(57)【要約】【課題】光干渉計の機械安定性に優れ、十分に広い電子信号処理システムの電子帯域幅を有する、光コヒーレンス分析システムを提供する。【解決手段】光源からの光源光信号を試料アームと参照アームとに分割する干渉計スプリッタと、光源光信号を試料に伝送する第１の試料アーム偏光ビームスプリッタであって、光源光信号のうちの試料から反射した第１偏光成分を、第１の光検出器ペアに方向付ける第１の試料アーム偏光ビームスプリッタと、光源光信号を試料に伝送する第２の試料アーム偏光ビームスプリッタであって、光源光信号のうちの試料から反射した第２偏光成分を、第２の光検出器ペアに方向付ける第２の試料アーム偏光ビームスプリッタと、第１の試料アーム偏光ビームスプリッタと第２の試料アーム偏光ビームスプリッタとの間に位置する非相反性の試料偏光方向回転システムとを備える。【選択図】図８
2014505868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光源光信号を試料アームと参照アームとに分割する干渉計スプリッタと、
前記光源光信号を試料に送出する第１の試料アーム偏光ビームスプリッタであって、前記光源光信号のうちの前記試料から反射した第１偏光を、第１の光検出器ペアに方向付ける第１の試料アーム偏光ビームスプリッタと、
前記光源光信号を前記試料に送出する第２の試料アーム偏光ビームスプリッタであって、前記光源光信号のうちの前記試料から反射した第２偏光を、第２の光検出器ペアに方向付ける第２の試料アーム偏光ビームスプリッタと、
前記第１の試料アーム偏光ビームスプリッタと前記第２の試料アーム偏光ビームスプリッタとの間に位置する非相反性の試料偏光方向回転システムとを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号を前記参照アーム内に送出する第１の参照アームビームスプリッタであって、前記参照アーム内の前記光源光信号を、前記第１の光検出器ペアに方向付ける第１の参照アームビームスプリッタを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項３】
請求項２に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号を前記参照アーム内に送出する第２の参照アームビームスプリッタであって、前記参照アーム内の前記光源光信号を、前記第２の光検出器ペアに方向付ける第２の参照アームビームスプリッタを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項４】
請求項１に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号のうちの前記試料から反射した前記第１偏光と、前記参照アームからの前記光源光信号とから、前記第１の光検出器ペアによって検出される光干渉信号を生成する、第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項５】
請求項５に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号のうちの前記試料から反射した前記第２偏光と、前記参照アームからの前記光源光信号とから、前記第２の光検出器ペアによって検出される光干渉信号を生成する、第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項６】
請求項１に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記第１の参照アームビームスプリッタと前記第２の参照アームビームスプリッタとの間に位置する、前記参照アームにおける非相反性の参照偏光方向回転システムを備え、
２つの前記参照アームビームスプリッタが偏光ビームスプリッタである、光コヒーレンス分析システム。
【請求項７】
請求項１に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記参照アームにおいて前記光源光信号を受信して複数回反射する反射ブロックを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項８】
請求項１に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号を生成する掃引光源を備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項９】
請求項８に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記掃引光源への戻り反射を防止する光アイソレータを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号をフィルタ処理する分光フィルタと、
スペクトルについてフィルタ処理された光源光信号を検出し、前記第１の光検出器ペアの出力および前記第２の光検出器ペアの出力のサンプリングをトリガするｋクロック信号を生成するｋクロック検出器とを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記第１の試料アーム偏光ビームスプリッタ、前記第２の試料アーム偏光ビームスプリッタ、前記第１の光検出器ペア、および前記第２の光検出器ペアが一体となって設けられている光学ベンチを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、前記光学ベンチが密閉された筐体内に装着されている、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１３】
光学ベンチと、
前記光学ベンチに設けられた第１の光検出器ペアと、
前記光学ベンチに設けられた第２の光検出器ペアと、
前記光学ベンチに設けられ、光源からの光源光信号を試料アームと参照アームとに分割する干渉計スプリッタと、
前記光学ベンチに設けられ、試料から反射した前記光源光信号と、前記参照アームからの前記光源光信号とから、前記第１の光検出器ペアによって検出される光干渉信号を生成する、第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナと、
前記光学ベンチに設けられ、前記試料から反射した前記光源光信号と、前記参照アームからの前記光源光信号とから、前記第２の光検出器ペアによって検出される光干渉信号を生成する、第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナとを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号を前記試料に送出する第１の試料アームビームスプリッタであって、前記試料から反射した前記光源光信号を、前記第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナに送出する第１の試料アームビームスプリッタと、
前記光源光信号を前記試料に送出する第２の試料アームビームスプリッタであって、前記試料から反射した前記光源光信号を、前記第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナに送出する第２の試料アームビームスプリッタとを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記第１の試料アームビームスプリッタと前記第２の試料アームビームスプリッタとの間に位置する非相反性の試料偏光方向回転システムを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１６】
請求項１３に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号を送出させる第１の参照アームビームスプリッタであって、前記参照アームからの前記光源光信号を、前記第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナに方向付ける第１の参照アームビームスプリッタを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光源光信号を送出させる第２の参照アームビームスプリッタであって、前記参照アームからの前記光源光信号を、前記第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナに方向付ける第２の参照アームビームスプリッタを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１８】
請求項１３に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光学ベンチに設けられ、前記参照アームにおいて前記光源光信号を受信して複数回反射する反射ブロックを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項１９】
請求項１３に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光学ベンチに設けられ、前記光源光信号を生成する掃引光源を備えた、光コヒーレンス分析システム。
【請求項２０】
請求項１３に記載の光コヒーレンス分析システムにおいて、さらに、
前記光学ベンチに設けられ、前記光源光信号をフィルタ処理する分光フィルタと、
前記光学ベンチに設けられ、スペクトルについてフィルタ処理された光源光信号を検出し、前記第１の光検出器ペアの出力および前記第２の光検出器ペアの出力のサンプリングをトリガするｋクロック信号を生成するｋクロック検出器とを備えた、光コヒーレンス分析システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、2010年12月30日付出願の米国特許出願第12/981,770号の関連出願である同日出願の米国特許出願第12/981,783号の優先権を主張する。これら米国特許出願の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、光コヒーレンス分析に関する。
【背景技術】
【０００３】
光コヒーレンス分析とは、参照波と試験波との干渉現象または試験波中の２つの部位間の干渉現象を利用して、距離および厚さの計測や試料の屈折率の計算を行う分析法である。技術化の一例として、断層画像撮影に用いられる光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）が挙げられ、この技術により、一般的に高解像度の断層画像を得ることができる。ＯＣＴは、例えば、生体組織の顕微鏡スケールの画像をリアルタイムで得るのに用いられる。試料（測定試料）の表面全体にわたって光波を走査させ、その光波が試料によって反射されることで、どのように変化したのかについての情報に基づき、試料の深さ方向の断層画像がコンピュータで生成される。
【０００４】
最初に提案されたＯＣＴ撮像法は、マイケルソン型干渉計に参照波用の可動ミラーを設けた時間領域ＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）である。それに続いて、フーリエ領域ＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）が開発された。ＦＤ−ＯＣＴの一例として、波長（周波数）掃引光源と１つの検出器とを用いる時間符号化ＦＤ−ＯＣＴが挙げられる。なお、時間符号化ＦＤ−ＯＣＴは、掃引光源ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）とも称される。また、ＦＤ−ＯＣＴの他の例として、広帯域光源とスペクトル分解可能な検出器システムとを用いるスペクトル符号化ＦＤ−ＯＣＴが挙げられる。
【０００５】
上述した各種ＯＣＴは、それぞれ性能特性が異なる。ＦＤ−ＯＣＴは、ＴＤ−ＯＣＴよりも速度および信号対雑音比（ＳＮ比）が優れている。さらに、前述した２種類のＦＤ−ＯＣＴのうち、掃引光源ＦＤ−ＯＣＴは、スペクトル符号化ＦＤ−ＯＣＴと異なりバランスド検出（平衡検出）および偏光ダイバーシティ検出が可能な点で、スペクトル符号化ＦＤ−ＯＣＴよりも極めて優れている。それだけでなく、掃引光源ＦＤ−ＯＣＴは、スペクトル符号化ＦＤ−ＯＣＴで通常使用される安価な高速検出器アレイでは通用しない波長領域においても撮像が可能な点でも、スペクトル符号化ＦＤ−ＯＣＴよりも優れている。
【０００６】
また、掃引光源ＦＤ−ＯＣＴには、さらなる利点が幾つか存在する。例えば、スペクトル成分が空間分離によって符号化されるのではなく、時間によって符号化される点である。連続した周波数ステップによってスペクトルの除去または生成を行い、それを再構成したものをフーリエ変換する。掃引光源によって周波数走査を行うので、光学系の構成が複雑にならずに済む。その反面、主な性能特性は、光源（特に、光源のチューニング速度およびチューニング精度）によって大きく左右されることになる。
【０００７】
掃引光源ＦＤ−ＯＣＴの掃引光源には、典型的に波長可変レーザが使用される。波長可変レーザの利点には、スペクトル明度が高いことや、光学系の設計を比較的簡略化できることが含まれる。波長可変レーザは、半導体光増幅器（ＳＯＡ）等の利得媒体を光共振器内に配置し、さらに、回転回折格子、回転ミラー付き回折格子、ファブリーペロー波長可変フィルタ等の波長可変（選択）フィルタを同じく光共振器内に設けてなる。現在最も高速な波長可変レーザとして、特許文献１（D. Flanders、M. KuznetsovおよびW. Atiaらに付与された米国特許第7415049号“Multi Spatial Mode Resonator Tuning Element”）に記載されたレーザ設計に基づいたものが挙げられる。同特許文献に記載された波長可変レーザは、高度に統合化された設計であり、小型なレーザ共振器を実現している。そのため、レーザ共振器内の光往復時間（round-trip optical travel time）を短縮することができる。以上の理由から、上記特許文献に記載された波長可変レーザは、実質的に高速チューニングが可能である。さらに、上記特許文献に記載されたものには、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に基づくファブリーペロー波長可変フィルタが用いられ得る。このファブリーペロー波長可変フィルタが有する幅広い走査帯域にわたるスペクトル走査機能と、同じくＭＥＭＳに基づいて作製された低質量・高機械共振周波数の薄膜偏光ミラーとを組み合せることにより、同様に高速チューニングが可能となっている。
【０００８】
また、異なる種類の掃引光源である、増幅された自然放出（ＡＳＥ）フィルタ光源（filtered amplified spontaneous emission source）を使用することにより、波長可変レーザの内在的な欠点、例えば、掃引速度に限界があること等の欠点を解消できる可能性がある。ＡＳＥフィルタ光源とは、広帯域スペクトル光源（典型的には、ＡＳＥによって光を生成する光源）に、波長可変光学フィルタと光増幅器とを組み合わせたものである。
【０００９】
ＡＳＥフィルタ光源に基づいた最も高速な装置として、特許文献２（W. Atia、D. Flanders、P. KotidisおよびM. Kuznetsovらに付与された米国特許第7061618号“Integrated Spectroscopy System”）に記載されたものが挙げられる。同特許文献には、波長可変光源が記載されている。同特許文献には、さらに、増幅機能を設けたものや、トラッキングフィルタを設けたものも含め、ＡＳＥフィルタ光源の変形例が数多く記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７４１５０４９号明細書
【特許文献２】米国特許第７０６１６１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＯＣＴシステムのハードウェア性能を判断するために、２種類の基準が用いられる。まずは光干渉計の機械安定性であり、次に電子信号処理システムの電子帯域幅である。ＯＣＴシステム用の干渉計の多くは、複数本の長い光ファイバで構成される。このような干渉計内の光ファイバが機械的運動を生じたり、衝撃を受けたり、応力に曝されたりすると、光ファイバ内の光信号の伝播状態に、例えば、光信号の位相、偏光等に変化が生じ、その干渉計に基づく光学システムの性能に大きな影響を及ぼしかねない。高速、高性能および高解像度のＯＣＴシステムが続々と登場するにつれて、十分に広い電子帯域幅を保証する重要性も増している。例えば、掃引光源の波長チューニング速度が速くなれば、ＯＣＴ画像の取得速度も速くなるが、これを実現するには、光干渉信号をサンプリングするための電子部品に多大な性能要件を課すことになる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、光干渉計とその検出器システムとの革新的な統合化（集積化）に関する。本発明の実施形態では、電子信号増幅器（典型的に、トランスインピーダンス増幅器）と、干渉計からの光干渉信号を検出する光検出器とが近接して統合（一体化）される。さらなる実施形態では、干渉計（好ましくは、干渉計の検出器）も、共通の光学ベンチ上に統合される。これにより、ほとんど光ファイバが存在しないシステムまたは光ファイバが全く存在しないシステムを実現することができる。そのため、光ファイバの運動、歪みおよび衝撃に対して高い堅牢性を示す、極めて安定した干渉計が得られる。また、干渉計の小型化が可能なので、低コストのシステムを構築することができ、かつ、そのような小型化により、ＯＣＴの新たな用途も開拓することができる。さらに、この独創的なＯＣＴ光干渉計・検出器システムは、高い信頼性で偏光ダイバーシティ検出を行うことができる。
【００１３】
概して述べると、本発明の一構成は、光源からの光源光信号を試料アームと参照アームとに分割する干渉計スプリッタを備える、統合化された光コヒーレンス分析システムに関する。前記光源光信号を試料に向ける第１の試料アーム偏光ビームスプリッタが、前記光源光信号のうちの試料から反射した第１偏光成分を、第１の光検出器ペアに方向付ける。前記光源光信号を前記試料に伝送する第２の試料アーム偏光ビームスプリッタが、前記光源光信号のうちの試料から反射した第２偏光成分を、第２の光検出器ペアに方向付ける。さらに、前記第１の試料アーム偏光ビームスプリッタと前記第２の試料アーム偏光ビームスプリッタとの間には、非相反性の試料偏光方向回転システムが設けられる。
【００１４】
他の実施形態では、さらに、前記光源光信号を前記参照アーム内に伝送する第１の参照アームビームスプリッタが設けられる。この第１の参照アームビームスプリッタは、前記参照アーム内の前記光源光信号を、前記第１の光検出器ペアに方向付ける。好ましくは、さらに、前記光源光信号を前記参照アーム内に伝送する第２の参照アームビームスプリッタが設けられる。この第２の参照アームビームスプリッタは、前記参照アーム内の前記光源光信号を、前記第２の光検出器ペアに方向付ける。
【００１５】
また、好ましくは、前記光源光信号のうちの前記試料から反射した前記第１偏光成分と前記参照アームからの前記光源光信号とで構成され前記第１の光検出器ペアによって検出される光干渉信号を生成する、第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナが設けられる。第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナが、前記光源光信号のうちの前記試料から反射した前記第２偏光成分と前記参照アームからの前記光源光信号とで構成され前記第２の光検出器ペアによって検出される光干渉信号を生成する。
【００１６】
ある実施形態では、前記第１の参照アームビームスプリッタと前記第２の参照アームビームスプリッタとの間に、前記参照アームにおける非相反性の参照偏光方向回転システムが位置し、かつ、２つの前記参照アームビームスプリッタが偏光ビームスプリッタとされる。
【００１７】
また、前記参照アームにおいて前記光源光信号を受信して当該光源光信号を何回も反射する反射ブロックが使用されてもよい。
【００１８】
さらに、以下の構成品が、システム（場合によっては、共通の光学ベンチ）に統合され得る：前記光源光信号を生成する掃引光源；前記掃引光源への戻り反射を防止する光アイソレータ；前記光源光信号をフィルタ処理する分光フィルタ；および／または前記光源光信号のうち、スペクトルに応じてフィルタを通過したものを検出し、前記第１の光検出器ペアの出力および前記第２の光検出器ペアの出力のサンプリングをトリガするｋクロック信号を生成するｋクロック検出器。
【００１９】
概して述べると、本発明の他の構成は、光学ベンチと、前記光学ベンチに設けられた第１の光検出器ペアと、前記光学ベンチに設けられた第２の光検出器ペアと、前記光学ベンチに設けられ、光源からの光源光信号を試料アームと参照アームとに分割する干渉計スプリッタと、前記光源光信号のうちの試料から反射したものと前記参照アームからの前記光源光信号とで構成され前記第１の光検出器ペアによって検出される光干渉信号を生成する、第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナと、前記光源光信号のうちの前記試料から反射したものと前記参照アームからの前記光源光信号とで構成され前記第２の光検出器ペアによって検出される光干渉信号を生成する、第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナと、を備える光コヒーレンス分析システムに関する。
【００２０】
一部の実施形態において、前記光コヒーレンス分析システムは、さらに、前記光源光信号を前記試料に伝送する第１の試料アームビームスプリッタであって、前記光源光信号のうちの前記試料から反射したものを、前記第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナに伝送する第１の試料アームビームスプリッタと、前記光源光信号を前記試料に伝送する第２の試料アームビームスプリッタであって、前記光源光信号のうちの前記試料から反射したものを、前記第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナに伝送する第２の試料アームビームスプリッタと、を備える。
【００２１】
また、前記光源光信号を伝送する第１の参照アームビームスプリッタであって、前記参照アームからの前記光源光信号を、前記第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナに伝送する第１の参照アームビームスプリッタが設けられてもよい。また、第２の参照アームビームスプリッタが、前記参照アームからの前記光源光信号を、前記第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナに伝送してもよい。
【００２２】
以下では、構成品／構成要素の構造および組合せに関する新規的な各種詳細も含め、本発明の前述した特徴、その他の特徴およびその他の利点を、添付の図面を参照しながら詳細に説明し、さらに、添付の特許請求の範囲に規定する。なお、本発明の実施形態として示す装置および方法は、あくまでも例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。さらに、本発明の原理および特徴は、本発明の範囲を逸脱しない範疇の様々な実施形態に適用することができる。
【００２３】
添付の図面では、異なる図をとおして、同じ参照符号は同じ構成品／構成要素を指すものとする。なお、図面は必ずしも縮尺どおりではなく、むしろ、本発明の原理を示すことに重点を置いている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に基づいた、掃引光源、干渉計および統合化された検出器システムを備えるＯＣＴシステムの概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態に基づいた、掃引光源を備え、偏光ダイバーシティ検出が可能である統合化された光検出器システムを組み込んだＯＣＴシステムの概略図である。
【図３】本発明のさらなる他の実施形態に基づいた、２つの掃引光源を備え、統合化された光検出器システムに付帯的な検出器を設けることでスペクトル解析機能を取り入れたＯＣＴシステムの概略図である。
【図４】統合化された光検出器システム内で光干渉信号が生成されるＯＣＴシステムの概略図である。
【図５】統合化された光検出器システムの縮尺平面図である。
【図６】偏光ダイバーシティ検出が可能な統合化された光検出器システムの縮尺斜視図である。
【図７】統合化されたＯＣＴシステムの一実施形態の概略平面図である。
【図８】統合化されたＯＣＴシステムの他の実施形態の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に、本発明の原理に基づいて統合化された検出器システム１０を備える光コヒーレンス分析システム３００を示す。
【００２６】
掃引光源システム１００は、波長可変な光信号を生成する。この光信号は、光ファイバ３２０を介して干渉計５０に伝送される。好ましい実施形態において、前記波長可変な光信号は、狭い帯域幅の出射でスペクトル走査帯域にわたって走査する。
【００２７】
一実施形態において、掃引光源１００は波長可変レーザである。この波長可変レーザは、例えば、前述の特許文献１に記載されたものであってもよい。なお、特許文献１の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。他の実施形態において、掃引光源１００は、Flandersらを発明者とする2009年9月3日付出願の米国特許出願第12/553,295号（米国特許出願公開公報第2011/0051148号）“Filtered ASE Swept Source for OCT Medical Imaging”の明細書に記載されたＡＳＥフィルタ掃引光源、またはFlandersらを発明者とする2010年5月8日付出願の米国特許出願第12/776,373号（米国特許出願公開公報第2011/0051143号）“ASE Swept Source with Self-Tracking Filter for OCT Medical Imaging”の明細書に記載されたＡＳＥフィルタ掃引光源である。これら米国特許出願の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【００２８】
好ましくは、掃引光源システム１００はｋクロックモジュール２５０を含む。ｋクロックモジュール２５０は、掃引光源１００の波長可変な光信号の周波数がチューニングによって前記走査帯域内で等間隔ずつ増減されるのに合わせて、クロック信号を生成する。好ましくは、遅延器２５２（例えば、電子遅延器等）が、Ａ／Ｄクロックのトリガ遅延を干渉計５０の光信号の遅延と一致させるために設けられている。
【００２９】
干渉計５０が、試料３４０からの光信号を分析するのに用いられる。掃引光源モジュール１００の波長可変な光信号が、光ファイバ３２０を介して光カプラ３２２（例えば、９０／１０カプラ等）に伝送される。この伝送された前記波長可変な光信号は、カプラ３２２によって干渉計５０の参照アーム３２６と試料アーム３２４とに分割される。
【００３０】
参照アーム３２６には、反射光を異なる方向に向ける参照アームサーキュレータ３４２が設けられている。参照アーム３２６の光ファイバは、ファイバ端面３２８で終端する。この参照アーム３２６のファイバ端面３２８から出射した光は、レンズ３３０によってコリメート（平行化）された後、ミラー３３２で反射されて戻る。
【００３１】
一例において、この外部のミラー３３２は、調節可能な光ファイバを有し、ミラーまでの距離を調節可能にする。この距離により、深さ方向の撮像範囲が決まり、言い換えれば、参照アーム３２６と試料アーム３２４との光路長差がゼロとなる試料３４０内の位置が決定する。なお、この距離は、試料に対して使用するプローブおよび／または撮像する試料に応じて調節される。参照波ミラー３３２で反射した光は、参照アームサーキュレータ３４２に戻り、５０／５０ファイバカプラ３４６に方向付けられる。
【００３２】
試料アーム３２４には、試料から反射した反射光を異なる方向に向ける試料アームサーキュレータ３４１が設けられている。試料アーム３２４の光ファイバは、プローブ３３６で終端する。このプローブ３３６からは、光が試料３４０において収束するように出射される。試料３４０から反射した光は、試料アームサーキュレータ３４１に戻り、５０／５０ファイバカプラ３４６に方向付けられる。ファイバカプラ３４６では、参照アーム３２６からの光信号と試料アーム３２４からの光信号とが結合し、光干渉信号を生成する。
【００３３】
この光干渉信号を、統合化された検出器システム１０が受信する。詳細には、この光干渉信号は、バランスド受信器（平衡受信器）によって検出される。このバランスド受信器は、ファイバカプラ３４６の各出力にそれぞれ対応する、２つの検出器（すなわちフォトダイオード）３４８を含む。バランスド受信器３４８から出力される電気形態の干渉信号は、増幅器（例えば、トランスインピーダンス増幅器等）３５０によって増幅される。
【００３４】
２つの検出器３４８は、トランスインピーダンス増幅器３５０と共に、共通の光学ベンチ１１０上に集積化されている。この光学ベンチ１１０は、光電子部品用のパッケージ２００内に配設されている。
【００３５】
検出器３４８を、トランスインピーダンス増幅器３５０と共に、共通の光電子部品用のパッケージ２００内で一体化すること、好ましくは、共通の光学ベンチ１１０上で一体化することにより、システム全体の電気的性能を向上させることができる。また、バランスド受信器（検出器）３４８とトランスインピーダンス増幅器３５０とを接続する導体つまり導線の長さを、比較的短くすることができる。これにより、電気抵抗および静電容量を減少させることができる。また、熱電冷却器（ＴＥ）１１１を設ければ、この熱電冷却器１１１により、トランスインピーダンス増幅器３５０の温度およびバランスド受信器３４８の温度を安定化させることができる。一実施形態において、熱電冷却器１１１は、光学ベンチ１１０と光電子部品用のパッケージ２００との間に設置される。この構成によれば、熱電冷却器１１１により、光学ベンチ１１０で生じた熱をパッケージ２００から取り除くことができる。なお、熱電冷却器１１１は、他の実施形態では任意の構成である。
【００３６】
アナログ−デジタル変換器システム（Ａ／Ｄボード）３１５が、増幅器３５０からの干渉信号出力をサンプリングするのに用いられる。アナログ−デジタル変換器システム３１５は、ｋクロックモジュール２５０から得られる周波数クロック信号、および掃引光源モジュール１００に由来する掃引トリガ信号を用いて、システムのデータ取得を掃引光源システム１００の光波周波数チューニングに同期させる。
【００３７】
掃引光源をチューニングしながら光ビームを試料３４０に対して走査させることにより、試料３４０からのデータセットを収集する。通常、このデータセットの収集は、掃引光源１００の周波数をチューニングしながら、プローブ３３６からの集束したビームを試料３４０に対して空間的にラスタ走査（典型的には、直交ｘ−ｙ方式または円柱θ−ｚ方式で適用される）を行い、各ポイントでのスペクトル応答を生成することによって実施される。収集されたデータに対し、計算エンジン（例えば、浮動小数点演算可能ゲートアレイ、デジタルシグナルプロセッサ等）３８０がフーリエ変換を実行することにより、試料３４０の２Ｄまたは３Ｄの断層画像を再構成することができる。デジタルシグナルプロセッサ３８０によって生成されたこの情報は、映像モニタに表示するようにしてもよい。
【００３８】
ある用途では、プローブ３３６を血管内に挿入することにより、動脈の内壁および静脈の内壁を走査する。別の例では、プローブ３３６に、他の分析治療手段、例えば、血管内超音波法（ＩＶＵＳ）、前方視ＩＶＵＳ（ＦＬＩＶＵＳ）、高密度焦点式超音波療法（ＨＩＦＵ）、感圧式ワイヤ、画像誘導治療装置等を設けてもよい。別の医療用途として、プローブ３３６を眼用プローブとし、前眼部または後眼部（例えば、網膜等）に対して走査を行い、当該部位のＯＣＴ画像を生成するようにしてもよい。このようにプローブ３３６によって画像診断を行い、これを画像誘導治療に利用したり、治療手段と組み合せることでレーザ手術等を実施したりすることも可能である。
【００３９】
図２に、本発明の第２の実施形態に基づいた、光コヒーレンス分析システム３００を示す。
【００４０】
この第２の実施形態における統合化された光検出器システム１０は、光干渉信号を、異なる偏光成分に分離することができる。詳細には、第１の偏光ビームスプリッタ３６２および第２の偏光ビームスプリッタ３６４が、カプラ３４６によって生成される光干渉信号を、互いに直交する偏光成分に分離する。
【００４１】
２つのバランスド検出器３４８−１，３４８−２が、光干渉信号の２種類の偏光成分のうちの、それぞれに対応する偏光成分を検出する。２つのバランスド検出器３４８−１，３４８−２の出力は、それぞれ対応するトランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２によって増幅される。
【００４２】
この第２の実施形態でも、２つのバランスド検出器３４８−１，３４８−２が、トランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２、および他の光学部品（例えば、第１の偏光ビームスプリッタ３６２、第２の偏光ビームスプリッタ３６４等）と共に、共通の光学ベンチ１１０上に集積化されている。この光学ベンチ１１０は、光電子部品用のパッケージ２００内に配設されている。
【００４３】
２つのバランスド検出器３４８−１，３４８−２を、トランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２と共に、共通の光学ベンチ１１０上に集積化することにより、検出器と増幅器との間の電気抵抗および静電容量を減少させることができるので、システム全体の電気的性能を向上させることができる。また、熱電冷却器１１１を設ければ、この熱電冷却器１１１により、トランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２の温度、バランスド検出器３４８−１，３４８−２の温度、および他の光学部品の温度を安定化させることができる。さらに、光電子部品用のパッケージ２００により、静電遮蔽が形成されるので、電磁干渉（ＥＭＩ）に起因する受信器の望ましくないピックアップを抑えることができる。
【００４４】
図３に、本発明の第３の実施形態に基づいた、光コヒーレンス分析システム３００を示す。
【００４５】
この第３の実施形態は、試料３４０に対して分光学的解析のような光学的解析を行うことを可能にする。
【００４６】
詳細には、この好ましい実施形態では、プローブ３３６に２つの光ファイバが備えられる。光ファイバ３５０は、第１の掃引光源１００−１によって生成された第１の波長可変な光信号と第２の掃引光源１００−２によって生成された第２の波長可変な光信号との光結合信号を、プローブ３３６に伝送する。このプローブ３３６は、その光結合信号を試料３４０に向けて出射する。試料３４０から反射した光のうち、光コヒーレンス分析に使用されるものは、光ファイバ３５０を介してサーキュレータ３４１に戻る。この反射光は、前述した実施形態と同じように処理され、試料３４０の光コヒーレンス分析結果が得られる。
【００４７】
一方、試料３４０のスペクトル解析に使用される反射光は、プローブ３３６を介して光ファイバ３５２に光結合される。このスペクトル解析用光は、付帯的な検出器（すなわち、スペクトル解析用検出器）３５６によって検出される。一具体例では、フィルタ・コリメータ素子３５５が、そのスペクトル解析用光を、スペクトル解析用検出器３５６に向ける。必要に応じて、このフィルタ・コリメータ素子３５５は、さらに、試料３４０の光コヒーレンス分析に関係するスペクトル成分を除去する。
【００４８】
一具体例において、第１の掃引光源１００−１は、光コヒーレンス分析用の掃引光源である。第２の掃引光源１００−２は、試料３４０のスペクトル解析用の掃引光源である。通常、これら２種類の掃引光源は、互いに異なるスペクトル走査帯域で動作する。この具体例では、フィルタ・コリメータ素子３５５は、第２の掃引光源１００−２の走査帯域のみを通過させるＷＤＭフィルタである。
【００４９】
他の具体例では、試料３４０のスペクトル解析が、光コヒーレンス分析と同じスペクトル領域で実行される。この場合、フィルタ・コリメータ素子３５５は、第１の掃引光源１００−１および第２の掃引光源１００−２の両方のスペクトル成分を通過させる。そして、検出器３５６が、試料３４０のスペクトル応答を時間多重方式で検出する。あるいは、第１の掃引光源１００−１および第２の掃引光源１００−２が互いに異なるスペクトル走査帯域で動作する場合であって、かつ、それらを時間分割できない場合には、フィルタ・コリメータ素子３５５が、それら２種類の走査帯域の光のうちの一方のみを、検出器３５６に到達させる。
【００５０】
この第３の実施形態でも、統合化された検出器システム１０は、光電子の検出器３４８，３５６を共通の光学ベンチ１１０上に集積化し、かつ、この光学ベンチ１１０を光電子部品用のパッケージ２００内に配設したものとされる。好ましくは、バランスド検出器３４８に接続された増幅器３５０−１および付帯的な検出器３５６に接続された増幅器３５０−２も、共通の光学ベンチ１１０に設けられる。
【００５１】
図４に、統合化された検出器システム１０のさらなる他の実施形態を示す。
【００５２】
この実施形態では、光ファイバ３５１が、試料アームサーキュレータ３４１からの光信号を、ファイバフィードスルー２６０を介して光電子部品用のパッケージ２００内に導波する。同様に、光ファイバ３５２が、参照アームサーキュレータ３４２からの光信号を、ファイバフィードスルー２６２を介して光電子部品用のパッケージ２００内に導波する。
【００５３】
この実施形態では、光干渉信号をファイバカプラによって生成するわけではない。むしろ、試料アーム３２４からの光信号および参照アーム３２６の光信号を、検出器システム２０１に直接供給する。前述したものと同様に、この検出器システム２０１は、トランスインピーダンス増幅器システム３５０と共に、光学ベンチ１１０に設けられている。さらに、いずれの構成品２０１，３５０も、光電子部品用のパッケージ２００内に配設されている。
【００５４】
この実施形態は、光干渉信号をファイバカプラによって生成せずに済む点が有利である。むしろ、光干渉信号は、共通の光学ベンチ１１０に設けられた検出器システム２０１内で、例えばビームスプリッタ／コンバイナ等によって生成される。この構成により、光ファイバ構成品への衝撃や応力に対して堅牢なシステムを提供することができる。さらに、熱電冷却器１１１を設けることにより、熱的安定性が得られる。
【００５５】
図５に、図４のＯＣＴシステムに適用可能な、統合化された光検出器システムの一実施形態を示す。
【００５６】
詳細には、試料アームからの光信号が、光ファイバ３５１により、ファイバフィードスルー２６０を通って光電子部品用のパッケージ２００内に伝送される。光電子部品用のパッケージ２００は、光学ベンチ１１０を収容している。この光学ベンチ１１０には、電熱冷却器１１１が装着されている。光ファイバ３５１の端部ファセットは、取付構造２８２によって光学ベンチ１１０に固定されている。米国特許第6625372号明細書に、このような取付構造および他の取付構造の例が記載されている。
【００５７】
試料アームからの光信号は、レンズ光学部品２７２によってコリメートされる。このレンズ光学部品２７２は、取付構造および基材レンズを備えている。このコリメートされた光信号を、干渉ビームスプリッタ／コンバイナ２２４が受信する。
【００５８】
同様に、参照アームからの光信号が、光ファイバ３５２により、ファイバフィードスルー２６２を通って伝送される。光ファイバ３５２の端部ファセットは、取付構造２８４によって光学ベンチ１１０に固定されている。
【００５９】
参照アームからの光信号は、第２のレンズ光学部品２７０によってコリメートされる。このコリメートされた光信号は、折り返しミラー２７４に方向付けられ、干渉ビームスプリッタ／コンバイナ２２４で受信される。
【００６０】
干渉ビームスプリッタ／コンバイナ２２４は、試料アーム３２４からの光信号と参照アーム３２６からの光信号との光干渉により、光干渉信号を生成する。この光干渉信号は、第１の光検出器２２６と第２の光検出器２３２によって検出される。光検出器２２６，２３２が、バランスド検出器システム（またはバランスド受信器システム）を形成する。
【００６１】
第１の検出器２２６および第２の検出器２３２は、それぞれ電気導体（すなわちワイヤボンド）２７６，２７８により、いずれもトランスインピーダンス増幅器３５０に電気的に接続されている。このトランスインピーダンス増幅器３５０は、光学ベンチ１１０の上面に固定されている。好ましい実施形態において、トランスインピーダンス増幅器３５０は、光学ベンチ１１０に直接接着されたベアシリコンチップ（bare silicon chip）である。トランスインピーダンス増幅器３５０は、電気導体（またはワイヤボンド）２８０により、光電子部品用のパッケージ２００のワイヤボンドパッド８，９に接続されている。
【００６２】
このようにして、上記の実施形態では、光学ベンチ１１０上で光干渉信号を直接生成することができる。また、光学ベンチ１１０にトランスインピーダンス増幅器３５０のダイ（チップ）を設置することにより、この増幅器３５０と第１および第２の検出器２２６，２３２とを接続する電気接続部分２７６，２７８を短くすることができる。これにより、これら構成要素間の電気抵抗を抑えるとともに、静電容量を減少させることができるので、高速かつ高帯域での動作が可能となる。
【００６３】
図６に、図４のＯＣＴシステムに適用可能な、統合化された光検出器システム１０の他の実施形態を示す。
【００６４】
この実施形態では、前述した実施形態と同じように、干渉ビームスプリッタ／コンバイナ２２４に、参照アーム３２６からの光信号および試料アーム３２４からの光信号を供給する。ただし、干渉ビームスプリッタ／コンバイナ２２４で生成された光干渉信号は、第１の偏光ビームスプリッタ２８６と第２の偏光ビームスプリッタ２８８とで受信される。これら偏光ビームスプリッタ２８６，２８８は、第１偏光成分を透過させて第１偏光に直交する第２偏光成分を反射する。
【００６５】
第１のバランスド受信器は、第１および第２の検出器２２６，２３２で構成される第１の検出器ペアを備える。第２のバランスド受信器は、第１および第２の検出器２３６，２３８で構成される第２の検出器ペアを備える。詳細には、偏光ビームスプリッタ２８６，２８８が透過する第１偏光成分に対して、第１のバランスド受信器が、第１および第２の検出器２２６，２３２で構成される第１の検出器ペアを備える。また、偏光ビームスプリッタ２８６，２８８が反射する第２偏光成分に対して、第２のバランスド受信器が、第１および第２の検出器２３６，２３８を備える。
【００６６】
２つのトランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２のうち、トランスインピーダンス増幅器３５０−１が第１のバランスド受信器からの信号を受信し、トランスインピーダンス増幅器３５０−２が第２のバランスド受信器からの信号を受信する。詳細には、トランスインピーダンス増幅器３５０−１が、検出器２２６および検出器２３２の出力を増幅し、トランスインピーダンス増幅器３５０−２が、検出器２３６および検出器２３８の出力を増幅する。
【００６７】
トランスインピーダンス増幅器３５０−１は、ワイヤボンド２７６により、検出器２２６，２３２に接続されており、トランスインピーダンス増幅器３５０−２は、ワイヤボンド２７６により、検出器２３６，２３８に接続されている。トランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２の電気出力は、ワイヤボンド２８０により、光電子部品用のパッケージ２００のボンドパッドに接続されている。光電子部品用のパッケージ２００のリード線５０２により、トランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２の増幅出力が送出されると共に、これら増幅器３５０−１，３５０−２に対する電力が外部から入力される。
【００６８】
この実施形態でも、トランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２を、光検出器２２６，２３２，２３６，２３８と共に、共通の光学ベンチ１１０に設けることにより、高帯域での動作が可能となる。また、前述したものと同じく、干渉ビームスプリッタ／コンバイナ２２４により光学ベンチ１１０上で直接光干渉信号を生成することができる。これにより、機械的衝撃や熱的不安定に対する堅牢性を向上させることができる。
【００６９】
図７に、統合化されたＯＣＴシステム３００を示す。この実施形態では、ＯＣＴシステム全体が、単一の密閉されたパッケージ２００内において共通の光学ベンチ１１０上に集積化されている。この構成によれば、全ての光学路を共通の光学ベンチ１１０上に位置させることができるので、システムの機械安定性を最大限に高めることができる。また、共通の密閉されたパッケージ２００内に配設するので、極めてコンパクトで小型化されたシステムを提供することができる。例えば、一実施形態において、光学ベンチ１１０は、長さが１５０ミリメートル未満で幅が１５０ミリメートル未満である。好ましくは、光学ベンチ１１０は、長さが１００ミリメートル未満で幅が１００ミリメートル未満である。
【００７０】
詳細には、掃引光源１００は、波長可変な光信号を生成する。この光信号は、干渉計５０に伝送される。一実施形態において、掃引光源１００は波長可変レーザである。この波長可変レーザは、例えば、前述の特許文献１に記載されたものであってもよい。他の実施形態において、掃引光源１００は、Flandersらを発明者とする2009年9月3日付出願の米国特許出願第12/553,295号（米国特許出願公開公報第2011/0051148号）“Filtered ASE Swept Source for OCT Medical Imaging”の明細書に記載されたＡＳＥフィルタ掃引光源、またはFlandersらを発明者とする2010年5月8日付出願の米国特許出願第12/776,373号（米国特許出願公開公報第2011/0051143号）“ASE Swept Source with Self-Tracking Filter for OCT Medical Imaging”の明細書に記載されたＡＳＥフィルタ掃引光源である。
【００７１】
掃引光源１００は、極めてコンパクトな設計構造体内に設けられる。一例として、掃引光源１００は、パッケージ２００内において光学ベンチ１１０に設けられる。他の実施形態では、光源からの光が、光ファイバを介して光学ベンチ１１０に光結合されるか、またはパッケージ２００のウィンドウ（光学窓）を介して光学ベンチ１１０に光結合される。
【００７２】
光アイソレータ２０４により、干渉計５０からの戻り反射（back reflection）が光源１００の動作を妨害しないようにされる。
【００７３】
干渉計ビームスプリッタ２１２が、掃引光源からの波長可変な光信号を受信する。干渉計ビームスプリッタ２１２は、さらに、この波長可変な光信号を、干渉計５０の試料アーム３２４と参照アーム３２６とに分割する。典型的な実施形態において、干渉計ビームスプリッタは５０／５０スプリッタではない。むしろ、光源からの光信号の大半は、試料３４０からの反射による信号損失の大きい試料アーム３２４に向けられる。
【００７４】
試料アーム３２４では、波長可変な光信号が、まず、第１の偏光ビームスプリッタ２２２を透過する。これを透過した波長可変な光信号は、さらに、非相反性の偏光素子を通過する。この非相反性の偏光素子は、ファラデー回転子２２８および１／２波長板２３０で構成される。これら構成品２２８，２３０の組合せにより、掃引光源１００からの波長可変な光信号の偏光方向の回転は、正味でゼロとなる。そして、この波長可変な光信号は、第２の偏光ビームスプリッタ２３４を透過して試料３４０に到達する。
【００７５】
第２の偏光ビームスプリッタ２３４が、試料３４０から反射した反射光をまず受信する。この第２の偏光ビームスプリッタ２３４は、試料から反射した反射光のうち、掃引光源１００の偏光方向と直交する偏光成分を、第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２５８に向けて反射する。
【００７６】
これに対し、第２の偏光ビームスプリッタ２３４は、試料３４０から反射した反射光のうち、掃引光源１００の偏光方向と平行な偏光成分については透過させる。
【００７７】
ファラデー回転子２２８および１／２波長板２３０で構成される前記非相反性の偏光素子は、試料３４０から反射した反射光の偏光方向を、掃引光源１００の偏光方向と直交する方向に回転させる。これは、通過する光の伝播方向に従うファラデー回転子２２８の非相反的な動作に起因する。
【００７８】
試料から反射した反射光のうち、第１の偏光ビームスピリッタ２２２が受信したものは、第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２２４に向けて反射される。
【００７９】
参照アーム３２６では、掃引光源１００からの光信号が、まず、第１の偏光ビームスプリッタ２１４を透過する。好ましい実施形態において、掃引光源１００によって生成された光が、まず、第１の参照アーム偏光ビームスプリッタ２１４を透過する。
【００８０】
掃引光源１００からの光信号は、さらに、参照アーム３２６における非相反性の偏光方向回転素子を通過する。この非相反性の偏光方向回転素子は、ファラデー回転子２１６および１／２波長板２１８で構成される。なお、この際の偏光方向の回転はゼロである。これにより、波長可変な光信号は、参照アーム３２６における第２の偏光ビームスプリッタ２２０も透過することができる。
【００８１】
参照アーム３２６内を進んだ光は、リフレクタ３３２に到達する。このリフレクタ３３２は、光を、第２の参照アーム偏光ビームスプリッタ２２０に向けて反射する。
【００８２】
リフレクタ３３２、または参照アーム３２６の伝波路に沿って配置された他の素子は、リフレクタ３３２から第２の偏光ビームスプリッタ２２０に向けて反射された反射光が両方（２種類）の偏光成分を有するように、光の偏光方向を（例えば、４５°）回転させる。
【００８３】
第２の参照アーム偏光ビームスプリッタ２２０は、その反射光のうち、掃引光源１００の偏光方向と直交する偏光成分を、第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２５８に向けて反射する。
【００８４】
前記反射光のうち、第２の参照アーム偏光ビームスプリッタ２２０を透過したものは、１／２波長板２１８およびファラデー回転子２１６を通過する。これら構成品２１８，２１６の組合せは、非相反的に偏光方向を回転させるように設定されているので、前記反射光のうちの第２の参照アーム偏光ビームスプリッタ２２０を透過したものを、掃引光源１００からの波長可変な光信号の偏光方向と直交する偏光方向に回転させる。これにより、前記反射光のうちの第２の参照アーム偏光ビームスプリッタ２２０を透過したものが、第１の参照アーム偏光ビームスプリッタ２１４により、第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２２４に向けて反射される。
【００８５】
第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２２４および第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２５８は、それぞれが受信した偏光成分について、光干渉信号を生成する。バランスド検出器２２６，２３２を有する第１の検出器ペアは、掃引光源１００の偏光と平行な光干渉信号を検出する。バランスド検出器２３６，２３８を有する第２の検出器ペアは、掃引光源１００の偏光と直交する光干渉信号を検出する。
【００８６】
一実施形態において、ｋクロックシステム２５０は、密閉されたパッケージ２００内において光学ベンチ１１０に設けられる。詳細には、参照アーム３２６内の反射光が、干渉計ビームスプリッタ２１２を透過してｋクロックアイソレータ２１０に伝送される。ｋクロックアイソレータ２１０を通過した光は、反復透過機能を有する分光フィルタ２０８に向けて伝送される。一実施形態において、分光フィルタ２０８は、自由スペクトル領域内で特定のスペクトル成分を反復透過させる透過エタロン（または反射エタロン）である。この分光フィルタ２０８を通過した光が、ｋクロック検出器２０６で検出される。既述の実施形態と同じように、ｋクロックシステム２５０は、波長可変な光信号の周波数がその波長走査帯域内で等間隔ずつ増減されるのに合わせて、アナログ−デジタル変換器システムによる前述したバランスド検出器の各ペアにおける出力のサンプリングをクロックする。
【００８７】
既述の実施形態と同じように、この好ましい実施形態においても、２つのトランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２が、光学ベンチ１１０に設けられる。第１のトランスインピーダンス増幅器３５０−１は、前述したバランスド検出器２２６，２３２のペアの出力を増幅する。第２のトランスインピーダンス増幅器３５０−２は、前述したバランスド検出器２３６，２３８のペアの出力を増幅する。これにより、主な高速電子部品を他の光学部品と共に光学ベンチに設けた、極めてコンパクトなシステムを提供することができる。
【００８８】
図８に、統合化されたＯＣＴシステム３００の他の実施形態を示す。この実施形態は、参照アーム３２６内で複屈折を行う構成を設けずに済む点が、図７の統合化されたＯＣＴシステムと異なる。さらに、この実施形態では、偏光ビームスプリッタの数を減らすことができる。
【００８９】
詳細には、図７を参照しながら説明したものと同様に、波長可変な光信号が試料アーム３２４内を透過しながら進む。
【００９０】
第２の試料アーム偏光ビームスプリッタ２３４が、試料３４０から反射した反射光のうち、掃引光源１００からの波長可変な光信号と直交するものを反射する。第２の偏光ビームスプリッタ２３４によって反射された光は、非相反性の回転素子を通過する際に、偏光方向が９０°回転される。なお、この非相反性の回転素子は、ファラデー回転子２５４および１／２波長板２５６で構成される。これら構成品２５４，２５６は、光遅延を一致させる目的で設けられる。前述したものと同様に、その非相反性の回転素子を通過した光は、第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２５８によって受信される。一変形例として、前記構成品２５４，２５６の組合せによる機能を、相反性の９０°偏光方向回転素子（例えば、１／２波長板等）を設けることで実現するようにしてもよい。
【００９１】
試料３４０から反射した反射光のうち、掃引光源１００からの波長可変な光信号と平行な偏光成分については、試料アーム３２４における非相反性の偏光方向回転素子を通過することができる。なお、この非相反性の偏光方向回転素子は、ファラデー回転子２２８および１／２波長板２３０で構成される。この非相反性の偏光方向回転素子を通過した光は、第１の試料アーム偏光ビームスプリッタ２２２によって反射されて第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２２４に方向付けられる。
【００９２】
干渉計ビームスプリッタ２１２によって反射されて参照アーム３２６に伝送される前記波長可変な光信号は、第１の参照アームビームスプリッタ２１４および第２の参照アームビームスプリッタ２２０を透過する。この実施形態では、参照アーム３２６に偏光ダイバーシティ機能が設けられていない。よって、両方の参照アームビームスプリッタ２１４，２２０は、前記波長可変な光信号の一部をシステム外に反射して損失させるので、参照アーム３２６における損失を引き起こす。
【００９３】
その後、参照アーム３２６内の光は、反射ブロック２４８に進入する。反射ブロック２４８の側壁は、前記波長可変な光信号が反射されるようにコーティングが施されている。なお、前記側壁には、２つの透光ポートが設けられている。前記波長可変な光信号は、入射透光ポート２９０から進入し、反射ブロック２４８内で複数回（例えば、１０〜２０回または２０回以上等）反射した後、出射ポート２９２からリフレクタ３３２に向けて出射される。
【００９４】
反射ブロック２４８は、参照アーム３２６の光路長を増加させる役割を果たす。反射ブロック２４８のサイズ、および反射ブロック２４８内での前記波長可変な光信号の反射回数を制御することにより、参照アーム３２６の光路長を、試料アーム３２４の光路長と一致するように変更することができる。
【００９５】
リフレクタ３３２および反射ブロック２４８から反射した反射光の一部は、第２の参照アームビームスプリッタ２２０によって反射されて第２の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２５８に向けられる。第２の参照アームビームスプリッタ２２０を透過した光は、第１の参照アームビームスプリッタ２１４によって反射されて第１の検出器干渉スプリッタ／コンバイナ２２４に向けられる。
【００９６】
既述の実施形態と同じように、ｋクロックシステム２５０が、密閉されたパッケージ２００内において光学ベンチ１１０に設けられる。ｋクロックシステム２５０は、ｋクロックアイソレータ２１０、分光フィルタ２０８、およびｋクロック検出器２０６を含む。ｋクロックシステム２５０は、波長可変な光信号の周波数がその走査帯域内で等間隔ずつ増減されるのに合わせて、前述したバランスド検出器の各ペアの出力のサンプリングをクロックする。
【００９７】
既述の実施形態と同じように、この好ましい実施形態においても、２つのトランスインピーダンス増幅器３５０−１，３５０−２が、光学ベンチ１１０に設けられる。第１のトランスインピーダンス増幅器３５０−１は、前述したバランスド検出器２２６，２３２のペアの出力を増幅する。第２のトランスインピーダンス増幅器３５０−２は、前述したバランスド検出器２３６，２３８のペアの出力を増幅する。これにより、主な高速電子部品を他の光学部品と共に光学ベンチに設けた、極めてコンパクトなシステムを提供することができる。
【００９８】
本発明を、詳細に図示した好適な実施形態を参照しながら詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく構成および細部に様々な変更を施すことができ、そのような変更も添付の特許請求の範囲に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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