(57)【要約】【課題】微弱信号であってもノイズ成分を十分小さくしてＳＮ比を高くする。  【解決手段】基準信号を帯域拡散によって変調させた後、ノイズを含んだセンサ信号を逆拡散によって復調させる第１検出段階と、前記復調した信号と基準信号の参照信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階とから構成することによりノイズリダクションを２重に行う。【選択図】図２
2014059257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、
この変調信号生成部からの変調信号によって駆動されて測定対象信号を出力する信号出力と、
この信号出力器からの測定対象信号を検出する検出センサと、
この検出センサからのセンサ信号を逆拡散により復調して復調信号を生成する復調信号生成部と、
前記基準信号の参照信号と前記復調信号生成部からの復調信号とを掛け合わせて位相検波する位相敏感検出部と、を備えていることを特徴とする微弱信号検出装置。
【請求項２】
発光素子を駆動する光源駆動信号を基準信号とし、この基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、
この変調信号生成部からの変調信号によって駆動されて前記発光素子を発光させる光源駆動回路と、
前記発光素子が発光した光が測定対象に照射されることにより測定対象から得た光信号を検出する検出センサと、
この検出センサからのセンサ信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する復調信号生成部と、
前記基準信号の参照信号と前記復調信号生成部からの復調信号とを掛け合わせて位相検波する位相敏感検出部と、を備えていることを特徴とする微弱信号検出装置。
【請求項３】
微弱発光体からの微弱光信号を周期的に断続して基準信号及び参照信号を生成する光チョッパーと、
この光チョッパーからの基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記微弱発光体からの微弱光信号が前記変調信号生成部からの変調信号によって変調された状態で検出する検出センサと、
この検出センサからのセンサ信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する復調信号生成部と、
前記光チョッパーからの参照信号と前記復調信号生成部からの復調信号とを掛け合わせて位相検波する位相敏感検出部と、を備えていることを特徴とする微弱信号検出装置。
【請求項４】
微弱発光体からの微弱光信号を受光して基準信号及び参照信号を生成する検出センサと、
この検出センサからの基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、
この変調信号生成部からの変調信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する復調信号生成部と、
前記検出センサからの参照信号と前記復調信号生成部からの復調信号とを掛け合わせて位相検波する位相敏感検出部と、を備えていることを特徴とする微弱信号検出装置。
【請求項５】
基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成し、この変調信号に基づいて駆動される測定対象信号を検出した後、検出した測定対象信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する第1検出段階と、
前記基準信号の参照信号と前記復調信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階と、を備えていることを特徴とする微弱信号検出方法。
【請求項６】
発光素子を駆動する光源駆動信号を基準信号とし、この基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成し、この変調信号によって光駆動回路を駆動することにより前記発光素子を発光させて測定対象を照射した後、測定対象から得た光信号を検出し、検出したセンサ信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する第1検出段階と、
前記基準信号の参照信号と前記復調信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階と、を備えていることを特徴とする微弱信号検出方法。
【請求項７】
微弱発光体からの微弱光信号を光チョッパーによって断続して基準信号及び参照信号を生成し、前記基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成し、前記微弱発光体からの微弱光信号が前記変調信号によって変調されて検出され、検出されたセンサ信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する第1検出段階と、
前記光チョッパーからの参照信号と前記復調信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階と、を備えていることを特徴とする微弱信号検出方法。
【請求項８】
微弱発光体からの微弱光信号を検出センサが受光して基準信号及び参照信号とし、前記基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成し、前記変調信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する第1検出段階と、
前記検出センサからの参照信号と前記復調信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階と、を備えていることを特徴とする微弱信号検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサが検出した微弱信号からノイズを除去することによりＳＮ比を高くすることが可能な微弱信号検出装置及び微弱信号検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサが検出した検出信号から微弱電波や微弱光等の微弱信号を計測する際には、ノイズ成分を極力小さくしてＳＮ比を高くする必要がある。特許文献１にはセンサとしてホール素子を用いて微弱信号を検出する装置が開示されている。図８は特許文献１に記載された検出装置１００を示す。
【０００３】
図８に示すように、検出装置１００は、ホール素子等のセンサ素子からなる広帯域センサ１１０と、帯域拡散信号を発生する帯域拡散信号発生器１２０と、広帯域センサ１１０を駆動する帯域拡散駆動回路１３０と、広帯域センサ１１０からの出力信号を帯域拡散信号発生器１２０が出力する帯域拡散信号を用いて同期検波する復調回路１４０とを備えている。帯域拡散信号発生器１２０が発生する帯域拡散信号としては例えば、スペクトラム拡散を行うＭ系列拡散信号が用いられ、帯域拡散駆動回路１３０はこの帯域拡散信号により広帯域センサ１１０を駆動する。
【０００４】
広帯域センサ１１０には測定対象となる微弱信号１５０が環境ノイズ１５１や素子ノイズ１５２を伴って入力される。広帯域センサ１１０は帯域拡散駆動回路１３０で発生する帯域拡散信号によって駆動され、帯域拡散されたセンサ信号を出力する。この帯域拡散されたセンサ信号は帯域拡散信号発生器１２０からの帯域拡散信号を用いて復調回路１４０で同期検波されて復調されることにより測定出力１６０となる。
【０００５】
このような構造では、スペクトラム拡散による帯域拡散信号によって広帯域センサ１１０を駆動し、広帯域拡散された広帯域センサ１１０からのセンサ出力を得、これを逆拡散して復調することにより本来の帯域幅に復元する。このときノイズスペクトラムは帯域拡散信号と無相関であるため広帯域に拡散されて不要成分が取り除かれて抑制される。このため、ＳＮ比を高くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００９−５７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図８に示す従来の検出装置１００では、帯域拡散された広帯域センサ１１０からのセンサ出力を逆拡散して復調することによりノイズ成分が小さくなるように制御しているが、この制御ではノイズ成分を小さくするのに限界がある。このため検出対象の信号が微弱電気信号や微弱光等の微弱信号の場合には、ＳＮ比を高くすることが難しく、高精度で検出することが難しい問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、微弱電波や微弱光等の微弱信号であっても、ノイズ成分を十分小さくすることが可能でＳＮ比を高くすることができる微弱信号検出装置及び微弱信号検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、基準信号を帯域拡散によって変調させた後、ノイズを含んだセンサ信号を逆拡散によって復調させる第１検出段階と、前記復調した信号と基準信号の参照信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階とから構成することによりノイズリダクションを２重に行うようにした装置及び方法としたものである。
【００１０】
請求項１記載の発明の微弱信号検出装置は、基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、この変調信号生成部からの変調信号によって駆動されて測定対象信号を出力する信号出力と、この信号出力器からの測定対象信号を検出する検出センサと、この検出センサからのセンサ信号を逆拡散により復調して復調信号を生成する復調信号生成部と、前記基準信号の参照信号と前記復調信号生成部からの復調信号とを掛け合わせて位相検波する位相敏感検出部と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の微弱信号検出装置は、発光素子を駆動する光源駆動信号を基準信号とし、この基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、この変調信号生成部からの変調信号によって駆動されて前記発光素子を発光させる光源駆動回路と、前記発光素子が発光した光が測定対象に照射されることにより測定対象から得た光信号を検出する検出センサと、この検出センサからのセンサ信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する復調信号生成部と、前記基準信号の参照信号と前記復調信号生成部からの復調信号とを掛け合わせて位相検波する位相敏感検出部と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明の微弱信号検出装置は、微弱発光体からの微弱光信号を周期的に断続して基準信号及び参照信号を生成する光チョッパーと、この光チョッパーからの基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、前記微弱発光体からの微弱光信号が前記変調信号生成部からの変調信号によって変調された状態で検出する検出センサと、この検出センサからのセンサ信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する復調信号生成部と、前記光チョッパーからの参照信号と前記復調信号生成部からの復調信号とを掛け合わせて位相検波する位相敏感検出部と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の微弱信号検出装置は、微弱発光体からの微弱光信号を受光して基準信号及び参照信号を生成する検出センサと、この検出センサからの基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、この変調信号生成部からの変調信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する復調信号生成部と、前記検出センサからの参照信号と前記復調信号生成部からの復調信号とを掛け合わせて位相検波する位相敏感検出部と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の微弱信号検出方法は、基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成し、この変調信号に基づいて駆動される測定対象信号を検出した後、検出した測定対象信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する第1検出段階と、前記基準信号の参照信号と前記復調信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の微弱信号検出方法は、発光素子を駆動する光源駆動信号を基準信号とし、この基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成し、この変調信号によって光駆動回路を駆動することにより前記発光素子を発光させて測定対象を照射した後、測定対象から得た光信号を検出し、検出したセンサ信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する第1検出段階と、前記基準信号の参照信号と前記復調信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の微弱信号検出方法は、微弱発光体からの微弱光信号を光チョッパーによって断続して基準信号及び参照信号を生成し、前記基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成し、前記微弱発光体からの微弱光信号が前記変調信号によって変調されて検出され、検出されたセンサ信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する第1検出段階と、前記光チョッパーからの参照信号と前記復調信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階と、を備えていることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の微弱信号検出方法は、微弱発光体からの微弱光信号を検出センサが受光して基準信号及び参照信号とし、前記基準信号を帯域拡散によって変調して変調信号を生成し、前記変調信号を逆拡散によって復調して復調信号を生成する第1検出段階と、前記検出センサからの参照信号と前記復調信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、基準信号を帯域拡散によって変調させた後、ノイズを含んだセンサ信号を逆拡散によって復調させる第１検出段階と、前記復調した信号と基準信号の参照信号とを掛け合わせて位相検波する第２検出段階とから構成することによりノイズリダクションを２重に行うため、微弱電波や微弱光等の微弱信号であってもノイズ成分を十分小さくすることができ、ＳＮ比を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態の微弱信号検出装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態における信号の流れを示すブロック図である。
【図３】第１検出段階における信号処理を模式的に示すグラフである。
【図４】第２検出段階における信号処理を模式的に示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態における微弱信号検出装置を信号の流れと共に示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態における微弱信号検出装置を信号の流れと共に示すブロック図である。
【図７】本発明の第４実施形態における微弱信号検出装置を信号の流れと共に示すブロック図である。
【図８】従来の検出装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材は同一の符号を付して対応させてある。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態における微弱信号検出装置１のブロック図、図２は信号の流れを示すブロック図である。微弱信号検出装置１はノイズ圧縮制限によって微弱信号を検出する第１検出段階を行った後、位相敏感法によって帯域制限を掛ける第２検出段階を行うものであり、ノイズリダクションを二重に行う点に特徴がある。
【００２２】
図１に示すように、微弱信号検出装置１は変調信号生成部２、信号出力器３、検出センサ４、復調信号生成部５及び位相敏感検出部６を備えている。変調信号生成部２、信号出力器３、検出センサ４、復調信号生成部５は第１検出段階を行い、位相敏感検出部は第２検出段階を行う。
【００２３】
図１及び図２に示すように、変調信号生成部２は基準信号１０を広帯域に拡散して変調を掛けて変調信号を生成するものであり、スペクトラム拡散、周波数ホッピング、疑似ランダム信号、ＦＭ変調等によって変調信号１１を生成する。スペクトラム拡散においては、直接拡散方式または周波数拡散方式のいずれの方式であっても良い。直接拡散方式の場合、疑似ランダム符号としてＭ系列拡散符号、ＰＮ疑似符号のいずれかを用いることができる。
【００２４】
信号出力器３は変調信号１１が入力され、入力された変調信号によって駆動されて測定対象信号１３を生成する。そして信号出力器３は生成した測定対象信号１３をノイズ空間１４に出力し、検出センサ４がノイズ空間１４を通過した測定対象信号を受信して検出する。ノイズ空間を通過した測定対象信号１３は空間中のノイズ１５を含んだ状態となっており、この状態で検出センサ４に検出される。すなわち検出センサ４で検出されるセンサ信号は、帯域拡散された測定対象信号１３及び帯域拡散されていないノイズ空間１４のノイズが混合した状態となっている。この検出センサ４のセンサ信号は復調信号生成部５に出力される。
【００２５】
復調信号生成部５は検出センサ４からのセンサ信号を復調して復調信号１７を生成する。センサ信号の復調は、逆拡散によって行うものであり、変調信号生成部２で用いた拡散符号の逆拡散符号を用いて復調を行う。この復調において、センサ信号に含まれているノイズは逆拡散符号との相関がないところから、測定対象信号だけが復元されてノイズが圧縮された復調信号１７が生成される。以上により、第１検出段階が終了する。
【００２６】
図３は以上の第１検出段階における信号処理を模式的に示したグラフである。通常の信号状態では同図（Ａ）で示すように、基準信号ＳとノイズＮとが混ざり合った状態となっている。これに対し、この実施形態では同図（Ｂ）で示すようにスペクトラム拡散等によって基準信号（測定対象信号）Ｓを帯域拡散させる。そして帯域拡散させた信号を検出センサ４がノイズＮを含んだ状態で検出する。その後、ノイズＮを含んだセンサ信号を復調信号生成部５が逆拡散する。このことによりノイズＮが圧縮されてノイズＮの信号強度が小さくなるため、ＳＮ比を向上させることができる。
【００２７】
第１検出段階に続いて第２検出段階が行われる。第２検出段階では、復調信号生成部５が生成した復調信号１７を位相敏感検出部６に出力する。位相敏感検出部６では、基準信号１０の参照信号１８と復調信号生成部５からの復調信号１７とを掛け合わせて位相検波を行う。すなわち位相敏感検出部６は参照信号１８と同期した復調信号１７の掛け算を行って位相検波するものであり、位相敏感検出部６はロックインアンプとして機能する。参照信号１８は例えば基準信号１０と同じ周波数の信号が用いられる。
【００２８】
この位相検波の後、ローパスフィルタによって位相敏感検出部６の出力を平均化して最終的な出力信号とする。
【００２９】
図４は以上の第２検出段階における信号処理を模式的に示したグラフである。同図（Ａ）は第１検出段階で得た復調信号Ｆであり、逆拡散によってノイズＮが圧縮された状態となっている。この復調信号Ｆを位相敏感検出部６の参照信号と掛け合わせる位相検波を行う。位相検波によって帯域制限がなされるため、最終的に検出される出力信号は同図（Ｂ）で示すようにノイズＮ成分が飛躍的に少なくなる。これによりＳＮ比を向上させることができる。
【００３０】
このような実施形態の微弱信号検出では、基準信号１０をスペクトラム拡散等の帯域拡散によって変調して測定対象信号１３を生成した後、ノイズを含んだ測定対象信号１３をセンサ信号として検出し、このセンサ信号を逆拡散してノイズを圧縮する第１検出段階を行った後、この第１検出段階で得た信号に対して位相敏感検出部６が位相検波する第２検出段階を行うため、ノイズリダクションを二重に行う構成となっている。このため検出対象が微弱電波であっても、検出のＳＮ比を高くすることができ、高精度で検出することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態における微弱信号検出装置１Ａを信号の流れと共に示すブロック図である。この実施形態の微弱信号検出装置１Ａは、微弱光の検出に適用されるものであり、第１実施形態と同様に第１検出段階及び第２検出段階の二重によってノイズリダクションを行う。
【００３２】
この実施形態の微弱信号検出装置１Ａは、発光素子２１を駆動して測定対象２５に対して光照射を行い、測定対象２５からの光信号を受光素子からなる検出センサ４が受光して検出するものである。この実施形態において、変調信号生成部２、光源駆動回路２３，発光素子２１、検出センサ４、復調信号生成部５が第１検出段階を行い、位相敏感検出部６が第２検出段階を行う。
【００３３】
発光素子２１としては、半導体レーザ（ＬＤ）、固定レーザ、気体レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、フラッシュランプ等の光源を用いることができる。この場合、発光素子２１としてＬＤやＬＥＤを用いる場合には、光源駆動回路２３に対して直接に変調を掛けることが容易である。このため位相敏感検出部６の参照信号としてサイン波または方形波を１ｋＨｚ以下で発振させた後、拡散信号でロックインアンプを掛けることができる。検出センサ４としては、光電子増倍管、ＡＰＤ（Ａｂａｌａｎｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）等の高速応答素子やＳｉダイオード、ＩｎＧａＡｓダイオード等の受光素子を用いることができる。
【００３４】
基準信号としては、発光素子２１を駆動するための光源駆動信号２２が用いられる。変調信号生成部２はこの光源駆動信号２２を帯域拡散によって変調する。帯域拡散はスペクトラム拡散（ＳＳ拡散）によって行うことができる。スペクトラム拡散によって生成された変調信号は光源駆動信号２２に出力され、光源駆動回路２２は入力された変調信号によって駆動されて発光素子２１を発光させる。
【００３５】
発光素子２１から発光した光は測定対象２５に照射される。発光素子２１からの光の照射によって測定対象２５から光信号が発生する。測定対象が癌細胞等の病巣にあっては、光励起された光化学反応によって励起一重光酸素などが発光して微弱光信号が発生する。また、測定対象が厚みのある試料の場合、測定対象を透過する微弱光信号となる。これらの測定対象からの微弱な光信号は検出センサ４によって検出されるが、検出センサ４によって検出されたセンサ信号には、ノイズが含まれている。
【００３６】
検出センサ４で検出されたセンサ信号は、光電流電圧変換増幅器２６に出力されて増幅された後、復調信号生成部５に入力される。復調信号生成部５には、変調信号生成部２からの拡散同期信号２９が入力されており、検出センサ４からのセンサ信号が逆拡散によって復調される。この復調において、センサ信号に含まれているノイズは逆拡散符号との相関がないところから、測定対象からの信号だけが復元されてノイズが圧縮された復調信号が生成される。以上により、第１検出段階が終了する。
【００３７】
第１検出段階に続く第２検出段階では、復調信号生成部５が生成した復調信号が位相敏感検出部６に出力する。位相敏感検出部６では、基準信号１０の参照信号１８と復調信号生成部５からの復調信号とを掛け合わせて位相検波を行う。位相敏感検出部６は参照信号１８と同期した復調信号１７の掛け算を検出して位相検波するロックインアンプとして機能する。参照信号１８は光源駆動信号２２と同じ周波数の信号である。
【００３８】
この位相検波の後、ローパスフィルタによって符号２７で示すように位相敏感検出部６の出力を平均化して最終的な出力信号とする。  
【００３９】
このような微弱信号検出では、光源駆動信号２２を変調して発光素子２１を駆動し、発光素子２１からの光に基づいて測定対象２５から得るノイズを含んだ光信号を検出センサ４が検出した後、検出センサ４からのセンサ信号を逆拡散してノイズを圧縮する第１検出段階を行った後、第１検出段階で得た信号に対して位相敏感検出部６が位相検波する第２検出段階を行うため、ノイズリダクションを二重に行う構成となっている。このため測定対象から得る光信号が微弱な光信号であっても、ＳＮ比を高くすることができ、高精度で検出することができる。  
【００４０】
また、この実施形態では、発光素子２１を用い、癌細胞等の病巣に対して能動的に光励起して病巣から発光する微弱光信号を高精度に検出することができるため、癌治療の病理に役立てることができる。測定対象が厚みのある試料の場合には、測定対象を透過した微弱光信号を高精度に検出するため、光ＣＴやマンモグラフィなどに好適に用いることができる。
【００４１】
（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態における微弱信号検出装置１Ｂを信号の流れと共に示すブロック図である。この実施形態の微弱信号検出装置１Ｂも微弱光の検出に適用されるものであり、第１検出段階及び第２検出段階の二重のノイズリダクションを行う。
【００４２】
この実施形態の微弱信号検出装置１Ｂは、化学反応等によって自ら発光する微弱発光体３１からの微弱光信号を検出するものであり、光チョッパー３２が微弱発光体３１に臨むように配置される。光チョッパー３２はスリット３２ａが円周上に複数形成されており、所定の角速度で回転駆動される。これにより光チョッパー３２は微弱発光体３１からの光を周期的に断続して基準信号１０及び参照信号１８を生成する。そして、基準信号１０は変調信号生成部２側に送られ、参照信号１８は位相敏感検出部６側に送られる。
【００４３】
変調信号生成部２は光シャッタ３３を備えている。光シャッタ３３は電磁石及びばねによって形成されており、基準信号１０の光路上に配置される。光シャッタ３３は微弱発光体３１からの基準信号１０を帯域拡散して疑似ランダム変調を掛けるものである。帯域拡散はスペクトラム拡散によって行うことができる。光シャッタ３３によって変調された微弱発光体３１からの基準信号１０は空間を通過した後、受光素子からなる検出センサ４によって検出される。この検出センサ４によって検出されるセンサ信号にはノイズが含まれている。
【００４４】
検出センサ４が微弱発光体３１からの基準信号１０を検出した後は、第２実施形態と同様であり、検出センサ４で検出されたセンサ信号は、光電流電圧変換増幅器２６に出力されて増幅された後、復調信号生成部５に入力されて逆拡散によって復調される。このときセンサ信号に含まれているノイズは逆拡散符号との相関がないところから、微弱発光体３１からの基準信号１０だけが復元されてノイズが圧縮された復調信号が生成される。これにより第１検出段階が終了する。
【００４５】
第１検出段階に続く第２検出段階では、光チョッパー３２からの参照信号１８と復調信号生成部５が生成した復調信号とが位相敏感検出部６に入力され、位相敏感検出部６によって参照信号１８と復調信号生成部５からの復調信号とを掛け合わせて位相検波（ロックインアンプ）が行われる。この位相検波１９の後、ローパスフィルタによって符号２７で示すように位相敏感検出部６の出力を平均化して最終的な出力信号とする。  
【００４６】
このような微弱信号検出では、微弱発光体３１が自ら発光する特性を利用し、光チョッパー３２が微弱発光体３１からの微弱光信号によって基準信号１０を生成し、この基準信号１０を帯域拡散した後、検出センサ４がノイズを含んだ光信号を検出し、検出センサ４からのセンサ信号を逆拡散してノイズを圧縮した後（第１検出段階）、第１検出段階で得た信号に対して位相敏感検出部６が位相検波するため（第２検出段階）、ノイズリダクションが二重に行われる。このため微弱発光体３１が発光する光信号が微弱な光信号であっても、ＳＮ比を高くすることができ、高精度で検出することができる。また、微弱発光体３１が自ら発光する特性を利用することから、第２実施形態のような発光素子２１を不要とした検出が可能となる。
【００４７】
（第４実施形態）
図７は本発明の第４実施形態における微弱信号検出装置１Ｃを信号の流れと共に示すブロック図である。この実施形態の微弱信号検出装置１Ｃも微弱発光体３１が自ら発光する特性を利用して微弱光を検出するものであり、第１検出段階及び第２検出段階の二重のノイズリダクションを行う。  
【００４８】
図７に示すように、微弱発光体３１が自ら発光する光信号は、受光素子からなる検出センサ４によって検出される。検出センサ４は微弱発光体３１からの光信号を受光することにより基準信号及び参照信号を生成する。変調信号生成部２は半導体スイッチ４１を備えており、基準信号をスペクトラム拡散等の帯域拡散によって変調する。変調された基準信号は光電両電圧変換増幅器２６で増幅された後、復調信号生成部５で逆拡散により復調されて復調信号が生成される。この復調信号は位相敏感検出部６によって検出センサ４からの参照信号と掛け合わせられることにより位相検波が行われ、ローパスフィルタによって平均化されて（符号２７）、最終的な出力信号となる。
【００４９】
この実施形態においても、第１検出段階及び第２検出段階の二重のノイズリダクションを行うため、微弱発光体３１が発光する光信号が微弱な光信号であっても、ＳＮ比を高くすることができ、高精度で検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  微弱信号検出装置
２  変調信号生成部
３  信号出力器
４  検出センサ
５  復調信号生成部
６  位相敏感検出部
１０  基準信号
１３  測定対象信号
１４  ノイズ空間
１５  ノイズ
１７  復調信号
１８  参照信号
２１  発光素子
２２  光源駆動信号
２３  光源駆動回路
２５  測定対象
３１  微弱発光体
３２  光チョッパー
３３  光シャッタ
【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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【図７】
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【図８】
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