過した偏光信
号光と前記被測定体を通過しない光路を通った前記偏光
参照光とを合波したうえ二方向に分割送光する光分割手
段と、この光分割手段から送光されたそれぞれの分割光
を光電変換する光電変換手段と、この光電変換手段のそ
れぞれで光電変換された電気信号を差動演算することに
より前記光源からの光に含まれた光の振幅変動成分を除
去した前記光ヘテロダインビ−ト電気信号を出力する演
算手段と、を設けることである。
【０００５】上記構成の超高感度旋光度測定装置によれ
ば、光ヘテロダインビ−ト電気信号に基づいて被測定体
の偏光特性に応じた偏光面の回転角度の１乗に比例した
旋光角度信号を出力する過程で、光分割手段が被測定体
を通過した偏光信号光と被測定体を通過しない光路を通
った偏光参照光とを合波したうえ二方向に分割送光する
と、光電変換手段はそれぞれの分割光を光電変換し、そ
の光電変換されたそれぞれの電気信号が演算手段で差動
演算されると、光源から発光された光に含まれた振幅変
動成分が消去され、被測定体の偏光特性に応じた偏光面
の回転角度の１乗に比例した光ヘテロダインビ−ト電気
信号成分のみを演算手段から出力させることができる。
ば、光ヘテロダインビ−ト電気信号に基づいて被測定体
の偏光特性に応じた偏光面の回転角度の１乗に比例した
旋光角度信号を出力する過程で、光分割手段が被測定体
を通過した偏光信号光と被測定体を通過しない光路を通
った偏光参照光とを合波したうえ二方向に分割送光する
と、光電変換手段はそれぞれの分割光を光電変換し、そ
の光電変換されたそれぞれの電気信号が演算手段で差動
演算されると、光源から発光された光に含まれた振幅変
動成分が消去され、被測定体の偏光特性に応じた偏光面
の回転角度の１乗に比例した光ヘテロダインビ−ト電気
信号成分のみを演算手段から出力させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、超高感度旋光度測定
装置の全体的な構成を示したブロック図である。以下、
この超高感度旋光度測定装置の構成を作用とともに説明
する。図１に示すように、時間的干渉性の高い単一モ−
ドの水平偏光レ−ザ光Ｐを発するレ−ザダイオ−ドの光
源１から発せられた光Ｐは、フォトアイソレ−タＰ．Ｉ
を介してビ−ムスプリッタ２に入射される。
を参照しながら説明する。図１は、超高感度旋光度測定
装置の全体的な構成を示したブロック図である。以下、
この超高感度旋光度測定装置の構成を作用とともに説明
する。図１に示すように、時間的干渉性の高い単一モ−
ドの水平偏光レ−ザ光Ｐを発するレ−ザダイオ−ドの光
源１から発せられた光Ｐは、フォトアイソレ−タＰ．Ｉ
を介してビ−ムスプリッタ２に入射される。
【０００７】ビ−ムスプリッタ２に入射された光Ｐは、
透過される光Ｐ１と、反射される光Ｐ２とに分割され
る。尚、上記光Ｐ１は後述の被測定体Ｓを通過しない光
路を通る参照光となる一方、光Ｐ２は被測定体Ｓを通過
する光路を通る信号光となる。参照光Ｐ１は第１の音響
光学変調器（ＡＯＭ）６Ａに入射される。第１の音響光
学変調器６Ａに入射された参照光Ｐ１は、音響光学変調
器６Ａにおいて、信号発振器１５の出力信号により８
０．４５５ＭＨｚの周波数で変調される。従って第１の
音響光学変調器６Ａを通過した光は、８０．４５５ＭＨ
ｚの周波数で変調された参照光となる。
透過される光Ｐ１と、反射される光Ｐ２とに分割され
る。尚、上記光Ｐ１は後述の被測定体Ｓを通過しない光
路を通る参照光となる一方、光Ｐ２は被測定体Ｓを通過
する光路を通る信号光となる。参照光Ｐ１は第１の音響
光学変調器（ＡＯＭ）６Ａに入射される。第１の音響光
学変調器６Ａに入射された参照光Ｐ１は、音響光学変調
器６Ａにおいて、信号発振器１５の出力信号により８
０．４５５ＭＨｚの周波数で変調される。従って第１の
音響光学変調器６Ａを通過した光は、８０．４５５ＭＨ
ｚの周波数で変調された参照光となる。
【０００８】一方、信号光Ｐ２は、第２の音響光学変調
器（ＡＯＭ）６Ｂに入射される。第２の音響光学変調器
６Ｂに入射された信号光Ｐ２は、音響光学変調器６Ｂに
おいて、信号発振器７の出力信号により８０．０００Ｍ
Ｈｚの周波数で変調される。従って第２の音響光学変調
器６Ｂを通過した光は、８０．０００ＭＨｚの周波数で
変調された信号光となる。
器（ＡＯＭ）６Ｂに入射される。第２の音響光学変調器
６Ｂに入射された信号光Ｐ２は、音響光学変調器６Ｂに
おいて、信号発振器７の出力信号により８０．０００Ｍ
Ｈｚの周波数で変調される。従って第２の音響光学変調
器６Ｂを通過した光は、８０．０００ＭＨｚの周波数で
変調された信号光となる。
【０００９】第１の音響光学変調器６Ａを通過した参照
光Ｐ１は、１／２波長板３を通過する過程で、偏光面が
９０度回転され、垂直偏光となり偏光子４に入射され
る。そして偏光子４を通過させることにより、偏光方向
が必要な方向のみに絞り込まれた参照光Ｐ１Ａになり、
反射体３１で直角方向に反射されたあと、偏光子１１Ａ
を通過することにより、更に垂直方向の偏光面を持つ光
のみに限定されてビ−ムスプリッタ５に入射される。
光Ｐ１は、１／２波長板３を通過する過程で、偏光面が
９０度回転され、垂直偏光となり偏光子４に入射され
る。そして偏光子４を通過させることにより、偏光方向
が必要な方向のみに絞り込まれた参照光Ｐ１Ａになり、
反射体３１で直角方向に反射されたあと、偏光子１１Ａ
を通過することにより、更に垂直方向の偏光面を持つ光
のみに限定されてビ−ムスプリッタ５に入射される。
【００１０】前記第２の音響光学変調器６Ｂを通過して
８０．０００ＭＨｚの周波数で変調された信号光Ｐ２Ａ
は、反射体８で直角に反射されたあと、偏光子９Ａを通
る過程で水平方向偏光のみに限定されたのち、偏光面回
転装置として機能するファラデ−ロ−テ−タ（Ｆ．
Ｒ．）１０に入射される。ファラデ−ロ−テ−タ１０
は、後述するように、ＰＩＤ回路２５からの信号と、１
１００Ｈｚ発振器３２からの信号とが加算された信号Ｓ
Ｇ７により駆動される。
８０．０００ＭＨｚの周波数で変調された信号光Ｐ２Ａ
は、反射体８で直角に反射されたあと、偏光子９Ａを通
る過程で水平方向偏光のみに限定されたのち、偏光面回
転装置として機能するファラデ−ロ−テ−タ（Ｆ．
Ｒ．）１０に入射される。ファラデ−ロ−テ−タ１０
は、後述するように、ＰＩＤ回路２５からの信号と、１
１００Ｈｚ発振器３２からの信号とが加算された信号Ｓ
Ｇ７により駆動される。
【００１１】ファラデ−ロ−テ−タ１０の駆動により偏
光面が回転された信号光Ｐ２Ｃは、被測定体Ｓを通過す
る。信号光Ｐ２Ｃが被測定体Ｓを通過すると、被測定体
Ｓの有する偏光性により信号光Ｐ２Ｃに微小な偏光面の
回転を生じる。被測定体Ｓを通過した信号光Ｐ２Ｄは、
被測定体Ｓの有する偏光性に基づく微小な偏光面の回転
により微小な垂直偏光成分が生じた状態で、偏光子１１
Ｂに入射される。そして、偏光子１１Ｂを通過して大部
分の水平偏光成分が除去された垂直偏光信号光Ｐ２Ｅが
ビ−ムスプリッタ５に入射される。
光面が回転された信号光Ｐ２Ｃは、被測定体Ｓを通過す
る。信号光Ｐ２Ｃが被測定体Ｓを通過すると、被測定体
Ｓの有する偏光性により信号光Ｐ２Ｃに微小な偏光面の
回転を生じる。被測定体Ｓを通過した信号光Ｐ２Ｄは、
被測定体Ｓの有する偏光性に基づく微小な偏光面の回転
により微小な垂直偏光成分が生じた状態で、偏光子１１
Ｂに入射される。そして、偏光子１１Ｂを通過して大部
分の水平偏光成分が除去された垂直偏光信号光Ｐ２Ｅが
ビ−ムスプリッタ５に入射される。
【００１２】ビ−ムスプリッタ５は参照光Ｐ１Ａと信号
光Ｐ２Ｅを合成し、それを分割した光Ｐ３Ａ及び光Ｐ３
Ｂを二つのフォトダイオ−ド１２Ａ，１２Ｂに送光す
る。光Ｐ１Ａ，Ｐ２Ｅのそれぞれの電場ＥＰ１Ａ，ＥＰ
２Ｅは、光の電場をＥＯＰ１Ａ，ＥＯＰ２Ｅとすると、
ある時間ｔにおいては、 ＥＰ１Ａ（ｔ）＝ＥＯＰ１Ａｃｏｓ｛（ω０＋ω１）ｔ
＋φ１｝ ＥＰ２Ｅ（ｔ）＝ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω０＋ω２）ｔ
＋φ２｝ と定義される。但し、ω０は光の周波数、ω１は参照光
変調周波数、ω２は信号光変調周波数、φ１は参照光の
位相、φ２は信号光の位相である。また、ビ−ムスプリ
ッタ５で分割された光Ｐ３Ａ，Ｐ３Ｂのある時間ｔにお
ける電場ＥＰ３Ａ，ＥＰ３Ｂは、 ＥＰ３Ａ（ｔ）＝（１／√２）・｛ＥＰ１Ａ（ｔ）＋Ｅ
Ｐ２Ｅ（ｔ）｝ ＥＰ３Ｂ（ｔ）＝（１／√２）・｛ＥＰ１Ａ（ｔ）−Ｅ
Ｐ２Ｅ（ｔ）｝ と定義される。
光Ｐ２Ｅを合成し、それを分割した光Ｐ３Ａ及び光Ｐ３
Ｂを二つのフォトダイオ−ド１２Ａ，１２Ｂに送光す
る。光Ｐ１Ａ，Ｐ２Ｅのそれぞれの電場ＥＰ１Ａ，ＥＰ
２Ｅは、光の電場をＥＯＰ１Ａ，ＥＯＰ２Ｅとすると、
ある時間ｔにおいては、 ＥＰ１Ａ（ｔ）＝ＥＯＰ１Ａｃｏｓ｛（ω０＋ω１）ｔ
＋φ１｝ ＥＰ２Ｅ（ｔ）＝ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω０＋ω２）ｔ
＋φ２｝ と定義される。但し、ω０は光の周波数、ω１は参照光
変調周波数、ω２は信号光変調周波数、φ１は参照光の
位相、φ２は信号光の位相である。また、ビ−ムスプリ
ッタ５で分割された光Ｐ３Ａ，Ｐ３Ｂのある時間ｔにお
ける電場ＥＰ３Ａ，ＥＰ３Ｂは、 ＥＰ３Ａ（ｔ）＝（１／√２）・｛ＥＰ１Ａ（ｔ）＋Ｅ
Ｐ２Ｅ（ｔ）｝ ＥＰ３Ｂ（ｔ）＝（１／√２）・｛ＥＰ１Ａ（ｔ）−Ｅ
Ｐ２Ｅ（ｔ）｝ と定義される。
【００１３】フォトダイオ−ド１２Ａ，１２Ｂでは、電
場ＥＰ３Ａ，ＥＰ３Ｂの絶対値の２乗に比例した電流Ｉ
ＳＧ１，ＩＳＧ２に光−電流変換され、フォトダイオ−
ド１２Ａ，１２Ｂそれぞれに一体的に設けたオペアンプ
（図示せず）により、電流ＩＳＧ１，ＩＳＧ２に対応す
る電気信号ＳＧ１，ＳＧ２に変換される。電流ＩＳＧ
１，ＩＳＧ２に変換する過程は下記の通りである。 ＩＳＧ１＝ ｜ＥＰ３Ａ｜2＝ （１／２）・｜ＥＯＰ
１Ａｃｏｓ｛（ω０＋ω１）ｔ＋φ１｝｜2＋（１／
２）・｜ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω０＋ω２）ｔ＋φ２｝
｜2＋（１／２）・ＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ
｛（２ω０＋ω１＋ω２）ｔ＋φ１＋φ２｝＋（１／
２）・ＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω１−ω２）
ｔ＋φ１−φ２｝ ＩＳＧ２＝ ｜ＥＰ３Ｂ｜2＝ （１／２）・｜ＥＯＰ
１Ａｃｏｓ｛（ω０＋ω１）ｔ＋φ１｝｜2＋（１／
２）・｜ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω０＋ω２）ｔ＋φ２｝
｜2−（１／２）・ＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ
｛（２ω０＋ω１＋ω２）ｔ＋φ１＋φ２｝−（１／
２）・ＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω１−ω２）
ｔ＋φ１−φ２｝ 但し、ＩＳＧ１，ＩＳＧ２のω０を含む項はフォトダイ
オ−ド１２Ａ，１２Ｂの検出周波数範囲を超えることに
より、一定な直流成分として変換されるため、第４項の
みが参照光Ｐ１Ａと信号光Ｐ２Ｅの差周波｛（ω１−ω
２）／２π＝４５５ＫＨｚ｝の光ヘテロダインビ−ト信
号となる。光源１から発光されたレ−ザ光Ｐの振幅が一
定であればＩＳＧ１，ＩＳＧ２の直流成分が一定とな
り、被測定体Ｓの偏光性に基づく微小な偏光面の回転角
度検出に影響はないが、通常使用する光源１から発光さ
れたレ−ザ光Ｐには、雑音成分である時間変化する振幅
変動成分が含まれている。上記参照光Ｐ１Ａおよび信号
光Ｐ２Ｅにも、レ−ザ光Ｐの振幅変動成分がＩＳＧ１，
ＩＳＧ２の式の第１、第２項に直流の同相成分として、
殆どが含まれている。そこで、有効にレ−ザ光の振幅変
動を抑える方法として、差動増幅回路１３で上記信号Ｓ
Ｇ１−ＳＧ２の差動演算を行うことにより、信号ＳＧ３
はＩＳＧ１，ＩＳＧ２の第１、第２項が差し引かれ、レ
−ザ光の振幅変動成分が除去されたＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ
２Ｅの振幅の参照光Ｐ１Ａと信号光Ｐ２Ｅの差周波の光
ヘテロダインビ−ト信号となる。
場ＥＰ３Ａ，ＥＰ３Ｂの絶対値の２乗に比例した電流Ｉ
ＳＧ１，ＩＳＧ２に光−電流変換され、フォトダイオ−
ド１２Ａ，１２Ｂそれぞれに一体的に設けたオペアンプ
（図示せず）により、電流ＩＳＧ１，ＩＳＧ２に対応す
る電気信号ＳＧ１，ＳＧ２に変換される。電流ＩＳＧ
１，ＩＳＧ２に変換する過程は下記の通りである。 ＩＳＧ１＝ ｜ＥＰ３Ａ｜2＝ （１／２）・｜ＥＯＰ
１Ａｃｏｓ｛（ω０＋ω１）ｔ＋φ１｝｜2＋（１／
２）・｜ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω０＋ω２）ｔ＋φ２｝
｜2＋（１／２）・ＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ
｛（２ω０＋ω１＋ω２）ｔ＋φ１＋φ２｝＋（１／
２）・ＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω１−ω２）
ｔ＋φ１−φ２｝ ＩＳＧ２＝ ｜ＥＰ３Ｂ｜2＝ （１／２）・｜ＥＯＰ
１Ａｃｏｓ｛（ω０＋ω１）ｔ＋φ１｝｜2＋（１／
２）・｜ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω０＋ω２）ｔ＋φ２｝
｜2−（１／２）・ＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ
｛（２ω０＋ω１＋ω２）ｔ＋φ１＋φ２｝−（１／
２）・ＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ２Ｅｃｏｓ｛（ω１−ω２）
ｔ＋φ１−φ２｝ 但し、ＩＳＧ１，ＩＳＧ２のω０を含む項はフォトダイ
オ−ド１２Ａ，１２Ｂの検出周波数範囲を超えることに
より、一定な直流成分として変換されるため、第４項の
みが参照光Ｐ１Ａと信号光Ｐ２Ｅの差周波｛（ω１−ω
２）／２π＝４５５ＫＨｚ｝の光ヘテロダインビ−ト信
号となる。光源１から発光されたレ−ザ光Ｐの振幅が一
定であればＩＳＧ１，ＩＳＧ２の直流成分が一定とな
り、被測定体Ｓの偏光性に基づく微小な偏光面の回転角
度検出に影響はないが、通常使用する光源１から発光さ
れたレ−ザ光Ｐには、雑音成分である時間変化する振幅
変動成分が含まれている。上記参照光Ｐ１Ａおよび信号
光Ｐ２Ｅにも、レ−ザ光Ｐの振幅変動成分がＩＳＧ１，
ＩＳＧ２の式の第１、第２項に直流の同相成分として、
殆どが含まれている。そこで、有効にレ−ザ光の振幅変
動を抑える方法として、差動増幅回路１３で上記信号Ｓ
Ｇ１−ＳＧ２の差動演算を行うことにより、信号ＳＧ３
はＩＳＧ１，ＩＳＧ２の第１、第２項が差し引かれ、レ
−ザ光の振幅変動成分が除去されたＥＯＰ１Ａ・ＥＯＰ
２Ｅの振幅の参照光Ｐ１Ａと信号光Ｐ２Ｅの差周波の光
ヘテロダインビ−ト信号となる。
【００１４】差動演算回路１３から出力された信号ＳＧ
３は、振幅変動成分が除去された光ヘテロダインビ−ト
電気信号となりバンドパスフィルタ１６を通過する。バ
ンドパスフィルタ１６は、４５５ＫＨｚ±１．２ＫＨｚ
の範囲の信号のみを通過させる。バンドパスフィルタ１
６を通過した信号ＳＧ４は、全波整流器ＲＥＣで全波整
流された直流信号ＳＧ５となってロックインアンプ２３
に入力される。このロックインアンプ２３は、１１００
Ｈｚ発振器３２からの信号を参照信号ｒｅｆ．として入
力し、全波整流器ＲＥＣから出力された直流信号の中の
１１００Ｈｚ成分を検波した信号ＳＧ６を出力する。
３は、振幅変動成分が除去された光ヘテロダインビ−ト
電気信号となりバンドパスフィルタ１６を通過する。バ
ンドパスフィルタ１６は、４５５ＫＨｚ±１．２ＫＨｚ
の範囲の信号のみを通過させる。バンドパスフィルタ１
６を通過した信号ＳＧ４は、全波整流器ＲＥＣで全波整
流された直流信号ＳＧ５となってロックインアンプ２３
に入力される。このロックインアンプ２３は、１１００
Ｈｚ発振器３２からの信号を参照信号ｒｅｆ．として入
力し、全波整流器ＲＥＣから出力された直流信号の中の
１１００Ｈｚ成分を検波した信号ＳＧ６を出力する。
【００１５】ロックインアンプ２３から出力された信号
ＳＧ６は、前述の被測定体Ｓの偏光性に基づく微小な偏
光面の回転角度の１乗に比例した信号になっている。こ
の信号ＳＧ６はＰＩＤ制御回路２５に入力され、被測定
体Ｓの偏光面の回転角度の１乗に比例した、より精密な
信号になって出力される。
ＳＧ６は、前述の被測定体Ｓの偏光性に基づく微小な偏
光面の回転角度の１乗に比例した信号になっている。こ
の信号ＳＧ６はＰＩＤ制御回路２５に入力され、被測定
体Ｓの偏光面の回転角度の１乗に比例した、より精密な
信号になって出力される。
【００１６】そして、ＰＩＤ制御回路２５から出力され
た信号ＯＵＴは、この超高感度旋光度測定装置の出力信
号となる。
た信号ＯＵＴは、この超高感度旋光度測定装置の出力信
号となる。
【００１７】また、上記出力信号ＯＵＴは、前述の１１
００Ｈｚ発振器３２からの発振信号と加算された信号Ｓ
Ｇ７となり、前述のファラデ−ロ−テ−タ１０に負帰還
される。そして、この負帰還信号により、ファラデ−ロ
−テ−タ１０は前述の被測定体Ｓの偏光性に基づく微小
な偏光面の回転を打ち消すような逆の方向の回転をす
る。
００Ｈｚ発振器３２からの発振信号と加算された信号Ｓ
Ｇ７となり、前述のファラデ−ロ−テ−タ１０に負帰還
される。そして、この負帰還信号により、ファラデ−ロ
−テ−タ１０は前述の被測定体Ｓの偏光性に基づく微小
な偏光面の回転を打ち消すような逆の方向の回転をす
る。
【００１８】以上の実施例では、一般的な多重散乱体と
しての被測定体Ｓを示したが、指、あるいは耳たぶなど
を被測定体として、これに偏光信号光を透過させること
により、被測定体の偏光性に基づく微小な偏光面の回転
角度を測定し、人体を含む生体における血糖値、あるい
はコレステロ−ル値などを無侵襲に測定することができ
る。また、透明な物体は勿論、濁った物体の偏光性に基
づく微小な偏光面の回転角度を精密に測定することがで
きる。
しての被測定体Ｓを示したが、指、あるいは耳たぶなど
を被測定体として、これに偏光信号光を透過させること
により、被測定体の偏光性に基づく微小な偏光面の回転
角度を測定し、人体を含む生体における血糖値、あるい
はコレステロ−ル値などを無侵襲に測定することができ
る。また、透明な物体は勿論、濁った物体の偏光性に基
づく微小な偏光面の回転角度を精密に測定することがで
きる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光源から
の光に含まれる振幅変動成分が十分に除去された状態
で、被測定体の偏光性に基づく微小な偏光面の回転角度
の１乗に比例した信号を出力することができる。従っ
て、極めて小さな回転角度であっても、光源から発光さ
れた光の振幅変動が十分に除去されているため、低い雑
音での増幅が可能であり、高精度に被測定体の旋光角度
を測定することができる。そのため、これを基本技術と
して、人体を含む生体における血糖値、あるいはコレス
テロ−ル値などを、高精度で、無侵襲に測定するための
展望を開くものである。また、本発明は、多重散乱体の
偏光性に基づく微小な偏光面の回転角度を超高感度に測
定することができるため、医学分野はもとより、バイオ
テクノロジイ分野、工学の分野等における応用が可能で
ある。
の光に含まれる振幅変動成分が十分に除去された状態
で、被測定体の偏光性に基づく微小な偏光面の回転角度
の１乗に比例した信号を出力することができる。従っ
て、極めて小さな回転角度であっても、光源から発光さ
れた光の振幅変動が十分に除去されているため、低い雑
音での増幅が可能であり、高精度に被測定体の旋光角度
を測定することができる。そのため、これを基本技術と
して、人体を含む生体における血糖値、あるいはコレス
テロ−ル値などを、高精度で、無侵襲に測定するための
展望を開くものである。また、本発明は、多重散乱体の
偏光性に基づく微小な偏光面の回転角度を超高感度に測
定することができるため、医学分野はもとより、バイオ
テクノロジイ分野、工学の分野等における応用が可能で
ある。
【図１】本発明の実施の形態の全体的な構成を示したブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 光源 ５ ビ−ムスプリッタ １２Ａ，１２Ｂ フォトダイオ−ド １３ 差動演算回路 Ｓ 被測定体 Ｐ１Ａ 偏光参照光 Ｐ２Ｅ 偏光信号光 Ｐ３Ａ 分割光 Ｐ３Ｂ 分割光 ＳＧ１ 光電変換信号 ＳＧ２ 光電変換信号 ＳＧ３ 差動演算出力信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 33/92 Ｇ０１Ｎ 33/92 Ａ (72)発明者 亀井 智成 愛知県名古屋市東区東片端町８番地 株式 会社スズケン内 (72)発明者 内藤 義英 愛知県名古屋市瑞穂区片坂町１の52
Claims (1)
- 【請求項１】 光源から発光された時間的干渉性を有す
る光を信号光と参照光とに分割し、その信号光と参照光
とをそれぞれ所定の周波数で変調した変調信号光と変調
参照光の偏光面をそれぞれ所定の方向に偏光した偏光信
号光及び偏光参照光を生成し、旋光角度の測定対象とな
る被測定体を通過させた偏光信号光と前記被測定体を通
過しない光路を通った前記偏光参照光との周波数差分を
光電変換して得られた光ヘテロダインビ−ト電気信号に
基づいて前記被測定体の偏光特性に応じた偏光面の回転
角度の１乗に比例した旋光角度信号を出力する超高感度
旋光度測定装置において、 前記被測定体を通過した偏光信号光と前記被測定体を通
過しない光路を通った前記偏光参照光とを合波したうえ
二方向に分割送光する光分割手段と、この光分割手段か
ら送光されたそれぞれの分割光を光電変換する光電変換
手段と、この光電変換手段のそれぞれで光電変換された
電気信号を差動演算することにより前記光源からの光に
含まれた光の振幅変動成分を除去した前記光ヘテロダイ
ンビ−ト電気信号を出力する演算手段と、を設けたこと
を特徴とする超高感度旋光度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8179383A JP2820659B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 超高感度旋光度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8179383A JP2820659B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 超高感度旋光度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019765A true JPH1019765A (ja) | 1998-01-23 |
| JP2820659B2 JP2820659B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=16064906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8179383A Expired - Lifetime JP2820659B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 超高感度旋光度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2820659B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1387161A1 (en) * | 2001-03-22 | 2004-02-04 | Citizen Watch Co. Ltd. | Angle-of-rotation measuring device and angle-of-rotation measuring method |
| JP2008241585A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Keio Gijuku | 光弾性測定方法およびその装置 |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP8179383A patent/JP2820659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1387161A1 (en) * | 2001-03-22 | 2004-02-04 | Citizen Watch Co. Ltd. | Angle-of-rotation measuring device and angle-of-rotation measuring method |
| EP1387161A4 (en) * | 2001-03-22 | 2007-03-07 | Citizen Watch Co Ltd | DEVICE AND METHOD FOR ROTATION ANGLE MEASUREMENT |
| JP2008241585A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Keio Gijuku | 光弾性測定方法およびその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2820659B2 (ja) | 1998-11-05 |
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