(57)【要約】【課題】高分解能、高解像度なＳＳ−ＯＣＴ装置を提供する。【解決手段】本発明の光断層撮像装置は、発振波長域が異なり、かつ連続する、複数の波長掃引レーザから構成される波長可変レーザ光源と、複数の波長掃引レーザからのレーザ光を合波する波長合波器と、波長合波器からの光がそれぞれ入力する参照光路と試料光路とを有するマッハツェンダー型で構成される干渉計と、干渉計からの干渉レーザ光を、複数の波長掃引レーザの発振波長ごとに分波する波長分波器と、波長分波器からの干渉レーザ光をそれぞれ電気信号に変換する複数のバランス型光検出器とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振波長域が異なり、かつ連続する、複数の波長掃引レーザから構成される波長可変レーザ光源と、
前記複数の波長掃引レーザからのレーザ光を合波する波長合波器と、
前記波長合波器からの光がそれぞれ入力する参照光路と試料光路とを有するマッハツェンダー型で構成される干渉計と、
前記干渉計からの干渉レーザ光を、前記複数の波長掃引レーザの発振波長ごとに分波する波長分波器と、
前記波長分波器からの干渉レーザ光をそれぞれ電気信号に変換する複数のバランス型光検出器と
を備えることを特徴とする光断層画像撮像装置。
【請求項２】
前記複数の波長掃引レーザの掃引が同期して動作するように制御されることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項３】
前記複数の波長掃引レーザの発振波長は、同一とならないように制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光断層画像撮像装置。
【請求項４】
複数の波長掃引レーザから構成される波長可変レーザ光源と、
前記複数の波長掃引レーザからのレーザ光を合波する波長合波器と、
前記波長合波器からの光がそれぞれ入力する参照光路と試料光路とを有するマッハツェンダー型で構成される干渉計と、
前記干渉計からの干渉レーザ光を分波する波長分波器と、
前記波長分波器からの干渉レーザ光を電気信号に変換する複数のバランス型光検出器と
を備える光断層画像撮像装置において、試料の断面撮像のために試料の深さ方向の一次元情報を得るための方法であって、
前記複数の波長掃引レーザのそれぞれから、各発振波長域において波長掃引を行ないながらレーザ光を発振するステップであって、前記複数の波長掃引レーザは、それぞれ発振波長域が異なり、かつ連続する、ステップと、
前記レーザ光を合波して干渉計に入力するステップと、
前記干渉計からの干渉レーザ光を、前記波長分波器により波長掃引レーザの発振波長ごとに分波するステップと、
前記波長分波器からの干渉レーザ光を、複数のバランス型光検出器においてそれぞれ電気信号に変換するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記複数の波長掃引レーザの掃引が同期して動作するように制御されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の波長掃引レーザの発振波長は、同時期に同一とならないように制御されることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像撮像装置及びこれを使用した撮像方法に関し、より詳細には、波長掃引レーザを使用した光断層画像撮像装置及びこれを使用した撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光コヒーレンストモグラフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）は、光干渉を利用した断層画像撮像装置である。ＯＣＴは、主として、波長０．７〜１．３μｍの波長帯の近赤外光が用いられる。この近赤外波長帯のフォトンエネルギーは、約１ｅＶ程度であり、診断Ｘ線に比べ、エネルギーが低いため、生体に対する光の侵襲性が低いといった特徴を有する。また、この近赤外波長帯は、光通信等にも多く用いられているため、多くの基盤的技術が発達している。したがって、ＯＣＴ技術は、急速に発達し、実用化が進んでいる。
【０００３】
以下、初めにＯＣＴの原理に関して記述する。図１は、従来のＯＣＴ１００を示す構成図である。ＯＣＴ１００は、タイムドメイン型ＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）と称される断層画像撮像装置である。ＴＤ−ＯＣＴ１００は、光源１０１と、光源１０１からの光を分岐するビームスプリッタ１０２とを備える。また、ＴＤ−ＯＣＴ１００は、光軸方向に可動であり、ビームスプリッタ１０２による分岐光を反射する参照光ミラー１０３と、被測定試料となる生体サンプル１０４と、参照光ミラー１０３からの反射光と生体サンプル１０４からの反射光との干渉光を検出する光検出器１０５とを備える。
【０００４】
光源１０１には、低コヒーレンス光源が用いられる。光源１０１からの低コヒーレンス光ｆ０は、ビームスプリッタ１０２により２方向に分岐され、一方は参照光ミラー１０３において反射され、参照光ｆ０＋ｆＤとなりビームスプリッタ１０２に戻る。他方は被測定試料となる生体サンプル１０４の表面及び内部においてそれぞれ反射され、無数の信号光ｆ０となり、ビームスプリッタ１０２に戻る。参照光及び信号光は、ビームスプリッタ１０２において合波、干渉し、光検出器１０５により検出される。
【０００５】
ここで、低コヒーレンス光は、可干渉性が低いため、参照光ミラー１０３からの反射光路長ＬＲと生体サンプルからの反射光（信号光）光路長ＬＳとが一致したときのみ、光検出器１０５において干渉光信号が検出される。したがって、ＴＤ−ＯＣＴ１００は、参照光ミラー１０３を光軸方向に移動させることにより、被測定試料の光軸方向の反射光（信号光）強度分布を検出し、生体サンプル１０４の断層画像を得ることができる。
【０００６】
図２は、参照光ミラー１０３を光軸方向に移動させた場合の反射光強度の様子を示す図である。参照光ミラーを速度ｖで移動させると、生体組織１０４の光軸方向の反射光強度分布を検出することができる。さらに、入射光を被測定試料（生体サンプル１０４）上を走査することで、生体サンプル１０４の断面における反射光強度分布を計測、撮像することができる。
【０００７】
この時の光軸方向の，すなわち試料の深さ方向の空間分解能（Δｚ）は、低コヒーレンス光源の可干渉距離（コヒーレンス長）ｌＣ、すなわち波長スペクトル幅（Δλ）で与えられる。すなわちスペクトル形状がガウシアンであるとみなせる場合、ｌＣ＝４ｌｎ（２）・λＣ２／（π・Δλ）であり、Δｚ＝ｌＣ／２より、
【０００８】
【数１】
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【０００９】
である。
【００１０】
参照光ミラー１０３を移動し走査を行うＴＤ−ＯＣＴ１００は、参照光ミラー１０３の機械的可動速度に限界があり、撮像可能枚数は、１秒間に数枚にとどまる．
しかしながら，網膜診断を初めとしたＯＣＴの医療応用、実用化にあたっては、動的被測定物が対象となる為、より高速な撮像が求められる。また、撮像の高速性は、被検体への負担軽減の観点からも重要な要素となる。
【００１１】
現在、多くの実用化が進められているＯＣＴは、波長可変レーザ光源を用い、その発振波長を変化させて得られる干渉光を検波した信号をフーリエ変換して、反射光強度分布を得る方式で、波長掃引型ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ−Ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ；ＳＳ−ＯＣＴ）と称されている。ＳＳ−ＯＣＴでは発振波長を時間的に変化させたレーザ光を干渉させて電気信号に変換し、変換した電気信号をフーリエ変換することにより波長強度分布を求めるため、ＴＤ−ＯＣＴのように参照ミラーを光軸方向に移動させなくとも、試料となる生体サンプルの深さ方向の反射光強度分布を得ることができる。またこの方式は、分光を行わないことから光量の原理的損失が少なく、高ＳＮが期待される手法でもある。ここで、ＳＳ−ＯＣＴにおける、試料の深さ方向の空間分解能Δｚは、波長可変レーザの中心波長λｃ、波長掃引幅Δλとして、式（１）で表すことができるため、波長掃引幅Δλが広いほど空間分解能Δｚを向上（高く）させることができる。また、ＳＳ−ＯＣＴの場合、波長可変レーザの波長掃引速度は、撮像速度を決める重要な要素となっている。従って、高分解能で、高速撮像を可能とするためには、波長可変レーザが、掃引幅が広く、かつ高速に掃引可能であることが求められる。
【００１２】
この観点から、多くの高速波長掃引可能な波長可変レーザ（＝光周波数掃引レーザ）の開発が進められている。高速波長掃引可能な波長可変レーザの１例である、ＫＴＮ（ＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ３）のような電気光学結晶による電気光学（ＥＯ）光偏向器を用いた高速波長掃引レーザでは、波長掃引速度２００Ｈｚ、波長掃引幅（＝波長スペクトル幅）１００ｎｍ、中心波長１．３μｍが実現されている（非特許文献２参照）。このときの空間分解能Δｚは、（１）式より、約７．５μｍである。
【００１３】
図３は、従来のＳＳ−ＯＣＴ３００を示す構成図である（非特許文献３参照）。ＳＳ−ＯＣＴ３００は、光源３０１と、光源３０１からのレーザ光を分岐する光ファイバカプラ３０２と、光ファイバカプラ３０２からの一方のレーザ光が入力される参照光路３１０と、光ファイバカプラ３０２からの他方の光が入力される試料光路３２０とを備える。また、ＳＳ−ＯＣＴ３００は、参照光路３１０からの反射光と、試料光路３２０からの反射光とを合波、干渉、さらには分岐させる光ファイバカプラ３３１と、光ファイバカプラ３３１による干渉レーザ光を検出するバランス型光検出器３３２とを備える。
【００１４】
ＳＳ−ＯＣＴ３００の干渉計は、参照光路（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ａｒｍ）と試料光路（Ｓａｍｐｌｅ  ａｒｍ）を別としたマッハツェンダー型で構成されている。光源３０１は、１．３μｍ帯ＫＴＮ波長掃引レーザが使用される。光源３０１と、光ファイバカプラ３０２とは光ファイバで接続され、光ファイバカプラ３０２は、光源３０１からのレーザ光を１０：９０に分岐する。また光ファイバカプラ３３１と、バランス型光検出器３３２とは、光ファイバで接続され、光ファイバカプラ３３１は、参照光路３１０及び試料光路３２０からの、合波され、干渉されたレーザ光を５０：５０の位相が１８０度異なる２つのレーザ光に分岐する。参照光路３１０の一端には参照光ミラー３１３が配置され、試料光路３２０の一端には生体サンプル３２５が配置される。
【００１５】
参照光路３１０は、光源３０１からのレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ３１１と、コリメートレンズ３１１により変換された平行光を集光する集光レンズ３１２と、集光レンズ３１２により集光された光を反射させる参照光ミラー３１３とを有する。また、参照光路３１０は、光ファイバカプラ３０２と光ファイバにより接続され、参照光ミラー３１３による反射光を取り出すサーキュレータ３１４と、サーキュレータ３１４と光ファイバカプラ３３１との間に接続される光ファイバ型偏波コントローラ３１５とを有する。
【００１６】
試料光路３２０は、光源３０１からの光を平行光に変換するコリメートレンズ３２１と、コリメートレンズ３２１により変換された平行光を反射し、生体サンプル３２５に照射するガルバノミラー３２２と、ガルバノミラー３２２による反射光を集光させる集光レンズ３２３とを有する。また、試料光路３２０は、光ファイバカプラ３０２と光ファイバにより接続され、生体サンプル３２５による反射光を取り出すサーキュレータ３２４と、サーキュレータ３２４と光ファイバカプラ３３１との間に接続される光ファイバ型偏波コントローラ３２６とを有する。
【００１７】
また、ＳＳ−ＯＣＴ３００は、光源３０１及びバランス型光検出器３３２に接続され、バランス型光検出器３３２により検出した干渉光の信号をサンプリングするＤＡＱ（Ｄａｔａ  ＡｃＱｕｉｓｉｔｉｏｎ）ボード３４１と、デジタル変換された干渉光の信号について離散的フーリエ変換を行うＰＣ３４２とを備える。また、ＳＳ−ＯＣＴ３００は、ＤＡＱボード３４１に接続され、光源３０１からの同期信号を外部機器同期信号に変換するファンクションジェネレータ３４３と、ファンクションジェネレータ３４３に接続され、光源３０１からの同期信号に基づいてガルバノミラー３２２を制御するドライバ３４４とを備える。
【００１８】
光源３０１からのレーザ光は、光ファイバカプラ３０２により１０対９０に分岐される。光ファイバカプラ３０２により分岐されたレーザ光の１０％は参照光路３１０へ、レーザ光の９０％は試料光路３２０へ入力される。
【００１９】
参照光路３１０に入力したレーザ光は、サーキュレータ３１４を通過して、コリメートレンズ３１１により平行光に変換される。平行光に変換されたレーザ光は、集光レンズ３１２により集光され、参照光ミラー３１３上で結像し、反射する。反射されたレーザ光は再び集光レンズ３１２、コリメートレンズ３１１を通過して、サーキュレータ３１４により分離される。サーキュレータ３１４により分離されたレーザ光は、偏波コントローラ３１５を通り、光ファイバカプラ３３１に入力される。
【００２０】
試料光路３２０に入射したレーザ光は、サーキュレータ３２４を通過して、コリメートレンズ３２１により平行光に変換される。平行光に変換されたレーザ光は、ガルバノミラー３２２により反射され、反射されたレーザ光は集光レンズ３２３により集光され、生体サンプル３２５表面及び各層で結像し、反射する。生体サンプル３２５の表面及び各層で反射されたレーザ光は再び集光レンズ３２３、ガルバノミラー３２２、及びコリメートレンズ３２１を通過して、サーキュレータ３２４により分離される。サーキュレータ３２４により分離されたレーザ光は、偏波コントローラ３２６を通り、光ファイバカプラ３３１に入力される。
【００２１】
光ファイバカプラ３３１において、参照光路３１０からの反射レーザ光と、試料光路３２０からの反射レーザ光は合波され、干渉される。干渉光は再び５０対５０に分離されバランス型光検出器３３２により電気信号に変換される。参照光路と試料光路とからのレーザ光を光ファイバカプラ３３２において５０：５０に分岐してバランス型光検出器３３２で検出すると、光の直流成分は差し引きキャンセルされて、干渉信号のみが出力される。バランス型光検出器３３２において検出された干渉信号は、ＤＡＱボード３４１によりデジタル変換され、ＰＣ３４２により離散的フーリエ変換を行うと、生体サンプルの奥行き方向の一次元情報が得られる（Ａスキャン）。
【００２２】
ここで、試料光路３２０に入力した生体サンプル３２５に照射するレーザ光は、ガルバノミラー３２２により生体サンプル３２５上を走査できるようにしてある（Ｂスキャン）。生体サンプル３２５へのレーザ光の照射方向をガルバノミラー３２２を用いて光軸に対し横方向に走査しながら（Ｂスキャン）、次々と奥行き方向の１次元情報の検出（Ａスキャン）を繰返す。ガルバノミラー３２２の走査により得られたそれぞれの干渉信号についても、ＤＡＱボード３４１によりデジタル変換し、ＰＣ３４２によって離散的フーリエ変換して得られた反射強度を、奥行き方向と横方向の平面上にグレースケールまたはそれをカラーコードに変換してカラーマップとして描けば、生体サンプル３２５の断層像を得ることができる。
【００２３】
光源３０１からは、掃引周波数に同期したトリガ信号が出力されており、これが生体サンプル３２５の奥行き方向の１次元情報を取得（Ａスキャン）するための同期信号（ラスタートリガ）として用いられる。さらにラスタートリガは、ファンクションジェネレータ３４３により外部機器同期信号に変換され、ドライバ３４４に送信され、光を横方向に変更させる２次元情報を取得するためのガルバノミラー３２２の動作（Ｂスキャン）の同期に用いられる。生体サンプル３２５の１枚の断層画像は、Ａスキャンにより取得した１次元情報（Ａラインデータ）を、Ｂスキャンにより横方向に複数ライン連続取得し、並べることにより構築する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】春名正光，「光コヒーレンストモグラフィ（OCT）」，映像情報メディア学会誌／Vol.65／No.1／pp. 67-71／2011
【非特許文献２】S. Yagi, et al, “Improvement of Coherence Length in a 200-kHz Swept Light Source equipped with a KTN deflector”, Proc. of SPIE Vol. 8213, pp. 821333-1-6.
【非特許文献３】大林康二、「光周波数掃引コヒーレンストモグラフィ」、レーザー研究2006年7月、第34巻第7号、483〜487頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
ＳＳ−ＯＣＴにおいて、空間分解能Δｚをさらに向上させて、高分解能化・高解像度化を図るためには、波長掃引幅を拡大する必要がある。ここで、図３のＳＳ−ＯＣＴにおいては、１台の１．３μｍ帯ＫＴＮ光波長掃引レーザが光源として使用される。しかし、１台の波長掃引レーザの波長掃引速度をそのままに、波長掃引幅を拡大した上で、ＳＳ−ＯＣＴの光源として使用した場合、単位時間あたりの掃引回数が減少し、撮像速度が低下する。このため、動的被測定物に負担を与える恐れがある。また、掃引速度を高めることは、レーザ光のコヒーレンス長低下及びレーザ光強度の安定性の低下等、レーザ光の品質の低下を招き、ＯＣＴ測定可能領域（深さ）の減少及び画質の低下が生じたりする。高コヒーレンス長、及び高いレーザ光強度安定性等を有しつつ、レーザの波長掃引速度を高めることは、技術的困難を伴う。このように、１台の波長掃引レーザのみ使用するＳＳ−ＯＣＴにおいて、波長掃引速度を更に高め、波長掃引幅を更に拡大して空間分解能Δｚの向上を図ることは、困難であるという問題がある。
【００２６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、波長掃引レーザの特性を高めることなく、容易に、ＳＳ−ＯＣＴの波長掃引幅を拡大し、測定時間（撮像時間）の短縮を図ることにより、高分解能・高解像度なＳＳ−ＯＣＴ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
このような目的を達成するために、本発明の第一の実施態様は、光断層撮像装置であって、発振波長域が異なり、かつ連続する、複数の波長掃引レーザから構成される波長可変レーザ光源と、前記複数の波長掃引レーザからのレーザ光を合波する波長合波器と、前記波長合波器からの光がそれぞれ入力する参照光路と試料光路とを有するマッハツェンダー型で構成される干渉計と、前記干渉計からの干渉レーザ光を、前記複数の波長掃引レーザの発振波長ごとに分波する波長分波器と、前記波長分波器からの干渉レーザ光をそれぞれ電気信号に変換する複数のバランス型光検出器とを備えることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様の光断層撮像装置であって、前記複数の波長掃引レーザの掃引が同期して動作するように制御されることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の第３の実施態様は、第１又は第２の実施態様の光断層撮像装置であって、前記複数の波長掃引レーザの発振波長は、同時期に同一とならないように制御されることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の第４の実施態様は、複数の波長掃引レーザから構成される波長可変レーザ光源と、前記複数の波長掃引レーザからのレーザ光を合波する波長合波器と、前記波長合波器からの光がそれぞれ入力する参照光路と試料光路とを有するマッハツェンダー型で構成される干渉計と、前記干渉計からの干渉レーザ光を分波する波長分波器と、前記波長分波器からの干渉レーザ光を電気信号に変換する複数のバランス型光検出器とを備える光断層撮像装置において、試料の断面撮像のために試料の深さ方向の一次元情報を得るための方法であって、前記複数の波長掃引レーザのそれぞれから、各発振波長域において波長掃引を行ないながらレーザ光を発振するステップであって、前記複数の波長掃引レーザは、それぞれ発振波長域が異なり、かつ連続する、ステップと、前記レーザ光を合波して干渉計に入力するステップと、前記干渉計からの干渉レーザ光を、前記波長分波器により波長掃引レーザの発振波長ごとに分波するステップと、前記波長分波器からの干渉レーザ光を、複数のバランス型光検出器においてそれぞれ電気信号に変換するステップとを備えることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の第５の実施態様は、第４の実施態様の方法であって、前記複数の波長掃引レーザの掃引が同期して動作するように制御されることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の第６の実施態様は、第４又は第５の実施態様の方法であって、前記複数の波長掃引レーザの発振波長は、同時期に同一とならないように制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、複数の波長掃引レーザを使用することにより、波長掃引レーザの特性を高めることなく、容易に、ＳＳ−ＯＣＴの波長掃引幅を拡大することができる。また、波長掃引レーザの波長を同時に掃引操作することにより、測定時間（撮像時間）の短縮が可能となり、結果として、高分解能・高解像度なＳＳ−ＯＣＴ装置を提供することができる。さらに被検体に対する検査時間の短縮により、被検体への負担軽減にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のＴＤ−ＯＣＴを示す構成図である。
【図２】図１のＴＤ−ＯＣＴの参照光ミラーを光軸方向に移動させた場合の反射光強度の様子を示す図である。
【図３】従来のＳＳ−ＯＣＴを示す構成図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるＳＳ−ＯＣＴを示す構成図である。
【図５】２つの光源の波長の様子を示す図である。（ａ）は、２つの光源のそれぞれの発振レーザ光の波長と光強度との関係を示す図であり、（ｂ）は、２つの光源のそれぞれの波長掃引の動きを示す図である。
【図６】測定対象となる試料の断層構造図及びＳＳ−ＯＣＴにより測定した試料の断層像を示す図である。（ａ）は測定対象となる試料の断層構造図、（ｂ）は、波長掃引幅９０ｎｍの光源のみにより撮像した断層像、（ｃ）は２つの光源双方を用いた断層像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施形態にかかる光断層撮像装置であるＳＳ−ＯＣＴ４００を示す構成図である。ＳＳ−ＯＣＴ４００は、２つの光源４０１及び４０２と、２つの光源４０１及び４０２からのレーザ光を合波する波長合波器４０３と、波長合波器４０３からのレーザ光を分岐する光ファイバカプラ４０４とを備える。また、ＳＳ−ＯＣＴ４００は、光ファイバカプラ４０４からの一方の光が入力される参照光路４１０と、光ファイバカプラ４０４からの他方の光が入力される試料光路４２０とを備える。また、ＳＳ−ＯＣＴ４００は、参照光路４１０からの反射レーザ光と、試料光路４２０からの反射レーザ光とを合波、干渉、分岐させる光ファイバカプラ４３１と、光ファイバカプラ４３１による干渉レーザ光をそれぞれ分波する波長分波器４３２及び４３３と、波長分波器４３２及び４３３からの分波光をそれぞれ検出するバランス型光検出器４３４及び４３５とを備える。
【００３６】
ＳＳ−ＯＣＴ４００の干渉計は、参照光路（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ａｒｍ）と試料光路（Ｓａｍｐｌｅ  ａｒｍ）を別としたマッハツェンダー型で構成されている。光源４０１及び４０２は、発振波長域が連続し、かつ同一でない波長掃引レーザである。光源４０１は、中心波長１２７０ｎｍ、波長掃引幅９０ｎｍのＫＴＮ波長掃引レーザ（ＬＡＳＥＲ１）が使用される。光源４０２には、中心波長１３５０ｎｍ、波長掃引幅９０ｎｍのＫＴＮ波長掃引レーザ（ＬＡＳＥＲ２）が使用される。波長掃引速度は共に２００ｋＨｚとし、ＬＡＳＥＲ１及びＬＡＳＥＲ２は、共に短波長から長波長に向かって、同時に掃引操作を行うように制御される。また、ＬＡＳＥＲ１とＬＡＳＥＲ２とは、同時に同一の波長にならないように制御される。具体的には、ＬＡＳＥＲ１が１２２５ｎｍで発振しているとき、ＬＡＳＥＲ２は１３０５ｎｍで発振し，ＬＡＳＥＲ１が１３１５ｎｍで発振しているときには、ＬＡＳＥＲ２が１３９５ｎｍで発振するように制御される。ＬＡＳＥＲ１の掃引波長幅は波長合波器４０３＋波長分波器４３２によって定まる透過帯域の中に納まるように設定され、ＬＡＳＥＲ２の掃引波長幅は波長合波器４０３＋波長分波器４３３によって定まる透過帯域の中に納まるように設定される。
【００３７】
光源４０１及び４０２と、波長合波器４０３とは光ファイバで接続されている。また、波長合波器４０３と、光ファイバカプラ４０４とは光ファイバで接続され、光ファイバカプラ４０４は、光源４０１及び４０２からの合波したレーザ光を１０：９０に分岐する。また光ファイバカプラ４３１と、波長分波器４３２及び４３３は、光ファイバにより接続されている。光ファイバカプラ４３１は、参照光路４１０及び試料光路４２０からの、合波され、干渉されたレーザ光を５０：５０の位相が１８０度異なる２つのレーザ光に分岐する。参照光路４１０の一端には参照光ミラー４１３が配置され、試料光路４２０の一端には生体サンプル４２５が配置される。
【００３８】
さらに、波長分波器４３２の２つの出力は、バランス型光検出器４３４及び４３５とそれぞれ光ファイバで接続され、波長分波器４３３の２つの出力は、バランス型光検出器４３４及び４３５とそれぞれ光ファイバで接続されている。
【００３９】
参照光路４１０は、光源４０１及び４０２からのレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ４１１と、コリメートレンズ４１１により変換された平行光を集光する集光レンズ４１２と、集光レンズ４１２により集光されたレーザ光を反射させる参照光ミラー４１３とを有する。また、参照光路４１０は、光ファイバカプラ４０４及び４３１と光ファイバにより接続され、参照光ミラー４１３による反射光を取り出すサーキュレータ４１４を有する。
【００４０】
試料光路４２０は、光源４０１及び４０２からの光を平行光に変換するコリメートレンズ４２１と、コリメートレンズ４２１により変換された平行光を反射し、生体サンプル４２５に照射するガルバノミラー４２２と、ガルバノミラー４２２による反射光を集光させる集光レンズ４２３とを有する。また、試料光路４２０は、光ファイバカプラ４０４及び４３２と光ファイバにより接続され、生体サンプル４２５による反射光を取り出すサーキュレータ４２４を有する。
【００４１】
また、ＳＳ−ＯＣＴ４００は、光源４０１及び４０２、並びにバランス型光検出器４３４及び４３５に接続され、バランス型光検出器４３４、４３５により検出した干渉光の信号をサンプリングするＤＡＱボード４４１と、デジタル変換された干渉光の信号について離散的フーリエ変換を行うＰＣ４４２とを備える。また、ＳＳ−ＯＣＴ４００は、ＤＡＱボード４４１に接続され、光源４０１及び４０２からの同期信号を外部機器同期信号に変換するファンクションジェネレータ４４３と、ファンクションジェネレータ４４３に接続され、光源４０１及び４０２からの同期信号に基づいてガルバノミラー４２２を制御するドライバ４４４とを備える。
【００４２】
波長合波器４０３により合波された光源４０１及び４０２からのレーザ光は、光ファイバカプラ４０４により１０対９０に分岐される。光ファイバカプラ４０４により分岐されたレーザ光の１０％は参照光路４１０へ、レーザ光の９０％は試料光路４２０へ入力される。
【００４３】
参照光路４１０に入力したレーザ光は、サーキュレータ４１４を通過して、コリメートレンズ４１１により平行光に変換される。平行光に変換されたレーザ光は、集光レンズ４１２により集光され、参照光ミラー４１３上で結像し、反射する。反射されたレーザ光は再び集光レンズ４１２、コリメートレンズ４１１を通過して、サーキュレータ４１４により分離される。サーキュレータ４１４により分離されたレーザ光は、光ファイバカプラ４３１に入力される。
【００４４】
試料光路４２０に入力したレーザ光は、サーキュレータ４２４を通過して、コリメートレンズ４２１により平行光に変換される。平行光に変換されたレーザ光は、ガルバノミラー４２２により反射され、反射されたレーザ光は集光レンズ４２３により集光され、生体サンプル４２５表面で結像し、反射する。反射されたレーザ光は再び集光レンズ４２３を通過し、ガルバノミラー４２２にて反射し、コリメートレンズ４２１を通過して、サーキュレータ４２４により分離される。サーキュレータ４２４により分離されたレーザ光は、光ファイバカプラ４３１に入力される。
【００４５】
光ファイバカプラ４３１において、参照光路４１０からの反射レーザ光と、試料光路４２０からの反射レーザ光は合波され、干渉される。干渉光は再び５０対５０に分離され、それぞれ波長分波器４３２及び４３３に入力される。波長分波器４３２においては、干渉レーザ光は光源４０１及び光源４０２のそれぞれに対応する波長に分離され、一方（光源４０１からのレーザ光）はバランス型光検出器４３４に、他方（光源４０２からのレーザ光）はバランス型光検出器４３５に入力される。また、波長分波器４３２においては、干渉レーザ光はＬＡＳＥＲ１及びＬＡＳＥＲ２のそれぞれに対応する波長に分離され、一方（光源４０１からのレーザ光）はバランス型光検出器４３４に、他方（光源４０２からのレーザ光）はバランス型光検出器４３５に入力される。
【００４６】
バランス型光検出器４３４及び４３５に入力されたそれぞれの干渉レーザ光は電気信号に変換される。参照光路４１０と試料光路４２０とからのレーザ光を光ファイバカプラ４３１により分岐してバランス型光検出器４３４及び４３５において検出すると、光の直流成分は差し引きキャンセルされて、干渉信号のみが出力される。バランス型光検出器４３４及び４３５において検出された干渉信号は、ＤＡＱボード４４１によりデジタル変換され、ＰＣ４４２により離散的フーリエ変換を行うと、生体サンプルの奥行き方向の一次元情報が得られる（Ａスキャン）。
【００４７】
ここで、試料光路４２０に入力した生体サンプル４２５に照射するレーザ光は、ガルバノミラー４２２により生体サンプル４２５上を走査できるようにしてある（Ｂスキャン）。生体サンプル４２５へのレーザ光の照射方向をガルバノミラー４２２を用いて光軸に対し横方向に走査しながら（Ｂスキャン）、次々と奥行き方向の１次元情報の検出（Ａスキャン）を繰返す。ガルバノミラー４２２の走査により得られたそれぞれの干渉信号についても、ＤＡＱボード４４１によりデジタル変換し、ＰＣ４４２によって離散的フーリエ変換して得られた反射強度を、奥行き方向と横方向の平面上にグレースケールまたはそれをカラーコードに変換してカラーマップとして描けば、生体サンプル４２５の断層像を得ることができる。
【００４８】
光源４０１（ＬＡＳＥＲ１）及び４０２（ＬＡＳＥＲ２）からは、掃引周波数に同期したトリガ信号が出力されており、これが生体サンプル４２５の奥行き方向の１次元情報を取得（Ａスキャン）するための同期信号（ラスタートリガ）として用いられる。更にラスタートリガは、ファンクションジェネレータ４４３により外部機器同期信号に変換され、ドライバ４４４に送信され、光を横方向に変更させる２次元情報を取得するためのガルバノミラー４２２の動作（Ｂスキャン）の同期に用いられる。生体サンプル４２５の１枚の断層画像は、Ａスキャンにより取得した１次元情報（Ａラインデータ）を、Ｂスキャンにより横方向に複数ライン連続取得し、並べることにより構築する。
【００４９】
図５は、光源４０１及び光源４０２の波長の様子を示す図である。図５（ａ）は、光源４０１及び光源４０２のそれぞれの発振レーザ光の波長と光強度との関係を示す図であり、図５（ｂ）は、光源４０１及び光源４０２のそれぞれの波長掃引の動きを示す図である。
【００５０】
図５（ａ）のように、光源４０１及び光源４０２は同時に発振し、短波長から長波長に掃引される。光源４０１は、中心波長１２７０ｎｍ、波長掃引幅９０ｎｍのＫＴＮ波長掃引レーザであり、掃引波長は、波長合波器４０３＋波長分波器４３２によって定まる透過帯域の中にある。また、光源４０２は、中心波長１３５０ｎｍ、波長掃引幅９０ｎｍのＫＴＮ波長掃引レーザであり、掃引波長は波長合波器４０３＋波長分波器４３３によって定まる透過帯域の中にある。図５（ａ）に示す通り、光源４０１と光源４０２とを組み合わせることにより、擬似的に波長掃引レーザの波長掃引幅を１７０ｎｍとすることができる。図５（ｂ）の通り、光源４０１（ＬＡＳＥＲ１）及び光源４０２（ＬＡＳＥＲ２）は同時に発振し（同期して動作し）、短波長から長波長に掃引される。光源４０１及び光源４０２により、擬似的に波長掃引幅１７０ｎｍ相当の波長掃引レーザを提供することができる。
【００５１】
［実施例］
ＳＳ−ＯＣＴ４００による分解能の改善を検証するため、石英基板上に屈折率の異なる樹脂膜が３層に形成された試料を用意し、断層撮像を試みた。図６は、測定対象となる試料の断層構造図及びＳＳ−ＯＣＴにより測定した試料の断層像を示す図である。図６（ａ）は測定対象となる試料の断層構造図、図６（ｂ）は、光源４０１（波長掃引幅９０ｎｍ）のみにより撮像した断層像、図６（ｃ）は光源４０１及び光源４０２双方を用いた断層像を示す図である。樹脂層は、基板表面から第１層、第２層及び第３層と積層され、厚みは第１層が５０μｍ、第２層が５μｍ、第３層が５０μｍであり、図６（ｂ）及び（ｃ）は、厚み５μｍの第２層に対する分解能依存性を示している。（１）式から明らかなように、（１つのレーザのみを使った）波長掃引幅９０ｎｍに対する空間分解能は８．３μｍであるのに対し、光源４０１及び光源４０２の２つのレーザを使って実質的に波長掃引幅を１７０ｎｍにしたときの空間分解能は４．４μｍである。撮像結果においても、図６（ｃ）のほうが図６（ｂ）より鮮明な撮像になっている。
【００５２】
以上、示した通り、本発明に係るＳＳ−ＯＣＴにより、２００ｋＨｚ、波長掃引幅１７０ｎｍ相当の分解能を有した光断層像の撮像を行った結果、擬似的に、波長掃引速度ｎｍ／ｓを高め，高分解能な撮像が可能であることがわかった。
【００５３】
このように、本発明のＳＳ−ＯＣＴ装置では、波長掃引レーザの掃引特性を高めることなく、高分解能・高解像度な光断層撮像を可能としている。また、撮像時間が短縮されるため、被検体の負担軽減にも寄与するものである。
【００５４】
なお、上記では光源４０１及び光源４０２の２つのレーザを使った例を説明したが、より多くのレーザを用いることで、さらなる高分解能・高解像度を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１００  ＴＤ−ＯＣＴ
１０１、３０１、４０１、４０２  光源
１０２  ビームスプリッタ
１０３、３１３  参照光ミラー
１０４、３２５、４２５  生体サンプル
１０５  光検出器
３００、４００  ＳＳ−ＯＣＴ
３０２、３３１、４０４、４３１  光ファイバカプラ
３１０、４１０  参照光路
３１１、３２１、４１１、４２１  コリメートレンズ
３１２、３２３、４１２、４２３  集光レンズ
３１４、３２４、４１４、４２４  サーキュレータ
３１５、３２６  光ファイバ型偏波コントローラ
３２０、４２０  試料光路
３２２、４２２  ガルバノミラー
３３２、４３４、４３５  バランス型光検出器
３４１、４４１  ＤＡＱボード
３４２、４４２  ＰＣ
３４３、４４３  ファンクションジェネレータ
３４４、４４４  ドライバ
４０３  波長合波器
４３２、４３３  波長分波器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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