(57)【要約】【課題】  被測定物に近赤外光を照射して、透過光及び反射光を受光し、被測定物を光学的に測定する方法が知られているが、この場合の受光素子は、暗電流の影響や、外来光の影響を受け、正しく受光量を測定できない可能性がある。【解決手段】  近赤外（レーザ）光ＬＩをパルス駆動して被測定物７０に照射する。その光は、透過または反射光として光検出手段（光検出素子）２１にて受光され、電圧信号に変換される。検出された電圧信号は、適当なゲインを取った増幅器２３を通過後、バンドパスフィルタ２４を通過する。信号の周波数の１／２以上２倍以下の帯域幅の周波数成分を抽出可能なバンドパスフィルタ２４を用いる。これにより、温度によって変化する暗電流、および測定すべき近赤外光ＬＩ／ＬＯ以外のスペクトル光（外来光）や、発光素子１２、光検出素子２１のレーザノイズを除去した、特定の正弦波が得られるので、この波高値を測定して、受光量を検出する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス駆動され被測定物を透過又は反射した単一波長の光信号を電流信号に変換する光検出手段と、
前記電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換手段と、
前記電圧信号から所定の振幅の正弦波交流電圧成分を抽出するフィルタ手段と、
前記正弦波交流電圧成分の波高値を検出するサンプリング手段と、
を具備することを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記フィルタ手段として、パルス駆動周波数の１／２以上２倍以下の帯域幅の周波数成分を抽出可能なバンドパスフィルタが用いられたことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記電圧信号を増幅し、前記フィルタ手段に出力する増幅器を備えることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記パルス駆動の周期と、前記波高値を検出するサンプリングの期間とを一定にすることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項５】
単一波長の光を発光する発光素子を有し、該発光素子をパルス駆動して被測定物に照射する発光部と、
前記被測定物を透過又は反射した矩形波の光信号を電流信号に変換する光検出手段と、
前記電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換手段と、
前記電圧信号から所定の振幅の正弦波交流電圧成分を抽出するフィルタ手段と、
前記正弦波交流電圧成分の波高値を検出するサンプリング手段とからなる光検出部と、
を具備することを特徴とする光学測定ユニット。
【請求項６】
前記フィルタ手段として、前記発光素子のスイッチング周波数の１／２以上２倍以下の帯域幅の周波数成分を抽出可能なバンドパスフィルタが用いられたことを特徴とする請求項５に記載の光学測定ユニット。
【請求項７】
前記電圧信号を増幅し、前記フィルタ手段に出力する増幅器を備えることを特徴とする請求項５に記載の光学測定ユニット。
【請求項８】
前記パルス駆動の制御を行う駆動制御手段と、前記サンプリング手段とを一体的に備え、前記パルス駆動の周期と、前記波高値を検出するサンプリングの期間とを一定にすることを特徴とする請求項５に記載の光学測定ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出装置および光学測定ユニットに係り、特に小型化、高精度化を実現した光検出装置（光学測定装置）および光学測定ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学検出装置は、さまざまな分野で用いられている。一例を挙げると、近赤外レーザ光の反射または透過を利用して、被測定部位の特定成分を非破壊（非侵襲）で検出する光学測定ユニットなどにおいて、反射光または透過光の検出に光学検出装置が採用される。光学検出装置は、インジウム・ガリウム・砒素（ＩｎＧａＡｓ）を使用したフォトダイオードに代表される光検出素子（Photo  Detector）で光信号を検出し、電流信号に変換するなどの処理を行う（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２５８０３６号公報（第４頁、第１−７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＩｎＧａＡｓを使用したフォトダイオード等の光検出素子は、温度に対して非常に敏感な特性を有しており、温度が上昇することにより暗電流が増加することが知られている。
【０００４】
光量を検出する場合は、一般に光検出素子に流れる電流を電圧に変換して検出するため、暗電流の増加は本来測定すべき光量を示す電圧の上昇を引き起こし、測定誤差を生じる問題がある。
【０００５】
この暗電流の影響を排除するため、光検出素子自身を冷却して暗電流を低減させる対策や、厳密な温度制御を行うような対策がなされる。しかし、冷却手段による温度制御を行う方法では、装置の小型化に限界がある。
【０００６】
また、光検出素子自身の製造プロセスに起因する「ばらつき」特性によって、暗電流の量も変化するため、光検出装置に採用する光検出素子間においても測定誤差が発生する。
【０００７】
更に、厳密な温度制御を施したとしても、光検出素子は広範囲の波長に対して感度を有している。そのため、測定波長以外の光を受光しても、測定誤差となる。
【０００８】
上記のごとき光検出装置を採用した光学測定装置（例えば血糖値測定装置）を、例えば通常の生活で使用することを想定した場合、測定誤差を低減するために、外来光を遮光するなどの機構的な対策、又は、必要以外の波長を遮断するような物理的な光学フィルタ（例えば特定波長を透過するコート材を塗布したフィルタなど）を光検出素子の前段に物理的に配置するなどの方策が必要である。しかし、このような物理的なフィルタの場合には、光学的な特性を必要とする波長と一致させることは非常に難しい問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、第１に、パルス駆動され被測定物を透過又は反射した単一波長の光信号を電流信号に変換する光検出手段と、前記電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換手段と、前記電圧信号から所定の振幅の正弦波交流電圧成分を抽出するフィルタ手段と、前記正弦波交流電圧成分の波高値を検出するサンプリング手段と、を具備することにより解決するものである。
【００１０】
第２に、単一波長の光を発光する発光素子を有し、該発光素子をパルス駆動して被測定物に照射する発光部と、前記被測定物を透過又は反射した矩形波の光信号を電流信号に変換する光検出手段と、前記電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換手段と、前記電圧信号から所定の振幅の正弦波交流電圧成分を抽出するフィルタ手段と、前記正弦波交流電圧成分の波高値を検出するサンプリング手段とからなる光検出部と、を具備することにより解決するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、測定すべき波長のみを検出できる光検出装置および光学測定ユニットを提供できる。パルス駆動された光（例：近赤外レーザ光）を光検出手段で受光し、その光信号をフィルタ手段（バンドパスフィルタ）に通過させることにより、測定すべき特定波長の正弦波交流電圧成分を抽出する。例えば、フィルタ手段（バンドパスフィルタ）の周波数を光の周波数（スイッチング周波数）と一致させることにより、光の周波数と同値の正弦波として測定することができる。
【００１２】
また、冷却手段などにより温度制御を行うことなく、又は物理的な光学フィルタを用いることなく、所望の波長の光量を得ることができる。また、外来光若しくは光検出手段自身の製造プロセスに起因する「ばらつき」、又は光のノイズ周波数なども除去することができるので、測定制度の向上と装置の小型化に寄与できる。
【００１３】
更に、光を出力する発光素子のパルス駆動と、フィルタ手段（バンドパスフィルタ）による特定波長の抽出処理を同一の制御部にて処理することにより、発光素子のスイッチング周波数に対する応答と受光信号とは位相を持つものの、測定光をサンプリングする期間をスイッチング周波数と同じにできる。つまり、同一の制御部で処理すると、一定間隔で出力されるパルスに対し、その応答として一定時間後にサンプリングすることができる。従って、サンプリングするタイミングは、パルス駆動のタイミングと位相を持つが、一定周期（期間）でサンプリングできるので、信号検出処理が簡単にできるメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態の一例を、図１から図５を参照して詳細に説明する。まず、図１から図３を参照し、本発明の第１の実施形態として、光検出装置について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本実施形態の光検出装置を示す概要図であり、基本的な構成と扱う信号の波形を概略で示した。
【００１６】
本実施形態の光検出装置２０は、光検出手段２１と、電流／電圧変換手段２２と、フィルタ手段２４と、サンプリング手段２５とから構成される。
【００１７】
光検出手段２１は、近赤外光ＬＯの光信号を電流信号に変換する。光検出手段２１は、例えばＩｎＧａＡｓを使用したフォトダイオード等の光検出素子である。ここで受光光である近赤外光ＬＯは、例えば半導体レーザダイオードなどの発光素子１２（例えば連続発振するＣＷレーザ）をレーザドライバ１１によりオン／オフしてパルス駆動し、出力された単一波長の出射光ＬＩを被測定部物７０に透過又は反射させた後のレーザ光である。発光素子１２から出射光ＬＩが出力されるときのパルス駆動周波数は、例えば、略１０〜２０ｋＨｚの周波数とされている。
【００１８】
電流／電圧変換手段２２は、光検出手段２１で受光された電流信号を電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換回路である。また、増幅器２３は、変換された電圧信号を増幅してフィルタ手段２４に出力する。
【００１９】
フィルタ手段２４は、変換された電圧信号から所定の振幅の正弦波交流電圧成分を抽出する。光検出装置２０の設計／仕様等により、フィルタ手段２４として、例えば、アナログ式のフィルタ手段２４、又は、デジタル式のフィルタ手段２４が使用可能とされる。光検出装置２０の設計／仕様等により、フィルタ手段２４として、例えば、アナログ式のフィルタ手段２４が用いられてもよい。また、光検出装置２０の設計／仕様等により、フィルタ手段２４として、例えば、デジタル式のフィルタ手段２４が用いられてもよい。光検出装置２０の設計／仕様等により、アナログ式のフィルタ手段２４、又は、デジタル式のフィルタ手段２４は、使い分けられて用いられる。
【００２０】
アナログ式のフィルタ手段２４として、例えば、中心周波数が発光素子１２を駆動するレーザドライバ１１の周波数（スイッチング周波数）とほぼ一致し、矩形波Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３のスイッチング周波数の１／２００以上２倍以下の帯域幅の周波数成分を抽出可能なバンドパスフィルタ（Band  Pass  Filter：以下ＢＰＦ２４）が挙げられる。
【００２１】
また、デジタル式のフィルタ手段２４として、例えば、矩形波Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３のスイッチング周波数の１／２以上２倍以下の帯域幅の周波数成分を抽出可能なＢＰＦ２４が挙げられる。
【００２２】
サンプリング手段２５は、例えばスイッチング用のトランジスタ、電圧を保持するコンデンサおよびコンデンサの電荷を放電するトランジスタなどにより構成され、正弦波交流電圧成分の波高値を検出する。
【００２３】
図１から図３を参照して、この回路動作について説明する。図２は、受光光ＬＯの矩形波Ｗ３を示す図であり、図３は、ＢＰＦ２４による特定のスイッチング周波数を抽出した状態を説明する図である。
【００２４】
パルス（波形Ｗ１）駆動された矩形波Ｗ２の出射光ＬＩは、被測定物７０に照射される。被測定物７０を透過または反射した光は、矩形波Ｗ３の受光光ＬＯの電流信号として光検出素子２１で受光され、Ａ／Ｄ変換器２２により電圧信号に変換される。受光光ＬＯは、温度によって変化する暗電流及び、出射光ＬＩ以外のスペクトル光（外来光）の影響を受ける。
【００２５】
光検出素子２１に暗電流を発生させる主要因のものについて具体的に説明すると、光検出素子２１に暗電流を発生させる要因のものとして、例えば自然光が挙げられる。例えば光検出装置２０を備える光学測定ユニットが用いられて、太陽光の下で血糖値など糖度の測定が行われた場合、光検出素子２１は太陽光の影響を受ける。光検出素子２１は、わずかな太陽光も検知する。また、光検出素子２１を備える光検出装置２０が組み込まれた光学測定ユニットに太陽光が当てられ続けた場合、例えば、太陽光により光検出素子２１の温度が上昇する。光検出素子２１に生じる暗電流は、これらに起因する。
【００２６】
また、外来光について具体的に説明すると、外来光として、例えば、蛍光灯から発せられる光などが挙げられる。通常の蛍光灯に電気が流されて通常の蛍光灯が点灯されたときに、通常の蛍光灯から発せられる光は、例えば略５０Ｈｚまたは６０Ｈｚにて点滅された光とされている。また、インバータ機能付の蛍光灯に電気が流されてインバータ機能付の蛍光灯が点灯されたときに、インバータ機能付の蛍光灯から発せられる光は、例えば略１００ｋＨｚにて点滅された光とされている。
【００２７】
図１および図２の如く、受光光ＬＯは、パルス駆動によって得られる波形Ｗ１と、暗電流及び外来光によるノイズとが重畳し、ＧＮＤレベルから浮いた矩形波Ｗ３として受光される。そこで、この検出された電圧信号を適当なゲイン（Ｇａｉｎ）を取った増幅器２３を通過後、ＢＰＦ２４を通過させる。このとき、太陽光に起因する暗電流は、ＧＮＤと矩形波Ｗ３との間に位置する例えば略直線状をしたＤＣ成分の電気信号のノイズ（不図示）として除去される。また、発光素子１２から出射され周波数が略１０〜２０ｋＨｚのパルス駆動周波数の光と、周波数が略５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１００ｋＨｚなどの光とされる蛍光灯の光いわゆる外来光とが重畳された混合光に基づく電気信号から、例えば略１０〜２０ｋＨｚのパルス駆動周波数の光に対応した電気信号が抽出される。
【００２８】
また、例えば、アナログ式のＢＰＦ２４またはデジタル式のＢＰＦ２４が用いられたときに、アナログ式のＢＰＦ２４またはデジタル式のＢＰＦ２４における中心周波数ｆｃは、レーザドライバ１１のスイッチング周波数とほぼ一致したものとされている。
【００２９】
アナログ式のＢＰＦ２４について詳しく説明する。
【００３０】
図３（Ａ）は、アナログ式のＢＰＦ２４により特定のスイッチング周波数を抽出した状態を示す図であり、縦軸が強度、横軸が周波数である。ハッチングで示すアナログ式のＢＰＦ２４の帯域幅は、例えばレーザドライバ１１のスイッチング周波数の１／２００以上２倍以下であり、狭帯域な特性を示す。
【００３１】
アナログ式のＢＰＦ２４が用いられたときには、アナログ式のＢＰＦ２４は、正弦波交流電圧の基本波またはその高調波群から、ＢＰＦ２４の中心周波数ｆｃにほぼ一致した周波数の正弦波電圧を取り込んで増幅する。アナログ式のＢＰＦ２４においては、ＢＰＦ２４の中心周波数ｆｃを、スイッチング周波数とほぼ一致させることにより、ＢＰＦ２４からはスイッチング周波数とほぼ同値な一定振幅の正弦波Ｗ４の交流電圧成分が出力される。
【００３２】
次にデジタル式のＢＰＦ２４について詳しく説明する。
【００３３】
図３（Ｂ）は、デジタル式のＢＰＦ２４により特定のスイッチング周波数を抽出した状態を示す図である。デジタル式のＢＰＦ２４の帯域幅は、レーザドライバ１１のスイッチング周波数の１／２以上２倍以下であり、図３（Ａ）に示すアナログ式のＢＰＦ２４よりも、より狭帯域な特性を示す。
【００３４】
例えば、レーザドライバ１１および発光素子１２により、ほぼ矩形波的にレーザ光ＬＩがパルス駆動されて出射され、これと共に光検出素子２１で受光された矩形波Ｗ３は、基本的に次のようにして精度よく抽出される。
【００３５】
例えば、図３（Ｂ）の如く、基本周期をｓとした場合、その周波数成分は、周期ｓに対して整数倍の周波数成分（実成分）を持ち、またその複素成分としてs／２など整数分の１成分を持つものとされている。周期ｓをほぼ中心として１／２倍より２倍までの帯域のみを通過するフィルタ帯域があれば、入力された矩形波Ｗ３の基本周期をｓとする正弦波として抽出された出力信号を得ることができる。
【００３６】
例えば、周期ｓをほぼ中心として１／２倍を超え２倍未満までの帯域のみを通過するフィルタ帯域があれば、入力された矩形波Ｗ３の基本周期をｓとする正弦波として抽出された精度の高い出力信号が得られる。理想としては、結果的に線スペクトラムとなる信号を抽出することが、最も精度のよい信号の抽出方法とされる。
【００３７】
しかしながら、実際に使用可能なシステムとして光検出装置２０が構成された場合には、検出される矩形波Ｗ３が歪み成分を持っているため、周波数成分としてのｓ／２〜２ｓの間には、多くの成分が見出されることとなる。これらの成分は、結果的に出力される正弦波の歪みとして現れることになり、場合によっては、最終的な目的である波高値に影響を与える可能性がある。従って、ＢＰＦ２４に設定される周波数通過帯域は、狭帯域であるほど良いことになる。
【００３８】
しかしながら、レーザドライバ１１により発光素子１２がレーザ駆動されて、発光素子１２から近赤外光ＬＩが出射されたときに、光検出素子２１にて近赤外光ＬＯが受光されると共に電流信号に変換され、さらに電圧信号に変換された信号の基本周期ｓ自身が誤差を含むため、ＢＰＦ２４に設定される周波数帯域を、ｓの変移成分域まで通過可能な周波数帯域に設定させる必要がある。
【００３９】
仮に、ＢＰＦ２４に設定される周波数帯域が、変移成分域まで通過させないほどの狭帯域の周波数帯域に設定された場合、例えば通過帯域が周期ｓの線スペクトラムのみの場合では、例えば入力波の周期がｓ(１±１．０Ｅ−１２)とされたときに、過度に狭帯域設定されたデジタル式のＢＰＦ２４によって信号がカットされてしまい、その結果、ＢＰＦ２４からサンプリング手段２５に向けた出力波が殆ど現れないことになる。従って、ＢＰＦ２４に設定される周波数帯域は、狭帯域に設定されると共にある程度の幅が必要となり、その帯域は、レーザドライバ１１および／または発光素子１２のレーザ駆動時における信号の周期ｓの精度に依存する。
【００４０】
具体的な数値を用いて詳しく説明すると、例えば、ＤＳＰなどの処理クロックを３０ＭＨｚ、３ｎｓを偏差とし、ｓを１０ｋＨｚ、１００ｍｓ周期とさせたときに、デジタル式のＢＰＦ２４に設定される最小の周波数帯域幅は、３ｎｓ／３３ｎｓ×１０ｋＨｚ≒０．９ｋＨｚの帯域幅とされていればよいことになる。
【００４１】
デジタル式のＢＰＦ２４が用いられたときには、デジタル式のＢＰＦ２４は、例えば正弦波交流電圧の基本波またはその高調波群から正弦波電圧を取り込んで増幅する。例えばデジタル式のＢＰＦ２４からスイッチング周波数と同値な一定振幅の正弦波Ｗ４の交流電圧成分が出力される。
【００４２】
発光素子１２から出射光ＬＩが出力されるときのパルス駆動周波数は、例えば略１０〜２０ｋＨｚの周波数とされ、この光ＬＩが被測定物７０に照射され反射された略１０〜２０ｋＨｚの周波数の受光光ＬＯに基づいて、血糖値などの糖度の測定が行われる。このとき、受光光ＬＯに外来光などが含まれていると、正確に血糖値などの糖度の測定が行われないことが懸念されていた。
【００４３】
これに対応するために、図１に示す光検出装置２０が構成される。電気信号がＢＰＦ２４に通されることにより、発光素子１２から出射され周波数が略１０〜２０ｋＨｚのパルス駆動周波数の光と、周波数が略５０Ｈｚまたは６０Ｈｚとされる低い周波数の通常の蛍光灯の光とが重畳された混合光に基づく電気信号から、低い周波数の光信号に対応するＡＣ成分の電気信号（不図示）が取り除かれる。また、電気信号がＢＰＦ２４に通されることにより、発光素子１２から出射され周波数が略１０〜２０ｋＨｚのパルス駆動周波数の光と、周波数が略１００ｋＨｚとされる高い周波数のインバータ機能付蛍光灯の光とが重畳された混合光に基づく電気信号から、高い周波数の光信号に対応するＡＣ成分の電気信号（不図示）が取り除かれる。
【００４４】
このように、ＢＰＦ２４によってノイズを含むひずみ波から特定の周波数成分（交流電圧成分）を持つ正弦波を抽出するので、暗電流（ＤＣ成分）及び外来光（ＡＣ成分）によるノイズ成分の変化は全く無関係となる。また、発光素子１２に発生する固有のノイズや、光検出素子２１から発生するノイズの影響も排除可能である。
【００４５】
そして、正弦波Ｗ４の交流電圧成分の波高値を測定すれば、その波高値は受光信号に比例した値となる。出力電圧を正弦波として捕えることで、どのようなアナログ処理も比較的簡単に処理することができる。
【００４６】
本実施形態のＢＰＦ２４として例えばアナログフィルタが用いられているが、次の実施例２で説明するように、ＢＰＦ２４として例えば論理回路を用いて構成するデジタルフィルタが採用されることが好ましい。デジタルフィルタの採用により、クロックなどを同一にできる。
【００４７】
また、例えば、レーザドライバ１１の出力やスイッチング周波数を制御する駆動制御部３２と、サンプリング手段２５とを、例えば制御部内などに一体的に備えることで、レーザドライバ１１のパルス駆動の周期と、波高値を検出するサンプリングの期間とを一定にすることができる。パルスに対する応答と、受信信号とは位相が異なるが、サンプリングの期間が明確であるので、信号検出処理が容易に行われる。
【実施例２】
【００４８】
次に図４および図５を参照して、第２の実施形態として、上記と同様の受光検出装置を備えた光学測定ユニットについて説明する。本実施形態の光学測定ユニットは、単一波長の近赤外（レーザ）光を被測定物に照射し、被測定物を透過又は反射した光を受光して、被測定物の成分を測定する非破壊（非侵襲）の測定装置に採用して好適なものである。
【００４９】
以下では、一例として生体内の糖分（グルコース）を光学的に測定して血糖値に換算する血糖値測定装置に、光学測定ユニットを採用する場合を示す。
【００５０】
図４は、光学測定ユニット１の概略を示す回路ブロック図の一例であり、図４（Ａ）が光学測定ユニット１の全体的な概略を示し、図４（Ｂ）が光学測定ユニット１の制御部３０の概略を示している。尚、第１の実施形態と同一構成要素は同一符号で示し、重複箇所については詳細な説明を省略する。
【００５１】
光学測定ユニット１は、発光部１０と、光検出部２０と、制御部３０と、表示部４０と、操作部５０と、動作クロック６０と、から構成される。
【００５２】
発光部１０は、発光素子１２として例えば単一波長の近赤外（レーザ）光を出力する半導体レーザダイオードを有し、これを駆動するレーザドライバ１１および、レーザ出力制御を行うためのハーフミラー１３およびＦＭＤ（Front  Monitor  Diode）１４などを備える。発光部１０は、発光素子１２をパルス駆動して、近赤外光ＬＩを例えば生体内のグルコースなどの被測定物７０に照射する。
被測定物７０を透過又は反射した近赤外光ＬＯは、光検出部２０にて受光される。血中のグルコース濃度（血糖値）は、近赤外光のグルコースによる吸収量の差異を検出することにより測定できる。光検出部２０は、被測定物７０を透過または反射した近赤外光ＬＯを受光し、その光量に基づきグルコースによる吸収量を検出する。
【００５３】
光検出部２０は、第１の実施形態の光検出装置と同様の構成であり、光検出手段２１と、電流／電圧変換手段２２と、増幅器２３と、フィルタ手段２４と、サンプリング手段２５とから構成される。
【００５４】
光検出手段（例えばフォトダイオード）２１は、被測定物７０を透過又は反射した光（受光光ＬＯ）を矩形波の光信号として受光し、電流信号に変換する。この電流信号は、受光した光の強度に比例する。電流信号は、電流／電圧変換手段（Ａ／Ｄ変換回路）２２により電圧信号に変換され、増幅器２３で増幅された後、フィルタ手段（ＢＰＦ）２４を通過する。
【００５５】
受光光ＬＯは、パルス駆動によって得られる波形Ｗ１と、暗電流及び外来光によるノイズとが重畳し、ＧＮＤレベルから浮いた矩形波Ｗ３として受光される（図２参照）。しかし、ＢＰＦ２４の中心周波数ｆｃが発光素子１２のパルス駆動のスイッチング周波数とほぼ一致しているため、ＢＰＦ２４によってノイズを含むひずみ波から特定の周波数成分（交流電圧成分）を持つ正弦波を抽出できる。これにより、暗電流（ＤＣ成分）及び外来光（ＡＣ成分）によるノイズ成分の変化は全く無関係となる。また、発光素子１２に発生する固有のノイズや、光検出素子２１から発生するノイズの影響も排除可能である。
【００５６】
サンプリング手段２５は、抽出された波高値をサンプリングする。サンプリング結果は制御部３０の演算手段３３にて平均され、受光量が算出される。
【００５７】
制御部３０は、ＤＳＰ（Digital  signal  processor）３１と、レーザドライバ１１の駆動制御手段３２および演算手段３３を有する。また制御部３０は、測定結果等のデータを表示部４０に出力するための表示ドライバや、他の制御に必要な他の回路（不図示）等も有し、制御部３０に、測定結果を表示する表示部４０、操作部５０およびＤＳＰ３１の動作クロック６０などが接続される。
【００５８】
演算手段３３は、メモリ３３１、およびグルコースの吸光量（吸光率）からグルコース濃度を推定演算する吸光度演算部３３２等を有する。演算手段３３では、サンプリングしたデータを平均化し、血糖値を算出するほかに、必要に応じてサンプリングデータの補正も行う。例えば生体内のグルコースを測定する場合には、被測定部位の皮膚等に光学測定ユニット１を当接して、近赤外光を照射するため、受光量としては被測定物であるグルコース以外の成分（例えば水分）も含んだ状態で測定される。従って、演算手段３３によりグルコースそのものの吸収量（吸光率）が得られるように補正する。
【００５９】
補正を行うときには、例えば予め純水による吸光率を測定して制御部３０に保持するなどし、実測値と純水による吸光率の差分を演算するなどし、ソフトウエア的な補正が可能である。又は、補正を行うときには、レーザ光ＬＯの一部を、純水と同等の吸光特性を有する参照体（例えば石膏ボードなど）に透過させ、この透過率に基づいてレーザ出力を制御するなどし、ハードウエア的な補正も可能である。
【００６０】
駆動制御手段３２は、レーザコントロールＬＤＣｔｌ、比較器ＣＭＰ、デジタル信号をアナログ信号に変換する変換器Ｄ／Ａ、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器Ａ／Ｄからなり、レーザドライバ１１の出力やスイッチング周波数を制御する。
【００６１】
本実施形態では、駆動制御部３２によるレーザドライバ１１の制御と、サンプリング手段２５、ＢＰＦ２４の処理を同一のＤＳＰで行う。
【００６２】
システム制御手段ＳＣは、例えば操作部５０の入力操作に従って、全体を動作させ、測定、表示するなどの処理を行う。
【００６３】
本実施形態のＢＰＦ２４はデジタルフィルタで構成されており、ＢＰＦ２４、サンプリング手段２５およびレーザの駆動制御手段３２の回路を同一ＤＳＰ内に構成するか、又はアナログ処理をＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）化するなどして、これらの処理を同一のＤＳＰ３１で行う。デジタルフィルタが用いられて構成されたＢＰＦ２４については、実施例１において詳しく説明されているので、ここではその詳細な説明を省略した。
【００６４】
図５は、サンプリング手段２５におけるサンプリングの様子を示した図である。図５において上段が発光素子１２を駆動するパルスの波形Ｗ１であり、中段が光検出素子２１で検出した近赤外光ＬＯの略矩形波Ｗ３、および下段がＢＰＦ２４から出力された正弦波Ｗ４の波形である。
【００６５】
サンプリング手段２５は、複数回のサンプリング（丸印）を行い、正弦波Ｗ４の波高値Ｈを測定し、平均して実際の受光量を算出する。
【００６６】
本実施形態では、発光素子１２のパルス駆動と、光検出部２０のＢＰＦ２４およびサンプリング手段２５の処理とを同一のＤＳＰ３１にて処理する。つまり、パルスに対する応答と受光信号とは位相を持つが、サンプリングする期間が明確であり、信号検出処理が簡単にできる。
【００６７】
以上、血糖値を測定するための光学測定ユニット１を例に説明したが、これに限らず、例えば果物の果糖を検出する光学測定ユニットでも同様に実施でき、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明を説明するための回路ブロック図および処理される信号の波形図である。
【図２】本発明を説明するための信号の波形図である。
【図３】本発明を説明するための、発光素子のスイッチング周波数と、バンドパスフィルタの特性を示す図であり、（Ａ）はアナログ式のバンドパスフィルタ特性を示す図、（Ｂ）はデジタル式のバンドパスフィルタ特性を示す図である。
【図４】本発明を説明するための回路ブロック図であり、（Ａ）は光検出装置を含む光学測定ユニットの全体的な概略を示す図、（Ｂ）は光検出装置を含む光学測定ユニットの制御部の概略を示す図である。
【図５】本発明を説明するための信号波形の概要図である。
【符号の説明】
【００６９】
１          光学測定ユニット
１０        発光部
１１        レーザドライバ
１２        発光素子
２０        光検出部（光検出装置）
２１        光検出手段
２２        電流／電圧変換手段
２３        増幅器
２４        ＢＰＦ（フィルタ手段）
２５        サンプリング手段
３０        制御部
３１        ＤＳＰ
３２        駆動制御手段
３３        演算手段
４０        表示部
５０        操作部
６０        動作クロック
７０        被測定物
ＬＩ、ＬＯ  光
【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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