(57)【要約】      （修正有）【課題】２次元画像を得るための波長走査開始、即ちフーリエ変換開始のタイミングを与えるトリガ信号をても、波長可変光源から出射される光の利用効率が低くならないＯＣＴ装置。【解決手段】出射される光の波長を変化させる第一の光源部１０１に加えて、特定の波長の光を出射する第二の光源部１０８を有し、第一の光源部から前記特定の波長の光が出射されたときに、第二の光源部から出射された光が第二の光検出部１０９で検出されるように構成されているＯＣＴ装置。【選択図】図１
2013152223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の波長を変化させる第一の光源部と、
前記第一の光源部からの光を物体へ照射する照射光と参照光とに分岐し、前記物体に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉光学系と、
前記干渉光を受光する第一の光検出部と、
前記干渉光の強度の時間波形に基づいて、前記物体の情報を取得する情報取得部と、
を有する光干渉断層撮像装置であって、
前記第一の光源部は、
波長幅を有する光を発する部材と、
前記部材から発せられる光のうち、所定の波長の光を選択する波長選択光学系によって選択して出射する光源であり、
前記波長選択光学系に特定の波長の光を出射する第二の光源部と、
前記第二の光源部から出射された光を検出する第二の光検出部とを有し、
前記第一の光源部から前記特定の波長の光が出射されたときに、
前記第二の光源部から出射された光が前記第二の光検出部で検出されるように構成されていることを特徴とする光干渉断層撮像装置。
【請求項２】
前記第二の光源部から出射された光が前記第二の光検出部で検出された時刻に関する情報を前記情報取得部に送信する信号送信部を有し、
前記情報取得部は前記信号送信部から取得した信号に基づいて、前記物体の情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項３】
前記第二の光源部から出射された光が、前記部材に入射しないように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項４】
前記波長選択光学系が、前記部材から発生られた光を波長に応じて分散させる分散素子と、波長選択素子とを有し、前記分散素子によって分散された波長の異なる光から所定の光を前記波長選択素子によって選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項５】
前記波長選択光学系が、２つのハーフミラーを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項６】
前記情報取得部は、前記第一の光源部から所定の範囲の波長の光が出射されたときに得られる前記物体の情報を取得し、前記特定の波長は、前記所定の範囲の波長のうち最も小さい波長または最も大きい波長であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置であって、
前記第一の光源部から出る光とは異なる波長帯域を有し、かつ、前記第一の光源部から出る光の波長帯域と一部重なる波長帯域を有する光を出射する第三の光源部を有し、
前記第一の光源部から出射する光の波長を所定の範囲で掃引した後、前記第三の光源部から出射する光の波長を所定の範囲で掃引することによって前記物体の情報を取得する光干渉断層撮像装置であって、
前記特定の波長は、前記第一の光源部の掃引終了波長、あるいは、前記第三の光源部の掃引開始波長であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項８】
光干渉断層撮像装置を用いた光干渉断層撮像方法であって、
波長幅を有する光を発する部材と、前記部材から発せられる光のうち、所定の波長の光を選択する波長選択光学系によって出射する光の波長を選択して出射する第一の光源部から第一の光を出射させる工程と、
第二の光源部から前記波長選択光学系に特定の波長の光を出射する工程と、
前記第一の光源部から出射された前記第一の光の波長が前記第二の光源から出射された前記特定の波長であるときに、前記第二の光源部から出射された光を第二の光検出部で検出する工程と、
前記第一の光を、物体へ照射する照射光と参照光とに分岐し、前記物体に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる工程と、
前記第一の光源部から出射される光の波長を連続的に変化させる工程と、
第一の光検出部によって前記干渉光を受光する工程と、
受光された前記干渉光の強度の時間波形に基づいて前記物体の情報を取得する工程と、
を有することを特徴とする光干渉断層撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉断層撮像装置及び光干渉断層撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光干渉断層撮像装置（以下、ＯＣＴ装置ということがある）は、光干渉を用いて物体の断層像を得るための装置で、ミクロンオーダーの空間分解能が得られることや非侵襲性である等の理由から医用分野における研究が近年盛んである。
【０００３】
波長掃引型の光干渉断層撮像装置（以下、ＳＳ−ＯＣＴ装置ということがある）では、波長を変化させる波長可変光源を用いて、ある測定点に照射する光の波長を走査することで物体のある測定点における断層情報を得るものである。ＳＳ−ＯＣＴ装置は、干渉光を分光する分光器を用いないため、光量のロスが少ないという利点がある。ＳＳ−ＯＣＴ装置を用いて２次元画像を得る場合、物体の表面に沿って照射光を走査する必要がある。
【０００４】
従来のＳＳ−ＯＣＴ装置においては、２次元画像を得る場合、波長走査開始、言い換えるとフーリエ変換開始のタイミングを与える信号（トリガ信号）を用いることで波長走査を開始していた。このトリガ信号の生成手段として、波長可変光源からの光の一部を分岐し、波長フィルタにより特定波長のみを透過させ、この透過光をフォトダイオードで受光し、フォトダイオードの受光のタイミングでトリガ信号を発生させることで、波長走査開始のタイミングを決めていた。あるいは、波長可変光源装置内に配置された分散素子からの正反射光をフォトダイオードで受光し、フォトダイオードの受光のタイミングでトリガ信号を発生させることで、波長走査開始のタイミングを決めていた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし上述の方法だと、フーリエ変換開始のタイミングを与える信号を得るために、本来ＯＣＴ画像を得るために必要な光の一部を無駄にすることになり、波長可変光源から出射される光の利用効率が低くなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記課題に着目し、フーリエ変換開始のタイミングを与える信号を得ても、波長可変光源から出射される光の利用効率が低くならないＯＣＴ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】
本発明に係る光干渉断層撮像装置（ＯＣＴ装置）は、
光の波長を変化させる第一の光源部と、
前記第一の光源部からの光を物体へ照射する照射光と参照光とに分岐し、前記物体に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉光学系と、
前記干渉光を受光する第一の光検出部と、
前記干渉光の強度の時間波形に基づいて、前記物体の情報を取得する情報取得部と、
を有する光干渉断層撮像装置であって、
前記第一の光源部は、
波長幅を有する光を発する部材と、
前記部材から発せられる光のうち、所定の波長の光を選択する波長選択光学系によって選択して出射する光源であり、
前記波長選択光学系に特定の波長の光を出射する第二の光源部と、
前記第二の光源部から出射された光を検出する第二の光検出部とを有し、
前記第一の光源部から前記特定の波長の光が出射されたときに、
前記第二の光源部から出射された光が前記第二の光検出部で検出されるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るＯＣＴ装置では、光の波長を変化させる第一の光源部とは別に、特定の波長を出射する第二の光源を設け、第一の光源部から前記特定の波長の光が出射されたときに、第二の光源部から出射された光が第二の光検出部で検出されるように構成されている。フーリエ変換開始のタイミングを与える信号を得ても、波長可変光源から出射される光の利用効率が低くならないＯＣＴ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るＯＣＴ装置を説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＯＣＴ装置の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係るＯＣＴ装置を説明する模式図である。
【図４】本発明の実施例２に係るＯＣＴ装置を説明する模式図である。
【図５】本発明の実施例３に係るＯＣＴ装置を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限られない。
【００１２】
本実施形態に係るＯＣＴ装置の構成について図１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。
【００１３】
本実施形態に係るＯＣＴ装置は、第一の光源部１０１、干渉光学系１０２、第一の光検出部１０３、情報取得部１０４、第二の光源部１０８、第二の光検出部１０９、を少なくとも有する構成である。そして、前記第一の光源部１０１は、波長幅を有する光を発する部材（以下、光利得媒体と言うことがある）１０５、波長選択光学系、を少なくとも有する構成である（図１（ａ））。本実施形態では、分散素子１０６と波長選択素子１０７とを有する光学系を波長選択光学系とするが、波長選択光学系は所定の波長の光を選択する機能を有していれば、どのような構成でもよい。例えば、第一の光源部１０１を、２つのハーフミラーと、波長幅を有する光を発する部材を設けて共振器構成としたときに、波長選択光学系は２つのハーフミラーである。この構成では、波長選択光学系は波長選択素子、すなわち２つのハーフミラーのみを有し、分散素子を必要としない。
【００１４】
また、図示していないが、情報取得部１０４はフーリエ変換器を有する。ここで、情報取得部１０４がフーリエ変換器を有するとは、情報取得部１０４が入力されたデータに対してフーリエ変換する機能を有していることを意味し、形態は特に限定されない。一例は、情報取得部１０４が演算部を有し、該演算部がフーリエ変換する機能を有する場合である。具体的には、該演算部がＣＰＵを有するコンピュータであり、このコンピュータが、フーリエ変換機能を有するアプリケーションを内蔵する場合である。他の例は、情報取得部１０４がフーリエ変換機能を有するフーリエ変換回路を有する場合である。
【００１５】
次に本実施形態に係るＯＣＴ装置を用いて物体１２７の情報を取得する方法について説明する。
【００１６】
第一の光源部１０１から出た光（Ｌ３）は干渉光学系１０２を経て測定対象の物体１２７の情報を有する干渉光となって出力される。干渉光は第一の光検出部１０３において受光される。受光された干渉光の強度の時間波形のデータは第一の光検出部１０３から情報取得部１０４に送られる。情報取得部１０４では、受光された干渉光の強度の時間波形のデータを取得してフーリエ変換をし、物体１２７の情報（例えば断層像の情報）を取得する。このようにして、第一の光源部１０１で波長を変化させることで、物体１２７の一次元の断層像の情報が得られる。二次元の断層像の情報は、物体１２７に照射される光の位置を、物体１２７に照射される光の光軸と垂直な方向に変えていったときの断層像の情報を得ることで得られる。
【００１７】
第一の光源部１０１においては次のような機構で、出射される光の波長が変化する。まず、波長幅を有する光を発する部材１０５から発せられる光（Ｌ１）は、分散素子１０６によって波長に応じて分散される（Ｌ２）。分散素子１０６によって波長に応じて分散されるとは、分散素子１０６に照射された光が、波長選択素子１０７の異なる位置に異なる波長の光が到達するようになる、という意味である。
【００１８】
分散素子１０６によって分散された波長の異なる光（Ｌ２）のうち、波長選択素子１０７によって選択された波長の光が出射される（Ｌ３）（図１（ｂ））。ここで、波長選択素子１０７によって選択される波長が時間的に変化するように構成することで、第一の光源部１０１から出射される光の波長を変化させることができる。
【００１９】
第二の光源部１０８から出射された特定の波長の光（Ｌ４）は、まず、分散素子１０６に出射される。第二の光源部１０８は特定の波長の光を出射する光源、理想的には単色光の光源であり、その特定の波長の光が、あるタイミングで波長選択素子１０７によって選択される（Ｌ５）。Ｌ４とＬ５で示す矢印は同じ特定の波長の光を表している。
【００２０】
ここで、第一の光源部１０１から特定の波長の光が出射されたときに、第二の光源部から出射された光が第二の光検出部１０９で検出されるように構成しておけば、第一の光源部から特定の波長の光が出射されたタイミングがわかる。
【００２１】
また、本実施形態に係るＯＣＴ装置は、第二の光源部１０８から出射された光が第二の光検出部１０９で検出された時刻に関する情報を情報取得部１０４に送信する信号送信部１１０を有する。情報取得部１０４は信号送信部１１０からフーリエ変換開始のタイミングを与える信号を得る。それによって情報取得部１０４は信号送信部１１０から送られてきた情報、すなわち、第二の光源部から出射された光が第二の光検出部で検出された時刻に関する情報に基づいて、物体１２７の情報を取得することができる。第二の光源部から出射された光が第二の光検出部で検出された時刻は、第一の光源部１０１から特定の波長の光が出射された時刻である。したがって、情報取得部１０４において、第一の光源部１０１から特定の波長の光が出射された時刻に関する情報に基づいて干渉光の強度の時間波形のデータをフーリエ変換することができる。
【００２２】
ここで、出射光の波長を変化させる第一の光源部１０１の出射開始時の光の波長、出射終了時の光の波長、出射する光の波長の範囲は一定しないことが多い。したがって、取得した干渉光の強度の時間波形のデータにおいて、どのタイミングで取得したデータがどの波長の光を出射して得られたデータであるかがわからない。
【００２３】
一方、物体１２７の二次元の断層像の正確な情報を得るためには、得られた干渉光の強度の時間波形のデータのうち、同じ波長範囲（例えば８００ｎｍから８８０ｎｍ）に対応する干渉光の強度の時間波形のデータをフーリエ変換することが好ましい。そのため、特定の波長を、フーリエ変換を開始するデータに対応する波長（８００ｎｍ）としたり、フーリエ変換を終了するデータに対応する波長（８８０ｎｍ）としておくことで、同じ波長範囲のデータをフーリエ変換することができる。
【００２４】
言い換えると、情報取得部１０４は、第一の光源部１０１から所定の範囲の波長の光が出射されたときに得られる物体１２７の情報を取得し、上記特定の波長を、所定の範囲の波長のうち最も小さい波長または最も大きい波長とすることで、同じ波長範囲に対応するデータをフーリエ変換することができる。
【００２５】
以下、具体例を用いて詳細に説明する。
【００２６】
例えば、第二の光源部１０８から出射される光の波長がλ１であるとする。そして、波長幅を有する光を発する部材１０５から出て波長選択素子１０７で選択される光（Ｌ３）の波長がλ１のときに、第二の光源部１０８から出射され、波長選択素子１０７によって選択される光（Ｌ５）が第二の光検出部１０９によって受光されるように各物品の位置を調整しておく。また、第二の光検出部１０９が特定の波長の光（Ｌ５）を受光したときに、信号送信部１１０が情報取得部１０４へ信号を送信するようにしておく。このような構成とすれば、第一の光源部１０３から出る光の波長がλ１であるときの時刻の情報を、情報取得部１０４が取得できる。
【００２７】
情報取得部１０４が第一の光源部から出る光の波長がλ１であるときの時刻を取得できると様々な利点がある。例えば、光の波長λ１を、物体１２７の断層像を得るために掃引する光の波長の掃引開始波長とすれば、どの時刻に掃引開始波長の光が第一の光源部１０３から出射されたかがわかり、情報取得部１０４において取得される干渉光の強度の時間波形のデータについて、どの時刻に取得されたデータをフーリエ変換すればよいのかがわかる。すなわち、第二の光検出部１０９で受光され、信号発信部１１０から画像取得部１０４に送られた信号を画像取得のためのトリガ信号として用いることができる。なお、干渉光の強度の時間波形のデータは、第一の光検出部１０３で受光電圧の時間波形のデータに変換される。そのため、正確には、情報取得部１０４では第一の光検出部１０３から、受光電圧の時間波形のデータを取得するが、以下ではことわりなく、情報取得部１０４では干渉光の強度の時間波形のデータを取得する、と書くことがある。
【００２８】
さらに、上記第一の光源部１０１から出る光とは異なる波長帯域を有し、かつ、上記第一の光源部１０１から出る光の波長帯域と一部重なる波長帯域の光を掃引する第三の光源部と、上記第一の光源部１０１とを組み合わせて、波長掃引帯域を広くする場合にも、本実施形態に係るＯＣＴ装置を適用できる。例えば、波長８００ｎｍ乃至９００ｎｍの波長の光を掃引できる光源（１）（第一の光源部１０３または第三の光源部）と、波長８８０ｎｍ乃至１０００ｎｍの波長の光を掃引できる光源（２）（第三の光源部または第一の光源部１０３）とを用いたＯＣＴ装置において適用できる。
【００２９】
この場合、まず、光源（１）を用いて８００ｎｍから９００ｎｍまで波長掃引する。光源（１）の波長掃引が終了したら、光源（２）を用いて８８０ｎｍから１０００ｎｍまで波長を掃引する。このとき、情報取得部１０４で取得される干渉光の強度の時間波形のデータは８８０ｎｍ乃至９００ｎｍの範囲におけるデータと、光源（１）を用いて取得されたデータと光源（２）を用いて取得されたデータとで重複してしまう。
【００３０】
そこで、第二の光源部１０８から出射される光の波長を９００ｎｍとすれば、光源（２）を用いて取得された干渉光の強度のデータのうち、９００ｎｍの波長の光が出射されたときのデータが特定できる。そのため、光源（２）を用いて得られた波長８８０ｎｍ以上９００ｎｍ未満におけるデータはフーリエ変換せず、光源（２）から９００ｎｍの波長の光が出射されたときのデータからフーリエ変換をはじめればよい。
【００３１】
また、第二の光源部１０８から出射される光の波長を８８０ｎｍとすれば、光源（１）を用いて取得された干渉光の強度のデータのうち、光源（１）から８８０ｎｍの波長の光が出射されたときのデータが特定できるので、光源（１）を用いて得られた８８０ｎｍ以上９００ｎｍ未満のデータはフーリエ変換せず断層像を得るために用いないようにすることができる。つまり、光源（１）から８８０ｎｍの波長の光が出射されたときまでのデータについてフーリエ変換をすればよい。このように、上記特定の波長を、光源（２）の掃引開始波長、光源（１）の掃引終了波長とすることで、掃引する波長帯域が異なり、かつ、一部の掃引波長帯域が重なる、２つの波長掃引光源を組み合わせた、波長掃引帯域の広い光源を実現できる。
【００３２】
なお、本発明の目的を達成する範囲において、ここで挙げた第一の光源部１０１、干渉光学系１０２、第一の光検出部１０３、情報取得部１０４、第二の光源部１０８、第二の光検出部１０９、光利得媒体１０５、分散素子１０６、波長選択素子１０７以外の光学素子、光学系などを設けることができる。
【００３３】
（ＯＣＴ装置の一例）
以下、光源部１０１から光が発振されてから、測定対象の物体の断層像の情報を得るまでについて図１（ａ）及び（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【００３４】
光の波長を変化させる第一の光源部１０１から出た光は、ファイバ１２０を通って、カップラ１２１に入り、照射光用のファイバ１２２を通る照射光と、参照光用のファイバ１２３を通る参照光とに分岐される。照射光はコリメーター１２４を通って平行光になり、ミラー１２５で反射される。ミラー１２５で反射された光はレンズ１２６を通って物体１２７に照射され、物体１２７の奥行き方向の各層から反射される。一方、参照光はコリメーター１２８を通ってミラー１２９で反射される。カップラ１２１では、物体１２７からの反射光とミラー１２９からの反射光による干渉光が発生する。干渉した光はファイバ１３０を通り、コリメーター１３１を通って集光され、第一の光検出部１０３で受光される。第一の光検出部１０３で受光された干渉光の強度の情報は電圧などの電気的な情報に変換されて、情報取得部１０４に送られる。情報取得部１０４では、干渉光の強度の時間波形を読み出す。実際には、干渉光の強度の時間波形は、第一の光検出部１０３によって受光電圧の時間波形へと変換されるため、情報取得部１０４では受光電圧の時間波形を読みだす。次に、読み出した時間波形についてフーリエ変換器あるいはフーリエ変換機能を有する演算部によってフーリエ変換することによって、物体１２７の断層像の情報を得る。時間波形のデータをフーリエ変換して得られる値は、干渉光に含まれる周波数成分に相当し、各周波数成分の光の強度は、カップラ１２１から物体表面で反射されカップラ１２１へ到達する光路の長さと、カップラ１２１からミラー１２９で反射されてカップラ１０７に到達する光路の長さとの差に比例する。したがって、物体１２７の断層像の情報として、例えば、物体表面からの奥行き方向の長さと、物体１２７の各層からの反射光の強度との関係についての情報を得ることができる。
【００３５】
断層像の情報は、情報取得部１０４から画像表示部１３２に送って画像として表示させてもよい。なお、ミラー１２５を照射光が物体１２７へ入射する方向と垂直な平面内で走査することで、測定対象の物体１２７の３次元の断層像を得ることができる。また、光源部１０１の制御は情報取得部１０４が電気回路（不図示）を介して行ってもよい。また図示しないが、光源部１０１から出る光の強度を逐次モニタリングし、そのデータを干渉光の強度の信号の振幅補正に用いてもよい。
【００３６】
（波長幅を有する光を発する部材（光利得媒体））
本実施形態における光利得媒体としては特に限定されないが、代表的なものとしては半導体光増幅器（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、以下、ＳＯＡと略すことがある）が挙げられる。この他、光利得媒体としては、エルビウムやネオジウム等を含有する希土類添加（イオンドープ）光ファイバ、光ファイバ中に色素を添加して色素により増幅を行うもの等を採用することができる。
【００３７】
なお、第二の光源部から出射された光が、上記部材に入射すると、波長幅を有する光を発する部材から出る光の波長が、第二の光源部から出射された光の波長と同じになってしまう。そのため、第二の光源部から出射された光が、上記部材に入射しないように構成されていることが好ましい。
【００３８】
希土類添加光ファイバは、高利得で良好な雑音特性を得るためには好適である。色素添加光ファイバは、蛍光色素材料やそのホスト材料などを適宜選択することで可変波長の選択肢が増す。
【００３９】
本実施形態における光利得媒体として、小型で且つ高速制御が可能なＳＯＡが好ましい。ＳＯＡとしては、共振器型光増幅器と進行波形光増幅器の双方を用いることができる。ＳＯＡを構成する材料は、一般的な半導体レーザを構成する化合物半導体等を用いることができ、具体的にはＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＡｓＰ系、ＧａＡｌＳｂ系、ＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の化合物半導体を挙げることができる。ＳＯＡは、利得の中心波長が、例えば、８４０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１３００ｎｍ、１５５０ｎｍのものの中から光源の用途等に応じて適宜、選択して採用することができる。
【００４０】
（第一の光源部）
本実施形態における第一の光源部としては特に限定されないが、波長可変できる機能を有する光源であれば良い。高速に波長可変が可能であり、かつ、その出射される光の波長の線幅が狭いものがより好ましい。例えば、光利得媒体と波長選択素子とを有する外部共振器型波長可変光源や、波長選択機能を有する垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ、以下ＶＣＳＥＬと略すことがある）などが挙げられる。
【００４１】
（第二の光源部）
本実施形態における第二の光源部としては、特定の波長の光を出射する事のできる光源であれば特に限定されないが、半導体レーザ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ、ＬＤ）が挙げられる。半導体レーザの中でも特定の波長の光を安定して出射し、かつ、その出射される光の波長の線幅が狭いものがより好ましい。例えば、光利得を与える活性層の上部または下部に周期的な屈折率変化を持った構造を設け、特定の波長成分のみを選択的に反射させる構造を持った分布帰還型半導体レーザ（Ｄｉｓｔｏｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ、以下ＤＦＢ−ＬＤと略すことがある）を用いることができる。また、活性層の両端面に周期的な屈折率変化を持った構造を設け、特定の波長成分のみを選択的に反射させる構造を持った分布ブラッグ反射型レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ、以下ＤＢＲ−ＬＤと略すことがある）を用いることもできる。上述のような出射される光の波長の線幅の狭い光源を用いることで、安定かつ時間精度の良いトリガ信号を発生させることが可能となる。
【００４２】
（光共振器）
本実施形態において採用し得る光共振器は、上述した直線型共振器の他、リング型共振器やσ型共振器等を採用することができる。リング型共振器としては、光ファイバを用いた共振器の他、スラブ導波路、ミラーを用いて空中や真空中を光が伝播する光学系を用いたもの等を採用することができる。
【００４３】
（物体）
本実施形態において物体とは、本実施形態に係るＯＣＴ装置による測定の対象となるものであり種類は特に限定されない。例えば、眼球、皮膚、歯などの生体が挙げられる。
【００４４】
（ＯＣＴ装置の用途）
上記本実施形態に係るＯＣＴ装置は、眼底の断層像を得る等眼科撮影、歯科撮影、皮膚撮影などに用いることができる。
【００４５】
（第一の光源部の一例）
図２は本発明の実施形態に係るＯＣＴ装置における第一の光源部の一例を示す模式図である。図２（ａ）は第一の光源部から出射される光の光軸方向に対して垂直な方向からみたときの図である。第一の光源部である光源装置において、まず、光利得媒体を有する光増幅器２０１の一方の端面から出た光が、コリメートレンズ２０２を介して分散素子である回折格子２０３に入射させる。回折格子２０３からの回折光を集光レンズ２０４で集光し、焦点位置に、波長選択素子であるスリット状ミラー２０５を配置する。スリット状ミラー２０５とは、線状のミラーである。なお、スリット状ミラーの代わりに、基板にスリットを設け、スリット部分に光を反射するミラーを設けたものを用いてもよい。なおここでは、基板の２つの主面のうち光が入射してくる方を表面、逆を裏面としているミラーを設ける位置は、基板の表面側、裏面側、スリット内に設けてもよい。スリット状ミラーについては以下も同様である。図２（ｂ）は図１（ａ）の黒い矢印で示す方向から見た図である。
【００４６】
焦点位置に設けられたスリット状ミラー２０５によって、回折格子２０３からの回折光が反射されて、再び光増幅器２０１に戻る。このとき反射される回折光の波長は特定の波長である。次に、スリット状ミラーの位置を、回折格子２０３からの回折光に対して移動させることで、スリット状ミラーで反射される光の波長は先の特定の波長とは異なる。そこで、回折光のうち短波長側の光が集まる位置にスリット状ミラーを設けておき、長波長側の光が集まる位置へと一定の速度で移動させる。すると、この第一の光源から出射される光の波長が短波長から長波長へと変化する。
【００４７】
光増幅器２０１の他方の端面からの出射光は、コリメートレンズ２０６を介して部分反射ミラー２０７によって一部の光は反射されて光増幅器２０１に戻り、一部の光は透過される。つまり、ここで説明した第一の光源部は、部分反射ミラー２０７によって透過された光を光出力として取り出す構成となっている。部分反射ミラーとは、当該ミラーに入射する光のうち一部を透過し、一部を反射するミラーのことであり、以下も同様である。
【００４８】
ここで図２（ｂ）に示すように、特定の波長を安定に出力する第二の光源部である外部光源２０８を配置する。この外部光源として、例えば半導体レーザを用いる。この外部光源２０８からの光出力をコリメートレンズ２０９を介して回折格子２０３に入射させる。回折格子２０３に入射した回折光を集光レンズ２０４で集光し、集光レンズで集光した光の焦点位置とスリット状ミラー２０５の位置を一致させる。また、図２（ｂ）に示すように、光増幅器２０１から回折格子２０３へ入射する入射光の主光線と、外部光源２０８から回折格子２０３へ入射する入射光の主光線とが非平行となるように配置する。ただし、各主光線は回折格子２０３の法線と回折格子２０３の溝に平行な方向とを含む平面に対し同じ角度となるように配置する。すなわち、光増幅器２０１からの光出力と、外部光源２０８からの光出力は、両者の光出力の同じ波長成分に対して回折角が同じとなるように配置する。このような配置とすることで、特定の波長を出力する外部光源２０８からの光出力がスリット状ミラー２０５で反射されるタイミングと、これと同じ波長成分を持つ光増幅器２０１からの光出力がスリット状ミラー２０５で反射されるタイミングとが一致する。すなわち、両者の光出力の同じ波長成分は同じタイミングでスリット状ミラー２０５で反射されることになる。スリット状ミラー２０５で反射された外部光源２０８からの光をビームスプリッター２１０で反射させ、その反射光を第二の光検出部である受光器２１１で電気信号に変換する。この電気信号をトリガ信号として不図示の情報取得部に送ることで、情報取得部は光源装置から出射された光の波長の情報、その波長の光が出射された時刻の情報が取得されることになる。その結果、情報取得部で取得される干渉光の強度の時間波形のデータから、掃引開始波長に相当するデータを選択することができる。
【００４９】
このように、出力の安定したトリガ信号を生成することができる。
【００５０】
（光干渉断層撮像方法）
本実施形態に係る光干渉断層撮像方法は、上記の光干渉断層撮像装置を用いた光断層撮像方法であって、第一の光源部から出る光の波長を連続的に変化させる工程と、前記干渉光学系において発生した干渉光を前記光検出部で受光する工程と、受光した前記干渉光の強度の時間波形を取得してフーリエ変換する工程と、を少なくとも有する。
【００５１】
本実施形態に係る光干渉断層撮像装置を用いた光干渉断層撮像方法は具体的には、以下の工程を有する。
（ｉ）波長幅を有する光を発する部材と、前記部材から発せられる光のうち、所定の波長の光を選択する波長選択光学系によって出射する光の波長を選択して出射する第一の光源部から第一の光を出射させる工程
（ｉｉ）第二の光源部から前記波長選択光学系に特定の波長の光を出射する工程
（ｉｉｉ）前記第一の光源部から出射された前記第一の光の波長が前記第二の光源から出射された前記特定の波長であるときに、前記第二の光源部から出射された光を第二の光検出部で検出する工程
（ｉｖ）前記第一の光を、物体へ照射する照射光と参照光とに分岐し、前記物体に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる工程
（ｖ）前記第一の光源部から出射される光の波長を連続的に変化させる工程
（ｖｉ）第一の光検出部によって前記干渉光を受光する工程
（ｖｉｉ）受光された前記干渉光の強度の時間波形に基づいて前記物体の情報を取得する工程また、フーリエ変換して得たデータを画像表示部に送信する工程を有していてもよい。このような工程を有することで測定対象の物体の断層像を表示することができる。
【実施例】
【００５２】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００５３】
（実施例１）
図３は本実施例に係る光干渉断層撮像装置における第一の光源部の模式図であり、図３（ａ）は第一の光源部、図３（ｂ）は図３（ａ）を紙面下方向から見た図である。
【００５４】
半導体光増幅器３０１は波長８００ｎｍから８８０ｎｍの間で利得を有しており、この半導体光増幅器３０１の一方の端面からの光出力をコリメートレンズ３０２で平行光とする。この平行光を回折格子３０３に入射させ、光の波長に応じて異なる角度で回折させる。この回折格子３０３の格子線数は１２００本／ｍｍである。回折光を焦点距離１０ｍｍの集光レンズ３０４によって集光させ、集光された光の焦点位置にスリット状ミラー３０５を設ける。このスリット状ミラー３０５の幅を３ｕｍ、長さを５００ｕｍとし、集光された光のスポット径を３ｕｍとした。このスリット状ミラー３０５を回転円板３０６の円周に沿って一定間隔で多数配置した。駆動部３０７は回転円板３０６を一定速度でその中心軸に沿って駆動する。
【００５５】
また、半導体光増幅器３０１の他方の端面からの出射光は、コリメートレンズ３０８を介して部分反射ミラー３０９によって一部の光は反射されて再び半導体光増幅器３０１に戻り、一部の光は透過される。スリット状ミラー３０５と部分反射ミラー３０９との間で外部共振器が形成され、その共振器長を１００ｍｍとした。部分反射ミラー３０９を透過した光を光出力として外部に取り出す構成となっている。
【００５６】
さらに、特定波長を出力する半導体光源３１０からの光出力をコリメートレンズ３１１を介して回折格子３０３に入射させる。回折光を集光レンズ３０４で集光し、焦点位置とスリット状ミラー３０５を一致させた。半導体光増幅器３０１から回折格子３０３へ入射する入射光の主光線と、半導体光源３１０から回折格子３０３へ入射する入射光の主光線とを、回折格子３０３の法線と回折格子３０３の溝に垂直な方向とを含む平面に対し対称となるように配置した。このとき、両者の主光線のなす角度を０．５７３度とし、スリット状ミラー３０５上での両者の集光スポット位置を、回転円板３０６の半径方向に１００ｕｍの間隔となるようにした。ただし、半導体光増幅器３０１からの光出力と、半導体光源３１０からの光出力は、両者の光出力の同じ波長成分に対して回折角が同じとなるように配置した。スリット状ミラー３０５で反射された半導体光源３１０からの光をビームスプリッター３１２で反射させ、その反射光を受光器３１３で電気信号に変換する。この電気信号をトリガ信号として用いることで、半導体光増幅器３０１からの光出力を低下させることなく安定したトリガ信号を生成でき、高出力な波長掃引光源を実現できる。
【００５７】
（実施例２）
図４は本実施例の光源装置の模式図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）を紙面下方向（黒い矢印で示す方向）から見た図である。
【００５８】
半導体光増幅器４０１は波長７８０ｎｍから８５０ｎｍの間で利得を有しており、この半導体光増幅器４０１の一方の端面からの光出力をコリメートレンズ４０２で平行光とする。この平行光を回折格子４０３に入射させ、光の波長に応じて異なる角度で回折させる。この回折格子４０３の格子線数は１２００本／ｍｍである。回折光を集光レンズ４０４によって集光させ、集光された光の焦点位置にスリット状ミラー４０５を設ける。このスリット状ミラー４０５の幅を３ｕｍ、長さを５００ｕｍとし、集光された光のスポット径を３ｕｍとした。このスリット状ミラー４０５を回転円板４０６の円周に沿って一定間隔で多数配置した。駆動部４０７は回転円板４０６を一定速度でその中心軸に沿って駆動する。
【００５９】
また、半導体光増幅器４０１の他方の端面からの出射光は、コリメートレンズ４０８を介して部分反射ミラー４０９によって一部の光は反射されて再び半導体光増幅器４０１に戻り、一部の光は透過される。スリット状ミラー４０５と部分反射ミラー４０９との間で外部共振器が形成され、その共振器長を１００ｍｍとした。部分反射ミラー４０９を透過した光を光出力として外部に取り出す構成となっている。
【００６０】
半導体光増幅器４１０は波長８３０ｎｍから９００ｎｍの間で利得を有しており、この半導体光増幅器４１０の一方の端面からの光出力をコリメートレンズ４１１を介して回折格子４０３に入射させる。回折光を集光レンズ４０４で集光し、焦点位置とスリット状ミラー４０５を一致させた。半導体光増幅器４０１から回折格子４０３へ入射する入射光の主光線と、半導体光増幅器４１０から回折格子４０３へ入射する入射光の主光線とを、回折格子４０３の法線と回折格子４０３の溝に垂直な方向とを含む平面に対し対称となるように配置した。このとき、両者の主光線のなす角度を１．１４６度とし、スリット状ミラー４０５上での両者の集光スポット位置を、回転円板４０６の半径方向に２００ｕｍの間隔となるようにした。ただし、半導体光増幅器４０１からの光出力と、半導体光増幅器４１０からの光出力は、両者の光出力の同じ波長成分に対して回折角が同じとなるように配置した。
【００６１】
また、半導体光増幅器４１０の他方の端面からの出射光は、コリメートレンズ４１２を介して部分反射ミラー４１３によって一部の光は反射されて再び半導体光増幅器４１０に戻り、一部の光は透過される。スリット状ミラー４０５と部分反射ミラー４１３との間で外部共振器が形成され、その共振器長を１００ｍｍとした。部分反射ミラー４１３を透過した光を光出力として外部に取り出す構成となっている。
【００６２】
さらに、特定波長を出力する半導体光源４１４からの光出力をコリメートレンズ４１５を介して回折格子４０３に入射させる。回折光を集光レンズ４０４で集光し、焦点位置とスリット状ミラー４０５を一致させた。半導体光源４１４から回折格子４０３へ入射する入射光の主光線は、回折格子４０３の法線と回折格子４０３の溝に垂直な方向とを含む平面内に存在するように配置した。ただし、半導体光増幅器４０１からの光出力と、半導体光増幅器４１０からの光出力と、半導体光源４１４からの光出力は、両者の光出力の同じ波長成分に対して回折角が同じとなるように配置した。スリット状ミラー４０５で反射された半導体光源４１４からの光をビームスプリッター４１６で反射させ、その反射光を受光器４１７で電気信号に変換する。この電気信号をトリガ信号として用いることで、半導体光増幅器４０１と半導体光増幅器４１０からの光出力を低下させることなく安定したトリガ信号を生成でき、高出力な波長掃引光源を実現できる。また、この電気信号を半導体光増幅器４０１と半導体光増幅器４１０との駆動切り替えに使うことができる。このとき、この電気信号のタイミングに同期して２つの半導体光増幅器を切り替えることにより、２つの帯域の光出力を選択的に取り出すことが可能となる。
【００６３】
（実施例３）
本実施例では、本発明の光源を用いた光干渉断層撮像装置の例を示す。
【００６４】
図５は本例のＯＣＴ装置の模式図である。
【００６５】
図５のＯＣＴ装置は、基本的には光源部（５０１等）、検体測定部（５０７等）、参照部（５０２等）、干渉部（５０３）、光検出部（５０９等）、画像処理部（５１１）で構成されている。以下、各構成要素を説明する。
【００６６】
光源部は、波長可変光源５０１と該波長可変光源を制御する光源制御部５１２を有して構成され、波長可変光源５０１は照射用ファイバ５１０を介して干渉部を構成するファイバカップラ５０３に接続されている。
【００６７】
干渉部のファイバカップラ５０３は、光源の波長帯域でシングルモードのもので構成し、各種ファイバカップラは３ｄＢカップラで構成した。
【００６８】
反射ミラー５０４は、参照光光路用ファイバ５０２に接続されて参照部を構成し、ファイバ５０２は、ファイバカップラ５０３に接続されている。
【００６９】
検査光光路用５０５ファイバ、照射集光光学系５０６、照射位置走査用ミラー５０７により測定部が構成され、検査光光路用５０５ファイバは、ファイバカップラ５０３に接続されている。ファイバカップラ５０３では、検査物体５１４の内部及び表面から発生した後方散乱光と、参照部からの戻り光とが干渉して干渉光となる。
【００７０】
光検出部は、受光用ファイバ５０８とフォトディテクタ５０９で構成され、ファイバカップラ５０３で生ずる干渉光をフォトディテクタ５０９に導く。
【００７１】
フォトディテクタ５０９で受光された光は信号処理装置５１１にてスペクトル信号に変換され、さらにフーリエ変換を施すことで被験物体の奥行き情報を取得する。取得された奥行き情報は画像出力モニター５１３に断層画像として表示される。
【００７２】
ここで、信号処理装置５１１は、パーソナルコンピュータ等で構成することができ、画像出力モニター５１３は、パーソナルコンピュータの表示画面等で構成できる。
【００７３】
本実施例で特徴的なのは光源部であり、波長可変光源５０１は光源制御装置５１２によりその発振波長や強度及びその時間変化が制御される。
【００７４】
光源制御装置５１２は、照射位置走査用ミラー５０７の駆動信号等をも制御する信号処理装置５１１に接続され、走査用ミラー５０７の駆動と同期して波長可変光源５０１が制御される。
【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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