JP5087526B2 - 散乱吸収体計測方法及び散乱吸収体計測装置 - Google Patents
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Description
に基づいてパラメータを特定する波形処理ステップと、波形処理ステップにおいて特定されたパラメータを有する関数によって示される計測対象の散乱吸収体での理論波形に基づいて、計測対象の散乱吸収体の内部情報を算出する内部情報算出ステップと、を含むことを特徴とする。
(ここで、
である)で表されることが望ましい。上記の関数は、散乱吸収体内部の光伝播をより適切に示すものであるので、更に正確に計測対象の散乱吸収体の理論波形を求めることができ、結果として、更に正確に散乱吸収体の内部情報を取得することができる。
に基づいてパラメータを特定する波形処理手段と、波形処理手段によって特定されたパラメータを有する関数によって示される計測対象の散乱吸収体での理論波形に基づいて、計測対象の散乱吸収体の内部情報を算出する内部情報算出手段と、を備えることを特徴とする。
が成り立つように上記のパラメータを特定することによって計測対象の散乱吸収体の理論波形Pm theory(t)を算出する。計測対象の散乱吸収体SMでの理論波形を表すための関数、及び波形処理部61による演算処理について、より具体的には後述する。波形処理部61により処理された波形の情報は、内部情報算出部64に出力される。
これらの式をフーリエ変換すると、以下の式(3)と式(4)とが得られる。但し、フーリエ変換をF[・]と表記する。
式(5)を変形すると以下の式(6)になる。
式(6)の逆フーリエ変換を行うと、次の式(7)が得られる。
式(7)は、計測対象の散乱吸収体SMの理論波形とリファレンス用の散乱吸収体SMでの計測波形とのコンボリューション演算の結果が、リファレンス用の散乱吸収体SMでの理論波形と計測対象の散乱吸収体SMでの計測波形とのコンボリューション演算の結果と等しくなることを表している。従って、式(7)を満足するようにして求められたPm theory(t)が、計測対象の散乱吸収体SMでの計測波形から装置関数の影響が除去されたものになる。
式(8)において、
である。また、式(8)におけるNは、最小二乗法の解析で使用する時間範囲の最大値を表しており、予め設定された値である。例えば、N=1024であれば、t0≦tn≦t1023の範囲の値を用いて解析を行う。この時間範囲には、上記の各理論波形及び計測波形が含まれるようにされる。なお、tを離散的な値としているのは、通常、信号処理部50で得られる波形が、デジタル値である時刻に対応する光強度の値であるためであり、連続的な値として考慮されてもよい。
(即ち、列ベクトルの形で表したパラメータpは、
である(Tは転置行列を意味する))、Pm theory(tn)を示す関数f(p;tn)として以下の式(9)を用いることができる。
ここで、cは光速を示す値、γは光入射位置Aと光検出位置Bとの間の距離を示す値であり、設定値として予め波形処理部61に記憶されている情報である。また、
である。散乱吸収体SM内部を伝播した光の時間的な強度変化(波形)は、およそ式(9)のような関数で表すことができる。従って、Pm theory(tn)を近似するには式(9)のような形の関数が適している。
において、
としたものである。ここでR(p;tn)は時刻tnのときの光強度(pは、上記の光拡散方程式から解析的に得られる式におけるパラメータの集合を示す)、μaは散乱吸収体の吸収係数、Dは散乱吸収体の拡散係数(=1/3μ´s)、μ´sは散乱吸収体の散乱係数、ρは光入射位置と光検出位置との間の距離、cは光速をそれぞれ示す値である。なお、本実施形態においては、半無限媒質でない形状の散乱吸収体SMに対して得られた波形を解析の対象とする場合にも式(9)を使用するため、式(9)における各パラメータに物理的な意味はない。
Claims (3)
- 計測対象の散乱吸収体及びリファレンス用の散乱吸収体に対して、所定波長のパルス光を光入射位置から入射する光入射ステップと、
前記光入射ステップにおいて入射されて前記各散乱吸収体の内部を伝播したパルス光を光検出位置で検出して光検出信号を取得する光検出ステップと、
前記光検出ステップにおいて検出された光検出信号に基づいて、光強度の時間変化を示す計測波形を取得する信号処理ステップと、
前記信号処理ステップにおいて取得された前記計測対象の散乱吸収体での計測波形をPm(t)、所定のパラメータを有する予め用意された関数によって示される前記計測対象の散乱吸収体での理論波形をPm theory(t)、前記信号処理ステップにおいて取得された前記リファレンス用の散乱吸収体での計測波形をPr(t)、予め用意された前記リファレンス用の散乱吸収体での理論波形をPr theory(t)、コンボリューションを演算子“*”とそれぞれしたときに、以下の式
に基づいて前記パラメータを特定する波形処理ステップと、
前記波形処理ステップにおいて特定されたパラメータを有する前記関数によって示される前記計測対象の散乱吸収体での理論波形に基づいて、前記計測対象の散乱吸収体の内部情報を算出する内部情報算出ステップと、
を含む散乱吸収体計測方法。 - 計測対象の散乱吸収体及びリファレンス用の散乱吸収体に対して、所定波長のパルス光を光入射位置から入射する光入射手段と、
前記光入射手段によって入射されて前記各散乱吸収体の内部を伝播したパルス光を光検出位置で検出して光検出信号を取得する光検出手段と、
前記光検出手段によって検出された光検出信号に基づいて、光強度の時間変化を示す計測波形を取得する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって取得された前記計測対象の散乱吸収体での計測波形をPm(t)、所定のパラメータを有する予め用意された関数によって示される前記計測対象の散乱吸収体での理論波形をPm theory(t)、前記信号処理手段によって取得された前記リファレンス用の散乱吸収体での計測波形をPr(t)、予め用意された前記リファレンス用の散乱吸収体での理論波形をPr theory(t)、コンボリューションを演算子“*”とそれぞれしたときに、以下の式
に基づいて前記パラメータを特定する波形処理手段と、
前記波形処理手段によって特定されたパラメータを有する前記関数によって示される前記計測対象の散乱吸収体での理論波形に基づいて、前記計測対象の散乱吸収体の内部情報を算出する内部情報算出手段と、
を備える散乱吸収体計測装置。
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