光計測システム、被検体観察装置、および光計測方法
【課題】光検出器への過大な光の入射を防ぎながら、光増幅する。
【解決手段】光計測システムは、光増幅ユニット１０６、光検出器１０８、および第１の制御部１１０を備える。光増幅ユニット１０６は入射光を増幅する。光検出器１０８は受光量に応じた電気信号を生成する。第１の制御部１１０は予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する。予備検出制御において光増幅器の利得を第１の利得に調節する。第１の利得で増幅された予備光の受光量に応じた予備信号を生成する。本利得決定処理において予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第２の利得を本利得に定める。予備信号の信号強度が閾値より高い場合には第３の利得を本利得に定める。本検出制御において光増幅ユニット１０６の利得を本利得に調節する。本利得で増幅された検出信号光の受光量に応じた検出信号を生成する。第２の利得を本利得に定めた場合には検出信号に基づいて入射光の光量を算出する。
【解決手段】光計測システムは、光増幅ユニット１０６、光検出器１０８、および第１の制御部１１０を備える。光増幅ユニット１０６は入射光を増幅する。光検出器１０８は受光量に応じた電気信号を生成する。第１の制御部１１０は予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する。予備検出制御において光増幅器の利得を第１の利得に調節する。第１の利得で増幅された予備光の受光量に応じた予備信号を生成する。本利得決定処理において予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第２の利得を本利得に定める。予備信号の信号強度が閾値より高い場合には第３の利得を本利得に定める。本検出制御において光増幅ユニット１０６の利得を本利得に調節する。本利得で増幅された検出信号光の受光量に応じた検出信号を生成する。第２の利得を本利得に定めた場合には検出信号に基づいて入射光の光量を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光計測システム、被検体監察装置、および光計測方法に関し、特に光検出器の前段に光増幅器を配して被検体からの検出信号光を直接光増幅する光計測システム、光計測システムを用いた被検体観察装置、および光計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体である生体からの発光や散乱光を用いて生体内部の情報を計測する装置が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された技術においては、光信号を電気信号に変換することなく直接増幅する光増幅器を用いることにより、高いＳ／Ｎ比の信号を高速に取得することを可能にしていた。これにより、生体による強い散乱により減衰した光であっても得られる画像や生体情報の精度を向上させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２６１１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の記載においては、光検出器の前段に光増幅器が配置され、光増幅器は一定の利得で入射光を増幅する。したがって、光増幅器に増幅される出射光の光量は、入射光の光量に比例する。それゆえ、光増幅器の入射光の光量が高い場合には、出射光の光量が光検出器の最大受光限界値を超えることがある。最大受光限界値を超える光量の光を受光することにより光検出器が破損することがあった。
【０００５】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明では、光増幅器により微弱な入射光を検出可能にしながら、光検出器への過大な光量の光の受光を防ぐ光計測システム、光計測システムを用いた被検体観察装置、および光計測方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した諸課題を解決すべく、本発明による光計測システムは、
入射光を可変の利得で増幅して出射可能な光増幅ユニットと、
光増幅ユニットから出射する光の受光量に応じた電気信号を生成する光検出器と、
光増幅ユニットおよび光検出器に対して、予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する第１の制御部とを備え、
第１の制御部は、
予備検出制御において、光増幅ユニットの利得を第１の利得に調節し、第１の利得で増幅された入射光の受光量に応じた電気信号を予備信号として光検出器に生成させ、
本利得決定処理において、予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を本検出制御において用いる本利得に定め、予備信号の信号強度が閾値より高い場合には光増幅ユニットで増幅された入射光の光量が光検出器の最大受光限界値未満となるように予備信号に応じて第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を本利得に定め、
本検出制御において、光増幅ユニットの利得を本利得に調節し、本利得で増幅された入射光の受光量に応じた検出信号を光検出器に生成させ、少なくとも第２の利得を本利得に定めた場合には検出信号に基づいて入射光の光量を算出する
ことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明による被検体観察装置は、入射光を可変の利得で増幅して出射可能な光増幅ユニットと、光増幅ユニットから出射する光の受光量に応じた電気信号を生成する光検出器と、光増幅ユニットおよび光検出器に対して予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する第１の制御部とを備え、第１の制御部は予備検出制御において光増幅ユニットの利得を第１の利得に調節し第１の利得で増幅された入射光の受光量に応じた電気信号を予備信号として光検出器に生成させ、本利得決定処理において予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を本検出制御において用いる本利得に定め予備信号の信号強度が閾値より高い場合には光増幅ユニットで増幅された入射光の光量が光検出器の最大受光限界値未満となるように予備信号に応じて第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を本利得に定め、本検出制御において光増幅ユニットの利得を本利得に調節し本利得で増幅された入射光の受光量に応じた検出信号を光検出器に生成させ少なくとも第２の利得を本利得に定めた場合には検出信号に基づいて入射光の光量を算出する光計測システムと、
光増幅ユニットに、被検体の一点である観察点における光を伝達し、入射させる光伝達器と、
観察点を変位させる走査部と、
第１の制御部に、予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御によって構成されるシーケンス制御を繰返し実行させる第２の制御部と、
各シーケンス制御の実行時の観察点の位置を決定する位置決定部と、
各シーケンス制御により算出された入射光の光量と位置決定部により決定された観察点の位置とに基づいて、被検体の画像を再構成する画像再構成部とを備える
ことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明による光計測方法は、
入射光を増幅する利得を第１の利得に調節する第１のステップと、
入射光を第１の利得で増幅した予備光の受光量に応じた予備信号を生成する第２のステップと、
予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を本検出制御において用いる本利得に定め、予備信号の信号強度が閾値より高い場合には増幅された入射光の光量が光検出器の最大受光限界値未満となるように予備信号に応じて第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を本利得に定める第３のステップと、
入射光を増幅する利得を本利得に調節する第４のステップと、
入射光を本利得で増幅した検出信号光の受光量に応じた検出信号を生成する第５のステップと、
少なくとも第２の利得を本利得に定めた場合には検出信号に基づいて入射光の光量を算出する第６のステップとを備える
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成された本発明に係る光計測システムによれば、微弱な光を検出可能でありながら光検出器への過大な光量の光の受光を防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光計測システムを含む被検体観察装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施形態における被検体観察制御において、制御部によって実行される処理を説明するフローチャートである。
【図３】被検体上で観察点を移動させる経路である走査経路を説明するための被検体の正面図である。
【図４】第１の実施形態における予備検出のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図５】第１の実施形態における本利得決定のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図６】増幅無しまたは第２の利得で増幅した場合における検出光プローブに採取される採取光の光量の対数に対する光検出器に入射する入射光の光量の対数を示すグラフである。
【図７】閾値に基づいて第２、第３の利得で増幅した場合における採取光の光量の対数に対する入射光の光量の対数を示すグラフである。
【図８】採取光の光量の対数に対して設定すべき本利得の対数を示したグラフである。
【図９】第１の実施形態における本検出のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１０】検出信号の補正を説明するためのグラフである。
【図１１】第２の実施形態における本利得決定のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態における本検出のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に係る光計測システムを含む被検体観察装置の概略構成を示す構成図である。
【図１４】第３の実施形態における被検体観察制御において、制御部によって実行される処理を説明するフローチャートである。
【図１５】第３の実施形態における予備検出のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１６】第３の実施形態における減衰率決定のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１７】採取光の光量の対数に対して設定すべき減衰率の対数を示したグラフである。
【図１８】第３の実施形態における本検出決定のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１９】異なる波長の光の光量を、第１、第２の実施形態を適用した光計測システムを用いて検出可能な装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【図２０】異なる波長の光の光量を、第１、第２の実施形態を適用した光計測システムを用いて検出可能な装置の第２の実施形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した光計測システムを有する被検体観察装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光計測システムを用いた被検体観察装置の概略構成を示す構成図である。
【００１３】
被検体観察装置１００は、走査型顕微鏡や走査型内視鏡であって、光源１０１、照明光プローブ１０２、走査機構１０３、走査機構駆動部１０４、検出光プローブ１０５、光増幅ユニット１０６、励起光源１０７、光検出器１０８、画像処理部１０９、制御部１１０、ＳＤＲＡＭ１１１、表示部１１２、およびＲＯＭ１１３などを含んで構成される。
【００１４】
光源１０１と照明光プローブ１０２とが、光増幅ユニット１０６と検出光プローブ１０５、励起光源１０７、および光検出器１０８とが、光ファイバにより結合される。また、画像処理部１０９と、光検出器１０８、制御部１１０、ＳＤＲＡＭ１１１、および表示部１１２とが、制御部１１０と光源１０１、走査機構駆動部１０４、励起光源１０７、光検出器１０８、およびＲＯＭ１１３とが導電部材により結合される。
【００１５】
光源１０１は、例えば半導体レーザやランプなどによって構成され、可視光帯域から赤外域までの波長の光を出射する。光源１０１から出射される照射光は、光ファイバにより照明光プローブ１０２に伝達される。照明光プローブ１０２には、複数のレンズなどの光学部材（図示せず）が設けられ、伝達された照射光は被検体ｏｂｊの一点である観察点に向けて出射される。
【００１６】
照明光プローブ１０２は、走査機構１０３により支持される。走査機構１０３は偏向手段を有しており、照射光を任意の方向に偏向させる。照射光を偏向させることにより観察点の位置を変えることが可能である。走査機構駆動部１０４によって偏向手段は駆動され、照射光により被検体ｏｂｊを走査可能である。なお、走査機構駆動部１０４は、制御部１１０によって制御される。
【００１７】
照射光が照射された被検体からの散乱光、透過光、反射光、および屈折光は検出光プローブ１０５の入射端に入射する。検出光プローブ１０５には、複数のレンズや絞りなどの光学部材（図示せず）が設けられる。検出光プローブ１０５の入射端に入射した光は光ファイバにより光増幅ユニット１０６に伝達される。
【００１８】
光増幅ユニット１０６は、例えば希土類を添加した光ファイバ増幅器であって、入射する信号光を増幅して出射する。なお、増幅の利得は、励起光源１０７から供給される励起光の強度、ファイバの長さや希土類の添加量などのファイバ特性等に応じて定まる。本実施形態では、励起光の強度、すなわち光量を調節することにより、増幅の利得が調節される。
【００１９】
励起光源１０７は励起光を出射可能であり、制御部１１０により励起光の光量が調節される。なお、励起光の供給が無い場合には、1を利得として信号光は増幅され信号光の強度は変化しない。検出光プローブ１０５により採取された光が信号光として光増幅ユニット１０６に入射し、後述するように定められる利得により光を増幅して光検出器１０８に出射される。
【００２０】
光検出器１０８は、例えばフォトダイオードなどであって受光量に応じた電気信号を原画素信号として生成する。なお、後述するように、光検出器１０８における単一の原画素信号を生成するための受光期間は、第１、第２の受光期間に切替え可能であり、制御部１１０により切替えられる。第１の受光期間の受光により生成される原画素信号は予備信号として、以後の処理に用いられる。また、第２の受光期間の受光により生成される原画素信号は検出信号として、以後の処理に用いられる。
【００２１】
原画素信号は、光検出器１０８から画像処理部１０９に送信される。後に詳細に説明するように、予備信号は光増幅部１０６における利得を決定するために用いられ、検出信号は被検体画像を再構成するために用いられる。
【００２２】
原画素信号が予備信号である場合には、画像処理部１０９は、予備信号を制御部１１０に送信する。原画素信号が検出信号である場合には、画像処理部１０９は、制御部１１０の制御に基づいて、ＳＤＲＡＭ１１１の定められた領域に検出信号を、二次画素信号として格納する。また、後述するように、画像処理部１０９は必要に応じて検出信号に補正処理を施し、補正処理を施した検出信号を、二次画素信号としてＳＤＲＡＭ１１１に格納する。
【００２３】
複数の観察点夫々に対応する検出信号が二次画素信号としてＳＤＲＡＭ１１１に格納されると、画像処理部１０９は、複数の二次画素信号によって構成される画像信号に対してガンマ補正などの所定の画像処理を施す。画像処理部１０９は、所定の画像処理が施された画像信号を表示部１１２に送信する。表示部１１２はＣＲＴモニタ、液晶モニタなどの表示装置であって、受信した画像信号に相当する画像を表示する。
【００２４】
制御部１１０は、被検体観察装置１００の各部位の動作を制御する。動作の制御のために必要な情報がＲＯＭ１１３に格納され、必要に応じて制御部１１０に読出される。
【００２５】
なお、制御部１１０および画像処理部１０９は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。
【００２６】
被検体の観察時に、制御部１１０が実行する被検体観察制御について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、被検体観察制御は、観察を開始させる操作指令が入力部（図示せず）に入力されることにより開始する。また、観察を終了する操作指令が入力されるとき、または被検体観察装置１００の電源がＯＦＦになるときに、被検体観察制御は終了する。
【００２７】
ステップＳ１０１において、制御部１１０は光源１０１に照射光を発光させる。なお、照射光は連続光として発光されてもよいし、パルス発光されてもよく、観察の目的に応じて定められる。照射光を発光させると、ステップＳ１０２に進む。
【００２８】
ステップＳ１０２では、制御部１１０は走査機構駆動部１０４に被検体の走査を開始させる。走査を開始させると、照射光を偏向することにより、図３に示すように、観察点ｏｐを被検体上において所定の走査経路ｓｃに沿って移動する。走査を開始させると、ステップＳ１０３に進む。
【００２９】
ステップＳ１０３では、制御部１１０は画像処理部１０９にＳＤＲＡＭ１１１に格納された画像信号を消去させる。画像信号を消去させることにより、それまで格納されていた画像信号の次のフレームの画像信号を格納可能になる。画像信号の格納後、ステップＳ２００に進む。
【００３０】
ステップＳ２００では、制御部１１０は予備検出制御を実行する。後述するように、予備検出制御により光検出器１０８が予備信号を生成する。予備検出制御の実行により予備信号を生成すると、ステップＳ３００に進む。
【００３１】
ステップＳ３００では、制御部１１０は、ステップＳ２００において生成した予備信号に基づいて本利得決定制御を実行する。後述するように、本利得決定制御では、本検出制御において光増幅ユニット１０６に設定すべき利得である本利得を決定する。本利得の決定後、ステップＳ４００に進む。
【００３２】
ステップＳ４００では、制御部１１０は、ステップＳ３００において決定した本利得を用いて本検出制御を実行する。後述するように、本検出制御の実行により任意の観察点における検出信号が、観察点の位置に対応するＳＤＲＡＭ１１１の領域に、二次画素信号として格納される。なお、観察点の位置は走査機構駆動部１０４が検知する偏向方向などのパラメータにより決定され、制御部１１０に伝達される。任意の観察点における検出信号がＳＤＲＡＭ１１１に格納されると、ステップＳ１０４に進む。
【００３３】
なお、ステップＳ２００、ステップＳ３００、およびステップＳ４００の処理は、走査速度、すなわち観察点の移動速度に比べて極めて高速で行われ、実質的に同じ位置の観察点に対してステップＳ２００、ステップＳ３００、およびステップＳ４００の処理が実行される。すなわち、単一の位置の観察点に対して予備信号の生成、予備信号に基づく本利得の決定、および本利得を用いた検出信号の生成が実行される。
【００３４】
ステップＳ１０４では、制御部１１０は１フレームの画像信号を構成するすべての検出信号をＳＤＲＡＭ１１１に格納しているか否かを判別する。すべての検出信号を格納していない場合には、ステップＳ２００に戻る。なお、ステップＳ１０２の判別後、ステップＳ２００に戻るまでには、ステップＳ４００の処理の終了時の観察点の位置から観察点が移動する時間がかけられる。
【００３５】
以後、すべての検出信号が格納されるまで、ステップＳ２００、Ｓ３００、Ｓ４００、およびＳ１０４の処理を繰返す。すべての検出信号が格納されると、１フレームの画像信号が完成しており、ステップＳ１０５に進む。
【００３６】
ステップＳ１０５では、制御部１１０は画像処理部１０９を制御し、ＳＤＲＡＭ１１１に格納された１フレームの画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像信号に所定の画像処理を施すと、ステップＳ１０６に進む。
【００３７】
ステップＳ１０６では、制御部１１０は画像処理部１０９を制御し、ＳＤＲＡＭ１１１に格納され所定の画像処理の施された１フレームの画像信号を表示部１１２に送信する。表示部１１２は、受信した画像信号に相当する画像を表示する。１フレームの画像信号を表示部１１２に送信すると、ステップＳ１０２に戻り、制御部１１０は次のフレームの画像信号の生成のための制御を開始する。
【００３８】
次に、ステップＳ２００において実行される予備検出のサブルーチンについて、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
ステップＳ２０１では、制御部１１０は、励起光源１０７から出射する励起光の照射を停止させことにより光増幅ユニット１０６における利得を１に調節する。利得の調節後、ステップＳ２０２に進む。
【００４０】
ステップＳ２０２では、制御部１１０は光検出器１０８の受光期間を第１の受光期間に切替える。受光期間の切替え後、ステップＳ２０３に進む。
【００４１】
ステップＳ２０３では、制御部１１０は、光増幅ユニット１０６により増幅されない光を第１の受光期間だけ光検出器１０８に受光させることにより予備信号を生成させる。予備信号を生成させると、予備検出のサブルーチンを終了する。予備検出のサブルーチンを終了すると、前述のように、本利得決定処理（Ｓ３００）を開始する。
【００４２】
次に、ステップＳ３００で行われる本利得決定のサブルーチンについて、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
ステップＳ３０１において、制御部１１０は、ステップＳ２０３において生成した予備信号の信号強度が閾値より小さいか否かを判別する。信号強度が閾値より小さい場合には、ステップＳ３０２に進む。信号強度が閾値以上である場合には、ステップＳ３０３に進む。
【００４４】
ステップＳ３０２では、制御部１１０は、本検出制御（Ｓ４００）において設定する光増幅ユニット１０６の利得である本利得を、固定値である第２の利得に決定する。また、第２の利得にさせる励起光の光量を算出する。他方、ステップＳ３０３では、制御部１１０は、本利得を、予備信号の信号強度に応じた可変の第３の利得に決定する。また、第３の利得にさせる励起光の光量を算出する。
【００４５】
次に、図６〜図８を用いて、第２、第３の利得および閾値の関係について、以下に説明する。図６は、増幅無しまたは第２の利得で増幅した場合における検出光プローブ１０２に採取される採取光の光量の対数に対する光検出器１０８に入射する入射光の光量の対数を示すグラフである。図７は、閾値に基づいて第２、第３の利得で増幅した場合における採取光の光量の対数に対する入射光の光量の対数を示すグラフである。図８は、採取光の光量の対数に対して設定すべき本利得の対数を示したグラフである。
【００４６】
光検出器１０８は、検出可能な最低検出限界値と、損傷を生じ得る最大受光限界値とを特性として有している。光検出器１０８では、最低検出限界値と最大受光限界値の間の範囲に含まれる光量の光を検出可能である。従って、検出光プローブ１０２により採取された光である採取光の光量が最低検出限界値未満である場合には、光増幅をしなければ光量の検出が出来ない（符号Ａ参照）。
【００４７】
そこで、検出が望まれる採取光の最低光量を最低検出限界値に増幅させる利得以上の値が第２の利得に定められ、採取光の検出下限値が引き下げられる。一方で、第２の利得で増幅された光検出器１０８への入射光が最大受光限界値を超えると（符号Ｂ参照）、光量の検出が出来ないのみならず光検出器１０８に損傷を生じ得る。そこで、増幅された入射光が規定値となるときの採取光の光量に相当する予備信号の信号強度が、閾値に定められる。なお、規定値は最大受光限界値未満の任意の値に定められる。
【００４８】
閾値を超える範囲において、第３の利得によって増幅した採取光の光量が規定値と等しくなるように、第３の利得は定められる（図７参照）。したがって、図８に示すように、閾値を越える範囲において、採取光の光量の増加に応じて減少するように第３の利得は定められる。なお、採取光の光量に対する第３の利得の値は表データとしてＲＯＭ１１３に格納されており、第３の利得の計算時に制御部１１０に読出される。
【００４９】
ステップ３０２またはステップ３０３における本利得の決定後、本利得決定のサブルーチンを終了する。本利得決定のサブルーチンの終了後、前述のように、本検出のサブルーチン（Ｓ４００）を開始する。
【００５０】
次に、ステップＳ４００で行われる本検出のサブルーチンについて、図９のフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
ステップＳ４０１では、制御部１１０は、ステップＳ３０２またはステップＳ３０３で決定した本利得となるように、励起光源１０７から出射される励起光の光量を調節する。利得調節を終えると、ステップＳ４０２に進む。
【００５２】
ステップＳ４０２では、制御部１１０は、光検出器１０８の受光期間を第２の受光期間に切替える。受光期間の切替え後、ステップＳ４０３に進む。
【００５３】
ステップＳ４０３では、制御部１１０は、本利得に応じて増幅された光を第２の受光期間だけ光検出器１０８に受光させることにより、検出信号を生成させる。検出信号を生成させると、ステップＳ４０４に進む。
【００５４】
なお、第２の受光期間は、第１の受光期間より十分に長くなるように予め定められている。光検出器１０８の受光期間が長くなるほど、光検出器１０８のＳ／Ｎ比が大きくなる。本実施形態では、予備信号よりも検出信号に対して、高いＳ／Ｎ比が求められる。また、前述のように実質的に同じ位置の観察点に対して予備信号および検出信号を生成するためには、第１、第２の受光期間の合計期間が短いことが好ましい。それゆえ、第１の受光期間より第２の受光期間の方が長くなるように定められる。
【００５５】
ステップＳ４０４では、制御部１１０は、ステップＳ４０１で調節した利得が第３の利得であるか否かを判別する。第３の利得であった場合には、ステップＳ４０５に進む。第２の利得であった場合には、ステップＳ４０５をスキップしてステップＳ４０６に進む。
【００５６】
ステップＳ４０５では、制御部１１０は、画像処理部１０９を制御して、第２、第３の利得に基づいて、検出信号を補正する。図１０に示すように、採取光の光量の対数に対する検出信号の信号強度の対数は、採取光の光量が閾値に達するまでは光量に応じて増加する。
【００５７】
一方、閾値を越える範囲においては、採取光の光量の対数によらず一定となる（太線参照）。そこで、閾値を超える範囲においても採取光の光量に応じて信号強度が増加するように検出信号が補正される。さらに、本実施形態では、採取光の光量の対数の増加に対して、検出信号および補正した検出信号の信号強度の対数が、線形に増加するように（点線参照）検出信号が補正される。具体的には、第２の利得を第３の利得で除した補正係数を検出信号に乗じることにより、検出信号は補正される。検出信号の補正後、ステップＳ４０６に進む。
【００５８】
ステップＳ４０６では、制御部１１０は、画像処理部１０９を制御して、検出信号を二次画素信号としてＳＤＲＡＭ１１１に格納させる。なお、前述のように、観察点の照射位置毎に二次画素信号を格納するＳＤＲＡＭ１１１内の領域は別々に定められており、作成した検出信号に対応する観察点の位置に対して定められた領域に二次画素信号は格納される。二次画素信号のＳＤＲＡＭ１１１への格納を終えると、本検出のサブルーチンを終了して、ステップＳ１０４に進む（図２参照）。
【００５９】
以上のような構成の第１の実施形態の光計測システムによれば、予備信号の信号強度が閾値を超える場合には、光増幅ユニット１０６の本利得には、入射光の光量が一定の規定値となるように入射光を増幅する第３の利得が用いられる。したがって、光検出器１０８への入射光の光量の最大値は規定値に抑えられるので、光検出器１０８への過大な光量の光の入射を防止することが可能である。
【００６０】
また、第１の実施形態の光計測システムによれば、ダイナミックレンジを拡大することが可能である。光増幅ユニット１０６により採取光の光量が増幅されても、光検出器１０８の検出範囲、即ち最小検出限界値から最大受光限界値までの範囲は変わらないので、検出信号を補正しなければダイナミックレンジは増幅しない場合と変わらない。しかし、本実施形態によれば、検出信号を補正することにより、検出可能な採取光の光量の範囲、即ちダイナミックレンジを拡大することが可能である。
【００６１】
特に、本実施形態の光計測システムでは、採取光の光量により正確に対応するように検出信号が補正される。前述において、第３の利得は、予備検出時の採取光の光量と第３の利得との積が規定値と等しくなるように定められる。しかし、前述のように予備検出における光検出器１０８の受光期間は相対的に短くノイズの影響が大きくなるため、実際には必ずしも検出信号の信号強度は規定値に一致しない。しかし、検出信号を生成する時のＳ／Ｎ比は十分に大きく、増幅に用いた第３の利得を用いて検出信号を補正するので、予備検出におけるノイズの影響を排除することが可能である。それゆえ、補正された検出信号の信号強度を、採取光の光量により正確に対応させることが可能である。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る光計測システムについて説明する。第２の実施形態は検出信号の補正方法において第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能および構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００６３】
第２の実施形態では、画像処理部１０９の一部の機能および制御部１１０による一部の制御以外、すべての部位の機能および構成は第１の実施形態と同じである。
【００６４】
第２の実施形態では、制御部１１０は、第１の実施形態と同じく、被検体観察制御の実行時にステップＳ１０１〜ステップＳ１０３、ステップＳ２００（図２参照）の動作を実行する。第２の実施形態では、第１実施形態と一部異なる本利得決定のサブルーチンが実行される。すなわち、第２の実施形態では、ステップＳ２０３における予備信号の生成後、ステップＳ５００の本利得決定のサブルーチンが開始される。
【００６５】
図１１に示すように、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０３では、第１の実施形態の本利得決定のサブルーチンにおけるステップＳ３０１〜ステップＳ３０３と同じ制御が行われる。
【００６６】
第１の実施形態と異なり、ステップＳ５０３における本利得の決定後、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、制御部１１０は予備信号をＳＤＲＡＭ１１１に格納する。予備信号をＳＤＲＡＭ１１１に格納すると、本利得決定のサブルーチンを終了し、第２の実施形態の本検出のサブルーチン（Ｓ６００）が開始される。
【００６７】
次に、ステップＳ６００で行われる本検出サブルーチンについて、図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００６８】
ステップＳ６０１〜ステップＳ６０４およびステップＳ６０６では、第１の実施形態の本利得決定のサブルーチンにおけるステップＳ４０１〜ステップＳ４０４およびステップＳ４０６とそれぞれ同じ制御が行われる。
【００６９】
第１の実施形態と異なり、ステップＳ６０５では、制御部１１０は検出信号の補正を行わずに、ステップＳ５０４において格納した予備信号に基づいて擬似検出信号を生成する。擬似検出信号は、予備信号に第２の利得を乗じることにより生成される。また、予備信号と検出信号との間では受光期間が異なるので、正規化するために時間修正係数（＝第２の受光期間／第１の受光期間）が乗じられる。
【００７０】
以上のような構成の第２の実施形態の光計測システムによっても、第１の実施形態と同じく、光検出器１０８への入射光の光量の最大値が規定値に抑えられるので、光検出器１０８への過大な光量の光の入射を防止することが可能である。
【００７１】
また、第２の実施形態の光計測システムによっても、第１の実施形態と同じく、ダイナミックレンジを拡張することが可能である。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施形態に係る光計測システムについて説明する。光増幅ユニットの構成および利得の調節方法が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能および構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００７３】
被検体観察装置１０００は、光源１０１、照明光プローブ１０２、走査機構１０３、走査機構駆動部１０４、検出光プローブ１０５、光増幅ユニット１０６０、光検出器１０８、画像処理部１０９、制御部１１００、ＳＤＲＡＭ１１１、表示部１１２、およびＲＯＭ１１３などを含んで構成される。
【００７４】
第１の実施形態と同じく、光源１０１および照明光プローブ１０２が光ファイバにより結合される。また、光増幅ユニット１０６０と、検出光プローブ１０５および光検出器１０８とが、光ファイバにより結合される。また、第１の実施形態と同じく、画像処理部１０９と、光検出器１０８、制御部１１００、ＳＤＲＡＭ１１１、および表示部１１２とが導電部材により結合される。また、制御部１１００と光源１０１、走査機構駆動部１０４、光増幅ユニット１０６０、光検出器１０８、およびＲＯＭ１１３とが導電部材により結合される。
【００７５】
光源１０１、照明光プローブ１０２、走査機構１０３、走査機構駆動部１０４、検出光プローブ１０５の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と異なり、検出光プローブ１０５の入射端に入射した光は光ファイバにより光増幅ユニット１０６０に伝達される。
【００７６】
第1の実施形態と異なり、光増幅ユニット１０６０は、光増幅器１１７０および光減衰器１１８０を含んで構成される。
【００７７】
光増幅器１１７０は、例えば光ファイバ増幅器であって、信号光の光量を第２の利得で増幅して出射する。利得は、投入する励起光の光量を調節することにより、第２の利得に合わせられる。光増幅器１１７０は、増幅機能のＯＮ／ＯＦＦを切替え可能である。なお、利得を少なくとも２段階で調節可能な光ファイバ増幅器以外の光増幅器を用いることができる。光増幅器１１７０は、後述するよう設定される利得により光を増幅して出射する。光増幅器１１７０は光減衰器１１８０と光ファイバを用いて結合され、出射した信号光は光減衰器 に入射する。
【００７８】
光減衰器１１８０は、例えばファイバ曲率を変化させる機械的方式または磁気光学素子を用いた磁場制御方式などにより減衰率を変化させることが可能な光減衰器であって、入射する光を減衰して出射する。光減衰器１１８０の減衰率は、制御部１１００によって調節される。
【００７９】
なお、光減衰器１１８０による減衰機能をＯＦＦにすることも可能であり、減衰機能をＯＦＦにすることは、減衰率を１として信号光を減衰することと同等である。光減衰器１１８０は光検出器１０８と光ファイバにより結合され、出射した信号光は光検出器１０８に入射する。
【００８０】
光増幅ユニット１０６０の利得は、光増幅率１１７０の利得と、光減衰器１１８０の減衰率との積である。第３の実施形態では、光増幅器１１８０の増幅機能のＯＮ／ＯＦＦの切替と、光減衰器１１７０の減衰率を調節することにより、光増幅ユニット１０６０全体の本利得を所望の利得に調節する。
【００８１】
光増幅器１１７０の増幅機能をＯＦＦに切替え、かつ光減衰器１１８０の減衰機能をＯＦＦに切替えることにより、光増幅ユニット１０６０の本利得を１に調節可能である。また、光増幅器１１７０の増幅機能をＯＮに切替え、かつ光減衰器１１８０の減衰機能をＯＦＦに切替えることにより、光増幅ユニット１０６０の本利得を第２の利得に調節可能である。また、光増幅器１１８０の増幅機能をＯＮに切替え、かつ光減衰器１１７０の減衰率を変動させることにより、光増幅ユニット１０６０の本利得を可変の第３の利得に調節可能である。
【００８２】
光検出器１０８の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。したがって、光検出器１０８は、制御部１１０の制御に基づいて、第１の受光期間の受光により原画素信号を予備信号として生成し、第２の受光期間の受光により原画素信号を検出信号として生成する。
【００８３】
原画素信号が予備信号および検出信号である場合の処理は、第１の実施形態と同じである。したがって、予備信号は制御部１１０に送信され、検出信号はＳＤＲＡＭ１１１の定められた領域に二次画素信号として格納される。
【００８４】
画像処理部１０９および表示部１１２の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。したがって、画像処理部１０９は二次画素信号によって構成される画像信号に所定の画像処理を施し、表示部１１２は画像信号に相当する画像を表示する。
【００８５】
制御部１１００は、被検体観察装置１０００の各部位の動作を制御する。第1の実施形態と同じく、動作の制御のために必要な情報がＲＯＭ１１３に格納され、必要に応じて制御部１１０に読出される。
【００８６】
被検体の観察時に、制御部１１００により実行される被検体観察制御について、図１４のフローチャートを用いて説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態と異なる予備検出のサブルーチンおよび本検出のサブルーチンが実行され、第１の実施形態の本利得決定のサブルーチンの代わりに減衰率決定のサブルーチンが実行される。
【００８７】
第３の実施形態では、制御部１１００は、被検体観察制御を開始すると、ステップＳ１０１０〜ステップＳ１０３０において第１の実施形態の被検体観察制御におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０３と同じ処理を実行する。
【００８８】
第３の実施形態では、制御部１１００は、第１実施形態と異なる予備検出のサブルーチンを実行する。ステップＳ１０３０における画像信号の消去後、ステップＳ７００の予備検出のサブルーチンが実行される。
【００８９】
図１５に示すように、ステップＳ７０１において、制御部１１００は、光増幅器１１７０の増幅機能をＯＦＦに切替えることにより光増幅器１１７０の利得を１に調節する。また、制御部１１００は、光減衰器１１８０の減衰機能をＯＦＦに切替えることにより光減衰器１１８０の減衰率を１に調節する。このような調節により、制御部１１００は、光増幅ユニット１０６０の利得を１に調節する。利得の調節後、ステップＳ７０２に進む。
【００９０】
ステップＳ７０２およびステップＳ７０３では、制御部１１００は、第１の実施形態の予備検出処理におけるステップＳ２０２およびステップＳ２０３と同じ処理を実行する。ステップＳ７０３の終了後、予備検出のサブルーチンを終了し、減衰率決定のサブルーチン（Ｓ８００）を開始する。
【００９１】
図１６に示すように、ステップＳ８０１では、制御部１１００は、第１の実施形態の本利得決定制御のステップＳ８０１と同じ処理を実行する。なお、閾値は第１の実施形態と同様に定められる。すなわち、光増幅ユニット１０６０により増幅された入射光が規定値（図６参照）となるときの、採取光の光量に相当する予備信号の信号強度が閾値に定められる。
【００９２】
ステップＳ８０２では、制御部１１００は、本検出制御（Ｓ９００）において設定する光増幅ユニット１０６０の利得である本利得の設定のために、光減衰器１１８０の減衰率を１に決定する。他方、ステップＳ８０３では、制御部１１００は、本利得設定のために、光減衰器１１８０の減衰率を予備信号の信号強度に応じた可変の第１の減衰率に決定する。
【００９３】
第１の減衰率は、予備信号の信号強度が閾値を超える場合において、第１の減衰率と第２の利得との積が、対応する採取光光量における第３の利得に一致するように、定められる。したがって、図１７に示すように、閾値を超える範囲において、採取光の光量に応じて増加するように第１の減衰率は定められる。なお、採取光の光量に対する第１の減衰率の値は表データとしてＲＯＭ１１３に格納されており、第１の減衰率の計算時に制御部１１００に読出される。
【００９４】
ステップＳ８０２またはステップＳ８０３の終了後、減衰率決定のサブルーチンを終了し、本検出のサブルーチン（Ｓ９００）を開始する。
【００９５】
図１８に示すように、ステップＳ９０１では、制御部１１００は、光増幅器１１７０の増幅機能をＯＮ、すなわち第２の利得で増幅可能な状態に切替える。また、制御部１１００は、ステップＳ８０２またはステップＳ８０３で決定した減衰率となるように、光減衰器１１８０を制御する。光増幅器１１７０および光減衰器１１８０の制御により、光増幅ユニット１０６０の本利得は第２の利得または第３の利得となるように調節される。光増幅ユニット１０６０の利得の調節を終えると、ステップＳ９０２に進む。
【００９６】
以後のステップＳ９０２〜ステップＳ９０６において、制御部１１００は、第１の実施形態の本検出制御（図９参照）におけるステップＳ４０２〜ステップＳ４０６と同じ処理を実行する。ステップＳ９０６において二次画素信号のＳＤＲＡＭ１１１への格納を終えると、本検出のサブルーチンを終了して、ステップＳ１０４０に進む（図１４参照）。
【００９７】
以後のステップＳ１０４０〜ステップＳ１０６０において、制御部１１００は、第１の実施形態の被検体観察制御におけるステップＳ１０４〜ステップＳ１０６と同じ処理を実行する。
【００９８】
以上のような構成の第３の実施形態の光計測システムによっても、第１の実施形態と同じく、光検出器１０８への入射光の光量の最大値が規定値に抑えられるので、光検出器１０８への過大な光量の光の入射を防止することが可能である。
【００９９】
また、第３の実施形態の光計測システムによっても、第１の実施形態と同じく、ダイナミックレンジを拡張することが可能である。
【０１００】
さらに、第３の実施形態の光計測システムによれば、光増幅ユニット１０６０の利得の調節精度を向上させることが可能である。光増幅器１１７０の利得の調節精度より光減衰器１１８０の減衰率の調節精度を高くすることは、一般的に容易である。第３の実施形態では、光増幅ユニット１０６０の利得を光減衰器１１８０の減衰率を変動させることにより調節する構成なので、光増幅ユニット１０６０の利得の調節精度を向上させることが可能である。
【０１０１】
なお、第１、第２の実施形態の光計測システムを用いて、複数の波長の光を計測して被検体の画像を再構成することも可能である。
【０１０２】
例えば、図１９に示すように、それぞれ異なる波長の光を出射する第１〜第３の光源１０１から出射する光を、波長多重光ファイバカプラを結合器１１４として用いて結合させ、複数の波長の光を含む混合光が被検体ｏｂｊに照射される。検出光プローブ１０２により採取される異なる波長の光は分波器１１５により波長別に分波され、別々の光増幅ユニット１０６に入射する。それぞれの光増幅ユニット１０６は第１、第２の実施形態における光計測システムを構成し、第１、第２の実施形態と同様に、広いダイナミックレンジで採取光の光量を検出可能である。このような構成の被検体観察装置によれば、同じ位置の観察点に対して複数の波長の光の光量を検出し、被検体の画像の再構成に用いることが可能である。
【０１０３】
また、例えば、図２０に示すように、光源１０１から出射した白色光を、透過帯域の異なる複数のカラーフィルタが周方向に沿って設けられた回転フィルタ１１６により、異なる帯域の光が時分割されて被検体に照射される。検出光プローブ１０２により採取される異なる波長の光は分波器１１５により波長別に分波され、別々の光増幅ユニット１０６に入射する。それぞれの光増幅ユニット１０６は第１、第２の実施形態における光計測システムを構成し、第１、第２の実施形態と同様に、広いダイナミックレンジで採取光の光量を検出可能である。このような構成の被検体観察装置によっても、同じ位置の観察点に対して複数の波長の光の光量を検出し、被検体の画像の再構成に用いることが可能である。
【０１０４】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【０１０５】
例えば、上記の第１〜第３の実施形態において、光計測システムは被検体観察装置に用いられる構成であるが、微弱な光の光量を検出する他のいかなる種類の装置に用いることも可能である。
【０１０６】
また、第１〜第３の実施形態において、照明光のみの偏向、すなわち照明光プローブのみを走査する構成だが、検出光プローブと照明光プローブとを一体的に用いて被検体を走査させてもよく、また、照明光プローブを固定して検出光プローブのみを用いて被検体を走査させてもよい。さらにへ、照明光プローブおよび検出光プローブを固定して被検体を固定するステージを移動させることにより被検体を走査する構成であってもよい。
【０１０７】
また、第１〜第３の実施形態では、光源１０１を有する構成であるが、光源１０１を省いてもよい。被検体が発する発光を検出する構成であってもよい。
【０１０８】
また、第１、第２の実施形態において予備検出制御時には光増幅器 の増幅機能を停止する構成であり、第３の実施形態において予備検出制御時には光増幅ユニット の増幅機能を停止する構成であるが、１を超える利得で増幅してもよい。予備検出制御時に第２の利得より小さな第１の利得で採取光を増幅すれば、第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることは可能である。
【０１０９】
また、第１の実施形態において、第３の利得は、第３の利得を用いたときの検出信号が規定値に等しくなるように、定められるが、規定値に等しくならなくてもよい。予備信号に応じて変わる任意の第３の利得を用いたときの検出信号が光検出器１０８の最大受光限界値未満であれば、検出信号の補正は可能である。
【０１１０】
また、第２の実施形態において、本利得決定処理において第３の利得を決定するが、第３の利得を決定しなくてもよい。さらには、予備信号の信号強度が閾値を超えている場合に本検出制御において検出信号を生成する構成であるが、検出信号を生成することなく予備信号から擬似検出信号を生成する構成でもよい。擬似検出信号を生成する場合には、検出信号が用いられないからである。
【０１１１】
また、第３の実施形態において、光増幅器 は増幅機能をＯＮにしたときに第２の利得で増幅する構成であるが、第２、第３の利得と異なる第４の利得に調節される構成であってもよい。光増幅器 が第４の利得で信号光を増幅し、光減衰器 の減衰率を変動させることにより、光増幅ユニット の利得を第２、第３の利得に調節することは可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１００、１０００ 被検体観察装置
１０２ 照明光プローブ
１０４ 走査機構駆動部
１０６、１０６０ 光増幅ユニット
１０７ 励起光源
１０８ 光検出器
１０９ 画像処理部
１１０ 制御部
１１１ ＳＤＲＡＭ
１１７０ 光増幅器
１１８０ 光減衰器
ｏｂｊ 被検体
ｏｐ 観察点
【技術分野】
【０００１】
本発明は光計測システム、被検体監察装置、および光計測方法に関し、特に光検出器の前段に光増幅器を配して被検体からの検出信号光を直接光増幅する光計測システム、光計測システムを用いた被検体観察装置、および光計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体である生体からの発光や散乱光を用いて生体内部の情報を計測する装置が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された技術においては、光信号を電気信号に変換することなく直接増幅する光増幅器を用いることにより、高いＳ／Ｎ比の信号を高速に取得することを可能にしていた。これにより、生体による強い散乱により減衰した光であっても得られる画像や生体情報の精度を向上させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２６１１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の記載においては、光検出器の前段に光増幅器が配置され、光増幅器は一定の利得で入射光を増幅する。したがって、光増幅器に増幅される出射光の光量は、入射光の光量に比例する。それゆえ、光増幅器の入射光の光量が高い場合には、出射光の光量が光検出器の最大受光限界値を超えることがある。最大受光限界値を超える光量の光を受光することにより光検出器が破損することがあった。
【０００５】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明では、光増幅器により微弱な入射光を検出可能にしながら、光検出器への過大な光量の光の受光を防ぐ光計測システム、光計測システムを用いた被検体観察装置、および光計測方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した諸課題を解決すべく、本発明による光計測システムは、
入射光を可変の利得で増幅して出射可能な光増幅ユニットと、
光増幅ユニットから出射する光の受光量に応じた電気信号を生成する光検出器と、
光増幅ユニットおよび光検出器に対して、予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する第１の制御部とを備え、
第１の制御部は、
予備検出制御において、光増幅ユニットの利得を第１の利得に調節し、第１の利得で増幅された入射光の受光量に応じた電気信号を予備信号として光検出器に生成させ、
本利得決定処理において、予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を本検出制御において用いる本利得に定め、予備信号の信号強度が閾値より高い場合には光増幅ユニットで増幅された入射光の光量が光検出器の最大受光限界値未満となるように予備信号に応じて第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を本利得に定め、
本検出制御において、光増幅ユニットの利得を本利得に調節し、本利得で増幅された入射光の受光量に応じた検出信号を光検出器に生成させ、少なくとも第２の利得を本利得に定めた場合には検出信号に基づいて入射光の光量を算出する
ことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明による被検体観察装置は、入射光を可変の利得で増幅して出射可能な光増幅ユニットと、光増幅ユニットから出射する光の受光量に応じた電気信号を生成する光検出器と、光増幅ユニットおよび光検出器に対して予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する第１の制御部とを備え、第１の制御部は予備検出制御において光増幅ユニットの利得を第１の利得に調節し第１の利得で増幅された入射光の受光量に応じた電気信号を予備信号として光検出器に生成させ、本利得決定処理において予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を本検出制御において用いる本利得に定め予備信号の信号強度が閾値より高い場合には光増幅ユニットで増幅された入射光の光量が光検出器の最大受光限界値未満となるように予備信号に応じて第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を本利得に定め、本検出制御において光増幅ユニットの利得を本利得に調節し本利得で増幅された入射光の受光量に応じた検出信号を光検出器に生成させ少なくとも第２の利得を本利得に定めた場合には検出信号に基づいて入射光の光量を算出する光計測システムと、
光増幅ユニットに、被検体の一点である観察点における光を伝達し、入射させる光伝達器と、
観察点を変位させる走査部と、
第１の制御部に、予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御によって構成されるシーケンス制御を繰返し実行させる第２の制御部と、
各シーケンス制御の実行時の観察点の位置を決定する位置決定部と、
各シーケンス制御により算出された入射光の光量と位置決定部により決定された観察点の位置とに基づいて、被検体の画像を再構成する画像再構成部とを備える
ことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明による光計測方法は、
入射光を増幅する利得を第１の利得に調節する第１のステップと、
入射光を第１の利得で増幅した予備光の受光量に応じた予備信号を生成する第２のステップと、
予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を本検出制御において用いる本利得に定め、予備信号の信号強度が閾値より高い場合には増幅された入射光の光量が光検出器の最大受光限界値未満となるように予備信号に応じて第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を本利得に定める第３のステップと、
入射光を増幅する利得を本利得に調節する第４のステップと、
入射光を本利得で増幅した検出信号光の受光量に応じた検出信号を生成する第５のステップと、
少なくとも第２の利得を本利得に定めた場合には検出信号に基づいて入射光の光量を算出する第６のステップとを備える
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成された本発明に係る光計測システムによれば、微弱な光を検出可能でありながら光検出器への過大な光量の光の受光を防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光計測システムを含む被検体観察装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施形態における被検体観察制御において、制御部によって実行される処理を説明するフローチャートである。
【図３】被検体上で観察点を移動させる経路である走査経路を説明するための被検体の正面図である。
【図４】第１の実施形態における予備検出のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図５】第１の実施形態における本利得決定のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図６】増幅無しまたは第２の利得で増幅した場合における検出光プローブに採取される採取光の光量の対数に対する光検出器に入射する入射光の光量の対数を示すグラフである。
【図７】閾値に基づいて第２、第３の利得で増幅した場合における採取光の光量の対数に対する入射光の光量の対数を示すグラフである。
【図８】採取光の光量の対数に対して設定すべき本利得の対数を示したグラフである。
【図９】第１の実施形態における本検出のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１０】検出信号の補正を説明するためのグラフである。
【図１１】第２の実施形態における本利得決定のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態における本検出のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に係る光計測システムを含む被検体観察装置の概略構成を示す構成図である。
【図１４】第３の実施形態における被検体観察制御において、制御部によって実行される処理を説明するフローチャートである。
【図１５】第３の実施形態における予備検出のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１６】第３の実施形態における減衰率決定のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１７】採取光の光量の対数に対して設定すべき減衰率の対数を示したグラフである。
【図１８】第３の実施形態における本検出決定のサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図１９】異なる波長の光の光量を、第１、第２の実施形態を適用した光計測システムを用いて検出可能な装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【図２０】異なる波長の光の光量を、第１、第２の実施形態を適用した光計測システムを用いて検出可能な装置の第２の実施形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した光計測システムを有する被検体観察装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光計測システムを用いた被検体観察装置の概略構成を示す構成図である。
【００１３】
被検体観察装置１００は、走査型顕微鏡や走査型内視鏡であって、光源１０１、照明光プローブ１０２、走査機構１０３、走査機構駆動部１０４、検出光プローブ１０５、光増幅ユニット１０６、励起光源１０７、光検出器１０８、画像処理部１０９、制御部１１０、ＳＤＲＡＭ１１１、表示部１１２、およびＲＯＭ１１３などを含んで構成される。
【００１４】
光源１０１と照明光プローブ１０２とが、光増幅ユニット１０６と検出光プローブ１０５、励起光源１０７、および光検出器１０８とが、光ファイバにより結合される。また、画像処理部１０９と、光検出器１０８、制御部１１０、ＳＤＲＡＭ１１１、および表示部１１２とが、制御部１１０と光源１０１、走査機構駆動部１０４、励起光源１０７、光検出器１０８、およびＲＯＭ１１３とが導電部材により結合される。
【００１５】
光源１０１は、例えば半導体レーザやランプなどによって構成され、可視光帯域から赤外域までの波長の光を出射する。光源１０１から出射される照射光は、光ファイバにより照明光プローブ１０２に伝達される。照明光プローブ１０２には、複数のレンズなどの光学部材（図示せず）が設けられ、伝達された照射光は被検体ｏｂｊの一点である観察点に向けて出射される。
【００１６】
照明光プローブ１０２は、走査機構１０３により支持される。走査機構１０３は偏向手段を有しており、照射光を任意の方向に偏向させる。照射光を偏向させることにより観察点の位置を変えることが可能である。走査機構駆動部１０４によって偏向手段は駆動され、照射光により被検体ｏｂｊを走査可能である。なお、走査機構駆動部１０４は、制御部１１０によって制御される。
【００１７】
照射光が照射された被検体からの散乱光、透過光、反射光、および屈折光は検出光プローブ１０５の入射端に入射する。検出光プローブ１０５には、複数のレンズや絞りなどの光学部材（図示せず）が設けられる。検出光プローブ１０５の入射端に入射した光は光ファイバにより光増幅ユニット１０６に伝達される。
【００１８】
光増幅ユニット１０６は、例えば希土類を添加した光ファイバ増幅器であって、入射する信号光を増幅して出射する。なお、増幅の利得は、励起光源１０７から供給される励起光の強度、ファイバの長さや希土類の添加量などのファイバ特性等に応じて定まる。本実施形態では、励起光の強度、すなわち光量を調節することにより、増幅の利得が調節される。
【００１９】
励起光源１０７は励起光を出射可能であり、制御部１１０により励起光の光量が調節される。なお、励起光の供給が無い場合には、1を利得として信号光は増幅され信号光の強度は変化しない。検出光プローブ１０５により採取された光が信号光として光増幅ユニット１０６に入射し、後述するように定められる利得により光を増幅して光検出器１０８に出射される。
【００２０】
光検出器１０８は、例えばフォトダイオードなどであって受光量に応じた電気信号を原画素信号として生成する。なお、後述するように、光検出器１０８における単一の原画素信号を生成するための受光期間は、第１、第２の受光期間に切替え可能であり、制御部１１０により切替えられる。第１の受光期間の受光により生成される原画素信号は予備信号として、以後の処理に用いられる。また、第２の受光期間の受光により生成される原画素信号は検出信号として、以後の処理に用いられる。
【００２１】
原画素信号は、光検出器１０８から画像処理部１０９に送信される。後に詳細に説明するように、予備信号は光増幅部１０６における利得を決定するために用いられ、検出信号は被検体画像を再構成するために用いられる。
【００２２】
原画素信号が予備信号である場合には、画像処理部１０９は、予備信号を制御部１１０に送信する。原画素信号が検出信号である場合には、画像処理部１０９は、制御部１１０の制御に基づいて、ＳＤＲＡＭ１１１の定められた領域に検出信号を、二次画素信号として格納する。また、後述するように、画像処理部１０９は必要に応じて検出信号に補正処理を施し、補正処理を施した検出信号を、二次画素信号としてＳＤＲＡＭ１１１に格納する。
【００２３】
複数の観察点夫々に対応する検出信号が二次画素信号としてＳＤＲＡＭ１１１に格納されると、画像処理部１０９は、複数の二次画素信号によって構成される画像信号に対してガンマ補正などの所定の画像処理を施す。画像処理部１０９は、所定の画像処理が施された画像信号を表示部１１２に送信する。表示部１１２はＣＲＴモニタ、液晶モニタなどの表示装置であって、受信した画像信号に相当する画像を表示する。
【００２４】
制御部１１０は、被検体観察装置１００の各部位の動作を制御する。動作の制御のために必要な情報がＲＯＭ１１３に格納され、必要に応じて制御部１１０に読出される。
【００２５】
なお、制御部１１０および画像処理部１０９は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。
【００２６】
被検体の観察時に、制御部１１０が実行する被検体観察制御について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、被検体観察制御は、観察を開始させる操作指令が入力部（図示せず）に入力されることにより開始する。また、観察を終了する操作指令が入力されるとき、または被検体観察装置１００の電源がＯＦＦになるときに、被検体観察制御は終了する。
【００２７】
ステップＳ１０１において、制御部１１０は光源１０１に照射光を発光させる。なお、照射光は連続光として発光されてもよいし、パルス発光されてもよく、観察の目的に応じて定められる。照射光を発光させると、ステップＳ１０２に進む。
【００２８】
ステップＳ１０２では、制御部１１０は走査機構駆動部１０４に被検体の走査を開始させる。走査を開始させると、照射光を偏向することにより、図３に示すように、観察点ｏｐを被検体上において所定の走査経路ｓｃに沿って移動する。走査を開始させると、ステップＳ１０３に進む。
【００２９】
ステップＳ１０３では、制御部１１０は画像処理部１０９にＳＤＲＡＭ１１１に格納された画像信号を消去させる。画像信号を消去させることにより、それまで格納されていた画像信号の次のフレームの画像信号を格納可能になる。画像信号の格納後、ステップＳ２００に進む。
【００３０】
ステップＳ２００では、制御部１１０は予備検出制御を実行する。後述するように、予備検出制御により光検出器１０８が予備信号を生成する。予備検出制御の実行により予備信号を生成すると、ステップＳ３００に進む。
【００３１】
ステップＳ３００では、制御部１１０は、ステップＳ２００において生成した予備信号に基づいて本利得決定制御を実行する。後述するように、本利得決定制御では、本検出制御において光増幅ユニット１０６に設定すべき利得である本利得を決定する。本利得の決定後、ステップＳ４００に進む。
【００３２】
ステップＳ４００では、制御部１１０は、ステップＳ３００において決定した本利得を用いて本検出制御を実行する。後述するように、本検出制御の実行により任意の観察点における検出信号が、観察点の位置に対応するＳＤＲＡＭ１１１の領域に、二次画素信号として格納される。なお、観察点の位置は走査機構駆動部１０４が検知する偏向方向などのパラメータにより決定され、制御部１１０に伝達される。任意の観察点における検出信号がＳＤＲＡＭ１１１に格納されると、ステップＳ１０４に進む。
【００３３】
なお、ステップＳ２００、ステップＳ３００、およびステップＳ４００の処理は、走査速度、すなわち観察点の移動速度に比べて極めて高速で行われ、実質的に同じ位置の観察点に対してステップＳ２００、ステップＳ３００、およびステップＳ４００の処理が実行される。すなわち、単一の位置の観察点に対して予備信号の生成、予備信号に基づく本利得の決定、および本利得を用いた検出信号の生成が実行される。
【００３４】
ステップＳ１０４では、制御部１１０は１フレームの画像信号を構成するすべての検出信号をＳＤＲＡＭ１１１に格納しているか否かを判別する。すべての検出信号を格納していない場合には、ステップＳ２００に戻る。なお、ステップＳ１０２の判別後、ステップＳ２００に戻るまでには、ステップＳ４００の処理の終了時の観察点の位置から観察点が移動する時間がかけられる。
【００３５】
以後、すべての検出信号が格納されるまで、ステップＳ２００、Ｓ３００、Ｓ４００、およびＳ１０４の処理を繰返す。すべての検出信号が格納されると、１フレームの画像信号が完成しており、ステップＳ１０５に進む。
【００３６】
ステップＳ１０５では、制御部１１０は画像処理部１０９を制御し、ＳＤＲＡＭ１１１に格納された１フレームの画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像信号に所定の画像処理を施すと、ステップＳ１０６に進む。
【００３７】
ステップＳ１０６では、制御部１１０は画像処理部１０９を制御し、ＳＤＲＡＭ１１１に格納され所定の画像処理の施された１フレームの画像信号を表示部１１２に送信する。表示部１１２は、受信した画像信号に相当する画像を表示する。１フレームの画像信号を表示部１１２に送信すると、ステップＳ１０２に戻り、制御部１１０は次のフレームの画像信号の生成のための制御を開始する。
【００３８】
次に、ステップＳ２００において実行される予備検出のサブルーチンについて、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
ステップＳ２０１では、制御部１１０は、励起光源１０７から出射する励起光の照射を停止させことにより光増幅ユニット１０６における利得を１に調節する。利得の調節後、ステップＳ２０２に進む。
【００４０】
ステップＳ２０２では、制御部１１０は光検出器１０８の受光期間を第１の受光期間に切替える。受光期間の切替え後、ステップＳ２０３に進む。
【００４１】
ステップＳ２０３では、制御部１１０は、光増幅ユニット１０６により増幅されない光を第１の受光期間だけ光検出器１０８に受光させることにより予備信号を生成させる。予備信号を生成させると、予備検出のサブルーチンを終了する。予備検出のサブルーチンを終了すると、前述のように、本利得決定処理（Ｓ３００）を開始する。
【００４２】
次に、ステップＳ３００で行われる本利得決定のサブルーチンについて、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
ステップＳ３０１において、制御部１１０は、ステップＳ２０３において生成した予備信号の信号強度が閾値より小さいか否かを判別する。信号強度が閾値より小さい場合には、ステップＳ３０２に進む。信号強度が閾値以上である場合には、ステップＳ３０３に進む。
【００４４】
ステップＳ３０２では、制御部１１０は、本検出制御（Ｓ４００）において設定する光増幅ユニット１０６の利得である本利得を、固定値である第２の利得に決定する。また、第２の利得にさせる励起光の光量を算出する。他方、ステップＳ３０３では、制御部１１０は、本利得を、予備信号の信号強度に応じた可変の第３の利得に決定する。また、第３の利得にさせる励起光の光量を算出する。
【００４５】
次に、図６〜図８を用いて、第２、第３の利得および閾値の関係について、以下に説明する。図６は、増幅無しまたは第２の利得で増幅した場合における検出光プローブ１０２に採取される採取光の光量の対数に対する光検出器１０８に入射する入射光の光量の対数を示すグラフである。図７は、閾値に基づいて第２、第３の利得で増幅した場合における採取光の光量の対数に対する入射光の光量の対数を示すグラフである。図８は、採取光の光量の対数に対して設定すべき本利得の対数を示したグラフである。
【００４６】
光検出器１０８は、検出可能な最低検出限界値と、損傷を生じ得る最大受光限界値とを特性として有している。光検出器１０８では、最低検出限界値と最大受光限界値の間の範囲に含まれる光量の光を検出可能である。従って、検出光プローブ１０２により採取された光である採取光の光量が最低検出限界値未満である場合には、光増幅をしなければ光量の検出が出来ない（符号Ａ参照）。
【００４７】
そこで、検出が望まれる採取光の最低光量を最低検出限界値に増幅させる利得以上の値が第２の利得に定められ、採取光の検出下限値が引き下げられる。一方で、第２の利得で増幅された光検出器１０８への入射光が最大受光限界値を超えると（符号Ｂ参照）、光量の検出が出来ないのみならず光検出器１０８に損傷を生じ得る。そこで、増幅された入射光が規定値となるときの採取光の光量に相当する予備信号の信号強度が、閾値に定められる。なお、規定値は最大受光限界値未満の任意の値に定められる。
【００４８】
閾値を超える範囲において、第３の利得によって増幅した採取光の光量が規定値と等しくなるように、第３の利得は定められる（図７参照）。したがって、図８に示すように、閾値を越える範囲において、採取光の光量の増加に応じて減少するように第３の利得は定められる。なお、採取光の光量に対する第３の利得の値は表データとしてＲＯＭ１１３に格納されており、第３の利得の計算時に制御部１１０に読出される。
【００４９】
ステップ３０２またはステップ３０３における本利得の決定後、本利得決定のサブルーチンを終了する。本利得決定のサブルーチンの終了後、前述のように、本検出のサブルーチン（Ｓ４００）を開始する。
【００５０】
次に、ステップＳ４００で行われる本検出のサブルーチンについて、図９のフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
ステップＳ４０１では、制御部１１０は、ステップＳ３０２またはステップＳ３０３で決定した本利得となるように、励起光源１０７から出射される励起光の光量を調節する。利得調節を終えると、ステップＳ４０２に進む。
【００５２】
ステップＳ４０２では、制御部１１０は、光検出器１０８の受光期間を第２の受光期間に切替える。受光期間の切替え後、ステップＳ４０３に進む。
【００５３】
ステップＳ４０３では、制御部１１０は、本利得に応じて増幅された光を第２の受光期間だけ光検出器１０８に受光させることにより、検出信号を生成させる。検出信号を生成させると、ステップＳ４０４に進む。
【００５４】
なお、第２の受光期間は、第１の受光期間より十分に長くなるように予め定められている。光検出器１０８の受光期間が長くなるほど、光検出器１０８のＳ／Ｎ比が大きくなる。本実施形態では、予備信号よりも検出信号に対して、高いＳ／Ｎ比が求められる。また、前述のように実質的に同じ位置の観察点に対して予備信号および検出信号を生成するためには、第１、第２の受光期間の合計期間が短いことが好ましい。それゆえ、第１の受光期間より第２の受光期間の方が長くなるように定められる。
【００５５】
ステップＳ４０４では、制御部１１０は、ステップＳ４０１で調節した利得が第３の利得であるか否かを判別する。第３の利得であった場合には、ステップＳ４０５に進む。第２の利得であった場合には、ステップＳ４０５をスキップしてステップＳ４０６に進む。
【００５６】
ステップＳ４０５では、制御部１１０は、画像処理部１０９を制御して、第２、第３の利得に基づいて、検出信号を補正する。図１０に示すように、採取光の光量の対数に対する検出信号の信号強度の対数は、採取光の光量が閾値に達するまでは光量に応じて増加する。
【００５７】
一方、閾値を越える範囲においては、採取光の光量の対数によらず一定となる（太線参照）。そこで、閾値を超える範囲においても採取光の光量に応じて信号強度が増加するように検出信号が補正される。さらに、本実施形態では、採取光の光量の対数の増加に対して、検出信号および補正した検出信号の信号強度の対数が、線形に増加するように（点線参照）検出信号が補正される。具体的には、第２の利得を第３の利得で除した補正係数を検出信号に乗じることにより、検出信号は補正される。検出信号の補正後、ステップＳ４０６に進む。
【００５８】
ステップＳ４０６では、制御部１１０は、画像処理部１０９を制御して、検出信号を二次画素信号としてＳＤＲＡＭ１１１に格納させる。なお、前述のように、観察点の照射位置毎に二次画素信号を格納するＳＤＲＡＭ１１１内の領域は別々に定められており、作成した検出信号に対応する観察点の位置に対して定められた領域に二次画素信号は格納される。二次画素信号のＳＤＲＡＭ１１１への格納を終えると、本検出のサブルーチンを終了して、ステップＳ１０４に進む（図２参照）。
【００５９】
以上のような構成の第１の実施形態の光計測システムによれば、予備信号の信号強度が閾値を超える場合には、光増幅ユニット１０６の本利得には、入射光の光量が一定の規定値となるように入射光を増幅する第３の利得が用いられる。したがって、光検出器１０８への入射光の光量の最大値は規定値に抑えられるので、光検出器１０８への過大な光量の光の入射を防止することが可能である。
【００６０】
また、第１の実施形態の光計測システムによれば、ダイナミックレンジを拡大することが可能である。光増幅ユニット１０６により採取光の光量が増幅されても、光検出器１０８の検出範囲、即ち最小検出限界値から最大受光限界値までの範囲は変わらないので、検出信号を補正しなければダイナミックレンジは増幅しない場合と変わらない。しかし、本実施形態によれば、検出信号を補正することにより、検出可能な採取光の光量の範囲、即ちダイナミックレンジを拡大することが可能である。
【００６１】
特に、本実施形態の光計測システムでは、採取光の光量により正確に対応するように検出信号が補正される。前述において、第３の利得は、予備検出時の採取光の光量と第３の利得との積が規定値と等しくなるように定められる。しかし、前述のように予備検出における光検出器１０８の受光期間は相対的に短くノイズの影響が大きくなるため、実際には必ずしも検出信号の信号強度は規定値に一致しない。しかし、検出信号を生成する時のＳ／Ｎ比は十分に大きく、増幅に用いた第３の利得を用いて検出信号を補正するので、予備検出におけるノイズの影響を排除することが可能である。それゆえ、補正された検出信号の信号強度を、採取光の光量により正確に対応させることが可能である。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る光計測システムについて説明する。第２の実施形態は検出信号の補正方法において第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能および構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００６３】
第２の実施形態では、画像処理部１０９の一部の機能および制御部１１０による一部の制御以外、すべての部位の機能および構成は第１の実施形態と同じである。
【００６４】
第２の実施形態では、制御部１１０は、第１の実施形態と同じく、被検体観察制御の実行時にステップＳ１０１〜ステップＳ１０３、ステップＳ２００（図２参照）の動作を実行する。第２の実施形態では、第１実施形態と一部異なる本利得決定のサブルーチンが実行される。すなわち、第２の実施形態では、ステップＳ２０３における予備信号の生成後、ステップＳ５００の本利得決定のサブルーチンが開始される。
【００６５】
図１１に示すように、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０３では、第１の実施形態の本利得決定のサブルーチンにおけるステップＳ３０１〜ステップＳ３０３と同じ制御が行われる。
【００６６】
第１の実施形態と異なり、ステップＳ５０３における本利得の決定後、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、制御部１１０は予備信号をＳＤＲＡＭ１１１に格納する。予備信号をＳＤＲＡＭ１１１に格納すると、本利得決定のサブルーチンを終了し、第２の実施形態の本検出のサブルーチン（Ｓ６００）が開始される。
【００６７】
次に、ステップＳ６００で行われる本検出サブルーチンについて、図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００６８】
ステップＳ６０１〜ステップＳ６０４およびステップＳ６０６では、第１の実施形態の本利得決定のサブルーチンにおけるステップＳ４０１〜ステップＳ４０４およびステップＳ４０６とそれぞれ同じ制御が行われる。
【００６９】
第１の実施形態と異なり、ステップＳ６０５では、制御部１１０は検出信号の補正を行わずに、ステップＳ５０４において格納した予備信号に基づいて擬似検出信号を生成する。擬似検出信号は、予備信号に第２の利得を乗じることにより生成される。また、予備信号と検出信号との間では受光期間が異なるので、正規化するために時間修正係数（＝第２の受光期間／第１の受光期間）が乗じられる。
【００７０】
以上のような構成の第２の実施形態の光計測システムによっても、第１の実施形態と同じく、光検出器１０８への入射光の光量の最大値が規定値に抑えられるので、光検出器１０８への過大な光量の光の入射を防止することが可能である。
【００７１】
また、第２の実施形態の光計測システムによっても、第１の実施形態と同じく、ダイナミックレンジを拡張することが可能である。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施形態に係る光計測システムについて説明する。光増幅ユニットの構成および利得の調節方法が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能および構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００７３】
被検体観察装置１０００は、光源１０１、照明光プローブ１０２、走査機構１０３、走査機構駆動部１０４、検出光プローブ１０５、光増幅ユニット１０６０、光検出器１０８、画像処理部１０９、制御部１１００、ＳＤＲＡＭ１１１、表示部１１２、およびＲＯＭ１１３などを含んで構成される。
【００７４】
第１の実施形態と同じく、光源１０１および照明光プローブ１０２が光ファイバにより結合される。また、光増幅ユニット１０６０と、検出光プローブ１０５および光検出器１０８とが、光ファイバにより結合される。また、第１の実施形態と同じく、画像処理部１０９と、光検出器１０８、制御部１１００、ＳＤＲＡＭ１１１、および表示部１１２とが導電部材により結合される。また、制御部１１００と光源１０１、走査機構駆動部１０４、光増幅ユニット１０６０、光検出器１０８、およびＲＯＭ１１３とが導電部材により結合される。
【００７５】
光源１０１、照明光プローブ１０２、走査機構１０３、走査機構駆動部１０４、検出光プローブ１０５の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と異なり、検出光プローブ１０５の入射端に入射した光は光ファイバにより光増幅ユニット１０６０に伝達される。
【００７６】
第1の実施形態と異なり、光増幅ユニット１０６０は、光増幅器１１７０および光減衰器１１８０を含んで構成される。
【００７７】
光増幅器１１７０は、例えば光ファイバ増幅器であって、信号光の光量を第２の利得で増幅して出射する。利得は、投入する励起光の光量を調節することにより、第２の利得に合わせられる。光増幅器１１７０は、増幅機能のＯＮ／ＯＦＦを切替え可能である。なお、利得を少なくとも２段階で調節可能な光ファイバ増幅器以外の光増幅器を用いることができる。光増幅器１１７０は、後述するよう設定される利得により光を増幅して出射する。光増幅器１１７０は光減衰器１１８０と光ファイバを用いて結合され、出射した信号光は光減衰器 に入射する。
【００７８】
光減衰器１１８０は、例えばファイバ曲率を変化させる機械的方式または磁気光学素子を用いた磁場制御方式などにより減衰率を変化させることが可能な光減衰器であって、入射する光を減衰して出射する。光減衰器１１８０の減衰率は、制御部１１００によって調節される。
【００７９】
なお、光減衰器１１８０による減衰機能をＯＦＦにすることも可能であり、減衰機能をＯＦＦにすることは、減衰率を１として信号光を減衰することと同等である。光減衰器１１８０は光検出器１０８と光ファイバにより結合され、出射した信号光は光検出器１０８に入射する。
【００８０】
光増幅ユニット１０６０の利得は、光増幅率１１７０の利得と、光減衰器１１８０の減衰率との積である。第３の実施形態では、光増幅器１１８０の増幅機能のＯＮ／ＯＦＦの切替と、光減衰器１１７０の減衰率を調節することにより、光増幅ユニット１０６０全体の本利得を所望の利得に調節する。
【００８１】
光増幅器１１７０の増幅機能をＯＦＦに切替え、かつ光減衰器１１８０の減衰機能をＯＦＦに切替えることにより、光増幅ユニット１０６０の本利得を１に調節可能である。また、光増幅器１１７０の増幅機能をＯＮに切替え、かつ光減衰器１１８０の減衰機能をＯＦＦに切替えることにより、光増幅ユニット１０６０の本利得を第２の利得に調節可能である。また、光増幅器１１８０の増幅機能をＯＮに切替え、かつ光減衰器１１７０の減衰率を変動させることにより、光増幅ユニット１０６０の本利得を可変の第３の利得に調節可能である。
【００８２】
光検出器１０８の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。したがって、光検出器１０８は、制御部１１０の制御に基づいて、第１の受光期間の受光により原画素信号を予備信号として生成し、第２の受光期間の受光により原画素信号を検出信号として生成する。
【００８３】
原画素信号が予備信号および検出信号である場合の処理は、第１の実施形態と同じである。したがって、予備信号は制御部１１０に送信され、検出信号はＳＤＲＡＭ１１１の定められた領域に二次画素信号として格納される。
【００８４】
画像処理部１０９および表示部１１２の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。したがって、画像処理部１０９は二次画素信号によって構成される画像信号に所定の画像処理を施し、表示部１１２は画像信号に相当する画像を表示する。
【００８５】
制御部１１００は、被検体観察装置１０００の各部位の動作を制御する。第1の実施形態と同じく、動作の制御のために必要な情報がＲＯＭ１１３に格納され、必要に応じて制御部１１０に読出される。
【００８６】
被検体の観察時に、制御部１１００により実行される被検体観察制御について、図１４のフローチャートを用いて説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態と異なる予備検出のサブルーチンおよび本検出のサブルーチンが実行され、第１の実施形態の本利得決定のサブルーチンの代わりに減衰率決定のサブルーチンが実行される。
【００８７】
第３の実施形態では、制御部１１００は、被検体観察制御を開始すると、ステップＳ１０１０〜ステップＳ１０３０において第１の実施形態の被検体観察制御におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０３と同じ処理を実行する。
【００８８】
第３の実施形態では、制御部１１００は、第１実施形態と異なる予備検出のサブルーチンを実行する。ステップＳ１０３０における画像信号の消去後、ステップＳ７００の予備検出のサブルーチンが実行される。
【００８９】
図１５に示すように、ステップＳ７０１において、制御部１１００は、光増幅器１１７０の増幅機能をＯＦＦに切替えることにより光増幅器１１７０の利得を１に調節する。また、制御部１１００は、光減衰器１１８０の減衰機能をＯＦＦに切替えることにより光減衰器１１８０の減衰率を１に調節する。このような調節により、制御部１１００は、光増幅ユニット１０６０の利得を１に調節する。利得の調節後、ステップＳ７０２に進む。
【００９０】
ステップＳ７０２およびステップＳ７０３では、制御部１１００は、第１の実施形態の予備検出処理におけるステップＳ２０２およびステップＳ２０３と同じ処理を実行する。ステップＳ７０３の終了後、予備検出のサブルーチンを終了し、減衰率決定のサブルーチン（Ｓ８００）を開始する。
【００９１】
図１６に示すように、ステップＳ８０１では、制御部１１００は、第１の実施形態の本利得決定制御のステップＳ８０１と同じ処理を実行する。なお、閾値は第１の実施形態と同様に定められる。すなわち、光増幅ユニット１０６０により増幅された入射光が規定値（図６参照）となるときの、採取光の光量に相当する予備信号の信号強度が閾値に定められる。
【００９２】
ステップＳ８０２では、制御部１１００は、本検出制御（Ｓ９００）において設定する光増幅ユニット１０６０の利得である本利得の設定のために、光減衰器１１８０の減衰率を１に決定する。他方、ステップＳ８０３では、制御部１１００は、本利得設定のために、光減衰器１１８０の減衰率を予備信号の信号強度に応じた可変の第１の減衰率に決定する。
【００９３】
第１の減衰率は、予備信号の信号強度が閾値を超える場合において、第１の減衰率と第２の利得との積が、対応する採取光光量における第３の利得に一致するように、定められる。したがって、図１７に示すように、閾値を超える範囲において、採取光の光量に応じて増加するように第１の減衰率は定められる。なお、採取光の光量に対する第１の減衰率の値は表データとしてＲＯＭ１１３に格納されており、第１の減衰率の計算時に制御部１１００に読出される。
【００９４】
ステップＳ８０２またはステップＳ８０３の終了後、減衰率決定のサブルーチンを終了し、本検出のサブルーチン（Ｓ９００）を開始する。
【００９５】
図１８に示すように、ステップＳ９０１では、制御部１１００は、光増幅器１１７０の増幅機能をＯＮ、すなわち第２の利得で増幅可能な状態に切替える。また、制御部１１００は、ステップＳ８０２またはステップＳ８０３で決定した減衰率となるように、光減衰器１１８０を制御する。光増幅器１１７０および光減衰器１１８０の制御により、光増幅ユニット１０６０の本利得は第２の利得または第３の利得となるように調節される。光増幅ユニット１０６０の利得の調節を終えると、ステップＳ９０２に進む。
【００９６】
以後のステップＳ９０２〜ステップＳ９０６において、制御部１１００は、第１の実施形態の本検出制御（図９参照）におけるステップＳ４０２〜ステップＳ４０６と同じ処理を実行する。ステップＳ９０６において二次画素信号のＳＤＲＡＭ１１１への格納を終えると、本検出のサブルーチンを終了して、ステップＳ１０４０に進む（図１４参照）。
【００９７】
以後のステップＳ１０４０〜ステップＳ１０６０において、制御部１１００は、第１の実施形態の被検体観察制御におけるステップＳ１０４〜ステップＳ１０６と同じ処理を実行する。
【００９８】
以上のような構成の第３の実施形態の光計測システムによっても、第１の実施形態と同じく、光検出器１０８への入射光の光量の最大値が規定値に抑えられるので、光検出器１０８への過大な光量の光の入射を防止することが可能である。
【００９９】
また、第３の実施形態の光計測システムによっても、第１の実施形態と同じく、ダイナミックレンジを拡張することが可能である。
【０１００】
さらに、第３の実施形態の光計測システムによれば、光増幅ユニット１０６０の利得の調節精度を向上させることが可能である。光増幅器１１７０の利得の調節精度より光減衰器１１８０の減衰率の調節精度を高くすることは、一般的に容易である。第３の実施形態では、光増幅ユニット１０６０の利得を光減衰器１１８０の減衰率を変動させることにより調節する構成なので、光増幅ユニット１０６０の利得の調節精度を向上させることが可能である。
【０１０１】
なお、第１、第２の実施形態の光計測システムを用いて、複数の波長の光を計測して被検体の画像を再構成することも可能である。
【０１０２】
例えば、図１９に示すように、それぞれ異なる波長の光を出射する第１〜第３の光源１０１から出射する光を、波長多重光ファイバカプラを結合器１１４として用いて結合させ、複数の波長の光を含む混合光が被検体ｏｂｊに照射される。検出光プローブ１０２により採取される異なる波長の光は分波器１１５により波長別に分波され、別々の光増幅ユニット１０６に入射する。それぞれの光増幅ユニット１０６は第１、第２の実施形態における光計測システムを構成し、第１、第２の実施形態と同様に、広いダイナミックレンジで採取光の光量を検出可能である。このような構成の被検体観察装置によれば、同じ位置の観察点に対して複数の波長の光の光量を検出し、被検体の画像の再構成に用いることが可能である。
【０１０３】
また、例えば、図２０に示すように、光源１０１から出射した白色光を、透過帯域の異なる複数のカラーフィルタが周方向に沿って設けられた回転フィルタ１１６により、異なる帯域の光が時分割されて被検体に照射される。検出光プローブ１０２により採取される異なる波長の光は分波器１１５により波長別に分波され、別々の光増幅ユニット１０６に入射する。それぞれの光増幅ユニット１０６は第１、第２の実施形態における光計測システムを構成し、第１、第２の実施形態と同様に、広いダイナミックレンジで採取光の光量を検出可能である。このような構成の被検体観察装置によっても、同じ位置の観察点に対して複数の波長の光の光量を検出し、被検体の画像の再構成に用いることが可能である。
【０１０４】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【０１０５】
例えば、上記の第１〜第３の実施形態において、光計測システムは被検体観察装置に用いられる構成であるが、微弱な光の光量を検出する他のいかなる種類の装置に用いることも可能である。
【０１０６】
また、第１〜第３の実施形態において、照明光のみの偏向、すなわち照明光プローブのみを走査する構成だが、検出光プローブと照明光プローブとを一体的に用いて被検体を走査させてもよく、また、照明光プローブを固定して検出光プローブのみを用いて被検体を走査させてもよい。さらにへ、照明光プローブおよび検出光プローブを固定して被検体を固定するステージを移動させることにより被検体を走査する構成であってもよい。
【０１０７】
また、第１〜第３の実施形態では、光源１０１を有する構成であるが、光源１０１を省いてもよい。被検体が発する発光を検出する構成であってもよい。
【０１０８】
また、第１、第２の実施形態において予備検出制御時には光増幅器 の増幅機能を停止する構成であり、第３の実施形態において予備検出制御時には光増幅ユニット の増幅機能を停止する構成であるが、１を超える利得で増幅してもよい。予備検出制御時に第２の利得より小さな第１の利得で採取光を増幅すれば、第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることは可能である。
【０１０９】
また、第１の実施形態において、第３の利得は、第３の利得を用いたときの検出信号が規定値に等しくなるように、定められるが、規定値に等しくならなくてもよい。予備信号に応じて変わる任意の第３の利得を用いたときの検出信号が光検出器１０８の最大受光限界値未満であれば、検出信号の補正は可能である。
【０１１０】
また、第２の実施形態において、本利得決定処理において第３の利得を決定するが、第３の利得を決定しなくてもよい。さらには、予備信号の信号強度が閾値を超えている場合に本検出制御において検出信号を生成する構成であるが、検出信号を生成することなく予備信号から擬似検出信号を生成する構成でもよい。擬似検出信号を生成する場合には、検出信号が用いられないからである。
【０１１１】
また、第３の実施形態において、光増幅器 は増幅機能をＯＮにしたときに第２の利得で増幅する構成であるが、第２、第３の利得と異なる第４の利得に調節される構成であってもよい。光増幅器 が第４の利得で信号光を増幅し、光減衰器 の減衰率を変動させることにより、光増幅ユニット の利得を第２、第３の利得に調節することは可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１００、１０００ 被検体観察装置
１０２ 照明光プローブ
１０４ 走査機構駆動部
１０６、１０６０ 光増幅ユニット
１０７ 励起光源
１０８ 光検出器
１０９ 画像処理部
１１０ 制御部
１１１ ＳＤＲＡＭ
１１７０ 光増幅器
１１８０ 光減衰器
ｏｂｊ 被検体
ｏｐ 観察点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を可変の利得で増幅して出射可能な光増幅ユニットと、
前記光増幅ユニットから出射する光の受光量に応じた電気信号を生成する光検出器と、
前記光増幅ユニットおよび前記光検出器に対して、予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する第１の制御部とを備え、
前記第１の制御部は、
前記予備検出制御において、前記光増幅ユニットの前記利得を第１の利得に調節し、前記第１の利得で増幅された前記入射光の受光量に応じた前記電気信号を予備信号として前記光検出器に生成させ、
前記本利得決定処理において、前記予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を前記本検出制御において用いる本利得に定め、前記予備信号の信号強度が閾値より高い場合には前記光増幅ユニットで増幅された入射光の光量が前記光検出器の最大受光限界値未満となるように前記予備信号に応じて前記第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を前記本利得に定め、
前記本検出制御において、前記光増幅ユニットの前記利得を前記本利得に調節し、前記本利得で増幅された前記入射光の受光量に応じた検出信号を前記光検出器に生成させ、少なくとも前記第２の利得を前記本利得に定めた場合には前記検出信号に基づいて前記入射光の光量を算出する
ことを特徴とする光計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光計測システムにおいて、前記光増幅ユニットは光ファイバ増幅器であることを特徴とする光計測システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光計測システムにおいて、
前記光増幅ユニットは、
入射光を前記第１の利得または第４の利得で増幅して出射可能な光増幅器と、前記光増幅器から出射する光を可変の減衰率で減衰して出射可能な減衰器とを有し、
前記減衰率を調節することにより、前記光増幅ユニットの利得を変えることが可能である
ことを特徴とする光計測システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光計測システムにおいて、前記第３の利得を前記本利得とする場合に生成される前記検出信号の信号強度が、前記予備信号の信号強度が閾値に一致する場合に前記第２の利得を前記本利得として生成される前記検出信号の信号強度に一致するように、前記予備信号に対する前記第３の利得が定められることを特徴とする光計測システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光計測システムにおいて、前記第１の制御部は、前記第３の利得を前記本利得に定めた場合には、前記予備信号に基づいて前記入射光の光量を算出することを特徴とする光計測システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光計測システムにおいて、前記第１の制御部は、前記第３の利得を前記本利得に定めた場合には、前記第２、第３の利得に基づいて補正した前記検出信号に基づいて前記入射光の光量を算出することを特徴とする光計測システム。
【請求項７】
請求項６に記載の光計測システムにおいて、前記第１の制御部は、補正後の前記検出信号の信号強度が前記第２の利得により増幅したと想定した場合の前記入射光の光量に応じて増加するように、前記検出信号を補正することを特徴とする光計測システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光計測システムにおいて、前記光検出器による前記予備光の受光期間より前記検出信号光の受光期間が長くなるように定められることを特徴とする光計測システム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光計測システムと、
前記光増幅ユニットに、被検体の一点である観察点における光を伝達し、入射させる光伝達器と、
前記観察点を変位させる走査部と、
前記第１の制御部に、前記予備検出制御、前記本利得決定処理、および前記本検出制御によって構成されるシーケンス制御を繰返し実行させる第２の制御部と、
各前記シーケンス制御の実行時の前記観察点の位置を決定する位置決定部と、
前記各シーケンス制御により算出された前記入射光の光量と前記位置決定部により決定された前記観察点の位置とに基づいて、前記被検体の画像を再構成する画像再構成部とを備える
ことを特徴とする被検体観察装置。
【請求項１０】
入射光を増幅する利得を第１の利得に調節する第１のステップと、
前記入射光を前記第１の利得で増幅した予備光の受光量に応じた予備信号を生成する第２のステップと、
前記予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を前記本検出制御において用いる本利得に定め、前記予備信号の信号強度が閾値より高い場合には増幅された入射光の光量が光検出器の最大受光限界値未満となるように前記予備信号に応じて前記第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を前記本利得に定める第３のステップと、
前記入射光を増幅する利得を前記本利得に調節する第４のステップと、
前記入射光を前記本利得で増幅した検出信号光の受光量に応じた検出信号を生成する第５のステップと、
少なくとも前記第２の利得を前記本利得に定めた場合には前記検出信号に基づいて前記入射光の光量を算出する第６のステップとを備える
ことを特徴とする光計測方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光計測方法であって、前記第１のステップおよび前記第４のステップにおいて、入射光を増幅する利得を、前記入射光を増幅させた後、減衰させることにより調節することを特徴とする光計測方法。
【請求項１２】
入射光を可変の利得で増幅して出射可能な光増幅ユニットと、
前記光増幅ユニットから出射する光の受光量に応じた電気信号を生成する光検出器と、
前記光増幅ユニットおよび前記光検出器に対して、予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する第１の制御部とを備え、
前記第１の制御部は、
前記予備検出制御において、前記光増幅ユニットの前記利得を第１の利得に調節し、前記第１の利得で増幅された前記入射光の受光量に応じた前記電気信号を予備信号として前記光検出器に生成させ、
前記本利得決定処理において、前記予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を前記本検出制御において用いる本利得に定め、
前記本検出制御において、前記第２の利得を本利得に定めた場合に前記本利得の第２の利得への調節と前記第２の利得で増幅された検出信号光の受光量に応じた検出信号の生成と前記検出信号に基づく前記入射光の光量の算出を実行し、前記予備信号の信号強度が前記閾値より大きい場合には前記予備信号に基づいて擬似検出信号を生成する
ことを特徴とする光計測システム。
【請求項１】
入射光を可変の利得で増幅して出射可能な光増幅ユニットと、
前記光増幅ユニットから出射する光の受光量に応じた電気信号を生成する光検出器と、
前記光増幅ユニットおよび前記光検出器に対して、予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する第１の制御部とを備え、
前記第１の制御部は、
前記予備検出制御において、前記光増幅ユニットの前記利得を第１の利得に調節し、前記第１の利得で増幅された前記入射光の受光量に応じた前記電気信号を予備信号として前記光検出器に生成させ、
前記本利得決定処理において、前記予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を前記本検出制御において用いる本利得に定め、前記予備信号の信号強度が閾値より高い場合には前記光増幅ユニットで増幅された入射光の光量が前記光検出器の最大受光限界値未満となるように前記予備信号に応じて前記第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を前記本利得に定め、
前記本検出制御において、前記光増幅ユニットの前記利得を前記本利得に調節し、前記本利得で増幅された前記入射光の受光量に応じた検出信号を前記光検出器に生成させ、少なくとも前記第２の利得を前記本利得に定めた場合には前記検出信号に基づいて前記入射光の光量を算出する
ことを特徴とする光計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光計測システムにおいて、前記光増幅ユニットは光ファイバ増幅器であることを特徴とする光計測システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光計測システムにおいて、
前記光増幅ユニットは、
入射光を前記第１の利得または第４の利得で増幅して出射可能な光増幅器と、前記光増幅器から出射する光を可変の減衰率で減衰して出射可能な減衰器とを有し、
前記減衰率を調節することにより、前記光増幅ユニットの利得を変えることが可能である
ことを特徴とする光計測システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光計測システムにおいて、前記第３の利得を前記本利得とする場合に生成される前記検出信号の信号強度が、前記予備信号の信号強度が閾値に一致する場合に前記第２の利得を前記本利得として生成される前記検出信号の信号強度に一致するように、前記予備信号に対する前記第３の利得が定められることを特徴とする光計測システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光計測システムにおいて、前記第１の制御部は、前記第３の利得を前記本利得に定めた場合には、前記予備信号に基づいて前記入射光の光量を算出することを特徴とする光計測システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光計測システムにおいて、前記第１の制御部は、前記第３の利得を前記本利得に定めた場合には、前記第２、第３の利得に基づいて補正した前記検出信号に基づいて前記入射光の光量を算出することを特徴とする光計測システム。
【請求項７】
請求項６に記載の光計測システムにおいて、前記第１の制御部は、補正後の前記検出信号の信号強度が前記第２の利得により増幅したと想定した場合の前記入射光の光量に応じて増加するように、前記検出信号を補正することを特徴とする光計測システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光計測システムにおいて、前記光検出器による前記予備光の受光期間より前記検出信号光の受光期間が長くなるように定められることを特徴とする光計測システム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光計測システムと、
前記光増幅ユニットに、被検体の一点である観察点における光を伝達し、入射させる光伝達器と、
前記観察点を変位させる走査部と、
前記第１の制御部に、前記予備検出制御、前記本利得決定処理、および前記本検出制御によって構成されるシーケンス制御を繰返し実行させる第２の制御部と、
各前記シーケンス制御の実行時の前記観察点の位置を決定する位置決定部と、
前記各シーケンス制御により算出された前記入射光の光量と前記位置決定部により決定された前記観察点の位置とに基づいて、前記被検体の画像を再構成する画像再構成部とを備える
ことを特徴とする被検体観察装置。
【請求項１０】
入射光を増幅する利得を第１の利得に調節する第１のステップと、
前記入射光を前記第１の利得で増幅した予備光の受光量に応じた予備信号を生成する第２のステップと、
前記予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を前記本検出制御において用いる本利得に定め、前記予備信号の信号強度が閾値より高い場合には増幅された入射光の光量が光検出器の最大受光限界値未満となるように前記予備信号に応じて前記第２の利得未満の範囲で定められる第３の利得を前記本利得に定める第３のステップと、
前記入射光を増幅する利得を前記本利得に調節する第４のステップと、
前記入射光を前記本利得で増幅した検出信号光の受光量に応じた検出信号を生成する第５のステップと、
少なくとも前記第２の利得を前記本利得に定めた場合には前記検出信号に基づいて前記入射光の光量を算出する第６のステップとを備える
ことを特徴とする光計測方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光計測方法であって、前記第１のステップおよび前記第４のステップにおいて、入射光を増幅する利得を、前記入射光を増幅させた後、減衰させることにより調節することを特徴とする光計測方法。
【請求項１２】
入射光を可変の利得で増幅して出射可能な光増幅ユニットと、
前記光増幅ユニットから出射する光の受光量に応じた電気信号を生成する光検出器と、
前記光増幅ユニットおよび前記光検出器に対して、予備検出制御、本利得決定処理、および本検出制御を順番に実行する第１の制御部とを備え、
前記第１の制御部は、
前記予備検出制御において、前記光増幅ユニットの前記利得を第１の利得に調節し、前記第１の利得で増幅された前記入射光の受光量に応じた前記電気信号を予備信号として前記光検出器に生成させ、
前記本利得決定処理において、前記予備信号の信号強度が閾値より低い場合には第１の利得より大きな第２の利得を前記本検出制御において用いる本利得に定め、
前記本検出制御において、前記第２の利得を本利得に定めた場合に前記本利得の第２の利得への調節と前記第２の利得で増幅された検出信号光の受光量に応じた検出信号の生成と前記検出信号に基づく前記入射光の光量の算出を実行し、前記予備信号の信号強度が前記閾値より大きい場合には前記予備信号に基づいて擬似検出信号を生成する
ことを特徴とする光計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−３３０２１（Ｐ２０１３−３３０２１Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２４４８（Ｐ２０１２−２２４４８）
【出願日】平成２４年２月３日（２０１２．２．３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月３日（２０１２．２．３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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