JP2002031597A - 光断層画像化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コヒーレンス干渉を用いて断層情報を取得
する光断層画像化装置において、大型で高価な光源を使
用せずに、高い分解能で断層情報を取得する。 【解決手段】 ファイバカプラ201 において、光源部10
0 から出射された低コヒーレンス光を、被測定部12に照
射する信号光と、ピエゾ素子203 で周波数シフトされる
参照光とに分割し、また、被測定部12の所定の深部で反
射された信号光と参照光とを合波する。この合波された
干渉光の光強度をバランス差分検出部500 で検出し、信
号処理部600 で画像処理を行い、画像表示部700 に断層
画像として表示する。パルス光源部110 から射出される
パルス光は、パルス幅圧縮部120において、チャープド
ファイバブラッググレーティング125〜128を伝搬し、パ
ルス幅が圧縮され、コヒーレンス長が短くなる。このパ
ルス光を低コヒーレンス光として用いるため、低コヒー
レンス干渉における分解能が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低コヒーレンス光
である信号光を被測定部に照射して被測定部の断層画像
を取得する光断層画像化装置に関し、特に被測定部の表
面および深部の微細構造情報を信号光の反射光に基づい
て、画像化する光断層画像化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、低コヒーレンス光を用いた光断層
画像化装置、特に低コヒーレンス干渉光の光強度をヘテ
ロダイン検波により測定することにより、被測定部の断
層画像を取得する光断層画像化装置が、眼底網膜下の微
細構造の光断層画像の取得等に用いられている。

【０００３】この光断層画像化装置は、ＳＬＤ(Super L
uminescent Diode）等から成る光源から出射された低コ
ヒーレンス光を信号光と参照光に分割し、ピエゾ素子等
により参照光の周波数を僅かにシフトさせ、信号光を被
測定部に入射させて該被測定部の所定の深度で反射した
反射光と参照光とを干渉させ、その干渉光の光強度をヘ
テロダイン検波により測定し、断層情報を取得するもの
であり、参照光の光路上に配置した可動ミラー等を微少
移動させ、参照光の光路長を僅かに変化させることによ
り、参照光の光路長と信号光の光路長が一致した、被測
定部の深度での情報を得ていた。

【０００４】このような光断層画像化装置においては、
被測定部の所望の深度における断層情報を得るために、
信号光と参照光の干渉は参照光の光路長と信号光の光路
長とが完全一致した時にのみ生じることが理想である
が、実際には信号光と参照光の光路長差が光源のコヒー
レンス長以下であれば、干渉が生じてしまう。すなわ
ち、低コヒーレンス干渉における分解能は、光源のコヒ
ーレンス長により定められるものとなる。

【０００５】コヒーレント長は、光源の種類や、発振モ
ード、あるいは雑音等により左右されるが、通常、上記
低コヒーレント光としてレーザ光を用いる場合には、パ
ルス幅とコヒーレンス長はほぼ比例しているとみなすこ
とができる。

【０００６】例えば、中心波長８００nm、パルス幅２５
fs（１０^−１５sec）のパルスレーザを用いた場合、コ
ヒーレンス長は、約１４μｍとなる。また、中心波長８
００nm、スペクトル幅２０nmのＳＬＤを用いた場合、コ
ヒーレンス長は、やはり約１４μｍとなる。したがっ
て、上記従来の光断層画像化装置の光源として、このよ
うなレーザないしＳＬＤを用いた場合の分解能は、約１
４μｍとなる。このため、この分解能と同程度の厚さの
中に複数層を有するような被測定部の場合、各層からの
反射光を区別することはできなかった。

【０００７】近年、臨床分野において、生体組織等の断
層画像の有用性が広く知られるようになり、眼球部位に
留まらず、眼球部位に比べ、光散乱の大きい生体組織の
断層画像を高い分解能で取得することが望まれるように
なった。このためには、出力が大きく、かつコヒーレン
ス長の短い低コヒーレンス光を出射可能な光源が必要で
ある。しかし、ＳＬＤでは、出力の向上が難しく、また
バンドギャップによりパルス幅が決まるため、パルス幅
を狭めて、コヒーレンス長を短くすることも難しいとい
う問題があった。

【０００８】このため、例えば「Optics Letters Vol.2
1,No22 P1839-1841」(by B.E.Boumaet.al 1996）には、
光源にKLM（Kerr-Lenz Modelocked) Ti:sapphire Lase
r を備え、このレーザから射出されたパルス幅が数fsで
ある超短パルス光を利用して、高出力、短パルス幅の低
コヒーレンス光を実現し、信号光および参照光として使
用することにより、高い分解能で断層画像を取得できる
装置が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記KL
M Ti:sapphire Laser を光源に備えた光断層画像化装置
では、光源部分が大型で高価なものとなり、また、光源
部の取り扱いも難しく、実用化の面から考えると大き
さ、コスト、使い勝手等の面で問題があった。

【００１０】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、低コヒーレンス干渉を用いてて断層画像を取得す
る光断層画像化装置において、大型で高価で取り扱いの
難しい光源を使用することなく、高い分解能で断層情報
を取得可能な光断層画像化装置を提供することを目的と
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光断層画像化装
置は、低コヒーレンス光を射出する光源部と、前記低コ
ヒーレンス光を信号光と参照光に分割し、前記参照光の
周波数と前記信号光の周波数に差が生じるように、前記
参照光または信号光の少なくとも一つの周波数をシフト
させ、前記信号光の前記被測定部の所定の深部からの反
射光と前記参照光とを干渉させる分波・合波部と、前記
反射光と参照光の干渉光の光強度を測定し、該光強度に
基づいて、前記被測定部の光断層画像を取得する画像検
出部とを有する光断層画像化装置において、前記光源部
が、パルス光を射出するパルス光源部と、該パルス光を
伝搬させる光導波路構造体とを備えてなるものであり、
前記光導波路構造体が、前記パルス光の波長帯域の光に
対して正常分散特性を有する材質から構成され、かつ前
記パルス光の波長帯域に対して異常分散特性を有する構
造を備え、前記パルス光のパルス幅を圧縮するものであ
ることを特徴とするものである。

【００１２】ここで、「参照光の周波数と前記信号光の
周波数に差が生じるように、前記参照光または信号光の
少なくとも一つの周波数をシフトさせる」とは、シフト
させた後の参照光と信号光を干渉させた場合に、上記信
号光と参照光との差周波数で強弱を繰り返すビート信号
が生じるような周波数差が生じるように、前記参照光ま
たは信号光の少なくとも一つの周波数をシフトさせるこ
とを意味している。

【００１３】また、上記記パルス幅が圧縮されたパルス
光は、光源部から低コヒーレンス光として射出されるも
のである。上記光導波路構造体としては、透過型の微細
構造光導波路や反射型のブラッググレーティングを等を
含むものである。なお、「干渉光強度を測定する」と
は、上記信号光と参照光との差周波数で強弱を繰り返す
ビート信号（干渉光）の強度を計測することを意味し、
例えば、ヘテロダイン干渉計等による計測を意味する。

【００１４】上記光導波路構造体は、光導波路の長手方
向に光を反射させる多数の格子を有する、少なくとも１
つのブラッググレーティングを備えているものであり、
該ブラッググレーティングの格子の形成間隔が順次変化
するように形成されていることが好ましい。

【００１５】ここで、「ブラッググレーティング」とし
ては、その格子の形成方法は如何なる方法でもよく、例
えば具体的には、光導波路に周期的な凹凸を形成するエ
ッチング法により格子間隔を形成するもの、または周期
的なクラディングを設けるクラディング法により格子間
隔を形成するもの、あるいは、周期的に高屈折率領域を
設けることにより格子間隔を形成するもの等がある。

【００１６】また、上記ブラッググレーティングは、光
導波路内に多数の高屈折率領域を設けることにより順次
変化する格子間隔を設定する周波数変調型ブラッググレ
ーティングであることが望ましい。

【００１７】ここで、「周波数変調型ブラッググレーテ
ィング」としては、例えば平面導波路型ブラッググレー
ティングやファイバブラッググレーティングがあり、す
なわち光導波路内に高屈折率領域を設けることにより格
子間隔を設定するブラッググレーティングであれば、如
何なるものでもよい。

【００１８】さらに、ブラッググレーティングとして
は、格子間隔が線形に変化する線形ブラッググレーティ
ングが好ましく、特にチャープドファイバブラッググレ
ーティングが好適である。

【００１９】また、上記パルス光源部としては、希土類
イオン添加ファイバレーザ単体、あるいは第２高調波発
生手段を備えた希土類イオン添加ファイバレーザが望ま
しい。なお、上記希土類イオン添加ファイバレーザに添
加される希土類イオンとしては、ＥｒまたはＹｂが好適
である。さらに、上記パルス光源部としては、チタン・
サファイアレーザも好ましい。なお、上記パルス光源部
から射出されるパルス光のパルス幅は、１０fs以上１ps
以下であることが望ましい。

【００２０】上記の光断層画像化装置において、反射光
を光増幅する光増幅手段をさらに備えたことを特徴とす
るものであってもよい。光増幅手段としては、光導波路
を備えた光増幅器が好ましい。ここで、「光導波路を備
えた光増幅器」とは、例えば、半導体光増幅器、誘導ラ
マン光増幅器あるいは光ファイバ増幅器等を意味するも
のであり、すなわち光導波路を備えたものであればいか
なるものでもよいが、特に光ファイバ増幅器が好適であ
る。

【００２１】また、上記光ファイバ増幅器としては、遷
移金属イオン、希土類イオンまたは錯イオンからなる群
から、少なくとも１種類のイオンが添加された光ファイ
バを備えたものが望ましい。

【００２２】さらに、上記光ファイバに添加するイオン
としては、遷移金属イオンであるＴｉ^４＋、Ｃｒ³⁺、Ｍ
ｎ⁴⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ³⁺、希土類イオンであるＳｃ³⁺、Ｙ
³⁺、Ｌａ³⁺、Ｃｅ³⁺、Ｐｒ³⁺、Ｎｄ³⁺、Ｐｍ³⁺、Ｓ
ｍ³⁺、Ｅｕ³⁺、Ｇｄ³⁺、Ｔｂ³⁺、Ｄｙ³⁺、Ｈｏ³⁺、Ｅｒ
³⁺、Ｔｍ³⁺、Ｙｂ³⁺、Ｌｕ³⁺、錯イオンであるＷ
Ｏ₄ ^2-、ＭｏＯ₄ ^2-、ＶＯ₄ ³⁺、Ｐｔ（ＣＮ）₄ ^2-およびＷ
Ｏ₆ ^6-からなる群から選ばれる少なくとも１種類のイオ
ンを用いることが好ましい。

【００２３】なお、上記光ファイバ増幅器としては、色
素が添加された光ファイバを備えた光ファイバ増幅器も
好適である。

【００２４】また、上記被測定部が生物組織の一部であ
る場合には、上記低コヒーレンス光の波長が、６００nm
以上１７００nm以下の範囲内の波長帯域が好適である。

【００２５】

【発明の効果】一般にパルスレーザから射出されるパル
スレーザ光（以下パルス光と記載）においては、パルス
幅の逆数がスペクトル幅にほぼ比例するため、パルス幅
が狭いほど、広いスペクトル幅を持ち、そのためコヒー
レント長も短くなる。

【００２６】すなわち、光断層画像化装置の光源部から
射出される低コヒーレンス光のパルス幅を狭くすれば、
コヒーレント長が短くなり、高い分解能で断層画像を取
得できる。

【００２７】本発明の光断層画像化装置では、パルスレ
ーザから射出されたパルス光のパルス幅を、パルス光の
波長帯域の光に対して正常分散特性を有する材質から構
成され、かつ前記パルス光の波長帯域に対して異常分散
特性を有する構造を備えた光導波路構造体により、パル
ス圧縮するので、従来必要であった、大型で、高価でか
つ取り扱いの難しい超短パルスレーザ等を備える光源を
用いることなく、小型で安価で、かつ取り扱いも容易な
光源を設けるのみで、コヒーレンス長の短い低コヒーレ
ンス光を得ることができ、低コヒーレンス干渉における
分解能を向上させることができる。

【００２８】また、上記光導波路構造体として、形成間
隔に順次変化が付けられている格子を備えたブラッググ
レーティングを用いる場合には、ブラッググレーティン
グの格子間隔をパルスレーザから射出されるパルス光の
周波数や、パルス幅に合わせて設定することができ、効
率よくパルス幅を圧縮できる。また、ブラッググレーテ
ィングは、パルス光の光路上に簡単に配設できるので、
光源部の製造が容易化される。さらに、１本のブラッグ
グレーティングでは、十分にパルス幅を圧縮できない場
合であっても、複数段のブラッググレーティングを使用
することにより、所望のパルス幅まで圧縮することがで
きる。

【００２９】上記ブラッググレーティングとして、光導
波路内に多数の高屈折率領域を設けることにより順次変
化する格子間隔を設定する周波数変調型ブラッググレー
ティングを用いる場合には、容易に所望の格子間隔を有
するブラッググレーティングを形成でき、高精度にパル
ス幅の圧縮幅を設定することができる。

【００３０】また、前記格子間隔が線形に変化する線形
ブラッググレーティングを用いれば、このブラッググレ
ーティンは形成容易で安価であるため、光源部の製造コ
ストが一層低減する。

【００３１】なお、ファイバブラッググレーティングを
用いれば、光源部を狭い空間に配設可能であり、装置全
体をさらに小型化可能である。

【００３２】上記パルスレーザとして、希土類イオン添
加ファイバレーザを用いれば、所望の波長帯域で、パル
ス幅が狭く、かつ高出力なパルス光を得ることができ
る。

【００３３】また、パルスレーザとして、第２高調波発
生手段を備えた希土類イオン添加ファイバレーザを用い
れば、希土類イオン添加ファイバレーザ単体では得られ
ない波超帯域のパルス光も用いることができる。

【００３４】上記希土類イオン添加ファイバレーザとし
て、Ｅｒ添加ファイバレーザまたはＹｂ添加ファイバレ
ーザを用いれば、安価な装置で、パルス幅が狭く、かつ
高出力なパルス光を得ることができる。

【００３５】また、上記パルスレーザとして、チタン・
サファイアレーザを用いれば、チタン・サファイアレー
ザは発振波長がチューナブルであるため、適宜望ましい
波長帯域を選択可能である。

【００３６】さらに、上記パルスレーザから射出される
パルス光のパルス幅が１０ｎｓ以上１μｓ以下であれ
ば、効率良く、所望のパルス幅まで圧縮できる。

【００３７】また、上記光ファイバ増幅器としては、色
素が添加された光ファイバを備えた光ファイバ増幅器も
好適である。

【００３８】さらに、光増幅手段として、光導波路を備
えた光増幅器を用いた場合には、反射光の伝送経路内に
容易に光増幅器を配設する事ができる。この光増幅器と
して、光ファイバ増幅器を用いれば、増幅用の光ファイ
バは巻回して設置可能であるため、光ファイバ増幅器を
大型化することなく、増幅用の光ファイバの長さを所望
の増幅率が得られる長さまで、長くすることができるの
で、小型な光ファイバ増幅器を設置するのみで、反射光
を高い増幅率で増幅することができる。さらに、光ファ
イバ増幅器の特徴の１つは、低雑音性であり、微弱な反
射光を精度良く増幅することができる。

【００３９】また、上記光ファイバ増幅器として、遷移
金属イオン、希土類イオンまたは錯イオンからなる群か
ら選ばれる少なくとも１種類のイオンを添加された光フ
ァイバを備えたものを用いれば、所望の反射光の波長帯
域において高い増幅率で増幅することができる。

【００４０】なお、上記イオンとして、遷移金属イオン
であるＴｉ^４＋、Ｃｒ³⁺、Ｍｎ⁴⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ³⁺、希
土類イオンであるＳｃ³⁺、Ｙ³⁺、Ｌａ³⁺、Ｃｅ³⁺、Ｐｒ
³⁺、Ｎｄ³⁺、Ｐｍ³⁺、Ｓｍ³⁺、Ｅｕ³⁺、Ｇｄ³⁺、Ｔ
ｂ³⁺、Ｄｙ³⁺、Ｈｏ³⁺、Ｅｒ³⁺、Ｔｍ³⁺、Ｙｂ³⁺、Ｌｕ
³⁺、錯イオンであるＷＯ₄ ^2-、ＭｏＯ₄ ^2-、ＶＯ₄ ³⁺、Ｐ
ｔ（ＣＮ）₄ ^2-およびＷＯ₆ ^6-からなる群から選ばれる少
なくとも１種類のイオンを用いれば、これらのイオンは
光ファイバに容易に添加でき、光ファイバ増幅器の製造
コストすなわち光断層画像化装置の製造コストを低減で
きる。

【００４１】上記光ファイバ増幅器として、色素を添加
した光ファイバを備えたものを用いれば、所望の波長帯
域において、反射光を効率良く増幅することができる。

【００４２】また、被測定部が生物組織の一部である場
合には、低コヒーレンス光の波長が、６００nm以上１７
００nm以下の範囲内であれば、信号光が被測定部におい
て、望ましい透過性および散乱性を有するので、所望の
断層画像を取得することができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な第１の実
施形態である光断層画像化装置について図１を参照して
説明する。図１は本発明による光断層画像化装置の概略
構成図である。

【００４４】この光断層画像化装置は、パルス幅が約１
００fsで、中心波長７８０nmの低コヒーレンス光L1を出
射する光源部100 と、この光源部100 から出射された低
コヒーレンス光L1の参照光L2および信号光L3への分割お
よび合波を行う分波・合波部としてのファイバ結合光学
系200 と、参照光L2の光路上に配され、参照光L2の光路
長を変化させる光路遅延部300 と、信号光L3で生体組織
の被測定部12を走査する光走査部400 と、被測定部12の
所定の面で反射された反射光L4と参照光L2との干渉光L5
の強度を検出するバランス差分検出部500 と、バランス
差分検出部500で検出された干渉光L5の光強度から被測
定部12の所定の面で反射された反射光L4の強度を求める
ヘテロダイン検出を行い、画像信号に変換する信号処理
部600 と、信号処理部600 で得られた画像信号を断層画
像として表示する画像表示部700とから構成されるもの
である。

【００４５】光源部100 は、波長７８０nmのパルスレー
ザ光（以下パルス光と記載）を射出するパルス光源部11
0 と、該パルス光源部110 から射出されたパルス光のパ
ルス幅を光導波路構造体としてのチャープドファイバブ
ラッググレーティング（以下チャープドＦＢＧと記載）
を用いて圧縮するパルス幅圧縮部120 とを備えている。

【００４６】パルスレーザ110 は、９８０nmの励起光に
より励起され波長1.56μm のパルス光を射出するＥｒ添
加ファイバレーザ111 と、該パルス光の第２高調波を発
生する第２高調波発生器112 と、レンズ113 および114
とから構成されている。

【００４７】パルス幅圧縮部120 は、３つのポートを有
し、パルス光をポート間で伝送する光サーキュレータ12
1〜124と、パルス幅を圧縮するチャープドＦＢＧ125〜1
28と、光サーキュレータ間、あるいは光サーキュレータ
とチャープドＦＢＧ間等を接続するファイバ129〜136と
から構成されている。

【００４８】チャープドＦＢＧ125〜128は、屈折率変調
型のチャープドＦＢＧであり、図２に示すような高屈折
率領域により区切られた格子が形成されている。

【００４９】通常のＦＢＧ（ファイバブラッググレーテ
ィング）は、紫外線を照射して、ファイバに周期的な高
屈折率領域を設け、ブラッグ回折格子を形成して、その
格子間隔に対応する波長の光を反射させる反射型フィル
タであり、その格子間隔は一定であるが、本発明に使用
するチャープドＦＢＧは、ファイバの長さ方向に格子間
隔を順次変化させたものであり、図２に示すように入射
する波長により、反射する領域が異なる。例えば短波長
成分10は格子間隔が狭い領域で反射し、長波長成分20は
格子間隔が広い領域で反射するため、チャープドＦＢＧ
は、波長毎に異なる遅延線時間を与えることができる。
一般に、パルスレーザ光（パルス光）では、図３に示す
ように、長波長成分21が先に進み短波長成分11が後にな
りパルス幅が広がっている。このようなパルス光を、格
子間隔の狭い方から、チャープドＦＢＧに入射させる
と、パルス幅が圧縮される。

【００５０】各チャープドＦＢＧ125〜128の格子間隔は
等間隔で段階的に変化している。またチャープドＦＢＧ
125 の反射波長帯域は、パルス光のパルス幅に対応する
帯域であり、以下チャープドＦＢＧ126〜128の反射波長
帯域は、前段の設けられたチャープドＦＢＧにより圧縮
されたパルス幅に対応している。

【００５１】各チャープドＦＢＧ125〜128は、格子間隔
の短い方からパルス光が入射するように配置され、光サ
ーキュレータ121〜124と、ファイバ129〜136とにより、
直列に接続されている。最後に設けられている光サーキ
ュレータ124 の出力ポートは、ファイバ結合光学系200
に接続されている。

【００５２】ファイバ結合光学系200 は、光源部100 か
ら出射された低コヒーレンス光L1を信号光L3 と参照光L
2とに分割し、また、信号光L3の被測定部12の所定の深
部からの反射である反射光L4と参照光L2を合波し、干渉
光L5を得るファイバカプラ201 と、光源部100 とファイ
バカプラ201 の間に設けられるファイバカプラ202 と、
参照光L2に僅かな周波数シフトを生じさせるピエゾ素子
203 と、光源部100 とファイバカプラ202 を繋ぐファイ
バ204 と、ファイバカプラ201 および202 を介して光路
遅延部300 とバランス差分検出部500 を繋ぐファイバ20
5 と、ファイバカプラ201 を介して光走査部400 とバラ
ンス差分検出部500 を繋ぐファイバ206とを備えてい
る。なお、ファイバ204 、205 および206 はシングルモ
ード光ファイバである。

【００５３】光路遅延部300 は、ファイバ205 から射出
された参照光L2を平行光に変換し、また反射された参照
光L2をファイバ205 へ入射させるレンズ301 と、図１に
おける水平方向への移動により参照光L2の光路長を変化
させるプリズム302 とを備えている。

【００５４】光走査部400 は、信号光L3を図１における
垂直方向に移動し、また被測定部12で反射した反射光L4
をファイバ206 に入射させるレンズ401 およびレンズ40
2 とを備えている。

【００５５】バランス差分検出器500 は、干渉光L5の光
強度を測定する光検出器501 および502 と、光検出器50
1 の検出値と光検出器502 の検出値の入力バランスを調
整し、ノイズ成分やドリフト成分を相殺した上で、差分
を増幅する差動増幅器503 とを備えている。

【００５６】次に本実施の形態の光断層画像化装置の動
作について説明する。まず、パルス光源部110 におい
て、Ｅｒイオン添加ファイバレーザ111 から射出された
波長１．５６μｍのパルスレーザ光は、レンズ113 、第
２高調波発生器112 およびレンズ114 により、第２高調
波に変換され、波長７８０nmのパルス光として、パルス
幅圧縮部120 に射出される。

【００５７】パルス幅圧縮部120 では、パルス光はレン
ズ137 により集光され、ファイバ129 に入射される。フ
ァイバ129 を伝搬したパルス光は、光サーキュレータ12
1 の入力ポートの入射する。光サーキュレータ121 の入
力ポートに入射したパルス光は、光サーキュレータ121
の入出力ポートから射出され、ファイバ130 を介してチ
ャープドＦＢＧ125 に入射する。パルス光は、チャープ
ドＦＢＧ125 で反射され、そのパルス幅が圧縮される。
チャープドＦＢＧ125 から射出されたパルス光は、ファ
イバ130 を介して、光サーキュレータ121 の入出力ポー
トに入射される。光サーキュレータ121 の入出力ポート
に入射されたパルス光は、光サーキュレータ121 の出力
ポートから出射され、ファイバ131 を介して光サーキュ
レータ122の入力ポートに入射される。

【００５８】以下同様に、パルス光は、チャープドＦＢ
Ｇ126〜128で反射され、パルス幅がさらに圧縮され、波
長７８０nm、パルス幅が約５fsのパルス光となる。

【００５９】最後に接続されたチャープドＦＢＧ128 を
出射したパルス光は、光サーキュレータ124 を介して低
コヒーレンス光L1として、ファイバ204 に入射する。

【００６０】ファイバ204 を透過した低コヒーレンス光
L1は、ファイバカプラ202 で、ファイバ205 に導入さ
れ、さらに、ファイバカプラ201 で、ファイバ205 内を
光路遅延部300 の方向へ進行する参照光L2と、ファイバ
206 内を光走査部400 の方向へ進行する信号光L3とに分
割される。

【００６１】参照光L2は光路上に設けられたピエゾ素子
203 により変調され、参照光L2と信号光L3には、僅かな
周波数差△ｆが生じる。

【００６２】信号光L3は光走査部400 のレンズ401 およ
び402 を経て被測定部12へ入射される。被測定部12に入
射された信号光L3のうち被測定部12の所定の深度で反射
された反射光L4は、レンズ402 および401 により、ファ
イバ206 に帰還せしめられる。ファイバ206 に帰還せし
められた反射光L4は、ファイバカプラ201 において、後
述するファイバ205 に帰還せしめられた参照光L2と合波
される。

【００６３】一方、ピエゾ素子203 で変調された後の参
照光L2は、ファイバ205 を通過し光路遅延部300 のレン
ズ301 を介して、プリズム302に入射し、このプリズム3
02で反射され再度レンズ301 を透過して、ファイバ205
に帰還せしめられる。ファイバ205 に帰還せしめられた
参照光L2はファイバカプラ201 で、上述した反射光L4と
合波される。

【００６４】ファイバカプラ201 で合波された反射光L4
および参照光L2は、再び同軸上に重なることになり所定
の条件の時に反射光L4と参照光L2が干渉し、干渉光L5と
なり、ビート信号を発生する。

【００６５】参照光L2および反射光L4は、可干渉距離の
短い低コヒーレンス光L1であるため、低コヒーレンス光
L1が信号光L3と参照光L2に分割されたのち、信号光L3
（反射光L4） がファイバカプラ201 に到達するまでの
光路長が、参照光L2がファイバカプラ201 に到達するま
での光路長に略等しい場合に両光が干渉し、この干渉す
る両光の周波数差（△ｆ）で強弱を繰り返すビート信号
が発生する。

【００６６】干渉光L5は、ファイバカプラ201 で分割さ
れ、一方は、ファイバ205 を透過してバランス差分検出
器500 の光検出器501 に入力され、他方はファイバ206
を透過して光検出器502 に入力される。

【００６７】光検出器501 および502 では、干渉光L5か
ら上記ビート信号の光強度を検出し、差動増幅器503
で、光検出器501 の検出値と光検出器502 の検出値の差
分を求め、信号処理部600 へ出力する。なお、差動増幅
器503 は、その入力値の直流成分のバランスを調整する
機能を備えているため、たとえ光源部100 から出射され
た低コヒーレンス光L1にドリフトが生じている場合で
も、直流成分のバランスを調整した上で差分を増幅する
ことにより、ドリフト成分は相殺され、ビート信号成分
のみが検出される。

【００６８】なお、このときに、プリズム302 をその光
軸方向（図中水平方向）に移動すると、参照光L2がファ
イバカプラ201 に到達するまでの光路長が変化する。こ
のため参照光L2と干渉する信号光L3（反射光L4）の光路
長も変化するため、断層情報を取得する被測定部12の深
度も変化する。

【００６９】上記の動作により、被測定部12の所定点に
おける表面から所望の深度までの断層情報を取得したの
ち、光走査部400 のレンズ401 およびレンズ402 によ
り、信号光L3の入射点を図１の垂直方向に僅かに移動さ
せ、同様に所定の深度までの断層情報を取得する。この
ような動作を繰り返すことにより、被測定部12の断層画
像を得ることができる。

【００７０】信号処理部600 では、バランス差分検出部
500 で検出された干渉光L5の光強度から被測定部12の所
定の面で反射された反射光L4の強度を求めるヘテロダイ
ン検出を行い、画像信号に変換し、断層画像として画像
表示部700 に表示する。

【００７１】上記のように、光源部100 を、Ｅｒイオン
添加ファイバレーザ111 と第２高調波発生器112 からな
るパルス光源部110 と、パルス幅圧縮部120 とから構成
し、また、パルス幅圧縮部120 では、屈折率変調型の線
形ファイバブラッググレーティングであるチャープドＦ
ＢＧ125〜128を用いてパルス幅を圧縮するものとしたの
で、光源部100 は、小型で安価で、かつ使い勝手のよい
ものとなった。

【００７２】また、光源部100 から出射される低コヒー
レンス光L1の中心波長は７８０nmであり、パルス幅は約
５fsであり、コヒーレンス長は、３μｍとなる。すなわ
ち、低コヒーレンス干渉における分解能も３μｍとな
る。

【００７３】このため、従来必要であった、大型で、高
価でかつ取り扱いの難しい超短パルスレーザ等を備える
光源を用いることなく、低コヒーレンス干渉における分
解能を、生体組織等の微細断層画像を取得可能な高分解
能まで向上させることができる。

【００７４】また、低コヒーレンス光L1の波長帯域が７
８０nmであるため、生体組織である被測定部12におい
て、望ましい透過性および散乱性を有するので、所望の
断層画像を取得することができる。

【００７５】上記パルス光源部110 に、第２高調波発生
手段を備えたＥｒイオン添加ファイバレーザを用いたた
め、所望の波長帯域において、パルス幅が狭く、かつ高
出力なパルス光を得ることができる。

【００７６】また、上記パルス光源部110 から射出され
るパルス光のパルス幅が１００ｆｓであるため、効率良
く、所望のパルス幅まで圧縮できる。

【００７７】次に、本発明の第２の具体的な実施形態で
ある光断層画像化装置について図４を参照して説明す
る。図４は本発明による光断層画像化装置の概略構成図
である。

【００７８】なお、図１に示す第１の具体的な実施形態
と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない
限りその説明は省略する。

【００７９】この光断層画像化装置は、低コヒーレンス
光L1を出射する光源部100 と、この光源部100 から出射
された低コヒーレンス光を参照光L2および信号光L3へ分
割し、また反射光L4と参照光L2の合波を行うファイバ結
合光学系800 と、参照光L2の光路上に配され、参照光L2
の光路長を変化させる光路遅延部300 と、信号光L3で生
体組織の被測定部12を走査する光走査部400 と、被測定
部12の所定の面で反射された信号光L3の反射光L4を増幅
する光ファイバ増幅器900 と、増幅された反射光L4’と
参照光L2との干渉光L5の強度を検出するバランス差分検
出部500 と、バランス差分検出部500 で検出された干渉
光L5の光強度から被測定部12の所定の面で反射された反
射光L4の強度を求めるヘテロダイン検出を行い、画像信
号に変換する信号処理部600 と、信号処理部600 で得ら
れた画像信号を断層画像として表示する画像処理部700
とから構成されるものである。

【００８０】ファイバ結合光学系800 は、光源部100 か
ら出射された低コヒーレンス光L1を参照光L2と信号光L3
とに分割し、また、信号光L3の被測定部12の所定の深部
からの反射である反射光L4’と参照光L2とを合波し、干
渉光L5を得るファイバカプラ801 と、光源部100 とファ
イバカプラ801 の間に設けられるファイバカプラ802
と、３つのポートを有し、信号光L3および反射光L4’を
ポート間で伝送する光サーキュレータ803 と、３つのポ
ートを有し、信号光L3および反射光L4をポート間で伝送
する光サーキュレータ804 と、参照光L2に僅かな周波数
シフトを生じさせるピエゾ素子805 と、光源部100 とフ
ァイバカプラ802 を繋ぐファイバ806 と、ファイバカプ
ラ801 および802 を介して光路遅延部300 とバランス差
分検出部500 の一方の入力を繋ぐファイバ807 と、ファ
イバカプラ801 を介してバランス差分検出部500 の他方
の入力と光サーキュレータ804 を繋ぐファイバ808 と、
光サーキュレータ804 と光サーキュレータ805 を繋ぐフ
ァイバ809 と、光サーキュレータ805 と光走査部400 を
繋ぐファイバ810 と、光サーキュレータ805 と後述する
光ファイバ増幅器900 の光コネクタ903 を繋ぐファイバ
811 と、光サーキュレータ804 と後述する光ファイバ増
幅器900 のファイバカプラ907 を介して光コネクタ902
を繋ぐファイバ812 とを備えている。なお、ファイバ80
6〜811は、シングルモード光ファイバである。

【００８１】光増幅部900 は、励起状態において、信号
光が入射されると、その信号光を増幅するファイバ増幅
部901 と、該ファイバ増幅部901 の両端に接続される光
コネクタ902 および903 と、ファイバ増幅部901 に供給
する励起光L6である波長５３２nmの第２高調波を発生す
るＹＡＧレーザ904 と、該ＹＡＧレーザ904 から出力さ
れた励起光L6を集光するレンズ905 と、励起光L6を導光
するファイバ906 と、該ファイバ906 により導光された
励起光L6をファイバ812 に導入するファイバカプラ907
とを備えている。ファイバ増幅部901 は、７８０nm近傍
に利得を有するTi^４＋が添加されたコアを備える光ファ
イバからなり、該光ファイバは巻回された状態で設置さ
れている。

【００８２】次に本実施の形態の光断層画像化装置の動
作について説明する。まず、光源部100から射出された
波長７８０ｎｍの信号光L3は、ファイバ806 に入射す
る。

【００８３】ファイバ806を透過した信号光低コヒーレ
ンス光L1は、ファイバカプラ802 で、ファイバ807 に導
入され、さらに、ファイバカプラ801 で、ファイバ807
内を光路遅延部300 の方向へ進行する参照光L2と、ファ
イバ808 内を光サーキュレータ804 の方向へ進行する信
号光L3とに分割される。

【００８４】参照光L2は光路上に設けられたピエゾ素子
805 により変調され、参照光L2と信号光L3には、僅かな
周波数差△ｆが生じる。

【００８５】信号光L3 は光サーキュレータ804 のポー
ト804aに入射し、ポート804b からファイバ809 へ射出
され、光サーキュレータ805 のポート805aへ入射され、
ポート805bからファイバ810 へ射出され、光走査部400
のレンズ401 および402 を経て被測定部12へ入射され
る。

【００８６】被測定部12に入射された信号光L3のうち被
測定部12の所定の深度で反射された反射光L4は、レンズ
402 および401 により、ファイバ810 に帰還せしめられ
る。ファイバ810 に帰還せしめられた反射光L4は、光サ
ーキュレータ805 のポート805bに入射し、ポート805cか
らファイバ811 に射出される。ファイバ811 から光ファ
イバ増幅器900 に入射された反射光L4は光ファイバ増幅
器900 で増幅され、反射光L4’となって、ファイバカプ
ラ801 において、ファイバ807 に帰還せしめられた参照
光L2と合波される。なお、光ファイバ増幅器900 におけ
る作用の詳細は後述する。

【００８７】一方、ピエゾ素子805 で変調された後の参
照光L2は、ファイバ807 を通過し光路遅延部300 のレン
ズ301 を介して、プリズム302に入射し、このプリズム3
02で反射され再度レンズ301 を透過して、ファイバ807
に帰還せしめられる。ファイバ807 に帰還せしめられた
参照光L2はファイバカプラ801 で、上述した反射光L4’
と合波される。

【００８８】ファイバカプラ801 で合波された反射光L
4’および参照光L2は、再び同軸上に重なることになり
所定の条件の時に反射光L4’と参照光L2が干渉し、干渉
光L5となり、ビート信号を発生する。

【００８９】干渉光L5は、ファイバカプラ801 で分割さ
れ、一方は、ファイバ807 を透過してバランス差分検出
部500 の光検出器501 に入力され、他方はファイバ808
を透過して光検出器502 に入力される。

【００９０】光検出器501 および502 では、干渉光L5か
ら上記ビート信号の光強度を検出し、差動増幅器503
で、光検出器501 の検出値と光検出器502 の検出値の差
分を求め、信号処理部600 へ出力する。信号処理部600
では、バランス差分検出部500で検出された干渉光L5の
光強度から被測定部12の所定の面で反射された反射光L4
の強度を求めるヘテロダイン検出を行い、画像信号に変
換し、断層画像として画像表示部700 に表示する。

【００９１】なお、プリズム302 をその光軸方向（図中
水平方向）に移動すると、参照光L2がファイバカプラ80
1 に到達するまでの光路長が変化する。このため参照光
L2と干渉する反射光L4’（L4）の光路長も変化するた
め、断層情報を取得する被測定部12の深度も変化する。

【００９２】上記の動作を繰り返し、被測定部12の所定
点における表面から所望の深度までの断層情報を取得し
たのち、光走査部400 のレンズ401 およびレンズ402 に
より、信号光L3の入射点を図４の垂直方向に僅かに移動
させ、同様に所定の深度までの断層情報を取得する。こ
のような第１の実施形態と同様の動作を繰り返すことに
より、被測定部12の断層画像を得ることができる。

【００９３】ここで、光ファイバ増幅器900 の動作の詳
細を説明する。ＹＡＧレーザ904 から射出された波長５
３２nmの励起光L6は、レンズ905 により集光されて、フ
ァイバ906 に入射される。ファイバカプラ907 におい
て、励起光L6はファイバ812 に導入され、光コネクタ90
2 を介してファイバ増幅部901 に入射する。励起光L6
は、ファイバ増幅部901 内を伝播しながら、コアに添加
されたＴｉ^４＋に吸収される。励起光L6を吸収したTi
^４＋は、基底状態から励起状態に遷移する。この状態に
おいて、ファイバ増幅部901 の一端に、反射光L4が入射
し、ファイバ増幅部901 のコア内を伝播すると、反射光
L4と同一位相の光が誘導放出され、Ti^４＋は基底状態へ
戻る。このような誘導放出が繰り返され、増幅された反
射光L4’がファイバ増幅器901 の他端から射出される。
従って、反射光L4’は、反射光L4が増幅された同位相の
信号であるため、この反射光L4’と参照光L2を干渉させ
た干渉光から断層画像情報を取得することができる。

【００９４】上記の動作により、第１の実施形態におけ
る効果に加え、測定部12で反射した反射光L4を増幅した
反射光L4’と、参照光L2とを干渉させた干渉光L5の光強
度を測定することにより、信号光の光強度を生体の被測
定部の安全性を確保できる光強度に保ちつつ、Ｓ／Ｎが
向上した断層情報を取得することができるという効果を
得ることができる。また、従来の光断層画像化装置では
断層画像情報を取得することのできない被測定部12の深
度で反射された反射光L4に関しても、増幅することによ
り、この反射光L4’と参照光L2との干渉光L5も検出可能
となるため、断層画像を取得できる深度が増加する。

【００９５】さらに、増幅用の光ファイバは巻回して設
置可能であるため、光ファイバ増幅器900 を大型化する
ことなく、増幅用の光ファイバの長さを所望の増幅率が
得られる長さまで、長くすることができるので、小型な
光ファイバ増幅器900 を設置するのみで、反射光L4を高
い増幅率で増幅することができる。また光ファイバ増幅
器900 の特徴の１つは、低雑音性であり、微弱な反射光
L4を精度良く増幅することができる。

【００９６】また、上記光ファイバ増幅器900 のファイ
バ増幅部には、Ｔｉ^４＋を添加した光ファイバを使用し
ているため、７８０nm近傍の波長帯域である反射光L4を
効率よく増幅可能である。

【００９７】低コヒーレンス光L1の波長が７８０nmであ
り、すなわち信号光L3の波長も７８０nmであるため、信
号光L3は生体組織である被測定部12において、望ましい
透過性および散乱性を有するので、所望の断層画像を取
得することができる。

【００９８】さらに、上記各実施の形態の変形例とし
て、波長７８０nmの光を発するパルス光源110 の代わり
に波長１５６０nmの光を発するパルス光源、すなわちＥ
ｒ添加ファイバレーザ111 単体をパルス光源として使用
した光断層画像化装置を考えることもできる。この場合
には、光ファイバ増幅器900 のファイバ増幅部には、Ｅ
ｒ^３＋が添加された光ファイバを用い、励起用の波長５
３２nmの光を発するＹＡＧレーザ902 の代わりに、波長
９８０nmの光を発する半導体レーザを使用すれば、添加
されたＥｒ^３＋に励起光が吸収され、波長１５６０nmの
反射光L4の増幅が効率良く行われる。

【００９９】なお、低コヒーレント光L1の波長帯域に応
じて、適宜遷移金属イオン、希土類イオンまたは錯イオ
ンからなる群の中から少なくとも１つのイオンを添加し
た光ファイバを備えた光ファイバ増幅器を使用すること
ができる。また、適宜上記イオンとして、遷移金属イオ
ンであるＴｉ^＋４、Ｃｒ³⁺、Ｍｎ⁴⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ³⁺、
希土類イオンであるＳｃ³⁺、Ｙ³⁺、Ｌａ³⁺、Ｃｅ³⁺、Ｐ
ｒ³⁺、Ｎｄ³⁺、Ｐｍ³⁺、Ｓｍ³⁺、Ｅｕ³⁺、Ｇｄ³⁺、Ｔｂ
³⁺、Ｄｙ³⁺、Ｈｏ³⁺、Ｅｒ³⁺、Ｔｍ³⁺、Ｙｂ³⁺、Ｌ
ｕ³⁺、錯イオンであるＷＯ₄ ^2-、ＭｏＯ₄ ^2-、ＶＯ₄ ³⁺、
Ｐｔ（ＣＮ）₄ ^2-およびＷＯ₆ ^6-からなる群から選ばれる
少なくとも１種類のイオンを用いれば、反射光を効率良
く増幅することができ、また、これらのイオンは、光フ
ァイバのコアに容易に添加可能であり、ファイバ増幅部
の製造コストを低減することができる。さらに、光ファ
イバに色素を添加したファイバ増幅部を使用することも
できる。

【０１００】なお、上記各実施の形態においては、パル
ス幅圧縮部120 において、チャープドＦＢＧを４本用い
たが、これに限定されるものではなく、パルス光源部11
0 から射出されるパルス光のパルス幅を所望のパルス幅
に圧縮できれば、１本使用するのみでもよいし、また５
本以上使用するものでもよい。

【０１０１】また、光導波路構造体として、チャープド
ＦＢＧを用いたが、変型例として、ファイバのコア内に
空気などの微少胞を多数含む透過型の微細構造光導波路
を用いるものも考えられる。この透過型の微細構造光導
波路では、コア内に微少胞を形成し、ファイバの構造分
散特性を変化させることにより、０分散波長が短波長側
へシフトするため、所望の波長帯域において、異常分散
特性が得られる。したがって、パルス光を上記透過型の
微細構造光導波路を透過させることにより、パルス幅が
圧縮される。この場合には、パルス光を透過させるのみ
でよいので、光学的な構成が簡素化され、パルス幅圧縮
部が小型化される。

【０１０２】また、パルス光源部110 として、Ｅｒイオ
ン添加ファイバレーザおよび第２高調波発生器112 を備
えたものを用いたが、これに限定されるものではなく、
適宜必要な波長帯域、出力およびパルス幅などの条件に
より、Ｙｂ等の他の希土類イオンを添加したファイバレ
ーザ単体、あるいは第２高調波発生器を備えたもの等を
使用することができる。また、チタンサファイアレーザ
等もパルス光源用のレーザとして好適である。

【０１０３】さらに、上記各実施形態においては、ピエ
ゾ素子を参照光の光路に挿入し、参照光の周波数をシフ
トさせたが、これに限定されるものではなく、信号光の
周波数をシフトさせてもよい。あるいは参照光および信
号光の両者の周波数をシフトさせて、両者の周波数に差
を設けるものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による光断層画像化装
置の概略構成図

【図２】チャープドファイバブラッググレーティングの
説明図

【図３】パルス光における波長分布の説明図

【図４】本発明の第２の実施形態による光断層画像化装
置の概略構成図

【符号の説明】

12 被測定部 100 光源部 110 パルス光源部 111 Ｅｒイオン添加ファイバレーザ 112 第２高調波発生器 120 パルス幅圧縮部 121,122,123,124 光サーキュレータ 125,126,127,128 チャープドＦＢＧ 200 ファイバ結合光学系 201,202 ファイバカプラ 203 ピエゾ素子 204,205,206 ファイバ 300 光路遅延部 302 プリズム 400 光走査部 500 バランス差分検出部 501,502 光検出器 503 差動増幅器 600 信号処理部 700 画像表示部 800 ファイバ結合光学系 801,802,907 ファイバカプラ 805 ピエゾ素子 804,805 光サーキュレータ 900 光ファイバ増幅器 901 ファイバ増幅部 904 ＹＡＧレーザ

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低コヒーレンス光を射出する光源部と、 前記低コヒーレンス光を信号光と参照光に分割し、前記
   参照光の周波数と前記信号光の周波数に差が生じるよう
   に、前記参照光または信号光の少なくとも一つの周波数
   をシフトさせ、前記信号光を被測定部に照射し、前記信
   号光の前記被測定部の所定の深部からの反射光と前記参
   照光とを干渉させる分波・合波部と、 前記反射光と参照光の干渉光の光強度を測定し、該光強
   度に基づいて、前記被測定部の光断層画像を取得する画
   像検出部とを有する光断層画像化装置において、 前記光源部が、パルス光を射出するパルス光源部と、該
   パルス光を伝搬させる光導波路構造体とを備えてなるも
   のであり、 前記光導波路構造体が、前記パルス光の波長帯域の光に
   対して正常分散特性を有する材質から構成され、かつ前
   記パルス光の波長帯域に対して異常分散特性を有する構
   造を備え、前記パルス光のパルス幅を圧縮するものであ
   ることを特徴とする光断層画像化装置。
2. 【請求項２】 前記光導波路構造体が、光導波路の長手
   方向に光を反射させる多数の格子を有する、少なくとも
   １つのブラッググレーティングを備えているものであ
   り、該ブラッググレーティングの格子の形成間隔が順次
   変化するように形成されていることを特徴とする請求項
   １記載の光断層画像化装置。
3. 【請求項３】 前記ブラッググレーティングが、光導波
   路内に多数の高屈折率領域を設けることにより順次変化
   する格子間隔を設定する周波数変調型ブラッググレーテ
   ィングであることを特徴とする請求項２記載の光断層画
   像化装置。
4. 【請求項４】 前記ブラッググレーティングが、前記格
   子間隔が線形に変化する線形ブラッググレーティングで
   あることを特徴とする請求項２または３記載の光断層画
   像化装置。
5. 【請求項５】 前記ブラッググレーティングがチャープ
   ドファイバブラッググレーティングであることを特徴と
   する請求項２から４いずれか１項記載の光断層画像化装
   置。
6. 【請求項６】 前記パルス光源部が、希土類イオン添加
   ファイバレーザを備えたものであることを特徴とする請
   求項１から５いずれか１項記載の光断層画像化装置。
7. 【請求項７】 前記パルス光源部が、さらに第２高調波
   発生手段を備えたものであることを特徴とする請求項６
   項記載の光断層画像化装置。
8. 【請求項８】 前記希土類イオン添加ファイバレーザに
   添加される希土類イオンがＥｒであることを特徴とする
   請求項６または７記載の光断層画像化装置。
9. 【請求項９】 前記希土類イオン添加ファイバレーザに
   添加される希土類イオンがＹｂであることを特徴とする
   請求項６または７記載の光断層画像化装置。
10. 【請求項１０】 前記パルス光源部がチタン・サファイ
    アレーザを備えたものであることを特徴とする請求項１
    から５いずれか１項記載の光断層画像化装置。
11. 【請求項１１】 前記パルス光源部から射出されるパル
    ス光のパルス幅が、１０fs以上１ps以下であることを特
    徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の光断層画
    像化装置。
12. 【請求項１２】 前記反射光を光増幅する光増幅手段を
    さらに備えたことを特徴とする請求項１から１１いずれ
    か１項記載の光断層画像化装置。
13. 【請求項１３】 前記光増幅手段が光導波路を備えた光
    増幅器であることを特徴とする請求項１２記載の光断層
    画像化装置。
14. 【請求項１４】 前記光増幅器が、光ファイバ増幅器で
    あることを特徴とする請求項１３記載の光断層画像化装
    置。
15. 【請求項１５】 前記光ファイバ増幅器が、遷移金属イ
    オン、希土類イオンまたは錯イオンからなる群から、少
    なくとも１種類のイオンを添加した光ファイバを備えた
    ものであることを特徴とする請求項１４記載の光断層画
    像化装置。
16. 【請求項１６】 前記イオンが、遷移金属イオンである
    Ｔｉ^４＋、Ｃｒ³⁺、Ｍｎ⁴⁺、Ｍｎ²⁺、Ｆｅ³⁺、希土類イ
    オンであるＳｃ³⁺、Ｙ³⁺、Ｌａ³⁺、Ｃｅ³⁺、Ｐｒ³⁺、Ｎ
    ｄ³⁺、Ｐｍ³⁺、Ｓｍ³⁺、Ｅｕ³⁺、Ｇｄ³⁺、Ｔｂ³⁺、Ｄｙ
    ³⁺、Ｈｏ³⁺、Ｅｒ³⁺、Ｔｍ³⁺、Ｙｂ³⁺、Ｌｕ³⁺、錯イオ
    ンであるＷＯ₄ ^2-、ＭｏＯ₄ ^2-、ＶＯ₄ ^{3 +}、Ｐｔ（ＣＮ）₄
    ^2-およびＷＯ₆ ^6-からなる群から選ばれる少なくとも１
    種類のイオンであることを特徴とする請求項１５記載の
    光断層画像化装置。
17. 【請求項１７】 前記光ファイバ増幅器が、色素を添加
    した光ファイバを備えたものであることを特徴とする請
    求項１４記載の光断層画像化装置。
18. 【請求項１８】 前記被測定部が生物組織の一部であ
    り、 前記低コヒーレンス光の波長が、６００nm以上１７００
    nm以下の範囲内の波長であることを特徴とする請求項１
    から１７いずれか１項記載の光断層画像化装置。