JPH11194088A - 光計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、受光器を保護しつつ、光ビームに
よって被測定体の全体を走査することができる光計測装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 光計測装置１には、２つのマーカビーム
用光源１４１，１４２と、２つのマーカビーム用受光器
１５１，１５２と、シャッタ１６０が備えられており、
２つのマーカビーム用光源１４１，１４２から出射され
たマーカビーム１８１，１８２が２つのマーカビーム用
受光器１５１，１５２によって受光されることにより、
マーカビーム１８１，１８２が被測定体８０の縁を外れ
たタイミングが検出され、そのタイミングに基づいてシ
ャッタ１６０が測定光ビーム６１を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定体に光ビー
ムを照射し測定体を光ビームに対し相対的に移動させる
ことにより被測定体を光ビームで走査し、各走査点にお
いて被測定体を透過した光ビームを受光することにより
受光信号を得、その受光信号に基づいて被測定体に関す
る量を計測する光計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ビームを用いて被測定対象
の断層画像を得るいわゆる光ＣＴ装置が知られており、
この光ＣＴ装置は、被測定体の各点の情報を得るため
に、被測定体に光ビームを照射し被測定体を光ビームで
走査し、各走査点において被測定体を透過した光ビーム
を受光することにより受光信号を得る光計測装置の一種
である。

【０００３】一般に、被測定体に照射された光ビームの
光強度に対して被測定体を透過した光ビームの光強度は
非常に低くなっており、そのため、被測定体を透過した
光ビームを受光して受光信号を得るためには、高感度の
受光器を用いる必要がある。このような高感度の受光器
に高い光強度を有する光が直接入射されると、受光器の
不良が生じる原因となるため、被測定体を光ビームで走
査する際に、光ビームが被測定体の縁に近づくと、走査
を中止したり光ビームを遮断したりして受光器を保護し
なければならない。

【０００４】このような受光器の保護を行う方法とし
て、従来より、被測定体を透過した光ビームの光強度が
所定の基準値を超えた時点で走査の中止等を行う方法が
知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３は従来技術の問題
点を示す図である。図３（ａ）には卵形の被測定体４１
０が示されており、光ビーム４２０は図の上下方向に進
行し、光ビーム４２０によって被測定体４１０は図の左
右方向に走査される。また、図３（ｂ）には、横軸に光
ビーム４２０の走査位置をとり、縦軸に、図の下側の位
置における光ビーム４２０の光強度をとったグラフが示
されており、グラフの横軸上の点Ａおよび点Ｄによっ
て、被測定体４１０の縁に相当する位置が示されてい
る。光ビーム４２０の走査位置が、被測定体４１０の中
央付近から被測定体４１０の縁に近づくにつれて徐々に
光強度が高くなり、光ビーム４２０が被測定体４１０の
縁を外れると急激に光強度が増加する。グラフ中の点線
によって、光ビーム４２０による被測定体４１０の走査
の中止等を行うための光強度の基準値が示され、光ビー
ム４２０の光強度がこの基準値を超えると走査が中止さ
れる。この走査が中止される位置が、グラフの横軸上の
点Ｂおよび点Ｃによって示されている。

【０００６】一般的に、点Ａ点Ｂ間の距離と点Ｄ点Ｃ間
の距離とは異なっており、走査の中止等を行うための光
強度の基準値に光ビーム４２０の光強度が到達する走査
位置と、被測定体４１０の縁との間の距離は被測定体４
１０の縁の形状によって異なる。また、被測定体４１０
の縁を外れる直前の光ビームの光強度も被測定体４１０
の縁の形状によって異なる。このため、受光器を確実に
保護するためには基準値に十分な余裕を持たせることが
必要であり、その余裕を持たせた分だけ光ビーム４２０
の走査範囲が狭まることとなる。図３（ａ）に一点鎖線
で示されている範囲４３０は、この狭まった走査範囲を
示しており、被測定体の断面のうち、この走査範囲４３
０の外側の部分については、測定体を透過した光ビーム
４２０のデータが不足しているため、光ＣＴ装置によっ
て断面像を再現することができない。

【０００７】上記の問題は、光ＣＴ装置に限られた問題
ではなく、光ビームによって被測定体を走査し、各走査
点において被測定体を透過した光ビームを受光すること
により受光信号を得、その受光信号に基づいて被測定体
に関する量を計測する光計測装置について一般的に生じ
る問題である。本発明は、上記事情に鑑み、受光器を保
護しつつ、光ビームによって被測定体の全体を走査する
ことができる光計測装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光計測装置は、被測定体が配置される被測定体配置
部に配置された被測定体に測定光ビームを照射し測定体
を測定光ビームに対し相対的に移動させることにより、
被測定体を測定光ビームで所定の走査方向に走査し、被
測定体を透過した光を測定光受光器で受光することによ
り受光信号を得、その受光信号に基づいて被測定体に関
する量を計測する光計測装置において、被測定体配置部
において測定光ビームと平行であって上記走査方向に所
定距離偏倚した光路を有し被測定体配置部に配置された
被測定体の、測定光ビームにより走査される走査点を測
定光ビームに先行して走査するマーカビームを出射する
マーカビーム用光源と、被測定体配置部を通過したマー
カビームを受光するマーカビーム受光器を有し、マーカ
ビーム受光器による受光信号に基づいてマーカビームが
被測定体配置部に配置された被測定体の縁から外れたタ
イミングを検知するタイミング検知手段と、測定光ビー
ムの測定光受光器への直接入射による測定光受光器の不
良の発生を回避する受光器保護手段と、マーカビーム
の、測定光ビームからの偏倚距離と、タイミング検知手
段で検知されたタイミング以降の走査距離とに基づい
て、測定光ビームの、測定光受光器への直接入射を避け
るタイミングで受光器保護手段を測定光受光器に作用さ
せる制御手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の光計測装置の一実施形態を
示す図である。この光計測装置１はいわゆる光へテロダ
イン法を用いた光ＣＴ装置である。この光計測装置１に
は、レーザ１０と、第１のビームスプリッタ２１と、２
つの音響光学変調器３１，３２と、２つのミラー４１，
４２と、第２のビームスプリッタ２２と、測定光ビーム
用受光器５０が備えられており、レーザ１０から出射さ
れたレーザ光６０が第１のビームスプリッタによって、
相対的に高い光強度を有する測定光ビーム６１と、相対
的に低い光強度を有する参照光ビーム６２とに分けら
れ、測定光ビーム６１および参照光ビーム６２それぞれ
が２つの音響光学変調器３１，３２それぞれによって互
いに異なる変調周波数で変調され、２つのミラー４１，
４２で反射される。測定光ビーム６１の光路上には被測
定体８０が配置されており、測定光ビーム６１は被測定
体８０に入射する。被測定体８０を透過した測定光ビー
ム６１と、ミラー４２で反射された参照光ビーム６２が
第２のビームスプリッタ２２において重畳され測定光ビ
ーム用受光器５０で受光されることにより受光信号７０
が得られる。

【００１０】また、この光計測装置１には、ステージ９
０と、信号検出回路１００と、コンピュータ１１０と、
ステージコントローラ１２０が備えられており、コンピ
ュータ１１０から送られてきた制御信号１３０に基づい
てステージコントローラ１２０によってステージ９０の
動作が制御される。ステージ９０によって被測定体８０
の回転移動や直進移動が行われることにより、測定光ビ
ーム６１による被測定体８０の走査が行われて、各走査
点における受光信号７０が得られる。この各走査点にお
ける受光信号７０が測定光ビーム用受光器５０から信号
検出回路１００に送られ、この受光信号７０に対して信
号検出回路１００によって各種の検出処理が施されるこ
とにより、被測定体８０を透過した測定光ビーム６１の
うちの直進性を保っている光成分の光量を表すデータが
得られてコンピュータ１１０に送られる。このデータに
基づいてコンピュータ１１０によって断面像等の解析が
行われる。

【００１１】また、この光計測装置１には、２つのマー
カビーム用光源１４１，１４２と、２つのマーカビーム
用受光器１５１，１５２と、シャッタ１６０と、シャッ
タコントローラ１７０が備えられており、２つのマーカ
ビーム用光源１４１，１４２それぞれから出射された２
つのマーカビーム１８１，１８２それぞれは、測定光ビ
ーム６１に対して平行に進んで２つのマーカビーム用受
光器１５１，１５２によって受光され受光信号１９１，
１９２が得られる。マーカビームの詳細については後述
する。マーカビーム用受光器１５１，１５２によって得
られた受光信号１９１，１９２に基づいて、信号検出回
路１００によって、マーカビーム１８１，１８２が被測
定体８０の縁を外れたタイミングが検出され、検出され
たタイミングを示すデータがコンピュータ１１０に送ら
れる。そのデータに基づいてコンピュータ１１０によっ
て計算されたタイミングでシャッタコントローラ１７０
に対して制御信号２００が送られる。この制御信号２０
０に従って、シャッタコントローラ１７０によって、本
発明にいう受光器保護手段の一例であるシャッタ１６０
が閉じられて測定光ビーム６１の光路が遮断され、測定
光ビーム６１から測定光ビーム用受光器５０が保護され
る。

【００１２】図２は、測定光ビームとマーカビームと被
測定体との相互の位置関係を示す配置図（ａ）と、測定
光ビームおよびマーカビームの光強度を示すグラフ
（ｂ）である。図２（ａ）には、図３同様の卵形の被測
定体３１０と、図２の上下方向に進む測定光ビーム３２
０が示されており、測定光ビーム３２０の走査方向は図
２の左右方向である。また図２（ａ）には、この測定光
ビーム３２０に対して平行な、図の左右方向それぞれに
距離ｄ偏倚した右マーカビーム３３１および左マーカビ
ーム３３２が示されており、測定光ビーム３２０と２本
のマーカビーム３３１，３３２との相対的な位置関係
は、測定光ビーム３２０による被測定体３１０の走査に
関わらず維持される。

【００１３】図２（ｂ）には、測定光ビーム３２０の走
査位置を横軸にとり、図２の下側の位置における測定光
ビーム３２０、右マーカビーム３３１および左マーカビ
ーム３３２それぞれの光強度を縦軸にとったグラフが示
されており、測定光ビーム３２０の光強度を示すグラフ
の曲線は図３（ｂ）に示すグラフの曲線と同様の曲線で
ある。また、グラフの横軸上の点Ａおよび点Ｄによって
被測定体３１０の左右の縁の位置が示されている。

【００１４】測定光ビーム３２０の走査位置が、被測定
体３１０の中央付近から右側へと移動し、被測定体３１
０の右側の縁から距離ｄ内側の点Ａ’に達すると、右マ
ーカビーム３３１が被測定体３１０の左側の縁から外れ
るため、右マーカビーム３３１の光強度が急激に高くな
る。同様に、測定光ビーム３２０の走査位置が、被測定
体３１０の中央付近から左側へと移動し、被測定体３１
０の左側の縁から距離ｄ内側の点Ｄ’に達すると、左マ
ーカビーム３３２が被測定体３１０の左側の縁から外れ
るため、左マーカビーム３３２の光強度が急激に高くな
る。つまり、右マーカビーム３３１もしくは左マーカビ
ーム３３２の光強度が急激に高くなる時点において、測
定光ビーム３２０は、被測定体３１０の縁から距離ｄだ
け離れた位置に存在する。従って、点Ａ’または点Ｄ’
に到達したタイミング以降の測定光ビーム３２０の走査
距離が距離ｄに達する直前で走査を中止することによっ
て、測定光ビーム用受光器を保護するとともに、測定光
ビーム３２０によって被測定体３１０の全体を走査する
ことができ、被測定体３１０の全体に渡る断面像を再現
することができる。

【００１５】なお、本実施形態においては、マーカビー
ム用光源は、測定光ビームの光源とは異なる光源である
が、本発明にいうマーカビーム用光源は、測定光ビーム
の光源と同一の光源であってもよく、その場合には、そ
の同一の光源から出射された光ビームを、ビームスプリ
ッタ等を用いて測定光ビームとマーカビームとに分けて
用いる。

【００１６】また、マーカビームの波長は、測定光ビー
ムの波長と同一の波長であってもよく、測定光ビームの
波長とは異なる波長であってもよい。また、マーカビー
ムの波長は、被測定体を透過可能な波長であってもよく
透過不可能な波長であってもよい。特に、測定光ビーム
として不可視光のレーザを用い、マーカビームとして可
視光を用いる場合には、２つのマーカビームの中間に測
定光ビームが存在することが、測定光ビームの位置合わ
せおよび安全性にとって有効である。

【００１７】また、本実施形態では受光器保護手段とし
てシャッタが用いられているが、本発明にいう受光器保
護手段はシャッタに限られるものではなく、測定光ビー
ムの光路にＮＤフィルタを挿入するものであってもよ
く、あるいは、受光器の増幅率を下げることによって受
光器の損傷を回避するものであってもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光計測装
置によれば、受光器を保護するとともに、測定光ビーム
によって被測定体の全体を走査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光計測装置の一実施形態を示す図であ
る。

【図２】測定光ビームとマーカビームと被測定体との相
互の位置関係を示す配置図（ａ）と、測定光ビームおよ
びマーカビームの光強度を示すグラフ（ｂ）である。

【図３】従来技術の問題点を示す図である。

【符号の説明】

１ 光計測装置 １０ レーザ ２１，２２ ビームスプリッタ ３１，３２ 音響光学変調器 ４１，４２ ミラー ５０ 測定光ビーム用受光器 ６１，３２０，４２０ 測定光ビーム ７０ 受光信号 ８０，３１０，４１０ 被測定体 ９０ ステージ １００ 信号検出回路 １１０ コンピュータ １２０ ステージコントローラ １４１，１４２ マーカビーム用光源 １５１，１５２ マーカビーム用受光器 １６０ シャッタ １７０ シャッタコントローラ １８１，１８２，３３１，３３２ マーカビーム １９１，１９２ 受光信号

フロントページの続き (72)発明者 渡部 裕輝 山形県山形市松栄２丁目２番１号 株式会 社生体光情報研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定体が配置される被測定体配置部に配
   置された被測定体に測定光ビームを照射し該測定体を該
   測定光ビームに対し相対的に移動させることにより、該
   被測定体を該測定光ビームで所定の走査方向に走査し、
   該被測定体を透過した光を測定光受光器で受光すること
   により受光信号を得、該受光信号に基づいて該被測定体
   に関する量を計測する光計測装置において、 前記被測定体配置部において前記測定光ビームと平行で
   あって前記走査方向に所定距離偏倚した光路を有し前記
   被測定体配置部に配置された被測定体の、前記測定光ビ
   ームにより走査される走査点を該測定光ビームに先行し
   て走査するマーカビームを出射するマーカビーム用光源
   と、 前記被測定体配置部を通過したマーカビームを受光する
   マーカビーム受光器を有し、該マーカビーム受光器によ
   る受光信号に基づいて該マーカビームが前記被測定体配
   置部に配置された被測定体の縁から外れたタイミングを
   検知するタイミング検知手段と、 前記測定光ビームの前記測定光受光器への直接入射によ
   る該測定光受光器の不良の発生を回避する受光器保護手
   段と、 前記マーカビームの、前記測定光ビームからの偏倚距離
   と、前記タイミング検知手段で検知されたタイミング以
   降の走査距離とに基づいて、前記測定光ビームの、前記
   測定光受光器への直接入射を避けるタイミングで前記受
   光器保護手段を前記測定光受光器に作用させる制御手段
   とを備えたことを特徴とする光計測装置。