表示装置、表示方法、プログラム、および、光学特性表示システム
【課題】サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる。
【解決手段】本発明による表示装置（１００）は、処理部（１０）と、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶する記憶部（２０）と、処理部（１０）が記憶部（２０）に記憶された特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する、表示部（３０）とを備える。また、本発明による光学特性表示システム（２０0）は、表示装置（１００）と、特定サンプルの散乱係数及び吸収係数を計測する光学特性値計測装置（３００）とを備える。
【解決手段】本発明による表示装置（１００）は、処理部（１０）と、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶する記憶部（２０）と、処理部（１０）が記憶部（２０）に記憶された特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する、表示部（３０）とを備える。また、本発明による光学特性表示システム（２０0）は、表示装置（１００）と、特定サンプルの散乱係数及び吸収係数を計測する光学特性値計測装置（３００）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置、表示方法、プログラム、および、光学特性表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サンプルの特性は光を用いて測定可能である。例えば、サンプルに光を照射してその反射光や透過光を検出することによってサンプルの反射率及び透過率を比較的簡単に測定することができる。しかしながら、サンプルの反射率及び透過率はサンプルの厚さ等に依存して相対的に変化するものであり、これ自体でサンプルの特性を十分に表したことにはならない。
【０００３】
サンプルの固有の特性として光学特性値が知られており、特に、生体物質の光学特性値が注目されている。光学特性値には吸収係数および散乱係数がある。吸収係数μａは吸収によって光の強度が１／ｅになるまでに進む距離の逆数［単位：ｍｍ−１］であり、散乱係数μｓは散乱によって光の強度が１／ｅとなるまでに進む距離の逆数［単位：ｍｍ−１］である。また、異方性因子ｇは一回の散乱による散乱パターンの非等方性を表す。このパラメーターｇは１から−１までの値を示し、ｇ＝１、０、−１のときはそれぞれ完全な前方散乱、等方散乱、後方散乱になる。また、換算散乱係数μｓ’はμｓ×（１−ｇ）と表される。
【０００４】
非特許文献１には、逆モンテカルロ法を用いて透過光強度および散乱光強度を吸収係数および散乱係数に変換する装置が開示されている。この装置では、積分球に対してサンプルをある位置に固定してサンプルの反射率を測定し、積分球に対してサンプルの位置を変更した上でサンプルの透過率を測定し、この反射率及び透過率から吸収係数および散乱係数が取得される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】田中ら、「近赤外における生体組織の光学特性測定」、日本機械学会熱光学講演会論文集、平成９年１１月５〜７日、Ｎｏ．９７−２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１は、吸収係数および散乱係数の決定手法に言及しているものの、吸収係数および散乱係数の有効な利用態様について言及していない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による表示装置は、処理部と、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶する記憶部と、前記処理部が前記記憶部に記憶された前記特定波長の前記散乱係数及び前記吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する表示部とを備える。
【０００９】
ある実施形態において、前記記憶部は、前記特定サンプルを含む複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶しており、前記表示部は、前記処理部が前記複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長の前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を比較して表示する。
【００１０】
ある実施形態において、前記表示部は、前記特定波長の前記吸収係数と前記散乱係数から得られた換算散乱係数との関係を示すグラフを表示する。
【００１１】
ある実施形態において、前記特定波長は４０５ｎｍを含む。
【００１２】
ある実施形態において、前記特定波長は６６４ｎｍを含む。
【００１３】
ある実施形態において、前記記憶部は、前記特定サンプルに照射された光の前記特定波長を含む複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、前記表示部は、前記処理部が前記複数の波長のそれぞれの前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を表示する。
【００１４】
ある実施形態において、前記記憶部は、前記特定サンプルを含む複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長を含む複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、前記表示部は、前記処理部が前記複数のサンプルのそれぞれについて前記複数の波長のそれぞれの前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を比較して表示する。
【００１５】
本発明による光学特性表示システムは、上記に記載の表示装置と、前記特定サンプルの前記散乱係数及び前記吸収係数を計測する光学特性値計測装置とを備える。
【００１６】
ある実施形態において、前記光学特性値計測装置は、前記特定サンプルの反射率及び透過率を測定する測定部と、前記特定サンプルの前記反射率及び前記透過率に基づいて前記散乱係数及び前記吸収係数を取得する取得部とを有する。
【００１７】
ある実施形態において、前記測定部は、前記特定サンプルに照射された光の一部であって、前記サンプルにおいて反射された反射光に基づいて前記特定サンプルの反射率を測定する反射率測定部と、前記光のうちの前記一部とは異なる一部であって、前記特定サンプルを透過した透過光に基づいて前記特定サンプルの透過率を測定する透過率測定部とを有する。
【００１８】
本発明による表示方法は、記憶部から、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を読みだす工程と、前記特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する工程とを包含する。
【００１９】
本発明によるプログラムは、記憶部から、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を読みだす工程と、表示部が、処理部が前記特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する工程とを実行させる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による表示装置は、特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示することにより、サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による表示装置の実施形態の模式図である。
【図２】図１に示した表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図３】図１に示した表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、がん細胞が付与した後で光線力学的治療を行う前後のマウスのがん細胞近傍を示した図である。
【図５】本実施形態の表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図６】本実施形態の表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図７】本実施形態の表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図８】本発明による光学特性表示システムの実施形態の模式図である。
【図９】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図１０】モンテカルロ法を説明するための模式図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本実施形態の光学特性表示システムの光学特性値計測装置における測定部の模式図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本実施形態の光学特性表示システムの光学特性値計測装置における取得部の模式図である。
【図１３】図１２（ｂ）に示した取得部における散乱係数および吸収係数の取得方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図１５】本実施形態の光学特性表示システムの光学特性値計測装置における積分球およびサンプル近傍の模式図である。
【図１６】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図１７】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図１８】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式式図である。
【図１９】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図２０】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図２１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本実施形態の光学特性表示システムの光学特性値計測装置における入射光生成部近傍の光学系の模式図である。
【図２２】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明による表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
以下、図１を参照して本発明による表示装置の実施形態を説明する。本実施形態の表示装置１００は、処理部１０と、記憶部２０と、表示部３０とを備えている。記憶部２０は、特定サンプルに照射された光の特定波長の吸収係数及び散乱係数を記憶している。処理部１０は、記憶部２０に記憶された特定波長の吸収係数及び散乱係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はその結果を表示する。このような表示装置１００により、サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる。
【００２４】
例えば、表示装置１００は、パーソナルコンピュータで具現化されてもよい。処理部１０は中央処理演算装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）であり、記憶部２０はハードディスクまたは光ディスクであり、表示部３０はモニタである。処理部１０は、例えば、記憶部２０に記録されたプログラムに基づいて表示部３０に所定の結果を表示させる。
【００２５】
サンプルは生体物質であってもよく、サンプルは被験者から抽出したものであってもよい。ここでは、例示として、がん細胞を付与した後で、光線力学的治療（Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ：ＰＤＴ）を行う前後のマウスから抽出されたものをサンプルとして用いる。
【００２６】
例えば、記憶部２０には、サンプルの波長４０５ｎｍの吸収係数及び散乱係数が記憶されている。例えば、処理部１０は、吸収係数と、散乱係数から得られた換算散乱係数とのマッピング処理を行い、表示部３０は、処理結果を表示する。
【００２７】
図２に、表示部３０における表示画面の模式図を示す。ここでは、表示部３０は、波長４０５ｎｍの吸収係数と吸収係数から得られた換算散乱係数との関係を示すグラフを表示している。図２において、ｘ軸は吸収係数μａを示し、ｙ軸は換算散乱係数μｓ’を示す。表示部３０により、吸収係数μａ及び換算散乱係数μｓ’の大きさを視覚的に確認することができる。
【００２８】
ヘモグロビンは波長４０５ｎｍの光を比較的大きく吸収することが知られており、吸収係数μａはヘモグロビンの濃度を大きく反映している。なお、上述したように、換算散乱係数μｓ’は異方性因子ｇおよび散乱係数μｓを用いて、換算散乱係数μｓ’はμｓ×（１−ｇ）と表される。ここでは、異方性パラメータｇの値は可視域ではほぼ０．９であることが知られているため、異方性パラメータｇを０．９としている。
【００２９】
なお、図２では表示部３０は１つのサンプルに対する結果を示したが、本発明はこれに限定されない。表示部３０は複数のサンプルに対する結果を比較して表示してもよい。
【００３０】
この場合、記憶部２０は、複数のサンプルのそれぞれに照射された光の特定波長の吸収係数及び散乱係数を記憶しており、処理部１０は、複数のサンプルのそれぞれについて特定波長の吸収係数及び散乱係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はこれらの結果を比較して表示する。なお、本明細書において異なるサンプルとは、対象（例えば、被験者）の異なるサンプルだけでなく、対象が同じ場合でも、条件が異なる（例えば、周囲状況や日時）サンプルも意味する。
【００３１】
例えば、記憶部２０は、複数のサンプルのそれぞれに照射された光の波長４０５ｎｍの吸収係数及び散乱係数を記憶している。ここでは、サンプルとして、がん細胞を付与したマウス、および、その後に光線力学的治療を行い異なる期間経過したマウスから抽出したものを用いている。処理部１０は、複数のサンプルのそれぞれについて波長４０５ｎｍの吸収係数及び散乱係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はこれらの結果を比較して表示する。
【００３２】
図３に、表示部３０における表示画面の模式図を示す。表示部３０では、複数のサンプルの結果と比較して表示が行われる。光線力学的治療を行うと、換算散乱係数が減少し、２日経過後に換算散乱係数及び吸収係数の両方が減少する。一方、光線力学的治療を行ってから７日経過すると、換算散乱係数及び吸収係数はいずれも増大する。参考のために、図４（ａ）から図４（ｄ）に、それぞれ、光線力学的治療を行う前、光線力学的治療を行ってから１日後、２日後、及び７日後のマウスのがん細胞近傍を示す。
【００３３】
なお、上述した説明では、所定の処理は、吸収係数と散乱係数から得られた換算散乱係数とのマッピングであって、表示部は、吸収係数と換算散乱係数との関係を示すグラフを表示したが、本発明はこれに限定されない。
【００３４】
一般に、吸収係数と散乱係数から得られた換算散乱係数を用いて、光侵達深さδは、δ＝√（１／（３×μａ×（μａ＋μｓ’）））と表される。また、光線力学的治療において、例えば、波長６６４ｎｍの光が用いられる。ここで、同一対象（例えば、同じ被験者）における、治療開始からの経過期間の異なるサンプルの波長６６４に対する光侵達深さの変化を説明する。
【００３５】
例えば、記憶部２０は、異なるサンプルのそれぞれに照射された光の波長６６４ｎｍの吸収係数及び散乱係数を記憶している。この場合、処理部１０は、複数のサンプルのそれぞれについて波長６６４ｎｍの吸収係数及び散乱係数に対して所定の処理を行う。具体的には、処理部１０は、光侵達深さδを得るための演算を行う。表示部３０は、その結果を表示する。
【００３６】
図５に、治療開始からの経過日数に対する光侵達深さの変化を示す。治療開始から経過するほど光侵達深さが低下することが理解される。
【００３７】
なお、上述した説明では、記憶部２０は、４０５ｎｍまたは６６４ｎｍといった特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０は特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行ったが、本発明はこれに限定されない。記憶部２０は、特定サンプルに照射された所定の範囲内の複数の波長の散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０は複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はその結果を表示してもよい。例えば、記憶部２０は、特定サンプルに照射された光の波長６００ｎｍから８５０ｎｍにわたって散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０が波長６００ｎｍから８５０ｎｍの範囲の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はその結果を表示してもよい。
【００３８】
図６に、波長に対する光侵達深さの変化を示す。図６から理解されるように、波長が高いほど光侵達深さは大きくなる。
【００３９】
あるいは、記憶部２０は、複数のサンプルのそれぞれに照射された光の複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０は、複数のサンプルのそれぞれについて複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はこれらの結果を比較して表示してもよい。例えば、記憶部２０は、複数のサンプルのそれぞれに照射された光の波長６００ｎｍから８５０ｎｍにわたって散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０が複数のサンプルのそれぞれについて波長６００ｎｍから８５０ｎｍに範囲の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はこれらの結果を比較して表示してもよい。
【００４０】
図７に、経過時間の異なるサンプルについての波長に対する光侵達深さの変化を示す。図７から理解されるように、治療から経過期間が長いほど、光侵達深さは低下する。このように、同一対象のサンプルでも、その特性が変化するため、この結果を治療計画に反映させることができる。
【００４１】
なお、サンプルの散乱係数及び吸収係数は光学特性値計測装置を用いて計測される。
【００４２】
以下、図８を参照して光学特性表示システムを説明する。光学特性表示システム２００は、表示装置１００と、サンプルの散乱係数及び吸収係数を計測する光学特性値計測装置３００とを備えている。光学特性値計測装置３００は特定サンプルの反射率及び透過率を別々に測定し、反射率及び透過率に基づいて散乱係数及び吸収係数を取得してもよい。なお、この散乱係数及び吸収係数が記憶部２０に記録される。
【００４３】
あるいは、光学特性値計測装置３００は、反射率及び透過率を一度に測定し、この反射率及び透過率に基づいて散乱係数及び吸収係数を取得してもよい。
【００４４】
以下、図９を参照して、反射率及び透過率を一度に測定可能な光学特性値計測装置３００を説明する。光学特性値計測装置３００は、サンプルＳの反射率及び透過率を測定する測定部３１０と、反射率及び透過率に基づいてサンプルＳの散乱係数及び吸収係数を取得する取得部３２０とを備える。取得部３２０において取得された散乱係数及び吸収係数は記憶部２０に記憶される。
【００４５】
測定部３１０は、サンプルＳに照射された光の一部であって、サンプルＳにおいて反射された反射光に基づいてサンプルＳの反射率を測定する反射率測定部３１２と、光のうちの上記反射光となる光とは異なる一部であって、サンプルＳを透過した透過光に基づいてサンプルＳの透過率を測定する透過率測定部３１４とを有する。ここでは、サンプルＳに照射される光は異なる波長を有しているが、後述するように、サンプルＳに照射される光は単波長であってもよい。
【００４６】
測定部３１０は以下のようにサンプルＳの反射率及び透過率を測定する。反射率測定部３１２は、サンプルＳのない状態の光の強度とサンプルＳのある状態の反射光の強度との比から反射率を測定する。同様に、透過率測定部３１４は、サンプルＳのない状態の光の強度とサンプルＳのある状態の透過光の強度との比から透過率を測定する。測定部３１０は、反射率測定部３１２とともに透過率測定部３１４を有しており、サンプルＳに入射した光の反射光および透過光に基づき反射率および透過率を一度に測定することできる。なお、本明細書において、特に言及しない限り、反射率は散乱反射率を意味する。
【００４７】
上述したように、取得部３２０は、サンプルＳの反射率及び透過率に基づいてサンプルＳの散乱係数及び吸収係数を取得する。例えば、取得部３２０は、例えば、逆モンテカルロ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ）法を用いてサンプルＳの散乱係数及び吸収係数を取得する。
【００４８】
モンテカルロ法を用いると、特定の散乱係数及び特定の吸収係数に対応する特定の反射率及び特定の透過率を得ることができる。以下に、図１０を参照してモンテカルロ法を説明する。モンテカルロ法では、光を多くの光子（群）に分け、それが散乱体（サンプルＳ）に衝突して方向を変え、また、吸収を受ける光のエネルギー粒子として扱う。所定の散乱係数及び所定の吸収係数を予め所定の値に設定し、この条件でモンテカルロ法を用いて計算を行うことにより、所定の散乱係数及び所定の吸収係数に対応する所定の反射率及び所定の透過率が得られる。
【００４９】
取得部３２０は、測定部３１０において測定された反射率及び透過率とほぼ等しい所定の反射率及び所定の透過率が得られるまで所定の散乱係数及び所定の吸収係数の少なくとも一方の値を変化させながら計算を繰り返し、測定された反射率及び透過率とほぼ等しい所定の反射率及び所定の透過率が得られると、所定の反射率及び所定の透過率に対応する所定の散乱係数及び所定の吸収係数をサンプルＳの散乱係数及び吸収係数として取得する。このように、サンプルＳの散乱係数及び吸収係数は、逆モンテカルロ法で取得することができる。
【００５０】
例えば、取得部３２０は、所定の反射率及び所定の透過率と、測定部３１０において測定された反射率及び透過率とを比較し、反射率の差および透過率の差がそれぞれ所定の値以下の場合、所定の散乱係数及び所定の吸収係数をサンプルＳの散乱係数及び吸収係数と決定してもよい。また、反射率の差および透過率の差の少なくとも一方が所定の値よりも大きい場合、所定の散乱係数及び所定の吸収係数の少なくとも一方を先に設定した所定の値とは異なる値に設定し、新たに設定した所定の散乱係数及び所定の吸収係数に対応する反射率及び透過率と、測定部３１０において測定された反射率及び透過率との比較を行う。このような手順を繰り返すことにより、サンプルＳの散乱係数及び吸収係数を取得することができる。以上のようにして、サンプルＳの散乱係数および吸収係数が計測される。
光学特性値計測装置３００によれば、サンプルＳの反射率及び透過率を一度に測定することができ、サンプルＳの散乱係数および吸収係数を簡便に取得することができる。
【００５１】
図１１（ａ）に、測定部３１０の模式図を示す。反射率測定部３１２は、積分球３１２ａと、光検出部３１２ｂとを有している。積分球３１２ａは、サンプルＳに対してサンプルＳに照射される光の進行方向とは反平行な方向に配置される。光検出部３１２ｂは、積分球３１２ａを通過した反射光を検出する。
【００５２】
透過率測定部３１４は、積分球３１４ａと、光検出部３１４ｂとを有している。積分球３１４ａは、サンプルＳに対してサンプルＳに照射される光の進行方向とは平行な方向に配置される。光検出部３１４ｂは、積分球３１４ａを通過した透過光を検出する。
【００５３】
サンプルＳは、積分球３１２ａと積分球３１４ａとの間に配置される。なお、積分球３１２ａおよび積分球３１４ｂは等しくてもよく、異なってもよい。本明細書において、積分球３１２ａを第１積分球と呼び、積分球３１４ａを第２積分球と呼ぶことがある。
【００５４】
光検出部３１２ｂ、３１４ｂはそれぞれフォトディテクタであってもよい。あるいは、光検出部３１２ｂ、３１４ｂはそれぞれ分光器であってもよい。分光器３１２ｂ、１４ｂにより、サンプルＳに照射される光がさまざまな波長を有していても、反射光および透過光の各波長の強度を測定することができる。
【００５５】
また、分光器３１２ｂとして、波長ごとに異なる分光器を用いてもよい。例えば、分光器３１２ｂとして、可視領域及び近赤外領域の光の分光を行う分光器と、中赤外領域の光の分光器を別々に用いてもよい。あるいは、これらの分光器を分光器３１２ｂとして同時に用いてもよい。同様に、分光器３１４ｂとして、可視領域及び近赤外領域の光の分光を行う分光器と、中赤外領域の光の分光器を別々に用いてもよい。あるいは、これらの分光器を分光器３１２ｂとして同時に用いてもよい。
【００５６】
なお、上述した説明では、反射率測定部３１２および透過率測定部３１４は積分球３１２ａ、３１４ａをそれぞれ有しており、反射光全体及び透過光全体の強度を検出し、その結果に基づいてサンプルＳの散乱係数および吸収係数を求めたが、本発明はこれに限定されない。一部の反射光及び一部の透過光から、サンプルＳの散乱係数および吸収係数を求めてもよい。ただし、この場合、反射光強度及び透過光強度が減少するとともに光検出部３１２ｂ、３１４ｂの正確な位置を特定することが必要となる。
【００５７】
なお、図１１（ａ）に示した測定部３１０では、反射率測定部３１２、透過率測定部３１４がそれぞれ光検出部３１２ｂ、３１４ｂを有していたが、これに限定されない。
【００５８】
図１１（ｂ）に示すように、測定部３１０は、反射率測定部３１２および透過率測定部３１４のそれぞれに共有される光検出部３１０ｂを有していてもよい。光検出部３１０ｂは、積分球３１２ａおよび積分球３１４ａを通過した反射光および透過光の両方を検出する。
【００５９】
光検出部３１０ｂはフォトディテクタであってもよく、あるいは、分光器であってもよい。また、分光器３１０ｂとして、波長ごとに異なる分光器を用いてもよい。例えば、分光器３１０ｂとして、可視領域及び近赤外領域の光の分光を行う分光器と、中赤外領域の光の分光器を別々に用いてもよい。
【００６０】
図１２（ａ）に、取得部３２０の模式図を示す。取得部３２０は、記憶部３２２および係数決定部３２４を有している。
【００６１】
記憶部３２２は、所定の散乱係数および所定の吸収係数に対応する所定の反射率および所定の透過率を記憶している。係数決定部３２４は、記憶部３２２に記憶された所定の散乱係数および所定の吸収係数と所定の反射率および所定の透過率との対応関係に基づいて、サンプルＳの反射率及び透過率に対応するサンプルＳの散乱係数および吸収係数を決定する。
【００６２】
ここで、記憶部３２２及び記憶部２０を比較して説明する。記憶部３２２には、反射率、透過率、吸収係数及び散乱係数が記憶されており、計測した反射率及び透過率から吸収係数及び散乱係数が波長ごとに求められる。なお、記憶部３２２には、さらに、サンプルの厚さおよび検出器位置が記憶されていてもよく、吸収係数及び散乱係数は反射率及び透過率に加えてサンプルの厚さに応じて求められてもよい。
【００６３】
これに対して、記憶部２０には、波長、吸収係数及び散乱係数が記憶されており、波長から吸収係数及び散乱係数が求められ、必要であれば、この収係数及び散乱係数からの他の光学特性値（光進達深さなど）が求められる。なお、記憶部２０には、さらに、サンプル情報（種類、測定条件など）が記憶されていてもよく、吸収係数及び散乱係数は、波長だけでなくサンプル情報に応じて求められてもよい。
【００６４】
あるいは、図１２（ｂ）に示すように、取得部３２０は、計算部３２６をさらに有してもよい。計算部３２６は、モンテカルロ法を用いて所定の散乱係数および所定の吸収係数から所定の反射率および所定の透過率を計算し、所定の反射率および所定の透過率を記憶部３２２に記憶させる。
【００６５】
ここで、図１３を参照して、記憶部３２２、係数決定部３２４および計算部３２６を有する取得部３２０によるサンプルＳの吸収係数および散乱係数の計算方法を説明する。
【００６６】
Ｓ５２において、計算部３２６は、モンテカルロ法を用いて、所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓに対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣを計算する。ここでは、μａおよびμｓがそれぞれ最小値であるとする。この場合、μｓを一定にしてμａは間隔ａ1 ごとにＸまで変化し、各μａ、μｓのペアに対して対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣが計算される。その後、μｓを間隔ｓ1だけ変化させてμａは最小値から間隔ａ1ごとにＸまで変化し、同様に、所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓの各ペアに対して対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣが計算される。このようにして、μｓも最小値から間隔ｓ1ごとにＹまで変化させる。以上から、所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓに対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣが得られる。
【００６７】
Ｓ５４において、記憶部３２２は、計算部３２６において計算された所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓに対応する所定の反射率及び所定の透過率を記憶する。記憶部３２２は、計算部３２６において所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓの各ペアに対して対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣの計算結果が得られるごとにこの対応関係を記憶してもよいし、全ての計算結果が得られた後に各対応関係を記憶してもよい。
【００６８】
Ｓ１２において、測定部３１０はサンプルＳの反射率及び透過率を測定する。ここでは、所定の波長λｉの反射率Ｒｉ及び透過率Ｔｉに着目する。
【００６９】
Ｓ１４において反射率Ｒｉ及び透過率Ｔｉに近い所定の反射率Ｒｃ及び所定の透過率Ｔｃを求める。例えば、計算部３２６は、（（Ｒｉ−Ｒｃ）２＋（Ｔｉ−Ｔｃ）２）０．５が最小となる所定の反射率Ｒｃ及び所定の透過率Ｔｃのペアを求める。ここでは、このペアを反射率Ｒｃｉ及び透過率Ｔｃｉと示す。
【００７０】
Ｓ１６において測定された反射率Ｒｉとこの反射率Ｒｃｉとの差、および、測定された透過率Ｔｉとこの透過率Ｔｃｉとの差が、それぞれ所定の値よりも小さいか確認する。例えば、係数決定部３２４は、│Ｒｉ−Ｒｃｉ│／Ｒｉ＜０．００５、および、│Ｔｉ−Ｔｃｉ│／Ｔｉ＜０．００５の両方を満たすか判定する。この判定は、計算部３２６を利用して行ってもよい。なお、記憶部３２２には、所定の反射率Ｒｃｉ及び所定の透過率Ｔｃｉに対応する所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓが記憶されている。ここでは、これらの所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓを吸収係数μａｃ及び散乱係数μｓｃと示す。
【００７１】
Ｓ１６において少なくともいずれか一方が満たされない場合、Ｓ５６において、さらに細かい間隔で所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓを変化させて、それに対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣを計算する。例えば、計算部３２６は、μａｃ±ａｎの範囲およびμｓｃ±ｓｎの範囲で、間隔ａｎ＋１、ｓｎ＋１（ａｎ＋１＜ａｎ、ｓｎ＋１＜ｓｎ）の所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓを用意し、これらの所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓに対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣを計算する。Ｓ５４において、記憶部３２２は、これらの対応関係を記憶する。
【００７２】
再び、Ｓ１４において反射率Ｒｉ及び透過率Ｔｉに近い所定の反射率Ｒｃ及び所定の透過率Ｔｃを求める。例えば、計算部３２６は、（Ｒｉ−Ｒｃ）２＋（Ｔｉ−Ｔｃ）２）０．５が最小となる所定の反射率Ｒｃ及び所定の透過率Ｔｃのペアを求める。ここでは、このペアを反射率Ｒｃｉ及び透過率Ｔｃｉと示す。以下、同様に、Ｓ１６において反射率の差および透過率の差が所定の値よりも低くなるまでＳ５６、Ｓ５４、Ｓ１４、Ｓ１６を繰り返す。
【００７３】
Ｓ１６において、両方が満たされる場合、Ｓ１８において、係数決定部３２４は、これらの吸収係数μａｃ及び散乱係数μｓｃを取得すべき吸収係数μａ及び散乱係数μｓと決定する。以上のようにして、所定の波長λｉに対する吸収係数μａ及び散乱係数μｓが決定される。その後、Ｓ２０において所定の波長を波長λｉ＋１に更新され、同様に、所定の波長λｉ＋１に対する吸収係数μａ及び散乱係数μｓの取得が行われる。このようにして、サンプルＳの各波長に対する吸収係数及び散乱係数を取得することができる。
【００７４】
なお、図１４に示すように、サンプルＳに照射される光は入射光生成部３３０において生成されてもよい。なお、入射光生成部３３０において生成される光は、可視域から中赤外域までの波長を有することが好ましい。例えば、入射光生成部３３０は、キセノンランプ、ハロゲンランプおよびスーパーコンティニウム光源（ＳＣ光源）の少なくとも１つを含む。あるいは、入射光生成部３３０はレーザであってもよく、入射光生成部３３０から単波長の光が出射されてもよい。入射光生成部３０からの光は、その反射光及び透過光が検出可能な強度でサンプルＳに絞られた状態で平行に入射することが好ましい。
【００７５】
なお、詳細は後述するが、取得部３２０は、反射率が５％以上または透過率が１０％以上の場合に散乱係数および吸収係数の取得を行い、反射率が５％未満かつ透過率が１０％未満の場合に、散乱係数および吸収係数の取得を行わなくてもよい。
【００７６】
なお、典型的には、サンプルＳは一対のプレートの間に挟まれる。例えば、プレートはガラスから形成される。特に、サンプルＳが生体物質を含む場合、サンプルＳが一対のプレートによって押しつぶされると、サンプルＳの特性が変動してしまう。
【００７７】
このため、図１５に示すように、光学特性値計測装置３００は、サンプルＳを挟む一対のプレートｓａ、ｓｂの間の距離を調整するサンプル厚調整部３４０をさらに備えることが好ましい。サンプル厚調整部３４０は、例えば、マイクロメーターから構成され、サンプル厚調整部３４０はμｍ単位でサンプルの厚さを調整可能である。なお、一般に、サンプルが厚いほど、反射率が増加し、サンプルＳが薄いほど、透過率が増加する。
【００７８】
なお、サンプル厚調整部３４０によるサンプルＳへの圧力を測定する圧力センサを設けてもよい。圧力センサを用いることにより、サンプルＳへの負荷がかかりすぎることを抑制することができる。
【００７９】
また、図１６に示すように、光学特性値計測装置３００は、サンプルＳを設置した後、測定部３１０がサンプルＳの反射率及び透過率を測定し、取得部３２０が反射率及び透過率に基づいてサンプルＳの吸収係数及び散乱係数を取得するように測定部３１０および取得部３２０に実行させる処理部３５０をさらに備えてもよい。処理部３５０は、プログラムに基づいて測定部３１０および取得部３２０（必要に応じて入射光生成部３３０）が所定の動作を行うように実行させてもよい。
【００８０】
図１７に、光学特性値計測装置３００のより具体的な模式図を示す。サンプルＳはプレートによって挟まされる。例えば、プレートは光学結晶板を含む。
【００８１】
ここでは、２つの分光器３１０ｂ１、３１０ｂ２を用いている。分光器３１０ｂ１は可視領域および近赤外領域の波長の光の分光を行い、分光器３１０ｂ２は中赤外領域の波長の光の分光を行う。
【００８２】
また、ここでは、入射光生成部３３０の光源は、測定する波長に応じて交換される。具体的には、入射光生成部３３０の光源として可視領域（例えば、波長３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下）の光を出射する光源、近赤外領域（例えば、波長７５０ｎｍ以上２．５μｍ以下）の光を出射する光源、中赤外領域（例えば、波長２．５μｍ以上１２．５μｍ以下）の光を出射する光源が交換して用いられる。
【００８３】
また、入射光生成部３３０から出射される光の波長に応じて積分球３１２ａ、３１４ａを変更してもよい。例えば、波長３５０ｎｍ以上２．５μｍ以下の光に対してはスペクトラロンでコーティングされた積分球を積分球３１２ａ、３１４ａとして使用し、波長２．５μｍ以上１２．５μｍ以下の光に対しては金でコーティングされた積分球を積分球３１２ａ、３１４ａとして使用する。これにより、積分球３１２ａ、３１４ａ内の拡散反射を効率的に行うことができる。
【００８４】
また、サンプル厚調整部３４０は、波長３５０ｎｍ以上２．５μｍ以下の光に対して調整単位１００μｍで１００μｍ以上５ｍｍ以下の範囲で厚さの調整が可能であり、波長３５０ｎｍ以上２．５μｍ以下の光に対して調整単位０．５μｍで１３ｍｍ以下の範囲で厚さの調整が可能である。
【００８５】
以上により、例えば、広帯域の波長にわたってサンプルＳの散乱係数および吸収係数を計測することができる。
【００８６】
なお、サンプルＳとして生体物質を用いることが好ましい。生体物質は、軟組織であってもよく、硬組織であってもよい。一般に生体物質の散乱係数および吸収係数は変化しやすいため、取得しにくいが、光学特性値計測装置３００によれば、これらの物質に固有の特性を示す散乱係数および吸収係数も簡便に計測することができる。例えば、光学特性値には吸収係数μａ、散乱係数μｓ、異方性パラメータｇおよび屈折率ｎがあるが、一般的な生体物質では、異方性パラメータｇの値は可視域ではほぼ０．９であることが知られているため、異方性パラメータｇは０．９とされる。また、屈折率ｎを水の屈折率と等しく１．３３にされる。生体物質の散乱係数および吸収係数を簡便に取得できることにより、データベース化を図るとともに治療や診断への活用が期待される。
【００８７】
以下に、図１８を参照して光学特性値計測装置３００Ａを説明する。光学特性値計測装置３００Ａは、反射率測定部３１２および透過率測定部３１４を含む測定部３１０と、取得部３２０と、入射光生成部３３０とを備えている。ここでは、積分球３１２ａ、３１４ａは互いに等価なものである。なお、図１８は、測定部３１０ｂの分光器３１０ｂおよび取得部３２０を省略して図示している。
【００８８】
光学特性値計測装置３００Ａは、さらに、ミラー３３１ａ、凸レンズ３３２ａ、凹レンズ３３３ａ、凹レンズ３３４ａ、凸レンズ３３５ａを有しており、ミラー３３１ａと凸レンズ３３２ａとの間に絞りＬａ、凹レンズ３３３ａと凹レンズ３３４ａとの間に絞りＬｂ、凸レンズ３３５ａと積分球３１２ａとの間に絞りＬｃが設けられている。
【００８９】
サンプルＳは２枚のスライドガラスに挟まれる。例えば、２枚のスライドガラス（Ｓ−１１１２、松浪硝子工業）にサンプルを挟むことにより、サンプルＳの表面の凹凸による拡散を抑制できる。例えば、サンプルＳとして疑似生体材料が用いられる。なお、サンプルへの加圧によってサンプルの吸収係数μａおよび散乱係数μｓが増加することがあるため、スライドガラスでサンプルを圧縮しないように挟む。また、スライドガラス間の距離は、既知の厚さのスペーサーを用いて調整される。
【００９０】
積分球３１２ａ、３１４ａは外部光によるノイズを低減するために、暗室内に設置される。積分球３１２ａ、３１４ａは、それぞれ外径１００．０ｍｍ、内径８３．８２ｍｍ、入射ポート径１０．０ｍｍ、サンプルポート径１０．０ｍｍである。なお、積分球３１２ａおよび３１４ａ内で光が完全に反射するように、積分球３１２ａ、３１４ａの内部表面に、反射率が９９％を超えるＢａＳＯ４が塗布されていることが好ましい。例えば、積分球３１２ａ、３１４ａとして、Ｌａｂ ｓｐｈｅｒｅ社製のＣＳＴＭ−３Ｐ−ＧＰＳ−０３３−ＳＬが用いられる。
【００９１】
入射光生成部３３０において生成される光の波長は広帯域であることが好ましい。例えば、入射光生成部３３０から波長２２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲の光が出射されることが好ましい。この場合、広い波長域にわたって各波長の反射率及び透過率を測定し、各波長の反射率及び透過率に基づいて散乱係数および吸収係数を取得することができる。
【００９２】
ここでは、入射光生成部３３０としてキセノンランプ、電源およびランプハウスが用いられる。例えば、浜松ホトニクス社製のキセノンランプ（Ｌ２２７４（ＧＳ））、電源（Ｃ８８４９）および、ランプハウス（Ｅ７５３６）が用いられる。
【００９３】
例えば、絞りＬａとして虹彩絞り（ＩＤＣ−０２５、シグマ光機株式会社）が用いられ、凸レンズ３３２ａとして、平凸レンズ（ＳＬＢ−５０．８−７０Ｐ、シグマ光機株式会社）が用いられ、凹レンズ３３３ａとして、両凹レンズ（ＳＬＳＱ−５０．８−６０Ｎ、シグマ光機株式会社）が用いられる。また、凹レンズ３３４ａとして両凹レンズ（ＫＢＣ０４３、Ｎｅｗｐｏｒｔ）が用いられ、凸レンズ３３５ａとして両凸レンズ（φ＝３０ｍｍ、ｆ＝３０ｍｍ）が用いられ、絞りＬｃとして虹彩絞り（ＩＤＣ−００３、シグマ光機株式会社）が用いられる。
【００９４】
ミラー３３１ａが入射光生成部３３０から出射された光の進行方向を変化させ、絞りＬａにより、所定のビーム径が得られる。また、凸レンズ３３２ａおよび凹レンズ３３３ａにより、ビームは擬似的に平行化される。このビームが絞りＬｂを通過した後、凹レンズ３３４ａ、凸レンズ３３５ａおよび絞りＬｃによって絞られたビーム径１ｍｍのビームが積分球３１２ａ内に入射する。
【００９５】
積分球３１２ａ、３１４ａのサンプルポート径は、拡散反射率Ｒｄおよび透過率Ｔｔの測定誤差を少なくするように設定される。測定サンプルは、積分球３１２ａ、３１４ａのサンプルポートを覆い、また、サンプルに入射したビームの端からサンプルポートの端までの距離は、１／（μａ＋μｓ’）で規定される横方向への光の伝搬距離よりも長い。これは、サンプル側面で光が損失し、光学特性値を取得する際、吸収係数μａを過大評価することを防ぐためである。
【００９６】
サンプルＳの拡散反射光および透過光は積分球３１２ａ、３１４ａの内部表面で拡散反射され、最終的に検出ポートからコア径６００μｍのマルチモードファイバー（ＱＰ６００−１−ＶＩＳ−ＮＩＲ、 Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ）を通して分光器３１０ｂに伝送される。分光器３１０ｂとして、例えば、高分解能分光器（Ｍａｙａ２０００−Ｐｒｏ； ２００−１１００ｎｍ、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ）を用いて、波長３５０ｎｍ〜１０００ｎｍの拡散反射率Ｒｄ及び透過率Ｔｔを測定する。この分光器３１０ｂの受光感度は、およそ０．３２ Ｃｏｕｎｔｓ／ｅ−、波長分解能は、０．４１ｎｍ〜０．４８ｎｍである。ここでは、逆モンテカルロ法が用いて、拡散反射率ＲＤおよび透過率ＴＴに基づいてサンプルＳの吸収係数および散乱係数を取得する。
【００９７】
光学特性値計測装置３００Ａは、波長３５０ｎｍ〜１０００ｎｍの可視〜近赤外領域において組織の光学特性を定量的に評価できる。光学特性値計測装置３００Ａは、例えば、光治療への応用として用いられる。悪性新生物等の治療に用いられている光線力学療法やレーザー凝固治療前後の生体組織の光学特性値を取得することにより、さらに高度な光治療が期待される。今後、医療において、定量的な光診断・治療技術の需要は、ますます増加していくと考えられる。
【００９８】
図１９に、光学特性値計測装置３００Ｂの模式図を示す。光学特性値計測装置３００Ｂは、反射率測定部３１２および透過率測定部３１４を含む測定部３１０と、取得部３２０と、入射光生成部３３０とを備えている。ここでは、積分球３１２ａ、３１４ａは互いに等価なものである。なお、図１９は、測定部３１０ｂの分光器３１０ｂおよび取得部３２０を省略して図示している。
【００９９】
光学特性値計測装置３００Ｂは、さらに、凹面ミラー３３１ｂと、平面ミラー３３２ｂと、凸レンズ３３３ｂとを有しており、凹面ミラー３３１ｂと平面ミラー３３２ｂとの間に絞りｌａ、凸レンズ３３３ｂと積分球３１２ａとの間に絞りＬｂが設けられている。積分球３１２ａ、３１４ａのサイズは３．３インチであり、絞りｌａ、Ｌｂはそれぞれ直径４ｍｍ、１ｍｍであり、凸レンズ３３３ｂのｆは１２．０ｍｍである。
【０１００】
ここで、赤外の波長の光の生成に着目する。例えば、入射光生成部として白色光源を用いて中赤外域の測定を行うことが考えられる。
【０１０１】
以下、図２０を参照して光学特性値計測装置３００Ｃを説明する。図２０には、光学特性値計測装置３００Ｃにおいて用いられる光を生成する入射光生成部３３０Ａの模式図を示す。入射光生成部３３０Ａは、光源３３０と、放物面ミラー３３１ｃと、放物面ミラー３３２ｃと、ビームスプリッタ３３３ｃと、固定ミラー３３４ｃと、移動ミラー３３５ｃと、反射ミラー３３６ｃとを有している。入射光生成部３３０Ａにおいて生成された光は、平面ミラー３３７ｃおよび放物面ミラー３３８ｃによって反射されて積分球３１２ａに入射される。なお、この入射光生成部３３０Ａは、フーリエ変換赤外分光（Ｆｏｒｕｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＦＴＩＲ）装置の光源としても用いられる。
【０１０２】
なお、図２０に示した光学特性値計測装置３００Ｃでは、平面ミラー３３７ｃは、入射光生成部３３０Ａから出射された光を放物面ミラー３３８ｃに向けてほぼ直角に反射したが、これに限定されない。平面ミラー３３７ｃは、入射光生成部３３０Ａから出射された光を放物面ミラー３３８ｃに向けて直角とは異なる角度で反射してよい。
【０１０３】
なお、上述した説明では、入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間に、平面ミラー３３７ｃおよび放物面ミラー３３８ｃが設けられていたが、これに限定されない。放物面ミラー３３８ｃの前に、平面ミラー３３７ｃに代えて放物面ミラー３３７ｃが設けられてもよい。
【０１０４】
図２１（ａ）は光学特性値計測装置３００Ｃにおける入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間の光学系の模式図である。ここでは、入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間に、放物面ミラー３３７ｃ、３３８ｃが設けられている。放物面ミラー３３７ｃの焦点距離は１７０ｍｍであり、放物面ミラー３３８ｃの焦点距離は４０ｍｍであり、放物面ミラー３３７ｃ、３３８ｃの焦点は互いにほぼ一致している。放物面ミラー３３８ｃにおいて反射された光が積分球３１２ａに入射される。
【０１０５】
なお、放物面ミラー３３８ｃと積分球３１２ａとの間にさらに放物面ミラーが配置されてもよい。
【０１０６】
図２１（ｂ）は光学特性値計測装置３００Ｃにおける入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間の光学系の模式図である。ここでは、放物面ミラー３３８ｃと積分球３１２ａとの間に、放物面ミラー３３７ｃ、３３８ｃに加えて放物面ミラー３３８ｃ１が設けられており、放物面ミラー３３８ｃ１において反射された光が積分球３１２ａに入射される。
【０１０７】
あるいは、図２０に示した模式図では、放物面ミラー３３８ｃにおいて反射された光が積分球３１２ａに入射されたが、これに限定されない。
【０１０８】
図２１（ｃ）は光学特性値計測装置３００Ｃにおける入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間の光学系の模式図である。ここでは、放物面ミラー３３８ｃと積分球３１２ａとの間に、平面ミラー３３７ｃ、放物面ミラー３３８ｃに加えて、平凹レンズ３９ｃが設けられており、放物面ミラー３３８ｃにおいて反射された光は平凹レンズ３３９ｃを介して積分球３１２ａに入射される。
【０１０９】
あるいは、赤外域の光を生成するために、入射光生成部３３０Ｂは別の構成を有してもよい。
【０１１０】
図２２に、光学特性値計測装置３００Ｄの模式図を示す。光学特性値計測装置３００Ｄにおいて、入射光生成部３３０Ｂは、波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａと、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ３３０ｂと、差周波発生素子３３０ｃとを有している。なお、波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａのポンピングのために、波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａ１が用いられる。
【０１１１】
波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａからは波長１．１５〜１．３６μｍの光が出射される。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ３３０ｂからは波長１０６４ｎｍの光が出射される。波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａおよびＮｄ：ＹＡＧレーザ３３０ｂのそれぞれから出射された光は、差周波発生素子３３ ０ｃに入射される。差周波発生素子３３０ｃは、例えば、ＡｇＧａＳ２（Ｔｙｐｅ ＩＩ）である。差周波発生素子３３０ｃからは、レーザ３３０ａとレーザ３３０ｂと間の差周波の光が発生される。この場合、差周波発生素子３３０ｃから出射される光の波長は５．５μｍ以上１０μｍ以下であり、強度は１ｍＪである。なお、集光径は１ｍｍであり、白色光の径は５ｍｍである。この入射光生成部３３０Ｂのパワー密度は、白色光と比べて数千倍である。このような入射光生成部３３０Ｂは、赤外波長可変レーザとも呼ばれる。入射光生成部３３０Ｂから出射された光はビームスプリッタ３３１ｄおよび絞りＬａを介して積分球３１２ａに入射される。例えば、絞りＬａの直径は１ｍｍである。このような赤外波長可変レーザ３３０Ｂを用いることにより、赤外領域においてもビーム径を絞ることができるとともに十分な光強度が得られる。
【０１１２】
ただし、波長可変レーザでは出力が変動することがある。このため、リアルタイムで出力の変動を計測し、その結果を反映させてもよい。例えば、ビームスプリッタ３３１ｄによって反射された光を用いて入射光生成部３３０Ｂの出力を測定してもよい。光学特性値計測装置３００Ｄでは正反射光をほとんど測定することなく拡散反射光のうちのほぼすべてを測定することができる。以上のように、光学特性値計測装置３００Ｄを用いることにより、中赤外帯域の光の散乱係数及び吸収係数を取得することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明によれば、サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０ 処理部
２０ 記憶部
３０ 表示部
１００ 表示装置
２００ 光学特性表示システム
３００ 光学特性値計測装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置、表示方法、プログラム、および、光学特性表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サンプルの特性は光を用いて測定可能である。例えば、サンプルに光を照射してその反射光や透過光を検出することによってサンプルの反射率及び透過率を比較的簡単に測定することができる。しかしながら、サンプルの反射率及び透過率はサンプルの厚さ等に依存して相対的に変化するものであり、これ自体でサンプルの特性を十分に表したことにはならない。
【０００３】
サンプルの固有の特性として光学特性値が知られており、特に、生体物質の光学特性値が注目されている。光学特性値には吸収係数および散乱係数がある。吸収係数μａは吸収によって光の強度が１／ｅになるまでに進む距離の逆数［単位：ｍｍ−１］であり、散乱係数μｓは散乱によって光の強度が１／ｅとなるまでに進む距離の逆数［単位：ｍｍ−１］である。また、異方性因子ｇは一回の散乱による散乱パターンの非等方性を表す。このパラメーターｇは１から−１までの値を示し、ｇ＝１、０、−１のときはそれぞれ完全な前方散乱、等方散乱、後方散乱になる。また、換算散乱係数μｓ’はμｓ×（１−ｇ）と表される。
【０００４】
非特許文献１には、逆モンテカルロ法を用いて透過光強度および散乱光強度を吸収係数および散乱係数に変換する装置が開示されている。この装置では、積分球に対してサンプルをある位置に固定してサンプルの反射率を測定し、積分球に対してサンプルの位置を変更した上でサンプルの透過率を測定し、この反射率及び透過率から吸収係数および散乱係数が取得される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】田中ら、「近赤外における生体組織の光学特性測定」、日本機械学会熱光学講演会論文集、平成９年１１月５〜７日、Ｎｏ．９７−２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１は、吸収係数および散乱係数の決定手法に言及しているものの、吸収係数および散乱係数の有効な利用態様について言及していない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による表示装置は、処理部と、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶する記憶部と、前記処理部が前記記憶部に記憶された前記特定波長の前記散乱係数及び前記吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する表示部とを備える。
【０００９】
ある実施形態において、前記記憶部は、前記特定サンプルを含む複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶しており、前記表示部は、前記処理部が前記複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長の前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を比較して表示する。
【００１０】
ある実施形態において、前記表示部は、前記特定波長の前記吸収係数と前記散乱係数から得られた換算散乱係数との関係を示すグラフを表示する。
【００１１】
ある実施形態において、前記特定波長は４０５ｎｍを含む。
【００１２】
ある実施形態において、前記特定波長は６６４ｎｍを含む。
【００１３】
ある実施形態において、前記記憶部は、前記特定サンプルに照射された光の前記特定波長を含む複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、前記表示部は、前記処理部が前記複数の波長のそれぞれの前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を表示する。
【００１４】
ある実施形態において、前記記憶部は、前記特定サンプルを含む複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長を含む複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、前記表示部は、前記処理部が前記複数のサンプルのそれぞれについて前記複数の波長のそれぞれの前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を比較して表示する。
【００１５】
本発明による光学特性表示システムは、上記に記載の表示装置と、前記特定サンプルの前記散乱係数及び前記吸収係数を計測する光学特性値計測装置とを備える。
【００１６】
ある実施形態において、前記光学特性値計測装置は、前記特定サンプルの反射率及び透過率を測定する測定部と、前記特定サンプルの前記反射率及び前記透過率に基づいて前記散乱係数及び前記吸収係数を取得する取得部とを有する。
【００１７】
ある実施形態において、前記測定部は、前記特定サンプルに照射された光の一部であって、前記サンプルにおいて反射された反射光に基づいて前記特定サンプルの反射率を測定する反射率測定部と、前記光のうちの前記一部とは異なる一部であって、前記特定サンプルを透過した透過光に基づいて前記特定サンプルの透過率を測定する透過率測定部とを有する。
【００１８】
本発明による表示方法は、記憶部から、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を読みだす工程と、前記特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する工程とを包含する。
【００１９】
本発明によるプログラムは、記憶部から、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を読みだす工程と、表示部が、処理部が前記特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する工程とを実行させる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による表示装置は、特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示することにより、サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による表示装置の実施形態の模式図である。
【図２】図１に示した表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図３】図１に示した表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、がん細胞が付与した後で光線力学的治療を行う前後のマウスのがん細胞近傍を示した図である。
【図５】本実施形態の表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図６】本実施形態の表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図７】本実施形態の表示装置における表示部に表示される表示画面の模式図である。
【図８】本発明による光学特性表示システムの実施形態の模式図である。
【図９】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図１０】モンテカルロ法を説明するための模式図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本実施形態の光学特性表示システムの光学特性値計測装置における測定部の模式図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本実施形態の光学特性表示システムの光学特性値計測装置における取得部の模式図である。
【図１３】図１２（ｂ）に示した取得部における散乱係数および吸収係数の取得方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図１５】本実施形態の光学特性表示システムの光学特性値計測装置における積分球およびサンプル近傍の模式図である。
【図１６】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図１７】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図１８】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式式図である。
【図１９】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図２０】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【図２１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本実施形態の光学特性表示システムの光学特性値計測装置における入射光生成部近傍の光学系の模式図である。
【図２２】本実施形態の光学特性表示システムにおける光学特性値計測装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明による表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
以下、図１を参照して本発明による表示装置の実施形態を説明する。本実施形態の表示装置１００は、処理部１０と、記憶部２０と、表示部３０とを備えている。記憶部２０は、特定サンプルに照射された光の特定波長の吸収係数及び散乱係数を記憶している。処理部１０は、記憶部２０に記憶された特定波長の吸収係数及び散乱係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はその結果を表示する。このような表示装置１００により、サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる。
【００２４】
例えば、表示装置１００は、パーソナルコンピュータで具現化されてもよい。処理部１０は中央処理演算装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）であり、記憶部２０はハードディスクまたは光ディスクであり、表示部３０はモニタである。処理部１０は、例えば、記憶部２０に記録されたプログラムに基づいて表示部３０に所定の結果を表示させる。
【００２５】
サンプルは生体物質であってもよく、サンプルは被験者から抽出したものであってもよい。ここでは、例示として、がん細胞を付与した後で、光線力学的治療（Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ：ＰＤＴ）を行う前後のマウスから抽出されたものをサンプルとして用いる。
【００２６】
例えば、記憶部２０には、サンプルの波長４０５ｎｍの吸収係数及び散乱係数が記憶されている。例えば、処理部１０は、吸収係数と、散乱係数から得られた換算散乱係数とのマッピング処理を行い、表示部３０は、処理結果を表示する。
【００２７】
図２に、表示部３０における表示画面の模式図を示す。ここでは、表示部３０は、波長４０５ｎｍの吸収係数と吸収係数から得られた換算散乱係数との関係を示すグラフを表示している。図２において、ｘ軸は吸収係数μａを示し、ｙ軸は換算散乱係数μｓ’を示す。表示部３０により、吸収係数μａ及び換算散乱係数μｓ’の大きさを視覚的に確認することができる。
【００２８】
ヘモグロビンは波長４０５ｎｍの光を比較的大きく吸収することが知られており、吸収係数μａはヘモグロビンの濃度を大きく反映している。なお、上述したように、換算散乱係数μｓ’は異方性因子ｇおよび散乱係数μｓを用いて、換算散乱係数μｓ’はμｓ×（１−ｇ）と表される。ここでは、異方性パラメータｇの値は可視域ではほぼ０．９であることが知られているため、異方性パラメータｇを０．９としている。
【００２９】
なお、図２では表示部３０は１つのサンプルに対する結果を示したが、本発明はこれに限定されない。表示部３０は複数のサンプルに対する結果を比較して表示してもよい。
【００３０】
この場合、記憶部２０は、複数のサンプルのそれぞれに照射された光の特定波長の吸収係数及び散乱係数を記憶しており、処理部１０は、複数のサンプルのそれぞれについて特定波長の吸収係数及び散乱係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はこれらの結果を比較して表示する。なお、本明細書において異なるサンプルとは、対象（例えば、被験者）の異なるサンプルだけでなく、対象が同じ場合でも、条件が異なる（例えば、周囲状況や日時）サンプルも意味する。
【００３１】
例えば、記憶部２０は、複数のサンプルのそれぞれに照射された光の波長４０５ｎｍの吸収係数及び散乱係数を記憶している。ここでは、サンプルとして、がん細胞を付与したマウス、および、その後に光線力学的治療を行い異なる期間経過したマウスから抽出したものを用いている。処理部１０は、複数のサンプルのそれぞれについて波長４０５ｎｍの吸収係数及び散乱係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はこれらの結果を比較して表示する。
【００３２】
図３に、表示部３０における表示画面の模式図を示す。表示部３０では、複数のサンプルの結果と比較して表示が行われる。光線力学的治療を行うと、換算散乱係数が減少し、２日経過後に換算散乱係数及び吸収係数の両方が減少する。一方、光線力学的治療を行ってから７日経過すると、換算散乱係数及び吸収係数はいずれも増大する。参考のために、図４（ａ）から図４（ｄ）に、それぞれ、光線力学的治療を行う前、光線力学的治療を行ってから１日後、２日後、及び７日後のマウスのがん細胞近傍を示す。
【００３３】
なお、上述した説明では、所定の処理は、吸収係数と散乱係数から得られた換算散乱係数とのマッピングであって、表示部は、吸収係数と換算散乱係数との関係を示すグラフを表示したが、本発明はこれに限定されない。
【００３４】
一般に、吸収係数と散乱係数から得られた換算散乱係数を用いて、光侵達深さδは、δ＝√（１／（３×μａ×（μａ＋μｓ’）））と表される。また、光線力学的治療において、例えば、波長６６４ｎｍの光が用いられる。ここで、同一対象（例えば、同じ被験者）における、治療開始からの経過期間の異なるサンプルの波長６６４に対する光侵達深さの変化を説明する。
【００３５】
例えば、記憶部２０は、異なるサンプルのそれぞれに照射された光の波長６６４ｎｍの吸収係数及び散乱係数を記憶している。この場合、処理部１０は、複数のサンプルのそれぞれについて波長６６４ｎｍの吸収係数及び散乱係数に対して所定の処理を行う。具体的には、処理部１０は、光侵達深さδを得るための演算を行う。表示部３０は、その結果を表示する。
【００３６】
図５に、治療開始からの経過日数に対する光侵達深さの変化を示す。治療開始から経過するほど光侵達深さが低下することが理解される。
【００３７】
なお、上述した説明では、記憶部２０は、４０５ｎｍまたは６６４ｎｍといった特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０は特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行ったが、本発明はこれに限定されない。記憶部２０は、特定サンプルに照射された所定の範囲内の複数の波長の散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０は複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はその結果を表示してもよい。例えば、記憶部２０は、特定サンプルに照射された光の波長６００ｎｍから８５０ｎｍにわたって散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０が波長６００ｎｍから８５０ｎｍの範囲の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はその結果を表示してもよい。
【００３８】
図６に、波長に対する光侵達深さの変化を示す。図６から理解されるように、波長が高いほど光侵達深さは大きくなる。
【００３９】
あるいは、記憶部２０は、複数のサンプルのそれぞれに照射された光の複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０は、複数のサンプルのそれぞれについて複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はこれらの結果を比較して表示してもよい。例えば、記憶部２０は、複数のサンプルのそれぞれに照射された光の波長６００ｎｍから８５０ｎｍにわたって散乱係数及び吸収係数を記憶し、処理部１０が複数のサンプルのそれぞれについて波長６００ｎｍから８５０ｎｍに範囲の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行い、表示部３０はこれらの結果を比較して表示してもよい。
【００４０】
図７に、経過時間の異なるサンプルについての波長に対する光侵達深さの変化を示す。図７から理解されるように、治療から経過期間が長いほど、光侵達深さは低下する。このように、同一対象のサンプルでも、その特性が変化するため、この結果を治療計画に反映させることができる。
【００４１】
なお、サンプルの散乱係数及び吸収係数は光学特性値計測装置を用いて計測される。
【００４２】
以下、図８を参照して光学特性表示システムを説明する。光学特性表示システム２００は、表示装置１００と、サンプルの散乱係数及び吸収係数を計測する光学特性値計測装置３００とを備えている。光学特性値計測装置３００は特定サンプルの反射率及び透過率を別々に測定し、反射率及び透過率に基づいて散乱係数及び吸収係数を取得してもよい。なお、この散乱係数及び吸収係数が記憶部２０に記録される。
【００４３】
あるいは、光学特性値計測装置３００は、反射率及び透過率を一度に測定し、この反射率及び透過率に基づいて散乱係数及び吸収係数を取得してもよい。
【００４４】
以下、図９を参照して、反射率及び透過率を一度に測定可能な光学特性値計測装置３００を説明する。光学特性値計測装置３００は、サンプルＳの反射率及び透過率を測定する測定部３１０と、反射率及び透過率に基づいてサンプルＳの散乱係数及び吸収係数を取得する取得部３２０とを備える。取得部３２０において取得された散乱係数及び吸収係数は記憶部２０に記憶される。
【００４５】
測定部３１０は、サンプルＳに照射された光の一部であって、サンプルＳにおいて反射された反射光に基づいてサンプルＳの反射率を測定する反射率測定部３１２と、光のうちの上記反射光となる光とは異なる一部であって、サンプルＳを透過した透過光に基づいてサンプルＳの透過率を測定する透過率測定部３１４とを有する。ここでは、サンプルＳに照射される光は異なる波長を有しているが、後述するように、サンプルＳに照射される光は単波長であってもよい。
【００４６】
測定部３１０は以下のようにサンプルＳの反射率及び透過率を測定する。反射率測定部３１２は、サンプルＳのない状態の光の強度とサンプルＳのある状態の反射光の強度との比から反射率を測定する。同様に、透過率測定部３１４は、サンプルＳのない状態の光の強度とサンプルＳのある状態の透過光の強度との比から透過率を測定する。測定部３１０は、反射率測定部３１２とともに透過率測定部３１４を有しており、サンプルＳに入射した光の反射光および透過光に基づき反射率および透過率を一度に測定することできる。なお、本明細書において、特に言及しない限り、反射率は散乱反射率を意味する。
【００４７】
上述したように、取得部３２０は、サンプルＳの反射率及び透過率に基づいてサンプルＳの散乱係数及び吸収係数を取得する。例えば、取得部３２０は、例えば、逆モンテカルロ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ）法を用いてサンプルＳの散乱係数及び吸収係数を取得する。
【００４８】
モンテカルロ法を用いると、特定の散乱係数及び特定の吸収係数に対応する特定の反射率及び特定の透過率を得ることができる。以下に、図１０を参照してモンテカルロ法を説明する。モンテカルロ法では、光を多くの光子（群）に分け、それが散乱体（サンプルＳ）に衝突して方向を変え、また、吸収を受ける光のエネルギー粒子として扱う。所定の散乱係数及び所定の吸収係数を予め所定の値に設定し、この条件でモンテカルロ法を用いて計算を行うことにより、所定の散乱係数及び所定の吸収係数に対応する所定の反射率及び所定の透過率が得られる。
【００４９】
取得部３２０は、測定部３１０において測定された反射率及び透過率とほぼ等しい所定の反射率及び所定の透過率が得られるまで所定の散乱係数及び所定の吸収係数の少なくとも一方の値を変化させながら計算を繰り返し、測定された反射率及び透過率とほぼ等しい所定の反射率及び所定の透過率が得られると、所定の反射率及び所定の透過率に対応する所定の散乱係数及び所定の吸収係数をサンプルＳの散乱係数及び吸収係数として取得する。このように、サンプルＳの散乱係数及び吸収係数は、逆モンテカルロ法で取得することができる。
【００５０】
例えば、取得部３２０は、所定の反射率及び所定の透過率と、測定部３１０において測定された反射率及び透過率とを比較し、反射率の差および透過率の差がそれぞれ所定の値以下の場合、所定の散乱係数及び所定の吸収係数をサンプルＳの散乱係数及び吸収係数と決定してもよい。また、反射率の差および透過率の差の少なくとも一方が所定の値よりも大きい場合、所定の散乱係数及び所定の吸収係数の少なくとも一方を先に設定した所定の値とは異なる値に設定し、新たに設定した所定の散乱係数及び所定の吸収係数に対応する反射率及び透過率と、測定部３１０において測定された反射率及び透過率との比較を行う。このような手順を繰り返すことにより、サンプルＳの散乱係数及び吸収係数を取得することができる。以上のようにして、サンプルＳの散乱係数および吸収係数が計測される。
光学特性値計測装置３００によれば、サンプルＳの反射率及び透過率を一度に測定することができ、サンプルＳの散乱係数および吸収係数を簡便に取得することができる。
【００５１】
図１１（ａ）に、測定部３１０の模式図を示す。反射率測定部３１２は、積分球３１２ａと、光検出部３１２ｂとを有している。積分球３１２ａは、サンプルＳに対してサンプルＳに照射される光の進行方向とは反平行な方向に配置される。光検出部３１２ｂは、積分球３１２ａを通過した反射光を検出する。
【００５２】
透過率測定部３１４は、積分球３１４ａと、光検出部３１４ｂとを有している。積分球３１４ａは、サンプルＳに対してサンプルＳに照射される光の進行方向とは平行な方向に配置される。光検出部３１４ｂは、積分球３１４ａを通過した透過光を検出する。
【００５３】
サンプルＳは、積分球３１２ａと積分球３１４ａとの間に配置される。なお、積分球３１２ａおよび積分球３１４ｂは等しくてもよく、異なってもよい。本明細書において、積分球３１２ａを第１積分球と呼び、積分球３１４ａを第２積分球と呼ぶことがある。
【００５４】
光検出部３１２ｂ、３１４ｂはそれぞれフォトディテクタであってもよい。あるいは、光検出部３１２ｂ、３１４ｂはそれぞれ分光器であってもよい。分光器３１２ｂ、１４ｂにより、サンプルＳに照射される光がさまざまな波長を有していても、反射光および透過光の各波長の強度を測定することができる。
【００５５】
また、分光器３１２ｂとして、波長ごとに異なる分光器を用いてもよい。例えば、分光器３１２ｂとして、可視領域及び近赤外領域の光の分光を行う分光器と、中赤外領域の光の分光器を別々に用いてもよい。あるいは、これらの分光器を分光器３１２ｂとして同時に用いてもよい。同様に、分光器３１４ｂとして、可視領域及び近赤外領域の光の分光を行う分光器と、中赤外領域の光の分光器を別々に用いてもよい。あるいは、これらの分光器を分光器３１２ｂとして同時に用いてもよい。
【００５６】
なお、上述した説明では、反射率測定部３１２および透過率測定部３１４は積分球３１２ａ、３１４ａをそれぞれ有しており、反射光全体及び透過光全体の強度を検出し、その結果に基づいてサンプルＳの散乱係数および吸収係数を求めたが、本発明はこれに限定されない。一部の反射光及び一部の透過光から、サンプルＳの散乱係数および吸収係数を求めてもよい。ただし、この場合、反射光強度及び透過光強度が減少するとともに光検出部３１２ｂ、３１４ｂの正確な位置を特定することが必要となる。
【００５７】
なお、図１１（ａ）に示した測定部３１０では、反射率測定部３１２、透過率測定部３１４がそれぞれ光検出部３１２ｂ、３１４ｂを有していたが、これに限定されない。
【００５８】
図１１（ｂ）に示すように、測定部３１０は、反射率測定部３１２および透過率測定部３１４のそれぞれに共有される光検出部３１０ｂを有していてもよい。光検出部３１０ｂは、積分球３１２ａおよび積分球３１４ａを通過した反射光および透過光の両方を検出する。
【００５９】
光検出部３１０ｂはフォトディテクタであってもよく、あるいは、分光器であってもよい。また、分光器３１０ｂとして、波長ごとに異なる分光器を用いてもよい。例えば、分光器３１０ｂとして、可視領域及び近赤外領域の光の分光を行う分光器と、中赤外領域の光の分光器を別々に用いてもよい。
【００６０】
図１２（ａ）に、取得部３２０の模式図を示す。取得部３２０は、記憶部３２２および係数決定部３２４を有している。
【００６１】
記憶部３２２は、所定の散乱係数および所定の吸収係数に対応する所定の反射率および所定の透過率を記憶している。係数決定部３２４は、記憶部３２２に記憶された所定の散乱係数および所定の吸収係数と所定の反射率および所定の透過率との対応関係に基づいて、サンプルＳの反射率及び透過率に対応するサンプルＳの散乱係数および吸収係数を決定する。
【００６２】
ここで、記憶部３２２及び記憶部２０を比較して説明する。記憶部３２２には、反射率、透過率、吸収係数及び散乱係数が記憶されており、計測した反射率及び透過率から吸収係数及び散乱係数が波長ごとに求められる。なお、記憶部３２２には、さらに、サンプルの厚さおよび検出器位置が記憶されていてもよく、吸収係数及び散乱係数は反射率及び透過率に加えてサンプルの厚さに応じて求められてもよい。
【００６３】
これに対して、記憶部２０には、波長、吸収係数及び散乱係数が記憶されており、波長から吸収係数及び散乱係数が求められ、必要であれば、この収係数及び散乱係数からの他の光学特性値（光進達深さなど）が求められる。なお、記憶部２０には、さらに、サンプル情報（種類、測定条件など）が記憶されていてもよく、吸収係数及び散乱係数は、波長だけでなくサンプル情報に応じて求められてもよい。
【００６４】
あるいは、図１２（ｂ）に示すように、取得部３２０は、計算部３２６をさらに有してもよい。計算部３２６は、モンテカルロ法を用いて所定の散乱係数および所定の吸収係数から所定の反射率および所定の透過率を計算し、所定の反射率および所定の透過率を記憶部３２２に記憶させる。
【００６５】
ここで、図１３を参照して、記憶部３２２、係数決定部３２４および計算部３２６を有する取得部３２０によるサンプルＳの吸収係数および散乱係数の計算方法を説明する。
【００６６】
Ｓ５２において、計算部３２６は、モンテカルロ法を用いて、所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓに対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣを計算する。ここでは、μａおよびμｓがそれぞれ最小値であるとする。この場合、μｓを一定にしてμａは間隔ａ1 ごとにＸまで変化し、各μａ、μｓのペアに対して対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣが計算される。その後、μｓを間隔ｓ1だけ変化させてμａは最小値から間隔ａ1ごとにＸまで変化し、同様に、所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓの各ペアに対して対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣが計算される。このようにして、μｓも最小値から間隔ｓ1ごとにＹまで変化させる。以上から、所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓに対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣが得られる。
【００６７】
Ｓ５４において、記憶部３２２は、計算部３２６において計算された所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓに対応する所定の反射率及び所定の透過率を記憶する。記憶部３２２は、計算部３２６において所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓの各ペアに対して対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣの計算結果が得られるごとにこの対応関係を記憶してもよいし、全ての計算結果が得られた後に各対応関係を記憶してもよい。
【００６８】
Ｓ１２において、測定部３１０はサンプルＳの反射率及び透過率を測定する。ここでは、所定の波長λｉの反射率Ｒｉ及び透過率Ｔｉに着目する。
【００６９】
Ｓ１４において反射率Ｒｉ及び透過率Ｔｉに近い所定の反射率Ｒｃ及び所定の透過率Ｔｃを求める。例えば、計算部３２６は、（（Ｒｉ−Ｒｃ）２＋（Ｔｉ−Ｔｃ）２）０．５が最小となる所定の反射率Ｒｃ及び所定の透過率Ｔｃのペアを求める。ここでは、このペアを反射率Ｒｃｉ及び透過率Ｔｃｉと示す。
【００７０】
Ｓ１６において測定された反射率Ｒｉとこの反射率Ｒｃｉとの差、および、測定された透過率Ｔｉとこの透過率Ｔｃｉとの差が、それぞれ所定の値よりも小さいか確認する。例えば、係数決定部３２４は、│Ｒｉ−Ｒｃｉ│／Ｒｉ＜０．００５、および、│Ｔｉ−Ｔｃｉ│／Ｔｉ＜０．００５の両方を満たすか判定する。この判定は、計算部３２６を利用して行ってもよい。なお、記憶部３２２には、所定の反射率Ｒｃｉ及び所定の透過率Ｔｃｉに対応する所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓが記憶されている。ここでは、これらの所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓを吸収係数μａｃ及び散乱係数μｓｃと示す。
【００７１】
Ｓ１６において少なくともいずれか一方が満たされない場合、Ｓ５６において、さらに細かい間隔で所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓを変化させて、それに対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣを計算する。例えば、計算部３２６は、μａｃ±ａｎの範囲およびμｓｃ±ｓｎの範囲で、間隔ａｎ＋１、ｓｎ＋１（ａｎ＋１＜ａｎ、ｓｎ＋１＜ｓｎ）の所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓを用意し、これらの所定の吸収係数μａ及び所定の散乱係数μｓに対応する所定の反射率ＲＣ及び所定の透過率ＴＣを計算する。Ｓ５４において、記憶部３２２は、これらの対応関係を記憶する。
【００７２】
再び、Ｓ１４において反射率Ｒｉ及び透過率Ｔｉに近い所定の反射率Ｒｃ及び所定の透過率Ｔｃを求める。例えば、計算部３２６は、（Ｒｉ−Ｒｃ）２＋（Ｔｉ−Ｔｃ）２）０．５が最小となる所定の反射率Ｒｃ及び所定の透過率Ｔｃのペアを求める。ここでは、このペアを反射率Ｒｃｉ及び透過率Ｔｃｉと示す。以下、同様に、Ｓ１６において反射率の差および透過率の差が所定の値よりも低くなるまでＳ５６、Ｓ５４、Ｓ１４、Ｓ１６を繰り返す。
【００７３】
Ｓ１６において、両方が満たされる場合、Ｓ１８において、係数決定部３２４は、これらの吸収係数μａｃ及び散乱係数μｓｃを取得すべき吸収係数μａ及び散乱係数μｓと決定する。以上のようにして、所定の波長λｉに対する吸収係数μａ及び散乱係数μｓが決定される。その後、Ｓ２０において所定の波長を波長λｉ＋１に更新され、同様に、所定の波長λｉ＋１に対する吸収係数μａ及び散乱係数μｓの取得が行われる。このようにして、サンプルＳの各波長に対する吸収係数及び散乱係数を取得することができる。
【００７４】
なお、図１４に示すように、サンプルＳに照射される光は入射光生成部３３０において生成されてもよい。なお、入射光生成部３３０において生成される光は、可視域から中赤外域までの波長を有することが好ましい。例えば、入射光生成部３３０は、キセノンランプ、ハロゲンランプおよびスーパーコンティニウム光源（ＳＣ光源）の少なくとも１つを含む。あるいは、入射光生成部３３０はレーザであってもよく、入射光生成部３３０から単波長の光が出射されてもよい。入射光生成部３０からの光は、その反射光及び透過光が検出可能な強度でサンプルＳに絞られた状態で平行に入射することが好ましい。
【００７５】
なお、詳細は後述するが、取得部３２０は、反射率が５％以上または透過率が１０％以上の場合に散乱係数および吸収係数の取得を行い、反射率が５％未満かつ透過率が１０％未満の場合に、散乱係数および吸収係数の取得を行わなくてもよい。
【００７６】
なお、典型的には、サンプルＳは一対のプレートの間に挟まれる。例えば、プレートはガラスから形成される。特に、サンプルＳが生体物質を含む場合、サンプルＳが一対のプレートによって押しつぶされると、サンプルＳの特性が変動してしまう。
【００７７】
このため、図１５に示すように、光学特性値計測装置３００は、サンプルＳを挟む一対のプレートｓａ、ｓｂの間の距離を調整するサンプル厚調整部３４０をさらに備えることが好ましい。サンプル厚調整部３４０は、例えば、マイクロメーターから構成され、サンプル厚調整部３４０はμｍ単位でサンプルの厚さを調整可能である。なお、一般に、サンプルが厚いほど、反射率が増加し、サンプルＳが薄いほど、透過率が増加する。
【００７８】
なお、サンプル厚調整部３４０によるサンプルＳへの圧力を測定する圧力センサを設けてもよい。圧力センサを用いることにより、サンプルＳへの負荷がかかりすぎることを抑制することができる。
【００７９】
また、図１６に示すように、光学特性値計測装置３００は、サンプルＳを設置した後、測定部３１０がサンプルＳの反射率及び透過率を測定し、取得部３２０が反射率及び透過率に基づいてサンプルＳの吸収係数及び散乱係数を取得するように測定部３１０および取得部３２０に実行させる処理部３５０をさらに備えてもよい。処理部３５０は、プログラムに基づいて測定部３１０および取得部３２０（必要に応じて入射光生成部３３０）が所定の動作を行うように実行させてもよい。
【００８０】
図１７に、光学特性値計測装置３００のより具体的な模式図を示す。サンプルＳはプレートによって挟まされる。例えば、プレートは光学結晶板を含む。
【００８１】
ここでは、２つの分光器３１０ｂ１、３１０ｂ２を用いている。分光器３１０ｂ１は可視領域および近赤外領域の波長の光の分光を行い、分光器３１０ｂ２は中赤外領域の波長の光の分光を行う。
【００８２】
また、ここでは、入射光生成部３３０の光源は、測定する波長に応じて交換される。具体的には、入射光生成部３３０の光源として可視領域（例えば、波長３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下）の光を出射する光源、近赤外領域（例えば、波長７５０ｎｍ以上２．５μｍ以下）の光を出射する光源、中赤外領域（例えば、波長２．５μｍ以上１２．５μｍ以下）の光を出射する光源が交換して用いられる。
【００８３】
また、入射光生成部３３０から出射される光の波長に応じて積分球３１２ａ、３１４ａを変更してもよい。例えば、波長３５０ｎｍ以上２．５μｍ以下の光に対してはスペクトラロンでコーティングされた積分球を積分球３１２ａ、３１４ａとして使用し、波長２．５μｍ以上１２．５μｍ以下の光に対しては金でコーティングされた積分球を積分球３１２ａ、３１４ａとして使用する。これにより、積分球３１２ａ、３１４ａ内の拡散反射を効率的に行うことができる。
【００８４】
また、サンプル厚調整部３４０は、波長３５０ｎｍ以上２．５μｍ以下の光に対して調整単位１００μｍで１００μｍ以上５ｍｍ以下の範囲で厚さの調整が可能であり、波長３５０ｎｍ以上２．５μｍ以下の光に対して調整単位０．５μｍで１３ｍｍ以下の範囲で厚さの調整が可能である。
【００８５】
以上により、例えば、広帯域の波長にわたってサンプルＳの散乱係数および吸収係数を計測することができる。
【００８６】
なお、サンプルＳとして生体物質を用いることが好ましい。生体物質は、軟組織であってもよく、硬組織であってもよい。一般に生体物質の散乱係数および吸収係数は変化しやすいため、取得しにくいが、光学特性値計測装置３００によれば、これらの物質に固有の特性を示す散乱係数および吸収係数も簡便に計測することができる。例えば、光学特性値には吸収係数μａ、散乱係数μｓ、異方性パラメータｇおよび屈折率ｎがあるが、一般的な生体物質では、異方性パラメータｇの値は可視域ではほぼ０．９であることが知られているため、異方性パラメータｇは０．９とされる。また、屈折率ｎを水の屈折率と等しく１．３３にされる。生体物質の散乱係数および吸収係数を簡便に取得できることにより、データベース化を図るとともに治療や診断への活用が期待される。
【００８７】
以下に、図１８を参照して光学特性値計測装置３００Ａを説明する。光学特性値計測装置３００Ａは、反射率測定部３１２および透過率測定部３１４を含む測定部３１０と、取得部３２０と、入射光生成部３３０とを備えている。ここでは、積分球３１２ａ、３１４ａは互いに等価なものである。なお、図１８は、測定部３１０ｂの分光器３１０ｂおよび取得部３２０を省略して図示している。
【００８８】
光学特性値計測装置３００Ａは、さらに、ミラー３３１ａ、凸レンズ３３２ａ、凹レンズ３３３ａ、凹レンズ３３４ａ、凸レンズ３３５ａを有しており、ミラー３３１ａと凸レンズ３３２ａとの間に絞りＬａ、凹レンズ３３３ａと凹レンズ３３４ａとの間に絞りＬｂ、凸レンズ３３５ａと積分球３１２ａとの間に絞りＬｃが設けられている。
【００８９】
サンプルＳは２枚のスライドガラスに挟まれる。例えば、２枚のスライドガラス（Ｓ−１１１２、松浪硝子工業）にサンプルを挟むことにより、サンプルＳの表面の凹凸による拡散を抑制できる。例えば、サンプルＳとして疑似生体材料が用いられる。なお、サンプルへの加圧によってサンプルの吸収係数μａおよび散乱係数μｓが増加することがあるため、スライドガラスでサンプルを圧縮しないように挟む。また、スライドガラス間の距離は、既知の厚さのスペーサーを用いて調整される。
【００９０】
積分球３１２ａ、３１４ａは外部光によるノイズを低減するために、暗室内に設置される。積分球３１２ａ、３１４ａは、それぞれ外径１００．０ｍｍ、内径８３．８２ｍｍ、入射ポート径１０．０ｍｍ、サンプルポート径１０．０ｍｍである。なお、積分球３１２ａおよび３１４ａ内で光が完全に反射するように、積分球３１２ａ、３１４ａの内部表面に、反射率が９９％を超えるＢａＳＯ４が塗布されていることが好ましい。例えば、積分球３１２ａ、３１４ａとして、Ｌａｂ ｓｐｈｅｒｅ社製のＣＳＴＭ−３Ｐ−ＧＰＳ−０３３−ＳＬが用いられる。
【００９１】
入射光生成部３３０において生成される光の波長は広帯域であることが好ましい。例えば、入射光生成部３３０から波長２２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲の光が出射されることが好ましい。この場合、広い波長域にわたって各波長の反射率及び透過率を測定し、各波長の反射率及び透過率に基づいて散乱係数および吸収係数を取得することができる。
【００９２】
ここでは、入射光生成部３３０としてキセノンランプ、電源およびランプハウスが用いられる。例えば、浜松ホトニクス社製のキセノンランプ（Ｌ２２７４（ＧＳ））、電源（Ｃ８８４９）および、ランプハウス（Ｅ７５３６）が用いられる。
【００９３】
例えば、絞りＬａとして虹彩絞り（ＩＤＣ−０２５、シグマ光機株式会社）が用いられ、凸レンズ３３２ａとして、平凸レンズ（ＳＬＢ−５０．８−７０Ｐ、シグマ光機株式会社）が用いられ、凹レンズ３３３ａとして、両凹レンズ（ＳＬＳＱ−５０．８−６０Ｎ、シグマ光機株式会社）が用いられる。また、凹レンズ３３４ａとして両凹レンズ（ＫＢＣ０４３、Ｎｅｗｐｏｒｔ）が用いられ、凸レンズ３３５ａとして両凸レンズ（φ＝３０ｍｍ、ｆ＝３０ｍｍ）が用いられ、絞りＬｃとして虹彩絞り（ＩＤＣ−００３、シグマ光機株式会社）が用いられる。
【００９４】
ミラー３３１ａが入射光生成部３３０から出射された光の進行方向を変化させ、絞りＬａにより、所定のビーム径が得られる。また、凸レンズ３３２ａおよび凹レンズ３３３ａにより、ビームは擬似的に平行化される。このビームが絞りＬｂを通過した後、凹レンズ３３４ａ、凸レンズ３３５ａおよび絞りＬｃによって絞られたビーム径１ｍｍのビームが積分球３１２ａ内に入射する。
【００９５】
積分球３１２ａ、３１４ａのサンプルポート径は、拡散反射率Ｒｄおよび透過率Ｔｔの測定誤差を少なくするように設定される。測定サンプルは、積分球３１２ａ、３１４ａのサンプルポートを覆い、また、サンプルに入射したビームの端からサンプルポートの端までの距離は、１／（μａ＋μｓ’）で規定される横方向への光の伝搬距離よりも長い。これは、サンプル側面で光が損失し、光学特性値を取得する際、吸収係数μａを過大評価することを防ぐためである。
【００９６】
サンプルＳの拡散反射光および透過光は積分球３１２ａ、３１４ａの内部表面で拡散反射され、最終的に検出ポートからコア径６００μｍのマルチモードファイバー（ＱＰ６００−１−ＶＩＳ−ＮＩＲ、 Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ）を通して分光器３１０ｂに伝送される。分光器３１０ｂとして、例えば、高分解能分光器（Ｍａｙａ２０００−Ｐｒｏ； ２００−１１００ｎｍ、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ）を用いて、波長３５０ｎｍ〜１０００ｎｍの拡散反射率Ｒｄ及び透過率Ｔｔを測定する。この分光器３１０ｂの受光感度は、およそ０．３２ Ｃｏｕｎｔｓ／ｅ−、波長分解能は、０．４１ｎｍ〜０．４８ｎｍである。ここでは、逆モンテカルロ法が用いて、拡散反射率ＲＤおよび透過率ＴＴに基づいてサンプルＳの吸収係数および散乱係数を取得する。
【００９７】
光学特性値計測装置３００Ａは、波長３５０ｎｍ〜１０００ｎｍの可視〜近赤外領域において組織の光学特性を定量的に評価できる。光学特性値計測装置３００Ａは、例えば、光治療への応用として用いられる。悪性新生物等の治療に用いられている光線力学療法やレーザー凝固治療前後の生体組織の光学特性値を取得することにより、さらに高度な光治療が期待される。今後、医療において、定量的な光診断・治療技術の需要は、ますます増加していくと考えられる。
【００９８】
図１９に、光学特性値計測装置３００Ｂの模式図を示す。光学特性値計測装置３００Ｂは、反射率測定部３１２および透過率測定部３１４を含む測定部３１０と、取得部３２０と、入射光生成部３３０とを備えている。ここでは、積分球３１２ａ、３１４ａは互いに等価なものである。なお、図１９は、測定部３１０ｂの分光器３１０ｂおよび取得部３２０を省略して図示している。
【００９９】
光学特性値計測装置３００Ｂは、さらに、凹面ミラー３３１ｂと、平面ミラー３３２ｂと、凸レンズ３３３ｂとを有しており、凹面ミラー３３１ｂと平面ミラー３３２ｂとの間に絞りｌａ、凸レンズ３３３ｂと積分球３１２ａとの間に絞りＬｂが設けられている。積分球３１２ａ、３１４ａのサイズは３．３インチであり、絞りｌａ、Ｌｂはそれぞれ直径４ｍｍ、１ｍｍであり、凸レンズ３３３ｂのｆは１２．０ｍｍである。
【０１００】
ここで、赤外の波長の光の生成に着目する。例えば、入射光生成部として白色光源を用いて中赤外域の測定を行うことが考えられる。
【０１０１】
以下、図２０を参照して光学特性値計測装置３００Ｃを説明する。図２０には、光学特性値計測装置３００Ｃにおいて用いられる光を生成する入射光生成部３３０Ａの模式図を示す。入射光生成部３３０Ａは、光源３３０と、放物面ミラー３３１ｃと、放物面ミラー３３２ｃと、ビームスプリッタ３３３ｃと、固定ミラー３３４ｃと、移動ミラー３３５ｃと、反射ミラー３３６ｃとを有している。入射光生成部３３０Ａにおいて生成された光は、平面ミラー３３７ｃおよび放物面ミラー３３８ｃによって反射されて積分球３１２ａに入射される。なお、この入射光生成部３３０Ａは、フーリエ変換赤外分光（Ｆｏｒｕｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＦＴＩＲ）装置の光源としても用いられる。
【０１０２】
なお、図２０に示した光学特性値計測装置３００Ｃでは、平面ミラー３３７ｃは、入射光生成部３３０Ａから出射された光を放物面ミラー３３８ｃに向けてほぼ直角に反射したが、これに限定されない。平面ミラー３３７ｃは、入射光生成部３３０Ａから出射された光を放物面ミラー３３８ｃに向けて直角とは異なる角度で反射してよい。
【０１０３】
なお、上述した説明では、入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間に、平面ミラー３３７ｃおよび放物面ミラー３３８ｃが設けられていたが、これに限定されない。放物面ミラー３３８ｃの前に、平面ミラー３３７ｃに代えて放物面ミラー３３７ｃが設けられてもよい。
【０１０４】
図２１（ａ）は光学特性値計測装置３００Ｃにおける入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間の光学系の模式図である。ここでは、入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間に、放物面ミラー３３７ｃ、３３８ｃが設けられている。放物面ミラー３３７ｃの焦点距離は１７０ｍｍであり、放物面ミラー３３８ｃの焦点距離は４０ｍｍであり、放物面ミラー３３７ｃ、３３８ｃの焦点は互いにほぼ一致している。放物面ミラー３３８ｃにおいて反射された光が積分球３１２ａに入射される。
【０１０５】
なお、放物面ミラー３３８ｃと積分球３１２ａとの間にさらに放物面ミラーが配置されてもよい。
【０１０６】
図２１（ｂ）は光学特性値計測装置３００Ｃにおける入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間の光学系の模式図である。ここでは、放物面ミラー３３８ｃと積分球３１２ａとの間に、放物面ミラー３３７ｃ、３３８ｃに加えて放物面ミラー３３８ｃ１が設けられており、放物面ミラー３３８ｃ１において反射された光が積分球３１２ａに入射される。
【０１０７】
あるいは、図２０に示した模式図では、放物面ミラー３３８ｃにおいて反射された光が積分球３１２ａに入射されたが、これに限定されない。
【０１０８】
図２１（ｃ）は光学特性値計測装置３００Ｃにおける入射光生成部３３０Ａと積分球３１２ａとの間の光学系の模式図である。ここでは、放物面ミラー３３８ｃと積分球３１２ａとの間に、平面ミラー３３７ｃ、放物面ミラー３３８ｃに加えて、平凹レンズ３９ｃが設けられており、放物面ミラー３３８ｃにおいて反射された光は平凹レンズ３３９ｃを介して積分球３１２ａに入射される。
【０１０９】
あるいは、赤外域の光を生成するために、入射光生成部３３０Ｂは別の構成を有してもよい。
【０１１０】
図２２に、光学特性値計測装置３００Ｄの模式図を示す。光学特性値計測装置３００Ｄにおいて、入射光生成部３３０Ｂは、波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａと、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ３３０ｂと、差周波発生素子３３０ｃとを有している。なお、波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａのポンピングのために、波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａ１が用いられる。
【０１１１】
波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａからは波長１．１５〜１．３６μｍの光が出射される。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ３３０ｂからは波長１０６４ｎｍの光が出射される。波長可変Ｃｒ：フォルステライトレーザ３３０ａおよびＮｄ：ＹＡＧレーザ３３０ｂのそれぞれから出射された光は、差周波発生素子３３ ０ｃに入射される。差周波発生素子３３０ｃは、例えば、ＡｇＧａＳ２（Ｔｙｐｅ ＩＩ）である。差周波発生素子３３０ｃからは、レーザ３３０ａとレーザ３３０ｂと間の差周波の光が発生される。この場合、差周波発生素子３３０ｃから出射される光の波長は５．５μｍ以上１０μｍ以下であり、強度は１ｍＪである。なお、集光径は１ｍｍであり、白色光の径は５ｍｍである。この入射光生成部３３０Ｂのパワー密度は、白色光と比べて数千倍である。このような入射光生成部３３０Ｂは、赤外波長可変レーザとも呼ばれる。入射光生成部３３０Ｂから出射された光はビームスプリッタ３３１ｄおよび絞りＬａを介して積分球３１２ａに入射される。例えば、絞りＬａの直径は１ｍｍである。このような赤外波長可変レーザ３３０Ｂを用いることにより、赤外領域においてもビーム径を絞ることができるとともに十分な光強度が得られる。
【０１１２】
ただし、波長可変レーザでは出力が変動することがある。このため、リアルタイムで出力の変動を計測し、その結果を反映させてもよい。例えば、ビームスプリッタ３３１ｄによって反射された光を用いて入射光生成部３３０Ｂの出力を測定してもよい。光学特性値計測装置３００Ｄでは正反射光をほとんど測定することなく拡散反射光のうちのほぼすべてを測定することができる。以上のように、光学特性値計測装置３００Ｄを用いることにより、中赤外帯域の光の散乱係数及び吸収係数を取得することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明によれば、サンプルの光学特性値を簡便に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０ 処理部
２０ 記憶部
３０ 表示部
１００ 表示装置
２００ 光学特性表示システム
３００ 光学特性値計測装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の処理を行う処理部を備えた表示装置であって、
特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶する記憶部と、
前記処理部が前記記憶部に記憶された前記特定波長の前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を表示する表示部と
を備える、表示装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記特定サンプルを含む複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶しており、
前記表示部は、前記処理部が前記複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長の前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を比較して表示する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記特定波長の前記吸収係数と前記散乱係数から得られた換算散乱係数との関係を示すグラフを表示する、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記特定波長は４０５ｎｍを含む、請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記特定波長は６６４ｎｍを含む、請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記記憶部は、前記特定サンプルに照射された光の前記特定波長を含む複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、
前記表示部は、前記処理部が前記複数の波長のそれぞれの前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を表示する、請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記記憶部は、前記特定サンプルを含む複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長を含む複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、
前記表示部は、前記処理部が前記複数のサンプルのそれぞれについて前記複数の波長のそれぞれの前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を比較して表示する、請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の表示装置と、
前記特定サンプルの前記散乱係数及び前記吸収係数を計測する光学特性値計測装置と
を備える、光学特性表示システム。
【請求項９】
前記光学特性値計測装置は、
前記特定サンプルの反射率及び透過率を測定する測定部と、
前記特定サンプルの前記反射率及び前記透過率に基づいて前記散乱係数及び前記吸収係数を取得する取得部と
を有する、請求項８に記載の光学特性表示システム。
【請求項１０】
前記測定部は、
前記特定サンプルに照射された光の一部であって、前記サンプルにおいて反射された反射光に基づいて前記特定サンプルの反射率を測定する反射率測定部と、
前記光のうちの前記一部とは異なる一部であって、前記特定サンプルを透過した透過光に基づいて前記特定サンプルの透過率を測定する透過率測定部と
を有する、請求項９に記載の光学特性表示システム。
【請求項１１】
記憶部から、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を読みだす工程と、
前記特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する工程と
を包含する、表示方法。
【請求項１２】
記憶部から、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を読みだす工程と、
表示部が、処理部が前記特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する工程と
を実行させる、プログラム。
【請求項１】
所定の処理を行う処理部を備えた表示装置であって、
特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶する記憶部と、
前記処理部が前記記憶部に記憶された前記特定波長の前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を表示する表示部と
を備える、表示装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記特定サンプルを含む複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長の散乱係数及び吸収係数を記憶しており、
前記表示部は、前記処理部が前記複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長の前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を比較して表示する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記特定波長の前記吸収係数と前記散乱係数から得られた換算散乱係数との関係を示すグラフを表示する、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記特定波長は４０５ｎｍを含む、請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記特定波長は６６４ｎｍを含む、請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記記憶部は、前記特定サンプルに照射された光の前記特定波長を含む複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、
前記表示部は、前記処理部が前記複数の波長のそれぞれの前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を表示する、請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記記憶部は、前記特定サンプルを含む複数のサンプルのそれぞれに照射された光の前記特定波長を含む複数の波長のそれぞれの散乱係数及び吸収係数を記憶し、
前記表示部は、前記処理部が前記複数のサンプルのそれぞれについて前記複数の波長のそれぞれの前記散乱係数及び前記吸収係数に対して前記所定の処理を行った結果を比較して表示する、請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の表示装置と、
前記特定サンプルの前記散乱係数及び前記吸収係数を計測する光学特性値計測装置と
を備える、光学特性表示システム。
【請求項９】
前記光学特性値計測装置は、
前記特定サンプルの反射率及び透過率を測定する測定部と、
前記特定サンプルの前記反射率及び前記透過率に基づいて前記散乱係数及び前記吸収係数を取得する取得部と
を有する、請求項８に記載の光学特性表示システム。
【請求項１０】
前記測定部は、
前記特定サンプルに照射された光の一部であって、前記サンプルにおいて反射された反射光に基づいて前記特定サンプルの反射率を測定する反射率測定部と、
前記光のうちの前記一部とは異なる一部であって、前記特定サンプルを透過した透過光に基づいて前記特定サンプルの透過率を測定する透過率測定部と
を有する、請求項９に記載の光学特性表示システム。
【請求項１１】
記憶部から、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を読みだす工程と、
前記特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する工程と
を包含する、表示方法。
【請求項１２】
記憶部から、特定サンプルに照射された光の特定波長の散乱係数及び吸収係数を読みだす工程と、
表示部が、処理部が前記特定波長の散乱係数及び吸収係数に対して所定の処理を行った結果を表示する工程と
を実行させる、プログラム。
【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２１】
【図２２】
【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２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−６３３３２（Ｐ２０１２−６３３３２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１０３０８（Ｐ２０１０−２１０３０８）
【出願日】平成２２年９月２０日（２０１０．９．２０）
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２０日（２０１０．９．２０）
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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