JP2015050214A - 光源装置および該光源装置を備える光断層画像撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共振器を構成する一方のミラーである回転円盤上のスリット鏡を用いて波長掃引する際に、２波長で発振し、あるいは短波長側／長波長側の波長間で不安定に波長がジャンプするのを抑制でき、高速な波長掃引が可能な光源装置を提供する。【解決手段】共振器を構成する一方のミラーが、回転可能な円盤の円周上に一定の幅で一定のピッチにより形成されたスリット鏡によって構成され、共振器内の光増幅媒体からの光を分散素子により波長分散させた分散光を、集光光学系により円盤のスリット鏡が形成された面上に結像させて該スリット鏡により波長選択を行い、波長選択された波長を円盤を回転させて波長掃引する光源装置であって、スリット鏡の前記一定の幅をｄとし、一定のピッチをｐとするとき、スリット鏡における（ｐ−ｄ）の値が、集光光学系により円盤上に結像させた分散光像の前記円盤の円周に沿った幅以上の値である。【選択図】 図１

Description

本発明は、光源装置および該光源装置を備える光断層画像撮像装置（オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ装置）に関し、特に発振波長を掃引することが可能な光源装置および該光源装置を備える光断層画像撮像装置に関する。

光源、特にレーザー光源については、発振波長を可変とするものが通信ネットワーク分野や検査装置の分野で種々利用されてきている。
通信ネットワーク分野では、高速な波長切替、また、検査装置の分野では高速で広範な波長掃引が、要望されている。
検査装置における波長可変（掃引）光源の用途として、レーザー分光器、分散測定器、膜厚測定器、波長掃引型光トモグラフィー（Ｓｗｅｐｔ ＳｏｕｒｃｅＯｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下、これをＳＳ−ＯＣＴと記す。）装置がある。
ＳＳ−ＯＣＴは、低コヒーレンス光干渉を用いて検体の断層像を撮像するものである。ミクロンオーダーの空間分解能が得られることや無侵襲性等の理由から医用分野における研究が近年、盛んになってきている撮像技術である。

現在、ＯＣＴは、深さ方向の解像度を数ミクロンとし、且つ数ｍｍの深さまで断層像を得ることができ、眼科撮影、歯科撮影等に用いられている。
中でも、ＳＳ−ＯＣＴは、光源の発振波長（周波数）を時間的に掃引するもので、フーリエ領域（ＦＤ）ＯＣＴの範疇に入る。
同じくＦＤＯＣＴの範疇に入るスペクトル領域（スペクトルドメイン：ＳＤ）ＯＣＴが干渉光を分光する分光器を必用とするのに対し、このＳＳ−ＯＣＴでは分光器を用いないことから、光量のロスが少なく高ＳＮ比の像取得も期待されている。

上記ＳＳ−ＯＣＴ技術を適用した医用画像撮像装置を構成する場合には、掃引速度が速いほど画像取得時間を短縮でき、また、波長掃引幅が広いほど断層像の深さ空間解像度を高めることが可能なためこれらのパラメータは重要である。
具体的には波長掃引幅Δλ、発振波長λ０、検体の屈折率をｎとするとき、深さ分解能δＬは、

δＬ＝２ｌｎ２／π×λｏ^２／ｎΔλ（式１）

で表される。
したがって、深さ分解能を高めるためには波長掃引幅の拡大が必要であり、広帯域な波長掃引光源が求められている。
一方、ＳＳ−ＯＣＴ装置においては検体の奥深い構造まで検出できること、すなわち長い可干渉距離を実現できることが望まれる。このため、ＳＳ−ＯＣＴ装置の光源の性能としては、発振スペクトル線幅がより狭いほうが望ましい。
具体的には発振スペクトル線幅δλ、発振波長λ０、検体の屈折率をｎとするとき、可干渉距離（コヒーレンス長）Ｌは、

Ｌ＝λｏ^２／ｎδλ（式２）

で表わされる。
したがって、検体の奥行き方向の測定範囲を広げるためには発振スペクトル線幅の狭小化
が必要であり、狭い線幅の波長掃引光源が求められている。
こうした中、早い波長掃引速度と長い可干渉距離と広い波長掃引幅を高い次元で並立可能な波長掃引光源装置として、回転円盤に設けたスリット鏡を用いて波長掃引する回転円盤方式の波長掃引光源が特許文献１に開示されている。
図４に特許文献１に記載の回転円盤方式の波長掃引光源を示す。図４において、３２は光線を生成する光増幅媒体でその一方の端面にはエンドリフレクタ３１が形成されている。３３はコリメートビームを形成する光学系、３４は分散素子、３５は分散素子で分散した光線をスリット鏡面に集光するための光学系、３６はスリット鏡を形成した円板、３７は前記円板を回転するためのモーターである。光増幅媒体３２で生成された光線は光学系３３でコリメートビームに変換されて分散素子３４に入射する。分散素子３４に入射したコリメートビームは、波長により異なる回折角に分散され、それらの分散光線は集光光学系３５で集光され、スリット鏡を形成した円板３６上の波長に応じて異なる位置に集光される。波長により異なる位置に集光された分散光像の一部分を、円板上に形成されたスリット鏡が反射することで、分散素子３４、集光光学系３５、スリット鏡を形成した円板３６の組み合わせが、波長選択機構として機能する。スリット鏡を形成した円板３６をモーター３７で高速に回転する事により、高速な波長掃引が可能となる。

特表２００８−５２９０６８公報

波長掃引光源を用いて医用画像撮像装置を構成する場合には、波長掃引速度が速いほど短い時間で撮像ができて好ましいことについては、［背景技術］のところで述べた。
しかし、波長掃引光源は単位時間当たりの波長掃引速度（ｎｍ／ｓ）を大きくするとコヒーレンシーが悪化するため、医用画像撮像装置に必要なコヒーレント長を保ったまま波長掃引速度を高速化することは非常に難しい。特許文献１に開示された回転円盤方式の波長掃引光源は、速い波長掃引速度と長い可干渉距離と広い波長掃引幅を高い次元で並立可能である。しかし、この波長掃引光源を実際に医用画像撮像装置に用いる波長掃引光源として利用しようとすると、つぎのような課題を有している。
回転円盤方式の波長掃引光源は、分散素子で分散した分散光ビームのビーム径と、分散素子である回折格子の線数と、集光光学系のＮＡと、スリット鏡の幅によって可干渉距離が決まる。
また、回折格子の線数と、集光光学系のＮＡと、スリット鏡の間隔によって掃引可能な波長幅が決まり、スリット鏡の間隔とスリット鏡の移動速度で波長掃引速度が決まる。
ここで、一般に半導体光増幅媒体のゲイン帯域の広さはばらつきが大きい。メーカーから同一型番の半導体光増幅媒体を購入しても、そのゲイン帯域の広さは、ゲイン帯域の広い個体とゲイン帯域の狭い個体では、そのゲイン帯域幅が１．５倍以上異なることも珍しくない。
このため、必要な可干渉距離および波長掃引幅に合わせて波長選択機構部を設計すると、必要以上に広いゲイン帯域を有した半導体光増幅器が組み込まれた場合、回転円板上の分散光像が隣り合う２つのスリット鏡で反射される場合が生じる。
このようなことが起きると、２波長で発振したり、短波長側／長波長側の波長間で不安定に波長がジャンプしたりするという問題が生じるという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、共振器を構成する一方のミラーである回転可能な円盤上のスリット鏡を用いて波長掃引する際に、２波長で発振し、あるいは短波長側／長波長側の波長間で不安定に波長がジャンプするのを抑制することができ、高速な波長掃引が可能な光源装置、および該光源装置を備える高分解能、高深達、且つ、高速画像取得が可能な光
断層画像撮像装置の提供を目的とする。

本発明の光源装置は、共振器を構成する一方のミラーが、回転可能な円盤の円周上に一定の幅で一定のピッチにより形成されたスリット鏡によって構成され、
前記共振器内の光増幅媒体からの光を分散素子により波長分散させた分散光を、集光光学系により前記円盤のスリット鏡が形成された面上に結像させて該スリット鏡により波長選択を行い、前記波長選択された波長を前記円盤を回転させて波長掃引する光源装置であって、
前記スリット鏡の前記一定の幅をｄとし、一定のピッチをｐとするとき、
前記スリット鏡における（ｐ−ｄ）の値が、前記集光光学系により前記円盤上に結像させた分散光像の前記円盤の円周に沿った幅以上の値であることを特徴とする。
また、本発明の光断層画像撮像装置は、
光源と、
前記光源から出力された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記測定光を被検体に照射して得られる反射光と前記参照光とを干渉させて干渉信号を生成する干渉計と、
前記干渉計からの光信号を電気信号に変換して出力する信号処理装置と、
を備え、
前記光源が、上記した光源で構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、共振器を構成する一方のミラーである回転可能な円盤上のスリット鏡を用いて波長掃引する際に、２波長で発振し、あるいは短波長側／長波長側の波長間で不安定に波長がジャンプするのを抑制することができ、高速な波長掃引が可能な光源装置、および該光源装置を備える高分解能、高深達、且つ、高速画像取得が可能な光断層画像撮像装置を実現することができる。

本発明の実施形態１における波長掃引光源装置の構成例を説明するための図。 本発明の実施形態２における波長掃引光源装置の構成例を説明するための図。 本発明の実施例１における波長掃引光源装置の構成例を説明するための図。 従来例における波長掃引光源装置の構成例を説明するための図。 本発明の実施例２における波長掃引光源装置の構成例を説明するための図。 本発明の実施例３における光断層画像撮像装置（オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ装置）の構成例を説明するための図。

以下に、本発明の実施形態における光源装置の構成例について説明する。
（実施形態１）
実施形態１として、本発明を適用した波長掃引光源装置の構成例について説明する。
本実施形態の波長掃引光源装置は、一対のミラーからなる共振器における一方のミラーが、回転可能な円盤の円周上に一定の幅で一定のピッチにより形成されたスリット鏡によって構成されている。
そして、前記共振器内の光増幅媒体からの光を分散素子により波長分散させ、該分散光を集光光学系により前記円盤のスリット鏡が形成された面上に結像させて波長選択を行い、前記波長選択された波長を前記円盤を回転させて波長掃引するように構成されている。
具体的な構成については、以下に図１を用いて説明する。
図１において、１０２は半導体光増幅媒体で、一方の端面には共振器を構成するエンドリフレクタ１０１として部分反射膜が成膜されている。
１０３はコリメートレンズ、１０５は分散素子、１０６は集光光学系、１０７は円盤の円周に沿った方向の幅がｄであるスリット鏡をピッチｐで形成した円板、１０８は円盤１０７を回転させるためのモーターである。
１１０は波長掃引光を出力する出力ファイバー、１０９はエンドリフレクタ１０１から出力された光出力を出力ファイバー１１０にカップリングするためのカップリングレンズである。
半導体光増幅媒体１０２から分散素子の配置してある方向へ出射された光線は、コリメートレンズ１０３でコリメートビームに変換される。
コリメートビームは、分散素子１０５で分散される。
この分散光を集光光学系１０６で集光し、円盤１０７上に結像させる。円盤上に結像した分散光（１１２）の一部をスリット鏡で反射することで波長選択を行い、選択波長を掃引するように円盤を回転させてスリット鏡を動かすことで波長掃引ができる。
これを可能にするため、円盤の接線方向と平行な方向にコリメートビームが回折する向きであって、かつ、掃引する波長範囲の中心波長λ０の分散光が円盤面にほぼ垂直に入射する向きに分散素子１０５を配置する。

前述したように、半導体光増幅媒体１０２にはゲイン帯域の広さにばらつきがある。
円盤１０７に設けるスリット鏡の幅ｄやピッチｐを、波長掃引速度のみを考慮して決定してしまうと、スリット鏡の（ｐ−ｄ）の値が、円盤上の分散光像の円盤の円周に沿った幅よりも狭くなる場合がある。
このような場合、分散光像が隣り合う２つのスリット鏡で反射され、２波長で発振したり、短波長側／長波長側の波長間で不安定に波長がジャンプしたりという問題が生じる。
そこで、本発明では円盤上のスリット鏡の（ｐ−ｄ）の値を、分散光像の円盤の円周に沿った幅以上とする。
このような構成によれば、分散光像が同時に２本以上スリット鏡にかかることがないため、同時に複数の波長で発振することがない。従って１つの特定波長で安定して発振させることができる。
例えば、半導体光増幅媒体１０２のゲイン帯域のばらつきが、短波長端λ（ｍｉｎ）がλａからλｂ（λａ＜λｂ）、長波長端λ（ｍａｘ）がλｃからλｄ（λｃ＜λｄ）の範囲であるとする。
このような場合は、半導体光増幅媒体１０２のゲイン帯域として短波長端λ（ｍｉｎ）をλａ、長波長端λ（ｍａｘ）をλｄとする。そして、λａからλｄの波長範囲の光が分散素子で分散されて円盤上に結像する時の分散光像の円盤の円周に沿った幅を算出し、（ｐ−ｄ）がその値以上に大きくなるピッチでスリット鏡を設ければよい。
円盤１０７上のスリット鏡で反射した波長選択された光線は、集光光学系１０６、分散素子１０５、コリメートレンズ１０３を通って、半導体増幅媒体１０２に戻る。こうして波長選択された光は、エンドリフレクタ１０１とスリット鏡で構成される共振器内を何度も往復して増幅され、エンドリフレクタ１０１から出力される。

（第２の実施形態）
実施形態２として、実施形態１と異なる形態の波長掃引光源装置の構成例について説明する。
実施形態１のように、常に半導体光増幅媒体１０２のゲイン帯域の最大ばらつきを考慮すると、スリット鏡の幅やピッチが大きくなるため、波長掃引速度が制限されてしまう。
そこで、波長掃引速度をより高速化したい場合は、エンドリフレクタ１０１とスリット鏡とからなる共振器内に、分散光の波長幅を半導体光増幅媒体１０２のゲイン帯域よりも狭い波長幅に制限する機構（波長幅制限手段）を設けると良い。分散光の波長幅を一定となるように制限することで、円盤状に結像する分散光像の円盤の円周に沿った幅を一定に制
限することができ、半導体光増幅媒体１０２のゲイン帯域のばらつきを考慮する必要がなくなる。

図２に本実施形態における波長掃引光源装置の構成例を示す。
図２は、分散光の波長幅を半導体光増幅媒体１０２のゲイン帯域よりも狭い波長幅に制限する機構として、コリメートレンズ１０３と分散素子１０５との間に光学バンドパスフィルタ１０４を設けた例である。
実施形態１と同様の半導体光増幅媒体１０２を用いた場合は、通過する光を、
λｂ＜λ１＜λ２＜λｃの関係を満たす波長λ１からλ２の波長域に制限する光学バンドパスフィルタ１０４を用いる。
コリメートレンズ１０３で変換されたコリメートビームは、光学バンドパスフィルタ１０４を透過することで、波長λ１から波長λ２の範囲以外の波長は減衰する。光学バンドパスフィルタ１０４は、波長λ１以下および波長λ２以上の光の透過率を３１％以下にするのが良い。
これは、波長λ１から波長λ２の範囲以外の波長で発振を起こさせないために、光学バンドパスフィルタ１０４をコリメートビームが１往復した時に、１／１０以下に減衰させるためである。
また、光学バンドパスフィルタ１０４で反射された反射光がなるべく半導体光増幅媒体１０２に戻らないよう、光学バンドパスフィルタ１０４を配置する位置と角度を選ぶ。光学バンドパスフィルタ１０４は、波長λ１から波長λ２の光の透過率を出来るだけ高くする事が望ましい。
コリメートビームは光学バンドパスフィルタ１０４によって波長λ１からλ２までの波長成分だけが選択されているため、円盤上に結像した分散光には不要な波長λ１以下および波長λ２以上の光は含まれない。このため、スリット鏡の（ｐ−ｄ）の値が円盤上に結像した波長λ１から波長λ２の分散光像の長さに相当する間隔でスリット鏡を細密配置することができ、より高速な波長掃引が可能となる。

本実施形態では、分散光の波長幅を半導体光増幅媒体１０２のゲイン帯域よりも狭い波長幅に制限する機構として、光学バンドパスフィルタ１０４を用いたが、波長幅を制限できるものであれば、これに限定されるものではない。
例えば、共振器内に中間結像光学系を設け、該中間結像光学系を中間結像面に配されたスリットによって構成するようにしてもよい。これについては、後の実施例２において詳しく説明する。
また、半導体光増幅媒体内部での非線形光学効果により、短波長から長波長に波長掃引する方が、長波長から短波長に波長掃引するよりも大きな光出力が得られる。このため、短波長から長波長に波長掃引するように円盤の回転方向を設定するのが好ましい。
波長掃引光源装置１１１の主な用途の１つである生体用のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィ装置では、１０μｍ程度の深さ分解能が必要とされている。
これを実現するために、（λ２−λ１）≧λ０×λ０×３２０００を満たすようにλ１、λ２を設定すると良い。ここで、λ０＝（λ１＋λ２）／２である。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した波長掃引光源装置の構成例について、図３を用いて説明する。
本実施例では、中心波長８４５ｎｍで波長掃引する波長掃引光源装置が構成される。
２０２は半導体光増幅媒体で、ＣマウントにマウントしたＳＯＡベアチップを使用した。使用したＳＯＡのゲイン帯域は、短波長端が８０５〜８２０ｎｍ、長波長端が８７０〜８７５ｎｍである。
尚、ここでのゲイン帯域は、レーザー共振器を構成した時に発振可能な波長帯域のことで、ゲインが−１５ｄＢとなる波長帯域とした。
２０３はコリメートレンズで、焦点距離４．５ｍｍ、ＮＡ０．５５のレンズを使用した。２０５は分散素子で１８５０本／ｍｍの透過型回折格子を使用し、コリメートビームの回折格子への入射角が５１．４度、中心波長８４５ｎｍの光ビームの出射角が５１．４度となるように配置した。２０６は集光レンズで、焦点距離９ｍｍとした。
２０９はエンドリフレクタ側のコリメートレンズで焦点距離１．４５ｍｍのレンズを使用した。２０１はエンドリフレクタで、エンドリフレクタ側から出力光を取りだすために、反射率１０％、透過率９０％の部分反射ミラーとした。
２１０は出力ファイバー２１１に出力光を入射させるためのカップリングレンズで、焦点距離４．５ｍｍのレンズを使用した。

２０４は光学バンドパスフィルタで、一方の面に光学ハイパスフィルタ、他方の面に光学ローパスフィルタを形成してバンドパスフィルタとしたものを用いた。
光学ハイパスフィルタは、波長８２０ｎｍで透過率３０％、８２５ｎｍで透過率７０％とし、光学ローパスフィルタは、波長８６５ｎｍで透過率７０％、波長８７０ｎｍで透過率３０％とした。光学バンドパスフィルタ２０４は、反射光が半導体光増幅媒体２０２に戻らないよう、コリメートレンズ２０３でコリメートされたコリメートビームに対して１５度傾けて配置した。
２０７はスリット鏡を形成した直径３インチ、厚さ５ｍｍのアルミ製円盤である。アルミ製円盤表面を鏡面加工し、反射防止膜としてクロムを２００ｎｍ、酸化チタンを６７ｎｍ成膜した上に、厚さ２００ｎｍの金薄膜のスリット鏡を形成した。
スリット鏡の形状は幅２μｍ、長さ４００μｍとし、円盤の半径３６ｍｍの円周上に２．１５６ｄｅｇ間隔で１６６本が等間隔に並ぶようにリソグラフィによって形成した。
２１３はスリット鏡、２１２は円盤２０７上に結像した分散光像を示す。この様に構成することで、前記分散光像の長さは１．３５４ｍｍで、半径３６ｍｍでの前記スリット鏡の間隔１．３６１ｍｍより小さくなる。

この円板２０７をモーター２０８で５４２００ｒｐｍで回転させ、半導体光増幅媒体２０２を駆動し、８２０ｎｍから８７０ｎｍの波長範囲を１５０ｋＨｚで波長掃引出来る事を確認した。波長掃引の始端、終端近傍で波長が不安定にジャンプしたり、２波長で発振したりすることなく、安定に波長掃引する光源が出来た。
さらに、本発明の効果を確認するために、ゲイン帯域が８１０ｎｍから８７２ｎｍと、ゲイン帯域の広いＳＯＡを選別し、この帯域の広いＳＯＡを組み込んで光源の波長掃引特性を調べた。
結果、８２０ｎｍから８７０ｎｍの波長範囲を１５０ｋＨｚで安定に波長掃引出来る事を確認し、本発明の効果が確かめられた。
また、１５０ｋＨｚで波長掃引中のコヒーレント長は４．２ｍｍで、医用画像撮像装置に必要な長さを持っていた。

［実施例２］
実施例２として、実施例１とは異なる形態の波長掃引光源装置の構成例について、図５を用いて説明する。
本実施例では、中心波長１３１０ｎｍで波長掃引する波長掃引光源装置が構成される。
４０２は半導体光増幅媒体で、片面にエンドリフレクタ４０１として反射率１０％の反射膜を設けた半導体光増幅器を使用した。使用した半導体光増幅器のゲイン帯域（−１５ｄＢ帯域）は、短波長端が１２３５〜１２６０ｎｍ、長波長端が１３６０〜１３８０ｎｍである。
４０３はコリメートレンズで、焦点距離４．５ｍｍ、ＮＡ０．５５のレンズを使用した。４０４は分散素子で８００本／ｍｍの透過型回折格子を使用し、コリメートビームの回折
格子への入射角が３１．６度、中心波長１３１０ｎｍの光ビームの出射角が３１．６度となるように配置した。
４０５は集光レンズで、焦点距離９ｍｍとした。４０６は分散素子４０４で分散された光ビームの分散光像から、波長１２６０ｎｍから波長１３６０ｎｍの範囲の波長成分だけを選択して通すためのスリットで、集光レンズ４０５の焦点面に配置した。
４０７はリレー光学系で等倍の光学系を用いた。スリット４０６で短波長側及び長波長側の不要な波長成分がカットされた、スリット位置の空中像を、リレー光学系４０７でリレーした結像面に、スリット鏡を形成した円盤４０８を配置した。この様に構成することで、分散光像の長さは０．９０９１ｍｍとなる。

４１３はスリット鏡、４１２は円盤４０８上に結像した分散光像を示す。
４０８はスリット鏡を形成した直径３インチ厚さ５ｍｍのアルミ製円盤で、アルミ製円盤表面を鏡面加工し反射防止膜としてクロムを２００ｎｍ酸化チタンを１０８ｎｍ成膜した上に、厚さ２００ｎｍの金薄膜のスリット鏡を形成した。スリット鏡の形状は幅２μｍ、長さ４００μｍとし、円盤の半径３６．５ｍｍの円周上に０．９１７３ｍｍ間隔で２５０本が等間隔で並ぶようにリソグラフィによって形成した。
４１０は出力ファイバー４１１に出力光を入射させるためのカップリングレンズで、半導体光増幅媒体側が焦点距離４．５ｍｍ、ＮＡ０．５５で、ファイバー側が焦点距離１１ｍｍ、ＮＡ０．２５のペアレンズを使用した。４１１は波長掃引光を出力するための出力ファイバーである。
スリット鏡を形成した円板４０８をモーター４０９で６００００ｒｐｍで回転させ、半導体光増幅媒体４０２を駆動し、１２６０ｎｍから１３６０ｎｍの波長範囲を２５０ｋＨｚで波長掃引出来る事を確認した。波長掃引の始端、終端近傍で波長が不安定にジャンプしたり、２波長で発振したりすることなく、安定に波長掃引する光源が出来た。また、２５０ｋＨｚで波長掃引中のコヒーレント長は３ｍｍで、医用画像撮像装置に必要なコヒーレンス長を有していた。
また、実施例２の波長掃引光源において、スリット４０６のスリット幅、スリット位置を調整可能に構成すれば、波長掃引波長や波長掃引幅を調整可能な波長掃引光源とすることができる。

［実施例３］
実施例３として、実施例１の波長掃引光源を用いて光断層画像撮像装置（オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ装置）を構成した例を、図６を用いて説明する。
図６において、１１１は実施例１で示した波長掃引光源装置で、中心波長８４５ｎｍで波長掃引幅５０ｎｍである。
波長掃引光源１１１の出力は光アイソレータ５０１、光カプラー５０２を通り、光カプラー（光分割手段）５０４で参照光学系５０５と測定光学系５０６に分岐（分割）される。参照光学系５０５からの反射光と、測定光を被検体に照射して得られる反射光である測定光学系５０６からの後方散乱光はカプラー５０４で干渉する。
５１０で示した部分がオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ信号取得用干渉計である。光カプラー５０４で干渉した干渉光は、光カプラー５０２と光カプラー５０３に分配され、それぞれの出力光が差動検出器５１１で差動検出される。

ここで、光カプラー５０３は光カプラー５０２で分岐して差動検出器５１１に入力される干渉光と光強度を揃えるために配置したものである。
光カプラー５０３の代わりに、光減衰器を用いてもよい。または、差動検出器５１１に差動入力のバランス調整機能を有する物を用いてもよい。
差動検出され、光の干渉信号（光信号）から電気信号に変換された信号は、ＡＤ（アナログ・デジタル）変換器５１２でデジタル信号に変換される。
前記デジタル信号を信号処理装置５１３でフーリエ変換および各種補正処理を行って断層
画像を取得する。
また、光カプラー５０２の干渉計５１０に接続されない側の出力は、波数クロック生成装置５２０に接続されている。
波数クロック生成装置５２０は、マッハツェンダー干渉計と差動検出器で構成されている。
ここでは、前記マッハツェンダー干渉計の光路長差は、深達長２ｍｍを実現するために必要な波数クロックを得るため４ｍｍとした。波数クロック生成装置５２０で生成した波数クロックは、データサンプリングクロックとして制御装置５１４に入力する。
そして、前記波長掃引光源１１１とＡＤ変換器５１２、信号処理装置５１３、測定光学系内の光ビーム走査機構５０７、５０８は制御装置５１４からの信号により同期して動作する。
このようにして、深さ分解能６．３μｍで２ｍｍ以上の深達長があり、Ａスキャン速度１５０ｋＨｚの光断層画像撮像装置が構成出来た。

１０１：エンドリフレクタ
１０２：半導体光増幅媒体
１０３：コリメートレンズ
１０５：分散素子
１０６：集光光学系
１０７：スリット鏡を形成した円盤
１０８：円盤を回転させるためのモータ
１１１：波長掃引光源

Claims (9)

1. 共振器を構成する一方のミラーが、回転可能な円盤の円周上に一定の幅で一定のピッチにより形成されたスリット鏡によって構成され、
   前記共振器内の光増幅媒体からの光を分散素子により波長分散させた分散光を、集光光学系により前記円盤のスリット鏡が形成された面上に結像させて該スリット鏡により波長選択を行い、前記波長選択された波長を前記円盤を回転させて波長掃引する光源装置であって、
   前記スリット鏡の前記一定の幅をｄとし、一定のピッチをｐとするとき、
   前記スリット鏡における（ｐ−ｄ）の値が、前記集光光学系により前記円盤上に結像させた分散光像の前記円盤の円周に沿った幅以上の値であることを特徴とする光源装置。
2. 前記共振器内に、前記円盤上に前記分散光を結像させる際の分散光の波長幅を、前記
   光増幅媒体のゲイン帯域よりも狭い波長幅に制限する波長幅制限手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記波長幅制限手段が、共振器内に設けられたバンドパスフィルタによって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記光増幅媒体のゲイン帯域のばらつきが、短波長端λ（ｍｉｎ）がλａからλｂ（λａ＜λｂ）、長波長端λ（ｍａｘ）がλｃからλｄ（λｃ＜λｄ）の範囲であって、前記波長幅制限手段を通過する光の短波長側の波長をλ１とし、長波長側の波長をλ２とするとき、
   前記バンドパスフィルタを通過する光の波長域が、λｂ＜λ１＜λ２＜λｃの関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記波長λ１以下および前記波長λ２以上の光の透過率が、３１％以下に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記波長λ１および前記波長λ２の光の透過率が、７０％に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
7. 前記λ１とλ２とが、
   （λ２−λ１）≧λ０×λ０×３２０００（但し、λ０＝（λ１＋λ２）／２である。）の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
8. 前記波長幅制限手段が、共振器内に設けられた中間結像光学系を備え、該中間結像光学系が中間結像面に配されたスリットによって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
9. 光断層画像撮像装置であって、
   光源と、
   前記光源から出力された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
   前記測定光を被検体に照射して得られる反射光と前記参照光とを干渉させて干渉信号を生成する干渉計と、
   前記干渉計からの光信号を電気信号に変換して出力する信号処理装置と、
   を備え、
   前記光源が、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源で構成されていることを特徴とする光断層画像撮像装置。