(57)【要約】      （修正有）【課題】光の干渉を利用した距離計測時に、より長い距離をより正確に計測する距離計測用光源を提供する。【解決手段】それぞれ所定の半導体で形成されたｎ型クラッド層１０３及びｐ型クラッド層と、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層１０７との間に位置し、少なくとも一部の領域が光導波路として機能して、一方の端面から所定波長の光が出射する活性層１０５と、を少なくとも備え、光導波路は、活性層での光の出射端面において、光導波路中での光の進行方向が出射端面の法線方向に対して所定の角度θ傾斜している。【選択図】図７
2017219474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ所定の半導体で形成されたｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層と前記ｐ型クラッド層との間に位置し、少なくとも一部の領域が光導波路として機能して、一方の端面から所定波長の光が出射する活性層と、
を少なくとも備え、
前記光導波路は、前記活性層での光の出射端面において、前記光導波路中での前記光の進行方向が前記出射端面の法線方向に対して所定の角度傾斜している、距離計測用光源。
【請求項２】
前記出射端面から出射する前記光は、可視光帯域に属する波長を有する、請求項１に記載の距離計測用光源。
【請求項３】
前記光導波路は、当該光導波路中での前記光の進行方向が前記活性層内で湾曲するように設けられる、請求項１に記載の距離計測用光源。
【請求項４】
前記光導波路は、前記出射端面に対して垂直な方向に沿って前記光が直進する直進光導波路と、前記出射端面に対して垂直な方向から曲がりながら前記光が進行する湾曲光導波路と、から構成される、請求項３に記載の距離計測用光源。
【請求項５】
前記活性層での光の出射端面において、当該出射端面の法線方向と前記光導波路中での前記光の進行方向とのなす角は、前記光の内部損失と前記出射端面での前記光の反射損失との和がレーザ動作のための損失上限閾値よりも大きくなるように設定される、請求項１に記載の距離計測用光源。
【請求項６】
距離計測に求められる分解能をΔｚと表わし、前記光の中心波長及び波長帯域を、それぞれλ，Δλと表わしたときに、（λ２／Δλ）≧Δｚの関係が成立する、請求項１に記載の距離計測用光源。
【請求項７】
前記光は、青色光であり、
前記活性層での光の出射端面において、当該出射端面の法線方向と前記光導波路中での前記光の進行方向とのなす角は、３度以上である、請求項１に記載の距離計測用光源。
【請求項８】
前記光は、青色光であり、
前記光のコヒーレンス長は、１０ｍｍ以上であり、前記光の干渉光の線幅は、０．１ｍｍ以下である、請求項１に記載の距離計測用光源。
【請求項９】
それぞれ所定の半導体で形成されたｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層、並びに、前記ｎ型クラッド層と前記ｐ型クラッド層との間に位置し、少なくとも一部の領域が光導波路として機能して、一方の端面から所定波長の光が出射する活性層を少なくとも有し、前記活性層での光の出射端面において、前記光導波路中での前記光の進行方向が前記出射端面の法線方向に対して所定の角度傾斜するように、前記光導波路が設けられる、距離計測用光源と、
照明光を用いて観察対象物を観察するものであり、前記距離計測用光源からの距離計測用光が前記照明光と同軸に入射する内視鏡ユニットと、
前記距離計測用光源と前記内視鏡ユニットとの間の光路上に設けられ、前記距離計測用光の前記内視鏡ユニットからの戻り光を分岐する分岐光学系と、
前記分岐光学系により分岐された前記戻り光を干渉光学系により干渉させながら検出する検出ユニットと、
前記検出ユニットから出力された前記戻り光の周波数領域での検出信号をフーリエ変換することで、前記観察対象物までの距離を算出する距離算出部と、
を備える、内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、距離計測用光源及び内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野においては、内視鏡観察時に患部の距離計測が行われることが多い。この場合、内視鏡の操作者である医師は、目盛が設けられた器具を患部に沿わせ、内視鏡を通して目視で目盛を読み取ることで、患部の距離計測を行う。しかしながら、かかる目視による距離計測は、目盛の読み取りが主観的であり、また、上記のような目盛の設けられた器具を挿入することが困難な患部も存在する。加えて、内視鏡を介して得られる画像は、大きな歪曲が存在するため、得られた計測結果に誤差が重畳している可能性が高い。上記のような理由から、より正確な患部の距離計測が可能な技術が希求されている。
【０００３】
一方、距離計測を利用した医療用観察技術の一つに、以下の非特許文献１に開示されているような、光の干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）がある。かかるＯＣＴ法は、生体組織の内部へと入射した光の反射光を光の干渉を用いて検出することで、生体組織の内部構造を非破壊で観察するための技術である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｗ．Ｄｒｅｘｌｅｒ，ｅｔ  ａｌ．“Ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｔｏｄａｙ：ｓｐｅｅｄ，ｃｏｎｔｒａｓｔ，ａｎｄ  ｍｕｌｔｉｍｏｄａｌｉｔｙ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ，１９（７），ｐ．０７１４１２（Ｊｕｌｙ，２０１４）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１に開示されているようなＯＣＴ技術では、反射光を、マイケルソン干渉計などのような干渉計を利用して検出するが、かかる検出の際には、高次の干渉光を検出せずに、０次干渉光のみを検出することが望まれる。そのため、ＯＣＴ技術に用いられる光源は、高次の干渉光の発生を抑制するために、コヒーレンス長の短い光源が用いられる。従って、かかるＯＣＴ技術を患部の距離計測に適用することも考えられるが、かかる場合には、計測に利用する光のコヒーレンス長の短さに起因して、計測可能な距離が短くなってしまう。
【０００６】
そのため、内視鏡を用いて観察対象物までの距離を計測する際に、より長い距離を正確に計測することが可能な技術が希求されている状況にある。
【０００７】
そこで、本開示では、上記事情に鑑みて、光の干渉を利用した距離計測時に、より長い距離をより正確に計測することが可能な、距離計測用光源及び内視鏡を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示によれば、それぞれ所定の半導体で形成されたｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層と前記ｐ型クラッド層との間に位置し、少なくとも一部の領域が光導波路として機能して、一方の端面から所定波長の光が出射する活性層と、を少なくとも備え、前記光導波路は、前記活性層での光の出射端面において、前記光導波路中での前記光の進行方向が前記出射端面の法線方向に対して所定の角度傾斜している、距離計測用光源が提供される。
【０００９】
また、本開示によれば、それぞれ所定の半導体で形成されたｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層、並びに、前記ｎ型クラッド層と前記ｐ型クラッド層との間に位置し、少なくとも一部の領域が光導波路として機能して、一方の端面から所定波長の光が出射する活性層を少なくとも有し、前記活性層での光の出射端面において、前記光導波路中での前記光の進行方向が前記出射端面の法線方向に対して所定の角度傾斜するように、前記光導波路が設けられる、距離計測用光源と、照明光を用いて観察対象物を観察するものであり、前記距離計測用光源からの距離計測用光が前記照明光と同軸に入射する内視鏡ユニットと、前記距離計測用光源と前記内視鏡ユニットとの間の光路上に設けられ、前記距離計測用光の前記内視鏡ユニットからの戻り光を分岐する分岐光学系と、前記分岐光学系により分岐された前記戻り光を干渉光学系により干渉させながら検出する検出ユニットと、前記検出ユニットから出力された前記戻り光の周波数領域での検出信号をフーリエ変換することで、前記観察対象物までの距離を算出する距離算出部と、を備える、内視鏡が提供される。
【００１０】
本開示によれば、活性層での光の出射端面において、光導波路中での光の進行方向が出射端面の法線方向に対して所定の角度傾斜するように光導波路が設けられることで、出射する光のコヒーレンス長をより長くすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本開示によれば、光の干渉を利用した距離計測時に、より長い距離をより正確に計測することが可能となる。
【００１２】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は、本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光源から出射する光を特徴づける特徴量を説明するための説明図である。
【図２】距離計測における仕様と光源特性との関係を示した表である。
【図３】光源特性に求められる要件の一部をまとめて示した表である。
【図４】一般的な光源の光源特性と距離計測における仕様との対比結果を示した表である。
【図５】距離計測用光源に求められる仕様の一例を示した表である。
【図６】距離計測に求められる分解能と、中心波長及び波長帯域との関係を示したグラフ図である。
【図７】本開示の実施形態に係る距離計測用光源の構成を模式的に示した説明図である。
【図８】光導波路の傾きと結合効率との関係を説明するための説明図である。
【図９】光導波路の傾きと結合効率との関係を示したグラフ図である。
【図１０】同実施形態に係る距離計測用光源の設計手順の一例を示した流れ図である。
【図１１】ＯＣＴにおける光源動作点と距離計測における光源動作点の違いを模式的に示した説明図である。
【図１２】同実施形態に係る距離計測用光源の具体例を説明するための説明図である。
【図１３】同実施形態に係る距離計測用光源の具体例において光の伝送の様子のシミュレーション結果を示した説明図である。
【図１４Ａ】駆動電流の大きさとコヒーレンス長との関係を示したグラフ図である。
【図１４Ｂ】駆動電流の大きさとコヒーレンス長との関係を示したグラフ図である。
【図１４Ｃ】駆動電流の大きさとコヒーレンス長との関係を示したグラフ図である。
【図１４Ｄ】駆動電流の大きさとコヒーレンス長との関係を示したグラフ図である。
【図１５】同実施形態に係る距離計測用光源の変形例の一例を模式的に示した説明図である。
【図１６】同実施形態に係る距離計測用光源を有する内視鏡の構成の一例を模式的に示したブロック図である。
【図１７】同実施形態に係る内視鏡の光学系の一例を模式的に示した説明図である。
【図１８】同実施形態に係る距離算出部及びカメラコントロールユニットのハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．光源から出射する光を特徴づける特徴量について
２．距離計測用光源についての検討
３．実施形態
３．１．距離計測用光源について
３．２．内視鏡について
３．３．ハードウェア構成
【００１６】
（光源から出射する光を特徴づける特徴量について）
本開示の実施形態に係る距離計測用光源及び内視鏡について説明するに先立ち、光源から出射する光を特徴づける特徴量の一例について、図１を参照しながら簡単に説明する。図１は、光源から出射する光を特徴づける特徴量を説明するための説明図である。
【００１７】
各種の光源から出射する光を特徴づける特徴量として、例えば、光源から出射した光の発光スペクトルを測定することで得られる特徴量である、中心波長及び波長帯域、を挙げることができる。また、このような中心波長及び波長帯域に加えて、以下で詳述する距離計測用光源を検討するに当たっては、光の可干渉性に関する特徴量であるコヒーレンス長が重要な特徴量となる。
【００１８】
コヒーレンス長は、着目している光の干渉しやすさ（時間的に離れている光の干渉しやすさ）の度合いを示す値であり、マイケルソン干渉計等の各種の干渉計を用いて計測することが可能である。干渉計において光路差が特定の値となる毎に光が互いに干渉する結果、大きな強度を有する干渉光が観測される。かかる干渉光は、図１に模式的に示したように、光路差がゼロの場合に観測される０次干渉光から更に高次の干渉光まで、様々な種類が存在しうるが、可干渉性の高い光ほど、より高次の干渉光まで観測される。この際に、図１に示したように、干渉光の包絡線の広がりに対応する大きさが、コヒーレンス長となる。また、図１に示したような各干渉光における線幅（半値全幅）は、距離計測用光源を用いて距離計測を行う際の分解能に関連する特徴量となる。
【００１９】
以下では、上記のような特徴量に着目しながら、距離計測用光源に求められる特性に関する検討結果について、詳細に説明する。
【００２０】
（距離計測用光源についての検討）
以下では、図２〜図６を参照しながら、本発明者らが実施した距離計測用光源についての検討結果について、具体的に説明する。
図２は、距離計測における仕様と光源特性との関係を示した表であり、図３は、光源特性に求められる要件の一部をまとめて示した表であり、図４は、一般的な光源の光源特性と距離計測における仕様との対比結果を示した表である。図５は、距離計測用光源に求められる仕様の一例を示した表である。図６は、距離計測に求められる分解能と、中心波長及び波長帯域との関係を示したグラフ図である。
【００２１】
内視鏡観察中に観察対象物までの距離を計測する場合、どの程度の距離まで計測することが可能なのか（すなわち、計測レンジがどの程度なのか）、及び、どの程度までの距離の違いを見分けることができるのか（すなわち、計測分解能がどの程度なのか）、が重要な要件となる。距離計測用光源の計測レンジは、図２に示したように、コヒーレンス長、中心波長及び波長帯域という特徴量のうち、コヒーレンス長に関係している。一方、距離計測用光源の計測分解能は、コヒーレンス長、中心波長及び波長帯域という特徴量のうち、中心波長及び波長帯域に関係している。コヒーレンス長は、図３に示したように、縦モードあたりの光密度が高いほど長くなり、コヒーレンス長が長くなるほど、計測レンジは広くなる。また、光の中心波長が短波長となるほど、距離計測における計測分解能は高くなり、光の波長帯域が広いほど、距離計測における計測分解能は高くなる。
【００２２】
ここで、本開示で着目する光の干渉を利用した距離計測においては、計測レンジは、広ければ広いほど良いため、光源から出射する光のコヒーレンス長は、長ければ長いほど好ましい。
【００２３】
また、光の干渉を利用した距離計測では、観察対象物の最表面までの距離に着目しているのであって、上記非特許文献１に示したＯＣＴのように、観察対象物の内部構造に着目しているわけではない。ここで、観察対象物の最表面の構造を知るためにＯＣＴのように数十μｍ程度の分解能が求められるわけではないため、波長帯域は狭くとも良いが、レーザ光のような狭帯域の光では、波長帯域は狭くなりすぎると考えられる。また、ＯＣＴでは、観察対象物の内部構造を特定するために、計測に利用する光に高次の干渉が生じるのは好ましくないが、内部構造に着目していない距離計測においては、計測に利用する光において、高次の干渉が生じてもかまわない。
【００２４】
これらの検討結果から、本発明者らは、レーザ動作しない程度に波長帯域が狭く、かつ、高次の干渉が生じても良い光源が、距離計測用光源として適しているとの知見を得ることができた。
【００２５】
ここで、一般的に用いられることが多い光源である、半導体レーザ光源（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）と、スーパールミネッセントダイオード（ＳｕｐｅｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ：ＳＬＤ）について、その製品特性をまとめたものを、図４に示した。半導体レーザ光源（ＬＤ）は、１ｍを超える極めて長いコヒーレンス長を有すると共に、波長帯域が１ｎｍ未満と極めて狭い波長帯域を有する光を出射する光源である。かかる半導体レーザ光源（ＬＤ）を距離計測用光源として用いた場合、長いコヒーレンス長を有することから、計測レンジについては求められる特性を満足する一方で、波長帯域が狭すぎるために、十分な計測分解能を得ることができない。一方、ＯＣＴの光源として用いられることが多いＳＬＤは、数ｍｍ未満という極めて短いコヒーレンス長を有する一方で、１０ｎｍを超える広い波長帯域を有する光を出射する光源である。かかるＳＬＤを距離計測用光源として用いた場合、広い波長帯域を有することから、計測分解能については求められる特性を満足する一方で、コヒーレンス長が短いことから計測レンジが短くなってしまい、求められる特性を満足するような計測レンジを得ることができない。
【００２６】
かかる比較から明らかなように、光の干渉を利用した距離計測技術を実現するための光源には、計測レンジと計測分解能という、互いにトレードオフの関係にある特性を両立することが可能な光源が求められることがわかる。
【００２７】
本発明者らは、距離計測用光源に求められる特性について、更なる検討を行った結果、図５に示したような知見に想到した。まず、距離計測用光源に求められるコヒーレンス長としては、内視鏡観察下での実用に耐えるだけの計測レンジを実現するために、１０ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上のコヒーレンス長を有していることが好ましい。また、距離計測用光源に求められる波長帯域の広さについては、求められる計測分解能に応じて、中心波長λと波長帯域Δλを設定することが好ましい。
【００２８】
以下では、計測分解能と、中心波長λ及び波長帯域Δλと、の関係について、詳細に説明する。
本発明者らによる検討の結果、計測分解能は、最長波長と最短波長との位相差が２π以内となるように設定されることが好ましいとの見解を得た。いま、計測分解能をΔｚと表わし、最長波長と最短波長との波数差をΔｋと表わすとすると、かかる見解は、以下の式１１のように表わすことができる。一方、波数ｋは、波長λを用いて、以下の式１３で表わされるため、波数差Δｋは、波長帯域Δλを用いて、以下の式１５のように表わすことができる。従って、式１１及び式１５から、以下の式１７に示す関係を得ることができる。
【００２９】
【数１】
2017219474.tif 000003
【００３０】
すなわち、距離計測用光源では、計測に求められる分解能Δｚを設定した上で、中心波長λ及び波長帯域Δλを、上記式１７を満足するように実現することが好ましい。ここで、Δｚを、Δｚ＝０．０１ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．１０ｍｍの３種類に固定した上で、上記式１７で表わされる中心波長λと波長帯域Δλとの関係を、図６に示している。
【００３１】
図６から明らかなように、計測に求める分解能が高くなる（Δｚの値が小さくなる）につれて、中心波長λは短くなり、かつ、波長帯域Δλは広くなっていくことがわかる。そのため、ＯＣＴのように、Δｚ＝０．０１ｍｍ程度の高い分解能が求められる計測に用いられる光源では、高い計測分解能を実現するために、中心波長λを近赤外帯域等のようになるべく長くして、かつ、波長帯域Δλを広くすることが重要であることがわかる。一方、距離計測のようにそれほど高い計測分解能が求められない光源では、中心波長λを４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の可視光帯域に設定した場合であっても、適切な波長帯域Δλを設定することで、Δｚ＝０．０５ｍｍ，０．１０ｍｍという、距離計測には十分な計測分解能を実現することが可能となる。
【００３２】
以上、本発明者らが実施した距離計測用光源についての検討結果について、具体的に説明した。本発明者らは、以上説明したような知見に基づき、更なる検討を行った結果、以下で詳述するような距離計測用光源を完成した。
【００３３】
（実施形態）
＜距離計測用光源について＞
以下では、図７〜図１５を参照しながら、本開示の実施形態に係る距離計測用光源について、詳細に説明する。
図７は、本実施形態に係る距離計測用光源の構成を模式的に示した説明図である。図８は、光導波路の傾きと結合効率との関係を説明するための説明図であり、図９は、光導波路の傾きと結合効率との関係を示したグラフ図である。図１０は、本実施形態に係る距離計測用光源の設計手順の一例を示した流れ図である。図１１は、ＯＣＴにおける光源動作点と距離計測における光源動作点の違いを模式的に示した説明図である。図１２は、本実施形態に係る距離計測用光源の具体例を説明するための説明図であり、図１３は、本実施形態に係る距離計測用光源の具体例において光の伝送の様子のシミュレーション結果を示した説明図である。図１４Ａ〜図１４Ｄは、駆動電流の大きさとコヒーレンス長との関係を示したグラフ図である。図１５は、本実施形態に係る距離計測用光源の変形例の一例を模式的に示した説明図である。
【００３４】
[距離計測用光源の構造について]
本実施形態に係る距離計測用光源１０は、光の干渉を用いた距離計測技術に用いられる光源であり、それぞれ所定の半導体で形成されたｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層と、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に位置し、少なくとも一部の領域が光導波路として機能して、一方の端面から所定波長の光が出射する活性層と、を少なくとも備える。
【００３５】
かかる距離計測用光源１０の層構造の一例を、図７下段に模式的に示した。
図７に示した例では、ｎ型にドープされた所定の半導体基板（ｎ型半導体基板）１０１上に、ｎ型にドープされた所定の半導体を利用したｎ型クラッド層１０３が形成されている。また、ｎ型クラッド層１０３の上層には、所定の半導体を利用した活性層１０５が形成されており、活性層１０５の上層には、ｐ型にドープされた所定の半導体を利用したｐ型クラッド層１０７が形成されている。
【００３６】
また、ｐ型クラッド層１０７には、図７上段に示したような、所定の形状を有するリッジ構造が形成されており、かかるｐ型クラッド層１０７のリッジ構造上には、所定の金属を利用したｐ型電極１０９が、オーミックコンタクトにより形成されている。一方、ｎ型半導体基板１０１のもう一方の面には、所定の金属を利用したｎ型電極１１１が、オーミックコンタクトにより形成されている。
【００３７】
ここで、図７に示した各層の膜厚については、特に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００３８】
このように、本実施形態に係る距離計測用光源１０は、ダブルヘテロ構造を有する発光素子として捉えることができる。
【００３９】
ｐ型電極１０９からｎ型電極１１１に向けて、所定の電流密度を有する電流が印加されることで、ｐ型電極１０９側から注入された正孔とｎ型電極１１１側から注入された電子とが活性層１０５内で再結合する。その結果、活性層１０５を構成する半導体のバンドギャップに相当する波長の光が、活性層１０５の劈開面（図７上段において「出射端面」と記載した端面）から放出される。
【００４０】
なお、各半導体層の劈開面（図７上段において、「出射端面」及び「後方端面」と示した端面）はＡＲコートが施され、反射防止膜（図示せず。）が形成されている。
【００４１】
なお、本実施形態に係る距離計測用光源１０の層構造（縦構造）は、図７に示した例に限定されるものではなく、図７に示した層以外の半導体層が適宜形成されていてもよい。例えば、ｎ型半導体基板１０１とｎ型クラッド層１０３との間に、ｎ型にドープされた所定の半導体からなるｎ型半導体層が形成されていてもよいし、活性層１０５とｐ型クラッド層１０７との間に、ｐ型にドープされた所定の半導体からなるｐ型電子障壁層が形成されていてもよい。また、ｐ型クラッド層１０７におけるリッジ構造の側面、及び、リッジ構造が形成されていないｐ型クラッド層１０７の上層には、ＳｉＯ２層及び／又はＳｉ層が形成されていてもよい。
【００４２】
本実施形態に係る距離計測用光源１０では、ｐ型クラッド層１０７のリッジ構造及びｐ型電極１０９が形成されている領域（より詳細には、ｐ型クラッド層１０７のリッジ構造及びｐ型電極１０９が形成されている部分に対応する活性層１０５の領域）が、光導波路として機能する。その上で、かかる光導波路は、活性層１０５での光の出射端面において、光導波路中での光の進行方向が、出射端面の法線方向に対して所定の角度θだけ傾斜している。
【００４３】
具体的には、図７上段に模式的に示したように、ｐ型クラッド層１０７に設けられるリッジ構造が所定の湾曲形状を有しており、かかる所定の湾曲形状を有するリッジ構造の天面に、ｐ型電極１０９が形成されている。このようなリッジ構造及びｐ型電極１０９が形成されることで、光導波路は、光導波路中での光の進行方向が活性層１０５内で湾曲するようになる。より詳細には、上記のようなリッジ構造及びｐ型電極１０９が形成されることで、活性層１０５内の光導波路は、出射端面に対して垂直な方向に沿って光が直進する直進光導波路１１と、出射端面に対して垂直な方向から曲がりながら光が進行する湾曲光導波路１３と、から構成されるようになる。
【００４４】
出射端面において、光導波路中での光の進行方向が、出射端面の法線方向に対して所定の角度θだけ傾斜することで、出射端面で反射した光の進行方向（換言すれば、光の反射方向）は、光導波路が形成されている方向とは一致しないようになるため、反射光は、光導波路中を往復することが出来なくなる。その結果、活性層１０５内で放出される光の位相が揃っていく過程（共振過程）が生じずに、低コヒーレントな光（換言すれば、適切なコヒーレンス長を有する光）が放出されるようになる。
【００４５】
また、本実施形態に係る距離計測用光源１０では、光導波路が、直進光導波路１１と、湾曲光導波路１３という、２つの部分から構成されている。光導波路が直進光導波路１１及び湾曲光導波路１３から構成されていることで、放出される光の光密度を高めつつ、レーザ発振しない低コヒーレントな光を作り出すことが可能となり、適切なコヒーレンス長及び波長帯域を有する光を作り出すことが可能となる。このように、本実施形態に係る距離計測用光源１０は、光導波路が直進光導波路１１及び湾曲光導波路１３から構成されていることで、光密度の高い優れたＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：自然放出光）光源として機能する。
【００４６】
また、本実施形態に係る距離計測用光源１０では、湾曲光導波路１３の更に先端に、湾曲光導波路１３と滑らかに接続されるように直進光導波路（図示せず。）を更に接続してもよい。かかる場合には、湾曲光導波路１３の先端面における傾き角θが保持されるように、更に設ける直進光導波路の出射端面での傾き角を設定する。
【００４７】
ここで、光導波路を直進光導波路１１のみで形成してしまうと、出射端面での光の反射方向が、光導波路の延伸方向と一致してしまうため、光の位相が揃っていく過程（共振過程）が生じる可能性が高くなり、適切なコヒーレンス長を有する低コヒーレントな光を作り出すことが困難となる。その結果、距離計測に適切な計測分解能を得ることが困難となる。一方、光導波路を湾曲光導波路１３のみで形成してしまうと、光導波路中の光密度を十分に高くすることが困難となり、適切なコヒーレンス長を得ることが困難となる。その結果、距離計測に適切な計測レンジを得ることが困難となる。
【００４８】
なお、光導波路の形状を直線状に保ち（換言すれば、直線状の光導波路のみを利用し）、かつ、かかる直線状の光導波路を端面に対して傾斜させる構造も考えられる。しかしながら、かかる場合においては、極めて大きな駆動電流が必要になるため、好ましくない。加えて、測定物とは逆側（すなわち、後方端面）と光導波路との結合が悪くなり誘導放射光強度が低下する結果、コヒーレンス長が短くなってしまうため、好ましくない。
【００４９】
本実施形態に係る距離計測用光源１０は、図７に示したように、直進光導波路１１と湾曲光導波路１３との組み合わせとなっているが、直進光導波路１１と湾曲光導波路１３との位置関係は、図７に示したものに限定されるものではない。しかしながら、戻り光による不安定動作を防止し、光強度、光スペクトル及びコヒーレンス長をより適切な状態に制御するためには、出射端面側（測定物に近い側）に湾曲光導波路１３を設け、光導波路１１を出射端面に対して傾斜させることが好ましい。実用上は、湾曲光導波路１３における湾曲の曲率半径が小さくなるほど曲げ損失が大きくなる。そのため、以下で図９等を参照しながら説明する内容とあわせて考えると、湾曲光導波路１３における湾曲の曲率半径は、大きいほど好ましい。また、直進光導波路１１及び湾曲光導波路１３をどの程度の割合で形成するかについては、縦モード間隔の設計とあわせて適宜決定すればよい。
【００５０】
また、本実施形態に係る距離計測用光源１０の長さ（出射端面に垂直な方向の長さ、図７に示した長さＬ）については、特に限定されるものではなく、長ければ長いほど良い。
【００５１】
ここで、図７に示した各半導体層をどのような半導体で構成するかに応じて、出射する光の波長（中心波長）が決まる。本実施形態に係る距離計測用光源１０では、出射端面から出射する光は、可視光帯域（例えば、波長が４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である帯域）に属する波長であることが好ましい。光の中心波長が可視光帯域に属することで、かかる距離計測用光源１０を利用して内視鏡観察下で患部の距離計測を実施する際に、内視鏡の操作者である医師は、患部のどの部分までの距離を計測しているのかを明確に把握することが可能となる。この際においても、距離計測用光源１０に求める計測分解能に基づき、中心波長λ及び波長帯域Δλを上記式１７に基づき選定することが好ましい。
【００５２】
例えば、ｎ型半導体基板１０１として、ｎ型にドープされたＧａＮ（窒化ガリウム）基板を利用し、かかるｎ−ＧａＮ基板上に、ｎ型クラッド層１０３として、ｎ型にドープされたＧａＮ層（以下、「ｎ−ＧａＮ層」と略記する。）を形成する。その後、かかるｎ−ＧａＮ層の上層に、活性層１０５として、Ｇａ０．９２Ｉｎ０．０８Ｎを用いた量子井戸（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：ＱＷ）層を形成する。その後、かかる活性層１０５上に、ｐ型電子障壁層としてＧａ０．９８Ｉｎ０．０２Ｎ層を形成した上で、ｐ型クラッド層１０７として、ｐ型にドープされたＧａＮ層を形成する。かかる縦構造を有する距離計測用光源１０では、活性層１０５から中心波長λ＝４０５ｎｍの青色光が出射する。
【００５３】
なお、本実施形態に係る距離計測用光源１０に用いられる半導体の組み合わせは、上記の例に限定されるものではなく、所望の中心波長に応じて、公知の半導体を組み合わせることが可能である。また、ｐ型電極１０９及びｎ型電極１１１に用いる金属は、ｐ型クラッド層１０７及びｎ型クラッド層１０３に用いる半導体のエネルギー準位に応じて、正孔や電子の注入障壁がなるべく少なくなるように適切に選択すればよい。
【００５４】
［出射端面での光導波路の傾き角θについて］
次に、本実施形態に係る距離計測用光源１０における、出射端面での光導波路の傾き角θについて、詳細に説明する。
以下では、図８〜図１０を参照しながら、光導波路が傾斜することによる出射端面での光の損失について検討し、傾き角θの設定方法について詳細に説明する。
【００５５】
傾斜した光導波路の出射端面における光の損失を検討する場合、図８上段に示したように、出射端面を鏡面とした鏡面反転操作を行い、仮想的な光導波路を想定する。その上で、傾き角θで傾いた光導波路から仮想的な光導波路へと光が結合する効率（結合効率）を検討すればよい。このような鏡面反転によるモデルは、図８下段に示したように、角度２θで傾斜した光ファイバから水平状態で保持されている光ファイバへの光接続効率と等価となる。
【００５６】
図８下段に示したような光ファイバモデルにおいて、結合効率をηとすると、かかる結合効率は、以下の式２１で表わされる。ここで、以下の式２１において、ωは、角周波数であり、ｋは、媒質（例えば、活性層を構成する半導体）の波数である。下記式２１で表わされる結合効率ηと傾き角θとの関係を図示すると、図９のようになる。なお、図９では、下記式２１における各周波数ωを４．６５×１０１５Ｈｚとし、波数ｋを１．５５×１０７［１／ｍ］とした場合を例に挙げて図示を行っている。
【００５７】
【数２】
2017219474.tif 000004
【００５８】
ここで、図９において、縦軸は、結合効率ηであり、「１．００Ｅ−１」等の表記は、「１．００×１０−１」のように、Ｅの後に記載されている数値が、１０のべき数に対応している。また、横軸は、傾き角θである。
【００５９】
図９から明らかなように、傾き角θが大きくなるにつれて、結合効率ηが小さくなっていくことがわかる。なお、本実施形態に係る距離計測用光源１０では、出射端面及び後方端面にＡＲコートによる反射防止膜が形成されるため、実際の結合効率は、上記式２１に基づく結合効率ηに、反射防止膜の反射率を乗じた値となる。例えば、傾き角θを５度とすると、上記式２１及び図９から、結合効率η＝２．６×１０−４となるが、反射防止膜として、反射率０．３％のＡＲコートが施されている場合、実際の結合効率は、２．６×１０−４×０．００３＝７．８×１０−７となる。
【００６０】
一方、出射端面での光の損失（いわゆる、ミラー損失）αｍは、以下の式２３で表わすことができる。ここで、以下の式２３において、Ｌは、光導波路の導波路長であり、Ｒｆは、出射端面での反射率であり、Ｒｒは、後方端面での反射率である。
【００６１】
また、光源がレーザ動作するか否かは、以下の式２５で与えられるレーザ発振条件が満たされるか否かによって決まる。以下の式２５において、Γは、着目する光源における光閉じ込め係数であり、ｇｔｈは、レーザ発振が発生するための閾値利得である。また、以下の式２５において、左辺第１項におけるαｉは、着目する光源の内部での光の損失（内部損失）である。
【００６２】
【数３】
2017219474.tif 000005
【００６３】
ここで、上記式２５の左辺に示した光閉じ込め係数Γと閾値利得ｇｔｈとの積は、以下の式２７又は式２７’のように表わすことができる旨が知られている。ここで、以下の式２７において、Ａは、活性層１０５の半導体に応じて決まる係数であり、Ｊｔｈは、レーザ発振のための閾値電流密度であり、Ｊｎｏｍは、透明電流密度である。
【００６４】
【数４】
2017219474.tif 000006
【００６５】
上記式２１に関する説明から明らかなように、光導波路の傾き角θが大きくなるにつれて、上記式２１及び出射端面での反射防止膜の反射率に基づき算出される、出射端面での反射率Ｒｆは、小さな値となっていく。その結果、上記式２３で表わされる出射端面での光の損失αｍは、光導波路の傾き角θが大きくなるほど大きな値となっていく。その結果、上記式２５及び式２７で表わされるレーザ発振条件が成立するための閾値電流密度Ｊｔｈは、大きくなっていく。このように、光導波路の傾き角θが大きくなるほど、レーザ発振のための閾値電流密度Ｊｔｈは大きな値となり、かかる光源は、レーザ動作しにくい光源となる。
【００６６】
ここで、上記式２５及び式２７を用いて、ある電流密度Ｊの場合における光閉じ込め係数Γと利得ｇとの積を考えると、かかる積は、活性層１０５の半導体に応じて決まる係数ｋを用いて、以下の式２９の第２項のように記載することができる。ここで、式２９の第２項で表わされる値が、式２９の最左辺に記載した損失よりも小さければ、かかる光源は、レーザ動作しないこととなる。ここで、式２９における不等式を整理すると、以下の式３１のようになる。
【００６７】
【数５】
2017219474.tif 000007
【００６８】
ここで、上記式３１における内部損失αｉ、係数ｋ、及び、透明電流密度Ｊｎｏｍは、光源の縦構造（層構造）に固有の値である。従って、着目している光源の縦構造において、直進光導波路１１のみから構成される光源を実際に作製したり、公知の各種シミュレーションを実施したりすることで、内部損失αｉ、係数ｋ、及び、透明電流密度Ｊｎｏｍの具体的な値を特定することができる。その上で、上記式２１及び式３１を利用して、式３１の関係が成立するように、出射端面での光導波路の傾き角θを決定すればよい。
【００６９】
出射端面での光導波路の傾き角θの決定方法の流れの一例を、図１０に示した。
本実施形態に係る距離計測用光源１０を設計するに際しては、まず、距離計測用光源に求める仕様（すなわち、計測レンジや計測分解能）を決定する（ステップＳ１０１）。その後、求める計測分解能に基づき中心波長λ及び波長帯域Δλを、上記式１７に基づき選定する（ステップＳ１０３）。中心波長λが選定されることで、距離計測用光源１０に用いられる半導体の組み合わせを選定することが可能となる。
【００７０】
一方で、同一の縦構造を有し、かつ、傾きのない光導波路に着目することで、内部損失αｉ、係数ｋ、及び、透明電流密度Ｊｎｏｍといった、各種の利得パラメータを抽出する（ステップＳ１０５）。かかる利得パラメータの抽出は、前述のように、実際に光源を作製することで抽出してもよいし、公知の各種シミュレーションを実施することで抽出してもよい。
【００７１】
その後、出射端面における光の損失（ミラー損失）を上記式２１により算出しながら、式３１の条件を満たす傾き角θを設定する（ステップＳ１０７）。
【００７２】
続いて、設定した条件でのコヒーレンス長及び線幅（すなわち、計測分解能）を、実際に光源を作製したり、公知の各種シミュレーションを実施したりすることで確認する（ステップＳ１０９）。
【００７３】
ここで、得られたコヒーレンス長及び線幅が、決定した仕様を満足するか否かを確認する（ステップＳ１１１）。得られたコヒーレンス長及び線幅が、決定した仕様を満足する場合には（ステップＳ１１１−ＹＥＳ）、設定した条件を採用する（ステップＳ１１３）。一方で、得られたコヒーレンス長及び線幅が、決定した仕様を満足しない場合には（ステップＳ１１１−ＮＯ）、ステップＳ１０７に戻って傾き角θを再設定し、ステップＳ１０９以下を再実行すればよい。
【００７４】
このような手順で出射端面での光導波路の傾き角θを決定することで、適切な傾き角θの大きさを確認することができる。
【００７５】
以上説明したような本実施形態に係る距離計測用光源１０は、内視鏡観察下における距離計測に好適に利用することが可能であるが、光源の駆動電流を適切に設定することで、ＯＣＴ用の光源としても利用することが可能である。すなわち、図１１に模式的に示したように、本実施形態に係る距離計測用光源１０は、上記式３１を満足するような適切な駆動電流（駆動電流密度）で使用することで、コヒーレンス長が長く、かつ、波長帯域が狭い光を出射する、距離計測に利用可能な光源として機能する。その一方で、本実施形態に係る距離計測用光源１０は、駆動電流を小さな値にして駆動させることで、コヒーレンス長が短く、かつ、波長帯域が広い光を出射する、ＯＣＴに利用可能な光源として機能させることができる。
【００７６】
［距離計測用光源の製造方法について］
以上説明したような、本実施形態に係る距離計測用光源１０の製造方法は、特に規定されるものではなく、半導体デバイスを製作する際に利用される各種の製造方法を適用することが可能である。
【００７７】
例えば図７に示したような縦構造の距離計測用光源１０を製造する場合、所定のｎ型半導体基板１０１上に、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法等の公知の結晶成長法を利用して、ｎ型クラッド層１０３、活性層１０５、及び、ｐ型クラッド層１０７を順に形成していく。ここで、ｐ型クラッド層１０７を形成する際には、所望の光導波路構造が実現されるように、リッジ構造の形状を制御する。
【００７８】
その後、ｐ型クラッド層１０７の天面に、所定の金属を用いてｐ型電極１０９を蒸着又はスパッタリング等により形成するとともに、ｎ型半導体基板１０１の裏面に、所定の金属を用いてｎ型電極１１１を蒸着又はスパッタリング等により形成することで、図７に示したような縦構造の距離計測用光源１０を製造することができる。
【００７９】
［距離計測用光源の具体例について］
以下では、図１２に示したようにして、本実施形態に係る距離計測用光源１０を設計した。すなわち、図１２において、図７に示したような距離計測用光源１０の後方端面の中心を原点（０，０）とし、出射端面から後方端面に向かって１００μｍの範囲、及び、後方端面から出射端面に向かって１００μｍの範囲に、直進光導波路１１を設定した。また、これら２つの直進光導波路１１の間を、曲率半径４５９０μｍの円弧を用いた湾曲光導波路１３で接続した。なお、湾曲光導波路１３を設定する際の中心角は５度である。これにより、出射端面における光導波路の傾き角θの大きさは、５度となる。なお、着目した光は、中心波長λ＝４０５ｎｍである青色光とした。
【００８０】
以上のようにして設計した距離計測用光源１０について、公知のシミュレーション方法であるビーム伝搬法（Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ：ＢＰＭ）を用いて、光の伝送の様子を確認した。得られた結果を、図１３に示した。図１３から明らかなように、本実施形態に係る距離計測用光源１０を用いることで、高い光密度の青色光が伝送可能であることがわかる。
【００８１】
また、図１２に示した形状の距離計測用光源１０を実際に製造して、そのコヒーレント特性を確認した。この際に、距離計測用光源１０の各半導体層として、先だって説明した中心波長λ＝４０５ｎｍの青色光を実現可能な半導体の組み合わせを利用した。また、製造した距離計測用光源１０の出射端面及び後方端面には、反射率０．３％のＡＲコーティングを施した。計測には、市販の光スペクトラム・アナライザ（アドバンテスト社製ＡＱ８３４７）を利用した。
【００８２】
得られた結果を、図１４Ａ〜図１４Ｄに示した。図１４Ａは、駆動電流を５０ｍＡとした場合の計測結果であり、図１４Ｂは、駆動電流を６０ｍＡとした場合の計測結果である。また、図１４Ｃは、駆動電流を７０μｍとした場合の計測結果であり、図１４Ｄは、駆動電流を８０ｍＡとした場合の計測結果である。
【００８３】
図１４Ａ及び図１４Ｂに示したように、製造した距離計測用光源１０は、駆動電流が小さい場合には、１０ｍｍ未満のコヒーレンス長となり、ＯＣＴに適した光源として機能していることがわかる。一方で、図１４Ｃ及び図１４Ｄに示したように、製造した距離計測用光源１０は、駆動電流を７０ｍＡ以上として駆動させることで、２０ｍｍ以上のコヒーレンス長、及び、０．１ｍｍ以下の線幅となり、距離計測に適した光源として機能していることがわかる。
【００８４】
また、製造した距離計測用光源１０について、上記式２３によりミラー損失αｍを計算すると、αｍ≒１１８（１／ｃｍ）となる。一方で、図１４Ｃから、駆動電流７０ｍＡ以上でコヒーレンス長が２０ｍｍ以上となっており、駆動電流７０ｍＡは、電流密度８ｋＡに対応する。
【００８５】
一方で、利得パラメータ（内部損失αｉ、係数ｋ、及び、透明電流密度Ｊｎｏｍ）を実際に測定すると、αｉ＝２０（１／ｃｍ）、ｋ＝１１（１／ｃｍ）、Ｊｎｏｍ＝２（ｋＡ）となった。そこで、上記式３１を利用して、ミラー損失αｍを算出すると、αｍ＝１１×（８−２）＝６６（１／ｃｍ）となる。αｉ＝２０（１／ｃｍ）であるから、製造した距離計測用光源１０のレーザ発振閾値（Γｇ）の値は、４６（１／ｃｍ）となることがわかる。従って、製造した距離計測用光源１０は、適切な端面損失を備えていることがわかる。
【００８６】
また、かかる構造の距離計測用光源１０では、傾き角θを３度以上とすることで、距離計測に適切な計測レンジ及び計測分解能を実現できることが明らかとなった。
【００８７】
［距離計測用光源の変形例について］
次に、図１５を参照しながら、本実施形態に係る距離計測用光源１０の変形例について、簡単に説明する。
以上の説明では、本実施形態に係る距離計測用光源１０が、湾曲した状態の光導波路を有する場合について説明したが、湾曲した状態の光導波路と同様の効果を、図１５に示したような不連続点を有する光導波路を用いても実現することが可能である。図１５において点線で囲った領域のような不連続点を設けることで、不連続点において、より前方の光導波路に結合可能な光の存在割合が低下することとなる。その結果、湾曲した状態の光導波路と同様の効果を実現することができる。
【００８８】
以上、図７〜図１５を参照しながら、本実施形態に係る距離計測用光源について、詳細に説明した。
【００８９】
＜内視鏡について＞
以下では、図１６及び図１７を参照しながら、本実施形態に係る距離計測用光源を用いた内視鏡について、簡単に説明する。
図１６は、本実施形態に係る距離計測用光源を有する内視鏡の構成の一例を模式的に示したブロック図であり、図１７は、本実施形態に係る内視鏡の光学系の一例を模式的に示した説明図である。
【００９０】
本実施形態に係る内視鏡１は、図１６に模式的に示したように、本実施形態に係る距離計測用光源１０と、分岐光学系２０と、検出ユニット３０と、距離算出部４０と、内視鏡ユニット２００と、を主に備える。また、かかる内視鏡１には、更に、光源装置３００と、撮像ユニット４００と、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）５００と、表示装置６００と、が備えられていることが多い。
【００９１】
距離計測用光源１０から出射した距離計測用光は、分岐光学系２０を透過して、内視鏡ユニット２００のライトガイド（図示せず。）に接続される。一方で、内視鏡ユニット２００のライトガイドには、カメラコントロールユニット５００の制御下において、所定の光源装置３００から、照明光として白色光が接続されている。ここで、本実施形態に係る内視鏡１では、距離計測用光源１０から出射した距離計測用光が、光源装置３００からの照明光と同軸にライトガイドへと接続される。これにより、照明光と距離計測用光との位置ズレを抑制することが可能となる。内視鏡の操作者である医師は、照明光を用いて所望の生体組織の可視光観察を行いつつ、距離計測を行いたい部位に対して、距離計測用光を照射する。
【００９２】
生体組織の白色照明光による観察像は、内視鏡ユニット２００から撮像ユニット４００へと結像することで、カメラコントロールユニット５００の制御のもとで撮像画像データが生成され、ディスプレイ等の表示装置６００へと出力される。これにより、内視鏡の操作者である医師は、生体組織の可視光観察画像をその場で確認することができる。
【００９３】
ここで、本実施形態に係る内視鏡１における内視鏡ユニット２００、光源装置３００、撮像ユニット４００、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）５００、及び、表示装置６００については、特に限定されるものではなく、公知のものを適宜利用することが可能である。
【００９４】
一方で、内視鏡ユニット２００からの距離測定用光の戻り光は、分岐光学系２０まで導光される。
【００９５】
分岐光学系２０は、距離計測用光源１０と内視鏡ユニット２００との間の光路上に設けられ、距離計測用光源１０から出射した距離計測用光の内視鏡ユニット２００からの戻り光を分岐する光学系である。かかる分岐光学系２０は、特に限定されるものではなく、図１７に模式的に示したように、各種のビームスプリッタＢＳ等の公知の光学素子を適宜利用することが可能である。
【００９６】
検出ユニット３０は、分岐光学系２０により分岐された戻り光を、干渉光学系３１により干渉させながら、検出部３３にて検出するユニットである。分岐光学系２０により分岐された戻り光の一部は、例えば図１７に示したようなマイケルソン干渉計等のような公知の干渉光学系３１により光路差が付与された上で、公知の検出素子を用いた検出部３３により検出される。具体的には、ビームスプリッタＢＳにより２つの光路へと分岐され、一方の戻り光は、ビームスプリッタＢＳをそのまま透過し、コリメートレンズＣＬ、光ファイバＯＦ、コリメートレンズＣＬを経由して、回折格子ＤＧにより分光された後、各種のレンズＬＥ等を透過して、検出器ｄｅｔに結像し、周波数領域での検出信号として検出される。一方、ビームスプリッタＢＳにより反射した戻り光は、コリメートレンズＣＬ、光ファイバＯＦ、コリメートレンズＣＬを経由して、ミラーＭまで導光された後、同じ経路をたどってビームスプリッタＢＳまで導光され、その後は同様の光路をたどって、検出器ｄｅｔに結像する。これにより、異なる光路を経て検出器ｄｅｔに結像する戻り光には、所定の光路差が付与される。
【００９７】
距離算出部４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えたコンピュータ等により実現される。距離算出部４０は、検出ユニット３０から出力された戻り光の周波数領域での検出信号をフーリエ変換することで、観察対象物までの距離を算出する。これにより、医師が着目している生体組織に関する距離情報が生成されることとなる。
【００９８】
なお、図１６では、距離算出部４０と、カメラコントロールユニット５００と、が別個に設けられる場合について図示しているが、本実施形態に係る距離算出部４０は、カメラコントロールユニット５００の一機能として実現されていてもよいことが言うまでもない。
【００９９】
以上、図１６及び図１７を参照しながら、本実施形態に係る距離計測用光源を用いた内視鏡について、簡単に説明した。
【０１００】
＜ハードウェア構成について＞
次に、図１８を参照しながら、本開示の実施形態に係る距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１８は、本開示の実施形態に係る距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１０１】
距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００は、更に、ホストバス９０７と、ブリッジ９０９と、外部バス９１１と、インターフェース９１３と、入力装置９１５と、出力装置９１７と、ストレージ装置９１９と、ドライブ９２１と、接続ポート９２３と、通信装置９２５とを備える。
【０１０２】
ＣＰＵ９０１は、中心的な処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、又はリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。
【０１０３】
ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
【０１０４】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１０５】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１７は、例えば、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１０６】
ストレージ装置９１９は、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種データなどを格納する。
【０１０７】
ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。
【０１０８】
接続ポート９２３は、機器を距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００は、外部接続機器９２９から直接各種データを取得したり、外部接続機器９２９に各種データを提供したりする。
【０１０９】
通信装置９２５は、例えば、通信網９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
【０１１０】
以上、本開示の実施形態に係る距離算出部４０、及び、カメラコントロールユニット５００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０１１１】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１２】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１１３】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
それぞれ所定の半導体で形成されたｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層と前記ｐ型クラッド層との間に位置し、少なくとも一部の領域が光導波路として機能して、一方の端面から所定波長の光が出射する活性層と、
を少なくとも備え、
前記光導波路は、前記活性層での光の出射端面において、前記光導波路中での前記光の進行方向が前記出射端面の法線方向に対して所定の角度傾斜している、距離計測用光源。
（２）
前記出射端面から出射する前記光は、可視光帯域に属する波長を有する、（１）に記載の距離計測用光源。
（３）
前記光導波路は、当該光導波路中での前記光の進行方向が前記活性層内で湾曲するように設けられる、（１）又は（２）に記載の距離計測用光源。
（４）
前記光導波路は、前記出射端面に対して垂直な方向に沿って前記光が直進する直進光導波路と、前記出射端面に対して垂直な方向から曲がりながら前記光が進行する湾曲光導波路と、から構成される、（３）に記載の距離計測用光源。
（５）
前記活性層での光の出射端面において、当該出射端面の法線方向と前記光導波路中での前記光の進行方向とのなす角は、前記光の内部損失と前記出射端面での前記光の反射損失との和がレーザ動作のための損失上限閾値よりも大きくなるように設定される、（１）〜（４）の何れか１つに記載の距離計測用光源。
（６）
距離計測に求められる分解能をΔｚと表わし、前記光の中心波長及び波長帯域を、それぞれλ，Δλと表わしたときに、（λ２／Δλ）≧Δｚの関係が成立する、（１）〜（５）の何れか１つに記載の距離計測用光源。
（７）
前記光は、青色光であり、
前記活性層での光の出射端面において、当該出射端面の法線方向と前記光導波路中での前記光の進行方向とのなす角は、３度以上である、（１）〜（６）の何れか１つに記載の距離計測用光源。
（８）
前記光は、青色光であり、
前記光のコヒーレンス長は、１０ｍｍ以上であり、前記光の干渉光の線幅は、０．１ｍｍ以下である、（１）〜（７）の何れか１つに記載の距離計測用光源。
（９）
それぞれ所定の半導体で形成されたｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層、並びに、前記ｎ型クラッド層と前記ｐ型クラッド層との間に位置し、少なくとも一部の領域が光導波路として機能して、一方の端面から所定波長の光が出射する活性層を少なくとも有し、前記活性層での光の出射端面において、前記光導波路中での前記光の進行方向が前記出射端面の法線方向に対して所定の角度傾斜するように、前記光導波路が設けられる、距離計測用光源と、
照明光を用いて観察対象物を観察するものであり、前記距離計測用光源からの距離計測用光が前記照明光と同軸に入射する内視鏡ユニットと、
前記距離計測用光源と前記内視鏡ユニットとの間の光路上に設けられ、前記距離計測用光の前記内視鏡ユニットからの戻り光を分岐する分岐光学系と、
前記分岐光学系により分岐された前記戻り光を干渉光学系により干渉させながら検出する検出ユニットと、
前記検出ユニットから出力された前記戻り光の周波数領域での検出信号をフーリエ変換することで、前記観察対象物までの距離を算出する距離算出部と、
を備える、内視鏡。
【符号の説明】
【０１１４】
１０    距離計測用光源
２０    分岐光学系
３０    検出ユニット
３１    干渉光学系
３３    検出部
４０    距離算出部
１０１    ｎ型半導体基板
１０３    ｎ型クラッド層
１０５    活性層
１０７    ｐ型クラッド層
１０９    ｐ型電極
１１１    ｎ型電極
２００    内視鏡ユニット
３００    光源装置
４００    撮像ユニット
５００    カメラコントロールユニット
６００    表示装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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