観察装置及び観察方法
【課題】観察対象物の内部の媒質が変化する境界部に関する情報を鮮明に取得できる観察装置及び観察方法を提供する。
【解決手段】この観察装置１は、電磁波３１に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んだ観察対象物２を観察するための装置である。出力部１１は、電磁波３１を出力し、出力した電磁波３１によって観察対象物２に含まれる感応因子の双極子モーメントを変化させる。検出部１２は、出力部１１が出力した電磁波３１のうちの観察対象物２を経て到来する信号電磁波３３、及び観察対象物２を経ずに到来する参照電磁波３２を検出する。制御部１３は、検出部１２の検出結果に基づいて観察対象物２の構造を解析する。電磁波３１は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光である。電磁波３１の波長は、感応因子の吸収波長帯域内に設定される。
【解決手段】この観察装置１は、電磁波３１に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んだ観察対象物２を観察するための装置である。出力部１１は、電磁波３１を出力し、出力した電磁波３１によって観察対象物２に含まれる感応因子の双極子モーメントを変化させる。検出部１２は、出力部１１が出力した電磁波３１のうちの観察対象物２を経て到来する信号電磁波３３、及び観察対象物２を経ずに到来する参照電磁波３２を検出する。制御部１３は、検出部１２の検出結果に基づいて観察対象物２の構造を解析する。電磁波３１は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光である。電磁波３１の波長は、感応因子の吸収波長帯域内に設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象物を観察する観察装置及び観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察対象物に対して電磁波を照射し、その反射波等を受信して観察対象物の内部の構造に関する情報を取得する技術として、各種のレーダ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の従来のレーダ装置では、例えば、観察対象物内における媒質が変化する境界部で反射された電磁波を検出し、その検出結果に基づいて観察対象物内の構造（例えば、観察対象物中に存在する物体等）に関する情報が取得される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２７９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の特許文献１等に記載のレーダ装置では、観察対象物内における媒質の境界部における誘電率の変化の度合いが小さい場合、媒質の境界部での電磁波の反射が十分に行われず、媒質の境界部の検出ができない、又は境界部の検出が不鮮明になることがある。
【０００５】
なお、観察対象物のＸ線撮像等でバリウム又は色素等の造影剤を用いる例がある。しかし、それらの造影剤は、観察対象物にＸ線等が照射された際に観察対象物中に陰を作ることにより、撮像画像の増感効果（コントラスト向上等）を得るためのものであり、本願発明の感応因子とは役割等が本質的に異なっている。
【０００６】
そこで、本発明の解決すべき課題は、観察対象物の内部の媒質が変化する境界部に関する情報を鮮明に取得できる観察装置及び観察方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明の観察装置に関する第１の局面では、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んだ観察対象物を観察する観察装置において、電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物に含まれる前記感応因子の双極子モーメントを変化させる出力部と、前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する解析部とを備える。
【０００８】
また、この発明の観察装置に関する第２の局面では、第１の局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波は、コヒーレントな電磁波である。
【０００９】
また、この発明の観察装置に関する第３の局面では、第１の局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波は、レーザー光である。
【００１０】
また、この発明の観察装置に関する第４の局面では、第３の局面に係る観察装置において、前記出力部が前記電磁波として出力する前記レーザー光は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光である。
【００１１】
また、この発明の観察装置に関する第５の局面では、第４の局面に係る観察装置において、前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光のパルス時間幅は、前記パルスレーザー光が前記観察対象物に入射されてから、前記パルスレーザー光により励起された前記観察対象物内の前記感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長よりも短い。
【００１２】
また、この発明の観察装置に関する第６の局面では、第４の局面に係る観察装置において、前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光のパルス時間幅は、１０フェムト秒程度以上、かつ１ピコ秒程度以下の値である。
【００１３】
また、この発明の観察装置に関する第７の局面では、第１ないし第６のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、前記感応因子による照射された電磁波の吸収が生じる前記感応因子の吸収波長帯域内に設定される。
【００１４】
また、この発明の観察装置に関する第８の局面では、第１ないし第６のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、その電磁波が前記感応因子に照射されたときに前記感応因子による電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上になるような値に設定される。
【００１５】
また、この発明の観察装置に関する第９の局面では、第８の局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、その電磁波が前記感応因子に照射されたときに前記感応因子による電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上、かつ所定の上限基準レベル以下になるような値に設定される。
【００１６】
また、この発明の観察装置に関する第１０の局面では、第１ないし第６のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、前記感応因子による照射された電磁波の吸収が生じる値に設定される。
【００１７】
また、この発明の観察装置に関する第１１の局面では、第１ないし第１０のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波は、可視から近赤外の波長領域に属するレーザー光である。
【００１８】
また、この発明の観察装置に関する第１２の局面では、第１１の局面に係る観察装置において、前記観察対象物は、生体組織である。
【００１９】
また、この発明の観察装置に関する第１３の局面では、第１ないし第１２のいずれかの局面に係る観察装置において、前記感応因子は、色素である。
【００２０】
また、この発明の観察装置に関する第１４の局面では、第１３の局面に係る観察装置において、前記感応因子は、有機色素である。
【００２１】
また、この発明の観察装置に関する第１５の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波に対する前記信号電磁波の変化度合を検出する。
【００２２】
また、この発明の観察装置に関する第１６の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波と前記信号電磁波との位相差に関する情報を取得する。
【００２３】
また、この発明の観察装置に関する第１７の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波の強度を基準として、前記信号電磁波の強度変化に関する情報を取得する。
【００２４】
また、この発明の観察装置に関する第１８の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波と前記信号電磁波とが重畳された干渉波を検出する。
【００２５】
また、この発明の観察装置に関する第１９の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波はレーザー光であり、前記観察装置は、前記出力部から出力された前記レーザー光を前記観察対象物に向かう照射光と参照物体に向かう参照光とに分割するとともに、前記観察対象物を経由した前記照射光と前記参照物体を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成する分割結合光学系をさらに備え、前記検出部は、前記分割結合光学系から与えられた前記干渉光を検出する。
【００２６】
また、この発明の観察装置に関する第２０の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波を検出する第１の検出ユニットと、前記信号電磁波を検出する第２の検出ユニットとを備える。
【００２７】
また、この発明の観察装置に関する第２１の局面では、第２０の局面に係る観察装置において、前記第１の検出ユニットは、前記参照電磁波の略到来方向に沿って移動可能であり、前記検出部は、前記第１の検出ユニットを前記参照電磁波の略到来方向に沿って移動させる第１の駆動部をさらに備える。
【００２８】
また、この発明の観察装置に関する第２２の局面では、第２０の局面に係る観察装置において、前記第２の検出ユニットは、前記信号電磁波の到来方向に沿って移動可能であり、前記検出部は、前記第２の検出ユニットを前記信号電磁波の到来方向に沿って移動させる第１の駆動部をさらに備える。
【００２９】
また、この発明の観察装置に関する第２３の局面の発明では、第２０の局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記第１の検出ユニットの前記参照電磁波の検出により得られる第１の検出信号、及び前記第２の検出ユニットの前記信号電磁波の検出により得られる第２の検出信号の少なくともいずれか一方の位相を可変な調整幅で進退させる位相調節部をさらに備えた。
【００３０】
また、この発明の観察装置に関する第２４の局面では、第２０ないし第２３のいずれかの局面に係る観察装置において、前記第２の検出ユニットは、前記信号電磁波の到来方向に対して略垂直な１つの方向又は互いに異なる２つの方向に沿って移動可能であり、前記検出部は、前記第２の検出ユニットを前記信号電磁波の到来方向に対して略垂直な前記１つの方向又は前記互いに異なる２つの方向に沿って移動させる第２の駆動部をさらに備える。
【００３１】
また、この発明の観察装置に関する第２５の局面では、第２０ないし第２３のいずれかの局面に係る観察装置において、前記第２の検出ユニットは、前記信号電磁波の到来方向に対して略垂直な１つの方向に沿って略線状、又は前記信号電磁波の到来方向に対して略垂直な面に沿って略面状に配置され、前記信号電磁波を検出する複数の検出要素を備える。
【００３２】
また、この発明の観察装置に関する第２６の局面では、第２０ないし第２５のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部が検出する前記信号電磁波は、前記電磁波出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を透過した電磁波である。
【００３３】
また、この発明の観察装置に関する第２７の局面では、第２０ないし第２５のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部が検出する前記信号電磁波は、前記電磁波出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物により前記電磁波の照射側に反射された電磁波である。
【００３４】
また、この発明の観察方法に関する第１の局面では、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んだ観察対象物を観察する観察方法において、出力部から電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物に含まれる前記感応因子の双極子モーメントを変化させながら、前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出部により検出し、前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する。
【００３５】
また、この発明の観察方法に関する第２の局面では、観察対象物を観察する観察方法において、前記観察対象物内に、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を導入する感応因子導入段階と、出力部から電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物内の前記感応因子の双極子モーメントを変化させながら、前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出部により検出し、前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する観察段階とを備える。
【００３６】
＜用語に関する記載＞
本願において、「感応因子の双極子モーメントが変化する」とは、感応因子の双極子モーメントの大きさ又は向きが変化することの他に、双極子モーメントが無の状態から誘起されることも含む。
【発明の効果】
【００３７】
この発明の観察装置に関する上記第１の局面では、観察対象物に対して出力部により電磁波を出力し、検出部により、出力部が出力した電磁波のうちの観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び観察対象物を経ずに到来する参照電磁波が検出され、その検出部の検出結果に基づいて、観察対象物の構造が解析される。このとき、出力した電磁波によって観察対象物に含まれる感応因子の双極子モーメントを変化させながら、信号電磁波と参照電磁波とが検出される。観察対象物内の感応因子の双極子モーメントを電磁波により積極的に変化させることにより、電磁波が照射されている間、観察対象物内では、感応因子の双極子モーメントが変化し、観察対象物内における誘電率の分布が変化する。これにより、観察対象物内における媒質が変化する境界部において、その境界部を挟んだ両側のいずれか一方側に感応因子が含まれている場合には、感応因子の双極子モーメントの変化により、感応因子が含まれている側の媒質の誘電率が変化する。このため、境界部の両側の媒質の誘電率の値について、積極的に差を生じさせること、あるいは誘電率の値の差を積極的に増大させることができる。その結果、観察対象物内の媒質の境界部において電磁波が的確に反射されるようになる。このため、観察対象物を経た信号電磁波と観察対象物を経ていない参照電磁波と検出し、参照電磁波と信号電磁波とを比較すること等により、観察対象物内の媒質の境界部等に関する情報を鮮明な状態で取得できる。例えば、参照電磁波を基準とし、観察対象物を経たことにより生じた信号電磁波の変化度合等に基づいて、観察対象物内の媒質の境界部等に関する情報を鮮明な状態で取得できる。
【００３８】
例えば、例として、検出部により観察対象物を透過した信号電磁波を検出する場合について説明する。検出部により検出される信号電磁波には、観察対象物の表面又はその内部の媒質の境界部で複数回（例えば、偶数回）反射された１又は複数の反射波成分が含まれている。その反射波成分は、反射により生じた経路長の増大に伴い、検出部に入射するときの位相が変化する。それ故、参照電磁波の位相と信号電磁波に含まれる反射波成分の位相との位相差に関する情報を検出することにより、その検出した位相差に関する情報に基づいて、例えば観察対象物内の媒質の境界部と観察対象物の表面との電磁波の入射方向に沿った距離、又は、観察対象物内の媒質の境界部間の電磁波の入射方向に沿った距離等を検出できる。
【００３９】
他の例として、検出部により観察対象物内の媒質の境界部で反射されて電磁波の出力部側に帰ってきた信号電磁波を検出する場合について説明する。この場合、検出部が検出する信号電磁波には、観察対象物の表面又はその内部の媒質の境界部で１又は複数回（例えば、奇数回）反射された１又は複数の反射波成分が含まれている。そして、この場合においても、その反射波成分は、反射により生じた経路長の増大に伴い、検出部に入射するときの位相が変化する。それ故、参照電磁波の位相と信号電磁波に含まれる反射波成分の位相との位相差に関する情報を検出することにより、その検出した位相差に関する情報に基づいて、例えば観察対象物内の媒質の境界部と観察対象物の表面との電磁波の入射方向に沿った距離、又は、観察対象物内の媒質の境界部間の電磁波の入射方向に沿った距離等を検出できる。さらに、この場合において、信号電磁波に複数の反射波成分が含まれている場合、位相がより遅れている反射波成分ほど、電磁波の観察対象物への入射面から入射方向に沿ってより深い境界部等の反射面で反射されて帰ってきた反射波成分であることが分かる。このため、観察対象物内における電磁波反射された境界部等の反射面の観察対象物の入射面等を基準とした位置（例えば、深さ等）に関する情報を取得できる。さらに、その取得情報に基づいて、例えば観察対象物を任意の断面で切った断面における媒質の境界部等の形状、サイズ等に関する情報も取得できる。
【００４０】
また他の例として、参照電磁波及び信号電磁波の検出結果に基づいて、参照電磁波の強度を基準とした信号電磁波の強度に関する情報を取得することにより、その検出結果に基づいて観察対象物内の媒質の境界部に関する情報を取得することもできる。例えば、観察対象物内に周囲と媒質の異なる領域（例えば、物体）が存在している場合、観察対象物内に入射した電磁波が前記領域の表面（媒質の境界部）で反射される。このため、観察対象物内における電磁波の照射側から見て前記領域が存在する部分では、前記領域が存在しない他の部分と比べて、前記領域の表面での反射の影響により、観察対象物を電磁波の照射側と反対側に出射する信号電磁波の強度が低下し、観察対象物から電磁波の照射側に出射する信号電磁波の強度は増大する。よって、参照電磁波の強度を基準として、電磁波の照射側から見たときの観察対象物から電磁波の照射側又は照射側の反対側に出射する信号電磁波の強度の分布を調べることにより、観察対象物内に存在する媒質が周囲と異なる領域（例えば、物体）の電磁波の照射側から見た外形又は大きさ等に関する情報を取得できる。
【００４１】
また他の例として、参照電磁波を利用せずに、電磁波の照射側から見たときの観察対象物から電磁波の照射側又は照射側の反対側に出射する信号電磁波の強度の分布のみに基づいて、観察対象物内に存在する媒質が周囲と異なる領域（例えば、物体）の電磁波の照射側から見た外形又は大きさ等に関する情報を取得することもできる。
【００４２】
また、この発明の観察装置に関する上記第２の局面では、出力部が出力する電磁波がコヒーレントな電磁波であるため、出力部が出力した電磁波によって観察対象物に含まれる感応因子の双極子モーメントを電磁波の位相に連動させて有効に変化させることができ、これによって観察対象物内における誘電率の分布を有効に変化させることができる。
【００４３】
また、この発明の観察装置に関する上記第３の局面では、出力部が出力する電磁波がコヒーレントな光であるレーザー光であるため、出力部が出力したレーザー光によって観察対象物に含まれる感応因子の双極子モーメントをレーザー光の位相に連動させて有効に変化させることができ、これによって観察対象物内における誘電率の分布を有効に変化させることができる。
【００４４】
また、この発明の観察装置に関する上記第４の局面では、出力部から出力されるレーザー光がパルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光であるため、単位時間当たりのパルスレーザー光の出力レベルを抑制しながらパルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくできる。これにより、パルスレーザー光が観察対象物内に入射した際に、観察対象物内にてレーザー光による大振幅の電磁波を感応因子に作用させて、感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、単位時間当たりのパルスレーザー光の出力レベルは抑制されているため、パルスレーザー光の照射による観察対象物への影響を抑制できる。
【００４５】
また、パルスレーザー光のパルス時間幅を短くすることにより、不確定性原理により、パルス波長幅（バンド幅）を大きくできる。観察対象物に照射したパルスレーザー光の反射光と、観察対象物を経ていない参照光との位相差等に基づいて観察対象物内のパルスレーザー光の照射方向に沿った断面の構造に関する情報を取得する場合には、パルスレーザー光のパルス波長幅（バンド幅）を大きくすることにより、観察対象物の断面の前記照射方向に対する分解能を向上させることができる。
【００４６】
また、観察対象物内の構造等が時間的に変化している場合に、パルスレーザー光のパルス時間幅を短くすることにより、時間的に変化する観察対象物内の構造等に関する情報を、ストロボ撮影的に微細な時間間隔（例えば、パルスレーザー光の発振周期）で取得できる。
【００４７】
また、この発明の観察装置に関する上記第５の局面では、出力部が出力するパルスレーザー光のパルス時間幅（半値全幅）が、パルスレーザー光が観察対象物に入射されてから、パルスレーザー光により励起された観察対象物内の感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長（例えば、１００マイクロ秒程度のオーダー）よりも短い。一方、観察対象物内のパルスレーザー光による感応因子の双極子モーメントの変化は、パルスレーザー光の観察対象物への入射とほぼ同時に生じ、パルスレーザー光により励起された観察対象物内の感応因子から状態遷移に伴う光放出が為されるタイミングよりも早い。このため、パルスレーザー光が観察対象物に入射した際、感応因子からの状態遷移に伴う光放出が為される前に、感応因子の双極子モーメントが変化して観察対象物内の誘電率の分布が変化し、その誘電率の分布の変化の影響を受けたパルスレーザー光が反射光又は透過光として観察対象物外に出射する。その結果、パルスレーザー光により励起された観察対象物内の感応因子から状態遷移に伴って放出される放出光の影響を受けることなく、パルスレーザー光を用いて観察対象物内の構造に関する情報を取得できる。
【００４８】
また、この発明の観察装置に関する上記第６の局面に関し、出力部が出力するパルスレーザー光のパルス時間幅（半値全幅）の下限を１０フェムト秒程度としたのは、パルス時間幅が１０フェムト秒程度未満のパルスレーザー光は、光学系を通過した際の分散によるパルス時間幅の拡大が大きく、生成が困難だからである。また、パルス時間幅の上限を１ピコ秒程度としたのは、不確定性原理によりパルス時間幅との関係で定まるパルスレーザー光のパルス波長幅が、パルス時間幅が１ピコ秒程度より長くなると小さくなりすぎて、撮像対象物の断面の構造等を観察する際の分解能が低下しすぎるからである。例えば、パルスレーザー光のパルス時間幅が１０フェムト秒程度であれば１μｍ程度かそれよりも微細なスケールの分解能が期待でき、１００フェムト秒程度であれば１〜３μｍ程度の分解能が期待でき、１ピコ秒程度であれば１０μｍ程度かそれよりも大きなスケールの分解能が期待できる。
【００４９】
それ故、出力部が出力するパルスレーザー光のパルス時間幅を１０フェムト秒程度以上、かつ１ピコ秒程度以下の値とすることにより、単位時間当たりのパルスレーザーの出力レベルを抑制しながら、パルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくして、パルスレーザー光により観察対象物内の感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、観察対象物の断面の構造等に関する情報を高い分解能で取得できる。
【００５０】
また、出力部が電磁波として出力するパルスレーザー光を、フェムト秒パルスレーザー光とすることにより、単位時間当たりのパルスレーザーの出力レベルを抑制しながら、パルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくして、パルスレーザー光により観察対象物内の感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、観察対象物の断面の構造等に関する情報を高い分解能で取得できる。
【００５１】
また、この発明の観察装置に関する上記第７の局面に関し、本願発明者らの研究により、出力部が出力する電磁波の波長を、その電磁波が感応因子に照射されたときに、照射された電磁波が感応因子によって吸収される感応因子の吸収波長帯域内の値に設定すると、照射した電磁波により感応因子に双極子モーメントの変化を効果的に誘起させ得ることが分かった。換言すると、感応因子による電磁波の吸収が生じないような波長の電磁波を感応因子に照射しても、感応因子の双極子モーメントの有効な変化は生じないことが分かった。これは、電磁波の照射による感応因子の双極子モーメントの変化は量子論的な状態変化の一種であり、感応因子の双極子モーメントの変化が生じる際には照射した電磁波の一部が感応因子によって吸収され、その吸収された電磁波のエネルギーが双極子モーメントの変化に転換されているからであると考えられる。
【００５２】
この感応因子の電磁波吸収特性と観察用の電磁波の波長との関係が分かる前は、電磁波の波長と感応因子の種類の組み合わせを煩雑な試行錯誤により決定していたが、感応因子の電磁波吸収特性と観察用の電磁波の波長との関係を利用することにより、電磁波の波長と感応因子の種類の好ましい組み合わせを容易に決定できるようになった。
【００５３】
また、各波長の電磁波に対する感応因子の吸収特性は比較的容易に計測できるため、感応因子の選定を有利に行うことができる。
【００５４】
また、この発明の観察装置に関する上記第８の局面に関し、本願発明者らの研究により、出力部が出力する電磁波の波長を、その電磁波が感応因子に照射されたときに、照射された電磁波が感応因子によって所定の下限基準レベル以上の吸収度で吸収されるような値に設定すると、照射した電磁波により感応因子に双極子モーメントの変化を効果的に誘起させ得ることが分かった。換言すると、感応因子による電磁波の吸収度が下限基準レベル未満となる波長の電磁波を感応因子に照射しても、観察対象物内の誘電率の分布を有効に変化させるだけの感応因子の双極子モーメントの変化は生じないことが分かった。その結果、この感応因子の電磁波吸収に関する下限基準レベルを判断基準として用いることにより、電磁波の波長と感応因子の種類の好ましい組み合わせをより容易に決定できる。
【００５５】
また、この発明の観察装置に関する上記第９の局面に関し、感応因子による電磁波の吸収度が必要以上に大きすぎると、観察対象物に照射した電磁波のうち、感応因子により吸収される電磁波の割合が大きくなりすぎ、観察のために観察対象物から取得される電磁波（透過波又は反射波）の強度が弱くなりすぎ、検出精度が低下するという問題がある。そこで、この局面では、出力部が出力する電磁波の波長の設定に関し、感応因子によるその波長の電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上であることという条件に加えて、感応因子によるその波長の電磁波の吸収度が所定の上限基準レベル以下であるという条件を追加し、そのような問題を回避している。
【００５６】
また、この発明の観察装置に関する上記第１１の局面に関し、出力部が出力するレーザー光の波長の上限を近赤外領域（例えば、２．５μｍ程度）に設定したのは、波長がそれ以上長くなると観察対象物の断面の構造等に関する情報を取得する際の分解能が悪化するからである。また、波長が近赤外領域よりも長くなると、水により吸収される割合が大きくなり、本発明の技術を水を含んだ観察対象物（例えば、生体組織）の観察に有効に適用できなくなるからである。また、出力部が出力するレーザー光の波長の下限を可視領域（例えば、３６０ｎｍ程度）に設定したのは、紫外光は生体組織への影響が大きく、人体組織の観察には適さないからである。
【００５７】
それ故、出力部が出力する電磁波として可視から近赤外の波長領域に属するにレーザー光を用いることにより、有利な分解能で生体組織等の観察対象物の断面の構造等に関する情報を取得できる。
【００５８】
また、この発明の観察装置に関する上記第１２の局面に係る技術を利用して、生体組織内の構造（例えば、断面の構造）に関する情報を取得できる。
【００５９】
また、この発明の観察装置に関する上記第１３の局面に関し、色素として種々のものが知られているが、色素は可視から近赤外の波長領域に光を吸収する吸収波長帯域を有しているものが多い。このため、感応因子に色素を用いることにより、観察用の電磁波の波長と、感応因子として用いる色素の組合せの自由度を拡大できる。
【００６０】
また、この発明の観察装置に関する上記第１４の局面に関し、有機色素は生体組織内に多く存在するため、生体組織内に存在する有機色素を感応因子として利用できるという利点がある。
【００６１】
また、この発明の観察方法に関する上記第２の局面では、上述の観察装置に関する上記第１の局面とほぼ同様な効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られる。すなわち、感応因子導入段階で、観察対象物内に、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子が積極的に導入される。このため、観察対象物内の特に観察対象となる部分（例えば、一部の媒質、構造物等）に感応因子を導入することにより、その部分の構造に関する情報をより鮮明な状態で取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る観察装置の構成を示すブロック図である。
【図２】一例として挙げられる観察対象物の構成を示す斜視図である。
【図３】図１の観察装置の変形例の一部の構成を示す図である。
【図４】図２の観察対象物の断面の構成を拡大して示す図である。
【図５】感応因子に関する試験試料の各波長の電磁波に対する吸収度を計測する際の様子を示す説明図である。
【図６】ブリリアントブルー水溶液の吸収波長スペクトルを示すグラフである。
【図７】ペンタセンエタノール溶液の吸収波長スペクトルを示すグラフである。
【図８】インドシアニンブルー水溶液の吸収波長スペクトルを示すグラフである。
【図９】水の吸収波長スペクトルを示すグラフである。
【図１０】観察用のパルスレーザー光の横軸を時間としたときのパルス波形を示すグラフである。
【図１１】図１０のパルスレーザー光の横軸を波長としたときのパルス波形を示すグラフである。
【図１２】図１の観察装置の一具体例である光干渉断層計の構成を示すブロック図である。
【図１３】第１の試験構造物であるメンディングテープ積層物の断面の構成を模式的に示す断面図である。
【図１４】図１３のメンディングテープ積層物をブリリアントブルー水溶液に浸したものを用いて観察を行い、それによって得られた検出信号のグラフを示す図である。
【図１５】図１４の観察によって得られた検出信号に基づいて形成された断層画像を示す図である。
【図１６】図１３のメンディングテープ積層物をペンタセンエタノール溶液に浸したものを用いて観察を行い、それによって得られた検出信号のグラフを示す図である。
【図１７】図１６の観察によって得られた検出信号に基づいて形成された断層画像を示す図である。
【図１８】図１３のメンディングテープ積層物をインドシアニンブルー水溶液に浸したものを用いて観察を行い、それによって得られた検出信号のグラフを示す図である。
【図１９】図１８の観察によって得られた検出信号に基づいて形成された断層画像を示す図である。
【図２０】図１３のメンディングテープ積層物を水に浸したものを用いて観察を行い、それによって得られた検出信号のグラフを示す図である。
【図２１】図２０の観察によって得られた検出信号に基づいて形成された断層画像を示す図である。
【図２２】第１及び第２の２つのセル部を有する第２の試験構造物の構成を示す平面図である。
【図２３】図２２の第２の試験構造物の断面線Ｌに沿った断面の構成を示す断面図である。
【図２４】図２２の水が溜められた第１のセル部を観察した際に得られる検出信号のグラフを示す図である。
【図２５】図２２のインドシアニンブルー水溶液が溜められた第２のセル部を観察した際に得られる検出信号のグラフを示す図である。
【図２６】検出信号に基づいて形成された図２２の第２の試験構造物の断面線Ｌに沿った断面の構成に関する断層画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る観察装置について説明する。本実施形態に係る観察装置１は、図１に示すように、出力部１１、検出部１２、制御部１３、表示部１４及び操作部１５を備えて構成されており、観察対象物２内の構造の観察に用いられる。本発明の解析部には、主に制御部１３が相当している。また、制御部１３は、後述する参照電磁波３２と信号電磁波３３との位相差の検出等に関する役割も担っている。なお、本実施形態及び図面において、Ｚ方向は、出力部１１から観察対象物２側を向いたときの正面方向、電磁波が照射される方向、電磁波が観察対象物２に入射する入射方向、又は、検出部１２から見て観察対象物２を透過した或いは観察対象物２で反射された電磁波が到来する到来方向に概ね対応している。また、Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に垂直な方向であり、かつ互いに垂直な関係にある。
【００６４】
観察対象物２は、複数の媒質からなっており、その複数の媒質のうちの少なくともいずれか一つは、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んでいる。この感応因子は、観察対象物２の媒質中に通常の状態で含まれているものである場合の他に、観察装置１を用いた観察を行う前又は観察を行っている最中に観察対象物２の媒質中に積極的に導入したものである場合がある。感応因子の具体例としては、例えば生理活性物質などが挙げられる。
【００６５】
ここで、感応因子を観察対象物２内に積極的に導入する場合において、感応因子を導入する工程を感応因子導入段階といい、観察対象物２に出力部１１の電磁波を照射して観察対象物２の内部構造等を観察する工程を観察段階という。感応因子導入段階での感応因子の導入は、例えば、観察対象物２の表面を介して、又は表面に現れた複数の媒質の間の隙間を介して感応因子を浸透により観察対象物２内に導入する方法が挙げられる。この場合、観察対象物２を液体状の感応因子中に浸漬する方法、あるいは、液体状の感応因子を観察対象物２の表面に散布又は塗布する方法などが採用可能である。また、感応因子の他の導入方法として、液体状の感応因子を観察対象物２内に注入する方法が挙げられる。この場合、液体状の感応因子を所定の注入器具等を用いて観察対象物２内の所定部位（例えば、所定の媒質又は内部構造）に注入する方法等が採用可能である。
【００６６】
観察対象物２の具体例としては、一例として図２に示すものが挙げられる。この図２の観察対象物２は、観察対象物２の基本構造を形成する媒質２１と、その媒質２１中に埋め込まれるようにして存在する媒質２２とからなっている。前記感応因子は、例えば媒質２２中に含まれている。この図２の観察対象物２に対する観察では、例えば観察対象物２の内部における媒質２２が存在する部分の形状、サイズ等に関する観察が行われる。
【００６７】
出力部１１は、制御部１３の制御により、観察対象物２が設置された方向（プラスＺ方向）に向けて電磁波３１を出力し、出力した電磁波３１によって観察対象物２に含まれる感応因子の双極子モーメントを変化させる。出力部１１に出力させる電磁波３１のより具体的な内容については後述する。
【００６８】
検出部１２は、制御部１３の制御により、出力部１１が出力した電磁波３１のうちの観察対象物２を経ずに到来する参照電磁波３２、及び観察対象物２を経て到来する信号電磁波３３を検出する。より具体的には、検出部１２は、第１の検出ユニット１２１、第２の検出ユニット１２２、第１の駆動部１２３、第２の駆動部１２４及び信号処理部１２５を備えている。
【００６９】
第１の検出ユニット１２１は、観察対象物２を挟んで出力部１１とＺ方向に沿って対向する位置に配置され、制御部１４の制御により参照電磁波３２を検出し、検出した参照電磁波３２を電気信号（第１の検出信号）に変換して信号処理部１２５に与える。第２の検出ユニット１２２は、観察対象物２よりもプラスＺ方向側における出力部１１から観察対象物２を見たときに観察対象物２の陰に隠れない位置に配置され、制御部１４の制御により信号電磁波３３を検出し、検出した信号電磁波３３を電気信号（第２の検出信号）に変換して信号処理部１２５に与える。出力部１１から出力される電磁波３１は、出力部１１から出力された後、外側に広がりながら伝搬するため、出力部１１から出力される電磁波３１の出力軸から外れた位置に配置された第１の検出ユニット１２１にも、電磁波３１の一部が入射するようになっている。第１及び第２の検出ユニット１２１，１２２のより具体的な構成としては、例えば受信アンテナ、受信回路等を備えて構成されている。
【００７０】
図１に示す構成では、第２の検出ユニット１２２が観察対象物２を挟んで出力部１１と対向する位置に配置され、出力部１１から出力されて観察対象物２に入射した電磁波３１のうちの観察対象物２を出力部１１のある照射側と反対側（プラスＺ方向）に透過した電磁波３１を信号電磁波３３として検出する。この点に関する変形例として、図３に示すように、観察対象物２から見て第２の検出ユニット１２２を出力部１１が配置される電磁波３１の照射側（マイナスＺ方向側）に配置しもてもよい。この場合、第２の検出ユニット１２２は、出力部１１から出力されて観察対象物２に入射した電磁波３１のうちの観察対象物２にてマイナスＺ方向に反射された電磁波３１を参照電磁波３２として検出する。またこの場合、第１の検出ユニット１２１も観察対象物２のマイナスＺ方向側に配置してもよい。この場合、出力部１１から出力された電磁波３１を、電磁波を反射する参照物体で反射させて、第１の検出ユニット１２１に入射させる。
【００７１】
また、第１の検出ユニット１２１は、Ｚ方向に沿って移動可能に設置されている。第１の駆動部１２３は、制御部１３の制御により、第１の検出ユニット１２１をＺ方向に沿って移動させる。これにより、出力部１１から出力されて第１の検出ユニット１２１に検出されるまでの電磁波３１の経路長を変化させることができる。例えば、後述するように第１の駆動部１２３によって第１の検出ユニット１２１をＺ方向に沿って移動させつつ、参照電磁波３２の位相と信号電磁波３３の位相の相対的な位置変化等を検出することにより、参照電磁波３２と信号電磁波３３との位相差に関する情報を容易に取得できる。
【００７２】
この点に関する変形例として、第１の検出ユニット１２１の代わりに第２の検出ユニット１２２をＺ方向に沿って移動可能にし、後述する第２の駆動部１２４により、第２の検出ユニット１２２をＺ方向に沿って移動させるようにしてもよい。この場合、第１の駆動部１２３を省略してもよい。
【００７３】
また、第２の検出ユニット１２２は、Ｘ及びＹの各方向に沿って独立して移動可能に設置されている。第２の駆動部１２４は、制御部１３の制御により、第２の検出ユニット１２２をＸ及びＹの各方向に沿って独立して移動させる。これにより、観察対象物２をマイナスＺ方向から見たとき、Ｘ方向及びＹ方向の任意の位置で観察対象物２の構造に関する情報を取得できる。この点に関する変形例として、第２の駆動部１２４によって第２の検出ユニット１２２を、Ｘ又はＹのいずれか一方の方向のみに沿って移動させるようにしてもよい。
【００７４】
ここで、第１の検出ユニット１２１と第２の検出ユニット１２２とは、観察対象物２が配置されていない状態（基準設定状態）において電磁波３１の検出を行ったときに、互いに実質的に等価になるように設定されている。この基準状態では、例えば、第１の検出ユニット１２１から出力部１１までの電磁波３１の経路長と第１の検出ユニット１２１から出力部１１までの電磁波３１の経路長とが実質的に等しくなるように設定されている。このときの第１の検出ユニット１２１の位置を基準設定位置とする。
【００７５】
信号処理部１２５は、制御部１３の制御により、第１及び第２の検出ユニット１２１，１２２から与えられる第１及び第２の検出信号に対して信号処理又は検出処理等の処理を行い、その結果を制御部１３に与える。例えば、信号処理部１２５にオペアンプを組み込み、第１及び第２の検出信号に対して種々の演算処理を施すようにしてもよい。
【００７６】
制御部１３は、観察装置１の制御と、検出部１２による参照電磁波３２及び信号電磁波３３の検出結果に基づいた観察対象物２の構造に関する解析処理等を行う。表示部１４は、制御部１３により、観察装置１の操作のための操作情報、及び観察対象物２の構造に関する画像等が表示される。表示部１４によって表示される画像の例としては、例えば観察対象物２の断面の構造（例えば、後述する媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ）を示す画像等が挙げられる。操作部１５は、観察装置１に対する操作入力を受け付ける。
【００７７】
次に、この観察装置１（特に、制御部１３）の動作、及び、観察装置１を用いて観察対象物２の構造に関する情報がどのように取得されるのかについて説明する。なお、観察装置１を用いて観察対象物２の観察を行う前に（あるいは観察を行いながら）、観察対象物２内の一部（例えば、いずれかの媒質２１，２２）に前記感応因子を導入するようにしてもよい。
【００７８】
この観察装置１では、観察対象物２に対して出力部１１により電磁波３１を出力し、検出部１１の第１及び第２の検出ユニット１２１，１２２により、参照電磁波３２及び信号電磁波３３がそれぞれ検出される。その検出結果である第１及び第２の検出信号が信号処理部１２５に与えられ、その第１及び第２の検出信号に対する処理が信号処理部１２５により行われる。この信号処理部１２５での処理は、第１の検出信号と第２の検出信号との混合処理、相関処理（掛け算等）、各検出信号の強度の検出、又はそれらの強度差の検出等が挙げられる。信号処理部１２５での処理の結果は、制御部１３に与えられ、観察対象物２の構造の解析及び構造に関する表示画像の生成に用いられる。
【００７９】
電磁波３２，３３の検出処理の際、出力した電磁波３１によって観察対象物２に含まれる感応因子の双極子モーメントを変化させながら、参照電磁波３２と信号電磁波３３とが検出される。このように観察対象物２内の感応因子の双極子モーメントを電磁波３１により積極的に変化させることにより、電磁波３１が照射されている間、観察対象物２内では、感応因子の双極子モーメントが変化し、観察対象物２内における誘電率の分布が変化する。これにより、例えば感応因子が媒質２２に含まれている場合には、感応因子の双極子モーメントの変化により媒質２２の誘電率、すなわち屈折率が変化する。このため、媒質２１と媒質２２との境界部において、境界部の両側の媒質２１，２２の誘電率の値について、積極的に差を生じさせること、あるいは誘電率の値の差を積極的に増大させることができる。その結果、媒質２１，２２の境界部において電磁波が的確に反射されるようになる。
【００８０】
このため、参照電磁波３２及び信号電磁波３３の検出により得られる第１の検出信号と第２の検出信号とを比較すること等により、観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部等に関する情報を鮮明な状態で取得できる。例えば、参照電磁波３２を基準とし、観察対象物２を経たことにより生じた信号電磁波３３の変化度合等に基づいて、観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部等に関する情報を鮮明な状態で取得できる。
【００８１】
次に、観察対象物２の観察に用いられる電磁波３１の好ましい例について、より具体的に説明する。
【００８２】
まず、電磁波３１は、コヒーレントな電磁波である必要がある。これは、電磁波３１の位相が揃っていないと、電磁波３１が観察対象物２内に入射した際、観察対象物２内の感応因子に電磁波３１に付随した電磁場がバラバラの位相で作用することとなり、電磁波３１による感応因子の双極子モーメントへの作用もバラバラになり、感応因子の双極子モーメントの有効な変化が得られないからである。電磁波３１にコヒーレントな電磁波を用いることにより、電磁波３１によって感応因子の双極子モーメントを電磁波の位相に連動させて有効に変化させることができ、これによって観察対象物２内における誘電率の分布を有効に変化させることができる。
【００８３】
なお、光よりも波長が長く、アンテナにより生成される電波（例えば、マイクロ波等）は、干渉格子に通される等の積極的な散乱処理が行われない限り、通常の状態ではコヒーレントである。しかし、電磁波３１として光を用いる場合は、コヒーレントな光、すなわちレーザー光を用いる必要がある。
【００８４】
また、電磁波３１の波長は、観察対象物２に含まれる感応因子による電磁波の吸収が生じる吸収波長帯域内に属する値に設定されるのが好ましい。換言すれば、観察に際して観察対象物２に感応因子を積極的に導入する場合には、感応因子として、その前記有効吸収波長帯域内に出力部１１が出力する電磁波３１の波長を含むような感応因子を選択して観察対象物２内に導入するのが好ましい。
【００８５】
これは、本願発明者らの研究により、観察対象物２に照射する電磁波３１の波長を観察対象物２に含まれる感応因子の吸収波長帯域内の値に設定すると、照射した電磁波３１により感応因子に双極子モーメントの変化を効果的に誘起させ得ることが分かったからである。換言すれば、感応因子にその吸収波長帯域外の波長の電磁波を照射しても、感応因子に吸収されず、感応因子の双極子モーメントも有効に変化しない。この点に関する原理的な説明としては、電磁波３１の照射による感応因子の双極子モーメントの変化は量子論的な状態変化の一種であるため、感応因子の双極子モーメントの変化が生じる際には照射した電磁波３１の一部が感応因子によって吸収され、その吸収された電磁波３１のエネルギーが双極子モーメントの変化に転換されているものと考えられる。このため、吸収が行われない波長の電磁波３１を感応因子に照射しても、感応因子の双極子モーメントの変化等も生じないと考えられる。
【００８６】
電磁波３１の波長について、より好ましくは、電磁波３１を観察対象物２に含まれる感応因子に照射したときに感応因子による電磁波３１の吸収度（Absorbance）が所定の下限基準レベル以上、かつ所定の上限基準レベル以下になるような有効吸収波長帯域内に設定するのが好ましい。吸収度Ａbsは、感応因子に電磁波３１を照射したときの電磁波３１の入射強度をIinとし、透過強度をIoutとしたとき、
Abs＝−log(Iout／Iin）
で与えられる無次元量である。なお、上の対数は常用対数である。
【００８７】
上記の有効吸収波長帯域の下限（下限基準レベル）を設定したのは、感応因子による電磁波３１の所定レベル以上の吸収がないと、観察対象物２内の誘電率の分布の有効な変化を生じさせるだけの感応因子の双極子モーメントの変化が得られないからである。また、有効吸収波長帯域の上限（上限基準レベル）を設定したのは、感応因子による電磁波３１の吸収度が必要以上に大きすぎると、観察対象物２に照射した電磁波３１のうち、感応因子により吸収される電磁波３１の割合が大きくなりすぎ、観察のために観察対象物２から取得される電磁波（透過波又は反射波）の強度が弱くなりすぎ、検出精度が低下するという問題があるからである。有効吸収波長帯域の下限基準レベルは例えば０．２２程度（例えば、０．２２）に設定され、上限基準レベルは例えば３程度（例えば、３）に設定される。
【００８８】
このような感応因子の電磁波吸収特性と観察用の電磁波３１の波長との関係が分かる前は、電磁波３１の波長と感応因子の種類の組み合わせを煩雑な試行錯誤により決定していたが、感応因子の電磁波吸収特性と観察用の電磁波３１の波長との関係を利用することにより、電磁波３１の波長と感応因子の種類の好ましい組み合わせを容易に決定できるようになった。
【００８９】
また、各波長の電磁波３１に対する感応因子の吸収特性は比較的容易に計測できるため、感応因子の選定を有利に行うことができる。
【００９０】
なお、感応因子に吸収された電磁波３１のエネルギーは双極子モーメントの変化だけでなく、熱的な振動モード等の他の量子論的な他の状態変化に転換され、感応因子に吸収された電磁波３１のエネルギーのどのくらいの割合が双極子モーメントの変化に転換されたのかを計測するのは容易でない。しかし、感応因子の有効吸収波長帯域は比較的容易に調べられるため、それを利用して電磁波３１の波長と感応因子の種類の好ましい組み合わせを選定することにより、その選定作業が飛躍的に効率化される。
【００９１】
次に、いくつかの試験試料について各波長の電磁波の吸収度を計測し、それらの試料が電磁波３１との関係で感応因子として採用可能か検討してみる。なお、感応因子とは、電磁波３１を受けてその双極子モーメントが変化する電磁波感応が生じる感応物質そのものだけでなく、そのような感応物質が溶媒に溶解してなる溶液（感応溶液）も含むものとする。感応因子を観察対象物２内に導入する場合は、液体である感応溶液の方が導入処理も容易であり、好ましい。
【００９２】
なお、ここでは電磁波３１として、可視から近赤外の波長領域に属するレーザー光を用いる場合における、感応因子の好ましい例について議論する。電磁波３１の波長の具体例として可視から近赤外の波長領域を挙げるのは、次のような技術的な意味がある。電磁波３１として用いるレーザー光の波長の具体例の上限を近赤外領域に設定したのは、波長がそれ以上長くなると観察対象物２の断面の構造等に関する情報を取得する際の分解能が悪化するからである。また、波長が近赤外領域よりも長くなると、水により吸収される割合が大きくなり、本実施形態の技術を水を含んだ観察対象物２（例えば、人の眼底部等の生体組織）の観察に有効に適用できなくなるからである。また、レーザー光の波長の具体例の下限を可視領域に設定したのは、紫外光は生体組織への影響が大きく、人体組織の観察には適さないからである。それ故、電磁波３１として可視から近赤外の波長領域に属するレーザー光を用いることにより、有利な分解能で生体組織等の観察対象物２の断面の構造等に関する情報を取得できる。なお、電磁波３１として用いるレーザー光の波長の範囲を数値により示すと、３６０ｎｍ程度以上（例えば、３６０ｎｍ以上）、かつ２．５μｍ程度以下（例えば、２．５μｍ以下）ということになる。
【００９３】
ここでは、試験試料として、ブリリアントブルー（Brilliant Blue FCF (C37H34N2Na2O9S3)）を水に溶かしてなるブリリアントブルー水溶液、ペンタセン（Pentacene (C22H14)）をエタノールに溶かしてなるペンタセンエタノール溶液、インドシアニングリーン（Indocyanine Green）（以下、「ＩＣＧ」と記す）を水に溶かしてなるＩＣＧ水溶液、及び、水を用いた。
【００９４】
なお、試験試料に水を含めたのは、水は生体組織の主要な構成要素であるため、水の電磁波感応効果（電磁波に感応して双極子モーメントが変化する効果）を基準とするためである。すなわち、観察対象物２として生体組織を選択した場合、感応因子として有効に機能するためには、水よりも優位な電磁波感応効果を発揮する必要があるからである。この観点より、観察対象物２が生体組織である場合には、感応因子に求められる特性として、観察用の電磁波３１（例えば、特定の波長のレーザー光）に対する水の双極子モーメント（又は誘電率）の変化度よりも高い変化度で感応因子の双極子モーメント（又は誘電率）が変化する必要があると言える。
【００９５】
吸収度の測定は、図５に示すように、特定の波長の光を照射可能な光源ユニット４１と、入射した光の強度を検出する受光ユニット４２とを用いて行われる。光源ユニット４１が出力する光の波長は変化可能となっている。光源ユニット４１には計測用及び参照用の２つの光出射口が設けられており、同じく受光ユニット４２にも計測用と参照用の２つの光受光部が設けられている。光源ユニット４１の計測用の光出射口と受光ユニット４２の計測用の受光部との間には、試験試料となる溶液が入れられた石英セル４３が置かれ、光源ユニット４１の計測用の光出射口と受光ユニット４２の計測用の受光部との間には、何も入っていない空の参照用の石英セル４３が置かれる。そして、光源ユニット４１の各光出射口から出射した各波長の光を、試験溶液の入った石英セル４３及び空の参照用の石英セル４３にそれぞれ透し、受光ユニット４２の各受光部にそれぞれ受光させ、受光強度を検出する。続いて、参照用の受光部の受光強度を基準として、その受光強度で計測用の受光部の受光強度を割り算し、その割り算値の対数値を各波長の吸収度とする。これによって、試験試料を格納する容器（石英セル）等の影響を除外しながら、試験試料の各波長における吸収度を計測できる。
【００９６】
図６ないし図９は、各試験試料の吸収度の計測結果（吸収波長スペクトル）を示すグラフであり、横軸は照射した光の波長が設定され、縦軸は各波長の吸収度が設定されている。また、図６はブリリアントブルー水溶液の吸収波長スペクトルを示し、図７はペンタセンエタノール溶液の吸収波長スペクトルを示し、図８はＩＣＧ水溶液の吸収波長スペクトルを示し、図９は水の吸収波長スペクトルを示している。なお、各溶液に溶かされるＩＣＧ等の媒質濃度については特に限定はない。ＩＣＧ等の溶質による高い電磁波感応効果（電磁波に感応して双極子モーメントが変化する度合い）を希望するのであれば、溶質濃度を高く設定すればよく、逆に低い電磁波感応効果で十分である場合には、溶質濃度を低く設定すればよい。但し、検出対象物２を生体組織等する場合には、生体組織に対する影響を考慮して媒質濃度を設定する必要がある。
【００９７】
図６の計測結果より、ブリリアントブルー水溶液に関する上記の有効吸収波長帯域は、例えば約５００ｎｍから約７５０ｎｍの範囲であることが分かった。図７の計測結果より、ペンタセンエタノール溶液の有効吸収波長帯域は、例えば約４３０ｎｍから約８８０ｎｍの範囲であることが分かった。図８の計測結果より、ＩＣＧ水溶液の上記有効吸収波長帯域は、例えば約５００ｎｍから約９５０ｎｍの範囲であることが分かった。図９の計測結果より、水の有効吸収波長帯域は、例えば約９００ｎｍから約１０５０ｎｍの範囲、及び１１２０ｎｍから１３００ｎｍの範囲にあり、さらに赤外領域にいくつかの吸収波長帯域があることが分かった。なお、図９の計測結果より、水の吸収波長帯域は可視領域よりも長波長側に分布しているため、ブリリアントブルー水溶液及びＩＣＧ水溶液の可視領域での吸収波長特性は、主に溶質であるブリリアントブルー及びＩＣＧの影響に依るものであることが分かる。また、エタノールも可視領域に吸収波長帯域を有さないことが分かっているため、ペンタセンエタノール溶液の可視領域での吸収波長特性についても、主にペンタセンの影響によるものであることが分かる。
【００９８】
観察用の電磁波３１として用いる光（レーザー光）の波長を具体的に特定して、感応因子として上記４種類の試験試料のどれか好ましいかを検討する。例えば、レーザー光の波長を約８００ｎｍとした場合、ＩＣＧ水溶液が、有効吸収波長帯域の中央付近に８００ｎｍの波長を含んでいるため、感応因子として最も好ましいであろうということが分かる。また、ペンタセンエタノール溶液も、有効吸収波長帯域の裾部分ではあるが８００ｎｍの波長を含んでいるため、感応因子として使用可能ということが分かる。また、ブリリアントブルー水溶液、及び、水については、その有効吸収波長帯域内に８００ｎｍの波長を含まないため、感応因子として使用困難ということが分かる。なお、この点に関連しては、後述の図１２に示す光干渉断層計を用いて実際に試験を行っているので、その試験結果を後述する。
【００９９】
ここで、感応因子として有望な材料について記載する。まずは、色素（有機色素と無機色素を含む）等の生理活性物質が挙げられる。色素として種々のものが知られているが、色素は可視から近赤外の波長領域に光を吸収する吸収波長帯域を有しているものが多い。このため、感応因子に色素を用いることにより、観察用の電磁波の波長と、感応因子として用いる色素の組合せの自由度を拡大できる。また、感応因子として有機色素を用いる場合、有機色素は生体組織内に多く存在するため、生体組織内に存在する有機色素を感応因子として利用できるという利点がある。他の生理活性物質としては、例えばタンパク、コレステロール、脂肪球、脂質、赤血球、白血球、血小板などが挙げられる。この他、感応因子として水、氷、アルコール、ガラス、石英、ダイヤモンド、プラスチック、半導体なども挙げられる。但し、これらの材料の吸収波長特性と観察用の電磁波の波長との関係が上記の条件を満たす必要がある。
【０１００】
また、電磁波３１として用いられるレーザー光は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光であるのが好ましい。
【０１０１】
電磁波３１としてパルス状に断続的に出力されパルスレーザー光（例えば、超短パルスレーザー光）を用いることにより、単位時間当たりのパルスレーザー光の出力レベルを抑制しながらパルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくできる。これにより、パルスレーザー光が観察対象物２内に入射した際に、観察対象物２内にてレーザー光による大振幅の電磁波を感応因子に作用させて、感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、単位時間当たりのパルスレーザー光の出力レベルは抑制されているため、パルスレーザー光の照射による観察対象物２への影響を抑制できる。
【０１０２】
また、パルスレーザー光のパルス時間幅を短くすることにより、不確定性原理により、パルス波長幅（バンド幅）を大きくできる。観察対象物２に照射したパルスレーザー光の反射光と、観察対象物２を経ていない参照光との位相差等に基づいて観察対象物２内のパルスレーザー光の照射方向に沿った断面の構造に関する情報を取得する場合には、パルスレーザー光のパルス波長幅（バンド幅）を大きくすることにより、観察対象物２の断面の前記照射方向に対する分解能を向上させることができる。
【０１０３】
また、観察対象物２内の構造等が時間的に変化している場合に、パルスレーザー光のパルス時間幅を短くすることにより、時間的に変化する観察対象物２内の構造等に関する情報を、ストロボ撮影的に微細な時間間隔（例えば、パルスレーザー光の発振周期）で取得できる。
【０１０４】
電磁波３１として用いるパルスレーザー光のパルス時間幅は、パルスレーザー光が観察対象物２に入射されてから、パルスレーザー光により励起された観察対象物２内の感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長よりも短いことが好ましい。ここで、パルス時間幅とは、いわゆる半値全幅のことをと言い、パルス波形をピーク値の半値の部分で横軸に沿って切断したときのパルス波形の幅である。後述するパルス波長幅についても同様に半値全幅のことを言う。
【０１０５】
これにより、パルスレーザー光のパルス時間幅が、パルスレーザー光が観察対象物２に入射されてから、パルスレーザー光により励起された観察対象物２内の感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長（例えば、１００マイクロ秒程度のオーダー）よりも短くなる。一方、観察対象物２内のパルスレーザー光による感応因子の双極子モーメントの変化は、パルスレーザー光の観察対象物２への入射とほぼ同時に生じ、パルスレーザー光により励起された観察対象物２内の感応因子から状態遷移に伴う光放出が為されるタイミングよりも早い。このため、パルスレーザー光が観察対象物２に入射した際、感応因子からの状態遷移に伴う光放出が為される前に、感応因子の双極子モーメントが変化して観察対象物２内の誘電率の分布が変化し、その誘電率の分布の変化の影響を受けたパルスレーザー光が反射光又は透過光として観察対象物２外に出射する。その結果、パルスレーザー光により励起された観察対象物２内の感応因子から状態遷移に伴って放出される放出光の影響を受けることなく、パルスレーザー光を用いて観察対象物２内の構造に関する情報を取得できる。
【０１０６】
具体的には、例えば、電磁波３１として用いるパルスレーザー光のパルス時間幅を、１０フェムト秒程度以上（例えば、１０フェムト秒以上）、かつ１ピコ秒程度以下（例えば、１ピコ秒以下）の値とするのが好ましい。すなわち、電磁波３１として用いるパルスレーザー光として、パルス時間幅がフェムト秒スケールのフェムト秒パルスレーザー光を用いるのが好ましい。このようなパルス時間幅が極めて短いパルスレーザー光を超短パルスレーザー光と呼ぶこともある。
【０１０７】
ここで、パルスレーザー光のパルス時間幅の下限を１０フェムト秒程度としたのは、パルス時間幅が１０フェムト秒程度未満のパルスレーザー光は、光学系を通過した際の分散によるパルス時間幅の拡大が大きく、生成が困難だからである。また、パルス時間幅の上限を１ピコ秒程度としたのは、不確定性原理によりパルス時間幅との関係で定まるパルスレーザー光のパルス波長幅が、パルス時間幅が１ピコ秒程度より長くなると小さくなりすぎて、撮像対象物２の断面の構造等を観察する際の分解能が低下しすぎるからである。例えば、パルスレーザー光のパルス時間幅が１０フェムト秒程度であれば１μｍ程度かそれよりも微細なスケールの分解能が期待でき、１００フェムト秒程度であれば１〜３μｍ程度の分解能が期待でき、１ピコ秒程度であれば１０μｍ程度かそれよりも大きなスケールの分解能が期待できる。
【０１０８】
それ故、電磁波３１として用いるパルスレーザー光のパルス時間幅を１０フェムト秒程度以上、かつ１ピコ秒程度以下の値とすることにより、単位時間当たりのパルスレーザーの出力レベルを抑制しながら、パルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくして、パルスレーザー光により観察対象物２内の感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、観察対象物２の断面の構造等に関する情報を高い分解能で取得できる。
【０１０９】
このようなパルスレーザー光の一例としては、図１０及び図１１に示すものが挙げられる。このパルスレーザー光のパルス時間幅は１００フェムト秒程度となっており、パルス波長幅は１５ｎｍ程度となっている。また、このパルスレーザー光のピーク波長（パルス波形のピークでの波長）は、約７９５ｎｍとなっている。
【０１１０】
次に、図４を参照して、電磁波３１の照射による観察対象物２に含まれる感応因子が双極子モーメントの変化を利用して観察対象物２内の構造等の検出がどのようにして行われるのかを説明する。
【０１１１】
電磁波３１が上記の観察対象物２に照射された場合、図４に示すように、観察対象物２のマイナスＺ方向側及びプラスＺ方向の表面２ａ，２ｂ、及び媒質２１と媒質２２との境界部２３ａ，２３ｂにて電磁波３１の反射が生じ得る。このため、図１に示すように、第２の検出ユニット１２２により透過波を検出する場合、第２の検出ユニット１２２により検出される信号電磁波３３には、観察対象物２の表面２ａ，２ｂ又はその内部の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂで複数回（例えば、偶数回）反射された１又は複数の反射波成分が含まれている。その反射波成分は、反射により生じた経路長の増大に伴い、第２の検出ユニット１２２に入射するときの位相が変化する。それ故、参照電磁波３２が第１の検出ユニット１２１に入射するときの位相と信号電磁波３３に含まれる反射波成分の位相との位相差に関する情報を検出することにより、その検出した位相差に関する情報に基づいて、例えば観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂと観察対象物２の表面２ａ，２ｂとのＺ方向に沿った距離、又は、観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ間のＺ方向に沿った距離等を検出できる。
【０１１２】
例えば、観察対象物２の表面２ａ，２ｂ及び境界部２３ａ，２３ｂのうち、境界部２３ａ，２３ｂでの電磁波３１の反射が最も顕著である場合について説明する。この場合、信号電磁波３３に含まれる反射波成分のうち、図４に示すように、境界部２３ａ，２３ａで１回ずつ（合計２回）反射されてプラスＺ方向の出射する反射波成分３３ａと参照電磁波３２との位相差に関する情報に基づいて、境界部２３ａ，２３ｂ間のＺ方向に沿った距離を検出できる。
【０１１３】
参照電磁波３２と信号電磁波３３に含まれる反射波成分との位相差に関する情報の検出は、例えば次のようにして行われる。参照電磁波３２及び信号電磁波３３の検出を行いながら、第１の検出ユニット１２１を第１の駆動部１２３により上記基準設定位置からＺ方向（例えば、プラスＺ方向）に移動させ、第１の検出ユニット１２１の移動に伴って生じる信号処理部１２５の処理結果の変化を解析する。例えば、信号処理部１２５に、第１の検出信号と第２の検出信号との混合又は相関処理等を行わせてもよい。そして、信号処理部１２５から与えられる信号の値が極大となったときの第１の検出ユニット１２１の基準設定位置からの移動距離に基づいて、参照電磁波３２と信号電磁波３３に含まれる反射波成分との位相差（又は経路差）に関する情報を取得してもよい。
【０１１４】
また、信号電磁波３３に経路長の異なる複数の反射波成分が含まれている場合がある。この場合には、第１の検出ユニット１２１を移動させる過程で、信号処理部１２５から与えられる信号の値が、反射波成分の数に応じて複数回のピークを形成する。この場合も、その信号の各ピークに対応する第１の検出ユニット１２１の基準設定位置からの移動距離に基づいて、参照電磁波３２と信号電磁波３３に含まれる各反射波成分との位相差（又は経路差）に関する情報が得られる。
【０１１５】
また、第２の駆動部１２４によって第２の検出ユニット１２２をＸ方向、Ｙ方向に移動させることにより、観察対象物２内の全体について、媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ等の構造に関する情報を取得できる。例えば、観察対対象物２をＺ方向と平行な任意の断面で切った断面における媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ等の構造に関する情報を取得できる。
【０１１６】
他の例として、図３に示すように、第２の検出ユニット１２２により反射波を検出する場合について説明する。この場合、第２の検出ユニット１２２が検出する信号電磁波３３には、観察対象物２の表面２ａ，２ｂ又はその内部の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂで１又は複数回（例えば、奇数回）反射された１又は複数の反射波成分が含まれている。そして、この場合においても、その反射波成分は、反射により生じた経路長の増大に伴い、第２の検出ユニット１２２に入射するときの位相が変化する。それ故、参照電磁波３２が第１の検出ユニット１２１に入射するときの位相と信号電磁波３３に含まれる反射波成分の位相との位相差に関する情報を検出することにより、その検出した位相差に関する情報に基づいて、例えば観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂと観察対象物２の表面２ａ，２ｂとのＺ方向に沿った距離、又は、観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ間のＺ方向に沿った距離等を検出できる。
【０１１７】
さらに、反射型の構成では、信号電磁波３３に複数の反射波成分が含まれている場合、位相がより遅れている反射波成分ほど、観察対象物２の表面２３ａからプラスＺ方向に沿ってより深い境界部２３ａ，２３ｂ等の反射面で反射されて帰ってきた成分であることが分かる。このため、観察対象物２内における電磁波３１が反射された境界部２３ａ，２３ｂ等の反射面の観察対象物２の表面２ａ等を基準とした位置（例えば、深さ等）に関する情報を取得できる。さらに、その取得情報に基づいて、例えば観察対象物２を任意の断面で切った断面における媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ等の形状、サイズ等に関する情報も取得できる。
【０１１８】
また他の例として、参照電磁波３２及び信号電磁波３３の検出結果に基づいて、参照電磁波３２の強度を基準とした信号電磁波３３の強度に関する情報を取得することにより、その検出結果に基づいて観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂに関する情報を取得することもできる。例えば図２に示す観察対象物２の場合、観察対象物２内に入射した電磁波３１が媒質２２の表面（媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ）で反射される。このため、観察対象物２内におけるマイナスＺ方向（電磁波３１の照射側）から見て、媒質２２が存在する部分では、媒質２２が存在しない他の部分と比べて、境界部２３ａ，２３ｂでの反射の影響により、観察対象物２からプラスＺ方向に出射する信号電磁波３３の強度が低下し、観察対象物２からマイナスＺ方向に出射する信号電磁波３１の強度は増大する。よって、参照電磁波３２の強度を基準として、マイナスＺ方向から見たときの観察対象物２からマイナスＺ方向又はプラスＺ方向に出射する信号電磁波３１の強度の分布を調べることにより、観察対象物２内における媒質２２が存在する部分のマイナスＺ方向から見た外形又は大きさ等に関する情報を取得できる。
【０１１９】
また他の例として、参照電磁波３２を利用せずに、マイナスＺ方向から見たときの観察対象物２からマイナスＺ方向又はプラスＺ方向に出射する信号電磁波３１の強度の分布を調べることにより、観察対象物２内における媒質２２が存在する部分のマイナスＺ方向から見た外形又は大きさ等に関する情報を取得することもできる。
【０１２０】
また、観察対象物２内に前記感応因子を積極的に導入する場合には、以下のような効果が得られる。すなわち、観察対象物２内の特に観察対象となる部分（例えば、一部の媒質、構造物等）に前記感応因子を導入することにより、その部分の構造に関する情報をより鮮明な状態で取得できる。
【０１２１】
なお、上述の図１の観察装置１において、参照電磁波３２と信号電磁波３３に含まれる反射波成分との位相差に関する情報を検出するための構成としては、次の構成も採用可能である。すなわち、信号処理部１２５が、参照電磁波３２の検出により得られる第１の検出信号、及び信号電磁波３３の検出により得られる第２の検出信号の少なくともいずれか一方の位相を可変な調整幅で進退させるようにしてもよい。これにより、第１の検出信号及び第２の検出信号の少なくともいずれか一方の位相の進退幅を信号処理部１２５により調整しつつ、参照電磁波３２の位相と信号電磁波３３の位相の相対的な位置変化等を検出することにより、参照電磁波３２と信号電磁波３３との位相差に関する情報を容易に取得できる。この構成では、第１の検出ユニット１２１をＺ方向に沿って移動させるための第１の駆動部１２３を省略でき、観察装置１の構成の簡略化が図れる。なお、この構成では、信号処理部１２５が本発明に係る位相調節部の役割を担っている。
【０１２２】
この構成のより具体的な動作等について説明する。なお、まず基準設定として、観察対象物２が配置されていない状態で、第１及び第２の検出ユニット１２１，１２２により電磁波３１を検出し、その結果得られる第１の検出信号と第２の検出信号の位相が等しくなるように、信号処理部１２５により第１の検出信号又は第２の検出信号の位相が進退されて調節される。続いて、観察対象物２を設置した状態で、参照電磁波３２及び信号電磁波３３を検出し、その結果得られる第１及び第２の検出信号に基づいて、第１の検出信号の位相に対する第２の検出信号の位相のずれ量（位相差）を検出する。
【０１２３】
また、上述の図１に示す観察装置１では、参照電磁波３２と信号電磁波３３とを第１の検出ユニット１２１と第２の検出ユニット１２２とによって個別に検出した。この点に関する変形例として、参照電磁波３２と信号電磁波３３とを導波手段等を用いて重畳させ、その重畳により得られた干渉波を第１の検出ユニット１２１又は第２の検出ユニット１２２により検出してもよい。そして、その検出の結果得られる干渉波の強度に関する情報等を、信号処理部１２５により取得し、その結果を制御部１３に与えるようにしてもよい。この場合、検出ユニット１２１，１２２の一方は省略してもよい。
【０１２４】
また、上述の図１に示す観察装置１では、信号電磁波３３を検出する第２の検出ユニット１２２をＸ方向、Ｙ方向に移動させる構成としたが、この点に関する変形例として次の構成が挙げられる。すなわち、第２の検出ユニット１２２に、略線状又は略面状に配置された信号電磁波３３を検出する複数の検出要素（例えば、受信アンテナ等）を設けた構成が挙げられる。複数の検出要素の配置形態は、例えばＸ方向又はＹ方向に沿って略線状に配置する形態、あるいは、ＸＹ平面に沿って略面状（例えば、複数列、複数行のマトリクス状）に配置する形態等が挙げられる。この場合、第２の検出ユニット１２２をＸ方向、Ｙ方向に移動させる第２の駆動部１２４の全部又は一部の機能を省略してもよい。
【０１２５】
次に、図１２に示す光干渉断層計１Ａを用いて実際に観察対象物２の観察を行った結果について説明する。図１２に示す光干渉断層計１Ａは、図１の観察装置１の一具体例であり、図１の観察装置１の構成と対応する部分には同一の参照符号を付して説明の重複を回避する。
【０１２６】
この光干渉断層計１Ａでは、出力部１１が観察用の電磁波として図１０及び図１２に示すパルスレーザー光３１ａを出力する。より具体的には、出力部１１は光源ユニットとしてモード同期チタンサファイア超短パルスレーザー装置を備えて構成されている。パルスレーザー光３１ａのパルス周波数は８２ＭＨｚであり、１秒当たりの出力レベルは１５ｍＷ程度である。
【０１２７】
また、この光干渉断層計１Ａでは、分割結合光学系４６が備えられている。この分割結合光学系４６は、出力部１１から出力されたパルスレーザー光３１ａを観察対象物２に向かう照射光３１ｂと参照物体（例えば、ミラー）４７に向かう参照光３１ｃとに分割するとともに、観察対象物２で反射された照射光３１ｂの反射光と、参照物体４７で反射された参照光３１ｃの反射光とを重畳させて干渉光４８を生成する。分割結合光学系４６の主な構成要素として、図１２に示す構成ではハーフミラーが用いられているが、光の入射側及び出射側の双方に分岐した２つの入出力端を有する分岐型の光ファイバ（あるいは、導光体）を用いてもよい。
【０１２８】
分割結合光学系４６と観察対象物２との間の光路長と、分割結合光学系４６と参照物体４７との間の光路長とは実質的に等価に設定されており、観察対象物２で反射されて分割結合光学系４６に到達する照射光３１ｂの光路長と、参照物体４７で反射されて分割結合光学系４６に到達する参照光３１ｃの光路長とが等しいときに、２つの反射波により生成される干渉光４８の強度が極大値を形成する。一方、上述の図４の例で示したように、内部構造を有する観察対象物２の場合、観察対象物２からの照射光３１の反射光には、観察対象物２内における深さ方向の反射位置が異なる複数の光が含まれることとなる。
【０１２９】
このため、参照物体４７を参照光３１ｂが参照物体４７に入射する際の光軸方向（入射方向）に沿って矢印Ａ１で示すように駆動（走査）して参照光３１ｂの光路長を変化させれば、照射光３１ｂの反射光に含まれる観察対象物２内における深さ方向の反射位置が異なる各光の光路長に、参照光３１ｂの光路長が一致する度に、分割結合光学系４６から出力される干渉光４８の強度が極大値を形成する。よって、参照物体４７の位置情報と、干渉光４８の強度に関する情報とに基づいて、観察対象物２の断面の構造に関する情報（断層画像等）が得られる。参照物体４７は、矢印Ａ１で示す方向（参照光３１ｃの光軸方向）に沿って移動可能となっており、制御部１３の制御により動作する駆動部４９によって矢印Ａ１で示す方向に駆動される。変形例として、参照物体４７を参照光３１ｃの光軸方向に沿って駆動する代わりに、駆動部４９により観察対象物２を照射光３１ｂの光軸方向に沿って駆動してもよい。
【０１３０】
なお、この光干渉断層計１Ａにおいて、観察対象物２の所定方向（例えば、図１２のＹ軸方向）に沿った断面の画像を取得する際には、照射光３１ａの観察対象物２への入射位置をＹ軸方向に移動させて、Ｙ軸方向の各座標点における観察対象物２の断面の構造を検出すればよい。照射光３１ａの観察対象物２への入射位置の移動は、例えば、照射光３１a等の光路上に照射光３１aの光路をＹ軸方向に移動させる光路変換用の光学系を挿入することにより、あるいは、観察対象物２を光干渉断層計２Ａに対してＹ軸方向に移動させることにより行われる。
【０１３１】
検出部１２の受光ユニット１２ａは、分割結合光学系４６から出力された干渉光４８を受光して電気信号（検出信号）に変換し、制御部１３に送る。例えば、受光ユニット１２ａはアバランシェ・ダイオード等の半導体受光素子を用いて構成されている。また、検出部１２の受光ユニット１２ａの前段には、受光ユニット１２ａに入射する干渉光４８を調節するためのレンズ等の光学系が配置される場合がある。制御部１３は、駆動部４９を介して参照物体４７を矢印Ａ１で示す方向に駆動するとともに、参照物体４７の位置情報と、検出信号により得られる情報（干渉光の強度に関する情報等）とに基づいた解析処理により、観察対象物２の断面の構造に関する情報（断層画像等）を形成する。
【０１３２】
図１３は、観察対象物２として用いられる第１の試験構造物２Ａの断面の構成を模式的に示す断面図である。この第１の試験構造物２Ａは、４枚のメンディングテープ５０を貼り合わせてなるメンディングテープ積層物を試験材料である溶液に所定時間だけ浸すことにより構成されている。メンディングテープ積層物を溶液に浸すことにより、溶液が積層された各メンディングテープ５０の間の僅かな隙間に染み込み、メンディングテープ５０の間に溶液の薄膜層５０ａが形成される。これとともに、溶液又は溶液中に溶かされた溶質とメンディングテープ５０のテープ基材との親和性がある場合には、メンディングテープ積層物の表面にも、溶液又は溶液に溶かされた溶質からなる薄膜層５０ｂが形成される。また、溶液又は溶液中に溶かされた溶質とメンディングテープ５０のテープ基材の裏面に付与された粘着剤との親和性がある場合には、メンディングテープ積層物の裏面にも、溶液又は溶液に溶かされた溶質からなる薄膜層５０ｃが形成される。なお、試験構造物２Ａに用いられるメンディングテープ１層分の厚みは４０〜５０μｍ程度あり、そのうち、テープ基材の厚みが２０〜３０μｍ程度あり、残りの厚み部分が粘着剤と隙間の部分となっている。図１３中の矢印Ａ２は、試験構造物２Ａに照射光３１ｂを入射させる際の入射方向を示している。
【０１３３】
ここでは、第１の試験構造物２Ａとして、メンディングテープ積層物をブリリアントブルー水溶液に浸したもの、メンディングテープ積層物をペンタセンエタノール溶液に浸したもの、メンディングテープ積層物をＩＣＧ水溶液に浸したもの、及びメンディングテープ積層物を水に浸したものの４種類を用意した。但し、試験材料として水を用いた場合には、水とメンディングテープのテープ基材との親和性が低いため、メンディングテープ積層物が水中から引き上げられるのに伴って、水がテープ基材によって弾かれてメンディングテープ積層物の表面に残らず、薄膜層５０ｂは形成されない。また、試験材料としてブリリアントブルー水溶液を用いた場合にも、水及びその溶質であるブリリアントブルーとメンディングテープのテープ基材との親和性が低いため、メンディングテープ積層物がブリリアント水溶液中から引き上げられるのに伴って、ブリリアントブルー水溶液がテープ基材によって弾かれてメンディングテープ積層物の表面に残らず、薄膜層５０ｂは形成されない。溶液としてペンタセンエタノール溶液を用いた場合には、その溶質であるペンタセンとメンディングテープのテープ基材との親和性がよいため、メンディングテープ積層物の溶液への浸漬により、メンディングテープ積層物の表面にペンタセンからなる薄膜層５０ｂが形成される（引き上げ後、溶媒であるエタノールは気化する）。溶液としてＩＣＧ水溶液を用いた場合には、その溶質であるＩＣＧとメンディングテープのテープ基材との親和性がよいため、メンディングテープ積層物の溶液への浸漬により、メンディングテープ積層物の表面にＩＣＧからなる薄膜層５０ｂが形成される（引き上げ後、溶媒である水は蒸発する）。メンディングテープ積層物の裏面については、粘着剤と、水及び各溶質との親和性がよいため、メンディングテープ積層物の各溶液への浸漬により、ブリリアントブルー、ペンタセン又はＩＣＧの薄膜層５０ｃが形成される。なお、メンディングテープ積層物を水に浸漬した場合には、メンディングテープ積層物の裏面に付着した水が蒸発するため、裏面の水の薄膜層５０ｃについてはそれが無い状態で観察が行われる。
【０１３４】
その観察結果を図１４ないし図２１に示す。図１４及び図１５はメンディングテープ積層物をブリリアントブルー水溶液に浸したものを用いたときの観察結果を示し、図１６及び図１７はメンディングテープ積層物をペンタセンエタノール溶液に浸したものを用いたときの観察結果を示し、図１８及び図１９はメンディングテープ積層物をＩＣＧ水溶液に浸したものを用いたときの観察結果を示し、図２０及び図２１はメンディングテープ積層物を水に浸したものを用いたときの観察結果を示している。また、図１４、図１６、図１８及び図２０のグラフの横軸は、参照物体４７の参照光３１ｃの光軸方向に沿った座標値に対応しており、縦軸は受光ユニット１２ａが受光した干渉光の強度を数値化したものである。これらのグラフに示す信号波形のうち、波形がパルス状に立ち上がっている部分が、第１の試験構造物２Ａにおけるメンディングテープ積層物の表面（又は表面に形成された溶液の薄膜層５０ｂ）、裏面（又は裏面に形成された薄膜層５０ｃ）、及び、各メンディングテープ５０間の隙間に形成された溶液の薄膜層５０ａに対応している。
【０１３５】
なお、今回の観察では、参照物体４７の参照光３１ｃを光軸方向に沿って所定ピッチで移動させながら、参照物体４７の各座標値（座標点）ごとに１．５秒ずつパルスレーザー光３１ａの照射を行った。このため、図１４、図１６、図１８及び図２０の各座標値（座標点）における干渉光の強度値は、１．５秒間の干渉光の受光光量の積算値に対応している。
【０１３６】
図１５、図１７、図１９及び図２１は、図１４、図１６、図１８及び図２０の検出結果に基づいて形成された断層画像を示している。図１５、図１７、図１９及び図２０中の横方向に延びる白いラインが、メンディングテープ積層物における各メンディングテープの間の試験試料である溶液が染み込んだ部分（溶液の薄膜層５０ａ）、及びメンディングテープ積層物の表面及び裏面（あるいは、表面又は裏面に形成された溶液の薄膜層５０ｂ，５０ｃ）に対応している。
【０１３７】
図２０及び図２１を参照して、メンディングテープ積層物を水に浸したものを用いたときの観察結果について説明する。ここで、図２０のグラフより、メンディングテープ積層物の表面が検出されているとともに、メンディングテープ５０間に形成される３つの水の薄膜層５０ａのうちの１層目と２層目の薄膜層５０ａは検出されているが、３層目の薄膜層５０ａ及びメンディングテープ積層物５０の裏面の検出が不明瞭になっている。また、図２１の断面画像についても、３層目の薄膜層５０ａ及びメンディングテープ積層物５０の裏面の画像が不明瞭である。この試験材料に水を用いたときの観察結果を基準として、試験材料にブリリアントブルー水溶液、ペンタセンエタノール溶液又はＩＣＧ水溶液を用いた各場合について観察結果を検討していく。
【０１３８】
メンディングテープ積層物をブリリアントブルー水溶液に浸したものを用いた場合では、図１４のグラフより、メンディングテープ積層物の表面の検出は明瞭であるが、メンディングテープ５０間に形成される３つのブリリアントブルー水溶液の薄膜層５０ｂ及びメンディングテープ積層物の裏面に形成されたブリリアントブルーの薄膜層５０ｃについて、その検出が不明瞭であり、ブリリアントブルー水溶液による電磁波感応効果は殆ど得られていないことが分かる。図２０の矢印Ａ３で示すメンディングテープ積層物の表面の検出信号値と、図１４の矢印Ａ４で示すメンディングテープ積層物の表面の検出信号値を比較しても、有効な差は得られていない。また、図１５の断面画像についても、メンディングテープ積層物の表面、メンディングテープ５０間の各薄膜層５０ａ、及び裏面の薄膜層５０ｃの画像が不明瞭である。
【０１３９】
メンディングテープ積層物をペンタセンエタノール溶液に浸したものを用いた場合では、図１６のグラフより、メンディングテープ積層物の表面及び裏面に形成された薄膜層５０ｂ，５０ｃ及びメンディングテープ５０間の各薄膜層５０ｂが明瞭に検出されており、ペンタセンエタノール溶液又はペンタセンによる電磁波感応効果が有効に得られていることが分かる。水に浸した場合と比較した増感度（図２０の矢印Ａ３で示す検出信号値で、図１６の矢印Ａ５で示す検出信号値を割り算した値）も、１．３３倍に向上しており、この点からも有効な増感効果が得られていることが分かる。また、図１７の断面画像についても、全体的に各薄膜層５０ａ〜５０ｃの画像の明瞭度が向上している。
【０１４０】
メンディングテープ積層物をＩＣＧ水溶液に浸したものを用いた場合では、図１８のグラフより、メンディングテープ積層物の表面及び裏面に形成された薄膜層５０ｂ，５０ｃ及びメンディングテープ５０間の各薄膜層５０ｂが非常に明瞭に検出されており、ＩＣＧ水溶液又はＩＣＧによる強い電磁波感応効果が得られていることが分かる。水に浸した場合と比較した増感度（図２０の矢印Ａ３で示す検出信号値で、図１８の矢印Ａ６で示す検出信号値を割り算した値）も、１．７８倍に向上しており、この点からも高い増感効果が得られていることが分かる。また、図１９の断面画像についても、全体的に各薄膜層５０ａ〜５０ｃの画像の明瞭度が向上している。
【０１４１】
次に、水とＩＣＧ水溶液の電磁波感応効果の違いを分かりやすく示すため、図１２の光干渉断層計２Ａを用いて次のような試験を行った。試験は、図２２及び図２３に示すように、第１及び第２の２つセル部５１，５２が設けられた第２の試験構造物２Ｂを用いて行われる。第１のセル部５１には水５３が溜められ、第２のセル部５２にはＩＣＧ水溶液５４が溜められている。各セル部５１，５２は、アクリル板５５の表面に深さ２ｍｍの凹部を２つ形成し、その凹部が形成されたアクリル板５５の表面に薄いガラス板５６を被せることにより形成されている。そして、図１２の光干渉断層計２Ａの照射光３１ｂが、図２３中の矢印Ａ１１に示す方向から第２の試験構造物２Ｂに照射される。
【０１４２】
図２４は水５３が溜められた第１のセル部５１を観察した際に得られる検出信号のグラフを示す図であり、図２５はＩＣＧ水溶液５４が溜められた第２のセル部５２を観察した際に得られる検出信号のグラフを示す図である。図２４及び図２５のグラフの横軸及び縦軸の構成は上述の図１４等のグラフと同じである。図２４及び図２５のグラフにおいて、信号波形の最初のピークは第２の試験構造物２Ｂのガラス板５６の表面による反射が検出されたものである。注目すべきは、矢印Ａ１２，１３で示すピークであり、これらがガラス板５６と、水５２又はＩＣＧ水溶液５４との境界面での反射に対応している。
【０１４３】
図２４及び図２５の観察結果より、水５２に比較してＩＣＧ水溶液５４の方がガラス板５６との境界面での照射光３１ｂの反射強度が大幅に向上しており、有効な電磁波感応効果が得られていることが分かる。
【０１４４】
図２６は、図２４及び図２５の検出信号に基づいて形成された図２２の第２の試験構造物２Ｂの断面線Ｌに沿った断面の構成に関する断面画像を示しており、図２６内の左側領域において矢印Ａ１４で示す横方向に延びる白いラインが水５３とガラス板５６との境界面に対応しており、図２６内の右側領域において矢印Ａ１５で示す横方向に延びる白いラインがＩＣＧ水溶液５４とガラス板５６との境界面に対応している。図２６の断面画像においても、矢印Ａ１４の白いラインよりも矢印Ａ１５の白いラインの方が格段に明瞭に現れていることが分かる。
【符号の説明】
【０１４５】
１ 観察装置、１Ａ 光干渉断層計、２ 観察対象物、２Ａ 第１の試験構造物、２Ｂ 第２の試験構造物、１１ 出力部、１２ 検出部、１３ 制御部、１４ 表示部、１５ 操作部、２１，２２ 媒質、３１ 電磁波、３１ａ パルスレーザー光、３１ｂ 照射光、３１ｃ 参照光、３２ 参照電磁波、３３ 信号電磁波、４６ 分割結合光学系、４７ 参照物体、４８ 干渉光、４９ 駆動部、１２１ 第１の検出ユニット、１２２ 第２の検出ユニット、１２３ 第１の駆動部、１２４ 第２の駆動部、１２５ 信号処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象物を観察する観察装置及び観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察対象物に対して電磁波を照射し、その反射波等を受信して観察対象物の内部の構造に関する情報を取得する技術として、各種のレーダ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の従来のレーダ装置では、例えば、観察対象物内における媒質が変化する境界部で反射された電磁波を検出し、その検出結果に基づいて観察対象物内の構造（例えば、観察対象物中に存在する物体等）に関する情報が取得される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２７９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の特許文献１等に記載のレーダ装置では、観察対象物内における媒質の境界部における誘電率の変化の度合いが小さい場合、媒質の境界部での電磁波の反射が十分に行われず、媒質の境界部の検出ができない、又は境界部の検出が不鮮明になることがある。
【０００５】
なお、観察対象物のＸ線撮像等でバリウム又は色素等の造影剤を用いる例がある。しかし、それらの造影剤は、観察対象物にＸ線等が照射された際に観察対象物中に陰を作ることにより、撮像画像の増感効果（コントラスト向上等）を得るためのものであり、本願発明の感応因子とは役割等が本質的に異なっている。
【０００６】
そこで、本発明の解決すべき課題は、観察対象物の内部の媒質が変化する境界部に関する情報を鮮明に取得できる観察装置及び観察方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明の観察装置に関する第１の局面では、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んだ観察対象物を観察する観察装置において、電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物に含まれる前記感応因子の双極子モーメントを変化させる出力部と、前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する解析部とを備える。
【０００８】
また、この発明の観察装置に関する第２の局面では、第１の局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波は、コヒーレントな電磁波である。
【０００９】
また、この発明の観察装置に関する第３の局面では、第１の局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波は、レーザー光である。
【００１０】
また、この発明の観察装置に関する第４の局面では、第３の局面に係る観察装置において、前記出力部が前記電磁波として出力する前記レーザー光は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光である。
【００１１】
また、この発明の観察装置に関する第５の局面では、第４の局面に係る観察装置において、前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光のパルス時間幅は、前記パルスレーザー光が前記観察対象物に入射されてから、前記パルスレーザー光により励起された前記観察対象物内の前記感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長よりも短い。
【００１２】
また、この発明の観察装置に関する第６の局面では、第４の局面に係る観察装置において、前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光のパルス時間幅は、１０フェムト秒程度以上、かつ１ピコ秒程度以下の値である。
【００１３】
また、この発明の観察装置に関する第７の局面では、第１ないし第６のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、前記感応因子による照射された電磁波の吸収が生じる前記感応因子の吸収波長帯域内に設定される。
【００１４】
また、この発明の観察装置に関する第８の局面では、第１ないし第６のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、その電磁波が前記感応因子に照射されたときに前記感応因子による電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上になるような値に設定される。
【００１５】
また、この発明の観察装置に関する第９の局面では、第８の局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、その電磁波が前記感応因子に照射されたときに前記感応因子による電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上、かつ所定の上限基準レベル以下になるような値に設定される。
【００１６】
また、この発明の観察装置に関する第１０の局面では、第１ないし第６のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、前記感応因子による照射された電磁波の吸収が生じる値に設定される。
【００１７】
また、この発明の観察装置に関する第１１の局面では、第１ないし第１０のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波は、可視から近赤外の波長領域に属するレーザー光である。
【００１８】
また、この発明の観察装置に関する第１２の局面では、第１１の局面に係る観察装置において、前記観察対象物は、生体組織である。
【００１９】
また、この発明の観察装置に関する第１３の局面では、第１ないし第１２のいずれかの局面に係る観察装置において、前記感応因子は、色素である。
【００２０】
また、この発明の観察装置に関する第１４の局面では、第１３の局面に係る観察装置において、前記感応因子は、有機色素である。
【００２１】
また、この発明の観察装置に関する第１５の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波に対する前記信号電磁波の変化度合を検出する。
【００２２】
また、この発明の観察装置に関する第１６の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波と前記信号電磁波との位相差に関する情報を取得する。
【００２３】
また、この発明の観察装置に関する第１７の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波の強度を基準として、前記信号電磁波の強度変化に関する情報を取得する。
【００２４】
また、この発明の観察装置に関する第１８の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波と前記信号電磁波とが重畳された干渉波を検出する。
【００２５】
また、この発明の観察装置に関する第１９の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記出力部が出力する前記電磁波はレーザー光であり、前記観察装置は、前記出力部から出力された前記レーザー光を前記観察対象物に向かう照射光と参照物体に向かう参照光とに分割するとともに、前記観察対象物を経由した前記照射光と前記参照物体を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成する分割結合光学系をさらに備え、前記検出部は、前記分割結合光学系から与えられた前記干渉光を検出する。
【００２６】
また、この発明の観察装置に関する第２０の局面では、第１ないし第１４のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記参照電磁波を検出する第１の検出ユニットと、前記信号電磁波を検出する第２の検出ユニットとを備える。
【００２７】
また、この発明の観察装置に関する第２１の局面では、第２０の局面に係る観察装置において、前記第１の検出ユニットは、前記参照電磁波の略到来方向に沿って移動可能であり、前記検出部は、前記第１の検出ユニットを前記参照電磁波の略到来方向に沿って移動させる第１の駆動部をさらに備える。
【００２８】
また、この発明の観察装置に関する第２２の局面では、第２０の局面に係る観察装置において、前記第２の検出ユニットは、前記信号電磁波の到来方向に沿って移動可能であり、前記検出部は、前記第２の検出ユニットを前記信号電磁波の到来方向に沿って移動させる第１の駆動部をさらに備える。
【００２９】
また、この発明の観察装置に関する第２３の局面の発明では、第２０の局面に係る観察装置において、前記検出部は、前記第１の検出ユニットの前記参照電磁波の検出により得られる第１の検出信号、及び前記第２の検出ユニットの前記信号電磁波の検出により得られる第２の検出信号の少なくともいずれか一方の位相を可変な調整幅で進退させる位相調節部をさらに備えた。
【００３０】
また、この発明の観察装置に関する第２４の局面では、第２０ないし第２３のいずれかの局面に係る観察装置において、前記第２の検出ユニットは、前記信号電磁波の到来方向に対して略垂直な１つの方向又は互いに異なる２つの方向に沿って移動可能であり、前記検出部は、前記第２の検出ユニットを前記信号電磁波の到来方向に対して略垂直な前記１つの方向又は前記互いに異なる２つの方向に沿って移動させる第２の駆動部をさらに備える。
【００３１】
また、この発明の観察装置に関する第２５の局面では、第２０ないし第２３のいずれかの局面に係る観察装置において、前記第２の検出ユニットは、前記信号電磁波の到来方向に対して略垂直な１つの方向に沿って略線状、又は前記信号電磁波の到来方向に対して略垂直な面に沿って略面状に配置され、前記信号電磁波を検出する複数の検出要素を備える。
【００３２】
また、この発明の観察装置に関する第２６の局面では、第２０ないし第２５のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部が検出する前記信号電磁波は、前記電磁波出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を透過した電磁波である。
【００３３】
また、この発明の観察装置に関する第２７の局面では、第２０ないし第２５のいずれかの局面に係る観察装置において、前記検出部が検出する前記信号電磁波は、前記電磁波出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物により前記電磁波の照射側に反射された電磁波である。
【００３４】
また、この発明の観察方法に関する第１の局面では、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んだ観察対象物を観察する観察方法において、出力部から電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物に含まれる前記感応因子の双極子モーメントを変化させながら、前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出部により検出し、前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する。
【００３５】
また、この発明の観察方法に関する第２の局面では、観察対象物を観察する観察方法において、前記観察対象物内に、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を導入する感応因子導入段階と、出力部から電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物内の前記感応因子の双極子モーメントを変化させながら、前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出部により検出し、前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する観察段階とを備える。
【００３６】
＜用語に関する記載＞
本願において、「感応因子の双極子モーメントが変化する」とは、感応因子の双極子モーメントの大きさ又は向きが変化することの他に、双極子モーメントが無の状態から誘起されることも含む。
【発明の効果】
【００３７】
この発明の観察装置に関する上記第１の局面では、観察対象物に対して出力部により電磁波を出力し、検出部により、出力部が出力した電磁波のうちの観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び観察対象物を経ずに到来する参照電磁波が検出され、その検出部の検出結果に基づいて、観察対象物の構造が解析される。このとき、出力した電磁波によって観察対象物に含まれる感応因子の双極子モーメントを変化させながら、信号電磁波と参照電磁波とが検出される。観察対象物内の感応因子の双極子モーメントを電磁波により積極的に変化させることにより、電磁波が照射されている間、観察対象物内では、感応因子の双極子モーメントが変化し、観察対象物内における誘電率の分布が変化する。これにより、観察対象物内における媒質が変化する境界部において、その境界部を挟んだ両側のいずれか一方側に感応因子が含まれている場合には、感応因子の双極子モーメントの変化により、感応因子が含まれている側の媒質の誘電率が変化する。このため、境界部の両側の媒質の誘電率の値について、積極的に差を生じさせること、あるいは誘電率の値の差を積極的に増大させることができる。その結果、観察対象物内の媒質の境界部において電磁波が的確に反射されるようになる。このため、観察対象物を経た信号電磁波と観察対象物を経ていない参照電磁波と検出し、参照電磁波と信号電磁波とを比較すること等により、観察対象物内の媒質の境界部等に関する情報を鮮明な状態で取得できる。例えば、参照電磁波を基準とし、観察対象物を経たことにより生じた信号電磁波の変化度合等に基づいて、観察対象物内の媒質の境界部等に関する情報を鮮明な状態で取得できる。
【００３８】
例えば、例として、検出部により観察対象物を透過した信号電磁波を検出する場合について説明する。検出部により検出される信号電磁波には、観察対象物の表面又はその内部の媒質の境界部で複数回（例えば、偶数回）反射された１又は複数の反射波成分が含まれている。その反射波成分は、反射により生じた経路長の増大に伴い、検出部に入射するときの位相が変化する。それ故、参照電磁波の位相と信号電磁波に含まれる反射波成分の位相との位相差に関する情報を検出することにより、その検出した位相差に関する情報に基づいて、例えば観察対象物内の媒質の境界部と観察対象物の表面との電磁波の入射方向に沿った距離、又は、観察対象物内の媒質の境界部間の電磁波の入射方向に沿った距離等を検出できる。
【００３９】
他の例として、検出部により観察対象物内の媒質の境界部で反射されて電磁波の出力部側に帰ってきた信号電磁波を検出する場合について説明する。この場合、検出部が検出する信号電磁波には、観察対象物の表面又はその内部の媒質の境界部で１又は複数回（例えば、奇数回）反射された１又は複数の反射波成分が含まれている。そして、この場合においても、その反射波成分は、反射により生じた経路長の増大に伴い、検出部に入射するときの位相が変化する。それ故、参照電磁波の位相と信号電磁波に含まれる反射波成分の位相との位相差に関する情報を検出することにより、その検出した位相差に関する情報に基づいて、例えば観察対象物内の媒質の境界部と観察対象物の表面との電磁波の入射方向に沿った距離、又は、観察対象物内の媒質の境界部間の電磁波の入射方向に沿った距離等を検出できる。さらに、この場合において、信号電磁波に複数の反射波成分が含まれている場合、位相がより遅れている反射波成分ほど、電磁波の観察対象物への入射面から入射方向に沿ってより深い境界部等の反射面で反射されて帰ってきた反射波成分であることが分かる。このため、観察対象物内における電磁波反射された境界部等の反射面の観察対象物の入射面等を基準とした位置（例えば、深さ等）に関する情報を取得できる。さらに、その取得情報に基づいて、例えば観察対象物を任意の断面で切った断面における媒質の境界部等の形状、サイズ等に関する情報も取得できる。
【００４０】
また他の例として、参照電磁波及び信号電磁波の検出結果に基づいて、参照電磁波の強度を基準とした信号電磁波の強度に関する情報を取得することにより、その検出結果に基づいて観察対象物内の媒質の境界部に関する情報を取得することもできる。例えば、観察対象物内に周囲と媒質の異なる領域（例えば、物体）が存在している場合、観察対象物内に入射した電磁波が前記領域の表面（媒質の境界部）で反射される。このため、観察対象物内における電磁波の照射側から見て前記領域が存在する部分では、前記領域が存在しない他の部分と比べて、前記領域の表面での反射の影響により、観察対象物を電磁波の照射側と反対側に出射する信号電磁波の強度が低下し、観察対象物から電磁波の照射側に出射する信号電磁波の強度は増大する。よって、参照電磁波の強度を基準として、電磁波の照射側から見たときの観察対象物から電磁波の照射側又は照射側の反対側に出射する信号電磁波の強度の分布を調べることにより、観察対象物内に存在する媒質が周囲と異なる領域（例えば、物体）の電磁波の照射側から見た外形又は大きさ等に関する情報を取得できる。
【００４１】
また他の例として、参照電磁波を利用せずに、電磁波の照射側から見たときの観察対象物から電磁波の照射側又は照射側の反対側に出射する信号電磁波の強度の分布のみに基づいて、観察対象物内に存在する媒質が周囲と異なる領域（例えば、物体）の電磁波の照射側から見た外形又は大きさ等に関する情報を取得することもできる。
【００４２】
また、この発明の観察装置に関する上記第２の局面では、出力部が出力する電磁波がコヒーレントな電磁波であるため、出力部が出力した電磁波によって観察対象物に含まれる感応因子の双極子モーメントを電磁波の位相に連動させて有効に変化させることができ、これによって観察対象物内における誘電率の分布を有効に変化させることができる。
【００４３】
また、この発明の観察装置に関する上記第３の局面では、出力部が出力する電磁波がコヒーレントな光であるレーザー光であるため、出力部が出力したレーザー光によって観察対象物に含まれる感応因子の双極子モーメントをレーザー光の位相に連動させて有効に変化させることができ、これによって観察対象物内における誘電率の分布を有効に変化させることができる。
【００４４】
また、この発明の観察装置に関する上記第４の局面では、出力部から出力されるレーザー光がパルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光であるため、単位時間当たりのパルスレーザー光の出力レベルを抑制しながらパルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくできる。これにより、パルスレーザー光が観察対象物内に入射した際に、観察対象物内にてレーザー光による大振幅の電磁波を感応因子に作用させて、感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、単位時間当たりのパルスレーザー光の出力レベルは抑制されているため、パルスレーザー光の照射による観察対象物への影響を抑制できる。
【００４５】
また、パルスレーザー光のパルス時間幅を短くすることにより、不確定性原理により、パルス波長幅（バンド幅）を大きくできる。観察対象物に照射したパルスレーザー光の反射光と、観察対象物を経ていない参照光との位相差等に基づいて観察対象物内のパルスレーザー光の照射方向に沿った断面の構造に関する情報を取得する場合には、パルスレーザー光のパルス波長幅（バンド幅）を大きくすることにより、観察対象物の断面の前記照射方向に対する分解能を向上させることができる。
【００４６】
また、観察対象物内の構造等が時間的に変化している場合に、パルスレーザー光のパルス時間幅を短くすることにより、時間的に変化する観察対象物内の構造等に関する情報を、ストロボ撮影的に微細な時間間隔（例えば、パルスレーザー光の発振周期）で取得できる。
【００４７】
また、この発明の観察装置に関する上記第５の局面では、出力部が出力するパルスレーザー光のパルス時間幅（半値全幅）が、パルスレーザー光が観察対象物に入射されてから、パルスレーザー光により励起された観察対象物内の感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長（例えば、１００マイクロ秒程度のオーダー）よりも短い。一方、観察対象物内のパルスレーザー光による感応因子の双極子モーメントの変化は、パルスレーザー光の観察対象物への入射とほぼ同時に生じ、パルスレーザー光により励起された観察対象物内の感応因子から状態遷移に伴う光放出が為されるタイミングよりも早い。このため、パルスレーザー光が観察対象物に入射した際、感応因子からの状態遷移に伴う光放出が為される前に、感応因子の双極子モーメントが変化して観察対象物内の誘電率の分布が変化し、その誘電率の分布の変化の影響を受けたパルスレーザー光が反射光又は透過光として観察対象物外に出射する。その結果、パルスレーザー光により励起された観察対象物内の感応因子から状態遷移に伴って放出される放出光の影響を受けることなく、パルスレーザー光を用いて観察対象物内の構造に関する情報を取得できる。
【００４８】
また、この発明の観察装置に関する上記第６の局面に関し、出力部が出力するパルスレーザー光のパルス時間幅（半値全幅）の下限を１０フェムト秒程度としたのは、パルス時間幅が１０フェムト秒程度未満のパルスレーザー光は、光学系を通過した際の分散によるパルス時間幅の拡大が大きく、生成が困難だからである。また、パルス時間幅の上限を１ピコ秒程度としたのは、不確定性原理によりパルス時間幅との関係で定まるパルスレーザー光のパルス波長幅が、パルス時間幅が１ピコ秒程度より長くなると小さくなりすぎて、撮像対象物の断面の構造等を観察する際の分解能が低下しすぎるからである。例えば、パルスレーザー光のパルス時間幅が１０フェムト秒程度であれば１μｍ程度かそれよりも微細なスケールの分解能が期待でき、１００フェムト秒程度であれば１〜３μｍ程度の分解能が期待でき、１ピコ秒程度であれば１０μｍ程度かそれよりも大きなスケールの分解能が期待できる。
【００４９】
それ故、出力部が出力するパルスレーザー光のパルス時間幅を１０フェムト秒程度以上、かつ１ピコ秒程度以下の値とすることにより、単位時間当たりのパルスレーザーの出力レベルを抑制しながら、パルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくして、パルスレーザー光により観察対象物内の感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、観察対象物の断面の構造等に関する情報を高い分解能で取得できる。
【００５０】
また、出力部が電磁波として出力するパルスレーザー光を、フェムト秒パルスレーザー光とすることにより、単位時間当たりのパルスレーザーの出力レベルを抑制しながら、パルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくして、パルスレーザー光により観察対象物内の感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、観察対象物の断面の構造等に関する情報を高い分解能で取得できる。
【００５１】
また、この発明の観察装置に関する上記第７の局面に関し、本願発明者らの研究により、出力部が出力する電磁波の波長を、その電磁波が感応因子に照射されたときに、照射された電磁波が感応因子によって吸収される感応因子の吸収波長帯域内の値に設定すると、照射した電磁波により感応因子に双極子モーメントの変化を効果的に誘起させ得ることが分かった。換言すると、感応因子による電磁波の吸収が生じないような波長の電磁波を感応因子に照射しても、感応因子の双極子モーメントの有効な変化は生じないことが分かった。これは、電磁波の照射による感応因子の双極子モーメントの変化は量子論的な状態変化の一種であり、感応因子の双極子モーメントの変化が生じる際には照射した電磁波の一部が感応因子によって吸収され、その吸収された電磁波のエネルギーが双極子モーメントの変化に転換されているからであると考えられる。
【００５２】
この感応因子の電磁波吸収特性と観察用の電磁波の波長との関係が分かる前は、電磁波の波長と感応因子の種類の組み合わせを煩雑な試行錯誤により決定していたが、感応因子の電磁波吸収特性と観察用の電磁波の波長との関係を利用することにより、電磁波の波長と感応因子の種類の好ましい組み合わせを容易に決定できるようになった。
【００５３】
また、各波長の電磁波に対する感応因子の吸収特性は比較的容易に計測できるため、感応因子の選定を有利に行うことができる。
【００５４】
また、この発明の観察装置に関する上記第８の局面に関し、本願発明者らの研究により、出力部が出力する電磁波の波長を、その電磁波が感応因子に照射されたときに、照射された電磁波が感応因子によって所定の下限基準レベル以上の吸収度で吸収されるような値に設定すると、照射した電磁波により感応因子に双極子モーメントの変化を効果的に誘起させ得ることが分かった。換言すると、感応因子による電磁波の吸収度が下限基準レベル未満となる波長の電磁波を感応因子に照射しても、観察対象物内の誘電率の分布を有効に変化させるだけの感応因子の双極子モーメントの変化は生じないことが分かった。その結果、この感応因子の電磁波吸収に関する下限基準レベルを判断基準として用いることにより、電磁波の波長と感応因子の種類の好ましい組み合わせをより容易に決定できる。
【００５５】
また、この発明の観察装置に関する上記第９の局面に関し、感応因子による電磁波の吸収度が必要以上に大きすぎると、観察対象物に照射した電磁波のうち、感応因子により吸収される電磁波の割合が大きくなりすぎ、観察のために観察対象物から取得される電磁波（透過波又は反射波）の強度が弱くなりすぎ、検出精度が低下するという問題がある。そこで、この局面では、出力部が出力する電磁波の波長の設定に関し、感応因子によるその波長の電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上であることという条件に加えて、感応因子によるその波長の電磁波の吸収度が所定の上限基準レベル以下であるという条件を追加し、そのような問題を回避している。
【００５６】
また、この発明の観察装置に関する上記第１１の局面に関し、出力部が出力するレーザー光の波長の上限を近赤外領域（例えば、２．５μｍ程度）に設定したのは、波長がそれ以上長くなると観察対象物の断面の構造等に関する情報を取得する際の分解能が悪化するからである。また、波長が近赤外領域よりも長くなると、水により吸収される割合が大きくなり、本発明の技術を水を含んだ観察対象物（例えば、生体組織）の観察に有効に適用できなくなるからである。また、出力部が出力するレーザー光の波長の下限を可視領域（例えば、３６０ｎｍ程度）に設定したのは、紫外光は生体組織への影響が大きく、人体組織の観察には適さないからである。
【００５７】
それ故、出力部が出力する電磁波として可視から近赤外の波長領域に属するにレーザー光を用いることにより、有利な分解能で生体組織等の観察対象物の断面の構造等に関する情報を取得できる。
【００５８】
また、この発明の観察装置に関する上記第１２の局面に係る技術を利用して、生体組織内の構造（例えば、断面の構造）に関する情報を取得できる。
【００５９】
また、この発明の観察装置に関する上記第１３の局面に関し、色素として種々のものが知られているが、色素は可視から近赤外の波長領域に光を吸収する吸収波長帯域を有しているものが多い。このため、感応因子に色素を用いることにより、観察用の電磁波の波長と、感応因子として用いる色素の組合せの自由度を拡大できる。
【００６０】
また、この発明の観察装置に関する上記第１４の局面に関し、有機色素は生体組織内に多く存在するため、生体組織内に存在する有機色素を感応因子として利用できるという利点がある。
【００６１】
また、この発明の観察方法に関する上記第２の局面では、上述の観察装置に関する上記第１の局面とほぼ同様な効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られる。すなわち、感応因子導入段階で、観察対象物内に、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子が積極的に導入される。このため、観察対象物内の特に観察対象となる部分（例えば、一部の媒質、構造物等）に感応因子を導入することにより、その部分の構造に関する情報をより鮮明な状態で取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る観察装置の構成を示すブロック図である。
【図２】一例として挙げられる観察対象物の構成を示す斜視図である。
【図３】図１の観察装置の変形例の一部の構成を示す図である。
【図４】図２の観察対象物の断面の構成を拡大して示す図である。
【図５】感応因子に関する試験試料の各波長の電磁波に対する吸収度を計測する際の様子を示す説明図である。
【図６】ブリリアントブルー水溶液の吸収波長スペクトルを示すグラフである。
【図７】ペンタセンエタノール溶液の吸収波長スペクトルを示すグラフである。
【図８】インドシアニンブルー水溶液の吸収波長スペクトルを示すグラフである。
【図９】水の吸収波長スペクトルを示すグラフである。
【図１０】観察用のパルスレーザー光の横軸を時間としたときのパルス波形を示すグラフである。
【図１１】図１０のパルスレーザー光の横軸を波長としたときのパルス波形を示すグラフである。
【図１２】図１の観察装置の一具体例である光干渉断層計の構成を示すブロック図である。
【図１３】第１の試験構造物であるメンディングテープ積層物の断面の構成を模式的に示す断面図である。
【図１４】図１３のメンディングテープ積層物をブリリアントブルー水溶液に浸したものを用いて観察を行い、それによって得られた検出信号のグラフを示す図である。
【図１５】図１４の観察によって得られた検出信号に基づいて形成された断層画像を示す図である。
【図１６】図１３のメンディングテープ積層物をペンタセンエタノール溶液に浸したものを用いて観察を行い、それによって得られた検出信号のグラフを示す図である。
【図１７】図１６の観察によって得られた検出信号に基づいて形成された断層画像を示す図である。
【図１８】図１３のメンディングテープ積層物をインドシアニンブルー水溶液に浸したものを用いて観察を行い、それによって得られた検出信号のグラフを示す図である。
【図１９】図１８の観察によって得られた検出信号に基づいて形成された断層画像を示す図である。
【図２０】図１３のメンディングテープ積層物を水に浸したものを用いて観察を行い、それによって得られた検出信号のグラフを示す図である。
【図２１】図２０の観察によって得られた検出信号に基づいて形成された断層画像を示す図である。
【図２２】第１及び第２の２つのセル部を有する第２の試験構造物の構成を示す平面図である。
【図２３】図２２の第２の試験構造物の断面線Ｌに沿った断面の構成を示す断面図である。
【図２４】図２２の水が溜められた第１のセル部を観察した際に得られる検出信号のグラフを示す図である。
【図２５】図２２のインドシアニンブルー水溶液が溜められた第２のセル部を観察した際に得られる検出信号のグラフを示す図である。
【図２６】検出信号に基づいて形成された図２２の第２の試験構造物の断面線Ｌに沿った断面の構成に関する断層画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る観察装置について説明する。本実施形態に係る観察装置１は、図１に示すように、出力部１１、検出部１２、制御部１３、表示部１４及び操作部１５を備えて構成されており、観察対象物２内の構造の観察に用いられる。本発明の解析部には、主に制御部１３が相当している。また、制御部１３は、後述する参照電磁波３２と信号電磁波３３との位相差の検出等に関する役割も担っている。なお、本実施形態及び図面において、Ｚ方向は、出力部１１から観察対象物２側を向いたときの正面方向、電磁波が照射される方向、電磁波が観察対象物２に入射する入射方向、又は、検出部１２から見て観察対象物２を透過した或いは観察対象物２で反射された電磁波が到来する到来方向に概ね対応している。また、Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に垂直な方向であり、かつ互いに垂直な関係にある。
【００６４】
観察対象物２は、複数の媒質からなっており、その複数の媒質のうちの少なくともいずれか一つは、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んでいる。この感応因子は、観察対象物２の媒質中に通常の状態で含まれているものである場合の他に、観察装置１を用いた観察を行う前又は観察を行っている最中に観察対象物２の媒質中に積極的に導入したものである場合がある。感応因子の具体例としては、例えば生理活性物質などが挙げられる。
【００６５】
ここで、感応因子を観察対象物２内に積極的に導入する場合において、感応因子を導入する工程を感応因子導入段階といい、観察対象物２に出力部１１の電磁波を照射して観察対象物２の内部構造等を観察する工程を観察段階という。感応因子導入段階での感応因子の導入は、例えば、観察対象物２の表面を介して、又は表面に現れた複数の媒質の間の隙間を介して感応因子を浸透により観察対象物２内に導入する方法が挙げられる。この場合、観察対象物２を液体状の感応因子中に浸漬する方法、あるいは、液体状の感応因子を観察対象物２の表面に散布又は塗布する方法などが採用可能である。また、感応因子の他の導入方法として、液体状の感応因子を観察対象物２内に注入する方法が挙げられる。この場合、液体状の感応因子を所定の注入器具等を用いて観察対象物２内の所定部位（例えば、所定の媒質又は内部構造）に注入する方法等が採用可能である。
【００６６】
観察対象物２の具体例としては、一例として図２に示すものが挙げられる。この図２の観察対象物２は、観察対象物２の基本構造を形成する媒質２１と、その媒質２１中に埋め込まれるようにして存在する媒質２２とからなっている。前記感応因子は、例えば媒質２２中に含まれている。この図２の観察対象物２に対する観察では、例えば観察対象物２の内部における媒質２２が存在する部分の形状、サイズ等に関する観察が行われる。
【００６７】
出力部１１は、制御部１３の制御により、観察対象物２が設置された方向（プラスＺ方向）に向けて電磁波３１を出力し、出力した電磁波３１によって観察対象物２に含まれる感応因子の双極子モーメントを変化させる。出力部１１に出力させる電磁波３１のより具体的な内容については後述する。
【００６８】
検出部１２は、制御部１３の制御により、出力部１１が出力した電磁波３１のうちの観察対象物２を経ずに到来する参照電磁波３２、及び観察対象物２を経て到来する信号電磁波３３を検出する。より具体的には、検出部１２は、第１の検出ユニット１２１、第２の検出ユニット１２２、第１の駆動部１２３、第２の駆動部１２４及び信号処理部１２５を備えている。
【００６９】
第１の検出ユニット１２１は、観察対象物２を挟んで出力部１１とＺ方向に沿って対向する位置に配置され、制御部１４の制御により参照電磁波３２を検出し、検出した参照電磁波３２を電気信号（第１の検出信号）に変換して信号処理部１２５に与える。第２の検出ユニット１２２は、観察対象物２よりもプラスＺ方向側における出力部１１から観察対象物２を見たときに観察対象物２の陰に隠れない位置に配置され、制御部１４の制御により信号電磁波３３を検出し、検出した信号電磁波３３を電気信号（第２の検出信号）に変換して信号処理部１２５に与える。出力部１１から出力される電磁波３１は、出力部１１から出力された後、外側に広がりながら伝搬するため、出力部１１から出力される電磁波３１の出力軸から外れた位置に配置された第１の検出ユニット１２１にも、電磁波３１の一部が入射するようになっている。第１及び第２の検出ユニット１２１，１２２のより具体的な構成としては、例えば受信アンテナ、受信回路等を備えて構成されている。
【００７０】
図１に示す構成では、第２の検出ユニット１２２が観察対象物２を挟んで出力部１１と対向する位置に配置され、出力部１１から出力されて観察対象物２に入射した電磁波３１のうちの観察対象物２を出力部１１のある照射側と反対側（プラスＺ方向）に透過した電磁波３１を信号電磁波３３として検出する。この点に関する変形例として、図３に示すように、観察対象物２から見て第２の検出ユニット１２２を出力部１１が配置される電磁波３１の照射側（マイナスＺ方向側）に配置しもてもよい。この場合、第２の検出ユニット１２２は、出力部１１から出力されて観察対象物２に入射した電磁波３１のうちの観察対象物２にてマイナスＺ方向に反射された電磁波３１を参照電磁波３２として検出する。またこの場合、第１の検出ユニット１２１も観察対象物２のマイナスＺ方向側に配置してもよい。この場合、出力部１１から出力された電磁波３１を、電磁波を反射する参照物体で反射させて、第１の検出ユニット１２１に入射させる。
【００７１】
また、第１の検出ユニット１２１は、Ｚ方向に沿って移動可能に設置されている。第１の駆動部１２３は、制御部１３の制御により、第１の検出ユニット１２１をＺ方向に沿って移動させる。これにより、出力部１１から出力されて第１の検出ユニット１２１に検出されるまでの電磁波３１の経路長を変化させることができる。例えば、後述するように第１の駆動部１２３によって第１の検出ユニット１２１をＺ方向に沿って移動させつつ、参照電磁波３２の位相と信号電磁波３３の位相の相対的な位置変化等を検出することにより、参照電磁波３２と信号電磁波３３との位相差に関する情報を容易に取得できる。
【００７２】
この点に関する変形例として、第１の検出ユニット１２１の代わりに第２の検出ユニット１２２をＺ方向に沿って移動可能にし、後述する第２の駆動部１２４により、第２の検出ユニット１２２をＺ方向に沿って移動させるようにしてもよい。この場合、第１の駆動部１２３を省略してもよい。
【００７３】
また、第２の検出ユニット１２２は、Ｘ及びＹの各方向に沿って独立して移動可能に設置されている。第２の駆動部１２４は、制御部１３の制御により、第２の検出ユニット１２２をＸ及びＹの各方向に沿って独立して移動させる。これにより、観察対象物２をマイナスＺ方向から見たとき、Ｘ方向及びＹ方向の任意の位置で観察対象物２の構造に関する情報を取得できる。この点に関する変形例として、第２の駆動部１２４によって第２の検出ユニット１２２を、Ｘ又はＹのいずれか一方の方向のみに沿って移動させるようにしてもよい。
【００７４】
ここで、第１の検出ユニット１２１と第２の検出ユニット１２２とは、観察対象物２が配置されていない状態（基準設定状態）において電磁波３１の検出を行ったときに、互いに実質的に等価になるように設定されている。この基準状態では、例えば、第１の検出ユニット１２１から出力部１１までの電磁波３１の経路長と第１の検出ユニット１２１から出力部１１までの電磁波３１の経路長とが実質的に等しくなるように設定されている。このときの第１の検出ユニット１２１の位置を基準設定位置とする。
【００７５】
信号処理部１２５は、制御部１３の制御により、第１及び第２の検出ユニット１２１，１２２から与えられる第１及び第２の検出信号に対して信号処理又は検出処理等の処理を行い、その結果を制御部１３に与える。例えば、信号処理部１２５にオペアンプを組み込み、第１及び第２の検出信号に対して種々の演算処理を施すようにしてもよい。
【００７６】
制御部１３は、観察装置１の制御と、検出部１２による参照電磁波３２及び信号電磁波３３の検出結果に基づいた観察対象物２の構造に関する解析処理等を行う。表示部１４は、制御部１３により、観察装置１の操作のための操作情報、及び観察対象物２の構造に関する画像等が表示される。表示部１４によって表示される画像の例としては、例えば観察対象物２の断面の構造（例えば、後述する媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ）を示す画像等が挙げられる。操作部１５は、観察装置１に対する操作入力を受け付ける。
【００７７】
次に、この観察装置１（特に、制御部１３）の動作、及び、観察装置１を用いて観察対象物２の構造に関する情報がどのように取得されるのかについて説明する。なお、観察装置１を用いて観察対象物２の観察を行う前に（あるいは観察を行いながら）、観察対象物２内の一部（例えば、いずれかの媒質２１，２２）に前記感応因子を導入するようにしてもよい。
【００７８】
この観察装置１では、観察対象物２に対して出力部１１により電磁波３１を出力し、検出部１１の第１及び第２の検出ユニット１２１，１２２により、参照電磁波３２及び信号電磁波３３がそれぞれ検出される。その検出結果である第１及び第２の検出信号が信号処理部１２５に与えられ、その第１及び第２の検出信号に対する処理が信号処理部１２５により行われる。この信号処理部１２５での処理は、第１の検出信号と第２の検出信号との混合処理、相関処理（掛け算等）、各検出信号の強度の検出、又はそれらの強度差の検出等が挙げられる。信号処理部１２５での処理の結果は、制御部１３に与えられ、観察対象物２の構造の解析及び構造に関する表示画像の生成に用いられる。
【００７９】
電磁波３２，３３の検出処理の際、出力した電磁波３１によって観察対象物２に含まれる感応因子の双極子モーメントを変化させながら、参照電磁波３２と信号電磁波３３とが検出される。このように観察対象物２内の感応因子の双極子モーメントを電磁波３１により積極的に変化させることにより、電磁波３１が照射されている間、観察対象物２内では、感応因子の双極子モーメントが変化し、観察対象物２内における誘電率の分布が変化する。これにより、例えば感応因子が媒質２２に含まれている場合には、感応因子の双極子モーメントの変化により媒質２２の誘電率、すなわち屈折率が変化する。このため、媒質２１と媒質２２との境界部において、境界部の両側の媒質２１，２２の誘電率の値について、積極的に差を生じさせること、あるいは誘電率の値の差を積極的に増大させることができる。その結果、媒質２１，２２の境界部において電磁波が的確に反射されるようになる。
【００８０】
このため、参照電磁波３２及び信号電磁波３３の検出により得られる第１の検出信号と第２の検出信号とを比較すること等により、観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部等に関する情報を鮮明な状態で取得できる。例えば、参照電磁波３２を基準とし、観察対象物２を経たことにより生じた信号電磁波３３の変化度合等に基づいて、観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部等に関する情報を鮮明な状態で取得できる。
【００８１】
次に、観察対象物２の観察に用いられる電磁波３１の好ましい例について、より具体的に説明する。
【００８２】
まず、電磁波３１は、コヒーレントな電磁波である必要がある。これは、電磁波３１の位相が揃っていないと、電磁波３１が観察対象物２内に入射した際、観察対象物２内の感応因子に電磁波３１に付随した電磁場がバラバラの位相で作用することとなり、電磁波３１による感応因子の双極子モーメントへの作用もバラバラになり、感応因子の双極子モーメントの有効な変化が得られないからである。電磁波３１にコヒーレントな電磁波を用いることにより、電磁波３１によって感応因子の双極子モーメントを電磁波の位相に連動させて有効に変化させることができ、これによって観察対象物２内における誘電率の分布を有効に変化させることができる。
【００８３】
なお、光よりも波長が長く、アンテナにより生成される電波（例えば、マイクロ波等）は、干渉格子に通される等の積極的な散乱処理が行われない限り、通常の状態ではコヒーレントである。しかし、電磁波３１として光を用いる場合は、コヒーレントな光、すなわちレーザー光を用いる必要がある。
【００８４】
また、電磁波３１の波長は、観察対象物２に含まれる感応因子による電磁波の吸収が生じる吸収波長帯域内に属する値に設定されるのが好ましい。換言すれば、観察に際して観察対象物２に感応因子を積極的に導入する場合には、感応因子として、その前記有効吸収波長帯域内に出力部１１が出力する電磁波３１の波長を含むような感応因子を選択して観察対象物２内に導入するのが好ましい。
【００８５】
これは、本願発明者らの研究により、観察対象物２に照射する電磁波３１の波長を観察対象物２に含まれる感応因子の吸収波長帯域内の値に設定すると、照射した電磁波３１により感応因子に双極子モーメントの変化を効果的に誘起させ得ることが分かったからである。換言すれば、感応因子にその吸収波長帯域外の波長の電磁波を照射しても、感応因子に吸収されず、感応因子の双極子モーメントも有効に変化しない。この点に関する原理的な説明としては、電磁波３１の照射による感応因子の双極子モーメントの変化は量子論的な状態変化の一種であるため、感応因子の双極子モーメントの変化が生じる際には照射した電磁波３１の一部が感応因子によって吸収され、その吸収された電磁波３１のエネルギーが双極子モーメントの変化に転換されているものと考えられる。このため、吸収が行われない波長の電磁波３１を感応因子に照射しても、感応因子の双極子モーメントの変化等も生じないと考えられる。
【００８６】
電磁波３１の波長について、より好ましくは、電磁波３１を観察対象物２に含まれる感応因子に照射したときに感応因子による電磁波３１の吸収度（Absorbance）が所定の下限基準レベル以上、かつ所定の上限基準レベル以下になるような有効吸収波長帯域内に設定するのが好ましい。吸収度Ａbsは、感応因子に電磁波３１を照射したときの電磁波３１の入射強度をIinとし、透過強度をIoutとしたとき、
Abs＝−log(Iout／Iin）
で与えられる無次元量である。なお、上の対数は常用対数である。
【００８７】
上記の有効吸収波長帯域の下限（下限基準レベル）を設定したのは、感応因子による電磁波３１の所定レベル以上の吸収がないと、観察対象物２内の誘電率の分布の有効な変化を生じさせるだけの感応因子の双極子モーメントの変化が得られないからである。また、有効吸収波長帯域の上限（上限基準レベル）を設定したのは、感応因子による電磁波３１の吸収度が必要以上に大きすぎると、観察対象物２に照射した電磁波３１のうち、感応因子により吸収される電磁波３１の割合が大きくなりすぎ、観察のために観察対象物２から取得される電磁波（透過波又は反射波）の強度が弱くなりすぎ、検出精度が低下するという問題があるからである。有効吸収波長帯域の下限基準レベルは例えば０．２２程度（例えば、０．２２）に設定され、上限基準レベルは例えば３程度（例えば、３）に設定される。
【００８８】
このような感応因子の電磁波吸収特性と観察用の電磁波３１の波長との関係が分かる前は、電磁波３１の波長と感応因子の種類の組み合わせを煩雑な試行錯誤により決定していたが、感応因子の電磁波吸収特性と観察用の電磁波３１の波長との関係を利用することにより、電磁波３１の波長と感応因子の種類の好ましい組み合わせを容易に決定できるようになった。
【００８９】
また、各波長の電磁波３１に対する感応因子の吸収特性は比較的容易に計測できるため、感応因子の選定を有利に行うことができる。
【００９０】
なお、感応因子に吸収された電磁波３１のエネルギーは双極子モーメントの変化だけでなく、熱的な振動モード等の他の量子論的な他の状態変化に転換され、感応因子に吸収された電磁波３１のエネルギーのどのくらいの割合が双極子モーメントの変化に転換されたのかを計測するのは容易でない。しかし、感応因子の有効吸収波長帯域は比較的容易に調べられるため、それを利用して電磁波３１の波長と感応因子の種類の好ましい組み合わせを選定することにより、その選定作業が飛躍的に効率化される。
【００９１】
次に、いくつかの試験試料について各波長の電磁波の吸収度を計測し、それらの試料が電磁波３１との関係で感応因子として採用可能か検討してみる。なお、感応因子とは、電磁波３１を受けてその双極子モーメントが変化する電磁波感応が生じる感応物質そのものだけでなく、そのような感応物質が溶媒に溶解してなる溶液（感応溶液）も含むものとする。感応因子を観察対象物２内に導入する場合は、液体である感応溶液の方が導入処理も容易であり、好ましい。
【００９２】
なお、ここでは電磁波３１として、可視から近赤外の波長領域に属するレーザー光を用いる場合における、感応因子の好ましい例について議論する。電磁波３１の波長の具体例として可視から近赤外の波長領域を挙げるのは、次のような技術的な意味がある。電磁波３１として用いるレーザー光の波長の具体例の上限を近赤外領域に設定したのは、波長がそれ以上長くなると観察対象物２の断面の構造等に関する情報を取得する際の分解能が悪化するからである。また、波長が近赤外領域よりも長くなると、水により吸収される割合が大きくなり、本実施形態の技術を水を含んだ観察対象物２（例えば、人の眼底部等の生体組織）の観察に有効に適用できなくなるからである。また、レーザー光の波長の具体例の下限を可視領域に設定したのは、紫外光は生体組織への影響が大きく、人体組織の観察には適さないからである。それ故、電磁波３１として可視から近赤外の波長領域に属するレーザー光を用いることにより、有利な分解能で生体組織等の観察対象物２の断面の構造等に関する情報を取得できる。なお、電磁波３１として用いるレーザー光の波長の範囲を数値により示すと、３６０ｎｍ程度以上（例えば、３６０ｎｍ以上）、かつ２．５μｍ程度以下（例えば、２．５μｍ以下）ということになる。
【００９３】
ここでは、試験試料として、ブリリアントブルー（Brilliant Blue FCF (C37H34N2Na2O9S3)）を水に溶かしてなるブリリアントブルー水溶液、ペンタセン（Pentacene (C22H14)）をエタノールに溶かしてなるペンタセンエタノール溶液、インドシアニングリーン（Indocyanine Green）（以下、「ＩＣＧ」と記す）を水に溶かしてなるＩＣＧ水溶液、及び、水を用いた。
【００９４】
なお、試験試料に水を含めたのは、水は生体組織の主要な構成要素であるため、水の電磁波感応効果（電磁波に感応して双極子モーメントが変化する効果）を基準とするためである。すなわち、観察対象物２として生体組織を選択した場合、感応因子として有効に機能するためには、水よりも優位な電磁波感応効果を発揮する必要があるからである。この観点より、観察対象物２が生体組織である場合には、感応因子に求められる特性として、観察用の電磁波３１（例えば、特定の波長のレーザー光）に対する水の双極子モーメント（又は誘電率）の変化度よりも高い変化度で感応因子の双極子モーメント（又は誘電率）が変化する必要があると言える。
【００９５】
吸収度の測定は、図５に示すように、特定の波長の光を照射可能な光源ユニット４１と、入射した光の強度を検出する受光ユニット４２とを用いて行われる。光源ユニット４１が出力する光の波長は変化可能となっている。光源ユニット４１には計測用及び参照用の２つの光出射口が設けられており、同じく受光ユニット４２にも計測用と参照用の２つの光受光部が設けられている。光源ユニット４１の計測用の光出射口と受光ユニット４２の計測用の受光部との間には、試験試料となる溶液が入れられた石英セル４３が置かれ、光源ユニット４１の計測用の光出射口と受光ユニット４２の計測用の受光部との間には、何も入っていない空の参照用の石英セル４３が置かれる。そして、光源ユニット４１の各光出射口から出射した各波長の光を、試験溶液の入った石英セル４３及び空の参照用の石英セル４３にそれぞれ透し、受光ユニット４２の各受光部にそれぞれ受光させ、受光強度を検出する。続いて、参照用の受光部の受光強度を基準として、その受光強度で計測用の受光部の受光強度を割り算し、その割り算値の対数値を各波長の吸収度とする。これによって、試験試料を格納する容器（石英セル）等の影響を除外しながら、試験試料の各波長における吸収度を計測できる。
【００９６】
図６ないし図９は、各試験試料の吸収度の計測結果（吸収波長スペクトル）を示すグラフであり、横軸は照射した光の波長が設定され、縦軸は各波長の吸収度が設定されている。また、図６はブリリアントブルー水溶液の吸収波長スペクトルを示し、図７はペンタセンエタノール溶液の吸収波長スペクトルを示し、図８はＩＣＧ水溶液の吸収波長スペクトルを示し、図９は水の吸収波長スペクトルを示している。なお、各溶液に溶かされるＩＣＧ等の媒質濃度については特に限定はない。ＩＣＧ等の溶質による高い電磁波感応効果（電磁波に感応して双極子モーメントが変化する度合い）を希望するのであれば、溶質濃度を高く設定すればよく、逆に低い電磁波感応効果で十分である場合には、溶質濃度を低く設定すればよい。但し、検出対象物２を生体組織等する場合には、生体組織に対する影響を考慮して媒質濃度を設定する必要がある。
【００９７】
図６の計測結果より、ブリリアントブルー水溶液に関する上記の有効吸収波長帯域は、例えば約５００ｎｍから約７５０ｎｍの範囲であることが分かった。図７の計測結果より、ペンタセンエタノール溶液の有効吸収波長帯域は、例えば約４３０ｎｍから約８８０ｎｍの範囲であることが分かった。図８の計測結果より、ＩＣＧ水溶液の上記有効吸収波長帯域は、例えば約５００ｎｍから約９５０ｎｍの範囲であることが分かった。図９の計測結果より、水の有効吸収波長帯域は、例えば約９００ｎｍから約１０５０ｎｍの範囲、及び１１２０ｎｍから１３００ｎｍの範囲にあり、さらに赤外領域にいくつかの吸収波長帯域があることが分かった。なお、図９の計測結果より、水の吸収波長帯域は可視領域よりも長波長側に分布しているため、ブリリアントブルー水溶液及びＩＣＧ水溶液の可視領域での吸収波長特性は、主に溶質であるブリリアントブルー及びＩＣＧの影響に依るものであることが分かる。また、エタノールも可視領域に吸収波長帯域を有さないことが分かっているため、ペンタセンエタノール溶液の可視領域での吸収波長特性についても、主にペンタセンの影響によるものであることが分かる。
【００９８】
観察用の電磁波３１として用いる光（レーザー光）の波長を具体的に特定して、感応因子として上記４種類の試験試料のどれか好ましいかを検討する。例えば、レーザー光の波長を約８００ｎｍとした場合、ＩＣＧ水溶液が、有効吸収波長帯域の中央付近に８００ｎｍの波長を含んでいるため、感応因子として最も好ましいであろうということが分かる。また、ペンタセンエタノール溶液も、有効吸収波長帯域の裾部分ではあるが８００ｎｍの波長を含んでいるため、感応因子として使用可能ということが分かる。また、ブリリアントブルー水溶液、及び、水については、その有効吸収波長帯域内に８００ｎｍの波長を含まないため、感応因子として使用困難ということが分かる。なお、この点に関連しては、後述の図１２に示す光干渉断層計を用いて実際に試験を行っているので、その試験結果を後述する。
【００９９】
ここで、感応因子として有望な材料について記載する。まずは、色素（有機色素と無機色素を含む）等の生理活性物質が挙げられる。色素として種々のものが知られているが、色素は可視から近赤外の波長領域に光を吸収する吸収波長帯域を有しているものが多い。このため、感応因子に色素を用いることにより、観察用の電磁波の波長と、感応因子として用いる色素の組合せの自由度を拡大できる。また、感応因子として有機色素を用いる場合、有機色素は生体組織内に多く存在するため、生体組織内に存在する有機色素を感応因子として利用できるという利点がある。他の生理活性物質としては、例えばタンパク、コレステロール、脂肪球、脂質、赤血球、白血球、血小板などが挙げられる。この他、感応因子として水、氷、アルコール、ガラス、石英、ダイヤモンド、プラスチック、半導体なども挙げられる。但し、これらの材料の吸収波長特性と観察用の電磁波の波長との関係が上記の条件を満たす必要がある。
【０１００】
また、電磁波３１として用いられるレーザー光は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光であるのが好ましい。
【０１０１】
電磁波３１としてパルス状に断続的に出力されパルスレーザー光（例えば、超短パルスレーザー光）を用いることにより、単位時間当たりのパルスレーザー光の出力レベルを抑制しながらパルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくできる。これにより、パルスレーザー光が観察対象物２内に入射した際に、観察対象物２内にてレーザー光による大振幅の電磁波を感応因子に作用させて、感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、単位時間当たりのパルスレーザー光の出力レベルは抑制されているため、パルスレーザー光の照射による観察対象物２への影響を抑制できる。
【０１０２】
また、パルスレーザー光のパルス時間幅を短くすることにより、不確定性原理により、パルス波長幅（バンド幅）を大きくできる。観察対象物２に照射したパルスレーザー光の反射光と、観察対象物２を経ていない参照光との位相差等に基づいて観察対象物２内のパルスレーザー光の照射方向に沿った断面の構造に関する情報を取得する場合には、パルスレーザー光のパルス波長幅（バンド幅）を大きくすることにより、観察対象物２の断面の前記照射方向に対する分解能を向上させることができる。
【０１０３】
また、観察対象物２内の構造等が時間的に変化している場合に、パルスレーザー光のパルス時間幅を短くすることにより、時間的に変化する観察対象物２内の構造等に関する情報を、ストロボ撮影的に微細な時間間隔（例えば、パルスレーザー光の発振周期）で取得できる。
【０１０４】
電磁波３１として用いるパルスレーザー光のパルス時間幅は、パルスレーザー光が観察対象物２に入射されてから、パルスレーザー光により励起された観察対象物２内の感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長よりも短いことが好ましい。ここで、パルス時間幅とは、いわゆる半値全幅のことをと言い、パルス波形をピーク値の半値の部分で横軸に沿って切断したときのパルス波形の幅である。後述するパルス波長幅についても同様に半値全幅のことを言う。
【０１０５】
これにより、パルスレーザー光のパルス時間幅が、パルスレーザー光が観察対象物２に入射されてから、パルスレーザー光により励起された観察対象物２内の感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長（例えば、１００マイクロ秒程度のオーダー）よりも短くなる。一方、観察対象物２内のパルスレーザー光による感応因子の双極子モーメントの変化は、パルスレーザー光の観察対象物２への入射とほぼ同時に生じ、パルスレーザー光により励起された観察対象物２内の感応因子から状態遷移に伴う光放出が為されるタイミングよりも早い。このため、パルスレーザー光が観察対象物２に入射した際、感応因子からの状態遷移に伴う光放出が為される前に、感応因子の双極子モーメントが変化して観察対象物２内の誘電率の分布が変化し、その誘電率の分布の変化の影響を受けたパルスレーザー光が反射光又は透過光として観察対象物２外に出射する。その結果、パルスレーザー光により励起された観察対象物２内の感応因子から状態遷移に伴って放出される放出光の影響を受けることなく、パルスレーザー光を用いて観察対象物２内の構造に関する情報を取得できる。
【０１０６】
具体的には、例えば、電磁波３１として用いるパルスレーザー光のパルス時間幅を、１０フェムト秒程度以上（例えば、１０フェムト秒以上）、かつ１ピコ秒程度以下（例えば、１ピコ秒以下）の値とするのが好ましい。すなわち、電磁波３１として用いるパルスレーザー光として、パルス時間幅がフェムト秒スケールのフェムト秒パルスレーザー光を用いるのが好ましい。このようなパルス時間幅が極めて短いパルスレーザー光を超短パルスレーザー光と呼ぶこともある。
【０１０７】
ここで、パルスレーザー光のパルス時間幅の下限を１０フェムト秒程度としたのは、パルス時間幅が１０フェムト秒程度未満のパルスレーザー光は、光学系を通過した際の分散によるパルス時間幅の拡大が大きく、生成が困難だからである。また、パルス時間幅の上限を１ピコ秒程度としたのは、不確定性原理によりパルス時間幅との関係で定まるパルスレーザー光のパルス波長幅が、パルス時間幅が１ピコ秒程度より長くなると小さくなりすぎて、撮像対象物２の断面の構造等を観察する際の分解能が低下しすぎるからである。例えば、パルスレーザー光のパルス時間幅が１０フェムト秒程度であれば１μｍ程度かそれよりも微細なスケールの分解能が期待でき、１００フェムト秒程度であれば１〜３μｍ程度の分解能が期待でき、１ピコ秒程度であれば１０μｍ程度かそれよりも大きなスケールの分解能が期待できる。
【０１０８】
それ故、電磁波３１として用いるパルスレーザー光のパルス時間幅を１０フェムト秒程度以上、かつ１ピコ秒程度以下の値とすることにより、単位時間当たりのパルスレーザーの出力レベルを抑制しながら、パルスレーザー光の各パルスの強度（振幅）を大きくして、パルスレーザー光により観察対象物２内の感応因子の双極子モーメントを有効に変化させることができる。また、観察対象物２の断面の構造等に関する情報を高い分解能で取得できる。
【０１０９】
このようなパルスレーザー光の一例としては、図１０及び図１１に示すものが挙げられる。このパルスレーザー光のパルス時間幅は１００フェムト秒程度となっており、パルス波長幅は１５ｎｍ程度となっている。また、このパルスレーザー光のピーク波長（パルス波形のピークでの波長）は、約７９５ｎｍとなっている。
【０１１０】
次に、図４を参照して、電磁波３１の照射による観察対象物２に含まれる感応因子が双極子モーメントの変化を利用して観察対象物２内の構造等の検出がどのようにして行われるのかを説明する。
【０１１１】
電磁波３１が上記の観察対象物２に照射された場合、図４に示すように、観察対象物２のマイナスＺ方向側及びプラスＺ方向の表面２ａ，２ｂ、及び媒質２１と媒質２２との境界部２３ａ，２３ｂにて電磁波３１の反射が生じ得る。このため、図１に示すように、第２の検出ユニット１２２により透過波を検出する場合、第２の検出ユニット１２２により検出される信号電磁波３３には、観察対象物２の表面２ａ，２ｂ又はその内部の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂで複数回（例えば、偶数回）反射された１又は複数の反射波成分が含まれている。その反射波成分は、反射により生じた経路長の増大に伴い、第２の検出ユニット１２２に入射するときの位相が変化する。それ故、参照電磁波３２が第１の検出ユニット１２１に入射するときの位相と信号電磁波３３に含まれる反射波成分の位相との位相差に関する情報を検出することにより、その検出した位相差に関する情報に基づいて、例えば観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂと観察対象物２の表面２ａ，２ｂとのＺ方向に沿った距離、又は、観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ間のＺ方向に沿った距離等を検出できる。
【０１１２】
例えば、観察対象物２の表面２ａ，２ｂ及び境界部２３ａ，２３ｂのうち、境界部２３ａ，２３ｂでの電磁波３１の反射が最も顕著である場合について説明する。この場合、信号電磁波３３に含まれる反射波成分のうち、図４に示すように、境界部２３ａ，２３ａで１回ずつ（合計２回）反射されてプラスＺ方向の出射する反射波成分３３ａと参照電磁波３２との位相差に関する情報に基づいて、境界部２３ａ，２３ｂ間のＺ方向に沿った距離を検出できる。
【０１１３】
参照電磁波３２と信号電磁波３３に含まれる反射波成分との位相差に関する情報の検出は、例えば次のようにして行われる。参照電磁波３２及び信号電磁波３３の検出を行いながら、第１の検出ユニット１２１を第１の駆動部１２３により上記基準設定位置からＺ方向（例えば、プラスＺ方向）に移動させ、第１の検出ユニット１２１の移動に伴って生じる信号処理部１２５の処理結果の変化を解析する。例えば、信号処理部１２５に、第１の検出信号と第２の検出信号との混合又は相関処理等を行わせてもよい。そして、信号処理部１２５から与えられる信号の値が極大となったときの第１の検出ユニット１２１の基準設定位置からの移動距離に基づいて、参照電磁波３２と信号電磁波３３に含まれる反射波成分との位相差（又は経路差）に関する情報を取得してもよい。
【０１１４】
また、信号電磁波３３に経路長の異なる複数の反射波成分が含まれている場合がある。この場合には、第１の検出ユニット１２１を移動させる過程で、信号処理部１２５から与えられる信号の値が、反射波成分の数に応じて複数回のピークを形成する。この場合も、その信号の各ピークに対応する第１の検出ユニット１２１の基準設定位置からの移動距離に基づいて、参照電磁波３２と信号電磁波３３に含まれる各反射波成分との位相差（又は経路差）に関する情報が得られる。
【０１１５】
また、第２の駆動部１２４によって第２の検出ユニット１２２をＸ方向、Ｙ方向に移動させることにより、観察対象物２内の全体について、媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ等の構造に関する情報を取得できる。例えば、観察対対象物２をＺ方向と平行な任意の断面で切った断面における媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ等の構造に関する情報を取得できる。
【０１１６】
他の例として、図３に示すように、第２の検出ユニット１２２により反射波を検出する場合について説明する。この場合、第２の検出ユニット１２２が検出する信号電磁波３３には、観察対象物２の表面２ａ，２ｂ又はその内部の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂで１又は複数回（例えば、奇数回）反射された１又は複数の反射波成分が含まれている。そして、この場合においても、その反射波成分は、反射により生じた経路長の増大に伴い、第２の検出ユニット１２２に入射するときの位相が変化する。それ故、参照電磁波３２が第１の検出ユニット１２１に入射するときの位相と信号電磁波３３に含まれる反射波成分の位相との位相差に関する情報を検出することにより、その検出した位相差に関する情報に基づいて、例えば観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂと観察対象物２の表面２ａ，２ｂとのＺ方向に沿った距離、又は、観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ間のＺ方向に沿った距離等を検出できる。
【０１１７】
さらに、反射型の構成では、信号電磁波３３に複数の反射波成分が含まれている場合、位相がより遅れている反射波成分ほど、観察対象物２の表面２３ａからプラスＺ方向に沿ってより深い境界部２３ａ，２３ｂ等の反射面で反射されて帰ってきた成分であることが分かる。このため、観察対象物２内における電磁波３１が反射された境界部２３ａ，２３ｂ等の反射面の観察対象物２の表面２ａ等を基準とした位置（例えば、深さ等）に関する情報を取得できる。さらに、その取得情報に基づいて、例えば観察対象物２を任意の断面で切った断面における媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ等の形状、サイズ等に関する情報も取得できる。
【０１１８】
また他の例として、参照電磁波３２及び信号電磁波３３の検出結果に基づいて、参照電磁波３２の強度を基準とした信号電磁波３３の強度に関する情報を取得することにより、その検出結果に基づいて観察対象物２内の媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂに関する情報を取得することもできる。例えば図２に示す観察対象物２の場合、観察対象物２内に入射した電磁波３１が媒質２２の表面（媒質２１，２２の境界部２３ａ，２３ｂ）で反射される。このため、観察対象物２内におけるマイナスＺ方向（電磁波３１の照射側）から見て、媒質２２が存在する部分では、媒質２２が存在しない他の部分と比べて、境界部２３ａ，２３ｂでの反射の影響により、観察対象物２からプラスＺ方向に出射する信号電磁波３３の強度が低下し、観察対象物２からマイナスＺ方向に出射する信号電磁波３１の強度は増大する。よって、参照電磁波３２の強度を基準として、マイナスＺ方向から見たときの観察対象物２からマイナスＺ方向又はプラスＺ方向に出射する信号電磁波３１の強度の分布を調べることにより、観察対象物２内における媒質２２が存在する部分のマイナスＺ方向から見た外形又は大きさ等に関する情報を取得できる。
【０１１９】
また他の例として、参照電磁波３２を利用せずに、マイナスＺ方向から見たときの観察対象物２からマイナスＺ方向又はプラスＺ方向に出射する信号電磁波３１の強度の分布を調べることにより、観察対象物２内における媒質２２が存在する部分のマイナスＺ方向から見た外形又は大きさ等に関する情報を取得することもできる。
【０１２０】
また、観察対象物２内に前記感応因子を積極的に導入する場合には、以下のような効果が得られる。すなわち、観察対象物２内の特に観察対象となる部分（例えば、一部の媒質、構造物等）に前記感応因子を導入することにより、その部分の構造に関する情報をより鮮明な状態で取得できる。
【０１２１】
なお、上述の図１の観察装置１において、参照電磁波３２と信号電磁波３３に含まれる反射波成分との位相差に関する情報を検出するための構成としては、次の構成も採用可能である。すなわち、信号処理部１２５が、参照電磁波３２の検出により得られる第１の検出信号、及び信号電磁波３３の検出により得られる第２の検出信号の少なくともいずれか一方の位相を可変な調整幅で進退させるようにしてもよい。これにより、第１の検出信号及び第２の検出信号の少なくともいずれか一方の位相の進退幅を信号処理部１２５により調整しつつ、参照電磁波３２の位相と信号電磁波３３の位相の相対的な位置変化等を検出することにより、参照電磁波３２と信号電磁波３３との位相差に関する情報を容易に取得できる。この構成では、第１の検出ユニット１２１をＺ方向に沿って移動させるための第１の駆動部１２３を省略でき、観察装置１の構成の簡略化が図れる。なお、この構成では、信号処理部１２５が本発明に係る位相調節部の役割を担っている。
【０１２２】
この構成のより具体的な動作等について説明する。なお、まず基準設定として、観察対象物２が配置されていない状態で、第１及び第２の検出ユニット１２１，１２２により電磁波３１を検出し、その結果得られる第１の検出信号と第２の検出信号の位相が等しくなるように、信号処理部１２５により第１の検出信号又は第２の検出信号の位相が進退されて調節される。続いて、観察対象物２を設置した状態で、参照電磁波３２及び信号電磁波３３を検出し、その結果得られる第１及び第２の検出信号に基づいて、第１の検出信号の位相に対する第２の検出信号の位相のずれ量（位相差）を検出する。
【０１２３】
また、上述の図１に示す観察装置１では、参照電磁波３２と信号電磁波３３とを第１の検出ユニット１２１と第２の検出ユニット１２２とによって個別に検出した。この点に関する変形例として、参照電磁波３２と信号電磁波３３とを導波手段等を用いて重畳させ、その重畳により得られた干渉波を第１の検出ユニット１２１又は第２の検出ユニット１２２により検出してもよい。そして、その検出の結果得られる干渉波の強度に関する情報等を、信号処理部１２５により取得し、その結果を制御部１３に与えるようにしてもよい。この場合、検出ユニット１２１，１２２の一方は省略してもよい。
【０１２４】
また、上述の図１に示す観察装置１では、信号電磁波３３を検出する第２の検出ユニット１２２をＸ方向、Ｙ方向に移動させる構成としたが、この点に関する変形例として次の構成が挙げられる。すなわち、第２の検出ユニット１２２に、略線状又は略面状に配置された信号電磁波３３を検出する複数の検出要素（例えば、受信アンテナ等）を設けた構成が挙げられる。複数の検出要素の配置形態は、例えばＸ方向又はＹ方向に沿って略線状に配置する形態、あるいは、ＸＹ平面に沿って略面状（例えば、複数列、複数行のマトリクス状）に配置する形態等が挙げられる。この場合、第２の検出ユニット１２２をＸ方向、Ｙ方向に移動させる第２の駆動部１２４の全部又は一部の機能を省略してもよい。
【０１２５】
次に、図１２に示す光干渉断層計１Ａを用いて実際に観察対象物２の観察を行った結果について説明する。図１２に示す光干渉断層計１Ａは、図１の観察装置１の一具体例であり、図１の観察装置１の構成と対応する部分には同一の参照符号を付して説明の重複を回避する。
【０１２６】
この光干渉断層計１Ａでは、出力部１１が観察用の電磁波として図１０及び図１２に示すパルスレーザー光３１ａを出力する。より具体的には、出力部１１は光源ユニットとしてモード同期チタンサファイア超短パルスレーザー装置を備えて構成されている。パルスレーザー光３１ａのパルス周波数は８２ＭＨｚであり、１秒当たりの出力レベルは１５ｍＷ程度である。
【０１２７】
また、この光干渉断層計１Ａでは、分割結合光学系４６が備えられている。この分割結合光学系４６は、出力部１１から出力されたパルスレーザー光３１ａを観察対象物２に向かう照射光３１ｂと参照物体（例えば、ミラー）４７に向かう参照光３１ｃとに分割するとともに、観察対象物２で反射された照射光３１ｂの反射光と、参照物体４７で反射された参照光３１ｃの反射光とを重畳させて干渉光４８を生成する。分割結合光学系４６の主な構成要素として、図１２に示す構成ではハーフミラーが用いられているが、光の入射側及び出射側の双方に分岐した２つの入出力端を有する分岐型の光ファイバ（あるいは、導光体）を用いてもよい。
【０１２８】
分割結合光学系４６と観察対象物２との間の光路長と、分割結合光学系４６と参照物体４７との間の光路長とは実質的に等価に設定されており、観察対象物２で反射されて分割結合光学系４６に到達する照射光３１ｂの光路長と、参照物体４７で反射されて分割結合光学系４６に到達する参照光３１ｃの光路長とが等しいときに、２つの反射波により生成される干渉光４８の強度が極大値を形成する。一方、上述の図４の例で示したように、内部構造を有する観察対象物２の場合、観察対象物２からの照射光３１の反射光には、観察対象物２内における深さ方向の反射位置が異なる複数の光が含まれることとなる。
【０１２９】
このため、参照物体４７を参照光３１ｂが参照物体４７に入射する際の光軸方向（入射方向）に沿って矢印Ａ１で示すように駆動（走査）して参照光３１ｂの光路長を変化させれば、照射光３１ｂの反射光に含まれる観察対象物２内における深さ方向の反射位置が異なる各光の光路長に、参照光３１ｂの光路長が一致する度に、分割結合光学系４６から出力される干渉光４８の強度が極大値を形成する。よって、参照物体４７の位置情報と、干渉光４８の強度に関する情報とに基づいて、観察対象物２の断面の構造に関する情報（断層画像等）が得られる。参照物体４７は、矢印Ａ１で示す方向（参照光３１ｃの光軸方向）に沿って移動可能となっており、制御部１３の制御により動作する駆動部４９によって矢印Ａ１で示す方向に駆動される。変形例として、参照物体４７を参照光３１ｃの光軸方向に沿って駆動する代わりに、駆動部４９により観察対象物２を照射光３１ｂの光軸方向に沿って駆動してもよい。
【０１３０】
なお、この光干渉断層計１Ａにおいて、観察対象物２の所定方向（例えば、図１２のＹ軸方向）に沿った断面の画像を取得する際には、照射光３１ａの観察対象物２への入射位置をＹ軸方向に移動させて、Ｙ軸方向の各座標点における観察対象物２の断面の構造を検出すればよい。照射光３１ａの観察対象物２への入射位置の移動は、例えば、照射光３１a等の光路上に照射光３１aの光路をＹ軸方向に移動させる光路変換用の光学系を挿入することにより、あるいは、観察対象物２を光干渉断層計２Ａに対してＹ軸方向に移動させることにより行われる。
【０１３１】
検出部１２の受光ユニット１２ａは、分割結合光学系４６から出力された干渉光４８を受光して電気信号（検出信号）に変換し、制御部１３に送る。例えば、受光ユニット１２ａはアバランシェ・ダイオード等の半導体受光素子を用いて構成されている。また、検出部１２の受光ユニット１２ａの前段には、受光ユニット１２ａに入射する干渉光４８を調節するためのレンズ等の光学系が配置される場合がある。制御部１３は、駆動部４９を介して参照物体４７を矢印Ａ１で示す方向に駆動するとともに、参照物体４７の位置情報と、検出信号により得られる情報（干渉光の強度に関する情報等）とに基づいた解析処理により、観察対象物２の断面の構造に関する情報（断層画像等）を形成する。
【０１３２】
図１３は、観察対象物２として用いられる第１の試験構造物２Ａの断面の構成を模式的に示す断面図である。この第１の試験構造物２Ａは、４枚のメンディングテープ５０を貼り合わせてなるメンディングテープ積層物を試験材料である溶液に所定時間だけ浸すことにより構成されている。メンディングテープ積層物を溶液に浸すことにより、溶液が積層された各メンディングテープ５０の間の僅かな隙間に染み込み、メンディングテープ５０の間に溶液の薄膜層５０ａが形成される。これとともに、溶液又は溶液中に溶かされた溶質とメンディングテープ５０のテープ基材との親和性がある場合には、メンディングテープ積層物の表面にも、溶液又は溶液に溶かされた溶質からなる薄膜層５０ｂが形成される。また、溶液又は溶液中に溶かされた溶質とメンディングテープ５０のテープ基材の裏面に付与された粘着剤との親和性がある場合には、メンディングテープ積層物の裏面にも、溶液又は溶液に溶かされた溶質からなる薄膜層５０ｃが形成される。なお、試験構造物２Ａに用いられるメンディングテープ１層分の厚みは４０〜５０μｍ程度あり、そのうち、テープ基材の厚みが２０〜３０μｍ程度あり、残りの厚み部分が粘着剤と隙間の部分となっている。図１３中の矢印Ａ２は、試験構造物２Ａに照射光３１ｂを入射させる際の入射方向を示している。
【０１３３】
ここでは、第１の試験構造物２Ａとして、メンディングテープ積層物をブリリアントブルー水溶液に浸したもの、メンディングテープ積層物をペンタセンエタノール溶液に浸したもの、メンディングテープ積層物をＩＣＧ水溶液に浸したもの、及びメンディングテープ積層物を水に浸したものの４種類を用意した。但し、試験材料として水を用いた場合には、水とメンディングテープのテープ基材との親和性が低いため、メンディングテープ積層物が水中から引き上げられるのに伴って、水がテープ基材によって弾かれてメンディングテープ積層物の表面に残らず、薄膜層５０ｂは形成されない。また、試験材料としてブリリアントブルー水溶液を用いた場合にも、水及びその溶質であるブリリアントブルーとメンディングテープのテープ基材との親和性が低いため、メンディングテープ積層物がブリリアント水溶液中から引き上げられるのに伴って、ブリリアントブルー水溶液がテープ基材によって弾かれてメンディングテープ積層物の表面に残らず、薄膜層５０ｂは形成されない。溶液としてペンタセンエタノール溶液を用いた場合には、その溶質であるペンタセンとメンディングテープのテープ基材との親和性がよいため、メンディングテープ積層物の溶液への浸漬により、メンディングテープ積層物の表面にペンタセンからなる薄膜層５０ｂが形成される（引き上げ後、溶媒であるエタノールは気化する）。溶液としてＩＣＧ水溶液を用いた場合には、その溶質であるＩＣＧとメンディングテープのテープ基材との親和性がよいため、メンディングテープ積層物の溶液への浸漬により、メンディングテープ積層物の表面にＩＣＧからなる薄膜層５０ｂが形成される（引き上げ後、溶媒である水は蒸発する）。メンディングテープ積層物の裏面については、粘着剤と、水及び各溶質との親和性がよいため、メンディングテープ積層物の各溶液への浸漬により、ブリリアントブルー、ペンタセン又はＩＣＧの薄膜層５０ｃが形成される。なお、メンディングテープ積層物を水に浸漬した場合には、メンディングテープ積層物の裏面に付着した水が蒸発するため、裏面の水の薄膜層５０ｃについてはそれが無い状態で観察が行われる。
【０１３４】
その観察結果を図１４ないし図２１に示す。図１４及び図１５はメンディングテープ積層物をブリリアントブルー水溶液に浸したものを用いたときの観察結果を示し、図１６及び図１７はメンディングテープ積層物をペンタセンエタノール溶液に浸したものを用いたときの観察結果を示し、図１８及び図１９はメンディングテープ積層物をＩＣＧ水溶液に浸したものを用いたときの観察結果を示し、図２０及び図２１はメンディングテープ積層物を水に浸したものを用いたときの観察結果を示している。また、図１４、図１６、図１８及び図２０のグラフの横軸は、参照物体４７の参照光３１ｃの光軸方向に沿った座標値に対応しており、縦軸は受光ユニット１２ａが受光した干渉光の強度を数値化したものである。これらのグラフに示す信号波形のうち、波形がパルス状に立ち上がっている部分が、第１の試験構造物２Ａにおけるメンディングテープ積層物の表面（又は表面に形成された溶液の薄膜層５０ｂ）、裏面（又は裏面に形成された薄膜層５０ｃ）、及び、各メンディングテープ５０間の隙間に形成された溶液の薄膜層５０ａに対応している。
【０１３５】
なお、今回の観察では、参照物体４７の参照光３１ｃを光軸方向に沿って所定ピッチで移動させながら、参照物体４７の各座標値（座標点）ごとに１．５秒ずつパルスレーザー光３１ａの照射を行った。このため、図１４、図１６、図１８及び図２０の各座標値（座標点）における干渉光の強度値は、１．５秒間の干渉光の受光光量の積算値に対応している。
【０１３６】
図１５、図１７、図１９及び図２１は、図１４、図１６、図１８及び図２０の検出結果に基づいて形成された断層画像を示している。図１５、図１７、図１９及び図２０中の横方向に延びる白いラインが、メンディングテープ積層物における各メンディングテープの間の試験試料である溶液が染み込んだ部分（溶液の薄膜層５０ａ）、及びメンディングテープ積層物の表面及び裏面（あるいは、表面又は裏面に形成された溶液の薄膜層５０ｂ，５０ｃ）に対応している。
【０１３７】
図２０及び図２１を参照して、メンディングテープ積層物を水に浸したものを用いたときの観察結果について説明する。ここで、図２０のグラフより、メンディングテープ積層物の表面が検出されているとともに、メンディングテープ５０間に形成される３つの水の薄膜層５０ａのうちの１層目と２層目の薄膜層５０ａは検出されているが、３層目の薄膜層５０ａ及びメンディングテープ積層物５０の裏面の検出が不明瞭になっている。また、図２１の断面画像についても、３層目の薄膜層５０ａ及びメンディングテープ積層物５０の裏面の画像が不明瞭である。この試験材料に水を用いたときの観察結果を基準として、試験材料にブリリアントブルー水溶液、ペンタセンエタノール溶液又はＩＣＧ水溶液を用いた各場合について観察結果を検討していく。
【０１３８】
メンディングテープ積層物をブリリアントブルー水溶液に浸したものを用いた場合では、図１４のグラフより、メンディングテープ積層物の表面の検出は明瞭であるが、メンディングテープ５０間に形成される３つのブリリアントブルー水溶液の薄膜層５０ｂ及びメンディングテープ積層物の裏面に形成されたブリリアントブルーの薄膜層５０ｃについて、その検出が不明瞭であり、ブリリアントブルー水溶液による電磁波感応効果は殆ど得られていないことが分かる。図２０の矢印Ａ３で示すメンディングテープ積層物の表面の検出信号値と、図１４の矢印Ａ４で示すメンディングテープ積層物の表面の検出信号値を比較しても、有効な差は得られていない。また、図１５の断面画像についても、メンディングテープ積層物の表面、メンディングテープ５０間の各薄膜層５０ａ、及び裏面の薄膜層５０ｃの画像が不明瞭である。
【０１３９】
メンディングテープ積層物をペンタセンエタノール溶液に浸したものを用いた場合では、図１６のグラフより、メンディングテープ積層物の表面及び裏面に形成された薄膜層５０ｂ，５０ｃ及びメンディングテープ５０間の各薄膜層５０ｂが明瞭に検出されており、ペンタセンエタノール溶液又はペンタセンによる電磁波感応効果が有効に得られていることが分かる。水に浸した場合と比較した増感度（図２０の矢印Ａ３で示す検出信号値で、図１６の矢印Ａ５で示す検出信号値を割り算した値）も、１．３３倍に向上しており、この点からも有効な増感効果が得られていることが分かる。また、図１７の断面画像についても、全体的に各薄膜層５０ａ〜５０ｃの画像の明瞭度が向上している。
【０１４０】
メンディングテープ積層物をＩＣＧ水溶液に浸したものを用いた場合では、図１８のグラフより、メンディングテープ積層物の表面及び裏面に形成された薄膜層５０ｂ，５０ｃ及びメンディングテープ５０間の各薄膜層５０ｂが非常に明瞭に検出されており、ＩＣＧ水溶液又はＩＣＧによる強い電磁波感応効果が得られていることが分かる。水に浸した場合と比較した増感度（図２０の矢印Ａ３で示す検出信号値で、図１８の矢印Ａ６で示す検出信号値を割り算した値）も、１．７８倍に向上しており、この点からも高い増感効果が得られていることが分かる。また、図１９の断面画像についても、全体的に各薄膜層５０ａ〜５０ｃの画像の明瞭度が向上している。
【０１４１】
次に、水とＩＣＧ水溶液の電磁波感応効果の違いを分かりやすく示すため、図１２の光干渉断層計２Ａを用いて次のような試験を行った。試験は、図２２及び図２３に示すように、第１及び第２の２つセル部５１，５２が設けられた第２の試験構造物２Ｂを用いて行われる。第１のセル部５１には水５３が溜められ、第２のセル部５２にはＩＣＧ水溶液５４が溜められている。各セル部５１，５２は、アクリル板５５の表面に深さ２ｍｍの凹部を２つ形成し、その凹部が形成されたアクリル板５５の表面に薄いガラス板５６を被せることにより形成されている。そして、図１２の光干渉断層計２Ａの照射光３１ｂが、図２３中の矢印Ａ１１に示す方向から第２の試験構造物２Ｂに照射される。
【０１４２】
図２４は水５３が溜められた第１のセル部５１を観察した際に得られる検出信号のグラフを示す図であり、図２５はＩＣＧ水溶液５４が溜められた第２のセル部５２を観察した際に得られる検出信号のグラフを示す図である。図２４及び図２５のグラフの横軸及び縦軸の構成は上述の図１４等のグラフと同じである。図２４及び図２５のグラフにおいて、信号波形の最初のピークは第２の試験構造物２Ｂのガラス板５６の表面による反射が検出されたものである。注目すべきは、矢印Ａ１２，１３で示すピークであり、これらがガラス板５６と、水５２又はＩＣＧ水溶液５４との境界面での反射に対応している。
【０１４３】
図２４及び図２５の観察結果より、水５２に比較してＩＣＧ水溶液５４の方がガラス板５６との境界面での照射光３１ｂの反射強度が大幅に向上しており、有効な電磁波感応効果が得られていることが分かる。
【０１４４】
図２６は、図２４及び図２５の検出信号に基づいて形成された図２２の第２の試験構造物２Ｂの断面線Ｌに沿った断面の構成に関する断面画像を示しており、図２６内の左側領域において矢印Ａ１４で示す横方向に延びる白いラインが水５３とガラス板５６との境界面に対応しており、図２６内の右側領域において矢印Ａ１５で示す横方向に延びる白いラインがＩＣＧ水溶液５４とガラス板５６との境界面に対応している。図２６の断面画像においても、矢印Ａ１４の白いラインよりも矢印Ａ１５の白いラインの方が格段に明瞭に現れていることが分かる。
【符号の説明】
【０１４５】
１ 観察装置、１Ａ 光干渉断層計、２ 観察対象物、２Ａ 第１の試験構造物、２Ｂ 第２の試験構造物、１１ 出力部、１２ 検出部、１３ 制御部、１４ 表示部、１５ 操作部、２１，２２ 媒質、３１ 電磁波、３１ａ パルスレーザー光、３１ｂ 照射光、３１ｃ 参照光、３２ 参照電磁波、３３ 信号電磁波、４６ 分割結合光学系、４７ 参照物体、４８ 干渉光、４９ 駆動部、１２１ 第１の検出ユニット、１２２ 第２の検出ユニット、１２３ 第１の駆動部、１２４ 第２の駆動部、１２５ 信号処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んだ観察対象物を観察する観察装置であって、
電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物に含まれる前記感応因子の双極子モーメントを変化させる出力部と、
前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する解析部と、
を備え、
前記出力部が出力する前記電磁波は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光であり、
前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、前記感応因子による照射された電磁波の吸収が生じる前記感応因子の吸収波長帯域内に設定されることを特徴とする観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光は、フェムト秒パルスレーザー光であることを特徴とする観察装置。
【請求項３】
請求項１に記載の観察装置において、
前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光のパルス時間幅は、前記パルスレーザー光が前記観察対象物に入射されてから、前記パルスレーザー光により励起された前記観察対象物内の前記感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長よりも短いことを特徴とする観察装置。
【請求項４】
請求項１に記載の観察装置において、
前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光のパルス時間幅は、１０フェムト秒程度以上、かつ１ピコ秒程度以下の値であることを特徴とする観察装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の観察装置において、
前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、その電磁波が前記感応因子に照射されたときに前記感応因子による電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上になるような値に設定されることを特徴とする観察装置。
【請求項６】
請求項５に記載の観察装置において、
前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、その電磁波が前記感応因子に照射されたときに前記感応因子による電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上、かつ所定の上限基準レベル以下になるような値に設定されることを特徴とする観察装置。
【請求項７】
請求項１に記載の観察装置において、
前記出力部が出力する前記電磁波は、可視から近赤外の波長領域に属するにレーザー光であることを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項７に記載の観察装置において、
前記観察対象物は、生体組織であることを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項１に記載の観察装置において、
前記感応因子は、色素であることを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の観察装置において、
前記感応因子は、有機色素であることを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の観察装置において、
前記検出部は、前記参照電磁波と前記信号電磁波とが重畳された干渉波を検出することを特徴とする観察装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記検出部は、前記参照電磁波に対する前記信号電磁波の変化度合を検出することを特徴とする観察装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の観察装置において、
前記観察装置は、
前記出力部から出力された前記パルスレーザー光を前記観察対象物に向かう照射光と参照物体に向かう参照光とに分割するとともに、前記観察対象物を経由した前記照射光と前記参照物体を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成する分割結合光学系をさらに備え、
前記検出部は、前記分割結合光学系から与えられた前記干渉光を検出することを特徴とする観察装置。
【請求項１４】
観察対象物を観察する観察方法であって、
前記観察対象物内に、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を導入する感応因子導入段階と、
出力部から電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物内の前記感応因子の双極子モーメントを変化させながら、前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出部により検出し、前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する観察段階と、
を備え、
前記出力部が出力する前記電磁波は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光であり、
前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、前記感応因子による照射された電磁波の吸収が生じる前記感応因子の吸収波長帯域内に設定されることを特徴とする観察方法。
【請求項１】
電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を含んだ観察対象物を観察する観察装置であって、
電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物に含まれる前記感応因子の双極子モーメントを変化させる出力部と、
前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する解析部と、
を備え、
前記出力部が出力する前記電磁波は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光であり、
前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、前記感応因子による照射された電磁波の吸収が生じる前記感応因子の吸収波長帯域内に設定されることを特徴とする観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光は、フェムト秒パルスレーザー光であることを特徴とする観察装置。
【請求項３】
請求項１に記載の観察装置において、
前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光のパルス時間幅は、前記パルスレーザー光が前記観察対象物に入射されてから、前記パルスレーザー光により励起された前記観察対象物内の前記感応因子から状態遷移に伴う電磁波放出が為されるまでの時間長よりも短いことを特徴とする観察装置。
【請求項４】
請求項１に記載の観察装置において、
前記出力部が前記電磁波として出力する前記パルスレーザー光のパルス時間幅は、１０フェムト秒程度以上、かつ１ピコ秒程度以下の値であることを特徴とする観察装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の観察装置において、
前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、その電磁波が前記感応因子に照射されたときに前記感応因子による電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上になるような値に設定されることを特徴とする観察装置。
【請求項６】
請求項５に記載の観察装置において、
前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、その電磁波が前記感応因子に照射されたときに前記感応因子による電磁波の吸収度が所定の下限基準レベル以上、かつ所定の上限基準レベル以下になるような値に設定されることを特徴とする観察装置。
【請求項７】
請求項１に記載の観察装置において、
前記出力部が出力する前記電磁波は、可視から近赤外の波長領域に属するにレーザー光であることを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項７に記載の観察装置において、
前記観察対象物は、生体組織であることを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項１に記載の観察装置において、
前記感応因子は、色素であることを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の観察装置において、
前記感応因子は、有機色素であることを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の観察装置において、
前記検出部は、前記参照電磁波と前記信号電磁波とが重畳された干渉波を検出することを特徴とする観察装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記検出部は、前記参照電磁波に対する前記信号電磁波の変化度合を検出することを特徴とする観察装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の観察装置において、
前記観察装置は、
前記出力部から出力された前記パルスレーザー光を前記観察対象物に向かう照射光と参照物体に向かう参照光とに分割するとともに、前記観察対象物を経由した前記照射光と前記参照物体を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成する分割結合光学系をさらに備え、
前記検出部は、前記分割結合光学系から与えられた前記干渉光を検出することを特徴とする観察装置。
【請求項１４】
観察対象物を観察する観察方法であって、
前記観察対象物内に、電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子を導入する感応因子導入段階と、
出力部から電磁波を出力し、出力した電磁波によって前記観察対象物内の前記感応因子の双極子モーメントを変化させながら、前記出力部が出力した電磁波のうちの前記観察対象物を経て到来する信号電磁波、及び前記観察対象物を経ずに到来する参照電磁波を検出部により検出し、前記検出部の検出結果に基づいて、前記観察対象物の構造を解析する観察段階と、
を備え、
前記出力部が出力する前記電磁波は、パルス状に断続的に出力されるパルスレーザー光であり、
前記出力部が出力する前記電磁波の波長は、前記感応因子による照射された電磁波の吸収が生じる前記感応因子の吸収波長帯域内に設定されることを特徴とする観察方法。
【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２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【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２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１２−１０３２３５（Ｐ２０１２−１０３２３５Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９８（Ｐ２０１１−１８９８）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【特許番号】特許第４８５２１７３号（Ｐ４８５２１７３）
【特許公報発行日】平成２４年１月１１日（２０１２．１．１１）
【出願人】（５１００９５８６８）株式会社ＣＡＤＥＮＺ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【特許番号】特許第４８５２１７３号（Ｐ４８５２１７３）
【特許公報発行日】平成２４年１月１１日（２０１２．１．１１）
【出願人】（５１００９５８６８）株式会社ＣＡＤＥＮＺ (2)
【Ｆターム（参考）】
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