(57)【要約】【課題】波長多重掃引レーザ装置において、小型化を実現する。【解決手段】半導体レーザ媒質１０１ａのおよび１０１ｂの端面１０２ａおよび１０２ｂから射出された光は、格子ピッチの異なる回折格子１０５ａおよび１０５ｂにより波長分散され、ポリゴンミラー１０８の反射面１０９へ入射する。ポリゴンミラー１０８が回転すると、反射面１０９と入射光のなす角度が変化し、反射面１０９に、より垂直に入射する光が戻り光として選択的に反射され、逆光路を経由して、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂに帰還する。回折格子１０５ａと１０５ｂの格子ピッチが異なるため、戻り光の波長が異なり、端面１０３ａおよび１０３ｂからは、異なる波長の光が射出される。ポリゴンミラー１０８の回転に伴い、１つの反射面１０９について1周期分の波長掃引が行われる。反射面１０９が複数あるため、波長掃引が一定の周期で繰り返される。【選択図】図１
2008233028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ媒質と、
前記複数のレーザ媒質からの射出光を空間的に波長分散する複数の波長分散手段と、
前記複数の波長分散手段によりそれぞれ波長分散された光の一部を、反射面を回転させながら戻り光として反射することにより、前記複数のレーザ媒質によりそれぞれ増幅される光の波長を掃引する単一の回転式反射手段と、
前記波長分散手段と前記回転式反射手段との間に配置されたリレー光学系とを備え、
前記単一の回転反射手段が回転することにより、異なる波長帯域においてそれぞれ掃引される複数のレーザ光を同時に射出することを特徴とする波長多重掃引レーザ装置。
【請求項２】
前記リレー光学系が単一のリレー光学系であることを特徴とする請求項１記載の波長多重掃引レーザ装置。
【請求項３】
前記波長分散手段が、複数個の回折格子からなるものであることを特徴とする請求項１または２記載の波長多重掃引レーザ装置。
【請求項４】
少なくとも一枚の回折格子の格子ピッチが他の一枚の回折格子の格子ピッチとは異なるものであることを特徴とする請求項３記載の波長多重掃引レーザ装置。
【請求項５】
少なくとも一枚の回折格子の配置角度が他の一枚の回折格子の配置角度とは異なるものであることを特徴とする請求項３記載の波長多重掃引レーザ装置。
【請求項６】
波長多重掃引レーザ装置と、
前記波長多重掃引レーザ装置から射出された第１の光および第２の光をそれぞれ第１および第２の測定光と第１および第２の参照光とに分割する光分割手段と、
該分割手段により分割された前記第１および第２の測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光である第１および第２の反射光と前記第１および第２の参照光とを重ね合わせる合波手段と、
該合波手段により前記第１の反射光と前記第１の参照光とが重ね合わされたときに生ずる第１の干渉光と前記合波手段により前記第２の反射光と前記第２の参照光とが重ね合わされたときに生ずる第２の干渉光とを、それぞれ第１の干渉信号および第２の干渉信号として検出する干渉光検出手段と、
前記干渉光検出手段により検出された前記第１および第２の干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を生成する断層画像処理手段とを備える光断層画像化装置において、
前記波長多重掃引レーザ装置が、
複数のレーザ媒質と、
前記複数のレーザ媒質からの射出光を空間的に波長分散する複数の波長分散手段と、
前記複数の波長分散手段によりそれぞれ波長分散された光の一部を、反射面を回転させながら戻り光として反射することにより、前記複数のレーザ媒質によりそれぞれ増幅される光の波長を掃引する単一の回転式反射手段と、
前記波長分散手段と前記回転式反射手段との間に配置されたリレー光学系とを備え、
前記単一の回転反射手段が回転することにより、異なる波長帯域においてそれぞれ掃引される複数のレーザ光を同時に射出するものであることを特徴とする光断層画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発振波長において同意に掃引が可能な波長多重掃引レーザ装置および該波長多重掃引レーザ装置を用いて測定対象の光断層画像を取得する光断層画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発振波長が掃引可能な波長掃引レーザ装置としては、例えば特許文献１に記載の図３３に示す外部共振器型の装置が知られている。図３３に示す装置では、半導体レーザ媒質１１１の低反射面からの射出光をコリメートレンズ１１２で平行光に変換した後、回折格子１１３の回折面へ入射させ、回折格子１１３により波長分散された回折光をリレー用の２つのレンズ１２４ａ、１２４ｂを経て、ポリゴンミラー１２５に入射させる。波長分散された光のうち、ポリゴンミラー１２５の反射面に直交する特定波長とその近傍の波長成分の光のみが戻り光となり、半導体レーザ媒質１１１に帰還する。半導体レーザ媒質１１１は、この特定波長の光に誘導されて定在波をつくり、その特定波長（以下、発振波長という）の光を射出する。ポリゴンミラー１２５を回転させることにより、戻り光の波長を連続的に変化させることができ、発振波長を掃引することができる。
【０００３】
また、特許文献１には、図３３に示す装置のレンズ１２４ａ、１２４ｂおよびポリゴンミラー１２５を、レンズ１３４および回転円盤１３５に置換した構成の図３４に示す波長可変レーザ装置が記載されている。この装置では、回転円盤１３５の盤面に配設された径方向に直線的に伸びるスリット状のミラー１３５ａにより、特定波長の光のみが半導体レーザ媒質１１１に帰還する。回転円盤１３５を回転させることにより、帰還する光の波長を連続的に変化させることができ、発振波長を掃引することができる。
【０００４】
ところで、上記のような発振波長が掃引可能な波長掃引レーザ装置の重要な用途として、ＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ）計測を利用した光断層画像化装置が知られている。光断層画像化装置は、光源から射出されたコヒーレンス光を測定光と参照光とに分割した後、測定光が測定対象に照射されたときの反射光と参照光とを合波し、反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。ＳＳ−ＯＣＴ計測の光断層画像化装置では、光源から射出される光の周波数を時間的に変化させながら干渉光の検出を行うものであり、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより光断層画像を構成するようにしたものである。
【０００５】
ＯＣＴ装置は、医療分野における利用が実現化されつつあり、空間分解能の高い光断層画像を短時間で取得することが望まれている。このためには広帯域なスペクトル幅を有する測定光を用いて光断層画像を取得することが必要である。このため、例えば上述した特許文献１に記載されている波長掃引レーザ装置を複数台用意し、各波長掃引レーザ装置から射出された光を合波して、波長多重掃引レーザ装置として用いることを本発明人等は検討した。
【特許文献１】米国特許第２００５／００３５２９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように、特許文献１に記載されている波長掃引レーザ装置を複数台用意し、各波長掃引レーザ装置から射出された光を合波して、波長多重掃引レーザ装置として用いる場合、装置が大型化し、かつ製造コストも当然複数倍になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情を鑑みなされたものであり、小型でかつ製造コストも抑制可能な波長多重掃引レーザ装置を提供することを目的とする。また、該波長多重掃引レーザ装置を用いた光断層画像化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の波長多重掃引レーザ装置は、複数のレーザ媒質と、
前記複数のレーザ媒質からの射出光を空間的に波長分散する複数の波長分散手段と、
前記複数の波長分散手段によりそれぞれ波長分散された光の一部を、反射面を回転させながら戻り光として反射することにより、前記複数のレーザ媒質によりそれぞれ増幅される光の波長を掃引する単一の回転式反射手段と、
前記波長分散手段と前記回転式反射手段との間に配置されたリレー光学系とを備え、
前記単一の回転反射手段が回転することにより、異なる波長帯域においてそれぞれ掃引される複数のレーザ光を同時に射出することを特徴とするものである。
【０００９】
なお、ここで波長分散手段とは波長を分散できるものであればいかなるものであってもよく、具体的には回折格子、プリズムあるいはグリズムなどである。
【００１０】
前記リレー光学系は、単一のリレー光学系であってもよい。
【００１１】
前記波長分散手段は、複数個の回折格子からなるものであってもよい。
【００１２】
前記波長分散手段が、複数個の回折格子からなるものであれば、少なくとも一枚の回折格子の格子ピッチが他の一枚の回折格子の格子ピッチとは異なるものであってもよいし、あるいは少なくとも一枚の回折格子の配置角度が他の一枚の回折格子の配置角度とは異なるものであってもよい。
【００１３】
本発明の光断層画像化装置は、波長多重掃引レーザ装置と、該波長多重掃引レーザ装置から射出された第１の光および第２の光をそれぞれ第１および第２の測定光と第１および第２の参照光とに分割する光分割手段と、
該分割手段により分割された前記第１および第２の測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光である第１および第２の反射光と前記第１および第２の参照光とをそれぞれ合波する合波手段と、
該合波手段により前記第１の反射光と前記第１の参照光とが重ね合わされたときに生ずる第１の干渉光と前記合波手段により前記第２の反射光と前記第２の参照光とが重ね合わされたときに生ずる第２の干渉光とを、それぞれ第１の干渉信号および第２の干渉信号として検出する干渉光検出手段と、
前記干渉光検出手段により検出された前記第１および第２の干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を生成する断層画像処理手段とを備えるものであって、
前記波長多重掃引レーザ装置が、
複数のレーザ媒質と、
前記複数のレーザ媒質からの射出光を空間的に波長分散する複数の波長分散手段と、
前記複数の波長分散手段によりそれぞれ波長分散された光の一部を、反射面を回転させながら戻り光として反射することにより、前記複数のレーザ媒質によりそれぞれ増幅される光の波長を掃引する単一の回転式反射手段と、
前記波長分散手段と前記回転式反射手段との間に配置されたリレー光学系とを備え、
前記単一の回転反射手段が回転することにより、異なる波長帯域においてそれぞれ掃引される複数のレーザ光を同時に射出するものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の波長多重掃引レーザ装置によれば、単一の回転式反射手段を回転することにより、複数のレーザ媒質によりそれぞれ増幅される光の波長を掃引し、異なる波長帯域においてそれぞれ掃引される複数のレーザ光を同時に射出することができるため、従来の波長多重掃引レーザ装置のように、複数の回転式反射手段を備える必要がなく、装置の小型化および製造コストの抑制が可能となる。
【００１５】
前記リレー光学系が、単一のリレー光学系であれば、装置をより小型化することができる。
【００１６】
本発明の光断層画像化装置によれば、複数のレーザ媒質によりそれぞれ増幅される光の波長を掃引する単一の回転式反射手段を回転することにより、異なる波長帯域においてそれぞれ掃引される複数のレーザ光を同時に射出することができる波長多重掃引レーザ装置を用いて光断層画像を取得することができるため、光断層画像化装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の波長多重掃引レーザの実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
波長多重掃引レーザ装置１００は、レーザ光Ｌａとレーザ光Ｌｂとを、同時に掃引しながら射出する外部共振器型の波長多重掃引レーザ装置である。図１に波長多重掃引レーザ装置１００の上面図（模式図）を示す。また、図２Ａおよび図２Ｂに、異なる方向から見た側面図（模式図）を示す。波長多重掃引レーザ装置１００は、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと、回折格子１０５ａおよび１０５ｂと、レンズ１０６と、レンズ１０７と、ポリゴンミラー１０８と、光ファイバＦＢ１ａおよび光ファイバＦＢ１ｂと、光合波手段１１１と、光ファイバＦＢ２とを備えている。
【００１９】
半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと回折格子１０５ａおよび１０５ｂとの間には、それぞれコリメートレンズ１０４ａおよび１０４ｂが配置されている。また半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと光ファイバＦＢ１ａおよび光ファイバＦＢ１ｂとの間には、それぞれ集光レンズ１１０ａおよび１１０ｂが配置されている。半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂのコリメートレンズ１０４aおよび１０４ｂ側には、端面１０２ａおよび１０２ｂが形成され、集光レンズ１１０ａおよび１１０ｂ側には、端面１０３ａおよび１０３ｂが形成されている。端面１０２ａおよび１０２ｂには反射防止膜（ＡＲコート）が施されている。また、光ファイバＦＢ１ａと光ファイバＦＢ１ｂとは、光合波手段１１１に接続され、光合波手段１１１には、さらに光ファイバＦＢ２が接続されている。
【００２０】
図２Ａおよび２Ｂに示すように、光ファイバＦＢ１ａとＦＢ１ｂと、集光レンズ１１０ａおよび１１０ｂと、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと、コリメートレンズ１０４ａおよび１０４ｂと、回折格子１０５ａおよび１０５ｂとは、図２Ａおよび図２Ｂにおける上下方向に重なるように配置されている。なお、図２Ａは、回折格子１０５ａおよび１０５ｂと、リレーレンズ１０６および１０７と、ポリゴンミラー１０８とを、図１における下方向から見た側面図である。また図２Ｂは、回折格子１０５ａおよび１０５ｂと、コリメートレンズ１０４ａおよび１０４ｂと、リレーレンズ１０６および１０７と、ポリゴンミラー１０８と、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと、集光レンズ１１０ａおよび１１０ｂと、光ファイバＦＢ１ａと光ファイバＦＢ１ｂと、光合波手段１１１と、光ファイバＦＢ２とを、図１における左下方向から見た側面図である。
【００２１】
回折格子１０５ａおよび１０５ｂは、反射型の回折格子であり、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂからの射出光を空間的に波長分散する波長分散手段として機能する。回折格子１０５ａおよび１０５ｂにおいて生じた回折光は、波長ごとに異なる方向に進行する。なお、図３に示すように、回折格子１０５ａの格子ピッチと、回折格子１０５ｂの格子ピッチとは異なっている。
【００２２】
ポリゴンミラー１０８は、レンズ１０７に対向する反射面１０９が順次光を反射するように、複数の反射面１０９が配設され、不図示の駆動手段により等角速度で回転する。
【００２３】
上述したように、波長多重掃引レーザ装置１００からは、レーザ光Ｌａとレーザ光Ｌｂとが、それぞれ波長掃引されながら、同時に射出される。まず、レーザ光Ｌａが射出される動作について説明する。半導体レーザ媒質１０１ａの端面１０２ａからコリメートレンズ１０４ａへ向かって射出した光は、コリメートレンズ１０４ａにより平行光に変換された後、回折格子１０５ａにより、波長ごとに分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。この波長分散された光は、レンズ１０６および１０７によりリレーされ、ポリゴンミラー１０８の反射面１０９へ入射する。
【００２４】
ポリゴンミラー１０８の回転に伴い、反射面１０９と入射光のなす角度が変化するため、反射面１０９により垂直に入射する光（波長1.09μｍ〜1.2μｍ）が、戻り光として選択的に反射される。戻り光は、逆光路を経由して、すなわち、レンズ１０７およびレンズ１０６を通り、回折格子１０５ａを経て、コリメートレンズ１０４ａを通り、半導体レーザ媒質１０１ａに帰還する。半導体レーザ媒質１０１ａの端面１０３ａとポリゴンミラー１０８の反射面１０９とを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質１０１ａの端面１０３ａから、光Ｌａが射出される。なお、この光Ｌａの発振波長は戻り光の波長である。
【００２５】
戻り光の波長は、ポリゴンミラー１０８の回転に伴い変化し、１つの反射面１０９について波長1.09μｍから波長1.2μｍまでの1周期分の波長掃引が行われる。複数の反射面１０９がポリゴンミラー１０８に設けられているため、この波長帯域Δλａ（1.09μｍ〜1.2μｍ）での波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質１０１ａの端面１０３ａから射出された光Ｌａは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。
【００２６】
レーザ光Ｌｂは、ほぼレーザ光Ｌａの射出動作と同様の動作により射出される。半導体レーザ媒質１０１ｂの端面１０２ｂからコリメートレンズ１０４ｂへ向かって射出した光は、コリメートレンズ１０４ｂにより平行光に変換された後、回折格子１０５ｂにより、波長ごとに分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。この波長分散された光は、レンズ１０６および１０７によりリレーされ、ポリゴンミラー１０８の反射面１０９へ入射する。
【００２７】
ポリゴンミラー１０８の回転に伴い、反射面１０９と入射光のなす角度が変化するため、反射面１０９により垂直に入射する光（波長1.0μｍ〜1.11μｍ）が、戻り光として選択的に反射される。戻り光は、レンズ１０７およびレンズ１０６を通り、回折格子１０５ｂを経て、コリメートレンズ１０４ｂを通り、半導体レーザ媒質１０１ｂに帰還する。半導体レーザ媒質１０１ｂの端面１０３ｂとポリゴンミラー１０８の反射面１０９とを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質１０１ｂの端面１０３ｂから、光Ｌｂが射出される。なお、この光Ｌｂの発振波長は戻り光の波長である。
【００２８】
戻り光の波長は、ポリゴンミラー１０８の回転に伴い変化し、１つの反射面１０９について波長1.0μｍから波長1.11μｍまでの1周期分の波長掃引が行われる。複数の反射面１０９がポリゴンミラー１０８に設けられているため、この波長帯域Δλｂ（1.0μｍ〜1.11μｍ）での波長掃引が一定の周期で繰り返される。光Ｌｂは集光レンズ１１０ｂにより集光され、光ファイバＦＢ１ｂへ入射する。
【００２９】
光ファイバＦＢ１ａを伝播した光Ｌａと、光ファイバＦＢ１ｂを伝播した光Ｌｂとは、光合波手段１１１により合波され、光ファイバＦＢ２へ導光される。なお、図４に光Ｌａおよび光Ｌｂの時間対波長特性を示す。
【００３０】
以上の説明で明らかなように、波長多重掃引レーザ装置１００は、単一のポリゴンミラー１０８を回転することにより、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂによりそれぞれ増幅される光の波長を掃引し、波長帯域Δλａ（1.09μｍ〜1.2μｍ）において掃引されるレーザ光Ｌａと波長帯域Δλｂ（1.0μｍ〜1.11μｍ）において掃引されるレーザ光Ｌｂとを同時に射出することができる。このため、従来の波長多重掃引レーザ装置で必要であった複数の回転式反射手段を備える必要がなく、波長多重掃引レーザ装置の小型化および製造コストの抑制が可能となる。また、単一のリレー光学系であるレンズ１０６および１０７を用いたため、装置をより小型化することができる。
【００３１】
なお、図３に示した格子ピッチの異なる回折格子１０５ａと回折格子１０５ｂとを用いる代わりに、図５に示すような格子ピッチは等しく、配置角度が異なる回折格子１１２ａと１１２ｂとを用いることもできる。この場合、格子ピッチの異なる回折格子を用意する必要がないため、製造コストをより抑制することができる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置２００について図６、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。図６は波長多重掃引レーザ装置２００の上面図（模式図）である。図７Ａは図６における下方向から見た、波長多重掃引レーザ装置２００の一部の側面図(模式図)であり、図７Ｂは図６における左下方向から見た、波長多重掃引レーザ装置２００の一部の側面図(模式図)である。波長多重掃引レーザ装置２００は、回折格子２０１ａおよび２０１ｂとポリゴンミラー２０２の配置が、波長多重掃引レーザ装置１００における回折格子１０５ａおよび１０５ｂとポリゴンミラー１０８の配置と逆配置となる点が、波長多重掃引レーザ装置１００とは異なるものであるが、他の構成および動作は波長多重掃引レーザ装置１００とほぼ同様である。なお、回折格子１０５ａおよび１０５ｂと同様に、回折格子２０１ａの格子ピッチと、回折格子２０１ｂの格子ピッチとは異なっている。
【００３３】
波長多重掃引レーザ装置２００において、前述の実施形態の波長多重掃引レーザ装置１００と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００３４】
半導体レーザ媒質１０１ａの端面１０２ａからコリメートレンズ１０４ａへ向かって射出した光は、コリメートレンズ１０４ａにより平行光に変換された後、ポリゴンミラー２０２の反射面２０３により反射され、レンズ１０６および１０７によりリレーされ、回折格子２０１ａへ入射して、波長ごとに分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。この波長分散された光のうち、入射方向へ戻る戻り光は、逆光路を経由して、すなわち、レンズ１０７およびレンズ１０６を通り、ポリゴンミラー２０２の反射面２０３で反射して、半導体レーザ媒質１０１ａへ帰還する。
【００３５】
ポリゴンミラー２０２の回転に伴い、回折格子２０１ａと該回折格子２０１ａへ入射する光とのなす角度が変化するため、入射方向へ戻る戻り光の波長が変化する。半導体レーザ媒質１０１ａの端面１０３ａと回折格子２０１ａとを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質１０１ａの端面１０３ａから、光Ｌａが射出される。なお、この光Ｌａの発振波長は戻り光の波長である。
【００３６】
戻り光の波長は、ポリゴンミラー２０２の回転に伴い変化し、１つの反射面２０３について波1.09μｍから波長1.2μｍまでの1周期分の波長掃引が行われる。複数の反射面２０３がポリゴンミラー２０２に設けられているため、この波長帯域Δλａ（1.09μｍ〜1.2μｍ）での波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質１０１ａの端面１０３ａから射出された光Ｌａは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。
【００３７】
また、レーザ光Ｌｂは、ほぼレーザ光Ｌａの射出動作と同様の動作により射出され、波長帯域Δλｂ（1.0μｍ〜1.11μｍ）での波長掃引が一定の周期で繰り返される。
【００３８】
以上の説明で明らかなように、波長多重掃引レーザ装置２００においても、第１の実施形態である波長多重掃引レーザ装置１００と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、本実施の形態においても、格子ピッチの異なる回折格子２０１ａと回折格子２０１ｂの代わりに、図５に示すような、格子ピッチは等しく、配置角度が異なる回折格子１１２ａと１１２ｂとを用いることもできる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置３００について図８および図９を参照して説明する。図８は波長多重掃引レーザ装置３００の上面図（模式図）であり、図９は図８における下方向から見た、波長多重掃引レーザ装置３００の一部の側面図(模式図)である。波長多重掃引レーザ装置３００は、半導体レーザ媒質３０１ａおよび３０１ｂから射出された光が３ｄＢカプラー３０５により結合されて、光ファイバＦＢ５を伝播して、回折格子３０７ａおよび３０７ｂへ入射し、また回折格子３０７ａおよび３０７ｂにより回折された戻り光が、光ファイバＦＢ５を伝播し、その後３ｄＢカプラー３０５により分枝されて、半導体レーザ媒質３０１ａおよび３０１ｂへ帰還するものである。波長多重掃引レーザ装置３００において前述の実施形態の波長多重掃引レーザ装置１００と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００４１】
半導体レーザ媒質３０１ａおよび半導体レーザ媒質３０１ｂは、半導体レーザ媒質３０１ａにおいて光増幅される波長帯域と、半導体レーザ媒質３０１ｂにおいて増幅される波長帯域とが重複することがないように、例えば、半導体レーザ媒質３０１ａにおいて波長1.1μｍ以上の光が増幅され、半導体レーザ媒質３０１ｂにおいては波長が1.1μｍより短い光が増幅されるように、媒質材料が選択されている。
【００４２】
回折格子３０７ａおよび３０７ｂは、反射型の回折格子であり、半導体レーザ媒質３０１ａおよび３０１ｂからの射出光を空間的に波長分散する波長分散手段として機能する。回折格子３０７ａおよび３０７ｂにおいて生じた回折光は、波長ごとに異なる方向に進行する。なお、図１０Ａに示すように、回折格子３０７ａの格子ピッチと、回折格子３０７ｂの格子ピッチとは異なっている。なお、図１０Ａに示す格子ピッチの異なる回折格子３０７ａと回折格子３０７ｂの代わりに、図１０Ｂに示すような、格子ピッチは等しく、配置角度が異なる回折格子３１０ａと３１０ｂとを用いることもできる。
【００４３】
３ｄＢカプラー３０５には、光ファイバＦＢ５と、光ファイバＦＢ４ａおよびＦＢ４ｂとが接続されている。光ファイバＦＢ５から３ｄＢカプラー３０５に入った信号は光ファイバＦＢ４ａおよびＦＢ４ｂへ-3dB減衰して現れる、すなわち略５０：５０に分枝される。また逆に、光ファイバＦＢ４ａおよびＦＢ４ｂから３ｄＢカプラー３０５へ入った信号は、結合して光ファイバＦＢ５へ現れる。光ファイバＦＢ５の端部と、回折格子３０７ａおよび３０７ｂとの間には、コリメートレンズ３０６が配置されている。また、光ファイバＦＢ４ａおよびＦＢ４ｂの端部と、半導体レーザ媒質３０１ａおよび３０１ｂとの間には、それぞれ集光レンズ３０４ａおよび３０３ｂが配置されている。
【００４４】
半導体レーザ媒質３０１ａの端面３０２ａから集光レンズ３０４ａへ向かって射出した光は、集光レンズ３０４ａにより集光されて光ファイバＦＢ４ａへ入射する。同様に半導体レーザ媒質３０１ｂの端面３０２ｂから集光レンズ３０４ｂへ向かって射出した光は、集光レンズ３０４ｂにより集光されて光ファイバＦＢ４ｂへ入射する。
【００４５】
光ファイバＦＢ４ａを伝播した光と光ファイバＦＢ４ｂを伝播した光は、３ｄＢカプラー３０５で結合され、光ファイバＦＢ５を伝播して射出され、コリメートレンズ３０６により平行光に変換される。光の一部は回折格子３０７ａにより、波長分散されて、波長ごとに異なる方向に進行し、他の光の一部は回折格子３０７ｂにより、波長分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。これらの波長分散された光は、それぞれレンズ１０６および１０７によりリレーされ、ポリゴンミラー３０８の反射面３０９へ入射する。
【００４６】
ポリゴンミラー３０８の回転に伴い、反射面３０９と入射光のなす角度が変化するため、反射面３０９により垂直に入射する光、例えば波長1.0μｍおよび波長1.11μｍの光が戻り光のとして選択的に反射される。戻り光は、逆光路を経由して、すなわち、レンズ１０７およびレンズ１０６を通り、回折格子３０７ａおよび回折格子３０７ｂを経て、コリメートレンズ３０６を通り、半導体レーザ媒質３０１ａおよび３０１ｂに帰還する。半導体レーザ媒質３０１ａにおいては、波長1.1μｍ以上の光が増幅されるため、波長1.11μｍの光が増幅される。また、半導体レーザ媒質３０１ｂにおいては、波長が1.1μｍより短い光が増幅されるため、波長1.0μｍの光が増幅される。
【００４７】
半導体レーザ媒質３０１ａの端面３０３ａとポリゴンミラー３０８の反射面３０９とを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質３０１ａの端面３０３ａから、光Ｌｃが射出される。なお、この光Ｌｃの発振波長は、1.1μｍ以上の戻り光の波長である。
【００４８】
戻り光の波長は、ポリゴンミラー３０８の回転に伴い変化し、１つの反射面３０９について波長1.11μｍから波長1.2μｍまでの1周期分の波長掃引が行われる。複数の反射面３０９がポリゴンミラー３０８に設けられているため、この波長帯域Δλｃ（1.11μｍ〜1.2μｍ）での波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質３０１ａの端面３０３ａから射出された光Ｌｃは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。
【００４９】
同様に、半導体レーザ媒質３０１ｂの端面３０３ｂとポリゴンミラー３０８の反射面３０９とを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質３０１ｂの端面３０３ｂから、光Ｌｄが射出される。なお、この光Ｌｄの発振波長は、1.1μｍより短波長の戻り光の波長である。
【００５０】
戻り光の波長は、ポリゴンミラー３０８の回転に伴い変化し、１つの反射面３０９について波長1.0μｍから波長1.09μｍまでの1周期分の波長掃引が行われる。複数の反射面３０９がポリゴンミラー３０８に設けられているため、この波長帯域Δλｄ（1.0μｍ〜1.09μｍ）での波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質３０１ｂの端面３０３ｂから射出された光Ｌｄは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。なお、図１１に光Ｌｃおよび光Ｌｄの時間対波長特性を示す。
【００５１】
光ファイバＦＢ１ａを伝播した光Ｌｃと、光ファイバＦＢ１ｂを伝播した光Ｌｄとは、光合波手段１１１により合波され、光ファイバＦＢ２へ導光される。
【００５２】
以上の説明で明らかなように、波長多重掃引レーザ装置３００においても、第１の実施形態である波長多重掃引レーザ装置１００と同様の効果を得ることができる。また、３ｄＢカプラー３０５とポリゴンミラー３０８との間の光路が、一本であるため、回折格子３０７ａ、３０７ｂ、レンズ１０６，１０７およびポリゴンミラー３０８として、小型の部材を用いることができ、より装置を小型化することができる。
【００５３】
次に、本発明の第４の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置４００について図１２および図１３を参照して説明する。図１３は波長多重掃引レーザ装置４００の上面図（模式図）であり、図１３は、図１２における下方向から見た、波長多重掃引レーザ装置４００の一部の側面図(模式図)である。波長多重掃引レーザ装置４００は、回折格子４０１ａおよび４０１ｂとポリゴンミラー４０２との配置が、波長多重掃引レーザ装置３００における回折格子３０７ａおよび３０７ｂとポリゴンミラー３０８の配置と逆配置となる点が、波長多重掃引レーザ装置３００とは異なるものであるが、他の構成および動作は波長多重掃引レーザ装置３００とほぼ同様である。なお、回折格子３０７ａおよび３０７ｂと同様に、回折格子４０１ａの格子ピッチと、回折格子４０１ｂの格子ピッチとは異なっている。
【００５４】
波長多重掃引レーザ装置４００においても、ポリゴンミラー４０２の回転に伴って、半導体レーザ媒質３０１ａの端面３０３ａから、波長帯域Δλｃ（1.11μｍ〜1.2μｍ）で波長掃引される光Ｌｃが射出され、半導体レーザ媒質３０１ｂの端面３０３ｂから、波長帯域Δλｄ（1.0μｍ〜1.09μｍ）で波長掃引される光Ｌｄが射出される。
【００５５】
波長多重掃引レーザ装置４００においても、第３の実施形態である波長多重掃引レーザ装置３００と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
なお、本実施の形態においても、格子ピッチの異なる回折格子４０１ａと回折格子４０１ｂの代わりに、格子ピッチは等しく、配置角度が異なる回折格子を用いることもできる。
【００５７】
次に、本発明の第５の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置５００について図１４Ａおよび１４Ｂを参照して説明する。波長多重掃引レーザ装置５００は、半導体レーザ媒質５０１ａおよび５０１ｂから射出される光が、ポリゴンミラー５０５の反射面５０６の同一部位へ互いに角度を有して入射する点と、波長多重掃引レーザ装置２００における回折格子２０１ａおよび２０１ｂの代わりに、回折格子５０７ａおよび５０７ｂ          が用いられている点が、波長多重掃引レーザ装置２００とは異なるものであるが、他の構成および動作は波長多重掃引レーザ装置２００とほぼ同様である。なお、図１４Ａおよび図１４Ｂは、図７Ａおよび図７Ｂと同様に、波長多重掃引レーザ装置５００の一部の側面図(模式図)である。また、半導体レーザ媒質５０１ａおよび５０１ｂは、半導体レーザ媒質５０１ａから射出される光と半導体レーザ媒質５０１ｂから射出される光とが角度を有するように配置されている点が、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと異なるものであるが、他の構成は半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと同様である。また、波長多重掃引レーザ装置５００において、前述の実施形態の波長多重掃引レーザ装置２００と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００５８】
図１４Ａに示すように、回折格子５０７ａおよび回折格子５０７ｂは、それぞれ、ポリゴンミラー５０５の回転によって回折格子に入射する光の光軸が移動する平面に対して、格子が垂直になるように配置され、屋根型に接続されている。また、図１５は、回折格子５０５ａおよび回折格子５０７ｂを格子が形成されている方向から見た模式図である。図１５に示すように、回折格子５０７ａの格子ピッチと回折格子５０７ｂの格子ピッチは異なっている。
【００５９】
半導体レーザ媒質５０１ａの端面５０２ａからコリメートレンズ５０４ａへ向かって射出した光は、コリメートレンズ５０４ａにより平行光に変換された後、ポリゴンミラー５０５の反射面５０６により反射され、レンズ１０６および１０７によりリレーされ、回折格子５０７ａへ入射して、波長分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。この波長分散された光のうち、入射方向へ戻る戻り光は、逆光路を経由して、すなわち、レンズ１０７およびレンズ１０６を通り、ポリゴンミラー５０５の反射面５０６で反射して、半導体レーザ媒質５０１ａへ帰還する。
【００６０】
ポリゴンミラー５０５の回転に伴い、回折格子５０７ａと回折格子５０７ａへ入射する光とのなす角度が変化するため、入射方向へ戻る戻り光の波長が変化する。半導体レーザ媒質５０１ａの端面５０３ａと回折格子５０７ａとを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質５０１ａの端面５０３ａから、光Ｌａが射出される。なお、この光Ｌａの発振波長は戻り光の波長である。
【００６１】
戻り光の波長は、ポリゴンミラー５０５の回転に伴い変化し、１つの反射面５０６について波長1.09μｍから波長1.2μｍまでの1周期分の波長掃引が行われる。複数の反射面５０６がポリゴンミラー５０５に設けられているため、この波長帯域Δλａ（1.09μｍ〜1.2μｍ）での波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質５０１ａの端面５０３ａから射出された光Ｌａは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。
【００６２】
また、レーザ光Ｌｂは、ほぼレーザ光Ｌａの射出動作と同様の動作により、半導体レーザ媒質５０１ｂの端面５０３ｂから射出され、波長帯域Δλｂ（1.0μｍ〜1.11μｍ）での波長掃引が一定の周期で繰り返される。
【００６３】
波長多重掃引レーザ装置５００においても、第２の実施形態である波長多重掃引レーザ装置２００と同様の効果を得ることができる。さらに、ポリゴンミラー５０５の同一部位を用いて、光Ｌａおよび光Ｌｂの波長掃引が行われるため、小型のポリゴンミラー５０５を用いることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においても、格子ピッチの異なる回折格子５０７ａと回折格子５０７ｂの代わりに、格子ピッチは等しく、波長分散方向における配置角度が異なる回折格子を用いることもできる。
【００６５】
次に、本発明の第６の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置６００について図１６Ａおよび１６Ｂを参照して説明する。波長多重掃引レーザ装置６００は、半導体レーザ媒質６０１ａおよび６０１ｂから射出される光が、ポリゴンミラー６０８の反射面６０９の同一部位へ互いに角度を有して入射する点と、波長多重掃引レーザ装置１００における回折格子１０５ａおよび１０５ｂの代わりに、屋根型に配置された回折格子６０５ａ、６０５ｂおよび６０５ｃとミラー６０７とが用いられている点が、波長多重掃引レーザ装置１００とは異なるものであるが、他の構成および基本的な動作は波長多重掃引レーザ装置１００とほぼ同様である。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂは、図２Ａおよび図２Ｂと同様に、波長多重掃引レーザ装置６００の一部の側面図(模式図)である。また、半導体レーザ媒質６０１ａおよび６０１ｂは、半導体レーザ媒質６０１ａから射出される光と半導体レーザ媒質６０１ｂから射出される光とが平行ではなく、角度を有するように配置されている点が、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと異なるものであるが、他の構成は半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと同様である。また、波長多重掃引レーザ装置６００において、前述の実施形態の波長多重掃引レーザ装置１００と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００６６】
図１７は、回折格子６０５ａ、６０５ｂおよび６０５ｃを、格子が形成されている方向から見た模式図である。回折格子６０５ａの格子ピッチと回折格子６０５ｃの格子ピッチは同一であり、回折格子６０５ａの格子ピッチと回折格子６０５ｂの格子ピッチは異なっている。また、回折格子６０５ａおよび６０５ｃは、回折格子６０７ｂを中心として対象位置に配置されている。
【００６７】
また、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、回折格子６０５ａ、６０５ｂおよび６０５ｃは、ポリゴンミラー６０８の回転によって各回折格子に入射する光の光軸が移動する平面に対して、格子が垂直になるように配置されている。また、また、ミラー６０８は、半導体レーザ媒質６０１ｂと、ポリゴンミラー６０８の反射面６０９を基準として、光学的に対称となるように、すなわち半導体レーザ媒質６０１ｂから射出された光がミラー６０８により反射された場合には、半導体レーザ媒質６０１へ帰還するように、配置されている。図１６Ａおよび図１６Ｂにおいて、半導体レーザ媒質６０１ａから射出された光の光路(往復)は点線の矢印で、半導体レーザ媒質６０１ｂから射出された光の光路は実線の矢印で示されている。
【００６８】
波長多重掃引レーザ装置６００からは、半導体レーザ媒質６０１ａにより増幅されたレーザ光Ｌａと半導体レーザ媒質６０１ｂにより増幅されたレーザ光Ｌｂとが、それぞれ波長掃引されながら、同時に射出される。レーザ光Ｌａが射出される動作は、上述した波長多重掃引レーザ装置１００と同様であるため、詳細な説明は省略する。以下レーザ光Ｌｂが射出される動作について説明する。
【００６９】
図１６Ａおよび１６Ｂに示すように、半導体レーザ媒質６０１ｂの端面６０２ｂからコリメートレンズ６０４ｂへ向かって射出した光は、コリメートレンズ６０４ｂにより平行光に変換された後、回折格子６０７ａにより、図１６Ａの紙面と垂直でかつ該光の進行方向を示す矢印を含む平面内（以後垂直平面内と記載）で波長分散されて、垂直平面内で波長ごとに異なる方向に進行する。この垂直平面内で波長分散された光は、レンズ１０６および１０７によりリレーされ、図１６Ａにおける左下方向からポリゴンミラー６０８の反射面６０９へ入射し、左上方向へ反射される。レンズ１０７および１０６によりリレーされた光は、回折格子６０７ｃにより垂直平面内で再度波長分散されて、ミラー６０６の方向へ進行する。ミラー６０６で反射された戻り光は、逆の光路を経由して半導体レーザ媒質６０１ｂに帰還する。
【００７０】
ミラー６０６は半導体レーザ媒質６０１ａと光学的に対称な位置に配置されているため、ミラー６０６で反射された戻り光は半導体レーザ媒質６０１ｂへ帰還する。一方、ポリゴンミラー６０８の回転に伴い、反射面６０９と該反射面６０９へ入射する入射光のなす角度が変化するため、ポリゴンミラー６０８の回転軸に対して垂直な平面内を基準面として、反射面６０９に垂直に入射する光が、戻り光として選択されることになる。半導体レーザ媒質６０１ｂの端面６０３ａとミラー６０６とを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質６０１ｂの端面６０３ｂから、光Ｌｂが射出される。なお、この光Ｌｂの発振波長は戻り光の波長である。
【００７１】
波長多重掃引レーザ装置６００においても、第１の実施形態である波長多重掃引レーザ装置１００と同様の効果を得ることができる。さらに、ポリゴンミラー６０８の同一部位を用いて、光Ｌａおよび光Ｌｂの波長掃引が行われるため、小型のポリゴンミラー６０８を用いることができ、より装置を小型化することができる。
【００７２】
次に、本発明の第７の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置７００について図１８、１９Ａおよび１９Ｂを参照して説明する。波長多重掃引レーザ装置７００は、図１に示した波長多重掃引レーザ装置１００のレンズ１０６，１０７およびポリゴンミラー１０８の代わりにレンズ部７０６および回転円盤７０７を用い、また回折格子１０５ａおよび１０５ｂの代わりに屋根型に接続された回折格子７０５aおよび７０５ｂが用いられている。
【００７３】
また、半導体レーザ媒質７０１ａおよび７０１ｂは、半導体レーザ媒質７０１ａから射出される光と半導体レーザ媒質７０１ｂから射出される光とが平行ではなく、角度を有するように配置されている点が、半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと異なるものであるが、他の構成は半導体レーザ媒質１０１ａおよび１０１ｂと同様である。なお、波長多重掃引レーザ装置７００において、前述の実施形態の波長多重掃引レーザ装置１００と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００７４】
図１８は、波長多重掃引レーザ装置７００の上面部(模式図)であり、図１９Ａおよび図１９Ｂは、波長多重掃引レーザ装置７００の一部の側面図(模式図)である。また、図２０は回転円盤７０７の正面図であり、回転円盤７０７上には、径方向に直線的に伸びる線状ミラー７０８が多数配置されている。また回転円盤７０７には、該回転円盤７０７を等各速度で回転させるモータ７０９が接続されている。レンズ部７０６は、回折格子７０５aおよび７０５ｂにより分散された光を、分散角度毎に回転円盤７０７上へ略垂直に、かつ回転円盤７０７の径方向に直交する一直線上の一点に集光するものである。またレンズ部７０６は、回折格子７０５aにより分散された光は、回転円盤７０７の外周近傍に集光し、回折格子７０５ｂにより分散された光は、回転円盤７０７の中心近傍に集光するように、配置されている。レンズ部７０６は、一枚のレンズから構成されているものであってもよいし、あるいは複数個のレンズから構成されるものであってもよい。また回折格子７０５ａおよび回折格子５０７ｂを格子が形成されている方向から見た模式図を図２１に示す。回折格子７０５ａの格子ピッチと回折格子７０５ｂの格子ピッチは異なっている。
【００７５】
波長多重掃引レーザ装置７００からは、レーザ光Ｌａとレーザ光Ｌｂとが、それぞれ波長掃引されながら、同時に射出される。まず、レーザ光Ｌａが射出される動作について説明する。半導体レーザ媒質７０１ａの端面７０２ａからコリメートレンズ７０４ａへ向かって射出した光は、コリメートレンズ７０４ａにより平行光に変換された後、回折格子７０５ａにより、波長ごとに分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。図２０に点線で示すように、この波長分散された光は、レンズ部７０６により、分散角度毎に回転円盤７０７の外周近傍に、略垂直にかつ回転円盤７０７の径方向に直交する一直線上の一点に集光される。
【００７６】
回転円盤７０７の回転に伴い、ミラー７０８の位置が変化するため、ミラー７０８により反射される光が、戻り光として選択的に反射される。戻り光は、逆光路を経由して、すなわち、レンズ部７０６を通り、回折格子７０５ａを経て、コリメートレンズ７０４ａを通り、半導体レーザ媒質７０１ａに帰還する。半導体レーザ媒質７０１ａの端面７０３ａとミラー７０８とを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質７０１ａの端面７０３ａから、光Ｌａが射出される。なお、この光Ｌａの発振波長は戻り光の波長である。
【００７７】
戻り光の波長は、回転円盤７０７の回転に伴い変化し、１つのミラー７０８について1周期分の波長掃引が行われる。複数のミラー７０８が回転円盤７０７に設けられているため、この波長帯域Δλａ例えば1.09μｍ〜1.2μｍでの波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質７０１ａの端面７０３ａから射出された光Ｌａは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。
【００７８】
レーザ光Ｌｂは、ほぼレーザ光Ｌａの射出動作と同様の動作により射出される。半導体レーザ媒質７０１ｂの端面７０２ｂからコリメートレンズ７０４ｂへ向かって射出した光は、コリメートレンズ７０４ｂにより平行光に変換された後、回折格子７１０５ｂにより、波長ごとに分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。図２０に一点破線で示すように、この波長分散された光は、レンズ部７０６により、分散角度毎に回転円盤７０７の中心近傍に、略垂直にかつ回転円盤７０７の径方向に直交する一直線上の一点に集光される。
【００７９】
光λａと同様に、回転円盤７０７の回転に伴い変化し、１つのミラー７０８について1周期分の複数のミラー７０８が回転円盤７０７に設けられているため、この波長帯域Δλｂ例えば波長1.0μｍ〜1.11μｍでの波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質７０１ｂの端面７０３ｂから射出された光Ｌｂは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。
【００８０】
以上の説明で明らかなように、波長多重掃引レーザ装置７００は、単一の回転円盤７０７を回転することにより、半導体レーザ媒質７０１ａおよび７０１ｂによりそれぞれ増幅される光の波長を掃引し、波長帯域Δλａ（1.09μｍ〜1.2μｍ）において掃引されるレーザ光Ｌａと波長帯域Δλｂ（1.0μｍ〜1.11μｍ）において掃引されるレーザ光Ｌｂとを同時に射出することができる。このため、従来の波長多重掃引レーザ装置で必要であった複数の回転式反射手段を備える必要がなく、波長多重掃引レーザ装置の小型化および製造コストの抑制が可能となる。
【００８１】
次に、本発明の第８の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置８００について図２２、２３Ａおよび２３Ｂを参照して説明する。図２２は、波長多重掃引レーザ装置８００の上面部(模式図)であり、図２３Ａおよび図２３Ｂは、波長多重掃引レーザ装置８００の一部の側面図(模式図)である。波長多重掃引レーザ装８００は、図１８、１９Ａおよび１９Ｂに示した波長多重掃引レーザ装置７００の回折格子７０５aおよび７０５ｂおよびレンズ部７０６の代わりに、回折格子８０５ａ、８０５ｂおよび８０５ｃとレンズ部８０６が用いられている。図２４は、回折格子８０５ａ、８０５ｂおよび８０５ｃを、格子が形成されている方向から見た模式図であり、回折格子８０５ａの格子ピッチと回折格子８０５ｃの格子ピッチは同一であり、回折格子８０５ａの格子ピッチと回折格子８０５ｂの格子ピッチは異なっている。
【００８２】
また、半導体レーザ媒質８０１ａおよび８０１ｂは、半導体レーザ媒質８０１ａから射出される光と半導体レーザ媒質８０１ｂから射出される光とが平行となるように配置されている点が、半導体レーザ媒質７０１ａおよび７０１ｂと異なるものであるが、他の構成は半導体レーザ媒質７０１ａおよび７０１ｂと同様である。ミラー８０７は、回転円盤７０７を対称点として半導体レーザ媒質８０１ｂと光学的に対称となるように、すなわち半導体レーザ媒質８０１から射出された光がミラー８０７により反射され、半導体レーザ媒質８０１へ帰還するように、配置されている。
【００８３】
なお、波長多重掃引レーザ装置８００において、前述の実施形態の波長多重掃引レーザ装置７００と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００８４】
レンズ部８０６は、回折格子７０５aおよび７０５ｂにより分散された光を、分散方向と平行な方向においては分散角度毎に回転円盤８０７上へ略垂直に、かつ回転円盤７０７の径方向に直交する一直線上の一点に集光するものである。またレンズ部７０６は、上記分散方向と直交する方向においては、該レンズ部８０６に入射する平行光を、回転円盤７０７の径方向に直交する一直線上に集光するものである。また、回折格子８０５ｂにより分散された光が、レンズ部８０６の中心を通り、分散方向と直交する方向において、回転円盤７０７へ略垂直に入射するように、レンズ部８０６は配置されている。
【００８５】
波長多重掃引レーザ装置８００からは、レーザ光Ｌａとレーザ光Ｌｂとが、それぞれ波長掃引されながら、同時に射出される。まず、レーザ光Ｌａが射出される動作について説明する。半導体レーザ媒質８０１ａの端面８０２ａからコリメートレンズ８０４ａへ向かって射出した光は、コリメートレンズ８０４ａにより平行光に変換された後、回折格子８０５ｂにより、波長ごとに分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。この波長分散された光は、分散角度毎に、レンズ部８０６により、回転円盤７０７の半径の略中央部に、略垂直にかつ回転円盤７０７の径方向に直交する一直線上の一点に集光される。
【００８６】
回転円盤７０７の回転に伴い、ミラー７０８の位置が変化するため、ミラー７０８により反射される光が、戻り光として選択的に反射される。戻り光は、逆光路を経由して、半導体レーザ媒質８０１ａに帰還する。半導体レーザ媒質８０１ａの端面８０３ａとミラー７０８とを両端部として、共振器が構成されて、半導体レーザ媒質８０１ａの端面８０３ａから、光Ｌａが射出される。なお、この光Ｌａの発振波長は戻り光の波長である。
【００８７】
戻り光の波長は、回転円盤７０７の回転に伴い変化し、１つのミラー７０８について1周期分の波長掃引が行われる。複数のミラー７０８が回転円盤７０７に設けられているため、この波長帯域Δλａ例えば1.09μｍ〜1.2μｍでの波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質８０１ａの端面８０３ａから射出された光Ｌａは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。
【００８８】
次に、レーザ光Ｌｂが射出される動作について説明する。半導体レーザ媒質８０１ｂの端面８０２ｂからコリメートレンズ８０４ｂへ向かって射出した光は、コリメートレンズ８０４ｂにより平行光に変換された後、回折格子８０５ｃにより、波長ごとに分散されて、波長ごとに異なる方向に進行する。この波長分散された光は、分散角度毎に、レンズ部８０６により、回転円盤７０７の半径の略中央部に、回転円盤７０７の径方向に直交する一直線上の一点に集光される。この際、図２３Ａに示すように、波長分散された光は回転円盤７０７の左下方向から回転円盤７０７へ入射するため、左上方向へ反射される。レンズ部８０６を通った光は、回折格子８０５ａにより再度波長分散されて、ミラー８０７の方向へ進行する。ミラー８０７で反射された戻り光は、逆の光路を経由して半導体レーザ媒質８０１ｂに帰還する。
【００８９】
ミラー８０７は半導体レーザ媒質８０１ｂと光学的に対称な位置に配置されているため、ミラー８０７で反射された戻り光は、逆光路を経由して、半導体レーザ媒質８０１ｂへ帰還する。
【００９０】
光λａと同様に、回転円盤７０７の回転に伴い変化し、１つのミラー７０８について1周期分の波長掃引が行われる。複数のミラー７０８が回転円盤７０７に設けられているため、この波長帯域Δλｂ、例えば波長1.0μｍ〜1.11μｍでの波長掃引が一定の周期で繰り返される。半導体レーザ媒質８０１ｂの端面８０３ｂから射出された光Ｌｂは集光レンズ１１０ａにより集光され、光ファイバＦＢ１ａへ入射する。
【００９１】
以上の説明で明らかなように、波長多重掃引レーザ装置８００は、単一の回転円盤７０７を回転することにより、半導体レーザ媒質７０１ａおよび７０１ｂによりそれぞれ増幅される光の波長を掃引し、波長帯域Δλａ（1.09μｍ〜1.2μｍ）において掃引されるレーザ光Ｌａと波長帯域Δλｂ（1.0μｍ〜1.11μｍ）において掃引されるレーザ光Ｌｂとを同時に射出することができる。このため、従来の波長多重掃引レーザ装置で必要であった複数の回転式反射手段を備える必要がなく、波長多重掃引レーザ装置の小型化および製造コストの抑制が可能となる。
【００９２】
波長多重掃引レーザ装置８００においても、波長多重掃引レーザ装置７００と同様の効果が得られる。
【００９３】
次に、本発明の波長多重掃引レーザ１００を備えた光断層画像化装置１０について図２６を参照して説明する。図２６は光断層画像化装置１０の概略構成図である。光断層画像化装置１０は、マッハツェンダ型干渉計を用いたＳＳ−ＯＣＴ装置であり、例えば体腔内の生体組織や細胞等の測定対象の断層画像を、マッハツェンダ型干渉計を用いて前述のＳＳ−ＯＣＴ計測により取得するものである。また、光断層画像化装置１０は、波長帯域の異なる２つの光を用いて光断層画像を取得するものである。
【００９４】
光断層画像化装置１０は、波長が、波長帯域Δλａ（1.09μｍ〜1.2μｍ）内で、一定の周期で掃引されるレーザ光Ｌａと、波長帯域Δλｂ（1.0μｍ〜1.11μｍ）内で、一定の周期で掃引されるレーザ光Ｌｂとを、同時に掃引しながら射出する波長多重掃引レーザ装置１００と、光Ｌａおよび光Ｌｂをそれぞれ測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａ、測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂに分割する光分割手段３と、ポートaに入射された測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂをポートｂへ射出し、ポートｂへ入射された反射光Ｌ３ａとＬ３ｂとをポートｃへ射出するサーキュレータ４と、反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとをそれぞれ重ね合わせる合波手段５と、合波手段５により反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとが重ね合わされたときに生ずる干渉光Ｌ４ａおよび反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとが重ね合わされたときに生ずる干渉光Ｌ４ｂを、３つの波長帯域、1.07μｍ以下、1.07μｍ〜1.13μｍおよび1.3μｍ以上へ波長分割する波長分割手段３０と、各波長帯域の干渉光を干渉信号として検出する干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃと、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂ、４０ｃにより検出された干渉信号を用いて測定対象Ｓの断層画像を取得する断層画像処理手段５０とを備えている。
【００９５】
なお、測定光Ｌ１ａ、参照光Ｌ２ａ、反射光Ｌ３ａ、干渉光Ｌ４ａは光Ｌａに基づくものであり、光Ｌａと同じ波長帯域の光である。また、測定光Ｌ１ｂ、参照光Ｌ２ｂ、反射光Ｌ３ｂ、干渉光Ｌ４ｂは光Ｌｂに基づくものであり、光Ｌｂと同じ波長帯域の光である。
【００９６】
波長多重掃引レーザ装置１００は、前述したようにレーザ光Ｌａとレーザ光Ｌｂとを、同時に掃引しながら射出する外部共振器型の波長多重掃引レーザ装置であり、光ファイバＦＢ２を伝播したレーザ光Ｌａとレーザ光Ｌｂとは光分割手段３へ入射する。
【００９７】
光分割手段３は、例えば、分岐比９０：１０の２×２の光カプラーから構成されている。光分割手段３は、光Ｌａを測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａとに分割し、光Ｌｂを測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂとに分割する。このとき、光分割手段３は、測定光：参照光＝９０：１０の割合で分割する。測定光Ｌ１ａおよびＬ１ｂは、ファイバＦＢ３２へ射出され、参照光Ｌ２ａおよびＬ２ｂは、ファイバＦＢ３３へ射出される。
【００９８】
光分割手段３とプローブ２０の間の光路には、サーキュレータ４が設けられ、サーキュレータ４の光分割手段３の側のポートａに入射した測定光Ｌ１ａおよびＬ１ｂは、プローブ２０側のポートｂからファイバＦＢ３４へ射出される。
【００９９】
プローブ２０は、光学ロータリコネクタ２１を介して入射された測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを測定対象Ｓまで導波し、測定対象Ｓの同一部位に同時に照射する。また、プローブ２０は、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓに照射されたときの測定対象Ｓからの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを導波する。プローブ２０は、図示しないモータにより、光学ロータリコネクタ２１から先のファイバ部が回転する構成となっており、それによりサンプル上において円周状に光を走査する様になっており、これにより２次元断層画像が計測可能となっている。さらに、図示しないモータによりプローブ２０の先端が光路の走査円が形成する平面に対して垂直な方向に走査する事により、３次元断層画像の計測も可能となっている。また、プローブ２０は、図示しない光コネクタにより光ファイバＦＢ３４に対して着脱可能に取り付けられている。勿論、プローブ先端形状や走査方向はこれに限る物ではなく、例えば、ファイバ先端に高速走査ミラーを配置して２次元走査を行うような構成でもよい。
【０１００】
プローブ２０からファイバＦＢ３４を介して射出された反射光Ｌ３ａおよびＬ３ｂは、サーキュレータ４のポートｂへ入射し、ポートｃから、ファイバＦＢ３５へ射出される。合波手段５では、反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとをそれぞれ合波し、干渉光Ｌ４ａおよびＬ４ｂをファイバＦＢ３６へ射出する。なお、光分割手段３から合波手段５までの参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光路には透過型の光路長調整手段６が設けられている。光路長調整手段６は、断層画像の取得を開始する位置を調整するために、それぞれ参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光路長を変更するものである。
【０１０１】
波長分割手段３０は、設定された波長に応じて光を分割する機能を有し、波長が1.07μｍ以下の光を反射し、波長が1.07μｍより長い光は透過するダイクロイックミラー３１と、波長が1.13μｍ以下の光を反射し、波長が1.13μｍより長い波長の光は透過するダイクロイックミラー３２と、レンズ３３〜３６とを備えている。干渉光Ｌ４ａおよびＬ４ｂの内、波長が1.07μｍ以下の干渉光は、光ファイバＦＢ３７へ入射し、波長が1.07μｍより長く、1.13μｍ以下の干渉光は、光ファイバＦＢ３８へ入射し、波長が1.13μｍより長い干渉光は、光ファイバＦＢ３９へ入射する。ダイクロイックミラー３１および３２の波長反射特性を図２７Ａの（１）に示す。なお、上記のダイクロイックミラー３２の代わりに、図２７Ａの（２）に示すように、波長が1.13μｍ以下の光を透過し、波長が1.13μｍより長い光は反射するダイクロイックミラーを用いることもできる。この場合には、図２７Ｂに示すように、干渉光Ｌ４ａおよびＬ４ｂの内、波長が1.07μｍ以下の干渉光は、光ファイバＦＢ３７へ入射し、波長が1.07μｍより長く、1.13μｍ以下の干渉光は、光ファイバＦＢ３９へ入射し、波長が1.13μｍより長い干渉光は、光ファイバＦＢ３８へ入射する。なお、図２７Ｂには、干渉光Ｌ４ａおよび干渉光Ｌ４ｂの時間対波長特性と、各光ファイバＦＢ３７、３８および３９へ入射する光の波長帯域の関係を示している。
【０１０２】
光ファイバＦＢ３７、ＦＢ３８およびＦＢ３９へは、例えば、分岐比５０：５０の２×２の光ファイバカプラ４１ａ、４１ｂおよび４１ｃが接続され、それぞれ干渉光を二分して干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃへ射出し、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃでは二分された干渉光をそれぞれ２つの光検出素子を用いてバランス検波するようにしている。この機構により、光強度ゆらぎの影響を抑え、より鮮明な画像を得ることができる。
【０１０３】
干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃは、干渉光をそれぞれ光電変換し、断層画像処理手段５０へ出力する。ここで、図２８を参照しながら、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃでの検出結果について説明する。図２８（１）、（２）および（３）は、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃから出力された干渉信号の強度変化を時間軸と対応させて示すものである。理解を助けるために光ごとに分解して示している。すなわち、例えば干渉光Ｌ４ａは、掃引開始後１ｍｓまでの間は、干渉光検出手段４０ｂにより検出され、掃引開始１ｍｓ〜２．５ｍｓの間は、干渉光検出手段４０ｃにより検出される。また干渉光Ｌ４ｂは、掃引開始後１．５ｍｓまでの間は、干渉光検出手段４０ａにより検出され、掃引開始１．５ｍｓ〜２．５ｍｓの間は、干渉光検出手段４０ｂにより検出される。なお、各干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃは、それぞれ入射される干渉光の波長帯域よりも広い検出波長帯域を有している。
【０１０４】
断層画像処理手段５０は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムからなり、予め不図示の記憶部へ、光Ｌａおよび光Ｌｂの周波数対時間特性を記憶している。
【０１０５】
断層画像処理手段５０は、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの検出結果を波長掃引光源の発振周波数と対応づけた後、すべて等周波数間隔の干渉信号となる様に信号の接続処理を実施する事により、ひとつの広帯域干渉信号ＩＳ０を形成する。この干渉信号ＩＳ０を、例えばフーリエ変換を始めとする周波数解析を行うことにより測定対象Ｓの各深さ位置における光反射強度を求める。
【０１０６】
ここで、干渉信号ＩＳ０に基づいて断層情報（反射率）ｒ（ｚ）を算出する方法について簡単に説明する。なお、詳細については「武田  光夫、「光周波数走査スペクトル干渉顕微鏡」、光技術コンタクト、２００３、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．７、ｐ４２６−ｐ４３２」に記載されている。
【０１０７】
測定光が測定対象Ｓに照射されたとき、測定対象Ｓの各深さからの反射光と参照光とがいろいろな光路長差（測定対象Ｓの深さ位置）をもって干渉しあう際の各光路長差ｌに対する干渉縞の光強度をＳ（ｌ）とすると、干渉光検出手段４０において検出される光強度Ｉ（ｋ）は、
Ｉ（ｋ）＝∫０∞Ｓ（ｌ）［１＋ｃｏｓ（ｋｌ）］ｄｌ  ・・・（１）
で表され、例えば図２９に示すようなグラフで表される。ここで、ｋは波数、ｌは参照光と反射光との光路長差である。式（１）は波数ｋを変数とする光周波数領域のインターフェログラムとして与えられていると考えることができる。よって、断層画像処理手段５０において、干渉光検出手段の検出によるスペクトル干渉縞をフーリエ変換により周波数解析することにより、各波長における干渉信号ＩＳ０の光強度Ｓ（ｌ）を決定することができ、図３０に示すように各深さ位置における反射率を求めることができる。そして、測定対象Ｓの測定開始位置からの距離情報と断層情報ｒ（ｚ）とを取得する。なお、断層画像処理手段５０は、上述したフーリエ変換処理に限らず、たとえば最大エントロピー法（ＭＥＭ）、Ｙｕｌｅ−Ｗａｌｋｅｒ法等の公知のスペクトル解析技術を用いて断層情報ｒ（ｚ）とを取得するものであってもよい。
【０１０８】
断層画像処理手段５０では、検出された断層情報ｒ（ｚ）を用いて断層画像を生成する。具体的には、各測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓの深さ方向ｚに直交する方向に走査しながら照射されていく。すると、断層画像処理手段５０において、複数の測定点での各深さ方向に対する断層情報ｒ（ｚ）が取得されていく。そして、各測定点において取得された複数の断層情報ｒ（ｚ）を用いて２次元もしくは３次元の断層画像を生成する。
【０１０９】
次に、光断層画像化装置１０の動作例について説明する。まず、波長多重掃引レーザ装置１００から、図４に示すような、波長が、波長帯域Δλａ（1.09μｍ〜1.2μｍ）内で、一定の周期で掃引されるレーザ光Ｌａと、波長が、波長帯域Δλｂ（1.0μｍ〜1.11μｍ）内で、一定の周期で掃引されるレーザ光Ｌｂとが当時に射出される。光Ｌａおよび光Ｌｂは、光ファイバＦＢ２内を伝播し、光分割手段３において、光Ｌａは測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａに分割され、光Ｌｂは測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂに分割される。
【０１１０】
測定光Ｌ１ａおよび測定光Ｌ１ｂは、光ファイバＦＢ３２を伝播して、サーキュレータ４のポートａへ入射し、ポートｂから射出され、光ファイバＦＢ３４を伝播して光ロータリコネクタ２１を介してプローブ２０に入射し、プローブ２０から測定対象Ｓに照射される。そして、測定対象Ｓの各深さ位置ｚにおいて反射した反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂがプローブ２０に入射し、測定光と逆の経路を辿ってサーキュレータ４のポートｂに入射し、ポートｃから射出され、光ファイバＦＢ３５を伝播して、合波手段５へ入射する。
【０１１１】
光分割手段３で分割された参照光Ｌ２ａおよび参照光Ｌ２ｂは、光ファイバＦＢ３３を伝播して、光路長調整手段６により光路長が調整された後、合波手段５へ入射する。
【０１１２】
合波手段５では、反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとをそれぞれ重ねあわせる。合波手段５により反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとが重ね合わされたときに生ずる干渉光Ｌ４ａおよび反射光Ｌ３ｂと、参照光Ｌ２ｂとが重ね合わされたときに生ずる干渉光Ｌ４ｂとは、波長分割手段３０へ入射する。
【０１１３】
光ファイバＦＢ３６から射出され、レンズ３３により平行光化された干渉光Ｌ４ａおよびＬ４ｂの内、波長が1.07μｍ以下の光はダイクロイックミラー３１により反射され、レンズ３４により集光されて、ファイバＦＢ３７へ入射する。
【０１１４】
干渉光Ｌ４ａおよびＬ４ｂの内、波長が1.07μｍより長く、1.13μｍ以下の光は、ダイクロイックミラー３１を透過し、ダイクロイックミラー３２により反射され、レンズ３５により集光されて、ファイバＦＢ３８へ入射する。波長が1.13μｍより長い光は、ダイクロイックミラー３１および３２を透過し、レンズ３６により集光されて、ファイバＦＢ３９へ入射する。
【０１１５】
各波長帯域の干渉光は、それぞれ光ファイバカプラ４１ａ、４１ｂおよび４１ｃにより二分され、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃへ入射する。干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｂでは二分された干渉光をそれぞれ２つの光検出素子を用いてバランス検波するとともに光電変換し、干渉信号として、断層画像処理手段５０へ出力する。
【０１１６】
断層画像処理手段５０は、前述したように、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの検出結果を波長掃引光源の発振周波数と対応づけた後、すべて等周波数間隔の干渉信号となる様に信号の接続処理を実施する事により、ひとつの広帯域干渉信号ＩＳ０を形成し、この干渉信号ＩＳ０を、例えばフーリエ変換を始めとする周波数解析を行うことにより測定対象Ｓの各深さ位置における光反射強度を求める。
【０１１７】
プローブ２０は、図示しないモータにより、光学ロータリコネクタ２１から先のファイバ部が回転する構成となっており、それによりサンプル上において円周状に光を走査する様に構成されている。このため、上述の動作により、測定対象Ｓの一点における各深さ位置における光反射強度を取得した後、順次光の照射位置を僅かに変更して、同様に各深さ位置における光反射強度を取得し、これらの光反射強度を統合することにより、２次元の光断層画像が生成される。生成された断層画像は、断層画像処理手段５０に接続されているＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）や液晶表示装置等からなる表示装置６０により表示される。
【０１１８】
以上の説明で明らかなように、光断層画像化装置１０によれば、単一のポリゴンミラーを用いた小型な波長多重掃引レーザ装置１００を用いて光断層画像を取得することができるため、光断層画像化装置１０を小型化することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態においては、光Ｌａ、Ｌｂが一部重複した波長帯域を有し、かつ干渉光Ｌ４ａと干渉光Ｌ４ｂのスペクトルが連続しているとみなせる場合について説明したが、本発明はこれに限定されものではない。干渉光Ｌ４ａと干渉光Ｌ４ｂのスペクトルが連続していると見なせない場合には、例えば断層画像処理手段５０の代わりに図３１に示す断層画像処理手段５５を用いることにより、断層画像を取得することができる。
【０１２０】
断層画像処理手段５５は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムからなる。干渉光Ｌ４ａに対応する干渉信号ＩＳａおよび干渉光Ｌ４ｂに対応する干渉信号ＩＳｂを生成し、該干渉信号ＩＳａおよびＩＳｂを周波数解析することにより測定対象Ｓの各深さ位置における複数の中間反射強度（反射率）ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を検出し、この複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を用いて測定対象Ｓの断層画像を取得する機能を有している。具体的には、断層画像処理手段５５は、図３１に示すように干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの検出結果から干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂを生成する干渉信号生成手段５４、干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂをそれぞれ周波数解析することにより各深さ位置における複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を検出する周波数解析手段５１と、周波数解析手段５１により検出された複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）から断層画像の生成に用いる反射強度ｒ（ｚ）を生成する反射強度処理手段５２と、反射強度処理手段５２により生成された反射強度ｒ（ｚ）を用いて断層画像を生成する断層画像生成手段５３とを有している。
【０１２１】
干渉信号生成手段５４は、予め不図示の記憶部へ、光Ｌａおよび光Ｌｂの周波数対時間特性を記憶し、該光Ｌａおよび光Ｌｂの周波数対時間特性および各干渉光検出手段４０ａ、４０ｂおよび４０ｃの検出結果に基づいて、干渉信号ＩＳａおよびＩＳｂを生成する。本実施の形態では、掃引開始後１ｍｓまでの間の干渉光検出手段４０ｂの検出結果および掃引開始１ｍｓ〜２．５ｍｓの間の干渉光検出手段４０ｃの検出結果を時間軸に沿って合成することにより、干渉信号ＩＳａを生成し、また掃引開始後１．５ｍｓまでの間の干渉光検出手段４０ａの検出結果および掃引開始１．５ｍｓ〜２．５ｍｓの間の干渉光検出手段４０ｂの検出結果を時間軸に沿って合成することにより、干渉信号ＩＳｂを生成する。
【０１２２】
周波数解析手段５１は、干渉信号ＩＳａを周波数解析することにより光Ｌａに基づく中間反射強度ｒａ（ｚ）を検出する第１周波数解析手段５１ａと、干渉信号ＩＳｂを周波数解析することにより光Ｌｂに基づく中間反射強度ｒｂ（ｚ）を検出する第２周波数解析手段５１ｂとを備えている。
【０１２３】
つまり、周波数解析手段５１において、測定対象Ｓの同一の照射部位から複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）が取得されることになる。なお、周波数解析手段５１は上述したフーリエ変換処理に限らず、たとえば最大エントロピー法（ＭＥＭ）、Ｙｕｌｅ−Ｗａｌｋｅｒ法等の公知のスペクトル解析技術を用いてそれぞれ中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を取得するようにしてもよい。
【０１２４】
図３１の反射強度処理手段５２は、図３２に示すように、上述のように検出された各深さ位置ｚからの複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）から断層画像の生成に用いる反射強度ｒ（ｚ）を検出するものである。具体的には、反射強度処理手段５２は、各深さ位置Ｚでの中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の平均値ｒ（ｚ）＝（ｒａ（ｚ）＋ｒｂ（ｚ））／２を算出する。
【０１２５】
断層画像生成手段５３は、反射強度処理手段５２により検出された反射強度ｒ（ｚ）を用いて断層画像を生成するものである。具体的には、各測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓの深さ方向ｚに直交する方向に走査しながら照射されていく。すると、断層画像生成手段５３において、複数の測定点での各深さ方向に対する反射強度ｒ（ｚ）が取得されていく。そして、断層画像生成手段５３は各測定点において取得された複数の反射強度ｒ（ｚ）を用いて２次元もしくは３次元の断層画像を生成する。
【０１２６】
このように、断層画像処理手段５５の反射強度処理手段５２において、複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の平均値を算出することにより、反射率ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）に含まれているノイズ成分が相殺され、画質の良い断層画像を得ることができる。
【０１２７】
測定対象Ｓの各深さ位置ｚの反射強度の絶対値は、測定対象Ｓの組成に基づく光吸収・光散乱特性等の様々な要因により、照射される測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの波長によって異なる。しかし、複数の測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは測定対象Ｓの同一部位に同時に照射されているため、たとえばある深さ位置ｚ１から得られる複数の中間反射強度ｒａ（ｚ１）、ｒｂ（ｚ１）の定性的な特性、例えば反射強度が最大となるピーク位置等は、おおよそ同じものとなる。
【０１２８】
そこで、複数の中間反射強度ｒａ（ｚ１）、ｒｂ（ｚ１）の平均値（＝ｒ（ｚ１））を算出することにより、複数の中間反射強度ｒａ（ｚ１）、ｒｂ（ｚ１）の値が異なったものであるとしても、それぞれに含まれるノイズ成分を相殺し、深さ位置ｚ１での反射強度を示す成分を際立たせることができる。よって、広帯域な光源を用いず互いに波長帯域が異なる光Ｌａ、Ｌｂを用いて断層画像を取得した場合であっても画質の良い断層画像を得ることができる。
【０１２９】
なお、周波数解析手段５１において、フーリエ変換の結果に対するサンプリングピッチは各光Ｌａ、Ｌｂの波長帯域Δλａ、Δλｂの幅に依存する。このため、各光Ｌａ、Ｌｂの波長帯域Δλａ、Δλｂの幅が異なるものであるときには、干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂのサンプリングピッチが異なる。この場合、波長帯域の狭い光Ｌａから得られた干渉信号ＩＳａに対し、波長帯域の足りない分だけ値として「０」を挿入することにより波長帯域Δλａ、Δλｂの幅を同一に揃えるようにする。
【０１３０】
また、複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の平均値を算出する方法について例示したが、複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の積を用いて反射強度ｒ（ｚ）を生成するようにしてもよい。すると、複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）のうち、最も反射強度の強い信号成分が強め合うことになるため、相対的にノイズ成分の信号値が小さくなり画質の良い断層画像を得ることができる。さらに、上記手法に限らず、他の種々の手法により複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を用いて各深さ位置における反射強度ｒ（ｚ）を生成し、断層画像を取得するようにしても良い。上記実施の形態においては、複数の中間反射強度ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の平均もしくは積を用いて反射強度を取得する場合について例示しているが、光源ユニット１００から射出される光束Ｌａ、Ｌｂのスペクトル情報を用いて、それぞれの干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂが得られた波長帯域を考慮してｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を組み合わせることにより、反射強度ｒ（ｚ）の高分解能化を図ることができる。つまり、干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂのフーリエ変換で得られるｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）と、真の反射強度ｒ（ｚ）は、各光束Ｌａ、Ｌｂのスペクトル形状のフーリエ変換ｈａ（ｚ）、ｈｂ（ｚ）と
【数１】
2008233028.tif 000003
【０１３１】
◎
の関係にある。これを、ｒａ＝[ｒａ（０），ｒａ（1×ｄｚａ），…]T、ｒｂ＝[ｒｂ（０），ｒｂ（1×ｄｚｂ），…]T、ｒ＝[ｒ（０），ｒ（1×ｄｚ），…]Tとして離散表現にすると
Ｈａ・ｒ＝ｒａ    ・・・（４）
Ｈｂ・ｒ＝ｒｂ    ・・・（５）
となる。
【０１３２】
ここで、Ｈａ、Ｈｂは、ｈａ＝[ｈａ（０），ｈａ（1×ｄｚ），…]、ｈｂ＝[ｈｂ（０），ｈｂ（1×ｄｚ），…]の各ベクトルを、要素をずらしながら並べてできる行列である。反復法等の公知の技術により、この関係式の最適解として反射強度ｒを得ることができる。
【０１３３】
このように、光源ユニット１００から射出される各光束Ｌａ、Ｌｂの波長帯域の違いを考慮した関係式から反射強度ｒ（ｚ）を算出することにより、より精度良く反射強度ｒ（ｚ）を算出することができ、分解能の高い断層画像を生成することができる。なお、光Ｌａ、光Ｌｂの波長帯域が離散している場合等にも、上述の断層画像処理手段５５を用いて断層画像を生成することができる。
【０１３４】
なお、ひとつの光の掃引波長帯域は、例示した波長帯域に限る物ではないが、ＯＣＴ計測が可能な所定の波長帯域以上である必要がある。所定の波長帯域として明確な境界値はないが、おおよそ分解能１ｍｍオーダより小さいシステムを想定しており、光の周波数帯域でおおよそ数１０ＧＨｚ以上のオーダである。
【０１３５】
また、上記実施形態では、光ファイバにより光を導波し、光カプラーやＷＤＭカプラーにより合分波する例を示しているが、ミラー、プリズム、ダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズム等により空間的に合分波するバルク光学系で構成してもよい。光ファイバプローブの代わりに、空間伝搬した光をガルバノミラーで走査する構成でも良い。
【０１３６】
さらに、上記の実施形態では、干渉計としてマッハツェンダ型干渉計を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばマイケルソン型干渉計あるいはフィゾー型干渉計などを用いることもできる。
【０１３７】
また、上記実施形態では、測定対象から反射、もしくは後方散乱された光を測定する場合を例にとり説明したが、測定対象がガラスブロックや透明フイルムなどの透明媒体の場合、それらの面内屈折率分布、厚み分布、複屈折などを導出するために、反射光の代わりに透過光を測定することがある。そのような場合は、反射光の代わりに透過光を合波手段に導波して、この透過光と参照光を合波するようにすればよく、上記実施形態におけるその他の構成や方法はそのまま適用可能である。
【０１３８】
また、光断層画像化装置１０においては、波長多重掃引レーザ装置１００を光源として用いたが、これに限定されるものではなく、波長多重化掃引レーザ装置２００〜８００を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置の上面図
【図２Ａ】第１の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図２Ｂ】第１の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図３】回折格子の構造を示す図
【図４】波長多重掃引レーザ装置から射出される光の波長帯域を示す図
【図５】回折格子の構造を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置の上面図
【図７Ａ】第２の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図７Ｂ】第２の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置の上面図
【図９】第３の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図１０Ａ】回折格子の構造を示す図
【図１０Ｂ】他の回折格子の構造を示す図
【図１１】波長多重掃引レーザ装置から射出される光の波長帯域を示す図
【図１２】本発明の第４の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置の上面図
【図１３】第４の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図１４Ａ】第５の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図１４Ｂ】第５の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図１５】回折格子の構造を示す図
【図１６Ａ】第６の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図１６Ｂ】第６の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図１７】回折格子の構造を示す図
【図１８】本発明の第７の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置の上面図
【図１９Ａ】第７の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図１９Ｂ】第７の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図２０】回転円盤の構造を示す図
【図２１】回折格子の構造を示す図
【図２２】本発明の第８の実施形態にかかる波長多重掃引レーザ装置の上面図
【図２３Ａ】第８の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図２３Ｂ】第８の波長多重掃引レーザ装置の側面図
【図２４】回折格子の構造を示す図
【図２５】回転円盤の構造を示す図
【図２６】本発明の光断層画像化装置の概略構成図
【図２７Ａ】ダイクロイックミラーの波長反射特性を示す図
【図２７Ｂ】干渉光Ｌ４ａおよび干渉光Ｌ４ｂの時間対波長特性と、各光ファイバＦＢ３７、３８および３９へ入射する光の波長帯域の関係を示す図
【図２８】干渉光検出手段において検出される干渉光の波長帯域を示す図
【図２９】干渉光検出手段において検出される干渉光の一例を示すグラフ
【図３０】干渉光検出手段において検出される干渉光を周波数解析したときの各深さ位置の反射強度を示す図
【図３１】断層画像処理手段の変形例を示す図
【図３２】反射強度算出方法の説明図
【図３３】従来の波長可変レーザ装置の概略構成図
【図３４】従来の波長可変レーザ装置の概略構成図
【符号の説明】
【０１４０】
２、５    合波手段
３    光分割手段
４    光サーキュレータ
６    光路長調整手段
１０    光断層画像化装置
２０    プローブ
３０    波長分割手段
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ    干渉光検出手段
５０、５５    断層画像処理手段
６０    表示装置
１００、２００、３００、４００  波長多重掃引レーザ装置
５００，６００，７００，８００  波長多重掃引レーザ装置
１０５ａ、１０５ｂ、１１２ａ、１１２ｂ，２０１ａ、２０１ｂ    回折格子
３０７ａ、３０７ｂ、３１０ａ、３１０ｂ、４０１ａ、４０１ｂ    回折格子
５０７ａ、５０７ｂ、６０５ａ、６０５ｂ、６０５ｃ              回折格子
７０５ａ、７０５ｂ、８０５ａ、８０５ｂ、８０５ｃ              回折格子
１０８、２０２，３０８、４０２，５０５、６０８    ポリゴンミラー
７０７    回転円盤
ＩＳａ、ＩＳｂ    干渉信号
Ｌａ、Ｌｂ        光
Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ    測定光
Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ    参照光
Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ    反射光
Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ    干渉光
Ｓ    測定対象
ｒａ、ｒｂ    中間反射強度
Δλａ、Δλｂ、Δλｃ、Δλｄ    波長帯域
【図１】
2008233028.tif 000004
【図２Ａ】
2008233028.tif 000005
【図２Ｂ】
2008233028.tif 000006
【図３】
2008233028.tif 000007
【図４】
2008233028.tif 000008
【図５】
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【図６】
2008233028.tif 000010
【図７Ａ】
2008233028.tif 000011
【図７Ｂ】
2008233028.tif 000012
【図８】
2008233028.tif 000013
【図９】
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【図１０Ａ】
2008233028.tif 000015
【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
2008233028.tif 000021
【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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