(57)【要約】【課題】離散的な複数の光束を射出する簡便な光源の構成により良好な画質の光断層画像を取得する。【解決手段】光源ユニット１０から波長帯域λ１、λ２が離散した複数の第１光束Ｌａ、第２光束Ｌｂが射出され光分割手段３に入射される。光分割手段３において各光束Ｌａ、Ｌｂは測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとに光分割される。測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは測定対象Ｓに照射され測定対象Ｓの各深さ位置ｚにおいて反射した反射光Ｌ３が合波手段４に入射される。参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ３を導波し合波手段４に入射される。反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとの干渉光Ｌ４ａおよび反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとの干渉光Ｌ４ｂが干渉光検出手段４０において光電変換され、干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂとが生成され、干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂを用いて断層画像が取得される。【選択図】図１
2008145429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離散した波長帯域内においてそれぞれ連続したスペクトルを有する複数の光束を射出する光源ユニットと、
該光源ユニットから射出された前記各光束をそれぞれ測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
該光分割手段により分割された複数の前記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と前記参照光とを前記各光束毎にそれぞれ合波する合波手段と、
該合波手段において前記反射光と前記参照光とが合波されたときの干渉光を干渉信号として前記各光束毎にそれぞれ検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された複数の前記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
を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。
【請求項２】
前記光源ユニットが、互いに離散した波長帯域において連続したスペクトルを有する前記光束をそれぞれ射出する複数の光源と、該複数の光源から射出された前記各光束を結合し前記光分割手段側に射出する光結合器とを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の光断層画像化装置。
【請求項３】
前記複数の測定光が前記測定対象の同一部位に同時に照射されるものであり、前記測定対象から反射する前記反射光を前記各光束毎に分離する反射光分離手段をさらに備え、前記合波手段が該反射光分離手段により分離されたそれぞれの前記反射光と前記参照光とを合波するために複数設けられており、前記干渉光検出手段が該各合波手段において前記反射光と前記参照光とが合波されたときの前記干渉光をそれぞれ検出するために複数設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光断層画像化装置。
【請求項４】
前記複数の測定光が前記測定対象の同一部位に同時に照射されるものであり、前記合波手段が前記測定対象からの前記反射光と前記参照光とを前記各光束毎にそれぞれ合波するものであり、該合波手段により前記反射光と前記参照光とが合波されたときの前記複数の干渉光を前記各光束毎に分離する干渉光分離手段をさらに備え、前記干渉光検出手段が該干渉光分離手段により分離された複数の前記干渉光をそれぞれ検出するために複数設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光断層画像化装置。
【請求項５】
前記干渉光検出手段が、前記干渉光を分光する分光素子と、該分光素子により分光された前記干渉光を各波長毎に光電変換して干渉信号を生成する複数の光検出素子を有する光検出部とを備えたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光断層画像化装置。
【請求項６】
前記光源ユニットが、前記複数の光束が入射されたときに該複数の光束の間の波長帯域の光を遮光し前記光分割手段側に射出する光離散手段をさらに備えたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光断層画像化装置。
【請求項７】
前記各光束が低コヒーレンス光であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の光断層画像化装置。
【請求項８】
前記各光束が前記波長帯域内において波長を掃引するレーザ光であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の光断層画像化装置。
【請求項９】
前記光源ユニットが、複数の量子井戸層からなる多重量子井戸層を有する半導体発光素子を備えたものであり、
該半導体発光素子が、前記多重量子井戸層が１００ｎｍ以上離れた２つ以上の中心波長で発光するものであって、最高出力の−６ｄＢ以上となる１５０ｎｍ以上の波長域と、前記中心波長間に最大出力の−２０ｄＢ以下となる波長域とが形成された発光スペクトル特性を有するものであることを特徴とする請求項７または８記載の光断層画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測により光断層画像を取得する光断層画像化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、ＯＣＴ計測を利用した光断層画像取得装置が用いられることがある。眼底や前眼部、皮膚をはじめ、ファイバプローブを用いる動脈血管壁の観察、内視鏡の鉗子チャンネルからファイバプローブを挿入する消化器管の観察など、様々な部位に応用されている。この光断層画像取得装置では、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光、もしくは後方散乱光と参照光とを合波し、該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。以下、測定対象からの反射光、後方散乱光をまとめて反射光と標記する。
【０００３】
上記のＯＣＴ計測には、大きくわけてＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測とＦＤ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴ計測の２種類がある。ＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測は、参照光の光路長を変更しながら干渉光強度を測定することにより、測定対象の深さ方向の位置（以下、深さ位置という）に対応した反射光強度分布を取得する方法である。
【０００４】
一方、ＦＤ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴ計測は、参照光と信号光の光路長は変えることなく、光のスペクトル成分毎に干渉光強度を測定し、ここで得られたスペクトル干渉強度信号を計算機にてフーリエ変換に代表される周波数解析を行うことで、深さ位置という）に対応した反射光強度分布を取得する方法である。ＴＤ―ＯＣＴに存在する機械的な走査が不要となることで、高速な測定が可能となる手法として、近年注目されている。
【０００５】
ＦＤ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴ計測を行う装置構成で代表的な物としては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。ＳＤ−ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Super Luminescence Diode）やＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光源、白色光といった広帯域の低コヒーレント光を光源に用い、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻って来た反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光をスペクトロメータを用いて各周波数成分に分解し、フォトダイオード等の素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて各周波数成分毎の干渉光強度を測定し、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（特許文献１参照）。さらに、特許文献１においては、干渉光の検出精度を高めるため、干渉光を各スペクトル帯域毎に分光し、分光した干渉光を別々の光検出器で検出する方法が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献１においては、参照光の光路長の変更を行うことなく高速に光断層画像を取得する装置として、ＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ）計測による光断層画像化装置も提案されている。このＳＳ−ＯＣＴ装置は、光周波数を時間的に掃引させるレーザを光源に用い、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、光周波数の時間変化に対応した信号の時間波形を測定し、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。
【０００７】
上述したＴＤ−ＯＣＴ計測、ＳＳ−ＯＣＴ計測、ＳＤ−ＯＣＴ計測において空間分解能の向上を図るためには、より広帯域なスペクトル幅を有する測定光を用いることが望ましい（特許文献２参照）。光源のスペクトル幅を広帯域化させる方法として、特許文献２にはそれぞれ異なるスペクトル帯域の光を射出する複数の光源と、各光源から射出された光を光結合器により結合し、単一光波の光を射出するものが開示されている。
【特許文献１】特表２００５−５１６１８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、特許文献２に示すような厳密な制御を必要とする光源の組合せで断層画像を取得するのではなく、簡便な光源の構成で画質の良い断層画像を得ることができるシステムの実現が望まれている。
【０００９】
そこで、本発明は、離散的な複数の光束を射出する簡便な光源の構成により良好な画質の光断層画像を取得可能な光断層画像化装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光断層画像化装置は、互いに離散した波長帯域内においてそれぞれ連続した広帯域スペクトルを有する複数の光束を射出する光源ユニットと、光源ユニットから射出された各光束をそれぞれ測定光と参照光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された複数の測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光と参照光とを各光束毎にそれぞれ合波する合波手段と、合波手段において反射光と参照光とが合波されたときの干渉光を干渉信号として各光束の波長帯域毎にそれぞれ検出する干渉光検出手段と、干渉光検出手段により検出された複数の干渉信号を用いて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たことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、光源ユニットは、複数の光束を射出するものであればその構成を問わず、たとえば離散した複数の光束を同一光路から射出するＡＳＥ光源からなるものであってもよいし、互いに離散した波長帯域の光束をそれぞれ射出する複数の光源と、複数の光源から射出された各光束を結合して射出する光結合器とを備えたものであってもよい。さらに光源ユニットは、複数の光束が入射されたときに複数の光束の間の波長帯域の光を遮光し光分割手段側に射出する光離散手段をさらに備えたものであってもよい。
【００１２】
なお、各光束の波長帯域の幅は同一であっても良いし異なるものであっても良い。また、複数の光束は、互いに離散した波長帯域を有するものであればその離散する波長帯域の幅は問わない。
【００１３】
さらに、光源ユニットは、複数の光束を測定対象の同一部位に対して射出するものであれば、複数の光束を同時に射出するものであってもよいし時間を変えて射出するものであってもよい。複数の光束を同時に射出する場合、反射光を各光束の波長帯域毎に分離する反射光分離手段をさらに備えたものであってもよい。このとき、合波手段が反射光分離手段により分離された反射光と参照光とを合波するように複数設けられており、干渉光検出手段が複数の干渉光をそれぞれ検出するように複数設けられていてもよい。
【００１４】
あるいは、複数の光束を測定対象の同一部位に同時に射出する場合、複数の干渉光を各光束の波長帯域毎に分離する干渉光分離手段をさらに備えたものであってもよい。このとき、干渉光検出手段が干渉光分離手段により分離された複数の干渉光をそれぞれ検出するように複数設けられていてもよい。
【００１５】
なお、各光束が低コヒーレンス光であって、いわゆるＳＤ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得するものであっても良いし、各光束が波長帯域内において波長が一定の周期で掃引するレーザ光であって、いわゆるＳＳ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得するものであっってもよい。また、複数の光束毎に、ＳＤ−ＯＣＴ、ＳＳ−ＯＣＴ計測を組み合わせて、断層画像を取得するものであっても良い。
【００１６】
なお、本明細書において、例えば「２つの光束の波長帯域が離散している」とは、これら２つの光束のピーク波長の間に、たとえば２つの光束のピーク強度に対して概ね−１０ｄＢ以下の光強度となる波長帯域が存在するというように、ＯＣＴ計測に寄与しない低強度の波長帯域が存在することを意味する。２つの光束のピーク強度が異なるときは、よりピーク強度が小さな方のピーク強度を用いて考えるものとする。そして、「２つの光束の波長帯域の一部が重畳している」とは、上記の「２つの光束の波長帯域が離散している」の逆の意味とする。
【００１７】
同様に、「不連続なスペクトル」とは、該スペクトルを有する光束の波長帯域内において、この光束のピーク強度に対して概ね−１０ｄＢ以下の光強度となるようなＯＣＴ計測に寄与しない低強度の波長帯域が、ＦＤ−ＯＣＴ計測において測定される周波数域サンプリング間隔に比べて十分に広い波長域に渡って、存在することを意味する。そして、「連続したスペクトル」とは、上記の「不連続なスペクトル」の逆の意味とする。なお、例えば、半導体レーザの周波数を階段状に変調する様な光束や、例えば周波数コム技術を用いた線スペクトルが密に並んで広帯域発光している様な光源は、それらの離散した波長間隔がＦＤ−ＯＣＴ計測において測定される周波数サンプリング間隔同等、あるいはそれより狭いため、連続したスペクトルと見なす事ができる。
【００１８】
また、本明細書において、波長可変光源の「スペクトル」とは、特に断りのない限り、ある瞬時のものではなく、光束が射出される全時間帯における、波長に対する光強度分布を意味するものとする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光断層画像化装置によれば、互いに離散した波長帯域内においてそれぞれ連続したスペクトルを有する複数の光束を射出する光源ユニットと、光源ユニットから射出された各光束をそれぞれ測定光と参照光とに分割する光分割手段と、光分割手段により分割された複数の測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光と参照光とを各光束毎にそれぞれ合波する合波手段と、合波手段において反射光と参照光とが合波されたときの干渉光を干渉信号として各光束の波長帯域毎にそれぞれ検出する干渉光検出手段と、干渉光検出手段により検出された複数の干渉信号を用いて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たことにより、従来のように広帯域な連続スペクトル光を射出する光源を用いなくとも、簡便な構成の光源ユニットから射出された複数の光束から得られる干渉信号を用いて広帯域な光を用いた場合と同様に画質の良い断層画像を得ることができる。
【００２０】
なお、光源ユニットが、離散した複数の光束を射出するＡＳＥ光源により構成すれば、簡単な光源構成により画質の良い断層画像を得ることができる。
【００２１】
また、光源ユニットが、互いに離散した波長帯域の光束をそれぞれ射出する複数の光源と、複数の光源から射出された各光束を結合して射出する光結合器とを備えたものであれば、簡単な光源構成により画質の良い断層画像を得ることができる。
【００２２】
さらに、複数の測定光が測定対象の同一部位に同時に照射されるものであり、測定対象から同時に反射する複数の反射光を各光束毎に分離する反射光分離手段をさらに備え、合波手段が反射光分離手段により分離されたそれぞれの反射光と参照光とを合波するために複数設けられており、干渉光検出手段が各合波手段において反射光と参照光とが合波されたときの干渉光をそれぞれ検出するために複数設けられている構成であれば、各干渉光検出手段を各光束の波長帯域の干渉光を検出するのに特化した構成にすることができるため、各干渉光検出手段における検出精度を高め、画像の分解能を高めることができる。
【００２３】
また、複数の測定光が測定対象の同一部位に同時に照射されるものであり、合波手段が測定対象からの反射光と参照光とを各光束毎に同時にそれぞれ合波するものであり、合波手段により反射光と参照光とが合波されたときの複数の干渉光を各光束毎に分離する干渉光分離手段をさらに備え、干渉光検出手段が干渉光分離手段により分離された複数の干渉光をそれぞれ検出するために複数設けられているとき、各干渉光検出手段を各光束の波長帯域の干渉光を検出するのに特化した構成にすることができるため、各干渉光検出手段における検出精度を高め、画像の分解能を高めることができる。
【００２４】
さらに、干渉光検出手段が、干渉光を分光する分光素子と、分光素子により分光された各波長帯の光を光電変換する複数の光検出素子とを備えたものであるとき、１ラインの測定レートを速くすることができるとともに、１つの受光素子で広帯域の光束を検出する必要がなく、光検出素子として汎用的なものを用いることができる。
【００２５】
また、光源ユニットが、複数の光束の間の波長帯域の光を遮光して複数の光束を光分割手段側に射出する光離散手段をさらに備えたものであるとき、各光束を確実に離散させることができ、異なる光束の干渉光に起因するノイズ防止することができる。
【００２６】
さらに、各光束が低コヒーレンス光であって、いわゆるＳＤ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得する場合にも良質の断層画像を取得することができ、各光束が波長帯域内において波長が一定の周期で掃引するレーザ光であって、いわゆるＳＳ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得する場合にも良質の断層画像を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の光断層画像化装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の光断層画像化装置の好ましい実施の形態を示す模式図である。光断層画像化装置１は、たと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たＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測により取得するものであって、複数の光束Ｌａ、Ｌｂを射出する光源ユニット１０と、光源ユニット１０から射出された各光束Ｌａ、Ｌｂをそれぞれ測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとに分割する光分割手段３と、光分割手段３により分割された測定光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と参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとを各光束毎に合波する合波手段４と、合波手段４により合波された反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとの干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを検出する干渉光検出手段４０と、干渉光検出手段４０により検出された複数の干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ周波数解析することにより測定対象の各深さ位置における断層情報（反射率）を検出し測定対象Ｓの断層画像を取得する断層画像処理手段５０とを有している。
【００２８】
光源ユニット１０は、たとえば希土類ドープファイバアンプレーザ等のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission：自然放出光）光源からなっており、励起レーザ光源１０ａと希土類ドープファイバアンプＦＢ１とを有している。この希土類として波長帯域1.25〜1.35umで発光するPr3+、波長帯域1.45um〜1.5um帯で発光するTm3+、1.5〜1.6um帯で発光するEr3+を共ドープされており、波長帯域1.35〜1.45umにおいて発光する材料はドープされていない。よって、光源ユニット１０は、図２に示すように波長帯域1.35um〜1.45umの光は発光しないため、各光束Ｌａ、Ｌｂは互いに離散した波長帯域λ１、λ２内において、波長帯域λ１（＝1.25〜1.35um）において連続したスペクトルを有する低コヒーレンス光である第１光束Ｌａと、波長帯域λ２（＝1.45um〜1.6um）において連続したスペクトルを有する低コヒーレンス光である第２光束Ｌｂとを同一光路から同時に射出するようになっている。
【００２９】
図１の光分割手段３は、たとえば２×２の光ファイバカプラからなっており、光源ユニット１０から光ファイバＦＢ１を導波した各光束Ｌａ、Ｌｂをそれぞれ測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂ、Ｌ２ｂとに分割するようになっている。このとき、光分割手段３は、たとえば測定光Ｌ１：参照光Ｌ２＝９０：１０の割合で分割するようになっている。光分割手段３は、２つの光ファイバＦＢ２、ＦＢ３にそれぞれ光学的に接続されており、分割された測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは光ファイバＦＢ２側に入射され、参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ３側に入射されるようになっている。
光ファイバＦＢ２には光サーキュレータ１１が接続されており、光サーキュレータ１１には光ファイバＦＢ４、ＦＢ５がそれぞれ接続されている。光ファイバＦＢ４には測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを測定対象Ｓまで導波するプローブ３０が接続されている。プローブ３０は、光学ロータリコネクタ３１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３０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３０は、図示しないモータにより、光学ロータリコネクタ３１から先のファイバ部が回転する構成をとなっており、それによりサンプル上において円周状に光束を走査する、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ファイバ30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、プローブは、図示しない光コネクタにより光ファイバＦＢ５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次元走査を行う方法でもよい。
【００３０】
測定対象Ｓを反射した反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは光ファイバＦＢ４を介して光サーキュレータ１１に入射され、光サーキュレータ１１から光ファイバＦＢ５側に射出されるようになっている。
【００３１】
合波手段４は、２×２の光ファイバカプラからなり、光ファイバＦＢ５内を導波した反射光Ｌ３ａと光ファイバＦＢ３内を導波した参照光Ｌ２ａとを合波するものである。同様に合波手段４は反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとを合波するようになっている。そして、合波手段４は、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとの干渉光Ｌ４ａおよび反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとの干渉光Ｌ４ｂを光ファイバＦＢ６側に射出するようになっている。なお、光ファイバＦＢ３の長さは、光分割手段３から測定対象Ｓの測定開始位置を通り合波手段４に至るまでの測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの光路長が参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光路長と等しくなるように設定されている。
【００３２】
干渉光検出手段４０は、光ファイバＦＢ６を導波した干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを分離してそれぞれ光電変換し各光束Ｌａ、Ｌｂの波長帯域λ１、λ２毎の複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂを検出する機能を有している。具体的には、干渉光検出手段４０はそれぞれ波長帯域λ１、λ２を有する複数の干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを各波長毎に分光する分光素子４２と、分光素子４２により分光された干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを検出する光検出部４４とを有している。この分光素子４２はたとえば回折光学素子等により構成されており、光ファイバＦＢ６からコリメータレンズ４１を介して入射される干渉光Ｌ４を分光し、光学レンズ４３を介して光検出部４４側に射出するようになっている。
【００３３】
光検出部４４は、たとえばＩｎＧａＡｓフォトダイオードアレイやＳｉフォトダイオードアレイ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device） イメージセンサ等のような複数の光検出素子４４ａを１次元もしくは２次元に配列した構造を有し、各光検出素子４４ａが分光素子４２により各波長毎に分光され光学レンズ４３を介して入射された干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ検出するようになっている。そして、光検出部４４は干渉光Ｌ４ａから第１干渉信号ＩＳａを検出し、干渉光Ｌ４ｂから第２干渉信号ＩＳｂを検出する検出するようになっている。このとき、干渉光検出手段４０において、光源ユニット１０の各スペクトル成分毎の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂが観測されることになる。
【００３４】
ここで、光源ユニット１０は離散した波長帯域からなる複数の光束Ｌａ、Ｌｂを射出するものであるため、分光素子４２により分光された複数の干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂは空間的に離散した状態で光検出部４４に入射されることになる。なお、図１の光検出部４４において、波長帯域λ１、λ２の間の空間的に離散した領域ＷＲ（波長帯域1.35〜1.45umを検出する領域）についても光検出素子４４ａが設けられている場合について例示しているが、当該部位には光検出素子４４ａを設けないようにしても良い。また、光検出部４４に用いられるフォトダイオードアレイとして第１光束Ｌａの波長帯域λ１および第２光束Ｌｂの波長帯域λ２の光を検出可能なものが適宜使用されるものであって、上述したようなλ１＝1.25〜1.35um、波長帯域λ２＝1.45um〜1.6umの光を検出する場合、たとえばInGaAsフォトダイオードアレイが用いられる。
【００３５】
断層画像処理手段５０は、干渉光検出手段４０により光電変換された複数の干渉信号ＩＳａ、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断層情報（反射率）ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を検出し、この複数の中間断層情報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５０は、図３に示すように、複数の干渉信号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断層情報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断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）から断層画像の生成に用いる断層情報ｒ（ｚ）を生成する断層情報処理手段５２と、断層情報処理手段５２により生成された断層情報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。
【００３６】
周波数解析手段５１は、第１干渉信号ＩＳａを周波数解析することにより第１光束Ｌａに基づく中間断層情報ｒａ（ｚ）を検出する第１周波数解析手段５１ａと、第２干渉信号ＩＳｂを周波数解析することにより第２光束Ｌｂに基づく中間断層情報ｒｂ（ｚ）を検出する第２周波数解析手段５１ｂとを備えている。ここで、第１周波数解析手段５１ａにおいて第１干渉信号ＩＳａに基づいて中間断層情報ｒａ（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、Ｖｏｌ４１、Ｎｏ７、ｐ４２６−ｐ４３２」に記載されている。
【００３７】
スペクトル強度分布Ｓ（ｋ）を持つ測定光Ｌ１ａが測定対象Ｓに照射されたとき、それぞれのスペクトル成分による干渉光縞強度を重ね合わせたインターフェログラムとして、干渉光検出手段４０において検出される光強度Ｉ（ｌ）は、
Ｉ（ｌ）＝∫０∞Ｓ（ｋ）［１＋ｃｏｓ（ｋｌ）］ｄｋ  ・・・（１）
で表される。ここで、ｋは角周波数、ｌは測定光Ｌ１と参照光Ｌ２との光路長差であり、図４に示すようなグラフで表される。式（１）は各分光成分のスペクトル強度分布Ｓ（ｋ）が干渉縞Ｉ（ｌ）の中に干渉縞の角周波数ｋの成分がどれだけ含まれるかを表すものである。また、干渉縞の角周波数ｋから測定光Ｌ１と参照光Ｌ２との光路長差、すなわち測定する深さ位置の情報が与えられる。このため、第１周波数解析手段５１ａにおいて、干渉光検出手段４０が検出したインターフェログラムをフーリエ変換による周波数解析を行うことにより、図５に示すような干渉光Ｌ４ａの分光スペクトルＳ（ｋ）を求めることができる。そして、測定対象Ｓの基準位置からの距離情報と中間断層情報ｒａ（ｚ）とを取得する。同様に、第２周波数解析手段５１ｂは干渉信号Ｌ４ｂについても測定開始位置からの距離情報と中間断層情報ｒｂ（ｚ）とを取得するようになっている。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断層情報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断層情報ｒ１（ｚ）、ｒ２（ｚ）を取得するようにしてもよい。
【００３８】
図３の断層情報処理手段５２は、上述のように検出された各深さ位置ｚからの複数の中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）から断層画像の生成に用いる断層情報ｒ（ｚ）を検出するものである。具体的には、図６に示すように、断層情報処理手段５２は、各深さ位置Ｚでの中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の平均値ｒ（ｚ）＝（ｒａ（ｚ）＋ｒｂ（ｚ））／２を算出するようになっている。
【００３９】
断層画像生成手段５３は、断層情報処理手段５２により検出された断層情報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断層情報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ようになっている。
【００４０】
このように、断層画像処理手段５０の断層情報処理手段５２において、複数の中間断層情報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。
【００４１】
つまり、上述したように複数の測定光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断層情報ｒａ（ｚ１）、ｒｂ（ｚ１）は、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの波長帯域が異なるものであっても理想的には一致するものである。
【００４２】
しかし、実際には、測定対象Ｓの各深さ位置の光吸収特性、光減衰特性等の様々な要因により、同一の深さ位置ｚ１から得られた複数の中間断層情報ｒａ（ｚ１）、ｒｂ（ｚ１）の値が異なってしまう場合がある。但し、中間断層情報ｒａ（ｚ１）、ｒｂ（ｚ１）の値は異なるものであっても、その特性（断層情報が最大にあるピーク位置）はおおよそ同じものとなる。
【００４３】
そこで、複数の中間断層情報ｒａ（ｚ１）、ｒｂ（ｚ１）の平均値（＝ｒ（ｚ１））を算出することにより、複数の中間断層情報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での断層情報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離散した光束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。
【００４４】
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束Ｌａ、Ｌｂの波長帯域λ１、λ２の幅に依存する。このため、上述のように各光束Ｌａ、Ｌｂの波長帯域λ１、λ２の幅が異なるものであるとき、干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂのサンプリングピッチが異なる。この場合、たとえば波長帯域の狭い光束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λ１、λ２の幅を同一に揃えるようにする。
【００４５】
また、複数の中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の平均値を算出する方法について例示したが、複数の中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の積を用いて断層情報ｒ（ｚ）を生成するようにしてもよい。すると、複数の中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）のうち、最も断層情報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断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を用いて各深さ位置における断層情報ｒ（ｚ）画素信号を生成し、断層画像を取得するようにしても良い。
【００４６】
また、上記実施の形態において、複数の中間断層情報ｒａ（ｚ）の平均もしくは積を用いて断層情報を取得する場合について例示しているが、光源ユニット１０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】
2008145429.tif 000003
【００４７】
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。
【００４８】
このように、光源ユニット１０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。
【００４９】
次に、図１から図６を参照して光断層画像化装置１の動作例について説明する。まず、光源ユニット１０から離散した波長帯域λ１、λ２内においてそれぞれ連続したスペクトルを有する複数の第１光束Ｌａ、第２光束Ｌｂが同時に射出され光分割手段３に入射される。光分割手段３において各光束Ｌａ、Ｌｂは測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとに光分割される。測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは光ファイバＦＢ２側に射出され、参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ３側に射出される。
【００５０】
測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは光サーキュレータ１１、光ファイバＦＢ４およびプローブ３０を導波し測定対象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Ｌ３および後方散乱した光が再びプローブ３０に入射される。この反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂはプローブ３０、光サーキュレータ１１および光ファイバＦＢ５を介して合波手段４に入射される。一方、参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ３を導波し合波手段４に入射される。
【００５１】
合波手段４において、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとが干渉し干渉光Ｌ４ａが光ファイバＦＢ６に射出されるとともに、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとが干渉し干渉光Ｌ４ｂが光ファイバＦＢ６に射出される。このとき、光束Ｌａ、Ｌｂは低コヒーレンス光であって波長帯域が離散しているため、互いに干渉することはない。干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂは干渉光検出手段４０の光検出部４４において光電変換され、複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂが生成される。そして、複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂからそれぞれ各深さ位置における複数の中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）が検出され、各中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）から断層画像の生成に用いる断層情報ｒ（ｚ）が算出され２次元の光断層画像が生成される。
【００５２】
このように、波長帯域λ１、λ２が離散した複数の光束Ｌａ、Ｌｂを射出する光源ユニット１０を用いてひとつの断層画像を得ることにより、従来のように限られた特定のスペクトル波形にする必要がなく、様々な広帯域光源を使用することができる。
【００５３】
すなわち、従来、ＯＣＴ装置で使用される光源は、その発光スペクトルがガウス形状であることが理想とされている。ＴＤ(Time Domain)−ＯＣＴでは、ガウス形状から外れたスペクトル形状を持つ光源を使用したときにはサイドローブが立つため、画像の分解能が悪化するという問題点がある。一方、スペクトル信号を測定するＳＤ−ＯＣＴ、ＳＳ−ＯＣＴのようなＦＤ (Fourier Domain)−ＯＣＴ計測では、光源スペクトルをあらかじめ測定し、そこから得られるフィルタ関数を干渉信号にかけることにより、ガウス形状の発光スペクトルであった場合に得られる信号に近づける処理が行われている。しかし、断層画像を取得する深さ範囲に対応する光源スペクトルは連続である必要があり、例えば発光帯域の真ん中で光量がゼロとなる様な離散的なスペクトル波形においては適切な処理ができない（スペクトル形状の問題）。
【００５４】
次に、従来のＯＣＴでは、高分解能測定を実現するために光源の波長帯域が広いことが望まれている。光源としては安価で小型なスーパルミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、あるいは半導体光アンプ（ＳＯＡ）といった半導体光源が望ましいが、これらはその媒質の特性により利得帯域が限られるため、単体で連続的に100 nmを超える帯域を実現するのは難しい。またファイバアンプのＡＳＥを利用した広帯域光源では、異なる希土類を共ドープすることで、広帯域な低コヒーレンス光を発生することができる。しかし、連続的なスペクトルを発生させるような希土類の組合せは難しい。
【００５５】
そこで、上述した特許文献１に示すような複数の光源からの光を合波して波長帯域を広げる手法が提案されている。たとえば光ファイバの非線形効果を利用したスーパコンティニューム光源を使用する方法（M. Szkulmowsk, et.al., Optics Communications 246, p 569-578 (2005)参照）があるが、一般にこの光源は大型で高価である。また、近接した利得波長域を持つ複数の利得媒質を組み合わせることで波長域を広げる方法（特開2001-264246号公報参照）が提案されている。このうち複数の光源（ＳＬＤ）から射出される光を光カプラを用いて合波する方法があるが、光カプラで出力が双方の合計の半分になるために、光利用効率が悪くなってしまう（広帯域化の問題）。
【００５６】
つまり、ＯＣＴ計測におけるフーリエ変換手法では、光源スペクトルが連続的であってスペクトルが広帯域である必要があったため、離散的な光束Ｌａ、Ｌｂを射出する光源ユニット１０は断層画像を取得する光源としては従来のOCT用光源としては適さない、と考えられてきた。
【００５７】
一方、図１の断層画像化装置１においては、広帯域な波長帯域ではなく離散的な波長帯域を有する複数の光束Ｌａ、Ｌｂを射出する光源ユニット１０を用いた場合であっても高分解能な断層画像を得ることができることがわかった。このため、上述のような特定の特性に限定された光源ユニットを用いる必要がなくなる。さらに、断層画像処理手段５０において２つの断層情報から断層画像を生成するため、離散スペクトルの光源を用いた場合であってもサイドローブのない断層画像を取得することができ、高分解能な画像が得ることができる。
【００５８】
図７は本発明の光断層画像化装置の第２の実施形態を示す模式図である。なお、図７の光断層画像化装置２００において、図１の光断層画像化装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
図７の光断層画像化装置１００が図１の光断層画像化装置１と異なる点は、光源ユニットの構成である。図７の光源ユニット１１０は、互いに離散した波長帯域λ１、λ２内において連続したスペクトルを有する光束Ｌａ、Ｌｂをそれぞれ射出する複数の光源１１０ａ、１１０ｂと、複数の光源１１０ａ、１１０ｂから射出される光束Ｌａ、Ｌｂを結合する光結合器１１０ｃと、光結合器１１０ｃにより結合された各光束Ｌａ、Ｌｂの波長帯域λ１、λ２を離散させる光離散手段１１０ｄとを有している。各光源１１０ａ、１１０ｂは、互いに離散した波長帯域からなる光束Ｌａ、Ｌｂを射出するものである（図２参照）。たとえば第１光源１１０ａは発光波長域λ１＝７７０〜８１０ｎｍの波長帯域の光束Ｌａを射出するAlGaAs系のＳＬＤ（スーパールミネセンスダイオード）からなっており、光源１１０ｂは発光波長域λ2 = ９８０〜１０２０ｎｍのInGaAs系のＳＬＤからなっている。
【００６０】
光結合器１１０ｃはたとえばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重方式）カプラからなっており、光ファイバＦＢａ、ＦＢｂから入射された光束Ｌａ、Ｌｂを結合し、光ファイバＦＢ１側に入射するようになっている。なおこの光ファイバＦＢ１は通常の希土類がドープされたものではなく通常の光ファイバが用いられる。ここで、光結合器１１０ｃは、波長帯域λ１とλ２との中間の波長にカットオフ波長を有しており、例えば、第１光束Ｌａは全てＬ１ａからＬ２ａ、もしくはその逆へ、第２光束Ｌｂは全てＬ１ｂとＬ２ｂ、もしくはその逆へ透過する特性を持っている。これにより、各光束Ｌａ、Ｌｂを光量損失することなく合波させることができ、また異なる光束同士が互いに干渉し合う状態が生じるのを防止することができる。また、光源数が３つ以上であったとしても、光結合器１１０ｃとしてＮｘ１ＷＤＭカプラを用いることにより、合波本数が増加しても光利用効率の低下を最小限に留めることができる。
【００６１】
光離散手段１１０ｄは、たとえば波長帯域λ１および波長帯域λ２の帯域の光を透過し、波長帯域λ１、λ２以外の波長帯域の光を遮光するバンドパスフィルタもしくはバンドストップフィルタからなっている。したがって、光結合器１１０ｃにより結合された各光束Ｌａ、Ｌｂは光離散手段１１０ｄに入射されたとき、光離散手段１１０ｄにより互いに離散した波長帯域λ１、λ２の各光束Ｌａ、Ｌｂを光ファイバＦＢ１側に射出されることになる。
【００６２】
よって、第１光源１１０ａから光ファイバＦＢａへ第１光束Ｌａが射出されるとともに、第２光源１１０ｂから光ファイバＦＢｂへ第２光束Ｌｂが射出されたとき、各光ファイバＦＢａ、ＦＢｂを導波した第１光束Ｌａ、第２光束Ｌｂは光結合器１１０ｃにおいて光結合される。そして、光離散手段１１０ｄにおいて第１光束Ｌａの波長帯域λ１および、第２光束Ｌｂの波長帯域λ２が離散した状態で光ファイバＦＢ１へ射出される。その後、図１と同様に干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂが検出され断層画像が取得される。図７のような互いにスペクトルが離れた複数光源の合波する場合であっても、上述のように広帯域化同等の効果を得ることができ、画質の良い断層画像を得ることができる。
【００６３】
さらに、複数の光源１１０ａ、１１０ｂを有するような構成の場合、少ない光源を搭載した安価な低分解能タイプと、多数の光源を搭載した高価な高分解能型との切り替えが容易であり、要求に応じて組合せがしやすい。
【００６４】
図８は本発明の光断層画像化装置の第３の実施形態を示す模式図である。なお、図８の光断層画像化装置２００において図７の光断層画像化装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図８の光断層画像化装置２００が図７の光断層画像化装置１００と異なる点は、複数の測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象の同一部位に同時に照射されるものであって、各測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ毎にそれぞれ干渉計が構成されている点である。
【００６５】
具体的には、光断層画像化装置２００は、測定対象Ｓの各深さ位置から同時に反射する複数の反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを各波長帯域λ１、λ２毎に分離する反射光分離手段２０１を有している。たとえば第１光源１１０ａは発光波長域λ１＝７７０〜８１０ｎｍの波長帯域の光束Ｌａを射出するAlGaAs系のＳＬＤ（スーパールミネセンスダイオード）からなっており、光源１１０ｂは発光波長域λ2 = １３８０〜１４２０ｎｍのInGaAsP系のＳＬＤからなっている。さらに、反射光分離手段２０１により分離された反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとを各光束毎に合波するために複数の合波手段４ａ、４ｂが設けられている。さらに、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとの干渉光Ｌ４ａおよび反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとのＬ４ｂをそれぞれ検出するために複数の干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂが設けられている。
【００６６】
ここで、第１光源１１０ａから射出した第１光束Ｌａは、光ファイバＦＢａを介して光分割手段３ａに入射し、光分割手段３ａにおいて測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａとに分割される。そして、測定光Ｌ１ａは光サーキュレータ１１ａから光ファイバＦＢ２００ａを導波し光結合器２０１に入射される。なお、この光サーキュレータ１１ａにはたとえばBIG (Bi3Fe5O12)が用いられている。
【００６７】
一方、第２光源１１０ｂから射出した第２光束Ｌｂは光ファイバＦＢｂを介して光分割手段３ｂに入射し、光分割手段３ｂにおいて測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂとに分割される。そして、測定光Ｌ１ｂは光サーキュレータ１１ｂから光ファイバＦＢ２００ａを導波し、光結合器２０１に入射される。なお、光サーキュレータ１１ｂにはYIGが用いられている。
【００６８】
この光結合器（反射光分離手段）２０１はたとえばＷＤＭカプラからなっており、２つの測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを合波し光ファイバＦＢ４側へ射出するようになっている。そして、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは光ファイバＦＢ４およびプローブ３０を介して測定対象Ｓに照射され、その反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂがプローブ３０および光ファイバＦＢ４を介して光結合器２０１に入射される。このとき、光結合器２０１は、第１光束Ｌａの波長帯域λ１の反射光Ｌ３ａを光ファイバＦＢ２００ａ側に射出し、第２光束Ｌｂの波長帯域λ２の反射光Ｌ３ｂを光ファイバＦＢ２００ｂ側に射出するようになっている。よって、光結合器２０１は、反射光Ｌ３ａとＬ３ｂとを分離する反射光分離手段として機能することになる。
【００６９】
そして、反射光Ｌ３ａは、光ファイバＦＢ２００ａ、光サーキュレータ１１ａ、光ファイバＦＢ５ａを導波し合波手段４ａにおいて参照光Ｌ２ａと合波される。その後、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとの干渉光Ｌ４ａが光ファイバＦＢ６ａを介して干渉光検出手段１４０ａに入射される。同様に、反射光Ｌ３ｂは、光ファイバＦＢ２００ｂ、光サーキュレータ１１ｂ、光ファイバＦＢ５ｂを導波し合波手段４ｂにおいて参照光Ｌ２ｂと合波される。その後、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとの干渉光Ｌ４ｂが光ファイバＦＢ６ｂを介して干渉光検出手段１４０ｂに入射される。
【００７０】
この干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂは、図１の干渉光検出手段４０と同様の構成を有しており、それぞれコリメータレンズ１４１ａ、１４１ｂ、分光素子（回折格子素子）１４２ａ、１４２ｂ、光学レンズ１４３ａ、１４３ｂ、光検出手段１４４ａ、１４４ｂを備えている。なお、波長帯域λ１の入射する光検出手段１４４ａはSiフォトダイオードアレイからなっており、波長帯域λ2の入射する光検出手段１４４ｂはInGaAsフォトダイオードアレイからなっている。また、回折格子素子１４２ａ、１４２ｂのグルーブ数もそれぞれの波長帯域λ１、λ２に最適化して設計される。
【００７１】
このように、干渉計が複数存在し、各波長帯域λ１、λ２をそれぞれ異なる干渉光検出手段１４０により検出することにより、干渉検出手段１４４ａ、１４４ｂに必要な光学素子が超広帯域をカバーする必要がなくなり、より良質の断層画像を得られるとともに、複数の波長を独立に測定することができ、1ライン測定レートを速くすることができる。
【００７２】
図９は本発明の光断層画像化装置の第４の実施形態を示す模式図である。なお、図９の光断層画像化装置３００において、図７の光断層画像化装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図９の光断層画像化装置３００が、図７および図８の光断層画像化装置１００、２００と異なる点は干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを各波長帯域λ１、λ２毎に分離する干渉光分離手段３４１が設けられており、干渉光分離手段３４１において分離された干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂがそれぞれ干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂにおいて検出される点である。
【００７３】
すなわち、光源ユニット１１０から各光束Ｌａ、Ｌｂが射出されることにより、測定対象Ｓの各深さ位置からの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂが光ファイバＦＢ６を導波する（図７参照）。ここで、干渉光分離手段３４１は、たとえばカットオフ波長１０００ｎｍのダイクロイックビームスプリッタからなっており、Ｌａの波長域の光は全反射、Ｌｂの波長域の光は全透過する特性となっている。従って、光ファイバＦＢ６から射出される干渉光Ｌ４ａとＬ４ｂとを分離して各干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂ側に射出するようになっている。
【００７４】
このように、干渉光Ｌ４ａとＬ４ｂとを分離し各干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂにより検出する場合であっても、干渉検出手段１４４ａ、１４４ｂに必要な光学素子が超広帯域をカバーする必要がなくなるとともに、複数の波長を独立に測定することができ、より良質の断層画像を得られるとともに、1ライン測定レートを速くすることができる。
【００７５】
なお、図９において、複数の光源１１０ａ、１１０ｂを備えた光源ユニット１１０を用いた場合について例示しているが、図１に示すようなＡＳＥ光源を用いるようにしても良い。
【００７６】
図１０は本発明の光断層画像化装置の第５の実施形態を示す模式図である。なお、図１０の光断層画像化装置４００において、図８の光断層画像化装置２００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１０の光断層画像化装置４００が図８の光断層画像化装置２００と異なる点は、光源ユニットおよび干渉光検出手段の構成であって、図７の光断層画像化装置２００がいわゆるＳＤ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得するのに対し、図１０の光断層画像化装置４００はいわゆるＳＳ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得するものである。
【００７７】
光源ユニット４１０は、周波数（波長）を一定の周期で掃引させながらレーザ光Ｌを射出する複数の波長掃引光源４１０ａ、４１０ｂを備えている。各波長掃引光源４１０ａ、４１０ｂは、それぞれ半導体光増幅器（半導体利得媒質、以下「ＳＯＡ：Semiconductor  Optical Amplifier」という）４１１、ＳＯＡ４１１に環状に接続された光ファイバＦＢ１０と、光ファイバＦＢ１０を循環する波長を選択することにより光源ユニット１０から射出される光の波長を選択する波長選択手段４１２とを有している。ＳＯＡ４１１は駆動電流の注入により微弱な放出光を光ファイバＦＢ１０の一端側に射出するとともに、光ファイバＦＢ１０の他端側から入射された光を増幅する機能を有している。よって、ＳＯＡ４１１に駆動電流が供給されたとき、半導体光増幅器４１１および光ファイバＦＢ１０により形成されるループすることになる。
【００７８】
また、光ファイバＦＢ１０には光分岐器４１１ｃが結合されており、光ファイバＦＢ１０内を導波するレーザ光の一部が光分岐器４１１ｃから光ファイバＦＢ１１側へ射出されるようになっている。ここで、光ファイバＦＢ１１へ射出されるレーザ光の波長は波長選択手段４１２により選択される。波長選択手段４１２はたとえばＦＦＰ−ＴＦ（fiber Fabry-Perot tunable filters ）からなっており、光分岐器４１１ｃから射出される光の波長が一定周期で掃引されるように波長を選択するようになっている。
【００７９】
よって、波長掃引光源４１０ａは図１１（Ａ）に示すように波長帯域λ１内を一定の周期で連続的に掃引した第１光束（レーザ光）ＬＳａを射出するようになっている。同様に、波長掃引光源４１０ｂは図１１（Ｂ）に示すように波長帯域λ２内を一定の周期で連続的に掃引した第２光束（レーザ光）ＬＳｂを射出するようになっている。さらに図１１（Ｃ）に示すように、波長帯域λ１と波長帯域λ２とは互いに離散した波長帯域を形成している。
【００８０】
干渉光検出手段４４０は、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとの干渉光Ｌ４ａを検出する検出ユニット４４０ａと、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとの干渉光Ｌ４ｂを検出する検出ユニット４４０ｂとを備えている。各検出ユニット４４０ａ、４４０ｂは、分岐した干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ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なっており、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出来るようになっている。
【００８１】
画像取得手段５０は、干渉光検出手段４０により検出された干渉光Ｌ４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断層情報を検出し測定対象Ｓの断層画像を取得するものであって、図３と同一の構成を有している。
【００８２】
このように、ＳＳ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得する場合であっても、複数の利得媒質を独立に制御することができるため、広帯域にわたって発振スペクトルの厳密なコントロールが不要になるとともに、広帯域な光源を使った場合と同様の画質の良い断層画像を得ることができる。
【００８３】
すなわち、従来、複数の波長走査光源（それぞれが利得媒質と波長選択素子で構成されている）からの光を合波する構成とし、光源制御もしくはスイッチング素子を用いて、ある時間に干渉計部へ入射する光はいずれかひとつの光源からに限定する方法（特開2006-47264号公報）や、複数の利得媒質から出た光を合波する構成とし、ひとつの波長選択素子で複数の利得媒質を同時に制御することで、ある時間に干渉計部へ入射する光はひとつの波長に限定する方法（米国特許第6665320号明細書参照）が提案されており、さらなる広帯域化のためには異種材料の利得媒質を組み合わせることが有効と考えられる。しかし、異種材料間ではどちらの材料でも利得効率の低い窓領域ができてしまい、合波したとしても発振帯域の間に著しく低出力、もしくは発振しない帯域が存在することとなる。
【００８４】
一方、図１０の光断層画像化装置４００においては、広帯域にわたって発振スペクトルの厳密なコントロールが不要な光源を用いた場合であっても、広帯域な光源を使った場合と同様の画質の良い断層画像を得ることができる。
【００８５】
上記各実施の形態によれば、互いに離散した波長帯域λ１、λ２内に連続したスペクトルを有する複数の光束Ｌａ、Ｌｂを射出する光源ユニット１０と、光源ユニット１０から射出された複数の光束Ｌａ、Ｌｂをそれぞれ測定光と参照光とに分割する光分割手段３と、光分割手段３により分割された複数の測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓの同一部位に照射されたときの測定対象Ｓからの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとを各光束Ｌａ、Ｌｂ毎に合波する合波手段４と、合波手段４により合波された反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとの干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂとして各光束Ｌａ、Ｌｂ毎に検出する干渉光検出手段４０と、干渉光検出手段４０により検出された各光束Ｌａ、Ｌｂ毎の複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂ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とを備えたことにより、従来のように広帯域なスペクトル光を射出する光源を用いなくとも、簡便な構成の光源ユニット１０から射出された複数の光束から得られる複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂを用いて広帯域なスペクトル光を用いた場合と同様の画質の良い断層画像を得ることができる。
【００８６】
また、図１のように光源ユニット１０が、離散した複数の光束を射出するＡＳＥ光源により構成すれば、簡単な光源構成により画質の良い断層画像を得ることができる。あるいは図７のように光源ユニット１１０が、複数の光源１１０ａ、１１０ｂと、複数の光源１１０ａ、１１０ｂから射出された各光束Ｌａ、Ｌｂを結合して射出する光結合器１１０ｃとを備えたものであれば、簡単な光源構成により画質の良い断層画像を得ることができる。
【００８７】
さらに、光源ユニット１１０が、複数の光束の間の波長帯域の光を遮光して複数の光束を光分割手段側に射出する光離散手段をさらに備えたものであるとき、各光束を確実に離散させることができ、異なる光束同士が互いに干渉し合う状態が生じるのを防止することができる。
【００８８】
また、図８に示すように、複数の反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを分離する反射光分離手段２０１をさらに備え、合波手段３ａ、３ｂが反射光分離手段により分離された反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとをそれぞれ合波するように複数設けられているものであり、干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂが各干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを検出するように複数設けられている構成であれば、各干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂを各波長帯域λ１、λ２の干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを検出するのに特化した構成にすることができるため、各干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂにおける検出精度を高め、画像の分解能を高めることができる。
【００８９】
さらに、図９に示すように、複数の干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを分離する干渉光分離手段３４１をさらに備え、干渉光分離手段３４１により分離された各干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ毎に干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂが複数設けられているとき、各干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂを波長帯域λ１、λ２の干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを検出するのに特化した構成にすることができるため、各干渉光検出手段１４０ａ、１４０ｂにおける検出精度を高め、画像の分解能を高めることができる。
【００９０】
さらに、干渉光検出手段４０、１４０ａ、１４０ｂが、干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ分光する分光素子４２、１４２ａ、１４２ｂと、分光素子４２、１４２ａ、１４２ｂにより分光された各波長帯の光を光電変換する複数の光検出素子とを備えたものであるとき、１ラインの測定レートを速くすることができるとともに、１つの受光素子で広帯域の光束を検出する必要がなく、光検出素子として汎用的なものを用いることができる。
【００９１】
さらに、図１から図９に示すように各光束が低コヒーレンス光であって、いわゆるＳＤ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得する場合にも良質の断層画像を取得することができ、図１０に示すように、各光束が波長帯域内において波長が一定の周期で掃引するレーザ光であって、いわゆるＳＳ−ＯＣＴ計測により断層画像を取得する場合にも良質の断層画像を取得することができる。
【００９２】
なお、本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されない。図１において、干渉計は、フィゾー型干渉計、マイケルソン型干渉計でも構成できる。また、上記各実施の形態において、２つの光束Ｌａ、Ｌｂを用いた場合について例示しているが、３つ以上の光束を用いたものであってもよい。
【００９３】
また、複数の光束毎に、ＳＤ−ＯＣＴ、ＳＳ−ＯＣＴ計測を組み合わせて、断層画像を取得するものであっても良い。
【００９４】
さらに、図２において第１光束Ｌａの波長帯域λ１が1.25-1.35um、第２光束Ｌｂの波長帯域λ２が1.45um-1.6umの場合、あるいは図７において光束Ｌａの波長帯域λ１が７７０〜８１０ｎｍ、第２光束Ｌｂの波長域λ２が1380〜1420 ｎｍの場合について例示しているが、この波長帯域に限らず測定対象Ｓの物質により使用する波長帯域を適宜変更することができる。たとえば測定対象Ｓとの相互作用が少ない波長帯域（例えば水の分散の影響の少ない1000nm帯）の光束と、測定対象との相互作用が大きい波長帯域（例えば800nm帯）の光束を合波することで、高分解能な断層画像情報を得ると共に、測定対象の吸収特性、分散特性、蛍光特性、などの分光情報を同時に測定することができる。
【００９５】
また、光源について、本発明の実施形態で挙げた光源に限らず、ランプなどの白色光、スーパーコンティニューム、超短パルスレーザなどの低コヒーレンス光源全般、外部共振器型波長掃引レーザ、分布帰還型半導体レーザなどの波長可変レーザ全般を使用することができる。ひとつの光源の発光波長域は、例示した波長幅に限る物ではないが、単一光源において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。
【００９６】
また、上記各実施の形態において、複数の光束Ｌａ、Ｌｂが測定対象Ｓの同一部位に同時に照射されるようにしているが、複数の光束Ｌａ、Ｌｂを射出する時間をずらして測定対象Ｓに照射するようにしても良い。
【００９７】
また、上記実施形態では、光ファイバにより光束を導波し、光カプラやＷＤＭカプラ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、空間伝搬した光束をガルバノミラーで走査する構成でも良い。
【００９８】
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様な構成となっているが、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場合でも適用可能である。
【００９９】
さらに、図１の光断層画像化装置１において、光源ユニットはたとえば希土類ドープファイバアンプレーザ等のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission：自然放出光）光源からなる場合について例示しているが、下記に示す半導体発光素子（ＳＬＤ）５００を光源ユニットとして用いるようにしてもよい。
【０１００】
具体的には、図１２は半導体発光素子５００の一例を示す構造断面図である。図１２の半導体発光素子５００は埋め込みリッジ構造をもつ赤外発光ＳＬＤであって、有機金属気相成長(MOCVD)法を用いて結晶成長を行うことにより作製されるものである。なお、この半導体発光素子５００は０．９μｍ以上１．２μｍ以下の波長域からなる光Ｌを射出するものであるため、光検出部４４として上記波長域の光を検出するのに適したInGaAsフォトダイオードアレイが用いられる。
【０１０１】
半導体発光素子５００は、n型GaAs基板５０１、n型GaAsバッファ層(０．０５μm厚キャリア濃度７．０×１０17cm-3)５０２、n型In0.49Ga0.51P下部クラッド層(２．０μm厚キャリア濃度７．０×１０17cm-3)５０３、ノンドープGaAs下部光ガイド層(０．０３４μm厚)５０４、Ga1-XInXAs／GaAs多重量子井戸層５０５、ノンドープGaAs上部光ガイド層(０．０３４μm厚)５０６、p型In0.49Ga0.51P上部第１クラッド層(０．２μm厚、キャリア濃度７．０×１０17cm-3)５０７、p型 GaAsエッチングストップ層(１００Å厚、キャリア濃度７．０×１０17cm-3)５０８、p型In0.49Ga0.51P上部第２クラッド層(０．５μm厚、キャリア濃度７．０×１０17cm-3)５０９、n型In0.49(Al0.12Ga0.88)0.51P電流ブロック層(０．５μm厚、キャリア濃度１．０×１０18cm-3)５１０、p型In0.49(Al0.12Ga0.88)0.51P上部第３クラッド層(１．３μm厚、キャリア濃度７．０×１０17cm-3)５１１、p-GaAsコンタクト層(０．５μm厚、キャリア濃度１．０×１０19cm-3)５１２をこの順に積層した構造を有している。
【０１０２】
ここで、Ga1-XInXAs／GaAs多重量子井戸層５０５は一定の膜厚を有する３層の量子井戸層を積層した構造を有しており、各量子井戸層はIn組成を０．１０〜０．２５の範囲の中から選択し成長させることにより成膜される。このとき、各量子井戸層の発光波長が０．９５μｍと１．０５μｍと１．１５μｍになるようになるように設計されている。この半導体発光素子５００は、多重量子井戸層５０５が１００ｎｍ以上離れた２つ以上の中心波長で発光するものであって、最高出力の−６ｄＢ以上となる１５０ｎｍ以上の波長域と、中心波長間に最大出力の−２０ｄＢ以下となる波長域とが形成された発光スペクトル特性を有するように作製されている。
【０１０３】
上述した半導体発光素子５００は次のように作製される。なお、原料にはTEG(トリエチルガリウム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、TMI(トリメチルインジウム)、TBA(ターシャルブチルアルシン)、AsH3（アルシン）、PH3(ホスフィン)、DMHｚ（ジメチルヒドラジン）、ドーパントとしてSiH4(シラン)、DEZ(ジエチル亜鉛)が用いてられる。
【０１０４】
まず、n型GaAs基板５０１上に、MOCVD法により成長温度550℃、成長温度10.3kPaの条件下にて、n型GaAsバッファ層５０２、n型In0.49Ga0.51P下部クラッド層５０３、ノンドープGaAs下部光ガイド層５０４ がそれぞれ順に成膜される。そしてIn組成を０．１０〜０．２５の範囲から選択して各量子井戸層を成長させることにより３層の量子井戸層からなるGa1-XInXAs／GaAs多重量子井戸層５０５が成膜される。
【０１０５】
その後、ノンドープGaAs上部光ガイド層５０６、p型In0.49Ga0.51P上部第１クラッド層５０７、p型 GaAsエッチングストップ層５０８、p型In0.49Ga0.51P上部第２クラッド層５０９およびp型GaAsキャップ層(０．１μｍ厚、キャリア濃度７．０×１０17cm-3)がこの順で１回目の成長により積層される。次にSiO2などの誘電体膜がストライプ状に形成され、誘電体膜をマスクとしてGaAsキャップ層、p型In0.49Ga0.51P上部第２クラッド層５０９がエッチングされる。このとき、下端の幅が３μｍ、かつレーザ発振を抑えるために光出射端面の垂直方向に対し６度傾くようなメサストライプ状のリッジ構造が形成される。
【０１０６】
その後、成長温度６００℃下での選択成長法による２回目の結晶成長により、ｐ型GaAsエッチングストップ層５０８の上でかつ誘電体膜の上を除く部分にｎ型In0.49(Al0.12Ga0.88)0.51P電流ブロック層５１０が形成される。さらに、誘電体膜とGaAsキャップ層を除去した後に、成長温度６００℃で３回目の結晶成長により、ストライプ及び電流ブロック層の全面に対してp型In0.49(Al0.12Ga0.88)0.51P上部第３クラッド層５１１、p型GaAsコンタクト層５１２が形成される。その後全体の厚みが１００μm程度になるまで基板５０１の研磨が行われた後、蒸着および熱処理によりｎ側電極が基板５０１の裏面に形成され、p側電極がコンタクト層５１２上に形成される。そして、共振器長０．７mmになるようにＳＬＤバ−が劈開により切り出され、共振器面へＡＲ膜(素子自体からの発光波長に対して０．５％以下の反射率)のコ−ティングが行われる。チップは、放熱効果を高めるため発光部のあるｐｎ接合部を下にしてヒートシンクに実装を行い、半導体発光素子５００が形成される。
【０１０７】
このように作製した半導体発光素子５００を発光させたところ、３０ｍＷの出力で、１．１４７μｍと１．０４８μｍと０．９５８μｍの３つのピークが観測された。このとき、もっとも強度が高いのは１．１４７μｍのピークであった。また１．０４８μｍと０．９５８μｍのピーク間には、最大出力の−２０ｄＢ以下となる波長域があった。このとき、最大出力の−６ｄＢ以上の強度をもつ波長幅の合計は１７８ｎｍ（１５０ｎｍ以上）であった。さらに、光Ｌの中心波長λｃおよびスペクトル半値全幅ＦＷＨＭが、λｃ２／ＦＷＨＭ≦８もしくはそれと同等、λｃ＋（ＦＷＨＭ／２）≦１．２μｍ、λｃ−（ＦＷＨＭ／２）≧０.９μｍを満たしたものであった。これにより、２．５μｍ以上の超高分解能を実現することができる。
【０１０８】
なお、多重量子井戸層５０５はIn組成を０．１０〜０．２５の範囲から選択して成長させた３層の量子井戸層からなる場合について例示しているが、Ga1-X-YInXNYAs／GaAs多重量子井戸層５０５の層厚は一定にし、N組成は0.05、In組成を０．15〜０．25の範囲から選択して各量子井戸層を成長させるようにしてもよい。このとき、各量子井戸層の発光波長は０.９５μｍ、１．０５μｍ、１．１５μｍになるよう設計した。このとき、もっとも強度が高いのは１．１５μｍのピークであった。最大強度の−６ｄＢ以上の強度をもつ波長幅の合計は１７８ｎｍであった。
【０１０９】
また、上述した半導体発光素子５００において、ピークの間隔は１００ｎｍで作製したが、我々の検討では、１２０ｎｍ、１５０ｎｍ、１７０ｎｍ、１９０ｎｍ、２１０ｎｍ間隔で行ってもかまわない。
【０１１０】
さらに、半導体発光素子５００を製造する際の結晶成長方法にMOCVD法を用いたが、分子線エピタキシー法など他の成長方法をでも構わない。さらに、上記光ガイド層の材料組成および層厚、電流ブロック層の材料組成および層厚、クラッド層の材料組成および層厚は発光波長が単一モードで発光する条件の一例を示したものであり、本発明を前述の材料組成、層厚に限定したものではない。またここでは埋込型リッジストライプ構造によるSLD素子を実施例として挙げたが、内部ストライプ構造など他の構造でも構わない。
【０１１１】
また、図１２の半導体発光素子５００が図１のＳＤ−ＯＣＴ計測による光断層画像化装置１に用いられる場合について例示しているが、図１０、図１１に示すＳＳ−ＯＣＴ計測による光断層画像化装置４００に用いられるものであってもよい。このとき、光源ユニット４１０は半導体発光素子５００をＳＯＡ４１１として用いた１つの波長掃引光源を有する構成になる。そして、光ＬはＦＦＰ−ＴＦもしくは揺動可能なグレーティングあるいは光透過特性が可変の光フィルタ等公知の波長選択手段に入射されて波長が選択されることにより波長掃引されながら射出される。
【０１１２】
この場合であっても、電流で駆動させたとき０．９５μｍと１．０５μｍと１．１５μｍのピークを持つように設計したところ、最大出力の−６ｄＢ以上の強度をもつ波長掃引幅の合計は１７８ｎｍ（１５０ｎｍ以上）であった。さらに、光Ｌの掃引中心波長λＳＣおよび波長掃引幅の合計λＳが、λＳＣ２／λＳ≦８もしくはそれと同等、λＳＣ＋（λＳ／２）≦１．２μｍ、λＳＣ−（λＳ／２）≧０.９μｍを満たしたものであった。これにより、２．５μｍ以上の超高分解能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の第１の実施形態による光断層画像化装置の概略構成図
【図２】図１の光源ユニットから射出される複数の光束の一例を示す模式図
【図３】図１の断層画像処理手段の一例を示すブロック図
【図４】図１の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５】図１の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断層情報を示す図
【図６】図１の断層画像処理手段において複数の断層情報から断層画像の生成に用いる断層情報を生成する様子を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態による光断層画像化装置の概略構成図
【図８】本発明の第３の実施形態による光断層画像化装置の概略構成図
【図９】本発明の第４の実施形態による光断層画像化装置の概略構成図
【図１０】本発明の第５の実施形態による光断層画像化装置の概略構成図
【図１１】図１０の光源ユニットから射出される複数の光束の一例を示す模式図
【図１２】図１の光源ユニットに用いられる半導体発光素子の一例を示す模式図
【符号の説明】
【０１１４】
１、１００、２００、３００、４００     光断層画像化装置
３、３ａ、３ｂ     光分割手段
４、４ａ、４ｂ     合波手段
１０、１１０、４１０      光源ユニット
４０、１４０、４４０      干渉光検出手段
５０、４５０ 断層画像処理手段
２０１       反射光分離手段
３４１       干渉光分離手段
ＩＳａ、ＩＳｂ     干渉信号
Ｌａ、ＬＳａ 第１光束
Ｌｂ、ＬＳｂ 第２光束
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   中間断層情報
【図１】
2008145429.tif 000004
【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】
2008145429.tif 000010
【図８】
2008145429.tif 000011
【図９】
2008145429.tif 000012
【図１０】
2008145429.tif 000013
【図１１】
2008145429.tif 000014
【図１２】
2008145429.tif 000015