(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に光を投射し、該測定対象物を透過、もしくは反射（散乱を含む）した光の強度を測定する光学的測定に用いる光源装置であって、
アレー状に配置されており、それぞれから発せられる光の波長特性が異なる複数の光源と、
前記各光源から発せられる光をそれぞれ平行光にするために前記各光源毎にそれぞれ配置されてアレー状になった複数の集光レンズと、
前記各集光レンズからそれぞれ投射される各光から特定波長光を選択分離して投射する音響光学フィルタ（ＡＯＴＦ）と、
該音響光学フィルタから投射される特定波長光を集光して前記測定対象物に投射する光学系と、
を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
上記音響光学フィルタによって選択分離される特定波長光の波長が順次変化されて前記測定対象物に投射されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
上記音響光学フィルタによって選択分離される特定波長光の波長が順次変化されるとともに、各波長における光量が等しくなるように前記測定対象物に投射されることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
上記音響光学フィルタから投射される特定波長光の光量が経時的に変化されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
上記各光源にレーザーダイオードを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
上記各光源に発光ダイオードを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視または近赤外の測定光を測定対象物に投射して得られる透過光、もしくは反射光（散乱光を含む）強度を検出して測定対象物内の情報を得る際に、１つまたは複数の光源光から測定に必要な波長を含む光を選択分離して投射することのできる光源装置、詳しくは血液、尿等の生体体液中の特定成分の分析に用いる光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、透過光、および反射光（散乱光を含む）を用いた光学測定において様々な測定が行われている。これらの測定では測定光を測定対象物に投射して透過光、もしくは反射光（散乱光を含む）強度を検出して測定対象物内の情報を得るが、同一測定対象物であっても測定波長毎に得られる透過光、もしくは反射光（散乱光）の強度は一定ではなく測定条件それぞれにおいて測定に好適な波長が存在する。このため測定において高い感度を得るためには該測定に好適な波長を含む測定光を精度良く測定対象物に投射する必要がある。
【０００３】
従来より、かかる光学的測定装置においては１つまたは様々な特性波長を持つ複数の光源と１つまたは透過波長の異なる複数のフィルタとの組み合わせなどにより、必要な波長の光を取り出し、投射していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の装置は、光源周りの温度によって光量が安定しなかったり、光源を選択する度に光源電源の断続を行うことで光量が安定するまでに時間がかかったり、光源そのものに波長特性があることや複数のフィルタを使用することにより波長毎の発光強度が一定にならない等の問題があった。
【０００５】
また、機械的可動部を多く持つため、その操作が煩雑であったり、装置が大型化するなどの問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる問題点を解決するのを課題とし、測定対象物に測定に必要な波長の光を精度良く投射できるうえ、波長毎の発光強度のばらつきのない安定な光源装置を提供することを目的とする。また、操作が簡単で装置の小型化が可能な光源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光源装置は、測定対象物に光を投射し、該測定対象物を透過、もしくは反射（散乱を含む）した光の強度を測定する光学的測定に用いる光源装置であって、アレー状に配置されており、それぞれから発せられる光の波長特性が異なる複数の光源と、前記各光源から発せられる光をそれぞれ平行光にするために前記各光源毎にそれぞれ配置されてアレー状になった複数の集光レンズと、前記各集光レンズからそれぞれ投射される各光から特定波長光を選択分離して投射する音響光学フィルタ（ＡＯＴＦ）と、該音響光学フィルタから投射される特定波長光を集光して前記測定対象物に投射する光学系と、を有することを特徴とする。
【０００８】
音響光学フィルタは、電気的に波長をスキャンするバンドパスフィルタである。音響光学結晶と音響波ドライバおよびトランスデューサから分光系が構成され、ブロードバンドな光から単色光を分離する。選択される波長は、音響波周波数によってのみ選択されるので、機械的可動部は全くなく、校正をやり直す必要もない。近赤外で通常用いられる音響光学フィルタは、二酸化テルル（ＴｅＯ２）結晶のｎｏｎ−ｃｏｌｌｉｎｅａｒタイプ（音響波と光の進行方向が交差する）のものである。
【０００９】
トランスデューサが結晶の一辺に張り付けられ、これにより音響波が生じる。音響波が結晶中を通過するとき、結晶格子の歪みを生じこれがグレーティングのような働きをする。音響光学フィルタは、単色光のみ分離させるためより透過型フィルタに近い。このとき光波長の分離パターンは音響波ドライバが指示する音響波の周波数によって決まる。入射光は分離されたそれぞれ偏光状態の異なる１次光（＋）、（−）と分離条件を満たさず透過する０次光に分けられる。フィルタとしては１次光のみを利用する。また、音響波のパワーによって分離光の光量を変化させることが可能である。
【００１２】
また、上記音響光学フィルタによって選択分離される特定波長光の波長が順次変化されて前記測定対象物に投射される構成であってもよい。
【００１３】
さらにまた、上記音響光学フィルタによって選択分離される特定波長光の波長が順次変化されるとともに、各波長における光量が等しくなるように前記測定対象物に投射される構成であってもよい。
【００１４】
さらにまた、上記音響光学フィルタから投射される特定波長光の光量が経時的に変化される構成であってもよい。
【００１５】
さらにまた、上記各光源にレーザーダイオードを用いることができる。
【００１６】
さらにまた、上記各光源に発光ダイオードを用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
測定対象物に光を投射し、該測定対象物を透過、もしくは反射（散乱を含む）した光の強度を測定する光学的測定に用いる光源装置であって、１つまたはそれぞれ波長域の異なる複数の光源と、光源光から特定波長光を選択分離し、該特定波長光を上記測定対象物に投射する光学フィルタとからなり、特定波長を選択分離する上記光学フィルタに音響光学フィルタを用いることを特徴とし、可視または近赤外の測定光を測定対象物に投射して得られる透過光、もしくは反射光（散乱光を含む）強度を検出して測定対象物内の情報を得る際に、１つまたは複数の光源光から測定に必要な波長を含む光を選択分離して投射することを可能とする。
【００２２】
また、上記複数の光源からの光源光それぞれから選択分離した複数の同一波長光を集光することができる。
【００２３】
さらにまた、上記複数の光源からの光源光それぞれから特定波長光を選択分離した後、集光レンズを用いることにより複数の同一波長光を集光することができる。
【００２４】
さらにまた、上記選択分離する特定波長を順次変化させ、同一測定対象物に投射することができる。
【００２５】
さらにまた、上記順次変化させる波長それぞれにおける光量を同一にして測定対象物に投射することができる。
【００２６】
さらにまた、上記選択分離した波長の光量を経時的に変化させて測定対象物に投射することができる。
【００２７】
さらにまた、前記光源にレーザーダイオードを用いることができる。
【００２８】
さらにまた、前記光源に発光ダイオードを用いることができる。
【００２９】
さらにまた、上記複数の光源にそれぞれの特性波長域が異なる光源を用いることができる。
【００３０】
さらにまた、上記複数の光源を整列させてアレー状とすることができる。
【００３１】
さらにまた、上記整列させた光源の光源光の集光に光源と同一個数の集光レンズをアレー状に整列させることができる。
【００３２】
さらにまた、上記複数の光源からの光源光を多分岐ファイバで集光することができる。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
【００３４】
図１は本発明に係る光源装置に使用する音響光学フィルタ４の一例を表したものである。二酸化テルル（ＴｅＯ２）結晶４１の一辺には音響波ドライバ４２が発する高周波を音響波に変換するトランスデューサ４３が張り付けられ、音響波を二酸化テルル結晶４１に伝えている。
【００３５】
入射光の分離パターンは音響周波数により決められるので、音響波ドライバで波長を選択する。選択分離された波長の出力光を１次光（＋）、（−）、選択分離されず透過した光を０次光として出力する。また、音響波のパワーによって分離光強度を変化させる。
【００３６】
図２は、測定対象物に光を投射し、該測定対象物を透過、もしくは反射した光の強度を測定する光学的測定装置に用いる光源装置を示す。
【００３７】
この光源装置１は、光源アレー２、レンズアレー３、音響光学フィルター４、集光レンズ５、セレクタ６から構成されている。
【００３８】
光源アレー２には、複数の光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・２Ｎが集められている。それぞれの光源光は光源の個数と同数の集光レンズ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・・３Ｎが集められたレンズアレー３を通過して平行光とされて音響光学フィルター４へ入射される。光源光は、それぞれ別種の光源から発せられた光であっても良いし、ブロードな波長特性を持っていてもよいが、より好適にはそれぞれの波長特性が異なり、かつ出力強度の等しい複数個の同種の光源を用いるのがよい。これら光源は光量を安定させるため予め電源を投入しておき、電源が定常状態になった後に使用するものとする。
【００３９】
音響波ドライバ４２は選択された波長に応じて決められた高周波を発し、トランスデューサ４３はこれを音響波に変換する。音響光学フィルタ４に入射された光は音響波ドライバ４２によって選択された波長の光のみ分離し、１次光（＋）、１次光（−）として出射する。それ以外の波長は分離せず０次光として出射する。出射光は集光レンズ５で１次光（＋）、１次光（−）、０次光にそれぞれ分けて集光され、セレクタ６で０次光が止められ、１次光のみが通される。測定対象物にはこの１次光のみが投射される。
【００４０】
図３は上記光源装置１に使用した光源の波長特性をエネルギー強度で示している。１０６５、１１５３、１２８７ｎｍにピークを持つ３種類の光源光を集光し、音響光学フィルタに入射した。
【００４１】
図４、図５、図６は音響波ドライバでそれぞれの波長を選択して得られた出力光の波長特性をエネルギー強度で示したものである。１０６５ｎｍを選択したものが図４、１１５３ｎｍを選択したものが図５、１２８７ｎｍを選択したものが図６である。それぞれ選択された波長の光が出力されていることが分かる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、１つまたはそれ以上の光源光から測定対象物に投射する特定波長光を音響光学フィルタ（ＡＯＴＦ）により選択分離するので、機械的可動部分を必要とせず、測定に必要な波長の光を精度良く投射することができる。
【００４３】
さらに、１つまたはそれ以上の光源光は電源を操作することなく常時発光状態にあり、定常状態にあるので光量の変動を少なくすることができる。また、それぞれの光源光を分離することなく音響光学フィルタに入射することが可能なので構成を簡単にすることができる。
【００４４】
さらにまた、複数の光源のそれぞれから特定波長光を選択分離しても、集光することが可能である。
【００４５】
さらにまた、波長の選択や光量の調整は機械的可動部が無く簡単に行われるので、選択分離する特性波長を変えながらその光量を同一として投射することができる。
【００４６】
さらにまた、光源にレーザーダイオードや発光ダイオードを用いることにより、安価な材料を用いた小型軽量で簡単な構成の光源装置を作ることができる。
【００４７】
さらにまた、複数光源それぞれの特性波長域を異なるものとすることにより、光源装置全体として投射できる波長範囲を広くすることができる。
【００４８】
さらにまた、複数光源や集光レンズをアレー状として整列させることにより、簡単な構成の光源装置を作ることができる。
【００４９】
さらにまた、複数光源の光源光を多分岐ファイバを使うことにより音響光学フィルタへ入射する光を集光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る光源装置に使用する音響光学フィルタの一例を表したものである。
【図２】  本発明に係る光源装置のブロック図である。
【図３】  本実施例の光源装置に用いた光源の波長特性をエネルギー強度で示すグラフである。
【図４】  本実施例の光源装置で１０６５ｎｍの光を選択して得られた出力光の波長特性をエネルギー強度で示すグラフである。
【図５】  本実施例の光源装置で１１５３ｎｍの光を選択して得られた出力光の波長特性をエネルギー強度で示すグラフである。
【図６】  本実施例の光源装置で１２８７ｎｍの光を選択して得られた出力光の波長特性をエネルギー強度で示すグラフである。
【符号の説明】
１  光源装置
２  光源アレー
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・２Ｎ  光源
３  レンズアレー
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・・３Ｎ  集光レンズ
４  音響光学フィルタ
４１  二酸化テルル（ＴｅＯ２）結晶
４２  音響波ドライバ
４３  トランスデューサ
４４  アブソーバ
５  集光レンズ
６  セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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