(57)【要約】      （修正有）【課題】個体差があるレーザーダイオードの光出力を制御する機能を有する生体光計測装置を提供する。【解決手段】生体光計測装置１０は、複数のレーザーダイオードからのパルス変調された近赤外光を被検体に照射する光源部１３１と、被検体からの通過光を計測する光計測部１３３，１３５，１３７を備え、各レーザーダイオードに印加する電流のパルス幅を補正する調整部１５３をさらに備える。複数のレーザーダイオードの光出力を調整する方法は、光パワーメータを用いて測定された各レーザーダイオードの光出力の測定値と生体に照射できる最大限度光出力値を用いて、各レーザーダイオード印加する電流のパルス幅を補正する補正量を算出するステップと、測定値が最大限度光出力値より大きいかを判断するステップと、判断結果に基づき補正量を用いてパルス幅を補正するステップと、を含む。【選択図】図１
2017047024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザーダイオードからのパルス変調された近赤外光を被検体に照射する光源部と、前記被検体からの通過光を計測する光計測部を備えた生体光計測装置であって、
各レーザーダイオードに印加する電流のパルス幅を補正する調整部をさらに備えることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体光計測装置であって、
前記調整部は、前記各レーザーダイオードの光出力値と生体に照射できる最大限度光出力値を用いて前記パルス幅を補正する補正量を算出する補正量算出部を備えることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の生体光計測装置であって、
前記調整部は、前記光出力値が前記最大限度光出力値より大きい時、前記補正量を用いて前記パルス幅を狭める補正を行うことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項４】
請求項２に記載の生体光計測装置であって、
前記調整部が、出力値が前記最大限度光出力値より小さい時、前記補正量を用いて前記パルス幅を広げる補正を行うことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一つに記載の生体光計測装置であって、
前記調整部は、前記パルス幅を補正した前記各レーザーダイオードの光出力値が前記最大限度光出力値の所定の範囲外かどうかを判断する判定部をさらに備えることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載の生体光計測装置であって、
前記判定部が前記所定の範囲外と判断した場合、前記各レーザーダイオードのエラーを表示する表示部をさらに備えることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項７】
生体光計測装置に備えられた複数のレーザーダイオードの光出力を調整する方法であって、
光パワーメータを用いて測定された各レーザーダイオードの光出力の測定値と生体に照射できる最大限度光出力値を用いて、前記各レーザーダイオードに印加する電流のパルス幅を補正する補正量を算出するステップと、
前記測定値が前記最大限度光出力値より大きいかを判断するステップと、
前記測定値が前記最大限度光出力値より大きいと判断した場合に、前記補正量を用いて前記パルス幅を狭める補正を行うステップと、
を含むことを特徴とする前記光出力を調整する方法。
【請求項８】
生体光計測装置に備えられた複数のレーザーダイオードの光出力を調整する方法であって、
光パワーメータを用いて測定された各レーザーダイオードの光出力の測定値と生体に照射できる最大限度光出力値を用いて、前記各レーザーダイオードに印加する電流のパルス幅を補正する補正量を算出するステップと、
前記測定値が前記最大限度光出力値より大きいかを判断するステップと、
前記測定値が前記最大限度光出力値より小さいと判断した場合に、前記補正量を用いて前記パルス幅を広げる補正を行うステップと、
を含むことを特徴とする前記光出力を調整する方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の光出力を調整する方法であって、
前記光パワーメータを用いて測定された前記パルス幅を補正した前記各レーザーダイオードの測定値が前記最大限度光出力値の所定の範囲外かどうかを判断するステップをさらに含むことを特徴とする前記光出力を調整する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光出力を調整する方法であって、
前記所定の範囲外と判断した場合、前記各レーザーダイオードのエラーを表示するステップをさらに含むことを特徴とする前記光出力を調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体光計測装置に関し、特にレーザーダイオードの光出力を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部を簡便かつ生体に害を与えずに計測する装置として、生体光計測装置が知られている（特許文献１）。生体光計測装置は、近赤外光を生体（被検体）内に照射し、被検体の表面近傍から反射した光或いは被検体内を通過した光(以下、まとめて「通過光」という)を検出し、光の強度に対応する電気信号を発生する装置である。
具体的には、被検体の所定の部位、例えば、頭部に特定の波長を照射するとともにその部位の通過光を検出し、検出した光量に相当する信号を作成し、所定の部位における血流変化や血中ヘモグロビン量変化を計測する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開００／５７７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
生体に照射される近赤外光は、レーザーダイオードなどの光源から発するレーザー光である。レーザー光が生体に過大に照射されるのを防ぐため、生体光計測装置は、レーザー出力が規定以上になった時に出力を停止することが必要である。
【０００５】
しかし、レーザーダイオードがレーザー発光し始めるために必要な電流（以下「しきい値電流」という）は個体差があるため、同じ電流値を印加した時に光出力結果が異なる場合がある。そのため、人体へのレーザー光の過大な照射を防止するには、レーザーダイオードをしきい値電流で選別する必要があり、生体光計測装置の生産コストの増大をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明は、個体差があるレーザーダイオードの光出力を制御する機能を有する生体光計測装置およびそれに備えられたレーザーダイオードの光出力を調整する方法を提供する。
【０００７】
具体的には、本発明の生体光計測装置およびそれに備えられたレーザーダイオードの光出力を調整する方法は、レーザーダイオードのデューティ比を調整する機能を有する。
【０００８】
すなわち、本発明の生体光計測装置は、複数のレーザーダイオードからのパルス変調された近赤外光を被検体に照射する光源部と、被検体からの通過光を計測する光計測部を備え、各レーザーダイオードに印加する電流のパルス幅を補正する調整部をさらに備える。
【０００９】
また、本発明の生体光計測装置に備えられた複数のレーザーダイオードの光出力を調整する方法は、光パワーメータを用いて測定された各レーザーダイオードの光出力の測定値と生体に照射できる最大限度光出力値を用いて、各レーザーダイオードに印加する電流のパルス幅を補正する補正量を算出するステップと、測定値が最大限度光出力値より大きいかを判断するステップと、測定値が最大限度光出力値より大きいと判断した場合に、補正量を用いてパルス幅を狭める補正を行うステップと、を含む。あるいは、測定値が前記最大限度光出力値より小さいと判断した場合に、前記補正量を用いて前記パルス幅を広げる補正を行うステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、デューティ比を調整することにより、個体差があるレーザーダイオードの光出力を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用される生体光計測装置の全体概要を説明する図
【図２】生体光計測装置の光源部の回路構成の一例を説明する図
【図３】レーザーダイオードの光出力―順電流特性を示す図
【図４】レーザーダイオードのしきい値電流にばらつきがあることを説明する図
【図５】しきい値電流と光出力との関係を説明する図
【図６】しきい値電流と光出力との関係を説明する図
【図７】（ａ）は、デューティ比が１００％のレーザーダイオードの印加電流を示す図、（ｂ）は、デューティ比が５０％のレーザーダイオードの印加電流を示す図、（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）のレーザーダイオードの光出力―順電流特性を示す図
【図８】第一及び第二実施形態の調整部の機能ブロック図
【図９】第一実施形態の光出力調整の処理を示すフローチャート
【図１０】（ａ）振幅値Ａ、デューティ比が５０％の矩形波のレーザーダイオードの印加電流を示す図、（ｂ）は、（ａ）のパルス幅をＸ％狭めた時の印加電流を示す図、（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）光出力―順電流特性を説明する図
【図１１】（ａ）振幅値Ａ、デューティ比が５０％の矩形波のレーザーダイオードの印加電流を示す図、（ｂ）は、（ａ）のパルス幅をＸ％広げた時の印加電流を示す図、（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）の光出力―順電流特性を説明する図
【図１２】第二実施形態の調整部の処理のフローチャート
【図１３】第二実施形態の表示部の表示の一例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
図１に、本実施形態の生体光計測装置の主な構成を示す。図１に示すように、生体光計測装置１０は、光送受信部１３と、処理部１５と、を備える。
【００１４】
光送受信部１３は、所定の波長の光をそれぞれ周波数変調した複数種類の光信号を出射する光源部１３１と、光源部１３１から出射された所定の波長の光信号を被検者１まで伝搬して出射する複数の照射用光ファイバ１１Ａと、被検者１の計測部位を通過した所定の波長の光信号を伝搬する複数の検出用光ファイバ１１Ｂと、検出用光ファイバ１１Ｂが伝搬した所定の波長の光信号をそれぞれ検出する検出器１３３と、検出器１３３の出力信号を変調周波数ごとに検波するロックインアンプ１３７と、ロックインアンプ１３７の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１３５を備える。
【００１５】
照射用光ファイバ１１Ａの出射端および検出用光ファイバ１１Ｂの入射端（以下、両方をあわせて「プローブ１７」という）は、プローブホルダ１２によって、所定の間隔で交互に（例えば、３×３など）のマトリックス状に保持されている。プローブホルダ１２は、被検者１に固定され、プローブ１７の先端を被検者１に接触させる。照射用光ファイバ１１Ａの出射端と検出用光ファイバ１１Ｂの入射端との間に位置する被検者１内部の光通過領域が計測部位となり、複数の計測部位で、同時に測定を行う。計測点は、照射用光ファイバ１１Ａの出射端と検出用光ファイバ１１Ｂの出射端の中間の位置となる。
【００１６】
光源部１３１は、一以上の所定の波長（例えば、６９５ｎｍ、７７０ｎｍ、８０５ｎｍ、８３０ｎｍなど）の光を放射する。光源部１３１の所定の波長の光が複数の場合は、これらの光を混合して照射用光ファイバ１１Ａを伝搬させる。
【００１７】
検出器１３３は、検出用光ファイバ１１Ｂからの通過光の光量をそれぞれ電気量に変化する光電変換素子を備える。一例としてフォトダイオードを用いることができる。
【００１８】
ロックインアンプ１３７は、検出器１３３で検出された光信号を変調周波数毎に弁別し、どの照射用光ファイバ１１Ａから出射された光信号かを分離する。ＡＤ変換器１３５は、その分離した信号をデジタル信号に変換する。なお、ロックインアンプ１３７、検出器１３３、およびＡＤ変換器１３５は光計測部を構成する。
【００１９】
処理部１５は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、制御部１５２と、演算部１５１と、調整部１５３と、を備えている。また、処理部１５は、キーボードやマウス等の入力部１５５と、モニター等の表示部１５７と、ハードディスクドライブ等の記憶部１５９とを備えている。
【００２０】
入力部１５５は、処理部１５に装置の動作に必要な種々の指令を入力するための装置である。
【００２１】
表示部１５７は、制御部１５２や調整部１５３の処理結果を表示する。
【００２２】
記憶部１５９は、制御部１５２や調整部１５３の処理に必要なデータや処理結果を記憶する。例えば、記憶部１５９は、各レーザーダイオード８０４を駆動するパラメータ値（パルス幅、変調周波数、光出力調整値等）を記憶する。
【００２３】
制御部１５２は、開始の制御信号を送付して、光送受信部１３の各部の動作を制御する。また、調整部１５３から条件を取得して、パルス発生器８０１や増幅器８０２などに設定されたパラメータ値を制御する。
【００２４】
演算部１５１は、デジタル信号に変換された信号から計測点毎の酸化及び還元ヘモグロビン濃度の相対変化量を計算し、この相対変化量を生体通過強度画像（トポグラフィ画像）として表示部１５７に表示させる。これにより、例えば頭部を計測部位とした場合には、計測部位内の各計測点の脳内のヘモグロビン変化の活性化状態や局所的な脳内出血の測定等が可能である。
【００２５】
調整部１５３は、生体光計測装置１０が光出力を調整するためのモードに設定されている時に、レーザーダイオード８０４の光出力を調整する。
【００２６】
処理部１５内メモリには、各部の機能を実行するためのプログラムが予め格納されており、ＣＰＵはメモリのプログラムを読み込んで実行する。その結果、各部の動作の実現が可能となる。後述する各部の処理手順の説明では、ソフトウェアとして実現するものとして説明するが、本実施形態は、ソフトウェアに限られるものではなく、各部の処理をＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のハードウェアによって実現することも可能である。
【００２７】
本実施形態の光源部１３１の詳細について、図２の光源部１３１の回路構成図を用いて説明をする。光源部１３１は、照射用光ファイバ１１Ａに対応して複数のレーザーダイオード８０４を備える。図２では、１つのレーザーダイオード８０４について説明するが、他のレーザーダイオード８０４の説明についても同様であるため省略する。
光源部１３１は、レーザーダイオード８０４と、パルス発生器８０１と、増幅器８０２と、ドライバ８０５と、安全回路８１０と、を備える。
【００２８】
レーザーダイオード８０４は、近赤外光を照射するものであって、所定の波長（例えば、６９５ｎｍ、７７０ｎｍ、８０５ｎｍ、８３０ｎｍなど）の光を放射する。
【００２９】
パルス発生器８０１は、制御部１５２や調整部１５３により指定された周波数またはパルス幅で振幅一定のパルスを生成する。
【００３０】
増幅器８０２は、制御部１５２や調整部１５３により指定された出力に応じてパルス発生器８０１から発生したパルスを増幅し、レーザーダイオード８０４に電流を供給する。
【００３１】
ドライバ８０５は、レーザーダイオード８０４を駆動する回路である。
【００３２】
安全回路８１０は、レーザーダイオード８０４の印加電流を検出し、印加電流値が生体に照射できる最大限度光出力の値Ｐｍａｘをもたらす印加電流値（以下、「最大限度電流値」という）Ａｍａｘを超えたときに光出力を停止する。
【００３３】
図２に示す例では、安全回路８１０は、抵抗８０７と、電流制限コンパレータ８０６と、ドライバ制御部８０３と、を備える。
【００３４】
抵抗８０７は、抵抗値Ｒを有し、ドライバ８０５においてレーザーダイオード８０４と直列に配置される。抵抗８０７にはレーザーダイオード８０４を駆動する印加電流と同じ電流が流れるため、電流と抵抗値Ｒの積である電圧がレーザーダイオード８０４の電圧として、電流制限コンパレータ８０６に入力される。
【００３５】
電流制限コンパレータ８０６は、抵抗８０７の両端の電圧値Ｖと、基準電圧とを比較する。ここで、基準電圧は、抵抗８０７の抵抗値Ｒと最大限度電流値Ａｍａｘの積である。電流制限コンパレータ８０６は、電圧値Ｖが基準電圧（Ｒ×Ａｍａｘ）を超えた場合はＯＦＦ信号を、電圧値Ｖが基準電圧（Ｒ×Ａｍａｘ）以下の場合はＯＮ信号を、ドライバ制御部８０３に通知する。
【００３６】
ドライバ制御部８０３は、電流制限コンパレータ８０６の比較結果に基づきレーザーダイオード８０４への電流供給を制御する。電流制限コンパレータ８０６からＯＮ信号を取得した場合はレーザーダイオード８０４への電流供給を行う。一方、電流制限コンパレータ８０６からＯＦＦ信号を取得した場合はレーザーダイオード８０４への電流供給を停止する。
【００３７】
これにより、Ａｍａｘが印加されるとレーザーダイオード８０４への電流供給が停止するため、レーザーダイオード８０４からＰｍａｘを有する光が照射されず、人体への安全性を維持できる。
【００３８】
以上の構成を踏まえて、まず、レーザーダイオード８０４のしきい値電流のバラつきがもたらす問題点を説明する。
【００３９】
レーザーダイオード８０４は、図３に示す、素子特有の光出力−順電流特性を有する。ここで、しきい値電流とはレーザー光が出力を開始する電流値Ａｔｈである。この光出力−順電流特性を用いて光出力値から印加電流値を求めることができる。生体に照射できる最大限度光出力値Ｐｍａｘの印加電流値は、最大限度電流値Ａｍａｘとして求められる。
【００４０】
しかし、同一種類のレーザーダイオードであっても、しきい値電流には、ばらつきがある。図４は、印加電流の増加に対する光出力の増加の比（直線の傾き）が同じであるが、しきい値電流が異なるレーザーダイオードＬＤ１からＬＤ３の光出力−順電流特性Ｌ１からＬ３を示し、レーザーダイオードＬＤ１からＬＤ３はそれぞれしきい値電流の値Ａｔｈ１、Ａｔｈ２およびＡｔｈ３を有する。
図４からわかるように、しきい値電流が異なると、最大限度光出力値Ｐｍａｘとなる最大限度電流値Ａｍａｘが異なる（図４に示すＡｍａｘ１、Ａｍａｘ２、Ａｍａｘ３参照）。言い換えると、しきい値電流が異なると同じ電流値を印加しても光出力結果が異なる（図４のＡｍａｘ３の時の光出力Ｐ１、Ｐｍａｘ、Ｐ２参照）。
【００４１】
図５および図６を参照しながら、生体光計測装置１０に備えられた複数のレーザーダイオードのしきい値電流の最小値をＡｔｈｍｉｎ、最大値をＡｔｈｍａｘとし、ＡｔｈｍｉｎまたはＡｔｈｍａｘのしきい値電流を有するレーザーダイオードの光出力−順電流特性を用いて、最大限度電流値Ａｍａｘを決定した場合を用いて具体的に説明する。
【００４２】
まず、図５に示すように、最大値Ａｔｈｍａｘのしきい値電流の光出力−順電流特性Ｌ５１を用いて、最大限度電流値Ａｍａｘを設定し、この印加電流値Ａｍａｘを用いて、安全回路８１０の基準電圧（Ｒ×Ａｍａｘ）を設定したとする。
この場合、ＡｔｈｍｉｎやＡｔｈなど、しきい値電流がＡｔｈｍａｘより小さいレーザーダイオードが使用されると、Ａｍａｘの電流が印加される時、Ｐｍａｘを超えてしまう。しかし、安全回路８１０は基準電圧（Ｒ×Ａｍａｘ）と設定しているため、生体に照射できる最大限度光出力以上の光が照射されていても、レーザーダイオード８０４への電力供給を停止できない。
【００４３】
一方、図６に示すように、最小値Ａｔｈｍｉｎのしきい値電流の光出力−順電流特性Ｌ５２を用いて、最大限度電流値Ａｍａｘを設定し、この印加電流値Ａｍａｘを用いて、安全回路８１０の基準電圧（Ｒ×Ａｍａｘ）を設定したとする。
この場合、ＡｔｈやＡｔｈｍａｘなど、しきい値電流がＡｔｈｍｉｎより大きいレーザーダイオードが使用される場合、Ａｍａｘの電流が印加される時、Ｐｍａｘより小さい光出力であっても、言い換えると、生体に照射できる最大限度光出力以上の光が照射されていなくても、安全回路８１０は、レーザーダイオード８０４への電力供給を停止する。
【００４４】
したがって、安全回路８１０に関して、基準電圧を設定したレーザーダイオードのしきい値電流より小さいしきい値電流を有するレーザーダイオードは、最大限度光出力以上の光が照射されていても、レーザーダイオードへの電力供給を停止できない。一方、基準電圧を設定したレーザーダイオードのしきい値電流より大きいしきい値電流を有するレーザーダイオードは、生体に照射できる最大限度光出力以上の光が照射されていなくても、レーザーダイオードへの電力供給を停止する。
【００４５】
また、図６に示すように、生体光計測装置１０に必要な最低限の光出力の値をＰｍｉｎする場合、しきい値電流の値がＡｔｈｍａｘのレーザーダイオードは、Ａｍａｘを印加すると、生体光計測装置１０に必要な最低限の光出力Ｐｍｉｎを出力することができない場合もある。
【００４６】
このようなしきい値電流のバラつきがもたらす問題点を解消するために、本実施形態の生体光計測装置１０は、デューティ比を調整することにより、レーザーダイオード８０４の光出力を制御する。
【００４７】
図７を用いてデューティ比を調整することにより、レーザーダイオード８０４の光出力を制御できることを説明する。
図７（ａ）および図７（ｂ）は、レーザーダイオード８０４への印加電流がともに振幅Ａで、デューティ比が１００％（常に、パルスがＨｉｇｈ（印加電流Ａ））およびデューティ比が５０％の場合をそれぞれ示し、図７（ｃ）は、図７（ａ）のレーザーダイオード８０４の光出力―順電流特性Ｌ７１および図７（ｂ）のレーザーダイオード８０４の光出力―順電流特性Ｌ７２を示す。
図７（ａ）に示すデューティ比１００％のレーザーダイオード８０４に図７（ｂ）に示すデューティ比が５０％で振幅Ａの矩形波で電流を印加すると、図７（ｃ）に示す光出力―順電流特性７１と光出力―順電流特性７２を比較してわかるように、光出力−順電流特性は、デューティ比５０％のレーザーダイオード８０４の光出力はデューティ比１００％のレーザーダイオード８０４に比べ５０％光出力が低下する。
【００４８】
したがって、デューティ比を調整することにより、レーザーダイオード８０４の光出力を制御することがわかる。
【００４９】
以上の説明をふまえ、調整部の処理の実施形態を説明する。
＜第一実施形態＞
本実施形態では、調整部１５３は、各レーザーダイオード８０４の最大光出力Ｐｍａｘを揃えるための調整（以下、「Ｐｍａｘ光出力調整」という）と通常使用時光出力調整とを行う。
【００５０】
通常使用時光出力調整は、通常使用時の光出力値をそろえるための光出力調整であり、生体光計測装置に一般的に備えられる機能である。通常使用時光出力調整は、図２に示すように、照射用光ファイバ１１Ａを伝搬して光ファイバ先端部８０８から照射されたレーザー光の強度を測定する光パワーメータ８０９を用いて、操作者の操作により、レーザーダイオード８０４の光出力を測定する。光パワーメータ８０９の測定値が規定の強度になるように操作者は調整部１５３へ光出力調整値を入力して調整する。
【００５１】
Ｐｍａｘ光出力調整は、通常使用時光出力調整前に行うもので、周波数変調を施した矩形波の基本周波数は変えずに矩形波（初期値デューティ比５０％の矩形波）のデューティ比を補正する。すなわち、調整部１５３は、Ｐｍａｘ光出力調整を行う場合、レーザーダイオード８０４に印加する電流のバルス幅を補正する。
この機能を実現する調整部１５３の機能ブロック図を図８に示す。図示するように調整部１５３は、設定部３０１と、補正量算出部３０２と、判定部３０３と、を備える。
【００５２】
補正量算出部３０２は、レーザーダイオード８０４の最大限度光出力値をそろえるための補正量を算出する。
【００５３】
判定部３０３は、光パワーメータ８０９の測定値が最大限度光出力値より大きいかを判断する。
【００５４】
設定部３０１は、補正量算出部３０２が算出した補正量および判定部３０３の判定結果に基づき、デューティ比５０％の矩形波に対してパルス幅を適宜補正する。また、最大限度光出力値をもたらすパルス幅を有する矩形波をレーザーダイオード８０４の矩形波として決定する。
【００５５】
図９から図１１を用いて本実施形態の生体光計測装置１０における光出力調整の処理の説明をする。図９は、光出力調整のフローチャートを示す。図１０（ａ）はしきい値電流値Ａｔｈ２を有するレーザーダイオードの補正前の印加電流を示す図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の補正後の印加電流を示す図、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の光出力―順電流特性Ｌ１００１および図１０（ｂ）の光出力―順電流特性Ｌ１００２を示す。図１１（ａ）はしきい値電流値Ａｔｈ１を有するレーザーダイオードの補正前の印加電流を示す図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の補正後の印加電流を示す図、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の光出力―順電流特性Ｌ１１０１および図１１（ｂ）の光出力―順電流特性Ｌ１１０２を示す。
ここでは、しきい値電流値Ａｔｈ３を有するレーザーダイオード８０４の最大限度光出力Ｐｍａｘとなる最大限度電流値Ａｍａｘ３を用いて安全回路８１０の基準電圧（Ｒ×Ａｍａｘ３）を設定した例を用いて説明する。Ｐｍａｘは、調整部１５３にあらかじめ入力されている。
【００５６】
＜ステップＳ９０１＞
操作者は、生体光計測装置１０において光出力を調整するためのモードに設定する。
生体光計測時（生体光計測モード）では複数のレーザーダイオード８０４の光を混合した場合、一本の照射用光ファイバ１１Ａに送るが、光出力調整モードでは、１つのレーザーダイオード８０４の光が一本の照射用光ファイバ１１Ａを伝搬するように制御し、個々のレーザーダイオード８０４の光出力が測定される。
操作者はレーザーダイオード８０４のレーザー光を伝搬する照射用光ファイバ１１Ａの先端部８０８を光パワーメータ８０９に接続する（図２参照）。初期状態のパルス発生器８０１は、あらかじめ設定された周波数でデューティ５０％のパルス波形を出力する。
【００５７】
＜ステップＳ９０２＞
この状態で制御部１５２は光出力調整値を徐々に上げ、増幅器８０２の振幅値を大きくしていき、電流制限コンパレータ８０６がＯＮからＯＦＦになる瞬間の光出力調整値を探索し、設定・記録する。このとき、レーザーダイオード８０４には最大限度電流値Ａｍａｘ３が印加されていることになる。この状態でレーザーダイオード８０４の光ファイバの先端部８０８に取り付けた光パワーメータ８０９を用いてレーザーダイオード８０４から出射されるレーザー光の強度（Ｐｏ）を測定する。
操作者は、入力部１５５を介して光パワーメータ８０９の測定値Ｐｏを調整部１５３に入力する。
図４で説明したように、しきい値電流が異なると、同じ電流値を印加しても、光出力が異なる。そのため、しきい値電流がＡｔｈ３より小さいＡｔｈ２を有するレーザーダイオードの場合は、電流値Ａｍａｘ３の時、測定値ＰｏはＰｍａｘより大きい値となる（図１０（ｃ）の光出力―順電流特性Ｌ１００１参照）。一方、しきい値電流がＡｔｈ３より大きいＡｔｈ１を有するレーザーダイオードの場合は、電流値Ａｍａｘ３の時、測定値ＰｏはＰｍａｘより小さい値となる（図１１（ｃ）の光出力―順電流特性Ｌ１１０１参照）。
【００５８】
＜ステップＳ９０３＞
補正量算出部３０２は入力された測定値Ｐｏと、最大限度光出力値Ｐｍａｘと、を取得し、次の式を用いてレーザーダイオード８０４の最大限度光出力値Ｐｍａｘをそろえるための補正量を算出する。
【００５９】
｜Ｘ｜=１００＊（Ｐｍａｘ―Ｐｏ）／Ｐｏ（％）    （式１）
ここで、絶対値Ｘ％は光出力をステップＳ９０２の測定値Ｐｏの値から増減する割合を示す（図１０（ｃ）の斜線矢印および図１１（ｃ）の斜線矢印参照）。
【００６０】
補正量算出部３０２は補正量Ｘ値を設定部３０１へ通知する。
【００６１】
＜ステップＳ９０４＞
判定部３０３は、測定値Ｐｏが最大限度光出力値Ｐｍａｘより大きいか判断する。
【００６２】
＜ステップＳ９０５＞
判定部３０３が測定値ＰｏはＰｍａｘより大きいと判断した場合、その判断結果を判定部３０３は設定部３０１に通知する。通知を受けた設定部３０１は、図１０に示すように、電流を印加する時間を短くした変調信号（図１０（ｂ））を生成するようにデューティ５０％の矩形波のパルス幅ｔ０（図１０（ａ））をＸ％狭める（図１０（ｂ）のｔｘで示す矢印参照）補正をおこなう。
これにより、図１０（ｃ）に示す補正前の光出力―順電流特性Ｌ１００１と補正後の光出力―順電流特性Ｌ１００２とを比較してわかるように、補正前の光出力は、補正によりＸ％減少してＰｍａｘと等しくなる。
【００６３】
＜ステップＳ９０６＞
判定部３０３が測定値ＰｏはＰｍａｘより小さいと判断した場合、判定部３０３はその判断結果を設定部３０１に通知する。図１１に示すように、通知を受けた設定部３０１は電流を印加する時間を長くした変調信号（図１１（ｂ））を生成するようデューティ５０％の矩形波のパルス幅ｔ０（図１１（ａ））をＸ％広げる（図１１（ｂ）のｔｘで示す矢印参照）補正をおこなう。
これにより、図１１（ｃ）に示す補正前の光出力―順電流特性Ｌ１１０１と補正後の光出力―順電流特性Ｌ１１０２とを比較してわかるように、補正前の光出力は、補正によりＸ％増加してＰｍａｘと等しくなる。
【００６４】
＜ステップＳ９０７＞
判定部３０３が測定値ＰｏとＰｍａｘとが等しいと判断した場合、設定部３０１は、絶対値Ｘは「ゼロ」となるため、矩形波のパルス幅の補正をせず、デューティ５０％のパルス幅の矩形波を生体光計測時に使用する矩形波として設定する。
【００６５】
＜ステップＳ９０８＞
制御部１５２は、ステップＳ９０５またはステップＳ９０６の設定部３０１が補正したパルス幅を有するパルス波形と、ステップ９０１の予め設定された周波数およびステップＳ９０２の記録した光出力調整値とを用いてレーザーダイオード８０４を駆動する。操作者は、光パワーメータ８０９を用いてパルス幅を変更したパルス波形を有するレーザーダイオード８０４のレーザー光の光出力値がＰｍａｘとなったことを確認する。
【００６６】
＜ステップＳ９０９＞
操作者の確認をうけて、設定部３０１はステップＳ９０５またはステップＳ９０６で補正したパルス幅の矩形波を生体光計測時に使用する矩形波として設定する。
【００６７】
＜ステップＳ９１０＞
調整部１５３はＰｍａｘ光出力調整を行ったレーザーダイオード８０４に対して、通常使用時光出力調整を行う。この場合、レーザーダイオード８０４のパルス波形は、設定部３０１が設定したパルス幅の矩形波を用いる（ステップＳ９０５〜ステップＳ９０７、ステップＳ９０９参照）。
具体的には、通常使用時光出力調整は次のように行う。
制御部１５２は、あらかじめ設定された周波数および設定部３０１が設定したパルス幅の矩形波をパルス発生器８０１に出力させる。
光パワーメータ８０９を用いて出力された矩形波の光出力を測定する。
光パワーメータ８０９の測定値が規定の強度（一例として、装置の通常使用時の光出力値、例えば、４ｍＷ）になっていない場合、規定の強度になるように、操作者は調整部１５３へ入力部１５５を介して光出力調整値を入力する。
制御部１５２は、調整部１５３に入力された値に従って、パルス発生器８０１により出力された矩形波について印加電流の振幅値を増減させるように増幅器８０２を制御し、規定の強度に達した時の光出力調整値を設定・記録する。
【００６８】
＜ステップＳ９１１＞
調整部１５３は、すべてのレーザーダイオード８０４に対してＰｍａｘ光出力調整（ステップＳ９０２からステップＳ９０９）および通常使用時光出力調整（ステップＳ９１０）を行う。
【００６９】
＜ステップＳ９１２＞
各レーザーダイオード８０４に対する予め設定された周波数（変調周波数）、Ｐｍａｘ光出力調整で設定したパルス幅の補正量Ｘ、通常使用時光出力調整で記録した光出力調整値をデータベースとして記憶部１５９に保存する。
【００７０】
以上説明したＰｍａｘ光出力調整および通常使用時光出力調整後に、光出力調整モードから生体光計測装置１０を通常のモード（生体光計測モード）に切り替えて起動する際、制御部１５２は記憶部１５９に保存された各レーザーダイオード８０４の変調周波数、補正量Ｘ、光出力調整値を用いて各レーザーダイオード８０４を駆動する。
【００７１】
本実施形態では、操作者が測定値Ｐｏを調整部１５３に入力する場合（ステップＳ９０２参照）を説明したが、測定値Ｐｏを光パワーメータ８０９から調整部１５３が直接取得してもよい。
この場合、光出力値がＰｍａｘの確認（ステップＳ９０８）は判定部３０３が行い、この判定結果をうけて設定部３０１は補正したパルス幅の矩形波を設定することができる（ステップＳ９０９）。
【００７２】
本実施形態によれば、あらかじめ設定した周波数は変えずにパルス幅を変更することにより、レーザーダイオード８０４のしきい値電流が異なっていても、最大限度光出力Ｐｍａｘを揃えることができる。これにより、レーザーダイオード８０４をしきい値電流で選別したり、しきい値電流を考慮して回路定数（抵抗Ｒ）を変更することなく最大限度光出力Ｐｍａｘを超えないように光出力を制御できる。
【００７３】
＜第二実施形態＞
本実施形態は、レーザーダイオード８０４が故障あるいは仕様を満たしていないことを判断する機能をさらに備える点が第一実施形態と異なる。
第一実施形態では、あらかじめ設定した周波数は変えずに補正量Ｘを用いてパルス幅を補正して光出力をＰｍａｘにそろえたが、レーザーダイオード８０４の故障あるいはレーザーダイオード８０４が仕様を満たしていない場合、補正を行っても、Ｐｍａｘにそろわない。
そのため、本実施形態は、第一実施形態のパルス幅を変更したパルス波形を有するレーザーダイオード８０４のレーザー光の光出力値がＰｍａｘとなったことを確認するステップＳ９０８のかわりに、Ｐｍａｘ光出力調整したレーザーダイオード８０４の光パワーメータ８０９を用いた測定値ＰｘがＰｍａｘの規定範囲以外の値かどうかを判定部３０３が判定する。
Ｐｍａｘの規定範囲以外の値は、レーザーダイオード８０４の故障あるいはレーザーダイオード８０４が仕様を満たしていないことから、補正を行っても、Ｐｍａｘにそろわないレーザーダイオードを選別するための値である。
Ｐｍａｘの規定範囲以外の値は入力部１５５を介して調整部１５３にあらかじめ入力される。
【００７４】
図１２を用いて本実施形態の処理について、第一実施形態と異なる点を説明する。
【００７５】
＜ステップＳ１３０１＞
制御部１５２は、ステップＳ９０５またはステップＳ９０６の設定部３０１が補正したパルス幅を有するパルス波形と、ステップＳ９０１の予め設定された周波数およびステップＳ９０２の記録した光出力調整値とを用いてレーザーダイオード８０４を駆動する。光パワーメータ８０９は、駆動したレーザーダイオード８０４のレーザー光の光出力値Ｐｘを測定し、操作者は、入力部１５５を介して、測定した光出力値Ｐｘを調整部１５３へ入力する。
【００７６】
＜ステップＳ１３０２＞
判定部３０３は、測定値ＰｘがＰｍａｘの規定範囲以外の値かどうか判定する。
【００７７】
＜ステップＳ１３０３＞
判定部は測定値ＰｘがＰｍａｘの規定範囲以外の値であると判断した場合、その判断結果を制御部１５２へ通知し、図１３に示すように、制御部１５２は、表示部１５７にエラーを出力させる。
【００７８】
＜ステップＳ１３０４＞
判定部は測定値ＰｘがＰｍａｘの規定範囲以外の値ではないと判断した場合、その判断結果を設定部３０１へ通知する。設定部３０１は、ステップＳ９０５またはステップＳ９０６で補正したパルス幅の矩形波を生体光計測時に用いる矩形波として設定する。
【００７９】
＜ステップＳ１３０５＞
調整部１５３はＰｍａｘ光出力調整を行ったレーザーダイオード８０４に対して、第一実施形態と同様に通常使用時光出力調整を行う（ステップＳ９１０参照）。この場合、レーザーダイオード８０４パルス波形は、設定部３０１が設定したパルス波形を用いる（ステップＳ９０５〜ステップＳ９０７、ステップＳ１３０４参照）。
【００８０】
本実施形態では、操作者が測定値Ｐｘを調整部１５３へ入力する場合（ステップＳ１３０１）を説明したが、測定値Ｐｘを光パワーメータから調整部１５３が直接取得してもよい。
【００８１】
本実施形態によれば、レーザーダイオード８０４のしきい値電流が異なっていても、最大限度光出力Ｐｍａｘを揃えることができるという第一実施形態の同様の効果に加えて、判定部が補正後のレーザーダイオードの光出力がＰｍａｘの規定範囲以外の値かどうか判定することにより、故障したレーザーダイオード８０４や仕様を満足していないレーザーダイオード８０４を摘出できる。また、光出力調整部３０１が表示部にエラーを表示させることにより、操作者が早期にエラーを認識できる。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・被検体、１０・・・生体光計測装置、１３１・・・光源部、１３３・・・検出器（光計測部）、１３５・・・ＡＤ変換器（光計測部）、１３７・・・ロックインアンプ（光計測部）、１５３・・・調整部、１５７・・・表示部、３０２・・・補正量算出部、３０３・・・判定部、８０４・・・レーザーダイオード
【図１】
2017047024.tif 000003
【図２】
2017047024.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017047024.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017047024.tif 000009
【図８】
2017047024.tif 000010
【図９】
2017047024.tif 000011
【図１０】
2017047024.tif 000012
【図１１】
2017047024.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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