(57)【要約】【課題】高精度且つ有益な情報を取得可能な光干渉断層計、光干渉断層計を用いた観察装置及び光干渉断層計を用いた観察方法を実現する。【解決手段】コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、使用するコヒーレント光の帯域幅が１５０ｎｍ以上とした。具体的には、レーザー光源として多波長広帯域モードロックレーザーを用いる。また、使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行う。【選択図】図１
2016217959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光の帯域幅が１５０ｎｍ以上であることを特徴とする、
光干渉断層計。
【請求項２】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光の帯域幅が２００ｎｍ以上であることを特徴とする、
請求項１記載の光干渉断層計。
【請求項３】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光の帯域が６００ｎｍより長波長であることを特徴とする、
光干渉断層計。
【請求項４】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
観察とともに物性の計測を行うことを特徴とする、
光干渉断層計。
【請求項５】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うことを特徴とする、
光干渉断層計。
【請求項６】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うにあたり、
該複数のピーク及び／又は帯域は１００ｎｍ以上のギャップを有することを特徴とする、
請求項５記載の光干渉断層計。
【請求項７】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うにあたり、
該複数のピーク及び／又は帯域は１００ｎｍ以上のギャップを有し、
該異なるピーク及び／又は帯域において得られるデータを比較することにより物性計測を行うことを特徴とする、
請求項５又は６記載の光干渉断層計。
【請求項８】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、
多波長広帯域モードロックレーザーを用いたことを特徴とする、
請求項１乃至７の何れか一に記載の光干渉断層計。
【請求項９】
該多波長広帯域モードロックレーザーは、
半導体モードロックレーザーであることを特徴とする、
請求項８に記載の光干渉断層計。
【請求項１０】
該多波長広帯域モードロックレーザーは、
その帯域を広帯域化するために、モードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化することを特徴とする、
請求項８又は９に記載の光干渉断層計。
【請求項１１】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーは、
その出射光のスペクトルが４００ｎｍから２０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする、
請求項８乃至１０のうちの一請求項に記載の光干渉断層計。
【請求項１２】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であることを特徴とする、
請求項１１記載の光干渉断層計。
【請求項１３】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であり、
該複数のピークのうち１または複数を深部の観察に用い、
且つ該複数のピークのうち他の１または複数を表面近傍の観察に用いることを特徴とする、
請求項１２記載の光干渉断層計。
【請求項１４】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であり、
該複数のピークから得られる画像を比較することにより観察対象の物性情報を得ることを特徴とする、
請求項１２記載の光干渉断層計。
【請求項１５】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、
フェムト秒モード同期多波長広帯域モードロックレーザーを用いたことを特徴とする、
請求項１乃至１４の何れか一に記載の光干渉断層計。
【請求項１６】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光の帯域幅が１５０ｎｍ以上であることを特徴とする、
光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項１７】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光の帯域幅が２００ｎｍ以上であることを特徴とする、
請求項１６記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項１８】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光の帯域が６００ｎｍより長波長であることを特徴とする、
光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項１９】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
観察とともに物性の計測を行うことを特徴とする、
光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２０】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うことを特徴とする、
光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２１】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うにあたり、
該複数のピーク及び／又は帯域は１００ｎｍ以上のギャップを有することを特徴とする、
請求項２０記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２２】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うにあたり、
該複数のピーク及び／又は帯域は１００ｎｍ以上のギャップを有し、
該異なるピーク及び／又は帯域において得られるデータを比較することにより物性計測を行うことを特徴とする、
請求項２０又は２１記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２３】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、
多波長広帯域モードロックレーザーを用いたことを特徴とする、
請求項１７乃至２２の何れか一に記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２４】
該多波長広帯域モードロックレーザーは、
半導体モードロックレーザーであることを特徴とする、
請求項２３に記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２５】
該多波長広帯域モードロックレーザーは、
その帯域を広帯域化するために、モードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化することを特徴とする、
請求項２３又は２４に記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２６】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーは、
その出射光のスペクトルが４００ｎｍから２０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする、
請求項２３乃至２５のうちの一請求項に記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２７】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であることを特徴とする、
請求項２６記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２８】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であり、
該複数のピークのうち１または複数を深部の観察に用い、
且つ該複数のピークのうち他の１または複数を表面近傍の観察に用いることを特徴とする、
請求項２７記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項２９】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であり、
該複数のピークから得られる画像を比較することにより物性情報を得ることを特徴とする、
請求項２７記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項３０】
コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、
コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、
フェムト秒モード同期多波長広帯域モードロックレーザーを用いたことを特徴とする、
請求項１７乃至２９の何れか一に記載の光干渉断層計を用いた観察装置。
【請求項３１】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上のコヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得ることを特徴とする、
光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項３２】
観察対象に帯域幅が２００ｎｍ以上のコヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得ることを特徴とする、
請求項３１記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項３３】
観察対象に帯域が６００ｎｍより長波長のコヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得ることを特徴とする、
光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項３４】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上及び／又は帯域が６００ｎｍより長波長の、コヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計を用いた観察方法において、
観察とともに物性の計測を行うことを特徴とする、
光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項３５】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上及び／又は帯域が６００ｎｍより長波長の、コヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計を用いた観察方法において、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うことを特徴とする、
光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項３６】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上及び／又は帯域が６００ｎｍより長波長の、コヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計を用いた観察方法において、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うにあたり、
該複数のピーク及び／又は帯域は１００ｎｍ以上のギャップを有することを特徴とする、
請求項３５記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項３７】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上及び／又は帯域が６００ｎｍより長波長の、コヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計を用いた観察方法において、
使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うにあたり、
該複数のピーク及び／又は帯域は１００ｎｍ以上のギャップを有し、
該異なるピーク及び／又は帯域において得られるデータを比較することにより物性計測を行うことを特徴とする、
請求項３５又は３６記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項３８】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上及び／又は帯域が６００ｎｍより長波長の、コヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計を用いた観察方法において、
コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、
多波長広帯域モードロックレーザーを用いたことを特徴とする、
請求項３２乃至３７の何れか一に記載の光干渉断層計。
【請求項３９】
該多波長広帯域モードロックレーザーは、
半導体モードロックレーザーであることを特徴とする、
請求項３８に記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４０】
該多波長広帯域モードロックレーザーは、
その帯域を広帯域化するために、モードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化することを特徴とする、
請求項３８又は３９に記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４１】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーは、
その出射光のスペクトルが４００ｎｍから２０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする、
請求項３８乃至４０のうちの一請求項に記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４２】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であることを特徴とする、
請求項４１記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４３】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であり、
該複数のピークのうち１または複数を深部の観察に用い、
且つ該複数のピークのうち他の１または複数を表面近傍の観察に用いることを特徴とする、
請求項４２記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４４】
該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光は、
その出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であり、
該複数のピークから得られる画像を比較することにより物性情報を得ることを特徴とする、
請求項４２記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４５】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上及び／又は帯域が６００ｎｍより長波長の、コヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計を用いた観察方法において、
コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、
フェムト秒モード同期多波長広帯域モードロックレーザーを用いたことを特徴とする、
請求項３２乃至４４の何れか一に記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４６】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上及び／又は帯域が６００ｎｍより長波長の、コヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計を用いた観察方法において、
コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、
フェムト秒モード同期多波長広帯域モードロックレーザーを用いたことを特徴とする、
請求項３２乃至４４の何れか一に記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４７】
観察対象に帯域幅が１５０ｎｍ以上及び／又は帯域が６００ｎｍより長波長の、コヒーレント光を照射して観察対象に於いて干渉させ、
反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計を用いた観察方法において、
観察対象に予め使用波長の電磁波と相互作用を惹起するトレーサー材料を包含させたことを特徴とする、
請求項３２乃至４７の何れか一に記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４８】
該観察対象に予め包含せしむる使用波長の電磁波と相互作用を惹起する材料は、
使用波長の電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子であることを特徴とする、
請求項４７に記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【請求項４９】
該観察対象に予め包含せしむる使用波長の電磁波と相互作用を惹起する材料は、
ナノパーティクルであることを特徴とする、
請求項４７に記載の光干渉断層計を用いた観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度且つ有益な情報を取得可能な光干渉断層計、光干渉断層計を用いた観察装置及び光干渉断層計を用いた観察方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光干渉断層計（以下、ＯＣＴ装置ともいう）は光源からの光を一つは参照光とし、もう一方は観察対象からの反射光として干渉させて断層像を得る手法である。イメージ分解能は市販の製品では超音波エコーより２桁程度高い１０μ m の程度であり、本質的に非接触・無侵襲であり、さまざまな応用領域、特に生体組織の観察用途においては必須の装置となっている。
【０００３】
従来のＯＣＴ装置は光源に連続発光の高輝度ダイオード（ＳＬＤ）を使用しているため、生体組織からの後方散乱強度が低く、一回の測定に時間がかかり（一般に１秒以上を要する）、中心波長帯は０．８μ m 帯で生体への侵達長が短く、ＯＣＴ信号の減衰が大きかった。（ＳＬＤは、その本質上スペクトルコーヒレンスが低く、見かけのスペクトル幅に比べてコーヒレンスの保たれるスペクトル幅が狭いため、軸方向の分解能は、その理論分解能より低くなる。）
【０００４】
特定の用途における精細な観察のために、２μ m 以下の高分解能で深部に至るまで観察することが求められるが、市販ＯＣＴ装置ではせいぜい７乃至１０μ m の分解能で実測された例はなく、高解像度化及び到達深度の向上が求められていた。
【０００５】
これらの問題を解決するために波長１μｍ帯の波長掃引光源を用いたＯＣＴ開発が盛んに進められているが、２μ m の高分解能を得るためには光源のスペクトル幅が均一コヒーレンスの幅で１５０ｎｍ以上、望ましくは２００ｎｍ以上必要であるのに対し、実際に得られているスペクトル幅は１１０ｎｍ以下程度と不足しているため、フーリエ分光理論が成り立つと仮定した分解能でも６μ m 程度に留まり、実際には改善されておらず、詳細な観察は未だできていない。
【０００６】
分解能向上には波長掃引光源の掃引波長幅を広げなければならないが、この光源である半導体レーザーの広帯域化はその構成原理上困難であったため、これ以上の分解能の向上は難しかった。また、従来のＯＣＴ光源に用いられるＳＬＤでは、光の位相がロッックされていないので、波長間の位相にランダムのふらつきがあり、原理的に位相がロックされているコーヒレンシーの高いレーザー光源に比べて取得情報の質が劣っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３ー８３４４９号公報
【特許文献２】特開２００７ー３２７９３５号公報
【特許文献３】特開２０１２ー１０３２３５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Masayuki Suzuki, Motoyoshi Baba, Shin Yoneya, and Hiroto Kuroda: “Efficient spectral broadening of supercontinuum in photonic crystal fiber with self-phase modulation induced by femtosecond laser pulse,”   Appl. Phys. Lett. 101, 191110 (2012)
【非特許文献２】Tianqing Jia, Motoyoshi Baba, Masayuki Suzuki, Rashid A.Ganeev, Hiroto Kuroda, Jianrong Qiu, Xinshun Wang, Ruxin Li, and Zhizhan Xu., “Fabrication of two-dimensional periodic nanostructures by two-beam interference of femtosecond pulses,” Opt. Express Vol. 16, No. 3, PP1874-1878  (2008)
【非特許文献３】Povazay B , et.al.，“Submicrometer axial resolution optical cohorence tomography,“ Optics Letter, Vol.27, No.20, pp.1800-1802s, 15 Oct. 2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする課題は、高精度且つ有益な情報を取得可能な光干渉断層計、光干渉断層計を用いた観察装置及び光干渉断層計を用いた観察方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、使用するコヒーレント光の帯域幅が１５０ｎｍ以上、望ましくは２００ｎｍ以上であることを特徴とする、光干渉断層計である。また本発明は、コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて使用するコヒーレント光の帯域が６００ｎｍより長波長であることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、観察とともに物性の計測を行うことを特徴とする。また本発明は、コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うことを特徴とし、さらに、該複数のピーク及び／又は帯域は１００ｎｍ以上のギャップを有することを特徴とし、該異なるピーク及び／又は帯域において得られるデータを比較することにより物性計測を行うことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、多波長広帯域モードロックレーザーを用いたことを特徴とし、該多波長広帯域モードロックレーザーは、半導体モードロックレーザーであることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、使用するコヒーレント光の帯域幅が１５０ｎｍ以上、望ましくは２００ｎｍ以上であることを特徴とする、光干渉断層計である。
【００１４】
また本発明は、コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、該多波長広帯域モードロックレーザーは、その帯域を広帯域化するために、モードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化することを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーが、その出射光のスペクトルが４００ｎｍから２０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、該光干渉断層計のレーザー光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーの出射光はその出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光であることを特徴とし、さらに、該複数のピークのうち１または複数を深部の観察に用い、且つ該複数のピークのうち他の１または複数を表面近傍の観察に用いることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、該複数のピークから得られる画像を比較することにより観察対象の物性情報を得ることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明は、前記の特徴を有する光干渉断層計を用いた観察装置である。
【００１９】
さらに本発明は、前記の特徴を有する光干渉断層計を用いた観察装置を使用した観察方法である。かかる観察方法は特に生体組織（人を除く）の観察に有効であり、広帯域から得られる情報により深度に対応した観察情報や物性情報を得ることが出来る。また、生体組織の観察に際しては、使用波長の電磁波と相互作用を惹起するトレーサー材料を観察対象に予め包含せしむることにより情報量及び／又は精度を向上させることが出来、かかるトレーサー材料としては典型的には使用波長の電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子或いはナノパーティクル等を挙げることができるが、使用波長の電磁波と相互作用を有する材料であれば有効に使用することができる。
【００２０】
筆者らは、従前よりＯＣＴの研究開発を行い、その高精度化・高機能化を目指して来た。（特許文献１及び特許文献３参照）また筆者らはレーザー光源の改良に関しても鋭意研究開発を行い、その広帯域化を実現して、様々な応用用途を開発してきている。（特願２０１５−０００８５１参照）
【００２１】
今般筆者らは、フェムト秒モード同期レーザーの高強度電界でおこる非線形ファイバー中の高次非線形効果でスペクトル幅を１６００ｎｍ以上の超広帯域にまで広げた。これを用いて、さらにもう一度光ファイバーを通してパルス整形をおこない、この広帯域光からブロードバンド・マルチバンド光源を切り出す手法を発明した。さらにこの新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計を開発して、高侵達で高分解能、高感度、高速性を解決し、本発明を完成させたのである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は、必要なスペクトルを切り出して断層像を得、同時に白色光源または単色光源下での平面的な形態観察が同時に行える。これによって生体組織等の観察対象物の詳細が観察されるとともにその物性情報を得ることも可能となり、もって産業及び社会に貢献すること大であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明にかかる多波長広帯域モードロックレーザー光をビームスプリッター或いはミラーで空間的に分割した、多波長広帯域モードロックレーザーのスペクトルの一例を示すグラフである。（非特許文献１より引用）
【図２】図２は本発明にかかるモードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化するにあたり、ゼロ拡散波長（ＺＤＷ）８３５ｎｍのフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）により帯域拡張を行う場合に入力レーザーの強度を変化させた場合の出力を示すグラフである。（非特許文献１より引用）
【図３】図３は本発明にかかる新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
今般、筆者らは安定に動作する紫外から可視、赤外域に至る非常に広帯域な多波長広帯域モードロックレーザーを開発し、これを用いた太新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計を開発して、本発明を完成させたのである。
【００２５】
本発明にかかる広帯域に亘って同期励起させたレーザーは凡そ４００ｎｍの紫外域から凡そ２０００ｎｍの赤外域に至る範囲で位相の揃ったフェムト秒超短パルスを発生する。
【００２６】
図１は、本発明にかかる多波長広帯域モードロックレーザー光をビームスプリッター或いはミラーで空間的に分割した、多波長広帯域モードロックレーザーのスペクトルの一例を示すグラフである。（非特許文献１より引用）
【００２７】
本発明にかかる多波長広帯域モードロックレーザー光は、４００ｎｍから２０００ｎｍまでの広帯域を有する。このため、本発明に於いてはモードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化して用いる。これによって、図１に示すように特に短波長側を４００ｎｍ近傍まで範囲拡大することに成功し、これを用いて必要なスペクトルを切り出して断層像を得、同時に白色光源または単色光源下での平面的な形態観察が行える。これによって生体組織等の観察対象物の詳細が観察されるとともにその物性情報を得ることも可能になった。なお、グラフ中で１、２及び３はフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）のゼロ拡散波長（ＺＤＷ）による出力スペクトルの差異を示しており、１はＺＤＷが８５３ｎｍ、２はＺＤＷが１０３９ｎｍ、３はＺＤＷが１６０６ｎｍの場合であり、これらにより出力スペクトルを制御することが出来ることがわかる。
【００２８】
図２は、同様に本発明にかかるモードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化するにあたり、ゼロ拡散波長（ＺＤＷ）８３５ｎｍのフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）により帯域拡張を行う場合に入力レーザーの強度を変化させた場合の出力を示している。（非特許文献１より引用）このように、入力強度を変調することにより、出力スペクトルを制御することが出来る。
【００２９】
かかるスペクトル幅を１６００ｎｍ以上の超広帯域に広帯域化されたソース光をさらにもう一度光ファイバーを通してパルス整形を行い、この広帯域光からブロードバンド・マルチバンド光源を切り出し、これを応用することによって新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計を開発して、高侵達で高分解能、高感度、高速性を実現した。
【００３０】
ＯＣＴ光源には必要なスペクトルを切り出して断層像を得、同時に白色光源または単色光源下での平面的な形態観察が同時におこなえることで生体組織の詳細が観察される。従来機ＯＣＴと同じ波長域（８００ｎｍ帯）や高侵達な１μｍ帯など、いずれの波長域を使用するときでも１５０ｎｍ以上の広帯域スペクトルで２μｍの高解像度を達成した。
【００３１】
例えばブロードバンド・マルチバンド観察を使うと、赤血球のヘモグロビンは還元時と酸素飽和時で吸収スペクトルが両波長帯で正反対であるので、使用バンドによって、観察画像の陰影が逆転する。ブロードバンド・マルチバンドで観察することで生体組織における血流の観察が可能となる。
【００３２】
深部を観察するには１μｍ帯が侵達性から有利であり、細部を最高解像度で観察するには８００ｎｍ帯が有利であることが理論上導かれる。このようにブロードバンド・マルチバンドＯＣＴ装置は深部を１μｍ帯で観察し、その場で光源を８００ｎｍ帯に切り替えてさらに詳細に観察したり、白色光や単色光のもとで平面形状観察したりすることが出来るだけでなく、それぞれのシグナルの比較により同じ場所でも物性の違いが明らかとなる。
【００３３】
シグナル解析をより多面的に行う事により、予め物性の分っている物質の局在を、ＯＣＴ画像上で描出する事が可能となる。この際、観察対象に予め使用波長の電磁波と相互作用を惹起するトレーサー材料を包含させることも、精度向上及び情報量の向上に効果がある。
【００３４】
フェムトセカンドレーザーを光源としたＯＣＴは、画像の取り込みが速いことも特長の一つであり、従来のＳＬＤを光源としたＯＣＴ装置が立体画像取得に１０秒程度必要であるのに対して、３秒程度以下で取得可能であり、更に高速化する事が可能である。さらに、立体画像で物性の違いを描出することにより、組織構成の変化を観察することが容易となり、生理学・病理学的な解明に於いても有為な装置となる。
【実施例１】
【００３５】
図１は、本発明にかかる多波長広帯域モードロックレーザー光をビームスプリッター或いはミラーで空間的に分割した、多波長広帯域モードロックレーザーのスペクトルの一例を示すグラフである。（非特許文献１より引用）
【００３６】
本発明にかかる多波長広帯域モードロックレーザー光は、４００ｎｍから２０００ｎｍまでの広帯域を有する。このため、本発明に於いてはモードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化して用いる。これによって、図１に示すように特に短波長側を４００ｎｍ近傍まで範囲拡大することに成功し、これによって太陽光の全範囲をカバーする微小構造を構成することが可能になった。なお、グラフ中で１、２及び３はフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）のゼロ拡散波長（ＺＤＷ）による出力スペクトルの差異を示しており、１はＺＤＷが８５３ｎｍ、２はＺＤＷが１０３９ｎｍ、３はＺＤＷが１６０６ｎｍの場合であり、これらにより出力スペクトルを制御することが出来ることがわかる。
【００３７】
図２は、同様に本発明にかかるモードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化するにあたり、ゼロ拡散波長（ＺＤＷ）８３５ｎｍのフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）により帯域拡張を行う場合に入力レーザーの強度を変化させた場合の出力を示している。（非特許文献１より引用）このように、入力強度を変調することにより、出力スペクトルを制御することが出来る。
【００３８】
図３は、本発明にかかる新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計の構成を示す概念図である。光学系の構成は一般的なマイケルソン干渉計である。なお、実際の装置構成においては光ファイバーベースで光学系を構成することが多いが、本発明はこれらのいずれの構成においても用いることが出来る。
【００３９】
光干渉断層計（ＯＣＴ）は、初期のタイムドメインＯＣＴからフーリエドメインＯＣＴが開発されたことにより飛躍的進化を遂げた。フー リエドメインＯＣＴには、波長固定光源と分光器を用いてフーリエ空間で検出するスペクトラルドメ インＯＣＴと、光源の発信波長を高速に変化させることにより光波の干渉を同じくフーリエ空間で行う方式である波長掃引型ＯＣＴとがある。
【００４０】
タイムドメインＯＣＴは１回のスキャンにより観察対象の１点の情報しか得られないため、深さ方向に １ 点づつ走査を行わねばならない。これ に対してスペクトラルドメインＯＣＴは、一回のスキャンにより深さ方向の情報がすべて取得できるため、深さ方向の機械的走査が不要となり、その分だけ高速になり、情報取得のパフォーマンスは圧倒的が圧倒的に改善された。
【００４１】
しかし、実用化されたＯＣＴの光源の中心波長は８００乃至９００ｎｍ前後であるため、プローブ光の多くが観察対象の生体組織表面で吸収されてしまい、対象組織の画像が不鮮明となる。そこで、ＯＣＴの光源としてより長い波長域の特性を調べる研究が行われてきた。波長が長くなるほど生体組織の吸収が減り深達性が向上するが、逆に水への吸収が増えるため深部へ届く光量が減るというジレンマがある。このため、できるだけ長波長で水の吸収の谷間として用いられているのが１０５０ｎｍ前後の光源である。
【００４２】
ここで、本発明が旨とするところではないが、本発明にかかるブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計を眼科領域に活用した場合を考えると、1 μ m 帯の光源を用いることにより脈絡膜など網膜色素上皮下の組織の描出が著しく改善するから、その結果、脈絡膜の厚みを３次元 的に評価可能となり、さらには強度近視の異常部位である強膜や緑内障の原因の場である篩状板の観察が向上することが期待される。
【００４３】
この新型広帯域光マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は、高侵達で高分解能、高感度、高速性を解決した。本発明にかかるＯＣＴ光源から必要なスペクトルを切り出して断層像を得、同時に白色光源または単色光源下での平面的な形態観察が同時に行えることで患部の詳細が観察される。
【００４４】
従来のＯＣＴと同じ波長域（８００ｎｍ帯）や高侵達な1 μ m 帯など、いずれの波長域を使用するときでも１５０ｎｍ以上の広帯域スペクトルで２μ m の高解像度を達成した。例えばマルチバンド観察を使うと、赤血球のヘモグロビンは還元時と酸素飽和時で吸収スペクトルが両波長帯で正反対であるので、使用バンドによって、観察画像の陰影が逆転する。マルチバンドで観察することで血流の診断が確定する。
【００４５】
深部を観察するには1 μ m帯が侵達性から有利であり、細部を最高解像度で観察するには８００ｎｍ帯が有利であることが理論上導かれる。このように本発明にかかるブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は深部を1 μ m帯で観察し、その場で光源を８００ｎｍ帯に切り替えてさらに詳細に観察したり、白色光や単色光のもとで平面形状観察したりすることが出来るだけでなく、それぞれのシグナルの比較により同じ場所でも物性の違いが明らかとなる。シグナル解析をより多面的に行う事により、予め物性の分っている物質の局在を、ＯＣＴ画像上で描出する事が可能となる。
【００４６】
ここで、本発明にかかるブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計に用いられる多波長広帯域モードロックレーザーによる新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源は波長掃引光源としても応用出来、高性能な波長掃引型ＯＣＴ（スウェプトソースＯＣＴ）を実現できるから、その効果は非常に大である。
【００４７】
本実施例に於いてはモードロックレーザー光源として自作の半導体モードロックレーザー装置を用いた。出力する照射光は、コヒーレントな光であるフェムト秒パルスレーザー光である。照射光の所望とする波長範囲を含む波長範囲を有するフェムト秒パルスレーザー光がレーザーユニットによって生成され、これをフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化した。これにより有効なバンド幅を拡大することが出来た。
【００４８】
フェムト秒モード同期レーザーの高強度電界でおこる非線形ファイバー中の高次非線形効果により、スペクトル幅を１６００ｎｍ以上の超広帯域にまで広げることが出来た。さらにもう一度光ファイバーを通してパルス整形をおこない、この広帯域光からマルチバンド光源を切り出した。かかる多波長広帯域モードロックレーザー光源は、図３中の３１に示される。
【００４９】
かかる多波長広帯域モードロックレーザー光をビームスプリッター或いはハーフミラー３２で空間的に分割して、一方を観察対象３３に照射し、その反射光と参照光を合成して光検出器３４で検出する。ここで、検出される画像は観察対象の形状及び物性情報を反映した干渉像である。これを、ＦＦＴを用いてフーリエ解析することによって、深度方向の情報を含んだ観察対象の形状及び物性情報を得ることが出来る。
【００５０】
ここで当然に、観察対象３３に入射する光学系、参照光学系及び反射光と参照光を合成して光検出器３４に至る光学系は結像光学系を含んでよく、さらに光検出器３４は分光器を含んでよい。
【００５１】
フーリエドメインＯＣＴは観察対象からの反射光の波長スペクトルを分光器で取得し、このスペクトル強度分布に対してフーリエ変換することで、実空間上での信号を取り出すことを特徴とするものであり、このフーリエドメインＯＣＴは奥行き方向の走査を行う必要がなく、Ｘ軸方向の走査を行うことで被計測物体の断面構造を計測可能である。また波長掃引型ＯＣＴは、高速波長スキャニングレーザーにより光源の波長を変え、スペクトル信号と同期取得された光源走査信号を用いて干渉信号を再配列し、信号処理を加えることで３次元光断層画像を得るものである。なお、光源の波長を変える手段として、モノクロメーターを利用したものでも、波長掃引型ＯＣＴとして利用可能である。これらのＯＣＴに関して、本発明にかかる新型広帯域光マルチバンド光源は有効であって、同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計が実現されるとともに深度情報を含む観察精度向上、物性情報の取得に与って効果がある。
【００５２】
本発明にかかるブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は同時形態観察もその広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源の効果により可能となり、フーリエドメインＯＣＴモードだけでなくさまざまなモードのＯＣＴ観察装置・観察モードに応用出来る。
【００５３】
本実施例においては、前記の通りフェムト秒モード同期レーザーの高強度電界でおこる非線形ファイバー中の高次非線形効果により、スペクトル幅を１６００ｎｍ以上の超広帯域にまで広げ、さらにもう一度光ファイバーを通してパルス整形して、この広帯域光からマルチバンド光源を切りして多波長広帯域モードロックレーザー光源とした。これを既存のフーリエドメインＯＣＴの光学系及び処理装置と組み合わせ、ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計を構成した。
【００５４】
ここで、本発明においては使用するコヒーレント光の帯域幅が１５０ｎｍ以上、望ましくは２００ｎｍ以上である。かかる広帯域を
多波長広帯域モードロックレーザーによる新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源により実現したことにより、従来フーリエ分光理論が成り立つと仮定した分解能でも６μｍ程度であったものを２μｍ程度まで向上させることが出来た。
【００５５】
使用するコヒーレント光の帯域は、６００ｎｍより長波長であることが望ましいが、これは生体組織への入射にあたっての到達深度、吸収の多寡及び侵襲性の強弱からの要請によるものである。
【００５６】
本発明にかかるブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は観察とともに物性の計測を行うことが可能である。コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、使用するコヒーレント光は複数のピーク及び／又は帯域を有し、且つ該複数のピーク及び／又は帯域を用いて観察及び／又は物性の計測を行うことが出来、さらに、該複数のピーク及び／又は帯域は１００ｎｍ以上のギャップを有することを特徴とし、該異なるピーク及び／又は帯域において得られるデータを比較することにより物性計測を行うことが出来る。
【００５７】
また本発明にかかるブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は、コヒーレント光を観察対象に於いて干渉させ、反射光を観測することにより観察対象の断層像を得る光干渉断層計に於いて、コヒーレント光を供給するためのレーザー光源として、多波長広帯域モードロックレーザーを用いた。該多波長広帯域モードロックレーザーは、半導体モードロックレーザーである。
【００５８】
該多波長広帯域モードロックレーザーは、その帯域を広帯域化するために、モードロックレーザー光をフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）に導入し、これを通過させることによって多波長広帯域化する。
【００５９】
光源として用いられる多波長広帯域モードロックレーザーが、その出射光のスペクトルが４００ｎｍから２０００ｎｍの範囲にあり、出射光はその出射光中に複数のピークを有するコヒーレント光である。該複数のピークのうち１または複数を深部の観察に用い、且つ該複数のピークのうち他の１または複数を表面近傍の観察に用いることが出来る。
【００６０】
また本発明にかかるブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は、該複数のピークから得られる画像を比較することにより観察対象の物性情報を得ることが出来る。
【００６１】
前記のように、本発明にかかる新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は、必要なスペクトルを切り出して断層像を得、同時に白色光源または単色光源下での平面的な形態観察が同時に行える。これによって生体組織等の観察対象物の詳細が観察されるとともにその物性情報を得ることも可能となり、もって産業及び社会に貢献すること大であった。
【実施例２】
【００６２】
さらに、本発明は、前記の特徴を有する光干渉断層計を用いた観察装置である。本発明は生体組織等の観察装置として非常に有用であり、非侵襲でもって必要なスペクトルを切り出して断層像を得、同時に白色光源または単色光源下での平面的な形態観察が同時に行える。これによって生体組織等の観察対象物の詳細が観察されるとともに、その物性情報を得ることも可能となった。さらにその解像度、物性情報量は格段に改善され、測定時間も格段に短くすることが出来た。
【実施例３】
【００６３】
さらに本発明は、前記の特徴を有する光干渉断層計を用いた観察装置を使用した観察方法である。かかる観察方法は特に生体組織（人を除く）の観察に有効であり、広帯域から得られる情報により深度に対応した観察情報や物性情報を得ることが出来る。また、生体組織の観察に際しては、使用波長の電磁波と相互作用を惹起するトレーサー材料を観察対象に予め包含せしむることにより情報量及び／又は精度を向上させることが出来、かかるトレーサー材料としては典型的には使用波長の電磁波に感応して双極子モーメントが変化する感応因子或いはナノパーティクル等を挙げることができるが、使用波長の電磁波と相互作用を有する材料であれば有効に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の新型広帯域光ブロードバンド・マルチバンド光源を搭載した同時形態観察ブロードバンド・マルチバンド光干渉断層計は、必要なスペクトルを切り出して断層像を得、同時に白色光源または単色光源下での平面的な形態観察が同時に行える。これによって生体組織等の観察対象物の詳細が観察されるとともにその物性情報を得ることも可能となり、もって産業及び社会に貢献するものである。
【符号の説明】
【００６５】
１    ＺＤＷが８５３ｎｍの場合
２    ＺＤＷが１０３９ｎｍの場合
３    ＺＤＷが１６０６ｎｍの場合
４    入力が８２０mWの場合
５    入力が４００mWの場合
６    入力が２００mWの場合
３１    多波長広帯域モードロックレーザー光源
３２    ビームスプリッター或いはハーフミラー
３３    観察対象
３４    光検出器
【図１】
2016217959.tif 000003
【図２】
2016217959.tif 000004
【図３】
2016217959.tif 000005