以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
まず、図1〜図9を参照して、本発明の第1実施形態による光計測装置100の全体構成について説明する。第1実施形態では、光計測装置100は、近赤外分光法(NIRS)による光計測(脳機能計測)を行う脳機能計測装置である。
図1に示すように、光計測装置100は、光計測ユニット1と、制御ユニット2とから構成されている。光計測装置100は、光ファイバ3を介して接続された送光プローブ4および受光プローブ5を用いて、被験者(被検体)の脳活動を計測する機能を有する。なお、光ファイバ3は、本発明の「送光手段」および「受光手段」の一例である。また、送光プローブ4は、本発明の「送光点」および「送光手段」の一例である。また、受光プローブ5は、本発明の「受光点」および「受光手段」の一例である。
光計測装置100の送光プローブ4および受光プローブ5は、それぞれ、被験者の頭部に装着されたプローブ固定用のホルダ6に取り付けられることにより、被験者の頭部表面上の所定位置に配置される。そして、光計測装置100は、送光プローブ4から近赤外光の波長領域の計測光を照射し、被験者の頭内で反射した計測光を受光プローブ5に入射させて検出することにより、計測光の強度(受光量)を取得する。取得した計測光の強度に基づいて、脳活動に伴うヘモグロビン量(酸素化ヘモグロビン、脱酸素化へモグロビンおよび総ヘモグロビン)の変化を取得することができる。これにより、光計測装置100は、脳活動に伴うヘモグロビン量の変化、すなわち血流量の変化や酸素代謝の活性化状態を非侵襲で取得することが可能である。光計測では、送光プローブ4および受光プローブ5のペアによって構成される計測点(計測チャンネル7(図3参照))毎に、脳活動が計測される。計測データは、脳機能計測におけるレスト期間に対するタスク期間の相対的なヘモグロビン変化量として取得される。
図2に示すように、ホルダ6は、等間隔A(たとえば3cm)で行列状に配列された多数の取付穴6aを有しており、それぞれの取付穴6aに1つずつ送光プローブ4または受光プローブ5を挿入して固定することが可能となっている。このため、隣接する送光プローブ4と受光プローブ5とは、所定間隔Aを隔てるように配置される。送光プローブ4および受光プローブ5は、各取付穴6aに対して、行および列の各方向に交互に並ぶように配置される。これにより、図3に示すように、隣接する送光プローブ4と受光プローブ5との間に計測チャンネル7が形成される。ユーザ(装置操作者)は、計測したい部位(前頭部、頭頂部、側頭部、後頭部など)に応じて取付穴6aへのプローブ配置を決定し、送光プローブ4および受光プローブ5をホルダ6に取り付ける。なお、図2では、2本の送光プローブ4および2本の受光プローブ5のみ、ホルダ6に取り付けられている状態を示している。また、図3では、14本の送光プローブ4および13本の受光プローブ5が、ホルダ6に取り付けられている例を示している。また、送光プローブ4と計測チャンネル7を形成している受光プローブ5は、本発明の「送光点に対応する受光点」の一例である。
次に、光計測装置100の装置構成について詳細に説明する。
光計測ユニット1は、たとえば、14本の送光プローブ4および13本の受光プローブ5を備えている。図3に示すように、14本の送光プローブ4および13本の受光プローブ5を、送光プローブ4と受光プローブ5とが隣り合うとともに、3行×9列に配置した場合には、送光プローブ4と受光プローブ5とは、42チャンネルの計測チャンネル7を形成する。
光計測ユニット1は、図4に示すように、筐体10内に、光源11と、光検出部12と、光源駆動部13と、A/D変換器14と、本体制御部15と、通信部16と、記憶部17とを備えている。なお、光源11および光源駆動部13は、本発明の「送光手段」の一例である。また、光検出部12は、本発明の「受光手段」の一例である。また、本体制御部15は、本発明の「点灯制御部」の一例である。
光源11は、光ファイバ3を介して送光プローブ4に計測光を出力するように構成されている。光源11は、半導体レーザーやLEDなどからなり、近赤外光の波長領域で複数波長の計測光を出力可能に構成されている。光検出部12は、APD(アバランシェフォトダイオード)や光電子増倍管などからなり、受光プローブ5に入射した計測光を、光ファイバ3を介して検出するように構成されている。その結果、光検出部12は、検出した計測光に応じた受光量信号をA/D変換器14に出力する。光源駆動部13は、本体制御部15からの制御信号に従って光源11(各々の送光プローブ4)を点灯および消灯させるように構成されている。A/D変換器14は、光検出部12の受光量信号を所定のデジタル信号に変換して、本体制御部15へ出力するように構成されている。
本体制御部15は、CPUやメモリなどから構成されるコンピュータである。本体制御部15は、計測用プログラムを実行することにより、光計測ユニット1の各部を制御するように構成されている。たとえば、本体制御部15は、A/D変換器14から取得した受光量信号に基づく計測データを、記憶部17に記憶する制御を行う。また、本体制御部15は、通信部16を介して、計測データを制御ユニット2に送信する制御を行う。また、本体制御部15は、制御ユニット2から後述する点灯スケジュールデータ23bを取得して、取得した点灯スケジュールデータ23bに基づいて、光源駆動部13(光源11)の動作制御を行う。なお、点灯スケジュールデータ23bは、本発明の「点灯スケジュール」の一例である。
通信部16は、制御ユニット2の後述する通信部24との間で相互に無線または有線通信可能に構成されている。記憶部17は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリからなる。そして、記憶部17には、脳機能計測の計測データなどが格納される。
次に、制御ユニット2は、CPUなどから構成される制御部21および解析部22と、HDDなどからなる記憶部23と、通信部24とを備えたコンピュータ(PC)である。制御部21および解析部22は、それぞれ、記憶部23に格納された制御プログラム23aをCPUが実行することによって実現される機能ブロックとして構成されている。なお、制御部21および解析部22は、機能ブロックとしてではなく、専用のハードウェア(専用CPU)によりそれぞれ構成されてもよい。また、制御ユニット2は、液晶ディスプレイなどからなる表示部25と、キーボードやマウスなどからなる操作入力部26とを備えている。
制御部21は、制御ユニット2の各部を制御する。たとえば、制御部21は、通信部24を介して光計測ユニット1の計測データを取得して、記憶部23に計測データを記憶する。解析部22は、記憶部23に記録された計測データに対する画像化(グラフ化)処理や、統計処理等を行うための演算処理を行う。
記憶部23は、制御プログラム23aや、計測条件および計測パラメータなどの各種情報を記憶する。また、記憶部23は、後述する点灯スケジュールデータ23bを記憶する。また、通信部24は、光計測ユニット1の通信部16と相互通信可能に構成されている。
表示部25は、解析部22により画像化処理された計測データや、点灯スケジュールデータ23bを表示するガイダンス表示(図9参照)等を表示する。操作入力部26は、ユーザからの入力操作を受け付ける。
ここで、第1実施形態では、光計測装置100の制御部21は、図3に示すような計測条件が設定された場合には、同時点灯可能な送光点群(送光点のグループ)を抽出するとともに、図5に示すような点灯スケジュールSを決定する制御を行うように構成されている。なお、本明細書において同時点灯可能とは、複数(または1本)の送光プローブ4を(同時)点灯させた場合に、送光プローブ4と計測チャンネル7を形成する受光プローブ5に複数の送光プローブ4からの計測光が同時に入射されない状態であるとして記載している。
そして、点灯スケジュールSは、複数の点灯サイクルにより構成されており、各点灯サイクル毎に、同時点灯可能な送光プローブ4として抽出した送光点群が割り当てられている。なお、点灯サイクルとは、送光プローブ4を点灯させる一定の期間(たとえば、15ms)である。
図5では、縦軸が送光プローブ4の番号を示し、横軸が点灯サイクルの番号を示している。また、点灯させる送光プローブ4をハッチング表示して示している。すなわち、各送光プローブ4は、いずれかの点灯サイクルに割り当てられ、同じ点灯サイクルに割り当てられた送光プローブ4は同時に点灯される。なお、送光プローブ4の番号とは、図3に示す送光プローブ4に付与された番号である。また、点灯サイクルの番号は、点灯サイクル毎に付与された番号であり、点灯サイクルの番号順に、割り当てられた送光点(送光点群)が点灯される。
ここで、同時点灯可能な送光点群をW(a)とする。aは、送光点群に含まれる送光プローブ4のうち、a番目の送光プローブ4を意味する。たとえば、図5の例では、点灯サイクルの番号が1の点灯サイクルには、W(1)=1、W(2)=8、および、W(3)=13からなる3つの同時点灯可能な送光点群W(a)が割り当てられている。図5の例では、点灯スケジュールSは、点灯サイクルの番号が1から7までの点灯サイクルからなっている。以下、制御部21による同時点灯可能な送光点群W(a)の抽出と、制御部21による点灯スケジュールSの決定とについて具体的に説明する。
図6に示すように、制御部21は、CPUが記憶部23に記憶された制御プログラム23aを実行することによって、領域設定部31、距離算出部32、送光点抽出部33、および、スケジュール決定部34として機能するように構成されている。これらの各部の処理によって、同時点灯可能な送光点群W(a)が抽出され、点灯スケジュールS(点灯スケジュールデータ23b)の生成が行われる。なお、距離算出部32は、本発明の「距離算出手段」の一例である。また、送光点抽出部33は、本発明の「送光点抽出手段」の一例である。また、スケジュール決定部34は、本発明の「スケジュール決定手段」の一例である。
領域設定部31は、ユーザによる操作入力部26や記憶部23からの情報の読み込み等により、計測条件(計測範囲MA)や送光プローブ4および受光プローブ5の配置に関する情報を取得して設定するように構成されている。
距離算出部32は、領域設定部31により設定された計測条件等に基づいて、各プローブ間の距離を算出する。また、距離算出部32が算出した距離に基づいて、着目する送光プローブ4が同時点灯可能な送光プローブ4に該当するか否かを判断することができる。
ここで、距離を算出するための基準として設定される送光プローブ4を、第1送光点Eとする。また、複数の送光プローブ4のうちの第1送光点Eとは異なる送光プローブ4のうちから任意に設定される送光プローブ4を第2送光点Fとする。また、第1送光点Eと計測チャンネル7を形成する受光プローブ5を受光点Erとする。また、第2送光点Fと計測チャンネル7を形成する受光プローブ5を受光点Frとする。たとえば、図7に示すように、1番の送光プローブ4を第1送光点Eとすると、1番および2番の受光プローブ5が受光点Erである。そして、8番の送光プローブ4を第2送光点Fとすると、6番、7番および9番の受光プローブ5が受光点Frである。
距離算出部32は、第1実施形態では、複数の送光プローブ4のうちの少なくとも1本の送光プローブ4を第1送光点Eとして設定する。また、距離算出部32は、複数の送光プローブ4のうちから第2送光点Fを設定する。そして、距離算出部32は、第1送光点Eと受光点Frとの距離である第1距離D(図7参照)と、第2送光点Fと受光点Erとの距離である第2距離d(図8参照)とを算出するように構成されている。
送光点抽出部33は、第1実施形態では、距離算出部32により算出された第1距離Dのうちの最小の第1距離D、および、第2距離dのうちの最小の第2距離dが、距離P以上であるか否かを判断するように構成されている。そして、最小の第1距離Dおよび最小の第2距離dが距離P以上である場合には、第1送光点Eと第2送光点Fとを1つの送光点群W(a)に登録するように構成されている。
ここで、距離Pは、受光点Er(または受光点Fr)が、複数の送光プローブ4からの光を同時に受光しないような距離であり、たとえば、100mmに設定される。なお、距離Pは、本発明の「所定の距離」の一例である。
なお、距離算出部32は、第1実施形態では、複数の送光プローブ4の全てに対して、順次、第1送光点Eまたは第2送光点Fに設定して、それぞれの第1距離Dと第2距離dとを算出するように構成されている。そして、送光点抽出部33は、それぞれの最小の第1距離Dと最小の第2距離dが距離P以上であるか否かを判断して、最小の第1距離Dおよび最小の第2距離dが距離P以上である場合には、第1送光点Eと第2送光点Fとをそれぞれ1つの送光点群W(a)に追加して、登録するように構成されている。
スケジュール決定部34は、第1実施形態では、送光点抽出部33により抽出された送光点群W(a)を、各点灯サイクル毎に割り当てることにより点灯スケジュールSを決定するように構成されている。
次に、図3、図5、図7および図8を参照して、制御部21による同時点灯可能な送光点群W(a)の抽出と、制御部21による点灯スケジュールSの決定との具体例について説明する。
領域設定部31は、計測条件(計測範囲MA)に関する情報を取得して、図3に示す送光プローブ4および受光プローブ5の配置(3行×9列)を決定する。
図7では、距離算出部32は、1番の送光プローブ4を第1送光点Eとして設定するとともに、8番の送光プローブ4を第2送光点Fとして設定した場合を示している。この場合、距離算出部32は、第1送光点Eと各受光点Frとの距離である第1距離D1〜D3を算出する。また、図8に示すように、距離算出部32は、第2送光点Fと各受光点Erとの距離である第2距離d1およびd2を算出する。なお、距離算出部32は、たとえば、上記した間隔Aと、送光プローブ4および受光プローブ5の配置情報とを用いて、それぞれの距離を算出する。
図7および図8の例では、送光点抽出部33は、第1送光点E(1番の送光プローブ4)を送光点群W(1)に登録して、1番の送光プローブ4と同時点灯可能な送光プローブ4を抽出する。すなわち、送光点抽出部33は、第1距離D1〜D3のうちの最小の第1距離Dである第1距離D1、および、第2距離d1およびd2のうちの最小の第2距離dである第2距離d2が距離P以上であるか否かを判断する。この例の場合、P≦D1、P≦d2であるので、送光点群W(a)には、1番および8番の送光プローブ4が登録される。
また、複数の送光点が送光点群W(a)に登録された場合、距離算出部32は、登録された送光点群W(a)(1番および8番の送光プローブ4)をそれぞれ第1送光点Eとして設定して、第1距離Dおよび第2距離dを算出する。距離算出部32が13番の送光プローブ4を第2送光点Fとして設定した場合には、距離算出部32は、第1距離D4〜D7と、第2距離d4〜d7とが算出される。そして、送光点抽出部33は、第1距離D4〜D7、および、第2距離d4〜d7と距離Pとの比較を行う。この場合、P≦D6、P≦d7となることから、送光点抽出部33は、第2送光点F(13番の送光プローブ4)を送光点群W(a)に追加して登録する。
以上のようにして、距離算出部32は、他の(2番〜7番、9番〜12番および14番の)送光プローブ4も順次、第2送光点Fとして設定して、それぞれの第1距離Dおよび第2距離dを算出する。この結果、図7および図8に示す例では、最終的に1番、8番および13番の送光プローブ4が送光点群W(a)に登録される。
そして、図5に示すように、スケジュール決定部34は、送光点抽出部33により抽出された送光点群W(a)を、点灯スケジュールSに登録する。図5では、抽出された1番、8番および13番が1番目の点灯サイクルに登録されている。
そして、距離算出部32と送光点抽出部33とスケジュール決定部34とは、点灯スケジュールSに登録されていない送光プローブ4についても、順次、上記の処理を繰り返す。これにより、図5に示すように、全ての送光プローブ4がいずれかの点灯サイクル(点灯サイクルの番号が1〜7)に割り当てられ、点灯スケジュールSが決定される。スケジュール決定部34は、決定された点灯スケジュールSを記憶部23に点灯スケジュールデータ23bとして記憶させるように構成されている。
以上のようにして点灯スケジュールSが決定されると、制御部21は、図6に示すように、光計測ユニット1に点灯スケジュールデータ23bを送信する制御を行う。光計測ユニット1の本体制御部15は、第1実施形態では、点灯スケジュールSに基づいて、割り当てられた(登録された)送光点群W(a)を、各点灯サイクル毎に点灯させる制御を行うように構成されている。具体的には、本体制御部15は、取得した点灯スケジュールデータ23bに基づいて、光源駆動部13を駆動させて、光源11から計測光を照射させる制御を行うように構成されている。
また、制御部21は、点灯スケジュール表示制御部35を含む。点灯スケジュール表示制御部35は、点灯スケジュールSの各点灯サイクルに割り当てられた送光点群W(a)が識別可能な状態で、点灯スケジュールS(ガイダンス表示)を表示部25に表示する制御を行うように構成されている。たとえば、図9に示すように、点灯スケジュール表示制御部35は、制御ユニット2の表示部25に表示される送光プローブ4および受光プローブ5の配置図上に、送光点群W(a)が各点灯サイクル毎に色分けされた状態で表示するように構成されている。なお、図9では、説明のために各点灯サイクル毎の色分けを行うことをそれぞれハッチングの種類を変えて図示することにより示している。
次に、図10を参照して、本実施形態の光計測装置100による送光点群W(a)の抽出および点灯スケジュールSの決定の制御処理について説明する。以下の制御処理は、光計測装置100の制御部21(領域設定部31、距離算出部32、送光点抽出部33、および、スケジュール決定部34)(図6参照)によって実行される。なお、Tは、最初に第1送光点Eとして設定される送光プローブ4の番号である。また、tは、第2送光点Fとして設定される送光プローブ4の番号である。また、Nは、送光プローブ4の総数(たとえば、14)である。
ここで、図10のステップS6〜S12は、Tを含む同時点灯可能な送光点群W(a)を、送光点抽出部33が抽出するための第1ループを構成する。また、ステップS4〜S15は、第1ループによって抽出された送光点群W(a)を順次点灯サイクルに登録することにより、全て(N本)の送光プローブ4がいずれかの点灯サイクルに含まれるような点灯スケジュールSを決定するための第2ループを構成する。
まず、図10のステップS1において、領域設定部31により、計測条件および配置情報が設定される。その後、ステップS2に進む。
ステップS2において、Tが1として設定される。すなわち、距離算出部32により、1番の送光プローブ4が、第1送光点Eとして設定される。その後、ステップS3に進む。
ステップS3において、Tが点灯スケジュールSに登録されているか否かが判断される。すなわち、距離算出部32により、点灯スケジュールSが参照され、Tが点灯スケジュールSに登録されているか否かが判断される。Tが点灯スケジュールSに登録されている場合には、ステップS14に進み、Tが点灯スケジュールSに登録されていない場合には、ステップS4に進む。
ステップS4において、送光点群W(a)にTが登録される。すなわち、送光点抽出部33により、送光点群W(a)の1番目に登録される送光点(送光点群W(1)=T)として、番号がTの送光プローブ4が送光点群W(a)に登録される。たとえば、T=1の場合には、1番の送光プローブ4が登録される。その後、ステップS5に進む。
ステップS5において、tがT+1として設定される。すなわち、送光点抽出部33により、T+1番の送光プローブ4が、第2送光点Fとして設定される。その後、ステップS6に進む。
ステップS6において、tが点灯スケジュールSに登録されているか否かが判断される。tが点灯スケジュールSに登録済みの場合には、ステップS11に進み、tが点灯スケジュールSに登録されていない場合には、ステップS7に進む。
ステップS7において、送光点群W(a)が第1送光点Eとして設定され、送光点群W(a)に登録されている各送光プローブ4(第1送光点E)と、tの送光プローブ4と計測チャンネル7を形成する受光プローブ5(受光点Fr)との最小の第1距離D(図7参照)が、距離算出部32により算出される。その後、ステップS8に進む。
ステップS8において、第2送光点F(tの送光プローブ4)と、送光点群W(a)に登録されている送光プローブ4と計測チャンネル7を形成する受光プローブ5(受光点Er)との最小の第2距離d(図8参照)が、距離算出部32により算出される。その後、ステップS9に進む。
ステップS9において、送光点抽出部33により、最小の第1距離Dおよび最小の第2距離dが、距離P以上か否かが判断される。最小の第1距離Dおよび最小の第2距離dが共に、距離P以上の場合には、ステップS10に進み、最小の第1距離Dまたは最小の第2距離dのうちのいずれかが、距離P以上でない(距離P未満の)場合、ステップS11に進む。
また、ステップS10では、送光点抽出部33により、tが送光点群W(a)に登録される。なお、たとえば、tが送光点群W(a)に登録されるのが2番目の場合には、W(2)=tとして登録される。その後、ステップS11に進む。
ステップS11において、送光点抽出部33により、tと、Nとが等しい数か否かが判断される。tと、Nとが等しい数の場合には、ステップS13に進み、tと、Nとが等しい数でない場合には、ステップS12に進む。
また、ステップS12では、距離算出部32により、tに1が加えられる。たとえば、tが2の場合には、tは3に設定され、ステップS6に戻る。すなわち、tがT+1から1ずつ加えられ、Nになるまで、ステップS4〜S11が繰り返される。この結果、着目している第1送光点E(=T)についての同時点灯可能な第2送光点F(=t)が全て抽出される。
ステップS13において、スケジュール決定部34により、点灯スケジュールSに送光点群W(a)が1つの点灯サイクルとして登録される。その後、ステップS14に進む。
ステップS14において、距離算出部32により、Tと、Nとが等しい数か否かが判断される。Tと、Nとが等しい数でない場合には、ステップS15に進み、Tと、Nとが等しい数の場合には、ステップS16に進む。
また、ステップS15では、距離算出部32により、Tに1が加えられる。たとえば、Tが1の場合には、Tは2に設定され、ステップS4に戻る。すなわち、Tが1から1ずつ加えられ、Nになるまで、ステップS4〜S14が繰り返される。この結果、抽出された送光点群W(a)が次々と点灯スケジュールSに登録され、各点灯サイクルに順次割り当てられる。
ステップS16において、スケジュール決定部34により、点灯スケジュールSが点灯スケジュールデータ23bとして記憶部23に記憶される。その後、第1実施形態による光計測装置100の送光点群W(a)の抽出および点灯スケジュールSの決定の制御処理フローが終了される。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態では、上記のように、光計測装置100に、複数の送光プローブ4のうちから、一の送光プローブ4(第1送光点Eまたは第2送光点F)と他の送光プローブ4(第2送光点Fまたは第1送光点E)に対応する受光プローブ5(受光点Erまたは受光点Fr)との距離(第1距離Dおよび第2距離d)が距離P以上離間する場合における一の送光プローブ4および他の送光プローブ4から構成される送光点群を同時点灯可能な送光点群W(a)として抽出する送光点抽出部33を設ける。これにより、複数の送光プローブ4のうちから、一の送光プローブ4(第1送光点Eまたは第2送光点F)と、他の送光プローブ4(第2送光点Fまたは第1送光点E)に対応する受光プローブ5(受光点Erまたは受光点Fr)との距離(第1距離Dおよび第2距離d)が距離P以上離間した送光プローブ4のみを、同時点灯可能な送光点群W(a)として抽出することができる。そのため、距離Pを、1つの受光プローブ5に対して複数の送光プローブ4からの光を同時に受光しないような距離として設定することによって、送光点抽出部33により抽出された同時点灯可能な送光点群W(a)を同時点灯させた場合でも、1つの受光プローブ4によって、同時点灯された複数の送光プローブ4からの計測光が同時に受光されることを抑制することができる。その結果、複数の送光プローブ4を全て点灯させるために要する時間(サンプリングの間隔)を短くしながら、1つの受光プローブ5に対して複数の送光プローブ4からの光が同時に入射されるのを抑制することができる。また、同時点灯可能な送光点群をユーザが自ら設定する場合と異なり、送光点群の誤設定を抑制することができるとともに、計測に関わるユーザの作業負担を軽減させることができる。
ここで、たとえば、比較例として、図3において各チャンネル毎に1本ずつ送光プローブ4を順次点灯させる場合には、点灯スケジュールの点灯サイクルの数は、送光プローブ4の数と等しい14サイクルとなる。この場合、たとえば、1サイクル当たりに要する時間を15msとして、無点灯期間を15msとすれば、点灯スケジュールを1回実行するためには、15ms×14サイクル+15ms=225msの期間を要する。すなわち、点灯サイクルの数が14サイクルの場合には、サンプリングの間隔が225msとなる。
これに対して、第1実施形態による光計測装置100により決定された図5の点灯スケジュールSに含まれる点灯サイクルの数は、7サイクルである。したがって、1サイクル当たりに要する時間を15msとして、無点灯期間を15msとすると、点灯スケジュールSを1回実行するためには、15ms×7サイクル+15ms=120msの期間を要する。その結果、スケジュール決定部34により決定された点灯スケジュールSは、比較例として上記した各チャンネル毎に1本ずつ送光プローブ4を順次点灯させる場合の点灯スケジュールに比べて、サンプリングの間隔が125ms(=225ms−120ms)短縮される。
また、第1実施形態では、上記のように、光計測装置100に、複数の送光プローブ4のうちの少なくとも1つの送光プローブ4を、距離を算出するための基準である第1送光点Eとして、複数の送光プローブ4のうちの第1送光点Eとは異なる送光点を第2送光点Fとして設定する距離算出部32を設ける。そして、距離算出部32を、第1送光点Eと、第2送光点Fに計測チャンネル7を形成する受光点Fr(受光プローブ5)との距離である第1距離Dと、第2送光点Fと、第1送光点Eに計測チャンネル7を形成する受光点Er(受光プローブ5)との距離である第2距離dとを算出するように構成する。また、送光点抽出部33を、距離算出部32により算出された第1距離Dおよび第2距離dが距離P以上である送光点群W(a)を抽出するように構成する。これにより、第1送光点Eおよび第2送光点Fが同時点灯される場合に、第1送光点Eからの光を第2送光点Fに受光点Frが受光してしまうのを抑制することができるとともに、第2送光点Fからの光を受光点Erが受光してしまうのを抑制することができる。その結果、1つの受光プローブ5(受光点ErまたはFr)が複数の送光プローブ4(第1送光点Eおよび第2送光点F)からの光を同時に受光してしまうのを、より確実に抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、送光点抽出部33を、距離算出部32により算出された第1距離D(たとえば、第1距離D1〜D3)のうちの最小の第1距離D(たとえば、第1距離D1)、および、第2距離d(たとえば、第2距離d1およびd2)のうちの最小の第2距離d(たとえば、第2距離d2)が、距離P以上である送光点群W(a)を抽出するように構成する。これにより、送光点群W(a)を抽出する際に、最小でない第1距離D(第1距離D2およびD3)および最小でない第2距離d(第2距離d1)と距離Pとを比較することなく、最小の第1距離D(第1距離D1)および最小の第2距離d(第2距離d2)と距離Pとを比較するだけで、同時点灯可能な送光点群W(a)を抽出することができる。その結果、最小でない第1距離D(第1距離D2およびD3)および最小でない第2距離d(第2距離d1)と所定の距離とを比較する必要がない分、送光点抽出部33における処理の負担が増加するのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、距離算出部32を、複数の送光プローブ4の全てに対して、順次第1距離Dと第2距離dとを算出するように構成する。これにより、送光点抽出部33は、複数の送光プローブ4の全ての第1距離Dと第2距離dとに基づいて、同時点灯可能な送光点群W(a)を抽出することができるので、複数の送光プローブ4のうちの一部の第1距離Dと第2距離dとに基づく場合と異なり、同時点灯可能な送光点群W(a)に含まれる送光点(送光プローブ4)の数を最大にすることができる。その結果、複数の送光プローブ4を全て点灯させるために要する時間をより一層短くすることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、光計測装置100に、送光点抽出部33により抽出された送光点群W(a)を、各点灯サイクル毎に割り当てることにより点灯スケジュールSを決定するスケジュール決定部34を設ける。また、光計測装置100に、点灯スケジュールSに基づいて、割り当てられた送光点群W(a)を、各点灯サイクル毎に点灯させる点灯制御部35を設ける。これにより、スケジュール決定部34により点灯スケジュールSが(自動的に)決定されるとともに、点灯制御部35により点灯スケジュールSに基づいて、送光点群W(a)が点灯(同時点灯)される。その結果、ユーザが点灯スケジュールSを決定することと、点灯スケジュールSに基づいて送光点群W(a)を点灯させるためのユーザの操作とが必要とされない。これにより、ユーザによる点灯スケジュールSの決定や、点灯スケジュールSに基づいて送光点群W(a)を点灯させるためのユーザの操作などのユーザの作業負担を軽減することができる。その結果、光計測装置100による計測に関する利便性を向上させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、光計測装置100に、点灯スケジュールSの各点灯サイクルに割り当てられた送光点群W(a)が識別可能な状態で、点灯スケジュールSを表示する点灯スケジュール表示制御部35を設ける。これにより、各点灯サイクルに割り当てられた送光点群W(a)を識別可能な状態で、点灯スケジュールSをユーザに対して視認させることができる。これにより、送光点群W(a)を自動で抽出する場合でも、抽出された送光点群W(a)をユーザが容易に確認することができるので、光計測装置100による計測に関する利便性をさらに向上させることができる。
(第2実施形態)
次に、図6を参照して、第2実施形態による光計測装置200の構成について説明する。第2実施形態による光計測装置200では、スケジュール決定部は、点灯スケジュールの点灯サイクルの数が、ユーザにより設定された点灯サイクルの数になるように、割り当てられた送光点群W(a)に含まれる送光点の数を増減させるように構成されている。なお、第2実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図6に示すように、第2実施形態による光計測装置200の制御部221には、スケジュール決定部234が設けられている。スケジュール決定部234は、点灯スケジュールSの点灯サイクルの数Xが、ユーザにより設定された点灯サイクルの数Yになるように、割り当てられた送光点群W(a)に含まれる送光プローブ4の数を増減させるように構成されている。
すなわち、送光点抽出部33により抽出された送光点群W(a)を、単純に点灯スケジュールSに登録した場合に、点灯サイクルの数X(図5ではX=7)の点灯スケジュールSが得られるとする。そして、ユーザにより設定された点灯サイクルの数がY(≠X)である場合に、スケジュール決定部234は、送光点群W(a)に含まれる送光プローブ4(送光点)の一部を抜き出して、他の点灯サイクルに設定する(送光点群W(a)に含まれる送光点の数を増減させる)ことにより、点灯サイクルの数XをYに一致させる。図11では、Y=10の場合の例を示しており、図5の点灯スケジュールSに対して3サイクル加えられている。
なお、図10に示す送光点群W(a)の抽出および点灯スケジュールの決定の制御処理を行って点灯スケジュールSを決定する場合には、点灯サイクルの数Xは、与えられた計測条件において最小の値となる。このため、ユーザにより設定された点灯サイクルの数YがXよりも小さい場合は、点灯サイクルの数XをYに調整することはできない。この場合、たとえば、制御部221は、ユーザにより設定された点灯サイクルの数Yが点灯サイクルの数X(最小値)よりも小さい旨を表示部25に表示する。また、第2実施形態による光計測装置200のその他の構成は、第1実施形態における光計測装置100と同様である。
次に、図11および図12を参照して、本実施形態の光計測装置200による点灯スケジュールSの決定の制御処理について説明する。以下の制御処理は、光計測装置200の制御部221(スケジュール決定部234)(図6参照)によって実行される。なお、計測条件(計測範囲MA)は、図3に示すように設定されているとする。
ここでは、点灯サイクルの数Yは、ユーザの操作入力部26の設定操作などにより、予め10に設定されているものとする。そして、光計測装置200による点灯スケジュールSの決定の制御処理は、図10に示す送光点群W(a)の抽出および点灯スケジュールの決定の制御処理の後に実行されるものとする。すなわち、図5に示す、点灯サイクルの数が7(X)の点灯スケジュールSを、図11に示す点灯サイクルの数が10(Y)の点灯スケジュールSに変更する処理について説明する。
まず、図12に示すように、ステップS101において、点灯サイクルの数Xが、点灯サイクルの数Yと一致するか否かが判断される。点灯サイクルの数Xが、点灯サイクルの数Yと一致する場合には、光計測装置200による点灯スケジュールSの決定の制御処理が終了される。すなわち、図10に示す点灯スケジュールSの決定の制御処理において決定された点灯スケジュールSの点灯サイクルの数Xが、点灯サイクルの数Yと一致する場合には、点灯スケジュールSの点灯サイクルの数Xは調整されずに処理が終了される。点灯スケジュールSのサイクル数Xが、予め設定された点灯サイクルの数Yと一致しない場合には、ステップS102に進む。なお、X=7、Y=10の場合には、ステップS102に進む。
ステップS102において、制御部221は、点灯スケジュールSのうち同時点灯する送光プローブ4(送光点)の数が多い点灯サイクルを抽出する。図5に示す例の場合、点灯サイクルの番号が1〜4の点灯サイクル(2以上の送光点を含む点灯サイクル)が抽出される。その後、ステップS103に進む。
ステップS103において、制御部221は、抽出された同時点灯する送光点が多い点灯サイクルから一部の送光プローブ4(送光点)を、送光点が設定されていない点灯サイクル(点灯サイクル番号が8〜10)に設定する。たとえば、図11に示すように、点灯サイクルの番号1に設定されている13番の送光プローブ4(図5参照)が、点灯サイクルの番号8に設定され、点灯サイクルの番号2に設定されている14番の送光プローブ4が、点灯サイクルの番号9に設定され、点灯サイクルの番号3に設定されている11番の送光プローブ4が、点灯サイクルの番号10に設定される。これにより、点灯サイクルの数Xが10(Y)となる点灯スケジュールSが決定される。
ステップS104において、ステップS103において決定された点灯スケジュールSが記憶部23に記憶される。その後、光計測装置200による点灯スケジュールSの決定の制御処理が終了される。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第2実施形態では、上記のように、スケジュール決定手段234を、点灯スケジュールSの点灯サイクルの数Xが、ユーザにより設定された点灯サイクルの数Yになるように、送光点群W(a)に含まれる送光プローブ4(送光点)の数を増減させるように構成する。これにより、点灯スケジュールSの点灯サイクルの数Xを、ユーザの必要(使用態様)に応じた数Yに設定することができる。たとえば、送光プローブ4の総数や計測条件の異なる複数回の計測が行われる場合にも、点灯サイクルの数Xが一定であることが望まれる場合には、ユーザの設定操作に基づいて、複数回の計測における点灯サイクルの数Xを同一(Y)に設定することができる。また、第2実施形態による光計測装置200のその他の効果は、第1実施形態における光計測装置100と同様である。
(第3実施形態)
次に、図13を参照して、第3実施形態による光計測装置300の構成について説明する。第3実施形態の光計測装置300には、複数の計測範囲が設定されており、送光点抽出部は、複数の計測範囲の間隔と、最小の第1距離および最小の第2距離とに基づいて、同時点灯可能な送光点群を抽出するように構成されている。なお、第3実施形態において、上記第1実施形態および第2実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図13に示すように、第3実施形態による光計測装置300には、計測条件として複数の計測範囲(計測範囲MA1およびMA2)が設定されている。また、図6に示すように、光計測装置300の制御部321には、距離算出部332および送光点抽出部333が設けられている。
ここで、第3実施形態では、送光点抽出部333は、計測範囲MA1と計測範囲MA2との間隔Bと、最小の第1距離Dおよび最小の第2距離dとに基づいて、同時点灯可能な送光点群W(a)を抽出するように構成されている。計測範囲MA1と計測範囲MA2とは、たとえば、右側頭部と左側頭部とにそれぞれ計測範囲を設定した場合に該当する。また、間隔Bは、ユーザにより入力された値(測定された値)に基づいて設定される。以下、具体的に説明する。
図13に示すように、たとえば、ホルダ6に、計測範囲MA1として1本の送光プローブ4と1本の受光プローブ5とが配置されている。また、ホルダ6に、計測範囲MA2として2本の送光プローブ4と2本の受光プローブ5とが配置されている。
制御部321(距離算出部332および送光点抽出部333)は、ユーザの操作入力部26の設定操作により入力された計測範囲MA1と計測範囲MA2との間隔B、および、計測範囲MA1と計測範囲MA2との配置関係の情報を取得する。たとえば、制御部321は、間隔Bおよび配置関係の情報として、計測範囲MA2が計測範囲MA1の矢印Y2方向に間隔B(たとえば、3cm)の位置に配置されているという情報を取得する。
距離算出部332は、たとえば、1番の送光プローブ4を第1送光点E(送光点群W(a)に登録する)とするとともに、2番の送光プローブ4を第2送光点Fとして設定する。そして、距離算出部332は、上記間隔Bおよび配置関係の情報が考慮された第1距離D8および第2距離d8を算出する。
送光点抽出部333は、第1距離D8および第2距離d8が距離P以上であるか否かを判断する。この場合、第2距離d8は、距離P以上である一方、第1距離D8は、距離P未満であるので、送光点抽出部34は、2番の送光プローブ4を、1番の送光プローブ4が登録された送光点群W(a)には、登録しない。
次に、距離算出部332は、1番の送光プローブ4を第1送光点Eとして設定した状態で、3番の送光プローブ4を第2送光点Fとして設定して、第1距離D9および第2距離d9を算出する。この場合、第1距離D9および第2距離d9は、距離P以上であるので、送光点抽出部333は、3番の送光プローブ4を、1番の送光プローブ4が登録された送光点群W(a)に登録する。また、第3実施形態による光計測装置300のその他の構成は、第1実施形態(第2実施形態)における光計測装置100(光計測装置200)と同様である。
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第3実施形態では、上記のように、送光点抽出部333を、計測範囲MA1と計測範囲MA2との間隔Bと、最小の第1距離Dおよび最小の第2距離dとに基づいて、同時点灯可能な送光点群W(a)を抽出するように構成する。これにより、複数の計測範囲が設定されている場合でも、複数の計測範囲同士の間隔Bが考慮されながら同時点灯可能な送光点群W(a)が抽出されるので、1つの受光プローブ5に対して、複数の送光プローブ4からの光が同時に入射されるのをより確実に抑制することができる。また、第3実施形態による光計測装置300のその他の効果は、第1実施形態における光計測装置100と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、本発明の光計測装置を、光計測ユニットと制御ユニットとを別々に構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光計測ユニットと制御ユニットとを一体的(同一の筐体内)に設けてもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、本発明の第1距離および第2距離が、所定の間隔A(図2参照)と、送光プローブおよび受光プローブの配置情報とに基づいて、距離算出部により算出されるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1距離および第2距離が、所定の間隔Aおよび送光プローブおよび受光プローブの配置情報以外に基づいて、距離算出部により算出されるように構成してもよい。たとえば、3次元の配置情報を取得可能なデジタイザを設けて、デジタイザにより取得された送光プローブおよび受光プローブの配置情報に基づいて、距離算出部により、第1距離および第2距離が算出されるように構成してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、本発明の送光点抽出部を、同時点灯可能な送光点群として、最小の第1距離および最小の第2距離が、所定の距離(距離P)以上であるか否かを判断して送光点群を抽出するように構成する例を示したが、本発明は、これに限られない。本発明では、送光点抽出部を、同時点灯可能な送光点群として、最小ではない第1距離および最小ではない第2距離も、所定の距離(距離P)以上であるか否かを判断して送光点群を抽出するように構成してもよい。すなわち、全ての第1距離および第2距離を所定の距離(距離P)と比較するように構成してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、本発明の送光点抽出部を、最初に第1送光点として設定する送光点として、1番の送光プローブを設定するように構成する例を示したが、本発明は、これに限られない。本発明では、最初に第1送光点として設定する送光点として、1番以外の送光プローブを設定するように構成してもよい。たとえば、送光点抽出部を、最初に第1送光点として設定する送光点として、14番の送光プローブを設定するように構成してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、本発明の各点灯サイクルに割り当てられた送光点群を識別可能な点灯スケジュールの表示(ガイダンス表示)として、各点灯サイクル毎に色分けされた点灯スケジュールの表示(図9参照)を用いる例を示したが、本発明は、これに限られない。本発明では、各点灯サイクルに割り当てられた送光点群を識別可能な点灯スケジュールの表示(ガイダンス表示)として、各点灯サイクル毎に色分けされた点灯スケジュールの表示以外の表示を用いてもよい。たとえば、各点灯サイクル毎に表示形状(丸形状、四角形状、三角形状など)が変更された表示を用いてもよい。
また、上記第2実施形態では、本発明のスケジュール決定部を、点灯スケジュールのうち同時点灯する送光点が多い点灯サイクルを抽出して、抽出された同時点灯する送光点が多い点灯サイクルから一部の送光点を、送光点が割り当てられていない点灯サイクルに設定することにより点灯スケジュールの点灯サイクルの数Xと、設定された点灯サイクルの数Yとを一致させるように構成する例を示したが、本発明は、これに限られない。本発明では、スケジュール決定部を、点灯スケジュールのうち同時点灯する送光点が多い点灯サイクルを抽出せずに、送光点が割り当てられていない点灯サイクルに送光点を設定することにより、点灯サイクルの数Xと設定された点灯サイクルの数Yとを一致させるように構成してもよい。
たとえば、図5に示すように、点灯サイクルの数Xが7である点灯スケジュールSを点灯サイクルの数Yが10である点灯スケジュールSに変更する場合で、かつ、距離算出部32および送光点抽出部33を1番の送光プローブ4を最初に第1送光点Eに設定する場合には、番号が大きい送光プローブ4から順に、送光点が割り当てられていない点灯サイクル(点灯サイクルの数が8〜10)に送光点を設定してもよい。この場合、14番の送光プローブ4が点灯サイクルの番号2から8に設定(割り当て)が変更され、13番の送光プローブ4が点灯サイクルの番号1から9に設定が変更され、および、12番の送光プローブ4が点灯サイクルの番号4から10に設定が変更されるように構成される。