光測定方法及び装置
【課題】光電子増倍管を用いて光子計数法で微弱光の強度を正確に測定する光測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】ホトマル１から測定光の入射光量に応じて出力されるパルス電流が回路３で電流／電圧変換及び増幅されて出力信号とされ、それがパルス２値化回路４でしきい値電圧との比較によりデジタル信号に２値化される。そのデジタル信号に含まれる出力パルスの数がカウンタ６でカウントされ、単位時間当たりの出力パルス数が測定結果として表示部７で表示される。高圧電源回路２からホトマル１へ印加される印加電圧をボリュームＶＲ１で調整すると共に、しきい値調整回路５のボリュームＶＲ２で上記しきい値電圧を調整することでホトマル１への入射光量と出力パルス数を線形な関係にして微弱光を測定する。
【解決手段】ホトマル１から測定光の入射光量に応じて出力されるパルス電流が回路３で電流／電圧変換及び増幅されて出力信号とされ、それがパルス２値化回路４でしきい値電圧との比較によりデジタル信号に２値化される。そのデジタル信号に含まれる出力パルスの数がカウンタ６でカウントされ、単位時間当たりの出力パルス数が測定結果として表示部７で表示される。高圧電源回路２からホトマル１へ印加される印加電圧をボリュームＶＲ１で調整すると共に、しきい値調整回路５のボリュームＶＲ２で上記しきい値電圧を調整することでホトマル１への入射光量と出力パルス数を線形な関係にして微弱光を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子増倍管を用いて光子計数法により微弱光の強度（光量）を測定する光測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微弱光の強度を検出する必要のある測定装置、例えば下記の特許文献１に示されている微粒子測定装置や、特許文献２に示されている眼科測定装置などでは、特許文献３に示されているように、微弱光の強度を検出する手段として光電子増倍管を使用し、微弱光を入射した光電子増倍管の出力信号に含まれる出力パルス（信号パルス）の単位時間当たりの数を入射光の光子数と見なしてカウントする光子計数法により微弱光の強度を測定している。カウントした出力パルス数をフォトンカウント値ともいう。出力パルスは光電子増倍管の出力電流を電流／電圧変換及び増幅して得られる出力信号をしきい値電圧で２値化することによりノイズ成分をカットして識別している。しかし、光電子増倍管は、入射光量に対する単位時間当たりの出力パルス数の特性に個体差がかなりあるため、使用する光電子増倍管ごとに、陰極と陽極間の印加電圧を変えたり、測定値の補正係数を変えるなどの調整作業が必要になる。
【０００３】
また、ＡＰＤ（アバランシェホトダイオード）を用いて光子計数法により微弱光の強度を測定する装置において、ＡＰＤに対するバイアス電圧を調整することにより、ＡＰＤへの入射光量とＡＰＤの出力信号を線形関係にし得るようした技術が特許文献４に記載されている。
【特許文献１】特開平２−９３３４４号公報
【特許文献２】特開平４−８９０２７号公報
【特許文献３】特開２０００−４６７３４号公報
【特許文献４】特開平９−１６２４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように光電子増倍管を用いて光子計数法により微弱光の強度を測定する装置を、例えば前眼部測定装置などに用いる場合、光電子増倍管への入射光量と単位時間当たりの出力パルス数（フォトンカウント値）が図３のグラフで示すように線形な関係（正比例関係）になることが求められている。しかし、光電子増倍管の本来の特性では、図４のグラフに示すように入射光量とフォトンカウント値の関係が、特に光量が少ない部分で非線形な関係となっており、測定精度が保証されないとともに、環境変化、経年変化による誤差を補償するための校正作業に多大な手間がかかる、という問題があった。
【０００５】
また、光電子増倍管の陰極と陽極間に印加する印加電圧を調整することにより出力パルス数を増減させることができるが、それだけでは入射光量と出力パルス数を線形な関係にすることが困難である、という問題がある。
【０００６】
そこで本発明の課題は、光電子増倍管を用いて光子計数法により微弱光の強度を正確に測定できるとともに校正作業が簡単に行える光測定方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明は、
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定方法及び装置であって、
前記光電子増倍管への印加電圧としきい値を、光電子増倍管への入射光量と出力パルス数が線形な関係になるように、調整して微弱光を測定することを特徴とする。
【０００８】
この場合、光電子増倍管への印加電圧としきい値は、光電子増倍管に対してそれぞれ光量が異なる微弱光を入射し、それぞれの入射光量ごとに、測定される出力パルス数が線形な関係になる値とほぼ一致するように、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるように、調整される。
【０００９】
また、光電子増倍管への印加電圧としきい値の異なる組み合わせが複数用意され、各組み合わせごとに入射光量を変化させたときの入射光量と出力パルス数の関係が求められ、そのなかで最も線形な関係が得られ、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるような印加電圧としきい値の組み合わせで微弱光が測定される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光電子増倍管への印加電圧と、光電子増倍管の出力信号を２値化するためのしきい値電圧とを調整して、光電子増倍管への入射光量と出力パルス数を線形な関係にして測定を行うようにしているので、微弱光の強度をダイナミックレンジを広くして正確に測定でき、また、校正作業が簡単になる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図を参照して本発明の実施例を説明する。実施例の装置は、光電子増倍管を用いて光子計数法により微弱光の強度（光量）を測定する光測定装置であって、光電子増倍管の陰極と陽極間への印加電圧と、光電子増倍管の出力信号を２値化するためのしきい値電圧とを調整することにより、光電子増倍管への入射光量と単位時間当たりの出力パルス数を線形な関係（比例関係）にし得るようにした装置である。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１による光測定装置の概略構成を示している。同図において、不図示の集光光学系を介して微弱な測定光が光電子増倍管１（以下、ホトマルという）の光電面（陰極）に入射される。ホトマル１には高圧電源回路２から高電圧が陰極と陽極間に印加され、その印加電圧は、高圧電源回路２に付設された印加電圧調整ボリューム（印加電圧調整手段）ＶＲ１の操作により、例えば５００Ｖ〜９５０Ｖの範囲内で可変に調整できるようになっている。
【００１３】
ホトマル１からは測定光の強度に応じたパルス電流が出力され、それが電流／電圧変換及び増幅回路３によってパルス形状のホトマル出力信号に変換され、パルス２値化回路４に入力される。
【００１４】
ホトマル出力信号は、図２の左側に示す様に、測定光の強度に応じた波高が高い信号成分と、波高が低いノイズ成分を含んでいる。パルス２値化回路４は、比較回路から構成され、ホトマル出力信号の電圧をしきい値電圧Ｖｓと比較し、しきい値電圧Ｖｓより低ければノイズ成分とみなして「０」としてカットし、高ければ信号成分とみなして「１」として残す。こうして図２の右側に示すように信号成分のみが出力パルスとなったデジタル信号が生成される。
【００１５】
なお、パルス２値化回路４には、しきい値電圧Ｖｓを調整するためのしきい値調整回路５が接続されており、これに付設されたしきい値調整ボリューム（しきい値調整手段）ＶＲ２の操作により、しきい値電圧Ｖｓを例えば３０〜２００ｍＶの範囲内で可変に調整できるようになっている。
【００１６】
上記パルス２値化回路４からのデジタル信号はパルス数カウンタ６に入力される。このカウンタ６は、装置全体を制御する不図示のＣＰＵが実行するソフトウェアにより、あるいは専用のハードウェアにより構成され、デジタル信号に含まれる出力パルスの単位時間当たりの数をカウントする。そのカウント値は、測定光の強度を示しており、それが、測定結果として液晶表示装置などからなる表示部（モニタ）７に表示される。
【００１７】
ここで、従来では、ホトマルへの入射光量と単位時間当たりの出力パルス数（フォトンカウント値）の関係を線形な関係にすることは困難であったが、本実施例１では、印加電圧調整ボリュームＶＲ１の操作によりホトマル１への印加電圧を調整するとともに、しきい値調整ボリュームＶＲ２の操作により上記しきい値電圧Ｖｓを調整することにより、入射光量と出力パルス数を、図３に示すように、線形関係にすることができるようになっている。すなわち、印加電圧を高くすることはホトマルのゲインを上げるのと同じであるため、印加電圧を高くすると出力パルス数が増加し、低くすると減少する。また、しきい値電圧Ｖｓを高くすると、ホトマル出力信号の２値化で消える信号成分が増えるので出力パルス数が減少し、低くすると増加する。印加電圧としきい値電圧の一方だけの調整では、入射光量と出力パルス数を線形な関係にすることは困難であるが、両方の調整を適当に組み合わせて行うことにより線形な関係にすることができる。
【００１８】
ここで、本実施例の光測定装置が前述した被検眼の前房内の蛋白濃度などを測定する前眼部測定装置に用いられる場合に、上記印加電圧としきい値電圧の調整により、入射光量と出力パルス数を線形な関係にした光測定装置の例を以下に説明する。
【００１９】
前述したように、前眼部測定装置に用いられる光測定装置のホトマルに求められる特性は、方眼グラフで図３に示すように、入射光量に対してフォトンカウント値、すなわち前述した単位時間当たりの出力パルス数のカウント値が線形な関係になる特性である。
【００２０】
しかし、実際の特性は例えば図４に示すようになり、入射光量が多い領域（図４中で約１５μＷ以上の領域）では入射光量に対してフォトンカウント値が線形な関係になるものの、入射光量が少ない領域では線形な関係にならない。
【００２１】
このことを考慮し、まず所定光量の測定光を散乱させる標準散乱体（基準光源）を用いて測定光をホトマル１に入射して測定し、オペレータが表示部７を見て測定結果のフォトンカウント値を確認し、その値が求められている特性に対応する所定値になるように、ボリュームＶＲ１とＶＲ２の一方または両方を操作してホトマルの印加電圧と２値化のためのしきい値電圧の一方または両方を調整して、これを校正点とする。この校正点での入射光量は上述した入射光量が多い領域内の所定光量とする。この校正点を図５の左側に示した入射光量とフォトンカウント値の関係のグラフにおいて黒丸で示してある。ホトマルの本来の特性により、この校正点より下の領域では、入射光量とフォトンカウント値が線形な関係になる保証はない。
【００２２】
このため、それぞれ入射光量が校正点より低い所定光量になる別の複数種類の散乱体（光源）を用意しておき、順次それぞれを用いて測定光を測定し、調整を行う。ここで図５の左側のグラフにおいて、種々の入射光量のそれぞれに対するフォトンカウント値が、実線の曲線で描かれており、求めるべき線形な関係が点線で示されている。例えば、入射光量がＱ１、Ｑ２となる散乱体を用いた場合、線形な関係となるフォトカウント値Ｃ１、Ｃ２が、白丸で示されており、実際のフォーマットカウント値Ｃ１’、Ｃ２’は、これより低い値となっており、「ＮＧ」となる。そこで、入射光量がＱ１となる散乱体を用い、ホトマルへの印加電圧を上げ、またしきい値電圧を下げて、図５の右側に示すように、測定されるフォトンカウント値が許容範囲内で線形な関係になる値Ｃ１とほぼ一致するように、ホトマルへの印加電圧と２値化のためのしきい値電圧を調整する。
【００２３】
同様に、入射光量がＱ２となる散乱体を用い、測定されるフォトンカウント値が許容範囲内で線形な関係になる値Ｃ２とほぼ一致するように、印加電圧としきい値電圧を調整する。そして、予め定めた数の散乱体による測定と調整が終了したら、測定光を入射しないで測定を行い、その入射光量ゼロでの測定結果のフォトンカウント値、いわゆるダークカウント値がゼロに近い所定値以下であるか確認し、前記所定値より大きかったら、所定値以下になるように調整する。
【００２４】
その後、再度それぞれの散乱体を使用して測定を行い、すべての測定でフォトンカウント値が線形な関係となるフォトンカウント値にほぼ一致し、かつホトマルへの入射光量がゼロのときにホトマルからの出力パルス数が所定値以下の値となっていたら、ＯＫとする。
【００２５】
実際には、１つの散乱体を用いたときの調整により、他の散乱体を用いて行われた線形な関係が崩れたり、あるいはゼロ点がずれる場合が多いので、複数回の調整が必要になる。そこで、ホトマルへの印加電圧としきい値電圧の異なる組み合わせを多数用意し、各組み合わせごとにホトマルへの入射光量を変化させて、入射光量とフォトンカウント値（出力パルス数）の関係を求め、そのなかで最も線形な関係が得られ、かつホトマルへの入射光量がゼロのときにホトマルからの出力パルス数が所定値以下の値となる印加電圧としきい値電圧の組み合わせで、測定を行うと、好ましい結果が得られる。この場合、印加電圧としきい値電圧の値をそれぞれ種々に変化させ、そのいずれかの印加電圧といずれかのしきい値電圧の組み合わせを多数作れば作るほど、理想とする線形な関係が得られる。
【００２６】
以上のような本実施例によれば、ボリュームＶＲ１及びＶＲ２の操作によりホトマル１への印加電圧と共にホトマル出力信号の２値化のためのしきい値電圧を調整することにより、広いダイナミックレンジでホトマル１への入射光量と出力パルス数の関係を線形な関係にし、微弱光の強度の測定を正確に行えるようにすることができる。また、環境変化、経年変化により、オフセット誤差が発生しても、線形な特性となっているので、校正（キャリブレーション）が容易になる。
【実施例２】
【００２７】
実施例１では光測定装置が例えば前眼部測定装置に用いられるものとして、微弱光の測定の際に複数種類の散乱体を用いて異なる光量の測定光を入射するものとしたが、光測定装置が他の用途に用いられる場合、図６に示す実施例２の構成により測定光を入射して測定を行うようにしてもよい。なお、図６において実施例１の図１中と共通の部分には共通の符号を付してあり、その共通部分の説明は省略する。
【００２８】
図６において、光測定装置８の装置本体（筐体）９内には、実施例１と同じホトマル１、印加電圧調整ボリュームＶＲ１を備えた高圧電源回路２、電流／電圧変換及び増幅回路３、パルス２値化回路４、しきい値調整ボリュームＶＲ２を備えたしきい値調整回路５、およびパルス数カウンタ６が設けられており、また共通の表示部（モニタ）７が装置本体９外に臨むように設けられている。
【００２９】
また、測定光をホトマル１の光電面に入射するための対物レンズ１０、ミラー１１、及び絞り１２などからなる集光光学系が装置本体９に設けられている。
【００３０】
この光測定装置８の装置本体９の正面側（対物レンズ１０側）に対して投光装置２０の装置本体（筐体）２１が不図示のネジなどによる結合構造により、着脱自在に且つ外光を完全に遮光した状態で連結できるようになっている。
【００３１】
投光装置２０の装置本体２１の前端部には、光測定装置８の対物レンズ１０に対応した開口２１ａが形成されている。装置本体２１内の後端部には、測定光を一定の光量で安定して発光するＬＥＤなどからなる光源２２が設けられている。その前側近傍にはターレット式の光量可変板２３が回転軸２４により回転可能に支持されており、回転軸２４の装置本体２１から突出する後端部に形成されたツマミ２５をオペレータが回して光量可変板２３を回転できるようになっている。
【００３２】
図６の下側に示すように、円形の光量可変板２３は、それ自体は完全に遮光する不透明な材質からなり、ここでは５つの円形の穴が周方向にほぼ半周強の部分に渡って並んで形成され、その内の４つには、それぞれ濃度が異なるＮＤフィルタ（減光フィルタ）Ｆ１〜Ｆ４が嵌め込まれている。残りの１つの穴２３ａは何も嵌め込まれていないスルーの穴となっている。また、穴が形成されていない部分の周方向の中央部において円形の破線で示す部分は、光源２２からの光を完全に遮光するために対向させる遮光部２３ｂとなっている。
【００３３】
光測定装置８のホトマル１の特性を線形なものに調整するときには、図示のように光測定装置８と投光装置２０の装置本体９，２１どうしを連結し、光源２２を点灯させ、ツマミ２５の操作により、まず光量可変板２３をそのスルーの穴２３ａが光源２２に対向する位置に回転させて光源２２からの所定光量の測定光をそのまま光測定装置８の対物レンズ１０へ投光する。測定光は対物レンズ１０で集光され、ミラー１１で反射され、絞り１２の穴を通ってホトマル１の光電面に入射され、その入射光量が測定される。これは、実施例１における校正点における調整に相当し、オペレータが表示部７を見て測定結果のフォトンカウント値を確認し、その値がホトマル１に求められている特性に対応する所定値になるように、ボリュームＶＲ１とＶＲ２の一方または両方を操作してホトマルの印加電圧と２値化のためのしきい値電圧の一方または両方を調整する。
【００３４】
その後、順次ＮＤフィルタＦ１〜Ｆ４のそれぞれが光源２２に対向する位置のそれぞれに光量可変板２３を回転させて、それぞれ異なる濃度で減光された異なる所定光量の測定光を投光させてホトマル１に入射させ、測定を行う。そして実施例１の場合と同様に、それぞれの入射光量においてフォトンカウント値が入射光量と線形関係になる値とほぼ一致するようにホトマルの印加電圧としきい値電圧を調整する。各フィルタＦ１〜Ｆ４による測定と調整が終了したら、遮光部２３ｂが光源２２に対向する位置に光量可変板２３を回転させてホトマルへの入射光量をゼロとし、先述したダークカウント値がゼロに近い所定値以下になるように印加電圧としきい値電圧を調整する。その後、上記のそれぞれの測定と調整を再度行い、ＯＫとなれば調整を終了する。
【００３５】
また、ホトマルへの印加電圧としきい値の調整は、実施例１において述べたように、ホトマルへの印加電圧としきい値電圧の異なる組み合わせを多数用意し、各組み合わせごとにホトマルへの入射光量を変化させて、入射光量とフォトンカウント値の関係を求め、そのなかで最も線形な関係が得られ、かつホトマルへの入射光量がゼロのときにホトマルからの出力パルス数が所定値以下の値となる印加電圧としきい値電圧の組み合わせで行うようにしてもよい。
【００３６】
以上のような本実施例２によれば、実施例１と同様に、ホトマルの印加電圧と２値化のためのしきい値電圧の調整により、ホトマルへの入射光量と出力パルス数が線形な関係になるので、微弱光の強度の測定を正確に行うことができる。
【実施例３】
【００３７】
上述した実施例１及び２の光測定装置において、高圧電源回路２としきい値調整回路５は、それぞれホトマル１の特性が線形な特性となるように、印加電圧としきい値電圧がボリュームＶＲ１，ＶＲ２で設定されているので、ホトマル１とセットになっている。このため、例えば、出荷されユーザーに使用された光測定装置において経年変化でホトマルが劣化した場合、ホトマルのみ交換すると、前述した入射光量と出力パルス数の関係で線形性が得られる保証は全くないので、またホトマルの調整を行う必要があり、手間と費用がかかり問題である。この問題を解決する実施例３による光測定装置の構成を図７により説明する。
【００３８】
図７において、ホトマルユニット１３は、ホトマルとその周辺回路をユニット化して、カートリッジのように光測定装置の本体に着脱可能に装着され、接続されるようにしたものであり、ホトマルソケット１４を介してホトマル１を接続したユニット基板１５をホトマルユニット本体の筐体１６に収容した構成となっている。筐体１６には、ホトマル１の光電面を外部に露出させる開口１６ａが形成されている。
【００３９】
ユニット基板１５上には、詳しく図示していないが、実施例１，２の構成における高圧電源回路２とその印加電圧調整ボリュームＶＲ１、電流／電圧変換及び増幅回路３、パルス２値化回路４、並びにしきい値調整回路５及びそのしきい値調整ボリュームＶＲ２が設けられており、高圧電源回路２と電流／電圧変換及び増幅回路３がホトマルソケット１４を介してホトマル１に接続される。また、ユニット基板１５には、電源接続用のコネクタ１７と信号線接続用のコネクタ１８が接続されている。
【００４０】
コネクタ１７，１８は光測定装置の本体側に設けられたコネクタ３１，３２に着脱可能に接続される。コネクタ３１には光測定装置の本体側に設けられた基板駆動用電源３０が接続されており、これからコネクタ３１及び１７を介してホトマルユニット１３のユニット基板１５上の各回路に電力が供給される。また、コネクタ３２には光測定装置の本体側に設けられた実施例１，２の構成におけるパルス数カウンタ６が接続され、その後段に表示部７が接続されており、コネクタ３２と１８を介してパルス数カウンタ６がホトマルユニット１３のユニット基板１５上のパルス２値化回路４に接続される。
【００４１】
このような構成のホトマルユニット１３をメーカーの工場で製造した後、光測定装置の本体に装着しコネクタ１７，１８を介して本体の回路に接続し、実施例１あるいは２と同様にホトマル１の調整を行ない、その後、これを装着した光測定装置ごと出荷するか、あるいは調整を行った光測定装置の本体から取り外して交換用として単体で用意しておく。出荷された光測定装置においてホトマル１の劣化などに応じてホトマルユニット１３を交換するときには、新しいホトマルユニット１３のホトマル１の調整は、既になされているので、行なう必要がなく、その手間と費用がかからず、交換は差し替えだけで非常に簡単に行なえるという利点がある。
【実施例４】
【００４２】
実施例３では、上述した利点があるが、ホトマル１の交換と共に実施例１，２の構成における回路２〜５も交換することになり、中でも高圧電源回路２は、ホトマル１と比べてコストが１／２近くと高く、寿命も長いので不経済である。この問題点を考慮した実施例４を図８により説明する。図８において実施例３の図７中と共通ないし対応する部分には共通の符号を付してあり、共通部分の説明は省略する。
【００４３】
図８に示す実施例４では、ホトマルユニット１３のユニット基板１５上に実施例１，２の構成における高圧電源回路２及びその印加電圧調整ボリュームＶＲ１が設けられておらず、電流／電圧変換及び増幅回路３、パルス２値化回路４及びしきい値調整回路５及びそのしきい値調整ボリュームＶＲ２だけ設けられている。
【００４４】
そして、光測定装置の本体側に設けられた高圧電源基板３３上に高圧電源回路２及びその印加電圧調整ボリュームＶＲ１が設けられている。高圧電源基板３３は基板駆動用電源３０に接続され、これから電力が基板３３上の高圧電源回路２に供給される。ホトマル１に電圧を印加するためのホトマルソケット１４の端子はホトマルユニット１３側のソケット１７と光測定装置本体側のコネクタ３１を介して高圧電源基板３３に接続され、これらを介して高圧電源回路２からホトマル１に対してボリュームＶＲ１で調整される印加電圧が印加される。
【００４５】
また、基板駆動用電源３０から装置本体側のコネクタ３２とホトマルユニット１３側のコネクタ１８を介してユニット基板１５上の各回路３〜５に電力が供給される。これ以外の構成は実施例３と共通とする。
【００４６】
このような構成のホトマルユニット１３をメーカーの工場で製造した後、光測定装置の本体に装着しコネクタ１７，１８を介して本体の回路に接続し、実施例１あるいは２と同様にしてボリュームＶＲ１とＶＲ２でホトマル１への印加電圧と２値化のためのしきい値電圧を調整してホトマル１の調整を行ない、その後、これを装着した光測定装置ごと出荷するか、あるいは校正を行った光測定装置の本体から取り外して交換用として単体で用意しておく。出荷された光測定装置においてホトマル１の劣化などに応じてホトマルユニット１３を交換するときには、例えば、交換して装置本体に装着した新しいホトマルユニット１３に対して実施例２の投光装置２０と同様の投光装置を連結して、ホトマル１の調整を行う。その際に、前述した２値化のためのしきい値電圧は、既に工場でホトマル１の特性が線形な特性に調整されているので、ボリュームＶＲ１でホトマル１への印加電圧のみを調整すればよく、調整作業を簡単に行うことができる。なお、ホトマルユニット１３の工場で設定した印加電圧を記録しておき、交換時にその印加電圧に設定してから調整を行えば更に調整を簡単に行うことができる。
【００４７】
以上のような本実施例４によれば、実施例３と比較して、ホトマルユニット１３の交換時に、コストがかかる高圧電源回路２を無駄に交換せずに済む点で有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１による光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ホトマル出力信号とその２値化後のデジタル信号を示す信号波形図である。
【図３】前眼部測定装置で求められているホトマルへの入射光量に対するフォトンカウント値の特性（線形）を示す線図である。
【図４】ホトマルへの入射光量に対するフォトンカウント値の本来の特性（非線形）を示す線図である。
【図５】実施例１の調整により、ホトマルへの入射光量に対するフォトンカウント値の特性が線形にされる様子を示す説明図である。
【図６】実施例２における光測定装置と微弱光の投光装置の構成を示す概略構成図である。
【図７】実施例３における光測定装置のホトマルユニットと、それに関連した構成を示す概略構成図である。
【図８】実施例４における光測定装置のホトマルユニットと、それに関連した構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ ホトマル（光電子増倍管）
２ 高圧電源回路
３ 電流／電圧変換及び増幅回路
４ パルス２値化回路
５ しきい値調整回路
６ パルス数カウンタ
７ 表示部
８ 光測定装置
１０ 対物レンズ
１１ ミラー
１２ 絞り
１３ ホトマルユニット
１５ ユニット基板
１７，１８，３１，３２ コネクタ
２０ 投光装置
２２ 光源
２３ 光量可変板
３０ 基板駆動用電源
ＶＲ１ 印加電圧調整ボリューム
ＶＲ２ しきい値調整ボリューム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子増倍管を用いて光子計数法により微弱光の強度（光量）を測定する光測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微弱光の強度を検出する必要のある測定装置、例えば下記の特許文献１に示されている微粒子測定装置や、特許文献２に示されている眼科測定装置などでは、特許文献３に示されているように、微弱光の強度を検出する手段として光電子増倍管を使用し、微弱光を入射した光電子増倍管の出力信号に含まれる出力パルス（信号パルス）の単位時間当たりの数を入射光の光子数と見なしてカウントする光子計数法により微弱光の強度を測定している。カウントした出力パルス数をフォトンカウント値ともいう。出力パルスは光電子増倍管の出力電流を電流／電圧変換及び増幅して得られる出力信号をしきい値電圧で２値化することによりノイズ成分をカットして識別している。しかし、光電子増倍管は、入射光量に対する単位時間当たりの出力パルス数の特性に個体差がかなりあるため、使用する光電子増倍管ごとに、陰極と陽極間の印加電圧を変えたり、測定値の補正係数を変えるなどの調整作業が必要になる。
【０００３】
また、ＡＰＤ（アバランシェホトダイオード）を用いて光子計数法により微弱光の強度を測定する装置において、ＡＰＤに対するバイアス電圧を調整することにより、ＡＰＤへの入射光量とＡＰＤの出力信号を線形関係にし得るようした技術が特許文献４に記載されている。
【特許文献１】特開平２−９３３４４号公報
【特許文献２】特開平４−８９０２７号公報
【特許文献３】特開２０００−４６７３４号公報
【特許文献４】特開平９−１６２４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように光電子増倍管を用いて光子計数法により微弱光の強度を測定する装置を、例えば前眼部測定装置などに用いる場合、光電子増倍管への入射光量と単位時間当たりの出力パルス数（フォトンカウント値）が図３のグラフで示すように線形な関係（正比例関係）になることが求められている。しかし、光電子増倍管の本来の特性では、図４のグラフに示すように入射光量とフォトンカウント値の関係が、特に光量が少ない部分で非線形な関係となっており、測定精度が保証されないとともに、環境変化、経年変化による誤差を補償するための校正作業に多大な手間がかかる、という問題があった。
【０００５】
また、光電子増倍管の陰極と陽極間に印加する印加電圧を調整することにより出力パルス数を増減させることができるが、それだけでは入射光量と出力パルス数を線形な関係にすることが困難である、という問題がある。
【０００６】
そこで本発明の課題は、光電子増倍管を用いて光子計数法により微弱光の強度を正確に測定できるとともに校正作業が簡単に行える光測定方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明は、
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定方法及び装置であって、
前記光電子増倍管への印加電圧としきい値を、光電子増倍管への入射光量と出力パルス数が線形な関係になるように、調整して微弱光を測定することを特徴とする。
【０００８】
この場合、光電子増倍管への印加電圧としきい値は、光電子増倍管に対してそれぞれ光量が異なる微弱光を入射し、それぞれの入射光量ごとに、測定される出力パルス数が線形な関係になる値とほぼ一致するように、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるように、調整される。
【０００９】
また、光電子増倍管への印加電圧としきい値の異なる組み合わせが複数用意され、各組み合わせごとに入射光量を変化させたときの入射光量と出力パルス数の関係が求められ、そのなかで最も線形な関係が得られ、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるような印加電圧としきい値の組み合わせで微弱光が測定される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光電子増倍管への印加電圧と、光電子増倍管の出力信号を２値化するためのしきい値電圧とを調整して、光電子増倍管への入射光量と出力パルス数を線形な関係にして測定を行うようにしているので、微弱光の強度をダイナミックレンジを広くして正確に測定でき、また、校正作業が簡単になる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図を参照して本発明の実施例を説明する。実施例の装置は、光電子増倍管を用いて光子計数法により微弱光の強度（光量）を測定する光測定装置であって、光電子増倍管の陰極と陽極間への印加電圧と、光電子増倍管の出力信号を２値化するためのしきい値電圧とを調整することにより、光電子増倍管への入射光量と単位時間当たりの出力パルス数を線形な関係（比例関係）にし得るようにした装置である。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１による光測定装置の概略構成を示している。同図において、不図示の集光光学系を介して微弱な測定光が光電子増倍管１（以下、ホトマルという）の光電面（陰極）に入射される。ホトマル１には高圧電源回路２から高電圧が陰極と陽極間に印加され、その印加電圧は、高圧電源回路２に付設された印加電圧調整ボリューム（印加電圧調整手段）ＶＲ１の操作により、例えば５００Ｖ〜９５０Ｖの範囲内で可変に調整できるようになっている。
【００１３】
ホトマル１からは測定光の強度に応じたパルス電流が出力され、それが電流／電圧変換及び増幅回路３によってパルス形状のホトマル出力信号に変換され、パルス２値化回路４に入力される。
【００１４】
ホトマル出力信号は、図２の左側に示す様に、測定光の強度に応じた波高が高い信号成分と、波高が低いノイズ成分を含んでいる。パルス２値化回路４は、比較回路から構成され、ホトマル出力信号の電圧をしきい値電圧Ｖｓと比較し、しきい値電圧Ｖｓより低ければノイズ成分とみなして「０」としてカットし、高ければ信号成分とみなして「１」として残す。こうして図２の右側に示すように信号成分のみが出力パルスとなったデジタル信号が生成される。
【００１５】
なお、パルス２値化回路４には、しきい値電圧Ｖｓを調整するためのしきい値調整回路５が接続されており、これに付設されたしきい値調整ボリューム（しきい値調整手段）ＶＲ２の操作により、しきい値電圧Ｖｓを例えば３０〜２００ｍＶの範囲内で可変に調整できるようになっている。
【００１６】
上記パルス２値化回路４からのデジタル信号はパルス数カウンタ６に入力される。このカウンタ６は、装置全体を制御する不図示のＣＰＵが実行するソフトウェアにより、あるいは専用のハードウェアにより構成され、デジタル信号に含まれる出力パルスの単位時間当たりの数をカウントする。そのカウント値は、測定光の強度を示しており、それが、測定結果として液晶表示装置などからなる表示部（モニタ）７に表示される。
【００１７】
ここで、従来では、ホトマルへの入射光量と単位時間当たりの出力パルス数（フォトンカウント値）の関係を線形な関係にすることは困難であったが、本実施例１では、印加電圧調整ボリュームＶＲ１の操作によりホトマル１への印加電圧を調整するとともに、しきい値調整ボリュームＶＲ２の操作により上記しきい値電圧Ｖｓを調整することにより、入射光量と出力パルス数を、図３に示すように、線形関係にすることができるようになっている。すなわち、印加電圧を高くすることはホトマルのゲインを上げるのと同じであるため、印加電圧を高くすると出力パルス数が増加し、低くすると減少する。また、しきい値電圧Ｖｓを高くすると、ホトマル出力信号の２値化で消える信号成分が増えるので出力パルス数が減少し、低くすると増加する。印加電圧としきい値電圧の一方だけの調整では、入射光量と出力パルス数を線形な関係にすることは困難であるが、両方の調整を適当に組み合わせて行うことにより線形な関係にすることができる。
【００１８】
ここで、本実施例の光測定装置が前述した被検眼の前房内の蛋白濃度などを測定する前眼部測定装置に用いられる場合に、上記印加電圧としきい値電圧の調整により、入射光量と出力パルス数を線形な関係にした光測定装置の例を以下に説明する。
【００１９】
前述したように、前眼部測定装置に用いられる光測定装置のホトマルに求められる特性は、方眼グラフで図３に示すように、入射光量に対してフォトンカウント値、すなわち前述した単位時間当たりの出力パルス数のカウント値が線形な関係になる特性である。
【００２０】
しかし、実際の特性は例えば図４に示すようになり、入射光量が多い領域（図４中で約１５μＷ以上の領域）では入射光量に対してフォトンカウント値が線形な関係になるものの、入射光量が少ない領域では線形な関係にならない。
【００２１】
このことを考慮し、まず所定光量の測定光を散乱させる標準散乱体（基準光源）を用いて測定光をホトマル１に入射して測定し、オペレータが表示部７を見て測定結果のフォトンカウント値を確認し、その値が求められている特性に対応する所定値になるように、ボリュームＶＲ１とＶＲ２の一方または両方を操作してホトマルの印加電圧と２値化のためのしきい値電圧の一方または両方を調整して、これを校正点とする。この校正点での入射光量は上述した入射光量が多い領域内の所定光量とする。この校正点を図５の左側に示した入射光量とフォトンカウント値の関係のグラフにおいて黒丸で示してある。ホトマルの本来の特性により、この校正点より下の領域では、入射光量とフォトンカウント値が線形な関係になる保証はない。
【００２２】
このため、それぞれ入射光量が校正点より低い所定光量になる別の複数種類の散乱体（光源）を用意しておき、順次それぞれを用いて測定光を測定し、調整を行う。ここで図５の左側のグラフにおいて、種々の入射光量のそれぞれに対するフォトンカウント値が、実線の曲線で描かれており、求めるべき線形な関係が点線で示されている。例えば、入射光量がＱ１、Ｑ２となる散乱体を用いた場合、線形な関係となるフォトカウント値Ｃ１、Ｃ２が、白丸で示されており、実際のフォーマットカウント値Ｃ１’、Ｃ２’は、これより低い値となっており、「ＮＧ」となる。そこで、入射光量がＱ１となる散乱体を用い、ホトマルへの印加電圧を上げ、またしきい値電圧を下げて、図５の右側に示すように、測定されるフォトンカウント値が許容範囲内で線形な関係になる値Ｃ１とほぼ一致するように、ホトマルへの印加電圧と２値化のためのしきい値電圧を調整する。
【００２３】
同様に、入射光量がＱ２となる散乱体を用い、測定されるフォトンカウント値が許容範囲内で線形な関係になる値Ｃ２とほぼ一致するように、印加電圧としきい値電圧を調整する。そして、予め定めた数の散乱体による測定と調整が終了したら、測定光を入射しないで測定を行い、その入射光量ゼロでの測定結果のフォトンカウント値、いわゆるダークカウント値がゼロに近い所定値以下であるか確認し、前記所定値より大きかったら、所定値以下になるように調整する。
【００２４】
その後、再度それぞれの散乱体を使用して測定を行い、すべての測定でフォトンカウント値が線形な関係となるフォトンカウント値にほぼ一致し、かつホトマルへの入射光量がゼロのときにホトマルからの出力パルス数が所定値以下の値となっていたら、ＯＫとする。
【００２５】
実際には、１つの散乱体を用いたときの調整により、他の散乱体を用いて行われた線形な関係が崩れたり、あるいはゼロ点がずれる場合が多いので、複数回の調整が必要になる。そこで、ホトマルへの印加電圧としきい値電圧の異なる組み合わせを多数用意し、各組み合わせごとにホトマルへの入射光量を変化させて、入射光量とフォトンカウント値（出力パルス数）の関係を求め、そのなかで最も線形な関係が得られ、かつホトマルへの入射光量がゼロのときにホトマルからの出力パルス数が所定値以下の値となる印加電圧としきい値電圧の組み合わせで、測定を行うと、好ましい結果が得られる。この場合、印加電圧としきい値電圧の値をそれぞれ種々に変化させ、そのいずれかの印加電圧といずれかのしきい値電圧の組み合わせを多数作れば作るほど、理想とする線形な関係が得られる。
【００２６】
以上のような本実施例によれば、ボリュームＶＲ１及びＶＲ２の操作によりホトマル１への印加電圧と共にホトマル出力信号の２値化のためのしきい値電圧を調整することにより、広いダイナミックレンジでホトマル１への入射光量と出力パルス数の関係を線形な関係にし、微弱光の強度の測定を正確に行えるようにすることができる。また、環境変化、経年変化により、オフセット誤差が発生しても、線形な特性となっているので、校正（キャリブレーション）が容易になる。
【実施例２】
【００２７】
実施例１では光測定装置が例えば前眼部測定装置に用いられるものとして、微弱光の測定の際に複数種類の散乱体を用いて異なる光量の測定光を入射するものとしたが、光測定装置が他の用途に用いられる場合、図６に示す実施例２の構成により測定光を入射して測定を行うようにしてもよい。なお、図６において実施例１の図１中と共通の部分には共通の符号を付してあり、その共通部分の説明は省略する。
【００２８】
図６において、光測定装置８の装置本体（筐体）９内には、実施例１と同じホトマル１、印加電圧調整ボリュームＶＲ１を備えた高圧電源回路２、電流／電圧変換及び増幅回路３、パルス２値化回路４、しきい値調整ボリュームＶＲ２を備えたしきい値調整回路５、およびパルス数カウンタ６が設けられており、また共通の表示部（モニタ）７が装置本体９外に臨むように設けられている。
【００２９】
また、測定光をホトマル１の光電面に入射するための対物レンズ１０、ミラー１１、及び絞り１２などからなる集光光学系が装置本体９に設けられている。
【００３０】
この光測定装置８の装置本体９の正面側（対物レンズ１０側）に対して投光装置２０の装置本体（筐体）２１が不図示のネジなどによる結合構造により、着脱自在に且つ外光を完全に遮光した状態で連結できるようになっている。
【００３１】
投光装置２０の装置本体２１の前端部には、光測定装置８の対物レンズ１０に対応した開口２１ａが形成されている。装置本体２１内の後端部には、測定光を一定の光量で安定して発光するＬＥＤなどからなる光源２２が設けられている。その前側近傍にはターレット式の光量可変板２３が回転軸２４により回転可能に支持されており、回転軸２４の装置本体２１から突出する後端部に形成されたツマミ２５をオペレータが回して光量可変板２３を回転できるようになっている。
【００３２】
図６の下側に示すように、円形の光量可変板２３は、それ自体は完全に遮光する不透明な材質からなり、ここでは５つの円形の穴が周方向にほぼ半周強の部分に渡って並んで形成され、その内の４つには、それぞれ濃度が異なるＮＤフィルタ（減光フィルタ）Ｆ１〜Ｆ４が嵌め込まれている。残りの１つの穴２３ａは何も嵌め込まれていないスルーの穴となっている。また、穴が形成されていない部分の周方向の中央部において円形の破線で示す部分は、光源２２からの光を完全に遮光するために対向させる遮光部２３ｂとなっている。
【００３３】
光測定装置８のホトマル１の特性を線形なものに調整するときには、図示のように光測定装置８と投光装置２０の装置本体９，２１どうしを連結し、光源２２を点灯させ、ツマミ２５の操作により、まず光量可変板２３をそのスルーの穴２３ａが光源２２に対向する位置に回転させて光源２２からの所定光量の測定光をそのまま光測定装置８の対物レンズ１０へ投光する。測定光は対物レンズ１０で集光され、ミラー１１で反射され、絞り１２の穴を通ってホトマル１の光電面に入射され、その入射光量が測定される。これは、実施例１における校正点における調整に相当し、オペレータが表示部７を見て測定結果のフォトンカウント値を確認し、その値がホトマル１に求められている特性に対応する所定値になるように、ボリュームＶＲ１とＶＲ２の一方または両方を操作してホトマルの印加電圧と２値化のためのしきい値電圧の一方または両方を調整する。
【００３４】
その後、順次ＮＤフィルタＦ１〜Ｆ４のそれぞれが光源２２に対向する位置のそれぞれに光量可変板２３を回転させて、それぞれ異なる濃度で減光された異なる所定光量の測定光を投光させてホトマル１に入射させ、測定を行う。そして実施例１の場合と同様に、それぞれの入射光量においてフォトンカウント値が入射光量と線形関係になる値とほぼ一致するようにホトマルの印加電圧としきい値電圧を調整する。各フィルタＦ１〜Ｆ４による測定と調整が終了したら、遮光部２３ｂが光源２２に対向する位置に光量可変板２３を回転させてホトマルへの入射光量をゼロとし、先述したダークカウント値がゼロに近い所定値以下になるように印加電圧としきい値電圧を調整する。その後、上記のそれぞれの測定と調整を再度行い、ＯＫとなれば調整を終了する。
【００３５】
また、ホトマルへの印加電圧としきい値の調整は、実施例１において述べたように、ホトマルへの印加電圧としきい値電圧の異なる組み合わせを多数用意し、各組み合わせごとにホトマルへの入射光量を変化させて、入射光量とフォトンカウント値の関係を求め、そのなかで最も線形な関係が得られ、かつホトマルへの入射光量がゼロのときにホトマルからの出力パルス数が所定値以下の値となる印加電圧としきい値電圧の組み合わせで行うようにしてもよい。
【００３６】
以上のような本実施例２によれば、実施例１と同様に、ホトマルの印加電圧と２値化のためのしきい値電圧の調整により、ホトマルへの入射光量と出力パルス数が線形な関係になるので、微弱光の強度の測定を正確に行うことができる。
【実施例３】
【００３７】
上述した実施例１及び２の光測定装置において、高圧電源回路２としきい値調整回路５は、それぞれホトマル１の特性が線形な特性となるように、印加電圧としきい値電圧がボリュームＶＲ１，ＶＲ２で設定されているので、ホトマル１とセットになっている。このため、例えば、出荷されユーザーに使用された光測定装置において経年変化でホトマルが劣化した場合、ホトマルのみ交換すると、前述した入射光量と出力パルス数の関係で線形性が得られる保証は全くないので、またホトマルの調整を行う必要があり、手間と費用がかかり問題である。この問題を解決する実施例３による光測定装置の構成を図７により説明する。
【００３８】
図７において、ホトマルユニット１３は、ホトマルとその周辺回路をユニット化して、カートリッジのように光測定装置の本体に着脱可能に装着され、接続されるようにしたものであり、ホトマルソケット１４を介してホトマル１を接続したユニット基板１５をホトマルユニット本体の筐体１６に収容した構成となっている。筐体１６には、ホトマル１の光電面を外部に露出させる開口１６ａが形成されている。
【００３９】
ユニット基板１５上には、詳しく図示していないが、実施例１，２の構成における高圧電源回路２とその印加電圧調整ボリュームＶＲ１、電流／電圧変換及び増幅回路３、パルス２値化回路４、並びにしきい値調整回路５及びそのしきい値調整ボリュームＶＲ２が設けられており、高圧電源回路２と電流／電圧変換及び増幅回路３がホトマルソケット１４を介してホトマル１に接続される。また、ユニット基板１５には、電源接続用のコネクタ１７と信号線接続用のコネクタ１８が接続されている。
【００４０】
コネクタ１７，１８は光測定装置の本体側に設けられたコネクタ３１，３２に着脱可能に接続される。コネクタ３１には光測定装置の本体側に設けられた基板駆動用電源３０が接続されており、これからコネクタ３１及び１７を介してホトマルユニット１３のユニット基板１５上の各回路に電力が供給される。また、コネクタ３２には光測定装置の本体側に設けられた実施例１，２の構成におけるパルス数カウンタ６が接続され、その後段に表示部７が接続されており、コネクタ３２と１８を介してパルス数カウンタ６がホトマルユニット１３のユニット基板１５上のパルス２値化回路４に接続される。
【００４１】
このような構成のホトマルユニット１３をメーカーの工場で製造した後、光測定装置の本体に装着しコネクタ１７，１８を介して本体の回路に接続し、実施例１あるいは２と同様にホトマル１の調整を行ない、その後、これを装着した光測定装置ごと出荷するか、あるいは調整を行った光測定装置の本体から取り外して交換用として単体で用意しておく。出荷された光測定装置においてホトマル１の劣化などに応じてホトマルユニット１３を交換するときには、新しいホトマルユニット１３のホトマル１の調整は、既になされているので、行なう必要がなく、その手間と費用がかからず、交換は差し替えだけで非常に簡単に行なえるという利点がある。
【実施例４】
【００４２】
実施例３では、上述した利点があるが、ホトマル１の交換と共に実施例１，２の構成における回路２〜５も交換することになり、中でも高圧電源回路２は、ホトマル１と比べてコストが１／２近くと高く、寿命も長いので不経済である。この問題点を考慮した実施例４を図８により説明する。図８において実施例３の図７中と共通ないし対応する部分には共通の符号を付してあり、共通部分の説明は省略する。
【００４３】
図８に示す実施例４では、ホトマルユニット１３のユニット基板１５上に実施例１，２の構成における高圧電源回路２及びその印加電圧調整ボリュームＶＲ１が設けられておらず、電流／電圧変換及び増幅回路３、パルス２値化回路４及びしきい値調整回路５及びそのしきい値調整ボリュームＶＲ２だけ設けられている。
【００４４】
そして、光測定装置の本体側に設けられた高圧電源基板３３上に高圧電源回路２及びその印加電圧調整ボリュームＶＲ１が設けられている。高圧電源基板３３は基板駆動用電源３０に接続され、これから電力が基板３３上の高圧電源回路２に供給される。ホトマル１に電圧を印加するためのホトマルソケット１４の端子はホトマルユニット１３側のソケット１７と光測定装置本体側のコネクタ３１を介して高圧電源基板３３に接続され、これらを介して高圧電源回路２からホトマル１に対してボリュームＶＲ１で調整される印加電圧が印加される。
【００４５】
また、基板駆動用電源３０から装置本体側のコネクタ３２とホトマルユニット１３側のコネクタ１８を介してユニット基板１５上の各回路３〜５に電力が供給される。これ以外の構成は実施例３と共通とする。
【００４６】
このような構成のホトマルユニット１３をメーカーの工場で製造した後、光測定装置の本体に装着しコネクタ１７，１８を介して本体の回路に接続し、実施例１あるいは２と同様にしてボリュームＶＲ１とＶＲ２でホトマル１への印加電圧と２値化のためのしきい値電圧を調整してホトマル１の調整を行ない、その後、これを装着した光測定装置ごと出荷するか、あるいは校正を行った光測定装置の本体から取り外して交換用として単体で用意しておく。出荷された光測定装置においてホトマル１の劣化などに応じてホトマルユニット１３を交換するときには、例えば、交換して装置本体に装着した新しいホトマルユニット１３に対して実施例２の投光装置２０と同様の投光装置を連結して、ホトマル１の調整を行う。その際に、前述した２値化のためのしきい値電圧は、既に工場でホトマル１の特性が線形な特性に調整されているので、ボリュームＶＲ１でホトマル１への印加電圧のみを調整すればよく、調整作業を簡単に行うことができる。なお、ホトマルユニット１３の工場で設定した印加電圧を記録しておき、交換時にその印加電圧に設定してから調整を行えば更に調整を簡単に行うことができる。
【００４７】
以上のような本実施例４によれば、実施例３と比較して、ホトマルユニット１３の交換時に、コストがかかる高圧電源回路２を無駄に交換せずに済む点で有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１による光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ホトマル出力信号とその２値化後のデジタル信号を示す信号波形図である。
【図３】前眼部測定装置で求められているホトマルへの入射光量に対するフォトンカウント値の特性（線形）を示す線図である。
【図４】ホトマルへの入射光量に対するフォトンカウント値の本来の特性（非線形）を示す線図である。
【図５】実施例１の調整により、ホトマルへの入射光量に対するフォトンカウント値の特性が線形にされる様子を示す説明図である。
【図６】実施例２における光測定装置と微弱光の投光装置の構成を示す概略構成図である。
【図７】実施例３における光測定装置のホトマルユニットと、それに関連した構成を示す概略構成図である。
【図８】実施例４における光測定装置のホトマルユニットと、それに関連した構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ ホトマル（光電子増倍管）
２ 高圧電源回路
３ 電流／電圧変換及び増幅回路
４ パルス２値化回路
５ しきい値調整回路
６ パルス数カウンタ
７ 表示部
８ 光測定装置
１０ 対物レンズ
１１ ミラー
１２ 絞り
１３ ホトマルユニット
１５ ユニット基板
１７，１８，３１，３２ コネクタ
２０ 投光装置
２２ 光源
２３ 光量可変板
３０ 基板駆動用電源
ＶＲ１ 印加電圧調整ボリューム
ＶＲ２ しきい値調整ボリューム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定方法であって、
前記光電子増倍管への印加電圧としきい値を、光電子増倍管への入射光量と出力パルス数が線形な関係になるように、調整して微弱光を測定することを特徴とする光測定方法。
【請求項２】
前記光電子増倍管に対してそれぞれ光量が異なる微弱光を入射し、それぞれの入射光量ごとに、測定される出力パルス数が線形な関係になる値とほぼ一致するように、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるように、光電子増倍管への印加電圧としきい値を調整することを特徴とする請求項１に記載の光測定方法。
【請求項３】
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定方法であって、
光電子増倍管への印加電圧としきい値の異なる組み合わせを複数用意し、
各組み合わせごとに入射光量を変化させたときの入射光量と出力パルス数の関係を求め、
そのなかで最も線形な関係が得られ、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるような印加電圧としきい値の組み合わせで微弱光を測定することを特徴とする光測定方法。
【請求項４】
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定装置であって、
光電子増倍管への印加電圧を調整する手段と、
前記しきい値を調整する手段を有し、
前記印加電圧としきい値を調整することにより、光電子増倍管への入射光量と出力パルス数を線形な関係にして微弱光を測定することを特徴とする光測定装置。
【請求項５】
前記光電子増倍管に対してそれぞれ異なる光量の微弱光を入射する投光装置を着脱自在に設け、該投光装置により、光電子増倍管に対してそれぞれ光量が異なる微弱光を入射し、それぞれの入射光量ごとに、測定される出力パルス数が線形な関係になる値とほぼ一致するように、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるように、印加電圧としきい値を調整することを特徴とする請求項４に記載の光測定装置。
【請求項６】
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定装置であって、
光電子増倍管への印加電圧を調整する手段と、
前記しきい値を調整する手段を有し、
光電子増倍管への印加電圧としきい値の異なる組み合わせを複数用意し、各組み合わせごとに微弱光量を変化させたときの入射光量と出力パルス数の関係を求め、そのなかで最も線形な関係が得られ、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となる印加電圧としきい値の組み合わせで微弱光を測定することを特徴とする光測定装置。
【請求項７】
前記光電子増倍管と、前記印加電圧を発生する高圧電源回路と、前記印加電圧を調整する手段と、前記しきい値を調整する手段とを一体化して構成される光電子増倍管ユニットを、光測定装置本体に対して着脱自在に装着することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の光測定装置。
【請求項８】
前記光電子増倍管としきい値を調整する手段を一体化して構成される光電子増倍管ユニットを、光測定装置本体に対して着脱自在に装着し、前記印加電圧を発生する高圧電源回路と、該印加電圧を調整する手段を、光測定装置本体側の回路に対して着脱自在に接続することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の光測定装置。
【請求項１】
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定方法であって、
前記光電子増倍管への印加電圧としきい値を、光電子増倍管への入射光量と出力パルス数が線形な関係になるように、調整して微弱光を測定することを特徴とする光測定方法。
【請求項２】
前記光電子増倍管に対してそれぞれ光量が異なる微弱光を入射し、それぞれの入射光量ごとに、測定される出力パルス数が線形な関係になる値とほぼ一致するように、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるように、光電子増倍管への印加電圧としきい値を調整することを特徴とする請求項１に記載の光測定方法。
【請求項３】
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定方法であって、
光電子増倍管への印加電圧としきい値の異なる組み合わせを複数用意し、
各組み合わせごとに入射光量を変化させたときの入射光量と出力パルス数の関係を求め、
そのなかで最も線形な関係が得られ、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるような印加電圧としきい値の組み合わせで微弱光を測定することを特徴とする光測定方法。
【請求項４】
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定装置であって、
光電子増倍管への印加電圧を調整する手段と、
前記しきい値を調整する手段を有し、
前記印加電圧としきい値を調整することにより、光電子増倍管への入射光量と出力パルス数を線形な関係にして微弱光を測定することを特徴とする光測定装置。
【請求項５】
前記光電子増倍管に対してそれぞれ異なる光量の微弱光を入射する投光装置を着脱自在に設け、該投光装置により、光電子増倍管に対してそれぞれ光量が異なる微弱光を入射し、それぞれの入射光量ごとに、測定される出力パルス数が線形な関係になる値とほぼ一致するように、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となるように、印加電圧としきい値を調整することを特徴とする請求項４に記載の光測定装置。
【請求項６】
微弱光を光電子増倍管に入射し、光電子増倍管の出力信号をしきい値と比較して得られる出力パルスの数をカウントして微弱光の強度を測定する光測定装置であって、
光電子増倍管への印加電圧を調整する手段と、
前記しきい値を調整する手段を有し、
光電子増倍管への印加電圧としきい値の異なる組み合わせを複数用意し、各組み合わせごとに微弱光量を変化させたときの入射光量と出力パルス数の関係を求め、そのなかで最も線形な関係が得られ、かつ光電子増倍管への入射光量がゼロのときに光電子増倍管からの出力パルス数が所定値以下の値となる印加電圧としきい値の組み合わせで微弱光を測定することを特徴とする光測定装置。
【請求項７】
前記光電子増倍管と、前記印加電圧を発生する高圧電源回路と、前記印加電圧を調整する手段と、前記しきい値を調整する手段とを一体化して構成される光電子増倍管ユニットを、光測定装置本体に対して着脱自在に装着することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の光測定装置。
【請求項８】
前記光電子増倍管としきい値を調整する手段を一体化して構成される光電子増倍管ユニットを、光測定装置本体に対して着脱自在に装着し、前記印加電圧を発生する高圧電源回路と、該印加電圧を調整する手段を、光測定装置本体側の回路に対して着脱自在に接続することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の光測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１３３１４７（Ｐ２００６−１３３１４７Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２４４７３（Ｐ２００４−３２４４７３）
【出願日】平成１６年１１月９日（２００４．１１．９）
【出願人】（０００１６３００６）興和株式会社 (618)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月９日（２００４．１１．９）
【出願人】（０００１６３００６）興和株式会社 (618)
【Ｆターム（参考）】
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