(57)【要約】【課題】  計測波数の調整が従来よりも容易な光学計測装置を提供すること。【解決手段】  光学計計測装置は、光源部３１と、計測波数設定手段１８と、光源調整手段１９とを備える。光源部３１は、第１の波長を有するレーザー光を射出する第１のレーザー光源１３と、第２の波長を有するレーザー光を射出する第２のレーザー光源１４と、を有する。光源調整手段１９は、第１の波長に対応する第１の波数と、第２の波長に対応する第２の波数との差もしくは和が、計測波数設定手段１８で設定された波数になるように、第１の波長と第２の波長との少なくともいずれか一方を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長を有するレーザー光を射出する第１のレーザー光源と第２の波長を有するレーザー光を射出する第２のレーザー光源とを有する光源部と、
計測波数設定手段と、
前記第１の波長に対応する第１の波数と、前記第２の波長に対応する第２の波数と、の差もしくは和が、前記計測波数設定手段で設定された計測波数になるように、前記第１の波長と前記第２の波長との少なくともいずれか一方を調整する、光源調整手段と、
を備えることを特徴とする光学計測装置。
【請求項２】
前記光源調整手段は、
前記第１の波長と前記第２の波長とを調整することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の光学計測装置。
【請求項３】
前記計測波数設定手段によって設定される前記計測波数が変更されると、前記第１の波長が変化する方向と異なる方向に、前記第２の波長が変化することを特徴とする請求項２に記載の光学計測装置。
【請求項４】
前記第１のレーザー光源の、設定可能な波長の最小単位は、
前記第２のレーザー光源の、設定可能な波長の最小単位よりも小さく、
前記計測波数設定手段によって設定可能な計測波数のうち、一部の範囲内で前記計測波数が変化したとき、
前記光源調整手段は、前記第１の波長を調整し、前記第２の波長を調整しないことを特徴とする請求項２に記載の光学計測装置。
【請求項５】
前記第１のレーザー光源の波長変化速度が、
前記第２のレーザー光源の波長変化速度よりも速く、
前記光源調整手段は、
前記第１の波長の波長変化量が前記第２の波長の波長変化量よりも大きくなるように、前記第１の波長と前記第２の波長とを調整することを特徴とする請求項２又は３に記載の光学計測装置。
【請求項６】
前記計測波数設定手段により設定された波数が、７．１３×１０３ｃｍ−１よりも小さいとき、
前記光源調整手段は、
前記第１の波長と前記第２の波長とが、７００ｎｍ以上、１４００ｎｍ以下になるように前記第１の波長と前記第２の波長とを調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学計測装置。
【請求項７】
前記光源調整手段は、
前記計測波数と、前記第１の波長と、前記第２の波長と、の関係を示したテーブルを参照することにより前記第１の波長と前記第２の波長とを決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学計測装置。
【請求項８】
前記光源調整手段は、複数の前記テーブルから１つを選択し、選択されたテーブルを参照することにより前記第１の波長と前記第２の波長とを決定することを特徴とする請求項７に記載の光学計測装置。
【請求項９】
前記光源調整手段は、テーブル選択手段から入力されるテーブル選択情報に従って、参照するテーブルを選択することを特徴とする請求項８に記載の光学計測装置。
【請求項１０】
前記光源調整手段は、
前記第１の波数と前記第２の波数との差が前記計測波数設定手段で設定された波数になるような、前記第１の波長と前記第２の波長との組み合わせを算出することにより前記第１の波長と前記第２の波長とを決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学計測装置。
【請求項１１】
前記計測波数設定手段は、ダイヤル、つまみ、トラックボール、タッチパネル、マウス、キーボード、のうち、少なくともいずれか１つ以上のデバイスを有するであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光学計測装置。
【請求項１２】
前記計測波数設定手段は、動作量に応じて連続的もしくは、ステップ的に計測波数を設定できることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の光学計測装置。
【請求項１３】
前記計測波数設定手段は、設定された計測波数を作業者に対して表示することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の光学計測装置。
【請求項１４】
前記光源調整手段は、前記第１の波長と第２の波長とを作業者に対して表示することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の光学計測装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の光学計測装置と、
前記光源部からのレーザー光が被検体に照射されることにより、前記被検体から射出する光の少なくとも一部を検出する検出部と、
前記検出部からの検出結果に基づいて、スペクトルデータを作成し、前記スペクトルデータから画像の情報を作成する画像処理部とを備えることを特徴とする光学顕微鏡。
【請求項１６】
前記光学計測装置は、二光子吸収を利用した光学計測装置であり、
第２のレーザー光源からのレーザー光が被検体に射出されない第１のモードと、第１のレーザー光源と第２のレーザー光源からのレーザー光が被検体に射出される第２のモードとを選択する機能を有することを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光学計測装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の光学顕微鏡と、
前記画像処理部から出力される画像の情報に基づく画像を表示する出力表示部とを備える被検体情報取得システム。
【請求項１８】
第１の波長を有するレーザー光を射出する第１のレーザー光源と第２の波長を有するレーザー光を射出する第２のレーザー光源との少なくともいずれかに波長情報を出力することで、第１の波長または第２の波長を調整する光源調整手段であり、
前記第１の波長に対応する第１の波数と、前記第２の波長に対応する第２の波数と、の差が、計測波数設定手段で設定された計測波数になるように、前記第１の波長と前記第２の波長との少なくともいずれか一方を調整する、光源調整手段。
【請求項１９】
第１の波長に対応する第１の波数と、第２の波長に対応する第２の波数と、の差が、入力された計測波数の情報に含まれる計測波数になるように、前記第１の波長と前記第２の波長の少なくともいずれか一方を決定する工程と、
前記第１の波長と前記第２の波長の少なくともいずれか一方を決定する工程により決定された情報を出力する工程とを有する波長調整プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非線形光学現象を利用して被検体の光学計測を行う光学計測装置、該光学計測装置に用いられる光源調整手段と波長調整プログラム、被検体情報取得システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非線形光学現象を利用した分光計測装置が開発され、生体の観察などに応用されている。これらの分光技術として、和周差発生分光、二光子吸収分光などが知られる。これらの技術を用いれば、無染色の生体組織を観察することも可能である。
【０００３】
また、分子の振動情報を取得する手法として、コヒーレント反ストークスラマン散乱、誘導ラマン散乱といった、非線形ラマン散乱と呼ばれる現象を利用した光学計測装置が開発されている。特に、非線形ラマン散乱現象を利用した光学計測装置（以下、非線形ラマン散乱光学計測装置と呼ぶことがある）は、細胞内部の物質分布を観察する手段として期待される。尚、本発明及び本明細書において、光学計測装置は光学計測を行うもの全般を指し、例として、光学スペクトルを計測する装置と光学観察を行う光学顕微鏡などが挙げられる。
【０００４】
非線形ラマン散乱光学計測装置では、異なる波長を有する２つのレーザー光の集光点が被検体中になるように集光して被検体に照射する。すると、この２つのレーザー光の振動数の差が、被検体中の分子の分子振動の振動数と一致するとき、集光点において特異的に散乱が生じる非線形ラマン散乱現象を利用して被検体中の分子の分子振動数を得ることができる。入射レーザー光の振動数の差を変化させながら散乱光の強度変化を検出することによって、ラマンスペクトルを得ることができる。特許文献１或いは非特許文献１には、誘導ラマン散乱光学計測装置において、高速に波長掃引しながら、ラマンスペクトルの空間分布を高速に手得する技術が開示されている。
【０００５】
他に、二波長のレーザー光を用いる非線形光学現象として、和周波発生、差周波発生、或いは、二光子蛍光、二光子吸収、多光子吸収等が知られている。これらの現象を利用した光学計測装置、例えば、和周波発生分光は、二つの異なった周波数のレーザー光を被検体に入射し、その際被検体内で発生した和周波光を検出する。極めて高い界面選択性を利用した細胞形態等のイメージングに有用である。また、二光子吸収分光は、同時に二個の光子を吸収して励起状態に遷移する現象を利用するが、特に二波長励起の場合は入射した二種類の波長のレーザー光の周波数同士の和と等しい周波数を持つ光を検出する。入射光に長波長の光が使えるため、特に生体の比較的深部の観察に有効である。
【０００６】
なお、非線形光学現象を用いた光学測定において、スペクトルはしばしば波数を用いて表記される。本発明及び本明細書では、非線形光学現象を用いた光学計測において、計測に用いられる波数のことを計測波数と呼ぶ。つまり、非線形ラマン散乱現象又は差周波発生を利用した光学計測において計測波数は、被検体に入射させる二つのレーザー光の波数の差である。一方、和周波発生、二光子吸収又は多光子吸収を利用した光学計測において計測波数は、被検体に入射させる二つ以上のレーザー光の波数の和である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／１４０６１４Ａ１
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｂｒｉａｎ  Ｇ  Ｓａｒｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｌ．３３０，Ｎｏ．６００９，１３６８−１３７０（２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
異なる波長を有する２つのレーザー光を集光して被検体に照射して、非線形光学現象等によって発生する光を計測する光学計測装置では、所望の計測波数で被検体を計測する際には、２つのレーザー光の波長を各々設定する必要がある。しかしながら、計測波数から、２つのレーザー光の波長の組み合わせは一意に定まらないため、計測を行う作業者が適宜計算した上で、各々のレーザー光の波長を設定する必要があった。そのため、計測波数の調整は煩雑であった。
【００１０】
そこで本発明は、計測波数の調整が従来よりも容易な光学計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
その目的を達成するために、本発明の一側面としての光学計測装置は、第１の波長を有するレーザー光を射出する第１のレーザー光源と第２の波長を有するレーザー光を射出する第２のレーザー光源とを有する光源部と、計測波数設定手段と、前記第１の波長に対応する第１の波数と、前記第２の波長に対応する第２の波数との差、もしくは前記第１の波長に対応する第１の波数と、前記第２の波数との和が、前記計測波数設定手段で設定された波数になるように、前記第１の波長と前記第２の波長との少なくともいずれか一方を調整する、光源調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明のその他の側面については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、計測波数の調整が従来よりも容易な光学計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る、被検体情報取得システムの構成を示すブロック図
【図２】計測波数設定手段の構成例
【図３】実施形態１における、計測波数設定と計測波数調整の方法を示すフローチャート
【図４】実施形態１に係るダイヤルの回転角と計測波数、第１と第２の波長の関係を示す図
【図５】実施形態２における計測波数設定と計測波数調整の方法を示す図
【図６】実施形態３における計測波数設定と計測波数調整の方法を示す図
【図７】実施形態４における計測波数設定と計測波数調整の方法を示す図
【図８】実施形態５における計測波数設定と計測波数調整の方法を示す図
【図９】実施形態６における計測波数設定と計測波数調整の方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
誘導ラマン散乱やコヒーレント反ストークスラマン散乱などの非線形ラマン散乱光学計測装置は、異なる波長（第１の波長λ１と第２の波長λ２）を有する２つのレーザー光を集光して被検体に照射して分子振動を計測する。そのため、第１の波長λ１を有するレーザー光を射出する第１のレーザー光源と、第２の波長λ２を有するレーザー光を射出する第２のレーザー光源とを備える。尚、本発明及び本明細書において、第１の波長λ１に対応する波数を第１の波数ｋ１（ｋ１＝１／λ１）、第２の波長λ２に対応する波数を第２の波数ｋ２（ｋ２＝１／λ２）とする。非線形ラマン散乱光学計測装置を用いた被検体の計測では、第１の波数と第２の波数の差である計測波数を変化させ、複数の計測波数において被検体からの光を検出する。
【００１６】
二光子吸収又は和周波発生光学を利用した計測装置は、２つのレーザー光（第１の波長λ１と第２の波長λ２）を集光して被検体に照射し、検体からの光を計測することで、被検体内で発生した光あるいは被検体内で散乱した光を計測する。そのため、第１の波長λ１を有するレーザー光を射出する第１のレーザー光源と、第２の波長λ２を有するレーザー光を射出する第２のレーザー光源とを備える。尚、本明細書では二光子吸収を利用した計測装置を二光子吸収光学計測装置、和周波発生を利用した計測装置を和周波発生光学計測装置と呼ぶことがある。二光子吸収光学計測装置、和周波発生光学計測装置は、第１の波数と第２の波数の和である計測波数を変化させ、複数の計測波数において被検体からの光を検出する。
【００１７】
異なる波長を有する２つのレーザー光を集光して被検体に照射し、被検体の情報を取得する光学計測装置であれば、上述した光学計測装置以外の光学計測装置（例えば、誘導パラメトリック光学計測装置）にも本発明を適用できる。また、分子振動の情報又は散乱光の情報等の被検体の情報を取得するのみで、画像を取得しない光学計測装置にも用いることもできる。
【００１８】
以下で説明する第１〜第６の実施形態における光学計測装置は計測波数設定手段（以下、波数設定手段と呼ぶことがある）と光源調整手段とを有する。光源調整手段は、第１の波数と第２の波数の差、もしくは第１の波数と第２の波数の和が、波数設定手段により設定された計測波数になるように、第１と第２の波長の少なくともいずれか一方を調整する。尚、波数を変化させれば波長も変化するため、波長の調整の際に波数を用いても良い。光源調整手段は、設定された計測波数に応じて第１と第２の波長を決定し、決定した第１の波長の情報を第１のレーザー光源へ、決定した第２の波長の情報を第２のレーザー光源へ出力する。これにより、計測波数が調整される。光源調整手段による第１と第２の波長の決定は、例えば、計測波数、第１の波長、第２の波長、の関係を表したテーブルを参照することで行えばよい。また、光源調整手段は、波数設定手段による計測波数の設定を受けてから、計算によって第１の波長と第２の波長の組み合わせを算出することで決定しても良い。第１のレーザー光源は、光源調整手段からの第１の波長の情報に従って、第１の波長を有するレーザー光を射出する。同様に、第２のレーザー光源は、光源調整手段からの第２の波長の情報に従って、第２の波長を有するレーザー光を射出する。これにより、波数設定手段によって設定された計測波数を用いての被検体の計測が可能になる。
【００１９】
以下、第１〜第６の実施形態に基づいてより詳細に説明をする。尚、第１〜第４の実施形態では、非線形ラマン散乱光学計測装置を例に説明をする。第５の実施形態は和周波発生光学計測装置、第６の実施形態は二光子吸収光学計測装置についてそれぞれ説明する。
【００２０】
異なる波長を有する２つのレーザー光を集光して被検体に照射し、被検体の情報を取得する光学計測装置であれば、第１〜第６の実施形態で使用する光学計測装置以外の光学計測装置にも、本発明を適用できる。例えば、分子振動の情報を取得するのみで、画像を取得しない光学計測装置に用いることもできる。
【００２１】
また、第１〜第６の実施形態で使用する光学計測装置は、一般的に、被検体の計測中に計測波数の調整を多数回行う。このように、計測波数の調整を多数回行う光学計測装置に本発明を適用すると、より本発明の効果が得られる。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１に本実施形態に係る被検体情報取得システム１００の構成を表すブロック図を示す。本実施形態の被検体情報取得システムは、光学計測装置と、出力表示部１７とを備える。本実施形態では、光学計測装置として非線形ラマン散乱を利用した光学顕微鏡（以下、非線形ラマン散乱顕微鏡と呼ぶ）を備える。非線形ラマン散乱顕微鏡１は、分光分析部１１、移動手段１２、指令部１６、画像処理部２６、波数設定手段１８、光源調整手段１９を備える。分光分析部１１は、第１のレーザー光源１３と第２のレーザー光源１４を備える光源部３１と、顕微鏡部１５と、検出部１１０を有する。各構成について説明をする。
【００２３】
光源部３１は、第１のレーザー光源１３と第２のレーザー光源１４を有する。
【００２４】
第１のレーザー光源１３と第２のレーザー光源１４のうち、少なくともいずれか一方は、波長可変或いは波長選択が可能なレーザー光源であり、光源調整手段１９からの波長情報で定められた波長を有するレーザー光を射出する。尚、第１又は第２のレーザー光源が波長可変も波長選択もできず、特定の波長のレーザー光を射出するレーザー光源（以下、固定波長光源と呼ぶ）である場合、光源調整手段は、固定波長光源から射出されるレーザー光の波長情報を出力しなくても良い。
【００２５】
尚、図１には、光源調整手段１９が指令部１６を介して、第１と第２のレーザー光源の少なくともいずれかに波長情報を出力する構成を示しているが、レーザー光の波長を調整できれば他の構成をとることができる。例えば、指令部１６を介さず、光源調整手段が、第１と第２のレーザー光源に対して直接、波長情報を出力しても良いし、指令部が光源調整手段を有していても良い。  顕微鏡部１５は、ハーフミラー５１と対物レンズ５２と被検体ステージ５３を有し、第１の波長を有するレーザー光と第２の波長を有するレーザー光がハーフミラー５１により集光され、対物レンズ５２を介して被検体ステージ５３上の被検体に照射される。尚、顕微鏡部の構成は一例であり、その他の構成をとることもできる。
【００２６】
検出部１１０は、被検体からの光のうち、特定の波長の光を取り出す光学素子１１１と受光素子１１２とを有し、被検体からの光に含まれる特定の波長の光の強度を検出し、検出結果をコンピュータに出力する。光学素子として例えば、フィルタを用いることができる。
【００２７】
顕微鏡部１５の被検体ステージに接続された移動手段１２は、指令部１６からの計測位置情報を受けて、被検体ステージを移動させることで、被検体を移動させる。これにより、被検体とレーザー光の照射領域の相対位置が変化する。必要に応じて被検体とレーザー光照射領域との相対位置を変化させることで、被検体を走査することができる。尚、移動手段は例えばアクチュエータを用いることができる。被検体ステージを移動させる代わりに、レーザー光の照射領域を移動させることで被検体を走査しても良い。走査範囲にもよるが、例えばハーフミラーを振動させることによりレーザー光の集光位置を移動させることで照射領域と被検体の相対位置を変化させ、被検体を走査することもできる。
【００２８】
指令部１６は、非線形ラマン散乱顕微鏡１による被検体の計測時における計測条件の情報の入力を受けて、その計測条件の実現に必要な情報を必要な各部に対して出力する。具体的には、移動部へ計測位置情報を出力したり、波長制御手段から受け取った波長情報を第１と第２の光源へ出力したりする。計測位置情報は、不図示の計測位置設定手段から入力されても良いし、指令部と接続された記憶部から計測位置情報がロードされても良い。指令部１６は、演算部と記憶部を備えるコンピュータで構成することができる。
【００２９】
また、画像処理部２６は、検出部１１０で検出された光の強度と、光の強度が検出された際の計測位置、計測波数とを統合してスペクトルデータを生成する。生成したスペクトルデータは、計測位置と計測波数に依存した（被検体からの）光の強度の情報を有する。このスペクトルデータに基づいて、分光スペクトルの空間分布、即ち分光スペクトル画像の情報を生成する。生成した分光スペクトル画像の情報は、出力表示部１７に出力される。画像処理装置も演算部と記憶部を備えるコンピュータで構成することができ、指令部と画像処理部が同じコンピュータ上に設置されていても良いし、指令部と光源調整手段と画像処理部が同じコンピュータ上に設置されていても良い。
【００３０】
出力表示部１７は、画像処理部２６から出力された分光スペクトル画像の情報の基づいた画像を表示する。出力表示部１７は、画像が表示できれば良く、例えばフラットパネルディスプレイ又はプリンタで構成することができる。ディスプレイとプリンタの両方を備えていても良い。また、分光スペクトル画像の他の情報、例えば計測条件を表示しても良い。
【００３１】
波数設定手段１８は、作業者が計測波数を設定する手段である。図２（ａ）〜（ｄ）に本実施形態における波数設定手段１８の例を記載するが、作業者が計測波数を設定することができれば特に限定されない。図２（ａ）はダイヤルであり、回転させることにより計測波数を設定する。図２（ｂ）はスライド式のつまみであり、つまみをスライドさせることにより計測波数を設定する。図２（ｃ）はトラックボールであり、Ｘ方向もしくはＹ方向の回転により、計測波数を設定する。図２（ｄ）はタッチパネルであり、Ｘ方向もしくはＹ方向へのドラッグにより計測波数を設定する。或いは、専用のデバイスを備えず、波数設定手段１８を出力表示部１７の画面上に表示し、マウスやキーボードを使用して計測波数を設定する構成にすることもできる。或いは、マウスなどの共通の操作デバイスを用いて、適宜計測波数の設定ができるように機能を切り替えて使用するようにしても良い。また、非線形ラマン散乱顕微鏡１は、複数の波数設定手段を有し、複数の波数設定手段から使用する波数設定手段を作業者が適宜選択しても良い。
【００３２】
波数設定手段１８の動作量と計測波数の関係は連続的であってもステップ的であっても良いが、線形関係にすると、直感的な計測波数の設定ができる。波数設定手段１８の調整速度（ダイヤルであれば回転速度、スライド式つまみであればスライド速度）に応じて計測波数の増減速度を変化させると、迅速に計測波数の設定ができる。計測波数増減速度を切り替える手段を、別に備えることもできる。波数設定手段１８は可動範囲が広いほど、精密で広範囲に計測波数を設定できる。波数設定手段１８により計測波数を設定する場合、リアルタイムで設定後の計測波数による計測により得られるスペクトルデータ又はそのスペクトルデータに基づく画像を出力表示部１７に表示すると、より直観的、容易、又は厳密に波数設定ができる。
【００３３】
光源調整手段１９は、波数設定手段１８により設定された計測波数の情報が入力されると、その計測波数が実現されるような第１と第２の波長の組み合わせを決定する。そして、第１のレーザー光源が第１の波長を有するレーザー光を射出し、第２のレーザー光源が第２の波長を有するレーザー光を射出するように、第１と第２のレーザー光源に対して波長情報を出力する。第１と第２のレーザー光源１３、１４のそれぞれは、光源調整手段１９からの波長情報に従った第１の波長または第２の波長を有するレーザー光を射出する。光源調整手段１９は計測波数の情報の入力を受けて第１と第２の波長を決定し、波長情報を第１と第２のレーザー光源に出力することができれば良く、例えば演算部と記憶部を備えるコンピュータで構成することができる。光源調整手段１９も、指令部１６と同じコンピュータ上に設置しても良く、指令部１６、画像処理部２６、光源調整手段１９を同じコンピュータ上に設置しても良い。また、光源調整手段１９は、波数設定手段１８によって設定された計測波数の情報を、指令部１６から受け取っても良い。その場合、例えば、指令部１６、画像処理部２６、光源調整手段１９が設置されたコンピュータに、波数設定手段１８として入力装置（ダイヤル、マウスなど）が接続された構成をとることができる。
【００３４】
尚、設定された計測波数が実現されるような第１と第２の波長の組み合わせとは、第１の波数（第１の波長の逆数）と第２の波数（第２の波長の逆数）の差が計測波数になるような組み合わせのことを指す。ラマン分光スペクトルは、しばしば計測波数に対する光の強度で表わされる。非線形ラマン散乱分光のように第１の波長を有するレーザー光と第２の波長を有するレーザー光の２種類のレーザー光を用いる計測では、計測波数は第１の波長の逆数と第２の波数の逆数の差であらわされる。よって、１つの計測波数に対して、第１と第２の波長の組み合わせは一義的には定まらず、多数の組合せの中から選択する必要がある。光源調整手段は、波数設定手段により設定された計測波数が実現される第１と第２の波長の無数の組み合わせから、１つを決定する。また、本実施形態では、第１と第２のレーザー光源１３、１４の少なくともいずれかに対して、光源調整手段１９は波長の情報を出力するが、波長の情報の代わりに波数の情報を出力しても良い。つまり、光源調整手段は第１と第２のレーザー光源の少なくともいずれかに対して、波数を用いて射出するレーザー光を指定しても良い。波数の情報を出力する場合も、１つの計測波数を実現する第１の波数と第２の波数の無数の組み合わせから、光源調整手段が１つを決定する。
【００３５】
第１と第２の波長の組み合わせを決定する際には、計測波数と第１の波長、第２の波長の関係を記述したテーブルを参照して第１と第２の波長の組み合わせを決定しても良い。この構成は、例えば波長調整手段が設置されたコンピュータの記憶部にテーブルを記憶させておき、必要に応じてテーブルをロードして、テーブルを参照することにより実施できる。光源調整手段が使用するテーブルは１つでも良いし、複数でも良い。複数のテーブルを使用する場合、いくつかのパターンの調整をするテーブルを予め記憶部に記憶させておき、被検体と第１と第２のレーザー光源の種類を考慮し、作業者が選択すれば良い。このとき、作業者はテーブル選択手段を用いて使用するテーブルを直接選択しても良いし、計測モードを選択することで、間接的に使用するテーブルを選択しても良い。例えば、生体若しくは生体由来の被検体を計測する際に、作業者が生体計測モードを選択すると、光源調整手段１９は複数のテーブルの中から、生体と生体由来の被検体の計測に適したテーブルを選択するような構成でも良い。また、作業者が参照テーブルを作成できるようにすると、新規な被検体を測定する場合でも被検体に合わせた波数の調整が適用できる。或いは、これらのパターンを適宜組み合わせて第１と第２の波長を決定しても良い。テーブルが選択されると、そのテーブルが選択されたかの情報を有するテーブル選択情報が光源調整手段に入力される。
【００３６】
複数のテーブルを使用する場合、それぞれのテーブルは異なるパターンの調整を行う。
【００３７】
例えば、第１のテーブルとして、第１の波長が変化する方向と異なる方向に第２の波長を変化させることで計測波数を調整するテーブルを作成する。そして、第２のテーブルとして、第１又は第２の波長を固定して、もう一方の波長を計測波数に応じて調整するテーブルを作成する。また、第３のテーブルとして、第１と第２の波長がなるべく所定の範囲内で変化するように第１と第２の波長を調整するテーブルを作成する。そして、第１〜第３のテーブルを予め記憶部に記憶させておくと、上述のように作業者が適宜使用するテーブルを選択することができる。また、一つのテーブルにおいて、１つの計測波数を実現する第１と第２の波長の組み合わせが複数記述されているテーブルを用いても良い。このテーブルを用いる場合、計測波数の設定を受けたときの第１と第２の波長を光源調整手段が把握しておけば、複数の組み合わせの中から早く実現できる波長の組み合わせを光源調整手段が選択することができる。早く実現できる波長の組み合わせとは、端的に言うと、波長の変化量が小さい組み合わせのことを指す。但し、第１のレーザー光源と第２のレーザー光源の波長変化速度が異なる場合は、それぞれのレーザー光源の波長変化速度を考慮して第１と第２の波長の組み合わせを決定することが好ましい。例えば、第１のレーザー光源の方が第２のレーザー光源の波長変化速度よりも速いとき、第１の波長の波長変化量が第２の波長の波長変化量よりも大きくなるように、第１と第２の波長を調整することが好ましい。
【００３８】
尚、光源調整手段は第１と第２のレーザー光源のそれぞれから、射出しているレーザー光の波長（つまり、第１と第２の波長）の情報を受けることでそれぞれの光源の波長を把握できる。
【００３９】
また、光源調整手段は、テーブルを参照する代わりに、計算式を用いて第１と第２の波長の組み合わせを算出することによって第１と第２の波長を決定しても良い。第１と第２の波長の組み合わせを算出する場合、第１と第２の波長の組み合わせが複数記述されたテーブル用いる場合のように、光源調整手段が波長調整前の第１と第２の波長を把握しておくことが好ましい。そして、その第１と第２の波長を考慮して、設定された計測波数を早く実現できる波長の組み合わせを算出することが好ましい。
【００４０】
次に本実施形態の光学計測装置１（非線形ラマン散乱光学計測装置）の動作方法を説明する。指令部１６は、波数設定手段１８で設定された計測波数情報を光源調整手段１９へ、計測位置情報を移動手段へ、それぞれ出力する。光源調整手段１９は、計測波数情報を受けて第１と第２の波長を決定して、第１と第２のレーザー光源１３、１４に対して波長情報を出力する。第１と第２のレーザー光源１３、１４は波長情報を受けて、必要であれば出力するレーザー光の波長を変更したうえで、レーザー光を出力する。また、光学計測装置部１５の被検体ステージに接続された移動手段１２は、指令部１６からの計測位置情報を受けて、被検体ステージの位置を移動し、第１と第２のレーザー光源１３、１４から導入され、集光されたレーザー光が被検体上に照射される。
【００４１】
被検体から出射された光は、検出部１１０で検出され、その検出結果（受光信号）が指令部を介して画像処理部２６に出力される。画像処理部２６は、計測位置情報、計測波数情報、及び検出部１１０によって検出された光の強度を統合したスペクトルデータを生成し、生成したスペクトルデータの情報を記憶部に記憶する。また、画像処理部２６は生成したスペクトルデータから分光スペクトル画像の情報を生成し、生成した分光スペクトル画像の情報を出力表示部１７に出力する。出力表示部１７は入力された情報に基づく分光スペクトル画像を表示する。ここで、検出部１１０が検出するのは、誘導ラマン散乱では、第１又は第２の波長のレーザー光の反射光、或いは透過光の強度である。また、コヒーレント反ストークスラマン散乱では、第１と第２の波長とは異なった波長を有する散乱光の強度である。
【００４２】
本実施形態における、波数を高波数方向へ調整する場合の好適な例をフローチャートを用いて説明する（図３）。ここでは、波数設定手段１８として、図２（ａ）に示したダイヤルを使用する例を説明するが、つまみ、トラックボール、タッチパネル、マウス、キーボードなど、ダイヤル以外の光源調整手段を用いても、ダイヤルと同様に波数設定ができる。計測波数を高波数方向へ変更する場合には、ダイヤルをプラス方向へ回転させて計測波数を設定する（Ｓ１１）。光源調整手段１９は計測波数と第１と第２の波長の関係を記述したテーブルに従って第１と第２の波長を決定（Ｓ１２）する。そして、決定した第１の波長の情報を第１のレーザー光源１３へ、決定した第２の波長の情報を第２のレーザー光源１４へ、それぞれ出力する（Ｓ１３）。第１と第２のレーザー光源は、入力された波長情報（第１の波長の情報又は第２の波長の情報）に従って、第１のレーザー光源は第１の波長を短波長側へ変更し、第２のレーザー光源は第２の波長を長波長側へ変更する（Ｓ１２）。これにより計測波数が上昇し（Ｓ１５）、波数設定手段により設定された計測波数を用いた試料の計測ができる。計測波数がダイヤルの回転角に比例して変化する場合、第１と第２の波長はダイヤルの回転角に対して非線形に変化しても良い。また、ダイヤル回転角の範囲を３６０°以上にすれば、より精密で広範囲に計測波数の設定ができる。また、複数個のダイヤルを備えることもでき、一方を粗動、もう一方を微動に割り当てると、精密かつ迅速な波数選択が可能になる。
【００４３】
ダイヤルの回転角、計測波数、第１と第２の波長の関係の好適な例を図４（（ａ）〜（ｃ））に示す。ダイヤルの回転角θを図４（ａ）に、第１と第２の波長とダイヤルの回転角の関係を模式的に表したグラフを図４（ｂ）に、ダイヤルの回転角、計測波数、第１と第２の波長の関係を表したテーブルを図４（ｃ）へそれぞれ示す。図４（ｃ）のように、ダイヤル回転角が０°のときに、計測波数は０ｃｍ−１とする。このとき、第１と第２の波長は共に１１２５ｎｍである。ダイヤルを３０°回転させるとダイヤルに連動して計測波数は増加し、１６７ｃｍ−１となる。このとき、光源調整手段１９は計測波数と第１と第２の波長の関係を記述したテーブルに従って、第１の波長を１１１５ｎｍ、第２の波長を１１３５ｎｍ、と決定する。さらにダイヤルを回転させ、ダイヤルの回転角が１８０°に設定されると、計測波数は１０００ｃｍ−１となり、光源調整手段１９は第１の波長を１０６１ｎｍ、第２の波長を１１８９ｎｍと決定する。図３と図４は、計測波数が変更されると、第１の波長が変化する方向と異なる方向に第２の波長が変化する（掃引されるともいう）場合を示したが、第１の波長と第２の波長の変化のしかたはこれに限定されない。例えば、第１の波長を固定し、第２の波長のみを変化させることで計測波数を変化させても良いし、第１の波長と第２の波長が同じ方向へ変化しても計測波数を変化させることができる。但し、図３と図４に示した例のように、第１の波長と第２の波長が異なる方向へ掃引されることで、第１と第２の波長のいずれかを固定し、もう一方の波長のみが掃引されたり、第１と第２の波長が同じ方向へ掃引されたりするよりも高速な波長掃引ができる。高速に波長掃引ができれば、高速な計測波数の変更が可能である。そのため、第１と第２の波長の両方を変化させることができる場合、光源調整手段は、第１の波長が変化する方向と異なる方向に第２の波長を変化させることが好ましい。尚、第１の波長が変化する方向と異なる方向に第２の波長が変化するとは、第１の波長が大きくなるときには第２の波長が小さくなり、第１の波長が小さくなるときには第２の波長が大きくなることを指す。但し、計測波数の変更を高速に行うことよりも優先すべき基準がある場合はこの限りではない。また、入力された計測波数に応じて、第１の波長が変化する方向と第２の波長が変化する方向とが異なるときと、第１の波長が変化する方向と第２の波長が変化する方向とが同じときとがあっても良い。
【００４４】
また、第１のレーザー光源の波長変化速度が、第２のレーザー光源の波長変化速度よりも大きい場合、第１の波長の変化量が第２の波長の変化量よりも大きくなるように第１の波長と第２の波長を決定することが好ましい。こうすることで、第１のレーザー光源よりも波長変化速度が遅く、安価なレーザー光源を第２のレーザー光源として用いても、計測波数の変更にかかる時間を短くすることができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態の波数設定手段と光源調整手段による、計測波数調整方法について、図５（（ａ）〜（ｃ））を用いてより具体的に説明をする。
【００４６】
上述のように、計測波数を実現する波長の組み合わせは複数ある。本実施形態では、第１と第２のレーザー光源として同じ種類のレーザー光源（つまり、射出可能なレーザー光の波長範囲、設定可能な波長の最小単位、波長掃引速度が同じ）を用いた場合に、高速に計測波数を調整する場合について説明をする。
【００４７】
図５（ａ）に第１と第２のレーザー光源２３、２４の波長の設定が可能な範囲６１，６３と、波長掃引速度６２，６４、波長掃引による第１の波長と第２の波長の差の変化速度６５を模式図に示す。第１のレーザー光源２３と第２のレーザー光源２４は同じ種類のレーザー光源であり、射出可能なレーザー光の波長は７００ｎｍ〜１４００ｎｍの範囲で無段階に設定可能である。また、第１と第２のレーザー光源の波長掃引速度６２，６４は２００ｎｍ／ｍｓｅｃである。尚、矢印の長さが波長掃引の速度を示し、長い方が速度が速いものとする。
【００４８】
本実施形態における、ダイヤルの回転角、計測波数、第１と第２の波長の関係を図５（ｂ）に示す。本実施形態では、第１の波長と第２の波長を互いに異なる方向へ掃引することで、計測波数を一方向に高速に変化させることができる。
【００４９】
本実施形態における計測波数の設定と調整のフローを図５（ｃ）に示す。本実施形態では、作業者が波数設定手段を用いて計測波数を０ｃｍ−１に設定すると（Ｓ２１）、第１と第２のレーザー光源２３、２４ともに１０５０ｎｍの波長を有するレーザー光を射出し（Ｓ２２）、計測波数が０ｃｍ−１になる（Ｓ２３）。その後、作業者が計測波数を１．８×１０３ｃｍ−１に設定すると（Ｓ２４）、第１の波長は短波長側に、第２の波長は長波長側に、それぞれ波長が変化し、第１の波長は９５２ｎｍに、第２の波長は１１４８ｎｍに決定される。そして、第１と第２のレーザー光源が、決定された波長のレーザー光を射出するし（Ｓ２５）、計測波数が１．８×１０３ｃｍ−１になる（Ｓ２６）。このときの波長差が変化する速度は第１のレーザー光源２３と第２のレーザー光源２４の波長掃引速度の和の４００ｎｍ／ｍｓｅｃとなり、どちらか一方から射出するレーザー光の波長を固定するよりも高速に計測波数を変化させることができる。尚、本実施形態では、第１と第２のレーザー光源として同じ種類のレーザー光源を用いた場合について説明したが、別の種類のレーザー光源を用いた場合であっても、計測波数の増加に伴い、第１の波長と第２の波長を逆方向に変化させれば同様の効果が得られる。
【００５０】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第２の実施形態と異なる方法で計測波数を調整する方法について、図６（（ａ）〜（ｃ））を用いて説明をする。本実施形態では、第１のレーザー光源と、第２のレーザー光源で、設定可能な波長の最小単位である設定単位が異なる場合について説明をする。
【００５１】
図６（ａ）は、第１と第２のレーザー光源３３、３４の波長の設定が可能な範囲の模式図である。本実施形態において、第１のレーザー光源３３は、１００ｎｍ〜２００ｎｍまで無段階に連続的に波長掃引が可能なレーザー光源である。一方、第２のレーザー光源３４は、７００ｎｍ〜８００ｎｍまで１００ｎｍずつの２段階しか設定できない。つまり、第１のレーザー光源は設定単位が１ｎｍで、第２のレーザー光源は設定単位が１００ｎｍである。
【００５２】
本実施形態における、ダイヤルの回転角、計測波数、第１と第２の波長の関係を図６（ｂ）に示す。本実施形態では、設定された計測波数が小さいときには第２の波長を短波長側（第１の波長との差が小さい側）で固定し、第１の波長のみ変化させることで計測波数を調整する。一方、設定された計測波数が大きいときには第２の波長を長波長側（第１の波長との差が大きい側）で固定し、第１の波長のみを変化させることで計測波数を調整する。
【００５３】
本実施形態における計測波数の設定と調整のフローを図６（ｃ）に示す。予め波数設定手段により、設定可能な波数のうち、最小値に波数を設定しておくものとする。波数設定手段により、計測波数の設定値を大きくしていく（Ｓ３１）。設定された計測波数が小さいとき、第２のレーザー光源３４が射出するレーザー光の波長は射出可能な最短波長（７００ｎｍ）に固定しておく。そして、第１のレーザー光源３３からのレーザー光の波長（第１の波長）を短波長側に波長掃引する（Ｓ３２）ことで、計測波数がプラス方向へ調整される（Ｓ３３）。尚、計測波数が小さいときとは、第１の波長を第１のレーザー光源が射出可能な最短波長（１００ｎｍ）にし、第２の波長を第２のレーザー光源が射出可能な最短波長（７００ｎｍ）にしたときの計測波数よりも、設定された計測波数が小さいときのことを指す。第２の波長を７００ｎｍに固定したとき、計測波数の可変範囲は３．６×１０４ｃｍ−１〜８．６×１０４ｃｍ−１である。また、このとき、第２の波長が固定されているので、計測波数に対応する第１の波長は一義的に定まる。
【００５４】
更に、計測波数をプラス方向へ変化させると、計測波数の設定値が８．６×１０４ｃｍ−１よりも大きくなる（Ｓ３４）。すると、第１の波長を最短波長に設定しても設定された計測波数が実現できなくなり、第２の波長が１００ｎｍ（設定単位分）長波長側（８００ｎｍ）に設定され、第１の波長は長波長側へ設定される（Ｓ３５）。すると、第２の波長が７００ｎｍに固定されていたときよりも大きな（８．６×１０４ｃｍ−１より大きな）計測波数を実現できる（Ｓ３６）。第２の波長を８００ｎｍに固定したとき、波数の可変範囲は８．６×１０４ｃｍ−１〜８．８×１０４ｃｍ−１である。このように第１と第２の波長を調整することにより、計測波数３．６×１０４ｃｍ−１〜８．８×１０４ｃｍ−１までを無段階に連続的に実現することが可能である。
【００５５】
実施形態２では、設定された計測波数が変化すると、第１と第２の波長が共に変化する。一方、本実施形態では、設定可能な計測波数（３．６×１０４ｃｍ−１〜８．８×１０４ｃｍ−１）のうち、計測波数の変化が一部の範囲内（例えば、３．６×１０４ｃｍ−１〜８．２×１０４ｃｍ−１）のときは第２の波長は変化しない。
【００５６】
（第４の実施形態）
本実施形態では、第２、第３の実施形態と異なる方法で計測波数を調整する方法について、図７（（ａ）〜（ｃ））を用いて説明をする。本実施形態では、被検体が生体又は生体由来である場合について説明する。
【００５７】
図７（ａ）は、第１と第２のレーザー光源４３、４４の波長の設定が可能な範囲の模式図である。本実施形態において、第１のレーザー光源４３と第２のレーザー光源４４は、同じ種類のレーザー光源であり、５００ｎｍ〜２０００ｎｍまで無段階に連続的に波長掃引が可能なレーザー光源を用いる。
【００５８】
非線形ラマン散乱顕微鏡を用いた計測では、被検体による吸収が弱い領域のレーザー波長を使用することで、高感度な測定ができる。一般に、生体は７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下の波長範囲では、光の吸収が少なく、透過性に優れるため、非線形ラマン散乱顕微鏡で生体又は生体由来の被検体を計測する場合は、第１と第２の波長を７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下に設定することが好ましい。
【００５９】
本実施形態では、波数設定手段により設定された計測波数を実現する第１と第２の波長の組み合わせに、第１と第２の波長が共に７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下になる組み合わせがある場合、その組み合わせが光源調整手段によって選択される。図７（ｂ）には、計測波数が７．１３×１０３ｃｍ−１に設定されたとき、その計測波数を実現可能な第１と第２の波長の組み合わせを示した。図７（ｂ）に示したように、７．１３×１０３ｃｍ−１を実現する第１と第２の波長の組み合わせは複数ある。本実施形態の光源調整手段は、第１と第２の波長が共に７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下になる組み合わせである、２番の組み合わせを選択し、第１の波長を７００ｎｍ、第２の波長を１４００ｎｍと決定する。このように、本実施形態では、計測波数設定手段により設定された波数が７．１３×１０３ｃｍ−１よりも小さいとき、第１と第２の波長が共に７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下になるような組み合わせが光源調整手段により選択される。
【００６０】
本実施形態における計測波数の設定と調整のフローを図７（ｃ）に示す。作業者が計測波数を７．１３×１０３ｃｍ−１に設定すると（Ｓ４１）、光源調整手段は第１の波長を７００ｎｍ、第２の波長を１４００ｎｍに決定し、第１の波長の情報を第１のレーザー光源に、第２の波長の情報を第２のレーザー光源に出力する。波長情報の入力を受けた第１と第２のレーザー光源はそれぞれの波長情報に従い、第１のレーザー光源は７００ｎｍの波長を有するレーザー光を射出し、第２のレーザー光源は１４００ｎｍの波長を有するレーザー光を射出する（Ｓ４２）。これにより、７．１３×１０３ｃｍ−１の計測波数が実現される（Ｓ４３）。
【００６１】
このように、本実施形態では、設定された計測波数を実現する波長の組み合わせのうち、生体に対しする透過率が高い波長を用いる組み合わせを光源調整手段が決定する。そのため、生体又は生体由来の被検体の計測の際に、その計測に適した波長の組み合わせを用いて計測することができる。尚、第１と第２の波長が共に７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下になる組み合わせでは実現できない計測波数が設定されたときは、第１と第２の波長として７００ｎｍ未満又は１４００ｎｍを超える波長を用いる。このとき、被検体を透過するレーザー光の量がなるべく多くなるように、第１と第２の波長を決定することが好ましい。また、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下という範囲は、被検体に応じて適宜変更することが可能である。
【００６２】
以上、第１〜４の実施形態では、光学計測装置として非線形ラマン顕微鏡を備える被検体情報取得システムについて説明をした。しかし、第１〜第４の実施形態は、第１の波数と第２の波数との差を計測波数として用いる光学計測装置であれば、非線形ラマン散乱を利用した光学計測装置に限定されるものではなく、顕微鏡に限定されるものでもない。まえた、第１の波数と第２の波数との和を計測波数として用いる光学計測装置にも、第１〜第４の実施形態を応用することができる。第１の波数と第２の波数との和を計測波数として用いる光学計測装置の具体的な実施形態について説明をする。
【００６３】
（第５の実施形態）
本実施形態は、光学計測装置として和周波発生光学計測装置を用いる。そのため、第１の波数と第２の波数との和が計測波数である点が第１〜４の実施形態と異なる。加えて、光源調整手段が、第１と第２のレーザー光源に、波数の情報を用いて射出するレーザー光の指令を出す点でも第１〜４の実施形態と異なるが、その他の構成はほぼ同様である。よって、第１〜４の実施形態と同様の構成については詳細を省略する。
【００６４】
本実施形態における和周波発生光学計測装置の構成は、図１に示す非線形ラマン散乱顕微鏡の構成とほぼ共通であるため、図面と各構成の詳細は省略する。
【００６５】
非線形ラマン散乱顕微鏡と同様に、光源調整手段であるダイヤルの回転角と計測波数は関連づけされており、ダイヤルを用いて作業者が計測波数を設定できる。そして、設定された計測波数が、第１の波数と第２の波数との和になるように、光源調整手段が第１の波長と第２の波長とを調整する。光源調整手段における第１と第２との波長の調整方法の好適な例を図８（（ａ）〜（ｃ））に示した。
【００６６】
本実施形態における、波数を高波数方向へ調整する場合の好適な例を、図８（ｃ）に示したフローチャートを用いて説明する。ここでは、波数設定手段として、図２（ａ）に示したダイヤルを使用する例を説明するが、ダイヤル以外の光源調整手段を用いることができることは第１〜４実施形態と同様である。計測波数を高波数方向へ変更する場合には、ダイヤルをプラス方向へ回転させて計測波数を設定する。光源調整手段は、計測波数と第１と第２の波長の関係を記述したテーブルに従って第１と第２の波長を決定する。光源調整手段１９が用いるテーブルの例を、図８（ｂ）に示した。図８（ｂ）には、ダイヤルの回転角、計測波数、第１と第２の波数の関係を表したテーブルを示す。また、図８（ａ）には、ダイヤルの回転角、計測波数、第１と第２の波数の関係を模式的に表したグラフを示す。
【００６７】
例えば、ダイヤルをプラス方向へ回転させて、ダイヤルの回転角が１８０°に設定されると、計測波数は１．９×１０３ｃｍ−１と設定される（Ｓ５１）。光源調整手段はテーブルを参照し、第１の波数を８．０×１０２ｃｍ−１、第２の波数を１．１×１０３ｃｍ−１と決定する（Ｓ５２）。そして、決定した第１の波数の情報を第１のレーザー光源へ、決定した第２の波数の情報を第２のレーザー光源へ、それぞれ出力する（Ｓ５３）。第１と第２のレーザー光源は、入力された波数情報に従って、射出するレーザー光の波数を大きくする（つまり、波長を短波長側へ変更する）（Ｓ５４）。これにより計測波数が大きくなり（Ｓ５５）、波数設定手段により設定された計測波数を用いた試料の計測ができる。第１の実施形態同様に、計測波数がダイヤルの回転角に比例して変化する場合、第１と第２の波長はダイヤルの回転角に対して非線形に変化しても良い。また、ダイヤル回転角の範囲を３６０°以上にすれば、より精密で広範囲に計測波数の設定ができる。また、複数個のダイヤルを備えることもでき、一方を粗動、もう一方を微動に割り当てると、精密かつ迅速な波数選択が可能になる。
【００６８】
本実施形態では２本のレーザーを使用する場合について説明したが、３つ以上のレーザーを使用する場合や、１つのレーザーの波長を複数に分割し、波長変換器で変換して使用する場合でも実施形態を応用できる。
【００６９】
（第６の実施形態）
本実施形態は、光学計測装置として二光子吸収光学計測装置を用いる。よって、計測波数が第１の波数と第２の波数との和である点が第１〜第４の実施形態と異なる。しかし、その他の構成は第１〜４の実施形態とほぼ同様である。よって、第１〜４の実施形態と同様の構成については詳細を省略する。
【００７０】
波数設定手段と光源調整手段とによる、計測波数の設定と、第１の波数と第２の波数の調整による計測波数の調整とは、第５の実施形態と同様であるため詳細は省略する。
【００７１】
本実施形態における計測波数調整方法について、図９（（ａ）〜（ｂ））を用いて説明をする。二光子吸収光学計測装置を用いた計測では、被検体における目的外の吸収が弱い領域のレーザー波長を使用することで、高感度な計測ができる。被検体中の目的物を励起するための計測波数が２．８６×１０４ｃｍ−１  、被検体中の目的外の物質（つまり、夾雑物）の１光子吸収波数が１．４３×１０４ｃｍ−１  の被検体を計測する場合を例に説明をする。
【００７２】
本実施形態における計測波数の設定と調整のフローチャートを図９（ｂ）に示す。本実施形態においては片方のレーザー光源のみを使用するモードから計測をスタートするが、両方のレーザー光源を使用するモードから計測をスタートすることもできる。作業者が計測波数を２．８６×１０４ｃｍ−１に設定すると（Ｓ６１）、光源調整手段は、第１の波長を７００ｎｍに決定する。第２のレーザー光源は使用しないモードから計測をスタートするため、計測波数が設定されると、第１の波長は一義的に決まる。光源調整手段は、第１の波長の情報を第１のレーザー光源に出力する。波長情報の入力を受けた第１のレーザー光源は波長情報に従い、７００ｎｍの波長を有するレーザー光を射出する（Ｓ６２）。これにより、２．８６×１０４ｃｍ−１の計測波数が実現される。
【００７３】
ところが、本実施形態で計測する被検体は７００ｎｍに１光子吸収をもつ夾雑物が含まれているため、７００ｎｍのレーザー光を用いると高感度な計測が困難である。指令部は、検出結果から、計測に利用しているレーザー光の波長に１光子吸収をもつ夾雑物が被検体中に含まれていることを感知し、第２のレーザー光源を起動する（Ｓ６３）。これにより、二つのレーザー光源を使用するモードへ移行する。
【００７４】
本実施形態では計測波数を維持したまま、第１のレーザー光源が０〜＋１００までの波長掃引、第２のレーザー光源が０〜−１００までの波長掃引を行うように、波長情報を第１のレーザー光源と第２のレーザー光源とに出力する（Ｓ６４）。波長情報の入力を受けた第１と第２のレーザー光源はそれぞれの波長情報に従い、第１のレーザー光源は７００〜８００ｎｍの波長を有するレーザー光を射出し、第２のレーザー光源は７００〜６００ｎｍの波長を有するレーザー光を射出する。波長掃引中に、検出部は波長ごとに目的の二光子吸収のシグナル強度を検出し、指令部へ送信する。前記シグナル強度情報は指令部もしくは画像処理部によって記録される（Ｓ６５）。
【００７５】
指令部もしくは画像処理部は記録されたシグナル強度情報から、目的の二光子吸収のシグナル強度が高くなるときの第１と第２の波長を特定し、特定した波長情報を第１と第２のレーザー光源に出力する（Ｓ６６）。波長情報の入力を受けた第１と第２のレーザー光源はそれぞれの波長情報に従い、第１のレーザー光源は７５２ｎｍの波長を有するレーザー光を射出し、第２のレーザー光源は６５４ｎｍの波長を有するレーザー光を射出する（Ｓ６７）。図９（ａ）の上段が片方のレーザー光源のみを使用するモードのときの計測波数と第１と第２の波長と第１と第２の波数とを示した表である。一方、図９（ａ）の下段が、波長掃引中のシグナル強度から算出された第１と第２の波長とそれに対応する計測波数と第１と第２の波数を示した表である。
【００７６】
尚、上述のように、計測時に被検体に含まれる夾雑物の吸収波長を感知しても良いが、予め、１光子吸収を用いた被検体の計測を行い、その結果により取得された夾雑物の吸収波長を指令部に記憶しておいても良い。そうすれば、その吸収波長に対応する計測波数が設定された段階で第２のレーザー光源を起動することができるため、設定された計測波数での計測を素早く行うことができる。また、はじめから両方のレーザー光源を起動させておき、レーザーの波長を掃引することで目的の二光子吸収のシグナル強度が高くなるときの第１と第２の波長を特定しても良い。
【００７７】
波長掃引範囲は±１００ｎｍである必要はないが、短波長のレーザーは被検体の深い部分に対し届きにくいので、被検体の種類ごとに計測者が波長掃引範囲を設定することが好ましい。また、可能な限り長波長のレーザー光を用いた方が、被検体の深部の観察に有利であるため、第１と第２の波長を同一にしても良い。第１のレーザー光源と第２のレーザー光源は、互いに逆方向へ波長掃引する必要がある。被検体が均質な物体でない場合は、全ての計測ポイントにおいて上記レーザー光源の波長選択処理を行うことができるが、上記処理１度に対し複数の計測ポイントを割り当てることが計測時間の都合上好ましい。連続的な波長掃引ができないレーザー光源も本実施形態に使用することができるが、波長掃引中も計測波数を一定に保つ必要があることから、すくなくともどちらか一方のレーザー光源は連続的な波長掃引が可能な物を用いる必要がある。また、３光子以上の多光子吸収計測装置に対しても、ダイヤル回転角と計測波数、二つのレーザー光源の波数をあらかじめ関連付けておくことで、本実施形態を応用することができる。
【００７８】
以上、第１〜第６の実施形態について説明をしたが、いずれの実施形態においても、第１と第２のレーザー光源は、それぞれ、可変波長領域が異なる複数のレーザー光源で構成されていても良い。一つの構成例として、波長領域の異なる複数のレーザー光源をまとめて一つの第１又は第２のレーザー光源として動作するようにしても良い。或いは、他の構成例として、可変波長領域の異なる３つ以上のレーザー光源から、任意の２つの光源を選択し、選択した２つのレーザー光源の一方を第１のレーザー光源、もう一方を第２のレーザー光源として利用するようにすることもできる。後者の構成では、光源の数を減らすことができる。このように、複数のレーザー光源で第１と第２のレーザー光源を構成すると、第１と第２のレーザー光源の波長を調整するとき、複数のレーザー光源の中から、波数設定手段よって指定された波長を出力可能な一つのレーザー光源を選択するという動作が含まれる。また、レーザー光源の選択は、設定された計測波数により選択する光源をあらかじめテーブルなどに定めておき、そのテーブルを参照することにより自動的に選択してもよい。また、つまみやダイヤルなどの光源選択手段により、計測者がレーザー光源を選択することもできる。そして、レーザー光源が選択された後に、当該レーザー光源は指定の波長のレーザー光を出力するように設定される。これらの構成によって、実質的に可変波長領域を広くとることができるので、計測波数領域を広く取ることができる。
【００７９】
（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の光源調整手段が行う、第１と第２の波長決定方法の各工程を実現するソフトウェア（波長調整プログラム）を、演算部に供給し、コンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がそのプログラムを読み出して実行する処理である。演算部へのプログラムの供給は、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して行うことができる。尚、第１と第２の波長決定方法は以下の工程を有する。１つめは、第１の波数と第２の波数との差が、入力された計測波数の情報に含まれる計測波数（つまり、設定手段により設定された計測波数）になるように、第１の波長と第２の波長の少なくともいずれか一方を決定する工程。そして２つめは、１つめの工程により決定された情報を出力する工程である。
【００８０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  光学計測装置光学計測装置
１３  第１のレーザー光源
１４  第２のレーザー光源
１８  波数設定手段
１９  光源調整手段
３１  光源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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