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CN109642868B - 光学特性测定装置和光学特性测定方法 - Google Patents

光学特性测定装置和光学特性测定方法 Download PDF

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CN109642868B CN201780050938.6A CN201780050938A CN109642868B CN 109642868 B CN109642868 B CN 109642868B CN 201780050938 A CN201780050938 A CN 201780050938A CN 109642868 B CN109642868 B CN 109642868B
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Abstract

本发明具备：光源(30)，其向试样(20)照射光；驻波形成部(40)，其在试样(20)中形成与来自光源(30)的光入射的试样(20)的表面垂直的声驻波，该声驻波的波节位于从所述试样(20)的表面向内侧离开规定距离的位置处；检测器(50)，其相对于试样(20)的表面配置在与光源(30)相同的一侧，对从试样(20)的表面射出的光进行检测；以及吸光度计算部(74)，其根据在由驻波形成部(40)在试样(20)中形成了声驻波的状态下向试样(20)的表面照射了光时的检测器(50)的检测结果和在试样(20)中没有形成声驻波的状态下向试样(20)的表面照射了光时的检测器(50)的检测结果，求出作为试样的光学特性的吸光度。

Description

光学特性测定装置和光学特性测定方法
技术领域
本发明涉及一种基于向试样照射了光时的透射光来测定该试样的光学特性的光学特性测定装置和光学特性测定方法。
背景技术
对试样的种类或该试样中包含的成分进行鉴定的方法之一存在利用折射率、吸光度、透射率、分光特性(谱)等光学特性的方法。在这些方法中，通过利用检测器检测将来自光源的光照射到试样时的透射光的波长或强度来测定光学特性(专利文献1、2)。
透射光的强度取决于来自光源的光在试样的内部通过的距离(光路长度)。即，在试样内通过的光由于被该试样内的成分吸收、或者被该成分散射，因此光路长度越长，则透射光的强度越小。因而，为了使透射光的强度精确地反映出试样中的成分的浓度，需要使透射光的光路长度固定。
在试样为液体的情况下，该试样在被封入由具有透光性的材料形成的试样池中的状态下被照射来自光源的光。试样池例如由在内部具有液体试样的收容空间的方筒状的容器构成。由于收容空间的大小是固定的，因此当使来自光源的光从试样池的相向的侧壁中的一个侧壁入射并从另一个侧壁射出时，能够使其出射光在收容空间内通过的距离、也就是光路长度固定。
在生物体试样和有机化合物等的光学特性的测定中大多使用的中红外区域的光被水吸收的吸收率非常高，当光路长度超过100μm时，光几乎全部被液体试样吸收。因此，在向液体试样照射中红外区域的光来测定该液体试样的光学特性的情况下，使用减小了收容空间的试样池。可是，如果收容空间小，则在向该收容空间放入液体试样时进入了气泡的情况下，难以去除该气泡。另外，在粘度高的液体试样的情况下，难以向收容空间填充。并且，还存在如果收容空间小则难以清洗试样池的问题。
与此相对，存在通过在两个窗部件之间夹持环状的隔离件并利用保持器将它们紧固在一起而构成的组装式的试样池。在该试样池中，液体试样被收容在由两个窗部件与隔离件包围的空间。在该试样池中，在将隔离件放置于一个窗部件之上的状态下，将液体试样放入该隔离件的内侧，并使另一个窗部件盖在隔离件之上，通过保持器紧固在一起。因此，无论是什么样的液体试样，都能够容易地并且不包含气泡地填充到由两个窗部件与隔离件包围的空间中。另外，上述试样池由于能够通过拆下保持器来将窗部件与隔离件分离，因此能够容易地清洗试样池。
专利文献1：日本特开2008-309706号公报
专利文献2：日本特开2008-309707号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述组装式的试样池中，以光从两个窗部件中的一个窗部件侧朝向另一个窗部件侧通过的方式照射来自光源的光。因而，两个窗部件的间隔为光路长度。可是，存在两个窗部件的间隔根据保持器的紧固程度而有少许的变动这样的问题。
另一方面，在试样为固体状的情况下，来自光源的光被直接照射至试样，由此通过检测从试样射出的光(透射光)来测定试样的光学特性。可是，透射光的光路长度根据试样的大小而不同。因此，在固体状的试样的情况下，即使能够根据从试样发出的光的光学特性确定试样中包含的成分的种类，也很难确定该成分的量。
本发明要解决的课题在于，在通过向试样照射光来检测在该试样内通过的光的光学特性测定装置和方法中，使该光在试样内通过的距离固定。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题而完成的本发明的一个方式为一种光学特性测定装置，具备：
光源，其向试验试样照射光；
驻波形成器，其在所述试验试样中形成与所述试验试样的表面中的来自所述光源的光入射的区域垂直的声驻波，所述声驻波的波节位于从所述区域向内侧离开规定距离的位置处；
检测器，其相对于所述区域配置于与所述光源相同的一侧，对从所述试验试样的表面射出的光进行检测；以及
光学特性计算器，其基于来自所述光源的光照射到所述试验试样时的所述检测器的检测结果，求出所述试验试样的光学特性。
如后述的那样，上述装置利用了通过由驻波形成单元在试验试样内形成声驻波从而在试验试样内产生密度高的部分和密度低的部分(也就是说，“疏密”)的现象。因而，无论试验试样是固体状的试样、液体状的试样中的哪一种，都能够测定其光学特性。此外，固体状的物质被分为软质物和硬质物，特别是在软质物的情况下，能够通过利用参量效应产生的高次谐波来在该软质物的内部产生驻波。例如当对使用了作为软质物的琼脂的皮肤的体模模型施加频率为1MHz的超声波振动时，在使体模模型内的声速接近于水中的声速的情况下，存在在该体模模型的内部通过利用参量效应产生的高次谐波而形成频率与超声波振动的8倍(＝8MHz)相当的驻波的情况。
在试验试样为液体状的情况下，该试验试样在被收容于容器(液体池)中的状态下被照射来自光源的光，在试验试样为固体状的情况下，来自光源的光被直接照射至试验试样。
另外，“与试样的表面垂直的声驻波”是指波腹与波节沿着与该试样的表面垂直的方向依次排列的驻波。
在上述结构的光学特性测定装置中，当由驻波形成器在试验试样内形成声驻波时，由于声辐射压力而试验试样内的成分聚集在波节附近，从而该波节附近的密度增加，该部分(以下为波节部分)的折射率高于其它部分(波腹部分)。所述声驻波由于波节(从试验试样的表面起的第一个波节)位于从所述试验试样的表面中的入射来自所述光源的光的区域(光入射区域)向内侧离开规定距离的位置处，因此在试验试样内，在第一个波节部分与被该第一个波节部分和所述光入射区域夹持的部分之间产生折射率差，形成基于该折射率差的表观上的反射面。因此，当在试验试样内形成了声驻波的状态下向试验试样照射来自光源的光时，该光的一部分被试验试样的表面(光入射区域)反射，一部分从光入射区域进入到试验试样的内部之后，被上述的表观上的反射面反射后从所述试验试样的表面射出。也就是说，在从试验试样的表面射出的光中包含试验试样的表面处的反射光和由表观上的反射面反射的反射光。由表观上的反射面反射的反射光是在试验试样的内部往返了规定距离的光，反映了试验试样的光学特性。
因而，在上述结构中，所述光学特性计算器能够基于由所述驻波形成器在所述试验试样中形成了声驻波时的所述检测器的检测结果，求出所述试验试样的光学特性。检测器使用与希望求出的光学特性的种类(吸光特性(透光性)、分光特性、偏振特性等)相应的适宜的检测器。
另外，在上述结构中，优选为，还具备切换器，所述切换器在由所述声驻波形成器在所述试验试样中形成了所述声驻波的第一状态与在所述试验试样中没有形成所述声驻波的第二状态之间切换，
所述光学特性计算器根据处于所述第一状态时的所述检测器的检测结果和处于所述第二状态时的所述检测器的检测结果，求出所述试验试样的光学特性。
在试验试样内没有形成声驻波的状态下，不形成表观上的反射面。因此，在该状态下将来自光源的光照射到试验试样时从该试验试样的表面射出的光仅为试验试样的表面处的反射光。因而，能够通过使用在试验试样内形成了声驻波的状态(第一状态)中的所述检测器的检测结果和在试验试样内没有形成声驻波的状态(第二状态)中的所述检测器的检测结果，获得在试验试样内通过并被表观上的反射面反射的光、也就是说反映了试验试样的光学特性的光。
另外，在上述结构中，优选的是，还具备存储部，所述存储部存储对照试样检测结果，该对照试样检测结果是在由所述驻波形成器在对照试样中形成了所述声驻波的状态下向该对照试样照射了来自所述光源的光时的所述检测器的检测结果，
所述光学特性计算器根据在由所述驻波形成器在所述试验试样中形成了声驻波的状态下向所述试验试样的表面照射了光时的所述检测器的检测结果以及所述对照试样检测结果，求出所述试验试样的光学特性。
在上述结构中，可以与试验试样并行地求出对照试样的检测结果(对照试样检测结果)，并将其存储到存储部中，也可以将在进行试验试样的检测之前预先求出的对照试样的检测结果存储到存储部中。
例如在试验试样由已知物质与未知物质的复合试样构成时，能够将所述已知物质作为对照试样。在该情况的未知物质中包含该物质的种类未知的物质、该物质的含有量未知的物质、或者该物质的种类和含有量均未知的物质。例如在将从自被检者采取的血液中获得的血浆成分或血清成分设为试验试样的情况下，优选将市场上出售的标准血浆或标准血清作为对照试样。另外，在试验试样为由溶剂和溶质构成的液体试样时，优选将该溶剂作为对照试样，并且，在试验试样为液体的情况下，也可以将纯水作为对照试样。
对照试样检测结果是在对照试样中形成了声驻波的状态下向所述试验试样的表面照射了光时的所述检测器的检测结果，因此通过使用该检测结果和试验试样的检测结果，能够求出试验试样的相对的光学特性。例如在试验试样由包含一种或多种成分的试样构成的情况下，当将从该试验试样中去除所述一种或多种成分后的该试验试样作为对照试样时，能够测定所述一种或多种成分的光学特性。并且，在试验试样由包含一种或多种成分的试样构成的情况下，当将从该试验试样中去除某一种成分后的该试验试样作为对照试样时，能够求出所述某一种成分的光学特性。
在试验试样内形成的表观上的反射面的位置由声驻波的波长决定。因此，优选的是，具备波长变更器，该波长变更器变更由驻波形成器形成的声驻波的波长。
在试验试样内形成的声驻波能够通过对试验试样施加声波振动来实现，能够通过使声波振动的频率、周期变化来改变声驻波的波长。因此，驻波形成器也可以构成为具备用于对试验试样施加声波振动的声波振子以及变更该声波振子产生的声波振动的频率或/和周期的声波振动变更部。
根据上述结构，能够在与试验试样的性质、向试验试样照射的光的性质等相应的适当的位置形成表观上的反射面。例如，在使用被水吸收的吸收较大的中红外光作为向试验试样照射的光的情况下，通过使声驻波的波长变短来减小从试验试样的表面到表观上的反射面的距离。由此，能够减小进入到试验试样内并被表观上的反射面反射之后从该试验试样的表面射出的光在试验试样内通过的距离(所谓的“光路长度”)，因此例如能够以无损的方式测定生物体成分的光学特性。
另外，为了解决上述课题而完成的本发明的另一方式为一种光学特性测定方法，包括以下工序：
第一工序，当在试验试样中形成与所述试验试样的表面的规定区域垂直的声驻波、并且使来自光源的光自所述规定区域入射到所述试验试样中时，检测从该试验试样的表面射出的光，所述声驻波的波节位于从所述规定区域向内侧离开规定距离的位置处；
第二工序，当在所述试验试样中没有形成所述声驻波的状态下使来自所述光源的光自所述规定区域入射到所述试验试样中时，检测从所述试验试样的表面射出的光；以及
第三工序，根据在所述第一工序中检测出的结果和在所述第二工序中检测出的结果，求出所述试验试样的光学特性。
并且，本发明的又一方式所涉及的光学特性测定方法包括以下工序：
第一工序，当在试验试样中形成与所述试验试样的表面的规定区域垂直的声驻波、并且使来自光源的光自所述试验试样的规定区域入射到所述试验试样中时，检测从该试验试样的表面射出的光，所述声驻波的波节位于从所述试验试样的规定区域向内侧离开规定距离的位置处；
第二工序，当在对照试样中形成与所述对照试样的表面的规定区域垂直的声驻波、并且使来自所述光源的光自所述对照试样的规定区域入射到所述对照试样中时，检测从该对照试样的表面射出的光，所述声驻波的波节位于从所述对照试样的规定区域向内侧离开规定距离的位置处；以及
第三工序，根据在所述第一工序中检测出的结果和在所述第二工序中检测出的结果，求出所述试验试样的光学特性。
发明的效果
根据本发明，由于设为在试验试样内形成波节位于从试验试样的表面向内侧离开规定距离的位置那样的声驻波，来在该试验试样内的规定的位置形成表观上的反射面，因此能够使通过将来自光源的光照射至试验试样而在该试验试样内通过并从该试验试样的表面射出的光在试样内的通过距离、也就是说光路长度固定。另外，在本发明中，能够与试验试样为液体状时收容该试验试样的试样池的收容空间的大小、试验试样为固体状时的该试验试样的大小无关地，使在试验试样内通过并从该试验试样的表面射出的光的光路长度固定。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的光学特性测定装置的概要结构图。
图2是第一实施方式所涉及的光学特性测定装置中使用的试样池的一例，是表示在被收容于该试样池的试样的内部形成了声驻波的状态的图。
图3是第一实施方式所涉及的光学特性测定装置中使用的试样池的一例，是表示在被收容于该试样池的试样的内部没有形成声驻波的状态的图。
图4是第一实施方式所涉及的光学特性测定装置中使用的试样池的一例，是表示在被收容于该试样池的对照试样的内部形成了驻波的状态的图。
图5是第一实施方式所涉及的光学特性测定装置中使用的试样池的另一例，是表示在被收容于该试样池的试样的内部形成了声驻波的状态的图。
图6是第一实施方式所涉及的光学特性测定装置中使用的试样池的另一例，是表示在被收容于该试样池的试样的内部没有形成声驻波的状态的图。
图7是本发明的第二实施方式所涉及的光学特性测定装置的概要结构图。
图8A是示出将本发明的第三实施方式所涉及的光学特性测定装置嵌入于血液透析装置的例子的概要结构图。
图8B是将第三实施方式所涉及的光学特性测定装置利用为设置于抽水马桶的马桶内的尿成分检测器的例子的图。
图8C是将第三实施例所涉及的光学特性测定装置利用为非侵入血糖值传感器的例子的图。
图9是本发明的第四实施方式所涉及的光学特性测定装置的概要结构图。
图10示出在通过作为光源和检测器的OCT来测定亚克力板的光学特性的实验中使用的装置结构的图。
图11是在亚克力板的内部形成了声驻波的状态下照射了来自光源的光时的OCT的观察图像。
图12是示出使用图7所示的光学特性测定装置测定被着色为绿色的液体试样的光学特性的结果的图。
图13是示出使用图7所示的光学特性测定装置测定被着色为红色的液体试样的光学特性的结果的图。
图14是示出使用图7所示的光学特性测定装置测定水的光学特性的结果的图。
图15是示出使用图7所示的光学特性测定装置测定葡萄糖溶液的光学特性的结果的图。
图16是示出高浓度的葡萄糖溶液的浓度与吸光度的关系的图。
图17是示出低浓度的葡萄糖溶液的浓度与吸光度的关系的图。
图18是示出在包含粒子的液体试样的内部形成了声驻波时的液体试样内的情形的图。
图19是示出使用图7所示的光学特性测定装置对由包含微粒子的水构成的试验试样和仅由水构成的对照试样进行测定的结果的图。
具体实施方式
下面，使用附图说明本发明的实施方式，但是本发明不限于这些实施方式。
[第一实施方式]
[1.光学特性测定装置的概要结构]
图1示出本发明的第一实施方式所涉及的光学特性测定装置的概要结构图。该光学特性测定装置10具备：光源30，其向试验试样20(以下仅称为“试样20”)照射光；驻波形成部40；检测器50，其对从来自光源30的光入射的试样20的表面射出的光进行检测；模拟-数字转换部(ADC)60，其将该检测器50的检测信号转换为数字数据；以及数据处理部70，其针对进行模拟-数字转换后的检测数据进行规定的数据处理。作为检测器50，能够使用光电倍增管、光电二极管、CCD、热电检测器等光检测器、分光光度计等。此外，在包含图1在内的本说明书和附图中，将试样20的形状设为长方体状，但是试样20的形状不限于此。
来自光源30的光被半透半反镜90反射之后，照射至试样20的表面。另外，从试样20的表面射出的光在透过半透半反镜90之后，入射至检测器50。此外，在图1所示的例子中，使用了半透半反镜90，但是也可以设为，以来自光源30的光直接入射至试样20的表面、从试样20的表面射出的光直接入射至检测器50的方式配置试样20、光源30以及检测器50。在该结构中，能够省略半透半反镜90。
驻波形成部40由超声波振子41和驱动该超声波振子41的驱动部42构成。超声波振子41被安装于试样20的与来自光源30的光向该试样20入射的表面相反一侧的表面。
驱动部42具备：频率调整部422，其对交流电源421输出的交流电力的频率进行调整；以及振幅调整部423，其对超声波振子41产生的超声波的振幅进行调整。在驻波形成部40上连接由使用者进行操作的操作部424，基于来自该操作部424的输入信号，驱动部42将超声波振子41的动作开启/关闭、对交流电力的频率进行调整、或者对超声波振子41产生的超声波的振幅进行调整。因而，操作部424和驱动部42作为本发明的切换器发挥功能。另外，频率调整部422、振幅调整部423作为本发明的波长变更器、声波振动变更部发挥功能。
在以图1所示的状态针对试样20安装了超声波振子41时，在试样20的内部形成与该试样20的表面中的安装有超声波振子41的表面垂直的声驻波Sw。图1所示的试样20由于安装有超声波振子41的表面与来自光源30的光入射的表面平行，因此所述声驻波Sw也与试样20的表面中的来自光源30的光入射的表面垂直。另外，通过适当地调整向超声波振子41供给的交流电力的频率、由超声波振子41产生的超声波的振幅，能够形成波节位于从来自光源20的光入射的表面向内侧离开规定距离的位置处那样的声驻波Sw。
此外，在试样20为固体状时，能够将超声波振子41直接安装于该试样20。另一方面，在试样20为液体状时，试样20被收容在例如图2所示那样的矩形箱状的试样池21，对该试样池21安装超声波振子41。试样池21能够由例如上下具有开口部的方筒状的容器22以及将下部的开口部封住的具有透光性的窗部件24构成。为了防止除光源30以外的光入射至容器22内，容器22优选为由具有遮光性的材料形成。在该结构中，对窗部件24安装超声波振子41。另外，来自光源30的光直接入射至试样20。
另外，试样池21也可以由所述容器22以及将上下的开口部封住的两个窗部件23、24构成(参照图5)。在该结构中，来自光源30的光在通过窗部件23之后，入射至试样20。即使在试样20为固体状的情况下，也可以隔着相当于上述的窗部件的构件而对试样20安装超声波振子41。
此外，在图1和图2中示出了在试样20内形成了一侧自由端、一侧固定端的声驻波Sw的情形，在图5中示出了在试样20内形成了两侧自由端的声驻波Sw的情形。但是，是形成两侧自由端的声驻波Sw、还是形成一侧自由端且一侧固定端的声驻波Sw、也就是说试样20的表面中的来自光源30的光入射的表面(光入射表面)侧的声驻波Sw的端部是自由端还是固定端由试样20的光入射表面处的声阻抗差决定，如果声阻抗差大则为固定端，如果声阻抗差小则为自由端。例如在光入射表面没有窗部件从而在该表面处试样20与空气接触的情况下，无论试样20为固体、液体中的哪一种，都与气体(空气)的声阻抗差大，因此为固定端(也就是说，形成一侧自由端且一侧固定端的声驻波Sw)。另一方面，在光入射表面处试样20与窗部件23接触的情况下，根据窗部件23的材质的不同而为自由端或为固定端。在此，为了便于说明，在光入射表面处试样20与窗部件23接触的情况设为形成两侧自由端的声驻波Sw。当将声驻波Sw的波长设为λ时，在光入射表面侧的声驻波Sw的端部为自由端的情况下，从光入射表面侧到最初的波节的距离为λ/4，在光入射表面侧的声驻波Sw的端部为固定端的情况下，从光入射表面侧到最初的波节的距离为λ/2。
数据处理部70包括：数据收集部71，其用于收集进行模拟-数字转换后的检测数据；数据解析部72，其对收集到的检测数据进行解析；数据库73，其在数据解析部72进行解析时使用；以及吸光度计算部74，其使用检测数据计算作为试样的光学特性的吸光度(或透射率)，并制作吸光光谱。在本实施方式中，吸光度计算部74相当于光学特性计算器。
数据处理部70的功能也能够使用专用的硬件来实现，但是一般是将通用的个人计算机作为硬件资源，通过执行安装到该个人计算机的专用的处理软件来实现。数据处理部70具备与个人计算机连接的、用于进行各种输入操作的由键盘、指示设备(鼠标等)构成的输入部81、用于显示测定结果等的监视器82。
[2.1光学特性的测定原理(1)]
接着，参照图2～图4说明使用本发明所涉及的光学特性测定装置进行的光学特性的测定原理。
图2示出由驻波形成部40(超声波振子41)在试样20的内部形成了声驻波Sw的状态，图3示出在试样20的内部没有形成声驻波的状态，图4示出在对照试样20A的内部形成了声驻波Sw的状态。在任一种状态中都为，当来自光源30的光(照射光)照射至试样20或对照试样20A时，该照射光的一部分被试样20或对照试样20A的表面反射(以下将其称为表面反射光)，一部分进入到试样20或对照试样20A的内部。
当在试样20内形成声驻波Sw时，根据该声驻波Sw的波节和波腹，而试样20内的波节附近的密度大于其它区域的密度。也就是说，在试样20内产生周期性的疏密。由于物质的折射率与该物质的密度存在比例关系，因此密度变大的波节的区域的折射率大于其它区域的折射率。其结果，在声驻波Sw的波节的区域与波腹的区域之间产生折射率差，在波节的区域与波腹的区域的边界形成表观上的反射面(以下称为“虚拟反射面”)。因此，从试样20的表面进入到该试样20的内部的照射光的一部分在被所述虚拟反射面反射之后，从试样20的表面射出，所述照射光的一部分通过虚拟反射面。在下面的说明中，将由虚拟反射面反射的光称为内部反射光。基于以上内容，在试样20内形成了声驻波Sw的状态下将来自光源30的光照射至试样20时，从该试样20的表面射出的光为表面反射光和内部反射光。
此外，根据照射光的行进方向上的试样20的长度和声驻波Sw的波长的长度，在试样20的内部形成一个或多个虚拟反射面。在试样20的内部形成了多个虚拟反射面的情况下，进入到试样20内并通过了从该试样20的表面侧起的第一个虚拟反射面的照射光的一部分被第二个虚拟反射面反射，剩余部分通过第二个虚拟反射面。第三个以后的虚拟反射面也同样。但是，与被第一个虚拟反射面反射的光量相比，被第二个以后的虚拟反射面反射的光量非常少，因此在此设为仅考虑由第一个虚拟反射面反射的光。
内部反射光在试样20内通过了从试样20的表面到所述虚拟反射面的距离的2倍的距离之后，从试样20的表面向外部射出。内部反射光是进入试样20的内部的光受到试样20的吸收、散射等的影响之后的光，反映了试样20的光学特性，因此相当于背景技术一栏中所说明的“透射光”。虚拟反射面形成于在试样20内形成的声驻波Sw的波节中的从试样20的表面起的第一个波节的位置。声驻波Sw的波节的位置由该声驻波Sw的波长决定，声驻波Sw的波长由超声波振子41的超声波振动的频率或周期决定。因而，通过将超声波振子41的超声波振动的频率或周期调整为适当的值，能够调整虚拟反射面的位置、也就是说内部反射光的光路长度。
另一方面，在试样20内没有形成声驻波的状态下，在该试样20内不形成虚拟反射面(参照图3)。因此，从试样20的表面进入到该试样20的内部的照射光直接在试样20内通过并被该试样20吸收、或者从安装于与试样20的表面相反一侧的窗部件24辐射到试样池21的外部、或者在被该窗部件24反射之后被试样20吸收。基于以上内容，在试样20内没有形成声驻波的状态下将来自光源30的光照射至试样20时，从该试样20的表面射出的光几乎仅为表面反射光。
因而，能够在试样20的内部形成了声驻波Sw的状态以及没有形成声驻波的状态的各个状态下，根据将来自光源30的光照射至试样20时由检测器50检测出的结果求出内部反射光的强度、也就是说试样20的光学特性(吸光度)。
当将从光源30向试样20照射的光(照射光)的波长λ的光量设为I0(λ)、将从试样20的表面反射的波长λ的反射率设为α(λ)时，来自试样20的表面的每个波长的反射光量为α(λ)×I0(λ)。在此，反射率α(λ)由大气的折射率和试样20的折射率决定。
入射到试样20的内部的光量为从照射光的光量减去表面反射光的光量得到的值，波长λ的内部入射光量能够表示为(1-α(λ))×I0(λ)。因而，当将波长λ的内部反射光的光量设为I(λ)时，能够通过下述式子计算波长λ的吸光度A(λ)。
A(λ)＝-log10[I(λ)/((1-α(λ))×l0(λ))]
如果已知试样20的折射率，则反射率α(λ)能够考虑各波长的折射率的差异即方差n(λ)来根据菲涅尔反射定律在理论上求出。另外，即使在由于试样20的折射率不清楚而无法求出反射率α(λ)的情况下，也能够通过实验来求出。总之，能够根据在试样20内形成了声驻波Sw的状态和没有形成声驻波Sw的状态的各个状态下将来自光源30的光照射至试样20时从该试样20的表面发出的光的检测结果，来求出试样20的分光吸光度。
在求试样20的相对的光学特性的情况下、或者在试样20由包含一种或多种成分的试样(生物体组织液、血液、混合各种材料而成的合成树脂等)构成时求所述成分的光学特性的情况下，最好使用在试样20的内部形成了声驻波Sw的状态和在对照试样的内部形成了声驻波Sw的状态的各个状态下的检测器50的检测结果。作为对照试样，能够使用设为试样20的标准品的试样、或者从试样20中去除一种或多种特定成分后的试样等。另外，在试样20为液体试样的情况下，也可以将纯水作为对照试样。
具体地说，如图4所示，在试样池21中收容有对照试样20A的状态下，在该对照试样20A的内部形成声驻波Sw。而且，在该状态下，将来自光源30的光照射至对照试样20A。其结果，从对照试样20A的表面射出表面反射光和内部反射光。
当将照射光的各波长的光量设为I0(λ)时，从对照试样20A的表面射出的表面反射光的各波长的光量与试样20的表面反射光的光量大致相同，为α(λ)×I0(λ)。另一方面，内部反射光的各波长的光量Ib(λ)为反映了对照试样20A的光学特性的光量。
因而，能够根据在试样20的内部形成了声驻波Sw的状态和在对照试样20A的内部形成了声驻波Sw的状态的各个状态中的检测器50的检测结果，求出试样20的相对的光学特性、或试样20中包含的成分的光学特性。
[2.2光学特性的测定原理(2)]
接着，参照图5和图6说明通过窗部件23将来自光源30的光照射至试样20的情况下的光学特性的测定原理。
图5示出由驻波形成部40在试样20的内部形成了声驻波Sw的状态，图6示出在试样20的内部没有形成声驻波的状态。在任一种状态中都为，当来自光源30的光(照射光)照射至上侧的窗部件23时，照射光的一部分被窗部件23的表面反射，一部分进入窗部件23。另外，进入窗部件23的照射光的一部分被窗部件23的背面反射(将该光称为“背面反射光”)，一部分通过窗部件23的背面后从试样20的表面进入该试样20。
在该例子中也为，当在试样20内形成声驻波Sw时，根据声驻波Sw的波节和波腹而在试样20内产生周期性的疏密。其结果，在声驻波Sw的波节的区域与波腹的区域之间产生折射率差，在波节的区域与波腹的区域的边界形成虚拟反射面。通过窗部件23的背面后进入到试样20的照射光被虚拟反射面反射，并作为内部反射光从窗部件23射出。此外，内部反射光的一部分被窗部件23的背面反射，但是此处忽略。基于以上内容，在试样20内形成了声驻波Sw的状态下将来自光源30的光照射至试样20时，从该试样20的表面射出的光由表面反射光、背面反射光以及内部反射光构成。
另一方面，在试样20内没有形成声驻波的状态下将来自光源30的光照射至试样20时从窗部件23的表面射出的光由表面反射光和背面反射光构成。
因而，在该例子中，能够在试样20的内部形成了声驻波Sw的状态以及没有形成声驻波的状态的各个状态下，根据将来自光源30的光照射至试样20时由检测器50检测出的结果求出内部反射光的强度、也就是说试样20的光学特性(吸光度)。
当将波长λ的入射光的光量设为I0(λ)、将从窗部件23的表面反射的反射率设为α(λ)、将窗部件23的背面的反射率设为β(λ)时，来自窗部件23的表面的反射光量为α(λ)×I0(λ)，来自背面的反射光量为β(λ)×I0(λ)。在此，反射率α(λ)由大气的折射率和窗部件23的折射率决定，反射率β(λ)由窗部件23的折射率和试样20的折射率决定。
入射至试样20的光量是从照射光的光量去除窗部件23的表面反射光量和背面反射光量得到的光量，波长λ的内部入射光量能够表示为(1-α(λ)-β(λ))×I0(λ)。因而，当将波长λ的内部反射光的光量设为I(λ)时，能够通过下述式子计算波长λ的吸光度A(λ)。
A(λ)＝-log10[I(λ)/((1-α(λ)-β(λ))×l0(λ))]
例如在窗部件23由SiO2形成的情况下，其折射率大致为1.5。由于大气的折射率为约1.0，因此在入射光从与窗部件23垂直的方向入射的情况下的、p偏振光和s偏振光的反射率基于菲涅尔反射定律均被计算为约4％。由于垂直入射时的表面反射率为p偏振光与s偏振光的合计，因此表面反射率α为约8％。
另外，在试样20为水的情况下，水的折射率为1.33。因而，根据水的折射率1.33和窗部件23的折射率1.5，窗部件23的背面处的p偏振光、s偏振光各自的反射率基于菲涅尔反射定律被计算为约0.4％。因此，窗部件23的平均的背面反射率β为p偏振光、s偏振光的反射率的合计值即约0.8％。
在图5的情况下，调整为声驻波Sw的波节存在于窗部件23的背面附近，该区域的密度高于其它的区域。也就是说，窗部件23的背面所接触的区域的试样20的折射率比其它的区域的折射率、也就是说水的折射率1.33大，因此背面反射率β为比上述的值更小的值。因而，虽然也取决于设为目标的测定精度，但是在图5所示的状态(在试样20内形成了声驻波Sw的状态)下，背面反射率作为非常小的值而能够忽略。
另外，由于水中的声速为约1500m/s，因此当以20MHz使超声波振子41激振时，在试样20内形成的声驻波Sw的波长为0.075mm＝75μm。在图5中，从试样20的表面到声驻波Sw的最初的波节的距离为声驻波Sw的波长的一半即37.5μm。从试样20的表面入射至该试样20并被虚拟反射面反射的内部反射光的光路长度由于是从试样20的表面到虚拟反射面之间的往返，因此为75μm，即使是中红外区域的光，也是能够充分透过的长度。因而，在本例所涉及的光学特性测定装置中，能够进行使用了中红外光的光学特性测定。
[第二实施方式]
图7示出本发明的第二实施方式所涉及的光学特性测定装置的概要结构。在图7中，光学特性测定装置省略了一部分而示出。在该装置中，光源30被配置于来自光源30的光相对于试样20的表面倾斜地入射那样的位置。考虑从光源30向试样20表面入射的光的入射角与从试样20的表面射出的光即表面反射光及内部反射光的反射角相等来设置检测器50。在该情况下，将来自光源30的光向试样20入射的角度(入射角)设定为布儒斯特角(例如58度)，并且如果入射至试样20的光为p偏振光，则波长λ的表面反射率α(λ)为0，因此能够以光学方式去除窗部件23的表面反射光量(α(λ)×I0(λ))。
这种结构在图5和图6所示的结构中内部反射光量I(λ)与窗部件23的表面反射光量α(λ)×I0(λ)相比非常小的情况下有效。这是因为，当使表面反射光量α(λ)×I0(λ)的值收敛于检测器50的动态范围时，内部反射光量I(λ)的值有可能低于检测器的检测灵敏度。
另外，在图7中，如果以使来自光源30的照射光的偏振状态与入射至检测器50的光的偏振状态成为交叉棱镜的关系的方式设置检偏振器，则也能够去除窗部件23的背面反射光量β(λ)×I0(λ)。在该情况下，只有消除了偏振的内部反射光的s偏振光成分被检测为内部反射光量I(λ)。
[第三实施方式]
图8A示出第三实施方式所涉及的光学特性测定装置的概要结构。在图8A中，将光学特性测定装置省略一部分来示出。在后述的图8B、图8C中也是同样的。本实施方式所涉及的光学特性测定装置100被嵌入于血液透析装置200中使用。血液透析装置200具备：透析器201；采血用管202，其用于从患者的血管采取血液并发送到透析器201；以及血液回输用管203，其用于使由透析器201去除代谢物等之后的血液返回到患者的血管。在采血用管202上设置有泵204和动脉压力监视器205，在血液回输用管203上设置有静脉压力监视器206。另外，虽未图示，但是在透析器201上连接有透析液供给装置。
本实施方式所涉及的光学特性测定装置100被嵌入于采血用管202的透析器201的近侧部分，具备将光源与检测器设置为一体的装置101、夹持采血用管202的两片窗部件102、103以及安装于窗部件103的包括超声波振子104的驻波形成部105。窗部件102、103中的至少窗部件102由具有透光性的构件形成。另外，采血用管202中的至少被窗部件102、103夹持的部分由具有透光性的构件形成。但是，窗部件103也可以由具有透光性的构件形成，采血用管202整体也可以由具有透光性的构件形成。
当向超声波振子104供给交流电力来产生规定频率、振幅的超声波振动时，在流动于采血用管202中的被两片窗部件102、103夹持的部分的血液中形成声驻波。当在该状态下使来自装置101所具备的光源的光通过窗部件102入射至采血用管202内时，该光被在采血用管202中的该光所入射的部分的最近处形成的虚拟反射面反射。然后，该反射光通过采血用管202的壁面和窗部件102后去向装置101，入射至该装置101所具备的检测器。由于入射至检测器的光是在流动于采血用管202内的血液中通过的光，因此检测器的检测结果反映了流动于采血用管202的血液的光学特性。在本例中，能够使用检测反射光的强度的光检测器、测定分光特性的分光光度计等来作为检测器。
图8B例示了将本实施方式所涉及的光学特性测定装置100利用为设置于抽水马桶的马桶内的用于检测尿中的蛋白质、糖、血液(隐血)等的成分量的尿成分检测器的例子。在本例中，光学特性测定装置100的两片窗部件102、103以成为隔开规定间隔且窗部件102、103始终浸在清洗水中的状态的方式配置于马桶内。所述光学特性测定装置100在使用者利用了抽水马桶的适当时机(在由传感器探测出使用者坐在抽水马桶的马桶座上时、由传感器探测出使用者站在抽水马桶的马桶座前面时等)驱动超声波振子104和光源，来在流动于窗部件102、103之间的清洗水中形成声驻波，并且使来自光源的光(红外光)通过窗部件103并入射至清洗水中。根据清洗水中包含的尿中的成分的种类、量，被在清洗水中形成的虚拟反射面反射的反射光的分光特性不同。因而，能够由检测器测定反射光的分光特性，并对其结果进行解析，由此求出尿中的成分的种类、量。
图8C示出了将本实施例所涉及的光学特性测定装置100利用为用于测定耳垂内的血管中流动的血液的血糖值的非侵入血糖值传感器的例子。在本例中，由两片窗部件102、103夹持耳垂。然后，驱动超声波振子104和光源来在由窗部件102、103夹持的耳垂中形成声驻波，并且使来自光源的光(红外光)通过窗部件103并入射至耳垂内。根据血管内流动的血液中所含的葡萄糖的量的不同，被虚拟反射面反射的反射光的分光特性不同。因而，能够由检测器测定反射光的分光特性，并对其结果进行解析，由此求出血糖值量。
[第四实施方式]
图9示出本发明的第四实施方式所涉及的光学特性测定装置的概要结构。在图9中，将光学特性测定装置省略一部分来示出。该装置是与第二实施方式所涉及的光学特性测定装置大致相同的结构，因此对不同的部分进行说明，对相同的部分标注相同的标记并省略说明。
在本实施方式中，在针对试样20入射来自光源30的光的表面侧设置窗部件23，在该窗部件23上配置有在中央具有开口141a的环状的超声波振子141。根据该结构，来自光源30的光通过开口141a并从窗部件23入射至试样20的内部。
在如手指等生物体试样那样在试样20的内部存在阻碍超声波行进的物质C(骨头等)的情况下，当在试样20的表面中的与来自光源30的光入射的侧相反一侧的表面配置超声波振子时，在来自光源30的光入射的区域的内侧的试样20内不形成声驻波Sw。与此相对地，在上述结构中，能够由配置在窗部件23之上的超声波振子141在窗部件23的内侧的试样20内形成声驻波Sw。此外，环状的超声波振子141也能够在图1和图5所示的结构中使用。
[实验结果]
接着，对使用本发明所涉及的光学特性测定装置得到的具体的实验结果进行说明。
[1.使用OCT进行的亚克力板的测定]
图10示出该实验中使用的光学特性测定装置的概要结构。在该装置中，使用作为光源和检测器发挥功能的OCT(光学相干断层扫描仪)300，在作为试样20的亚克力板的下部设置驻波形成部40(超声波振子)。另外，向亚克力板的上表面照射了来自OCT 300的光。在试样20为亚克力板的情况下，来自光源的光入射的表面处的声阻抗差大，因此由驻波形成部40在试样20内形成的声驻波Sw的在光入射表面侧的端部为固定端。
图11示出以频率5MHz的正弦波电压驱动超声波振子来在亚克力板的内部形成声驻波并将来自光源的光照射至该亚克力板时的OCT 300的摄影图像(光干涉断层图像)。如从图11可知，在摄影图像中确认出三条线。这些线中位于最上方位置的线L1表示亚克力板的表面(光入射表面)，最亮。其余两条线L2、L3分别位于距线L1的距离为约0.5mm、约0.9mm的位置。
在亚克力板的内部形成的驻波的波长λ根据下面的式(1)求出。在式(1)中，v为声速(＝2730m/s)，f为频率(＝5MHz)。
式(1)：
λ＝v/f＝2730/(5×106)＝5.46×10-4(m)＝0.546(mm)
在亚克力板的内部形成光入射表面侧的端部为固定端的驻波，因此从光入射表面起的第一个波节位于从该光入射表面起的λ/2的位置。在OCT的摄影图像中，由于是对实际的长度乘以折射率得到的值，因此当将亚克力板的折射率n设为1.49时，从光入射表面到第一个波节的距离D根据下面的式(2)求出。
式(2)：
D＝(λ/2)×n＝(0.546/2)×1.49≈0.407(mm)
虽然多少有些偏差，但是能够视为通过式(2)求出的距离D与从线L1到线L2的距离(0.5mm)大致相等，并且能够视为线L1到线L3的距离(0.9mm)为距离D的约2倍。基于以上内容，线L2和线L3被推测为表示在从光入射表面起的第一个和第二个波节附近形成的虚拟反射面处的光的反射。
此外，在本实验中，在亚克力板的内部仅观察到了两条表示虚拟反射面的线，但是实际上应该在亚克力板的内部形成与声驻波的波节数相应数量的虚拟反射面。作为像这样只观察到从光入射表面起到第二个为止的波节附近的虚拟反射面的理由，考虑以下两个理由。
(1)第一个、第二个虚拟反射面处的反射率高，向比这些虚拟反射面更深部方向(图11的下部方向)透过的光量过小，因此观察不到除此以外的波节区域的虚拟反射面。
(2)在亚克力板的内部形成的声驻波是通过从亚克力板的下方向上方行进的超声波振动和该超声波振动被亚克力板的表面、也就是说亚克力板与空气的边界面反射而向下行进的超声波振动形成的。因而，越是亚克力板的表面附近的波节区域，则产生越强的压力差，因此仅观察到两条线L2和L3。
但是，如果在从光入射表面起的第一个波节区域形成虚拟反射面，则能够充分地测定试样的光学特性。
[2.着色液的光学特性的测定]
进行了使用图7所示的装置测定被着色为绿色和红色的液体试样的光学特性的实验。在该实验中，通过施加电压8V、频率2MHz的正弦波电压驱动了超声波振子。另外，作为光源，使用了白色LED，作为检测器，使用了分散型分光器(型号：C5966-31、波长范围：300nm-800nm、滨松Photonics股份有限公司(浜松ホトニクス株式会社)制造)。
图12示出根据检测器的检测结果求出的从液体试样射出的光的波长与相对强度的关系(波长光谱)。在该图中，标记A1、A2分别表示没有形成声驻波的状态、形成了声驻波的状态的波长光谱。如从标记A1的波长光谱可知，在没有形成声驻波的状态下，看不到由波长引起的相对强度的较大的不同，没有射出反映了液体试样的光学特性的内部反射光。另一方面，如从标记A2所示的波长光谱可知，在形成了声驻波Sw的状态下，在作为绿色的波长的450nm-500nm附近，观察到较大的相对强度，因此确认出射出了反映了液体试样的光学特性的内部反射光。
图13示出根据在液体试样内形成了声驻波Sw的状态下的检测器的检测结果求出的从液体试样射出的光的分光吸光度。从该图可知，比作为红色的波长的650nm短的短波长侧的光被吸收了。此外，在450nm附近吸光度变高是因为使用了白色LED作为光源。
[3.葡萄糖溶液的光学特性的测定]
进行了使用图7所示的装置测定葡萄糖溶液的光学特性的实验。在该实验中，将葡萄糖浓度调整为100mg/dL、500mg/dL、1000mg/dL的三种葡萄糖溶液作为试验试样，将水作为对照试样。另外，通过施加电压40V、频率10MHz的正弦波电压驱动了超声波振子。使用小型的石墨加热器(Hawkeye Technologies公司制造)作为光源。并且，作为检测器，使用成像型二维傅立叶分光器(型号：MT01-E020、波长范围：8μm-14μm、AOI电子股份有限公司制造)，将测定区域设定为25×25[μm2]。
图14示出对作为对照试样的水进行测定(背景测定)得到的结果。如从图14显而易见的那样，与在没有由超声波振子施加振动的状态(激振前)下测定出的结果(相对强度)相比，在由超声波振子施加了振动的状态(激振后)下测定出的结果(相对强度)更大。该情形意味着，在由超声波振子对对照试样施加了振动的状态下，测定出将对照试样的表面处的反射光(表面反射光)与由在该对照试样内形成的虚拟反射面反射的反射光(内部反射光)相加得到的光的强度，与此相对地，在没有由超声波振子施加振动的状态下，只测定出表面反射光的强度。
图15示出葡萄糖浓度不同的三种试验试样的吸收光谱。在图15中，横轴表示波长，纵轴表示吸光度。根据以下的式子计算出吸光度A。
A＝-log10(B/C)
B＝在由超声波振子施加了振动的状态下测定出的对照试样(水)的相对强度
C＝在由超声波振子施加了振动的状态下测定出的试验试样(葡萄糖溶液)的相对强度
如从图15可知，在所有试验试样中都观察到葡萄糖的两个吸收波峰(波长＝9.25μm、9.65μm)。
图16是示出波长9.65μm时的吸光度与葡萄糖浓度的关系的曲线图。在图16的曲线图中，横轴表示葡萄糖浓度，纵轴表示吸光度。如从该曲线图可知，在葡萄糖浓度与吸光度之间能够看到较高的相关性(相关系数：0.99)。
另外，图17是示出通过上述的方法针对与人的血糖值相当的低浓度的葡萄糖溶液(50mg/μL、100mg/μL、150mg/μL)求出吸收光谱并根据其结果求出的波长9.23μm时的吸光度与葡萄糖浓度的关系的曲线图。从图17可知，虽然与高浓度的葡萄糖溶液相比稍差，但在低浓度的葡萄糖溶液中也能观察到浓度与吸光度之间具有高的相关性(相关系数：0.94)。
[变形例]
在上述的实施方式中，设为试样为大致均匀的物质进行了说明，但是例如在试样20由包含粒子20P的液体构成的情况下当在该试样20中形成声驻波Sw时，成为图18所示那样。也就是说，由于在声驻波Sw的波节处捕捉粒子20P，因此成为粒子20P在虚拟反射面排列的状态。在图18中，仅示出了在形成虚拟反射面的地方捕捉的粒子20P，但是实际上在其它的波节处也捕捉了粒子20P。因而，在虚拟反射面的反射率低而无法获得足够强度的内部反射光的情况下，通过事先向试样20中添加微粒子，能够提高虚拟反射面的反射率。特别是，如果添加金等具有自由电子的金属微粒子，则还能够期待等离子体现象所产生的强调效果。
接着，将添加了粒径为8μm的由聚苯乙烯制成的微粒子的水作为试验试样，将不包含微粒子的水作为对照试样，使用图7所示的装置测定了这两种试样的光学特性。设为测定中使用的装置和条件与上述的实验[3.葡萄糖溶液的光学特性的测定]相同。试验试样和对照试样均在图19中示出在由超声波振子施加了振动的状态下测定光学特性得到的结果。在图19中，横轴表示波长，纵轴表示相对强度。从图19所示的结果可知，试验试样的反射光(表面反射光+内部反射光)的相对强度与对照试样的相对强度相比增加了约6％。
附图标记说明
10、100：光学特性测定装置；20：试样(试验试样)；20A：对照试样；23、24、102、103：窗部件；30：光源；40、105：驻波形成部；41、104、141：超声波振子；42：驱动部；421：交流电源；422：频率调整部；423：振幅调整部；424：操作部；50：检测器；60：模拟/数字转换部；70：数据处理部；81：输入部；82：监视器；90：半透半反镜；200：血液透析装置；Sw：声驻波。

Claims (11)

1.一种光学特性测定装置，具备：
光源，其向试验试样照射光；
驻波形成器，其在所述试验试样中形成与所述试验试样的表面中的来自所述光源的光入射的区域垂直的声驻波，所述声驻波的波节位于从所述区域向内侧离开规定距离的位置处，并且，在所述声驻波的波节的区域与波腹的区域之间产生折射率差，由此，在所述波节的区域与所述波腹的区域的边界形成表观上的反射面；
检测器，其相对于所述区域配置于与所述光源相同的一侧，对从所述试验试样的表面射出的光进行检测，其中，从所述试验试样的表面射出的光包含内部反射光，该内部反射光为从所述试验试样的表面进入到该试验试样的内部的照射光的一部分在被所述表观上的反射面反射之后从所述试验试样的表面射出的光；以及
光学特性计算器，其基于来自所述光源的光照射到所述试验试样且由所述驻波形成器在所述试验试样中形成了声驻波时的所述检测器的检测结果，求出所述试验试样的光学特性。
2.根据权利要求1所述的光学特性测定装置，其特征在于，
还具备切换器，所述切换器在由所述驻波形成器在所述试验试样中形成了所述声驻波的第一状态与在所述试验试样中没有形成所述声驻波的第二状态之间切换，
所述光学特性计算器根据处于所述第一状态时的所述检测器的检测结果和处于所述第二状态时的所述检测器的检测结果，求出所述试验试样的光学特性。
3.根据权利要求1所述的光学特性测定装置，其特征在于，
还具备存储部，所述存储部存储对照试样检测结果，该对照试样检测结果是在由所述驻波形成器在对照试样中形成了所述声驻波的状态下向该对照试样照射了来自所述光源的光时的所述检测器的检测结果，
所述光学特性计算器根据在由所述驻波形成器在所述试验试样中形成了声驻波的状态下向所述试验试样的表面照射了光时的所述检测器的检测结果以及所述对照试样检测结果，求出所述试验试样的光学特性。
4.根据权利要求1所述的光学特性测定装置，其特征在于，
还具备波长变更器，所述波长变更器变更由所述驻波形成器形成的所述声驻波的波长。
5.根据权利要求1所述的光学特性测定装置，其特征在于，
所述驻波形成器具备声波振子和声波振动变更部，所述声波振动变更部变更该声波振子产生的声波振动的频率和/或振幅。
6.根据权利要求3所述的光学特性测定装置，其特征在于，
所述试验试样是包括已知物质和未知物质的复合试样，所述对照试样为所述已知物质。
7.根据权利要求3所述的光学特性测定装置，其特征在于，
所述试验试样是包括溶剂和溶质的液体试样，所述对照试样为所述溶剂。
8.根据权利要求1所述的光学特性测定装置，其特征在于，
所述光源是射出规定波长范围的光的多波长光源，
所述检测器是对各波长的光的强度进行测定的分光光度计。
9.根据权利要求1所述的光学特性测定装置，其特征在于，
所述检测器是光学相干断层扫描仪。
10.一种光学特性测定方法，其特征在于，包括以下工序：
第一工序，当在试验试样中形成与所述试验试样的表面的规定区域垂直的声驻波、并且使来自光源的光自所述规定区域入射到所述试验试样中时，检测从所述试验试样的表面射出的光，所述声驻波的波节位于从所述规定区域向内侧离开规定距离的位置处；
第二工序，当在所述试验试样中没有形成所述声驻波的状态下使来自所述光源的光自所述规定区域入射到所述试验试样中时，检测从所述试验试样的表面射出的光；以及
第三工序，根据在所述第一工序中检测出的结果和在所述第二工序中检测出的结果，求出所述试验试样的光学特性，
其中，在所述第一工序中形成所述声驻波时，在所述声驻波的波节的区域与波腹的区域之间产生折射率差，由此，在所述波节的区域与所述波腹的区域的边界形成表观上的反射面，并且从所述试验试样的表面射出的光包含内部反射光，该内部反射光为从所述试验试样的表面进入到该试验试样的内部的照射光的一部分在被所述表观上的反射面反射之后从所述试验试样的表面射出的光。
11.一种光学特性测定方法，其特征在于，包括以下工序：
第一工序，当在试验试样中形成与所述试验试样的表面的规定区域垂直的声驻波、并且使来自光源的光自所述试验试样的规定区域入射到所述试验试样中时，检测从该试验试样的表面射出的光，所述声驻波的波节位于从所述试验试样的规定区域向内侧离开规定距离的位置处；
第二工序，当在对照试样中形成与所述对照试样的表面的规定区域垂直的声驻波、并且使来自所述光源的光自所述对照试样的规定区域入射到所述对照试样中时，检测从该对照试样的表面射出的光，所述声驻波的波节位于从对照试样的所述规定区域向内侧离开规定距离的位置处；以及
第三工序，根据在所述第一工序中检测出的结果和在所述第二工序中检测出的结果，求出所述试验试样的光学特性，
其中，在所述第一工序中形成所述声驻波时，在所述声驻波的波节的区域与波腹的区域之间产生折射率差，由此，在所述波节的区域与所述波腹的区域的边界形成表观上的第一反射面，并且从所述试验试样的表面射出的光包含第一内部反射光，该第一内部反射光为从所述试验试样的表面进入到该试验试样的内部的照射光的一部分在被所述表观上的第一反射面反射之后从所述试验试样的表面射出的光，
其中，在所述第二工序中形成所述声驻波时，在所述声驻波的波节的区域与波腹的区域之间产生折射率差，由此，在所述波节的区域与所述波腹的区域的边界形成表观上的第二反射面，并且从所述对照试样的表面射出的光包含第二内部反射光，该第二内部反射光为从所述对照试样的表面进入到该对照试样的内部的照射光的一部分在被所述表观上的第二反射面反射之后从所述对照试样的表面射出的光。
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