(57)【要約】【課題】光源において、装置の大型化とコストを抑制し、高い光利用効率と高速の波長掃引を実現する。【解決手段】線形共振器型の光源２０は、光増幅媒体であるＳＯＡ２３と、所定方向の直線偏光のみを線形共振器内に進行させる偏光選択手段である偏光子２５と、直交する２方向の偏光成分間に１／４波長分の位相差を付与する１／４波長位相子であるλ／４板２６と、特定波長の光を透過させるとともに特定波長以外の光を反射する波長選択手段であるファブリーペローチューナブルフィルター３０と、複数の複屈折ファイバを全体として偏波分散が補償されるように直列状に光結合してなる偏波分散補償ファイバの一端と他端とを光結合することによりループ状に形成され、前記線形共振器の１つの共振器端を構成するループ状ファイバ素子３３とを備える。【選択図】図５
2009253129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線形共振器型の光源であって、
光増幅媒体と、
所定方向の直線偏光のみを前記線形共振器内に進行させる偏光選択手段と、
直交する２方向の偏光成分間に１／４波長分の位相差を付与する１／４波長位相子と、
特定波長の光を透過させるとともに前記特定波長以外の光を反射する波長選択手段と、
複数の複屈折ファイバを全体として偏波分散が補償されるように直列状に光結合してなる偏波分散補償ファイバの一端と他端とを光結合することによりループ状に形成され、前記線形共振器の１つの共振器端を構成するループ状ファイバ素子とを備えたことを特徴とする光源。
【請求項２】
請求項１記載の光源と、
前記光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
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合波する合波手段と、
前記合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を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前記干渉光に基づき前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段とを備えたことを特徴とする光断層画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源および光断層画像化装置に関し、詳しくは線形共振器型の光源および該光源を用いて測定対象の光断層画像を取得する光断層画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、出力光の波長掃引が可変な波長可変光源としては、ファブリーペロー共振器に基づくファブリーペローチューナブルフィルター（Ｆａｂｒｙ  Ｐｅｒｏｔ  −  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｆｉｌｔｅｒ、以下ＦＰ−ＴＦともいう）を用いた波長掃引レーザ光源が知られている。ＦＰ−ＴＦは、干渉により選択された波長の光のみを透過させ、それ以外の波長の光を反射する機能を有し、さらにその選択波長を変更可能に構成したものである。ＦＰ−ＴＦを用いたこの種の光源は、共振器の光路の構成から、光ファイバ等によるループ状の周回光路を形成するリング共振器型（例えば、特許文献１参照）と、往復光路を形成する線形共振器型（例えば、非特許文献１参照）に大別することができる。
【０００３】
図１２に、ＦＰ−ＴＦを用いたリング共振器型のレーザ光源７０の構成を示す。レーザ光源７０は、光ファイバＦ２０によりリング状の光路の共振器を構成し、該共振器中に光増幅媒体としてのＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：半導体光増幅器）７１と、波長選択および波長掃引素子としてのＦＰ−ＴＦ７２を配置したものである。ＦＰ−ＴＦ７２は、制御手段７３を用いて干渉に用いる反射面間の距離を変更することにより、選択波長を変更することができる。この共振器で発振されたレーザ光はリング状の光路の一部に設けられた光カプラ７４により出力される。
【０００４】
リング共振器型のレーザ光源では、リング状の光路を右回りと左回りの両方向に発振するモードが可能であるため、左右両方向のモードが同時に発振する場合は、両方向の発振モード間にモード競合が起こる。このとき、一方向の発振モードのみを見ると発振光の出力が不安定な状態となる。これを避けるには左右どちらか一方向のみを発振させることが望ましく、図１２に示すように、リング共振器型の光路内に、一方向に進行する光を通過させるとともに逆方向の光を遮断する光アイソレータ７５ａ、７５ｂを配置することが望ましい。
【０００５】
このような光アイソレータとしては一般に、ファラデー素子と、これに磁界を印加する磁石と、偏光素子とから構成されるものが多用されている。ファラデー素子は、ＹＩＧ（イットリウム−鉄−ガーネット）結晶やＢｉ置換ガーネット結晶等の磁性ガーネット結晶等を材質としたものが知られている。
【０００６】
次に図１３に、ＦＰ−ＴＦを用いた線形共振器型のレーザ光源８０の構成を示す。このレーザ光源８０は、一直線上に配置された、ＳＯＡ８１と、レンズ８２と、ＦＰ−ＴＦ８３と、ミラー８４とを有する。ＦＰ−ＴＦ８３は、内側に反射面が形成された２枚の平行平板状の透明電極８５ａ、８５ｂと、その間に挟まれた液晶８６からなり、電源８７が液晶８６に印加する電圧を変化させることにより、液晶の屈折率を変化させ、これによりＦＰ−ＴＦ８３を透過する波長を変化させる。
【０００７】
図１３に示すレーザ光源８０において、ＳＯＡ８１から出射した光はレンズ８２により収束光に変換された後、ＦＰ−ＴＦ８３に入射し、そのうち選択波長の光のみがＦＰ−ＴＦ８３を透過し、選択波長以外の光は反射される。透過した光は、共振器端を構成するミラー８４で反射されて、同一光路を戻り、ＦＰ−ＴＦ８３およびレンズ８２を透過して再びＳＯＡ８１に入射し、ＳＯＡ８１のレンズ８２と逆側の端面８１ａで反射されて、ＳＯＡ８１により増幅される。ＦＰ−ＴＦ８３で反射された光は、ＦＰ−ＴＦ８３が入射光の光軸に対して傾けて配置されているため、共振器の光路から除外され、ＳＯＡ８１に帰還することはない。以上より、線形共振器型のレーザ光源８０において、選択波長の光が共振器内を往復してレーザ発振することになる。
【０００８】
一方、レーザ光源の重要な用途として、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測を利用した光断層画像化装置が知られている。光断層画像化装置は、光源から射出されたコヒーレンス光を測定光と参照光とに分割した後、測定光が測定対象に照射されたときの反射光と参照光とを合波し、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ものである。その中でも、ＳＳ（Ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ）−ＯＣＴ計測による光断層画像化装置では、光源から射出される光の波長を時間的に変化させながら、波長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、深さ位置に対応した反射光強度分布を取得するものである。
【特許文献１】特許第２６４８４１７号公報
【非特許文献１】“Tunable Light Source Using a Liquid-Crystal Fabry-Perot Interferometer”、 IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS、 Vol.3、 No.6、 JUNE 1991
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、リング共振器型のレーザ光源では、その光路の構成故に光アイソレータが必要となる。従来の光アイソレータとしては、磁性ガーネット結晶等を材料としたファラデー素子を用いたものが一般的である。この素子は光通信で通常用いられる波長１．３〜１．５５μｍの光に対しては良好な特性を有するが、例えば光断層画像化装置で生体を測定対象とする場合はさらに短波長の光が好適であるとされており、その場合には種々の不具合が発生する。具体的には、１．３〜１．５５μｍよりも短波長の光を用いようとすると、良好な特性を有する磁性結晶が実用化されていない、光アイソレータに高コストの材質を使わざるを得ない、ファラデー素子のベルデ定数が小さくなるため印加磁界を大きくせざるをえず装置が大型化する、光散乱率が増加し光利用効率が低下する、等の問題が生じる。
【００１０】
また、リング共振器型は、どうしても共振器長が長くなるため、共振器が大型化する上に、ＳＯＡにて生成されたＡＳＥ光がレーザ発振に至るまでの光飽和時間が長くなるという不具合がある。通常、波長掃引レーザの波長掃引速度は光飽和時間で決まるため、共振器長の長い光源は、高速の波長掃引が困難である。
【００１１】
そこで線形共振器型の光源を用いることが考えられるが、図１３に示す線形共振器型の光源では、ＦＰ−ＴＦに液晶を用いているため応答速度が低く、これもまた高速の波長掃引が困難であるという問題がある。
【００１２】
ところで、レーザ光源等の光学装置においてバルク素子を用いる場合、光ファイバを用いた場合に比べ、高精度な組立、厳密な調整が必要になることからコストアップにつながるという短所がある。また、光路の一部に光ファイバを用いることを考えると、光ファイバ同士の光結合は容易であるのに対して、バルク素子と光ファイバとの光結合はレンズ等の光結合用の光学素子が必要になり、厳密な調整が要求されて一層のコストアップになる上に、どうしても光利用効率の大幅な低下が避けられないという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、装置の大型化を抑制し、低コストに製作可能であり、高い光利用効率と高速の波長掃引を実現可能な光源、および該光源を用いた光断層画像化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】
【００１４】
本発明の光源は、線形共振器型の光源であって、光増幅媒体と、所定方向の直線偏光のみを前記線形共振器内に進行させる偏光選択手段と、直交する２方向の偏光成分間に１／４波長分の位相差を付与する１／４波長位相子と、特定波長の光を透過させるとともに前記特定波長以外の光を反射する波長選択手段と、複数の複屈折ファイバを全体として偏波分散が補償されるように直列状に光結合してなる偏波分散補償ファイバの一端と他端とを光結合することによりループ状に形成され、前記線形共振器の１つの共振器端を構成するループ状ファイバとを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、「線形共振器型」と「リング共振器型」の区別は、単なる光路の形状のみで判断されるものではなく、光増幅媒体を通過する光の進行方向に基づいて考えるものとする。すなわち、「線形共振器型」は、光増幅媒体を往復する光（２方向に通過する光）が増幅されて発振するタイプを意味し、「リング共振器型」は光増幅媒体を１方向に通過する光が増幅されて発振するタイプを意味する。例えば、光路の一部がループ状になっていたとしても、光増幅媒体を往復する光が増幅されて発振するように構成されていれば、「線形共振器型」であるとする。
【００１６】
ここで、「複数の複屈折ファイバを全体として偏波分散が補償されるように」とは、複数の複屈折ファイバに光を伝播させたとき、直交する２方向の偏光成分の光の位相差が０になる、という意味である。
【００１７】
「複屈折ファイバ」としては、例えば、一般に偏波保存ファイバと呼ばれている光ファイバを使用することができる。
【００１８】
また、本発明の光断層画像化装置は、上記の本発明の光源と、前記光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、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合波する合波手段と、前記合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を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前記干渉光に基づき前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光源は、リング共振器型ではなく、線形共振器型の構成を採用しているため、ファラデー素子等からなる光アイソレータが不要となり、従来のリング共振器型の光源で問題とされた、装置の大型化や高コスト化、光利用効率の低下等の問題を回避することができる。また、本発明の光源は、従来の液晶を用いた線形共振器型のものとは異なり、液晶を用いない構成が可能であるため、高速の波長掃引が可能である。さらに、本発明の光源は、偏波分散補償ファイバを用いたループ状ファイバ素子により線形共振器の１つの共振器端を構成しているため、安価に製作可能であり、他の光ファイバと結合させる際にも高効率に結合可能である。
【００２０】
本発明の光断層画像化装置によれば、本発明の光源を備え、該光源から射出された光を用いて断層画像を取得するものであるため、装置の大型化を抑制して低コストに製作可能であり、高い光利用効率で高速の波長掃引による計測が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
まず初めに、本発明の光源に用いられる偏波分散補償ファイバおよびループ状ファイバ素子について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる偏波分散補償ファイバおよびループ状ファイバ素子の構成を説明するための図である。本発明の光源に用いられる偏波分散補償ファイバおよびループ状ファイバ素子は、複数の複屈折ファイバを光結合して構成されるものであるが、図１に示す実施形態では、説明を簡単にするために、２つの光ファイバ１、２を用いた構成例を示している。
【００２３】
また、図１に示す実施形態では、複屈折ファイバとしてＰＡＮＤＡ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  −ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  ＡＮＤ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ）ファイバを用いた例を示すが、本発明に使用可能な光ファイバはこれに限定されず、複屈折ファイバであればよく、例えばコアの形状を非軸対称にした楕円コア型の光ファイバを用いてもよい。
【００２４】
図２にＰＡＮＤＡファイバの光軸に垂直な面内方向の断面図を示す。なお、ファイバの光軸とは、コアの伸長方向を意味する。図２に示すように、ＰＡＮＤＡファイバ１０は、クラッド１１の中心に位置するコア１２の両側に配置された２つの応力付与部１３ａ、１３ｂを有する。２つの応力付与部１３ａ、１３ｂが配置されている方向の軸を遅軸（Ｓｌｏｗ  Ａｘｉｓ）といい、この断面において遅軸に直交する方向の軸を速軸（Ｆａｓｔ  Ａｘｉｓ）という。応力付与部１３ａ、１３ｂを設けて、遅軸方向に応力を発生させることにより、遅軸方向と速軸方向とでコアの有効屈折率を異ならせることができ、複屈折性を持たせることができる。
【００２５】
このコアの遅軸方向と速軸方向における有効屈折率の相違は、いわゆる常光と異常光の有効屈折率の相違に相当する。遅軸方向と速軸方向のコアの有効屈折率をｎｓ、ｎｆとし、これらの屈折率差Δｎ＝｜ｎｓ−ｎｆ｜を用いると、長さＺのＰＡＮＤＡファイバを波長λの光が伝播した後、遅軸方向と速軸方向の位相差δは以下の関係式（１）で表される。
Ｚ＝（δ×λ）／（２π×Δｎ）      （１）
上記関係式は、ＰＡＮＤＡファイバに限定されず、複屈折ファイバであれば同様に考えることができる。複屈折ファイバに光を伝播させることにより、屈折率の異なる２方向（遅軸方向と速軸方向）とでδの位相差を付与することができる。すなわち、光ファイバのみで、光軸に直交する２方向の光成分に対して所望の位相差を付与する位相差素子を実現することができる。
【００２６】
次に、２本の複屈折ファイバを光が伝播する場合について考える。図１（ａ）に、２つの光ファイバ１、２がそれぞれの端面１ａ、２ａを対向させて直列状に配置された図を示す。光ファイバ１、２は、ＰＡＮＤＡファイバであり、端面１ａの遅軸と端面２ａの速軸とが平行になるように対向している。
【００２７】
この遅軸と速軸の位置関係を保持したまま、図１（ｂ）に示すように、端面１ａ、２ａをコア領域を一致させて密着接合させて接合部３ａを形成し、光ファイバ１、２を直列状に光結合する。この光結合には、例えば公知の光ファイバの融着技術を用いることができる。図１（ｂ）のＢ内に、接合部３ａにおける、２つの複屈折ファイバの遅軸と速軸が平行になるよう接合される様子を模式的に示す。
【００２８】
図１（ｂ）に示す光ファイバ１、２からなるファイバにおいて、光ファイバ１の接合されていない端面１ｂから光が入射し、光ファイバ１、２を伝播して、光ファイバ２の接合されていない端面２ｂから出射したときのことを考える。
【００２９】
光ファイバ１の光軸方向の長さをＺ１とし、コアの遅軸方向と速軸方向における有効屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１とする。光ファイバ２の光軸方向の長さをＺ２とし、コアの遅軸方向と速軸方向における有効屈折率をそれぞれｎｓ２、ｎｆ２とする。上記式（１）から、端面１ｂでの入射光に対して端面２ｂでの出射光は、下記式（２）の位相差δを持つことになる。
【００３０】
δ＝｜（ｎｆ１×Ｚ１＋ｎｓ２×Ｚ２）−（ｎｓ１×Ｚ１＋ｎｆ２×Ｚ２）｜×（２π／λ）      （２）
すなわち、ｎｓ１、ｎｆ１、Ｚ１、ｎｓ２、ｎｆ２、Ｚ２の各値を設定することにより、伝播する光に所望の位相差δを持たせることができる。
【００３１】
光ファイバ１、２が同一素材の場合、または遅軸方向と速軸方向の屈折率がそれぞれ光ファイバ１、２で等しい場合は、ｎｓ１＝ｎｓ２＝ｎｓ、ｎｆ１＝ｎｆ２＝ｎｆのようにおくことができるので、式（２）は下記式（３）のように表される。
δ＝｜（ｎｆ−ｎｓ）×（Ｚ１−Ｚ２）｜×（２π／λ）      （３）
この場合は、ｎｆ、ｎｓ、Ｚ１、Ｚ２の各値を設定することにより、所望の位相差δを得ることができる。
【００３２】
さらに、ファイバ１、２の長さの差ΔＺ＝｜Ｚ１−Ｚ２｜とおき、上述した屈折率差Δｎｓｆ＝｜ｎｓ−ｎｆ｜を用いると、式（３）は下記式（４）のように表され、伝播した光は、光軸に垂直な面内の直交する２方向でδの位相差が付与されることになる。
δ＝Δｎｓｆ×ΔＺ×（２π／λ）      （４）
ここで、仮に、２つの光ファイバ１、２が同一素材で構成され、かつ長さが等しいとすると、上記式（３）からわかるように、ｎｆ、ｎｓの値によらずδ＝０となる。この場合、光ファイバ１が有する複屈折性と光ファイバ２が有する複屈折性がキャンセルされ、入射光の遅軸方向と速軸方向との位相差と、出射光の遅軸方向と速軸方向との位相差は等しくなる。
【００３３】
このように複数の複屈折ファイバからなり、全体として複屈折性がキャンセルされたファイバを偏波分散補償ファイバとよぶ。図１（ｂ）では、光ファイバ１、２が直列状に光結合されて全体として複屈折性がキャンセルされている光ファイバとして、偏波分散補償ファイバ３を図示している。なお、偏波分散補償ファイバは、必ずしも同一素材、同一長さのファイバで構成する必要はなく、全体として複屈折性がキャンセルされていればよい。例えば、異なる素材からなる２つの複屈折ファイバを用いた場合は、光学的光路長（屈折率×幾何学的長さ）が等しくなるように考慮することで構成可能である。偏波分散補償ファイバを用いれば、入射光と出射光の偏光状態は同じになるため、実質的に偏光状態を保存して光を伝送させることが可能になる。
【００３４】
従来、直線偏光を直線偏光のまま伝送するには、偏波保存ファイバの遅軸あるいは速軸の方向に偏光方向を一致させて入射させる方法がよく採用されている。しかし、この方法は軸合わせの調整が必要であり、困難で煩雑な作業を伴う。これに対して、偏波分散補償ファイバを用いれば、軸合わせをすることなく、直線偏光を直線偏光のまま伝送することができる。
【００３５】
また、従来、直線偏光を直線偏光のまま、円偏光を円偏光のままのように、偏光状態を保存して光を伝送するには、ビート長の整数倍の長さの偏波保存ファイバを用いる方法が知られている。しかし、ビート長は波長と複屈折率で決まるため、この方法では波長依存性がある。これに対して、本実施形態の偏波分散補償ファイバでは、式（３）からわかるように、波長に無関係にδ＝０となるため、波長依存性はなく、広帯域光源の使用も可能である。また、ビート長を使用するものは、複屈折率と波長を用いてビート長を算出し、伝播距離がビート長の整数倍になるように光ファイバを加工する必要があるが、本実施形態の偏波分散補償ファイバは、ファイバ長をビート長に設定しなくても、同一素材の光ファイバであれば長さの等しい２つの光ファイバを準備すればよいだけであるため、容易に作製可能である。
【００３６】
ここで、偏波分散補償ファイバを製作するときの誤差を考える。仮に同一素材の光ファイバ１、２が長さの誤差Δｔを有するとすると、全体での光路長の誤差はΔｔ×Δｎｓｆとなる。これが波長より十分小さければよいため、Δｔ≪λ／Δｎｓｆとなる。λ／Δｎｓｆはすなわちビート長であるから、Δｔ≪ビート長となり、市販のＰＡＮＤＡファイバの一例ではビート長は約２ｍｍであるから、十分に実現可能である。
【００３７】
次に、偏波分散補償ファイバを用いて構成されるループ状ファイバ素子について、図１（ｃ）を参照しながら説明する。まず、図１（ｂ）の光ファイバ１、２が直列状に接続されて偏波分散が補償された状態から、端面１ｂと端面２ｂとを光結合して、全体としてループ状のループ状ファイバ素子５を形成する。この光結合には、例えば公知の光ファイバの融着技術を用いることができる。図１（ｃ）のＣ内は、ループ状ファイバ素子５の結合部の一実施態様を模式的に示している。
【００３８】
図１（ｃ）に示す例は、ループ状ファイバ素子５における端面１ｂと端面２ｂとが結合された結合部に、ファイバカプラ４を設けた例である。ファイバカプラ４はループ状ファイバ素子５に光を入出力可能な外部ポートとして機能する。なお、本発明で使用可能な外部ポートは、ループ状ファイバ素子５に光を入出力可能なものであればよく、ファイバカプラに限定されないが、ファイバカプラ４を用いることにより、光の分岐比を設定することが可能である。また、ファイバカプラ４のループ状ファイバ素子５の反対側には２つの光ファイバ６、７を接続してもよい。
【００３９】
なお、光ファイバ６、７は光ファイバ１、２と別のファイバで構成してもよく、あるいは、偏波分散補償ファイバの両端に光ファイバ６、７に相当する長さを余分に持たせた光ファイバを用意し、この光ファイバの端から余分な長さの位置で光結合して、図１（ｃ）に示すような構成としてもよい。
【００４０】
図１（ｃ）に示す構成において、例えば光ファイバ６から入射した光は、ファイバカプラ４の分岐比に応じて概略２分割され、２分割されたうちの一方の光はファイバカプラ４を通過して光ファイバ１から光ファイバ２へと伝播して再びファイバカプラ４に戻り、他方の光はファイバカプラ４を通過して光ファイバ２から光ファイバ１へと伝播して再びファイバカプラ４に戻る。
【００４１】
これら逆方向に伝播してファイバカプラ４に戻る２つの成分の光の和が、ループ状ファイバ素子５に入射して、ループ状ファイバ素子５を伝播してファイバカプラ４に戻る光成分となる。そして、ファイバカプラ４に戻った光は、ファイバカプラ４の分岐比に応じて概略２分割され、２分割されたうちの一方の光は光ファイバ６へ戻り、他方の光は光ファイバ７へ向かう。
【００４２】
なお、図１（ｃ）のＣ内に示す実施態様では２つの複屈折ファイバの遅軸が直交するように結合されているが、本実施態様に限らず、２つの複屈折ファイバの遅軸間の角度を任意に設定して結合してもよい。これを図３を参照しながら説明する。図３は、図１（ｂ）の偏波分散補償ファイバの一端を他端に対して光軸の周りにα回転させた状態を示す図である。図３に示す状態で、端面１ｂにおける遅軸方向をｘ１方向、速軸方向をｙ１方向とし、端面２ｂにおけるｘ１方向と同方向をｘ２方向、ｙ１方向と同方向をｙ２方向とし、端面２ｂにおけるｘ１方向からα回転した方向をｘ方向、ｙ１方向からα回転した方向をｙ方向とする。ｙ方向と端面２ｂにおける遅軸方向とは同方向となる。
【００４３】
ここで、光を電場ベクトルとして考え、端面１ｂからの入射光のｘ１方向、ｙ１方向の成分を、
（Ａｘ・ｅｘｐ（ｉφｘ），  Ａｙ・ｅｘｐ（ｉφｙ））
とする。ここで、Ａｘ、Ａｙはそれぞれ各方向の振幅であり、φｘ、φｙはそれぞれ各方向の位相である。すると、端面２ｂでのｘ方向、ｙ方向の成分は、
（Ａｙ・ｓｉｎα・ｅｘｐ（ｉφｙ）＋Ａｘ・ｃｏｓα・ｅｘｐ（ｉφｘ），  Ａｙ・ｃｏｓα・ｅｘｐ（ｉφｙ）−Ａｘ・ｓｉｎα・ｅｘｐ（ｉφｘ））
となる。
【００４４】
本発明の光源においては、後述のように偏波分散補償ファイバおよびループ状ファイバ素子に円偏光を伝播させるものであるから、端面１ｂに右回りの円偏光を入射させた場合を想定すると、Ａｘ＝Ａｙ、  φｙ＝φｘ＋π／２とすることができ、上記の端面２ｂでのｘ方向、ｙ方向の成分は、
Ａｘ・ｅｘｐ（ｉα）・（ｅｘｐ（ｉφｘ），  ｅｘｐ（ｉφｙ））。
となる。すなわち、任意の角度としてα回転させても端面２ｂからは右回りの円偏光が出射される。
【００４５】
よって、光ファイバ６に入射した光に対し、ループ状ファイバ素子５のループ状の光路を伝播して光ファイバ７から出射される光は、入射光と同じ位相をもつものとなる。すなわち、ループ状ファイバ素子５は入射光の位相を保存して出射する素子の機能を有する。
【００４６】
例えば、進行方向から見て右回りの円偏光がループ状ファイバ素子５に入射した場合を考えると、この光がループ状ファイバ素子５のループ状の光路を伝播した後も、進行方向から見て右回りの円偏光として出射される。
【００４７】
上記では、２つの複屈折ファイバを用いたループ状ファイバ素子について説明したが、本発明のループ状ファイバ素子に用いるファイバの数はこれに限定されず、偏波分散補償ファイバが構成されていれば、任意の数のファイバを使用可能である。一例として、図４に複屈折ファイバである光ファイバ１５ｉ、１５ｉ＋１、…、１５ｎ−１、１５ｎからなる偏波分散補償ファイバを用いて構成されたループ状ファイバ素子１５を示す。
【００４８】
次に、偏波分散補償ファイバおよびループ状ファイバ素子を備えた本発明の光源の実施形態について説明する。図５は、本発明の一実施形態にかかる光源２０の構成図であり、図６は光源２０の基の構成となる光源５０の構成図である。まず図６を参照しながら、光源５０について説明する。
【００４９】
図６に示す光源５０は、光路内を光が往復することによりレーザ発振が行われる線形共振器型の光源である。レーザ発振が行われる光源としては、従来技術の項で述べたように周回光路を有するリング共振器型を採用したものもあるが、リング共振器型は、アイソレータが必要であり、装置全体が大型化する傾向にあるとともに、波長掃引する際には共振器長の増大に起因して高速の波長掃引が困難である等の不具合がある。線形共振器型は、このような不具合を有しない点でリング共振器型に比べて有利と言える。
【００５０】
光源５０は、２つの共振器端５１、５７の間に、光路に沿って順に配置された、光増幅媒体５２と、所定方向の直線偏光のみ共振器内を進行させる偏光選択手段５３と、直交する２方向の偏光成分間に１／４波長分の位相差を付与する第１の１／４波長位相子５４と、特定波長の光を透過するとともに特定波長以外の光を反射する波長選択手段５５と、直交する２方向の偏光成分間に１／４波長分の位相差を付与する第２の１／４波長位相子５６とを備える。
【００５１】
波長選択手段５５は、微小間隔を持って対向配置された２つの反射面５５ａ、５５ｂを有するファブリーペローチューナブルフィルターを用いている。これら反射面５５ａ、５５ｂの間隔を可変とすることで透過させる波長を可変にでき、発振させる光の波長を変更できる。
【００５２】
上記構成の光源５０では、偏光選択手段５３、第１の１／４波長位相子５４、第２の１／４波長位相子５６により、波長選択手段５５を透過した特定波長の光のみが線形共振器内を往復して光増幅媒体５２により増幅されて発振し、波長選択手段５５で反射された特定波長以外の光は線形共振器内を往復できず光増幅媒体５２に再入射することはない。なお、光源５０は、共振器内で軸上前後に進行する円偏光を重ね合わせたツイストモード共振器の構成を採っており、２つの１／４波長位相子間のレーザ光の軸上のエネルギー密度は位置によらず均一である。
【００５３】
次に、図５を参照しながら、本発明の実施形態にかかる光源２０の詳細構成について説明する。図５に示す光源２０は、線形共振器型の波長可変光源であり、光路に沿って順に、光ファイバＦ１０、光結合用のレンズ２２、ＳＯＡ２３、光結合およびコリメート用のレンズ２４、偏光子２５、λ／４板２６、光結合およびコリメート用のレンズ２７、ファイバ型のファブリーペローチューナブルフィルター３０、光コネクタ３１、偏波分散補償ファイバ３２、ループ状ファイバ素子３３が配置されてなる。そのうち、光結合用のレンズ２２、ＳＯＡ２３、レンズ２４、偏光子２５、λ／４板２６、レンズ２７は、不図示の支持基板状に配置されモジュール２１として一体的に構成されている。
【００５４】
光ファイバＦ１０は、ＰＡＮＤＡファイバ等の偏波保存ファイバを用いることが好ましいが、短いものであればシングルモードファイバを用いてもよい。光ファイバＦ１０のレンズ２２とは逆側の端面Ｆ１０ａは高反射コート（ＨＲコート）が施されており、共振器端として機能する。光ファイバＦ１０はレンズ２２を介してＳＯＡ２３と光結合している。
【００５５】
ＳＯＡ２３はいわゆる半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と呼ばれるものであり、光増幅媒体として機能する。ＳＯＡ２３の代わりに、例えばレーザ媒質や、ＳＬＤ等を用いることができる。
【００５６】
偏光子２５は偏光選択手段として機能するものである。偏光子２５は、所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させ、それ以外の光を吸収する。偏光選択手段として、偏光子２５の代わりに、所定の偏光方向の直線偏光のみを共振器内に通過させ、それと直交する方向の直線偏光は共振器外に排除するように配置された偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【００５７】
λ／４板２６は、直交する２方向の偏光成分間に１／４波長分の位相差を付与するものであり、図６に示す第１の１／４波長位相子５４に相当する。
【００５８】
ファブリーペローチューナブルフィルター３０は、波長選択手段であり、特定波長の光のみ透過させ、それ以外の波長の光を反射する。本実施形態では、間隔を持って対向配置された２つの光ファイバＦ１２、Ｆ１３の対向する端面Ｆ１２ａ、Ｆ１３ａを反射面として、ファブリーペローチューナブルフィルター３０が構成されている。端面Ｆ１２ａ、Ｆ１３ａの間隔は変更可能に構成され、この間隔を変更することにより透過させる波長を変更可能である。なお、図５では、図の明確化のために端面Ｆ１２ａ、Ｆ１３ａの間隔を広くとっているが、実際にはサブミクロンオーダーの微小間隔である。
【００５９】
図７に、ファブリーペローチューナブルフィルター３０の構成例を示す。図７の構成例では、光ファイバＦ１２、Ｆ１３の先端部にはそれぞれフェルール６１、６２が装着されており、フェルール６１、６２はそれぞれ保持具６３、６４により保持されており、保持具６３、６４の間にはアクチュエータ６５が配置されている。アクチュエータ６５を不図示の制御手段により端面Ｆ１２ａ、Ｆ１３ａに垂直な方向（図７の矢印方向）に駆動させることにより、端面Ｆ１２ａ、Ｆ１３ａの間隔を変更する。
【００６０】
光ファイバＦ１３は、光コネクタ３１により偏波分散補償ファイバ３２と接続されている。本実施形態における偏波分散補償ファイバ３２は、２つの複屈折ファイバＰＦ１、ＰＦ２が全体として偏波分散が補償されるように直列状に光結合されたものである。偏波分散補償ファイバ３２は、外部出力用の光ファイバＦ１４とともに、ファイバカプラ３４の一側に接続されている。
【００６１】
本実施形態におけるループ状ファイバ素子３３は、２つの複屈折ファイバＰＦ３、ＰＦ４を全体として偏波分散が補償されるように直列状に光結合してなる偏波分散補償ファイバの一端と他端とをファイバカプラ３４の他側に接続して光結合することによりループ状に形成されたものである。ループ状ファイバ素子３３は、前述したループ状ファイバ素子５と同様の構成であり、入射光と出射光の位相は同じとなる。ループ状ファイバ素子３３は、１つの共振器端を構成するとともに、光源２０においては、λ／４板と同様の作用を有する。すなわち、光源２０におけるループ状ファイバ素子３３は、図６に示す光源５０における第２の１／４波長位相子５６および共振器端５７を合わせたものと実質的に同様の作用を有する。
【００６２】
なお、図５では光源２０の下方に、ファブリーペローチューナブルフィルター３０における反射光、透過光に関する偏光状態を記号を用いて模式的に示している。図５の偏光状態を示す記号のうち、上下方向両矢印の記号は偏光面が紙面内方向の直線偏光を意味し、円中心に点が付された記号は偏光面が紙面に垂直な方向の直線偏光を意味し、円弧状の矢印の記号は円偏光を意味する。円偏光については、矢印の方向により右回りの円偏光、左回りの円偏光を区別するものとする。また、偏光状態の記号は、各光の進行方向から見たものである。
【００６３】
上記構成の光源２０の動作について説明する。ＳＯＡ２３のレンズ２４側の端面から出射した光は、レンズ２４により平行光に変換され、偏光子２５において所定方向の直線偏光のみ透過する。偏光子２５を透過した直線偏光は、λ／４板２６により右回りの円偏光に変換され、レンズ２７により集光されてファブリーペローチューナブルフィルター３０に入射し、ファブリーペローチューナブルフィルター３０において、所定波長の光のみが透過し、それ以外の光は反射される。
【００６４】
反射された光は、左回りの円偏光で往路と同一光路を逆方向に進行し、レンズ２７により平行光化され、λ／４板２６により、往路で偏光子２５を透過した直線偏光と偏光方向が直交する直線偏光に変換される。この変換後の直線偏光は偏光子２５で遮断されるため、再びＳＯＡ２３に入射することはなく、共振器内を周回することはない。
【００６５】
一方、ファブリーペローチューナブルフィルター３０を透過した光は、光コネクタ３１を経由して偏波分散補償ファイバ３２により伝送される。偏波分散補償ファイバ３２は、偏波分散が０であるから、偏波分散補償ファイバ３２からは入射時と同じ右回りの円偏光が出射される。この円偏光はファイバカプラ３４を経由してループ状ファイバ素子３３に入射する。以上がＳＯＡ２３からループ状ファイバ素子３３までの往路である。
【００６６】
ループ状ファイバ素子３３のループ状光路を周回してファイバカプラ３４に帰還した光は、ループ状ファイバ素子３３に入射したときの位相を保存しているため、入射時と同じ右回りの円偏光となる。この右回りの円偏光はファイバカプラ３４を介して偏波分散補償ファイバ３２に入射し、偏波分散補償ファイバ３２から右回りの円偏光として出射された後、光コネクタ３１およびファブリーペローチューナブルフィルター３０を透過し、レンズ２７により平行光に変換され、λ／４板２６に入射する。λ／４板２６において、右回りの円偏光は往路の直線偏光と同方向の直線偏光に変換され、偏光子２５を透過し、レンズ２４により集光され、ＳＯＡ２３に再入射する。
【００６７】
ＳＯＡ２３に入射した光は、ＳＯＡ２３で増幅作用を受け、ＳＯＡ２３のレンズ２２側から出射し、レンズ２２を経由して光ファイバＦ１０に入射して光ファイバＦ１０を伝播し、光ファイバＦ１０のＨＲコートが施された端面Ｆ１０ａで反射されて同一光路を戻り、レンズ２２を経由してＳＯＡ２３に入射し、増幅される。
【００６８】
以後、同様の動作が繰り返されて、光源２０でレーザ光が発振され、発振されたレーザ光が出力される。以上説明したように、光源２０は、ツイストモードのみを発振させうるツイストモード光共振器を実現できる。
【００６９】
さらに、ファブリーペローチューナブルフィルター３０で選択的に透過させる波長を変化させることにより、発振させるレーザ光の波長を変更できる。発振させるレーザ光の波長を掃引することにより、光源２０において波長掃引可能な波長可変光源を実現できる。
【００７０】
従来、図６に示す光源を実現する際には、１／４波長位相子としてλ／４板やソレイユ−バビネ補償板、共振器端としてミラー等のバルク素子を用いることが一般的であった。しかし、λ／４板やソレイユ−バビネ補償板の材質となる雲母、水晶等は、それ自体がガラス等に比較して高価である上に、バルク材料であることから、光学素子として用いるためには高精度な加工が必要となり、コストアップの要因となる。また、一般に雲母、水晶等の光学結晶は、波長分散量が大きいため、広帯域光を光源とする場合は、波長による特性劣化が大きくなるという問題がある。このような波長依存性による劣化を補正した位相差板を製作するためには、高精度な波長分散補正設計、および高精度な製作技術が必要となり、より一層のコストアップ要因となる。その上、上記バルク素子を用いた場合には、高精度な組立調整が必要であり高コストになる上に、安定性もよいとは言えない。また、途中の光路に光ファイバを用いた場合には、光ファイバとバルク部材を結合するためのレンズ等の部品が必要であり、部品数増加や調整によるコストアップや、光ファイバとバルク部材の結合に伴う光量損失が避けられなかった。
【００７１】
これに対して、本実施形態の光源２０は、光ファイバからなるループ状ファイバ素子３３を用いているため、安定性が高く、従来のバルク部材を用いた光源に比べて、煩雑な調整は不要で組立が容易となり、他の光ファイバと結合する場合も結合用のレンズは不要となり高効率に光結合が可能である。また、ループ状ファイバ素子３３は、偏波分散補償ファイバを用いているため、波長依存性に関する問題もない、という多数の長所を有する。さらに、光源２０では、ファブリーペローチューナブルフィルター３０とループ状ファイバ素子３３との間を偏波分散補償ファイバ３２により導波しているため、実質的に偏光状態の保存性を向上させることができる。
【００７２】
なお、本発明の波長可変光源は、種々の変形が可能である。例えば、図５に示す光源２０では、１つの共振器端を光ファイバＦ１０にＨＲコートを施すことにより構成しているが、これに限定するものではなく、図８に示す波長可変光源４０のように、ＳＯＡ４２の１つの端面４２ａにＨＲコートを施すことにより、共振器端として機能させてもよい。ＳＯＡ４２に共振器端の機能を付加することで、図５に示す光ファイバＦ１０、レンズ２２を省略することができ、部品点数の削減およびそれに伴うコストダウンを図ることができる。また、図５に示すモジュール２１に代えてモジュール２１よりも小型のモジュール４１を採用可能なため、装置の小型化を図ることができる。なお、図８に示す波長可変光源４０は、上記以外の構成は図５に示す光源２０と同様であるため、同様の構成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。
【００７３】
その他の共振器端の構成としては、例えば、リング状の光ファイバおよびファイバカプラからなる部材を用いてもよい。
【００７４】
また、伝播する光の偏光状態の保存性を向上させるために、図９に示す波長可変光源４５のように、複屈折ファイバＰＦ５、ＰＦ６を用いてファブリーペローチューナブルフィルター４６を構成してもよい。波長可変光源４５では、図５に示す光源２０の光ファイバＦ１２、Ｆ１３の代わりに、複屈折ファイバＰＦ５、ＰＦ６を用い、これらの対向する端面ＰＦ５ａ、ＰＦ６ａをファブリーペローチューナブルフィルター４６の反射面としている。複屈折ファイバＰＦ５、ＰＦ６は、偏波分散補償ファイバの接合面を接合せずに微小間隔離して配置したものと同様の構成を有する。より詳しくは、複屈折ファイバＰＦ５、ＰＦ６は、互いの遅軸と速軸が平行になるように対向され、複屈折ファイバＰＦ５、ＰＦ６を一体的に見たとき、全体として偏波分散が補償されている。なお、図９に示す波長可変光源４５は、上記以外の構成は図８に示す波長可変光源４０と同様であるため、同様の構成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。
【００７５】
また、λ／４板２６の代わりに、フレネルロムを用いてもよい。フレネルロムは、全反射を利用した複屈折素子であり、ほとんど波長依存性を有しない。図１０に示すように、フレネルロム４８の入射面４８ａに、入射面４８ａの稜線と４５度をなす方向を偏光方向とする直線偏光を入射させると、この光はフレネルロム４８内部で２回反射し、入射面と対向する面４８ｂから円偏光として射出される。
【００７６】
次に、本発明の一実施形態による光断層画像化装置について説明する。この光断層画像化装置は、上記の本実施形態にかかる光源を用いて測定対象の光断層画像を取得するものである。図１１は本発明の一実施形態による光断層画像化装置１００の構成を示す図である。光断層画像化装置１００は、マッハツェンダー型干渉計を用いて、例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前述のＳＳ−ＯＣＴ計測により取得するものである。
【００７７】
光断層画像化装置１００は、発振波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光Ｌを射出する光源ユニット１１０と、光源ユニット１１０から射出された光Ｌを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割する光分割手段１０１と、光分割手段１０１により分割された参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整手段１２０と、光分割手段１０１により分割された測定光Ｌ１を測定対象Ｓまで導波するプローブ１３０と、プローブ１３０から測定光Ｌ１が測定対象Ｓに照射されたときに測定対象Ｓで反射した反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とを合波する合波手段１０４と、合波手段１０４により合波された反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉により生じる干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを検出する干渉光検出手段１４０と、干渉光検出手段１４０により検出された干渉光に基づき測定対象Ｓの断層画像を取得する画像取得手段１５０とを有している。
【００７８】
光源ユニット１１０は、発振波長を一定の周期で掃引させながら光Ｌを射出する線形共振器型の波長可変レーザ装置であり、上述した実施形態にかかる波長可変光源を用いて構成される。光源ユニット１１０からの光Ｌは光ファイバＦ１により出力され、光ファイバＦ１に接続された光分割手段１０１に入射する。
【００７９】
光分割手段１０１は、例えば２×２の光ファイバカプラから構成されており、光源ユニット１１０から光ファイバＦ１を介して導波した光Ｌを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割する。光分割手段１０１は、２本の光ファイバＦ２、Ｆ３にそれぞれ光学的に接続されており、測定光Ｌ１は光ファイバＦ２により導波され、参照光Ｌ２は光ファイバＦ３により導波される。
【００８０】
光ファイバＦ２にはサーキュレータ１０２が接続されており、サーキュレータ１０２には光ファイバＦ４、Ｆ５が接続されている。光ファイバＦ４には測定光Ｌ１を測定対象Ｓまで導波するプローブ１３０が接続されている。
【００８１】
光プローブ１３０は、例えば内視鏡の鉗子チャンネルを介して体腔内に挿入されるものであって、不図示のコネクタにより光ファイバＦ４に対し着脱可能に取り付けられている。プローブ１３０から射出した測定光Ｌ１は測定対象Ｓに照射される。そして、測定対象Ｓで反射された反射光Ｌ３は、光ファイバＦ４により導波されて、サーキュレータ１０２に入射し、サーキュレータ１０２から光ファイバＦ５側に射出され、光ファイバＦ５に接続されている合波手段１０４に入射する。
【００８２】
一方、光ファイバＦ３にはサーキュレータ１０３が接続されており、サーキュレータ１０３には光ファイバＦ６、Ｆ７が接続されている。光ファイバＦ６には、断層画像の取得領域を調整するために参照光Ｌ２の光路長を変更する光路長調整手段１２０が接続されている。
【００８３】
光路長調整手段１２０は、光ファイバＦ６から射出された参照光Ｌ２を平行光化するコリメートレンズ１２０ａと、直交する２つの反射面を有し、この２つの反射面でコリメートレンズ１２０ａにより平行光化された参照光Ｌ２を反射する反射ミラー１２０ｂと、反射ミラー１２０ｂの２つの反射面で反射された参照光Ｌ２を再び反射ミラー１２０ｂへ帰還させて入射光と逆方向に同一光路を進行させる光ターミネータ１２０ｃを有している。反射ミラー１２０ｂは、不図示の可動ステージ上に固定されており、この可動ステージを移動させることにより反射ミラー１２０ｂがコリメートレンズ１２０ａの光軸方向（図１１の矢印Ａの方向）へ移動し、これにより、参照光Ｌ２の光路長が変更する。なお、光路長調整手段１２０は、上記構成のものに限定されず、参照光Ｌ２の光路長を変更可能であればその他の構成を採用してもよい。
【００８４】
光路長調整手段１２０により光路長が変更された参照光Ｌ２は、光ファイバＦ６により導波されて、サーキュレータ１０３に入射し、サーキュレータ１０３から光ファイバＦ７側に射出され、光ファイバＦ７に接続されている合波手段１０４に入射する。
【００８５】
合波手段１０４は、例えば２×２の光ファイバカプラからなり、光ファイバＦ５により導波された反射光Ｌ３と、光ファイバＦ７により導波された参照光Ｌ２とを合波するものである。合波手段１０４での合波により干渉光が生じ、この干渉光は合波手段１０４により二分されて２つの干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂとなり、それぞれ光ファイバＦ８、Ｆ９へ射出される。光ファイバＦ８、Ｆ９によりそれぞれ導波された干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂは、干渉光検出手段１４０に入射する。
【００８６】
干渉光検出手段１４０は、干渉光Ｌ４ａを検出する光検出部１４０ａと、干渉光Ｌ４ｂを検出する光検出部１４０ｂと、光検出部１４０ａにより検出された干渉光Ｌ４ａと光検出部１４０ｂにより検出された干渉光Ｌ４ｂとの差分を増幅しバランス検波を行って干渉信号を得る演算手段１４０ｃとを有している。この機構により、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。
【００８７】
干渉光検出手段１４０は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムからなる画像取得手段１５０に接続され、画像取得手段１５０はＣＲＴや液晶表示装置等からなる表示装置１６０に接続されている。画像取得手段１５０は干渉光検出手段１４０から出力された干渉信号をフーリエ変換することにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度等の反射情報を取得し、この情報を用いて測定対象Ｓの断層画像を生成する。表示装置１６０は、画像取得手段１５０により取得された断層画像を表示する。
【００８８】
ここで、干渉光検出手段１４０および画像取得手段１５０における干渉光Ｌ４の検出および画像の生成について簡単に説明する。なお、この点の詳細については「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」に詳しい記載がなされている。
【００８９】
測定光Ｌ１が測定対象Ｓに照射されたとき、測定対象Ｓの各深さ位置からの反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とがいろいろな光路長差をもって干渉しあう際の各光路長差ｌに対する干渉縞の光強度をＳ（ｌ）とすると、干渉光検出手段１４０において検出される光強度Ｉ（ｋ）は、
Ｉ（ｋ）＝∫０∞Ｓ（ｌ）［１＋ｃｏｓ（ｋｌ）］ｄｌ  ・・・（５）
で表される。ここで、ｋは波数、ｌは光路長差である。式（５）は波数ｋを変数とする光周波数領域のインターフェログラムとして与えられていると考えることができる。このため、画像取得手段１５０において、干渉光検出手段１４０が検出したスペクトル干渉縞をフーリエ変換にかけて周波数解析を行い、干渉光Ｌ４の光強度Ｓ（ｌ）を決定することにより、測定対象Ｓの測定開始位置からの距離情報と反射強度情報とを取得し、断層画像を生成することができる。
【００９０】
次に、上記構成を有する光断層画像化装置１００の動作例について説明する。まず、光路長調整手段１２０において、測定可能領域内に測定対象Ｓが位置するように光路長の調整が行われる。その後、光源ユニット１１０から光Ｌが射出され、光Ｌは光分割手段１０１により測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割される。測定光Ｌ１はプローブ１３０により体腔内に導波され測定対象Ｓに照射される。そして、測定対象Ｓからの反射光Ｌ３が参照光Ｌ２と合波手段１０４により合波され、反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂが干渉光検出手段１４０により検出されて干渉信号として出される。この干渉信号が画像取得手段１５０において周波数解析されることにより断層画像が取得される。
【００９１】
なお、プローブ１３０を回転させること等により、測定対象Ｓに対して測定光Ｌ１を１次元方向に走査させれば、この走査方向に沿った各部分において測定対象Ｓの深さ方向の情報が得られるので、この走査方向を含む断層面についての断層画像を取得することができる。また、測定対象Ｓに対して測定光Ｌ１を、上記走査方向に対して直交する第２の方向に走査させることにより、この第２の方向を含む断層面についての断層画像をさらに取得することも可能である。
【００９２】
なお、上記例ではマッハツェンダー型干渉計を用いた光断層画像化装置の例について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、マイケルソン型干渉計やフィゾー型干渉計等、別の種類の干渉計を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明の一実施形態による偏波分散補償ファイバおよびループ状ファイバ素子の構成を説明するための図
【図２】ＰＡＮＤＡファイバの断面図
【図３】偏波分散補償ファイバの特性を説明するための図
【図４】本発明の別の実施形態によるファイバ型位相素子の構成を示す図
【図５】本発明の一実施形態による光源の構成を示す図
【図６】本発明の一実施形態による光源の機能的な構成を示す図
【図７】発明の一実施形態にかかるファイバ型のファブリーペローチューナブルフィルターの構成を示す図
【図８】本発明の別の実施形態による光源の構成を示す図
【図９】本発明の別の実施形態による光源の構成を示す図
【図１０】フレネルロムの構成および作用を示す図
【図１１】本発明の一実施形態による光断層画像化装置の構成を示す図
【図１２】従来のリング共振器型の波長可変光源の概略構成図
【図１３】従来の線形共振器型の波長可変光源の概略構成図
【符号の説明】
【００９４】
１、２、６、７    光ファイバ
３、３２    偏波分散補償ファイバ
４、３４    ファイバカプラ
５、１５、３３    ループ状ファイバ素子
１０    ＰＡＮＤＡファイバ
１１    クラッド
１２    コア
１３ａ、１３ｂ    応力付与部
２０    光源
２１    モジュール
２２、２４、２７    レンズ
２３    ＳＯＡ
２５    偏光子
２６    λ／４板
３０    ファブリーペローチューナブルフィルター
３１    光コネクタ
４８    フレネルロム
５０    光源
５１、５７    共振器端
５２    光増幅媒体
５３    偏光選択手段
５４    第１の１／４波長位相子
５５    波長選択手段
５５ａ、５５ｂ    反射面
５６    第２の１／４波長位相子
６１、６２    フェルール
６３、６４    保持具
６５    アクチュエータ
１００    光断層画像化装置
１０１    光分割手段
１０４    合波手段
１１０    光源ユニット
１２０    光路長調整手段
１３０    プローブ
１４０    干渉光検出手段
１５０    画像取得手段
１６０    表示装置
Ｆ１０、Ｆ１２、Ｆ１３    光ファイバ
Ｌ    光
Ｌ１    測定光
Ｌ２    参照光
Ｌ３    反射光
Ｌ４    干渉光
ＰＦ３、ＰＦ４    複屈折ファイバ
Ｓ    測定対象
【図１】
2009253129.tif 000003
【図２】
2009253129.tif 000004
【図３】
2009253129.tif 000005
【図４】
2009253129.tif 000006
【図５】
2009253129.tif 000007
【図６】
2009253129.tif 000008
【図７】
2009253129.tif 000009
【図８】
2009253129.tif 000010
【図９】
2009253129.tif 000011
【図１０】
2009253129.tif 000012
【図１１】
2009253129.tif 000013
【図１２】
2009253129.tif 000014
【図１３】
2009253129.tif 000015