JP2017009455A - 光干渉断層撮影用光源ユニット及び光干渉断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数掃引の高速化が図られながらも、装置構成が比較的簡素な光干渉断層撮影用光源ユニット及び光干渉断層撮影装置を提供する。【解決手段】光干渉断層撮影用光源ユニット１０は、広帯域光をパルス状に出力する広帯域パルス光源１００と、広帯域光を上流側入力ポート１０２ａから入力し、当該広帯域光が分光されてなる複数の第１分光成分を、複数の上流側出力ポート１０２ｂの各々から出力する上流側分光器１０２と、異なる長さで設けられた複数の上流側光導波路１０３と、上流側光導波路１０３を通じて、複数の第１分光成分を複数の下流側入力ポート１０４ａの各々から入力し、当該第１分光成分の各々が更に分光されてなる複数の第２分光成分を、複数の下流側出力ポート１０４ｂの各々から出力する下流側分光器１０４と、異なる長さで設けられた複数の下流側光導波路１０５と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、光干渉断層撮影用光源ユニット及び光干渉断層撮影装置に関する。

光干渉断層計（Optical Coherence Tomography；ＯＣＴ）は、光干渉現象を利用した断層撮影技術であり、例えば、網膜の断層撮影等に応用されている。また、近年、撮影のリアルタイム性を高めるために、ＯＣＴの撮影速度の向上が図られている。

ＯＣＴの撮影速度を向上させる手法の一つとして、ＯＣＴ光源における光周波数掃引（走査）速度の高速化が挙げられる。例えば、ＯＣＴ光源を、広帯域パルス光源と光フィルタと光導波路とを組み合わせて作製し、広帯域パルス光源から出力された広帯域光に含まれる複数の光周波数ごとに異なる光路長を適用することで、光周波数掃引の高速化を図ることができる（例えば、特許文献１参照）。

特許第５４６７３４３号公報

しかしながら、断層撮影における一層の分解能の向上のため、掃引ステップ数の高密度化が求められている。この場合、上述のＯＣＴ光源においては一種の光周波数に対し一本の光導波路を設ける必要がある。そうすると、例えば、光周波数を１０２４段階のステップで掃引しようとする場合、長さがそれぞれ異なる１０２４本の光導波路を用意する必要があるため、装置構成の複雑化、及び、製造コストの増大を招く。

本発明が解決しようとする課題は、周波数掃引の高速化が図られながらも、装置構成が比較的簡素な光干渉断層撮影用光源ユニット及び光干渉断層撮影装置を提供することにある。

本発明の一態様は、所定の周波数帯域に渡って強度分布が均一な広帯域光をパルス状に出力する広帯域パルス光源と、パルス状の前記広帯域光を上流側入力ポートから入力し、当該広帯域光が分光されてなる複数の第１分光成分を、複数の上流側出力ポートの各々から出力する上流側分光器と、複数の前記上流側出力ポートごとに異なる長さで設けられた上流側光導波路と、前記上流側光導波路を通じて、複数の前記第１分光成分を複数の下流側入力ポートの各々から入力し、当該第１分光成分の各々が更に分光されてなる複数の第２分光成分を、複数の下流側出力ポートの各々から出力する下流側分光器と、複数の前記下流側出力ポートごとに異なる長さで設けられ、先端に光反射板が設けられた下流側光導波路と、を備え、一の前記下流側入力ポートに入力された前記第１分光成分に含まれる複数の前記第２分光成分のうちの一つと、他の前記下流側入力ポートに入力された前記第１分光成分に含まれる複数の前記第２分光成分のうちの一つとは、共通の前記下流側出力ポートから出力される光干渉断層撮影用光源ユニットである。

また、本発明の一態様によれば、複数の前記第１分光成分の各々は、第１の周波数差で周期的に離散化された複数の周波数帯域を含んでおり、前記下流側分光器は、前記下流側入力ポートの各々に入力された前記第１分光成分を、前記第１の周波数差で周期的に離散化された周波数帯域ごとに分光して複数の前記第２分光成分を生成する。

また、本発明の一態様によれば、前記第１の周波数差は、一の前記上流側出力ポートから出力された前記第１分光成分と、他の前記上流側出力ポートから出力された前記第１分光成分との間の周波数差の最小値である第２の周波数差の整数倍とされている。

また、本発明の一態様によれば、一の前記下流側出力ポートと一の前記下流側入力ポートとの間における通過可能周波数帯域と、当該一の前記下流側出力ポートと他の前記下流側入力ポートとの間における通過可能周波数帯域と、の間の周波数差は、前記第１の周波数差と前記第２の周波数差との差分値、又は、前記第１の周波数差と前記第２の周波数差との加算値とされている。

また、本発明の一態様は、上述の光干渉断層撮影用光源ユニットを備える光干渉断層撮影装置である。

上述の光干渉断層撮影用光源ユニット及び光干渉断層撮影装置によれば、周波数掃引の高速化が図られながらも、装置構成を簡素化することができる。

第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の全体構成を示す図である。 第１の実施形態に係る光干渉断層撮影用光源ユニットの構成を示す図である。 第１の実施形態に係る上流側分光器の機能を説明する図である。 第１の実施形態に係る上流側光導波路の構成を説明する図である。 第１の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第１の図である。 第１の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第２の図である。 第１の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第３の図である。 第１の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第４の図である。 第１の実施形態に係る下流側光導波路の構成を説明する第１の図である。 第１の実施形態に係る下流側光導波路の構成を説明する第２の図である。 第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の作用効果を説明する第１の図である。 第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の作用効果を説明する第２の図である。 第２の実施形態に係る上流側光導波路の構成を説明する図である。 第２の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第１の図である。 第２の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第２の図である。 第２の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第３の図である。 第２の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第４の図である。 第２の実施形態に係る下流側光導波路の構成を説明する図である。 第２の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の作用効果を説明する図である。 第３の実施形態に係る上流側光導波路の構成を説明する図である。 第３の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第１の図である。 第３の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第２の図である。 第３の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第３の図である。 第３の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第４の図である。 第３の実施形態に係る下流側光導波路の構成を説明する図である。 第３の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の作用効果を説明する図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置を、図１〜図１２を参照しながら説明する。

（全体構成）
図１は、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の全体構成を示す図である。
図１に示すように、光干渉断層撮影装置１は、光干渉断層撮影用光源ユニット１０と、光検出器１１と、光カプラ１２と、基準ミラー１３と、を備えている。図１は、光干渉断層撮影装置１が撮影対象物２（例えば、被験者の眼内）の断層画像を取得する様子を示している。

光干渉断層撮影用光源ユニット１０は、所定の周波数帯域（波長）に属する光（レーザ）を高速で掃引（走査）可能なレーザ光源である。光干渉断層撮影用光源ユニット１０は、例えば、波長幅１５２５ｎｍ〜１５７５ｎｍ（光周波数２００ＴＨｚ前後）の範囲で、所定周期（例えば、１μ秒）ごとに出力光の周波数掃引を繰り返す。光干渉断層撮影用光源ユニット１０の出力光（周波数掃引光）は、光導波路（光ファイバ）を通って光カプラ１２に入力される。
光カプラ１２は、光干渉断層撮影用光源ユニット１０が出力した周波数掃引光を、所定のパワー比率で基準ミラー１３への経路、及び、撮影対象物２への経路へと分波して出力する。また、光カプラ１２は、基準ミラー１３で反射して戻ってきた光（基準光）と、撮影対象物２で反射して戻ってきた光（観測光）と、を合波して、光検出器１１へと出力する。
光検出器１１は、基準光と観測光とが合波されてなる干渉光のパワー（強度）を検出する。光検出器１１によって取得された検出信号は直ちにコンピュータ等の演算装置に取り込まれる。当該演算装置は、取得された検出信号に対し所定の演算処理（フーリエ変換等）を施すことで撮影対象物２の断層画像を生成し、ディスプレイ等に表示する。

（光干渉断層撮影用光源ユニットの構成）
図２は、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影用光源ユニットの構成を示す図である。
図２に示すように、光干渉断層撮影用光源ユニット１０は、広帯域パルス光源１００と、光サーキュレータ１０１と、上流側分光器１０２と、上流側光導波路１０３と、下流側分光器１０４と、下流側光導波路１０５と、光反射板１０６と、を備えている。

広帯域パルス光源１００は、所定の周波数帯域に渡って強度分布が均一な広帯域光をパルス状に出力する。広帯域パルス光源１００は、例えば、ＳＣ（Super Continuum）光源等で実現される。
広帯域パルス光源１００は、パルス状の広帯域光を所定の周期（例えば、１μ秒）ごとに繰り返し出力する。

光サーキュレータ１０１は、広帯域パルス光源１００が出力した広帯域光を入力して上流側分光器１０２（後述）に向けて出力する。また、光サーキュレータ１０１は、上流側分光器１０２が出力した光（光反射板１０６（後述）で反射して戻ってきた光）を入力して光カプラ１２（図１）に向けて出力する。

上流側分光器１０２は、広帯域パルス光源１００が出力したパルス状の広帯域光を上流側入力ポート１０２ａから入力する。上流側分光器１０２は、上流側入力ポート１０２ａに入力された上記広帯域光が分光されてなる複数の第１分光成分を、複数の上流側出力ポート１０２ｂの各々から出力する。上流側分光器１０２は、例えば、多段型マッハツェンダー干渉計等であってよい。多段型マッハツェンダー干渉計の仕組み等については詳細な説明を省略する。

上流側光導波路１０３は、例えば光ファイバであって、その一端側が、複数の上流側出力ポート１０２ｂの各々に接続されるとともに、他端側が、複数の下流側入力ポート１０４ａに接続されている。上流側光導波路１０３は、それぞれ、複数の上流側出力ポート１０２ｂごと（及び、下流側入力ポート１０４ａごと）に異なる長さで設けられている。

下流側分光器１０４は、上流側光導波路１０３を通じて、上流側分光器１０２が出力した複数の第１分光成分を複数の下流側入力ポート１０４ａの各々から入力する。下流側分光器１０４は、下流側入力ポート１０４ａに入力された第１分光成分の各々が更に分光されてなる複数の第２分光成分を、複数の下流側出力ポート１０４ｂの各々から出力する。下流側分光器１０４は、例えば、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）等であってよい。ＡＷＧの仕組み等については詳細な説明を省略する。

下流側光導波路１０５は、例えば光ファイバであって、その一端側が、複数の下流側出力ポート１０４ｂの各々に接続される。また、下流側光導波路１０５の他端側（先端）には、それぞれ、光反射板１０６が設けられている。下流側光導波路１０５は、それぞれ、複数の下流側出力ポート１０４ｂごとに異なる長さで設けられている。

以下、上流側分光器１０２は、１チャネルの入力ポート（上流側入力ポート１０２ａ）と４チャネルの出力ポート（上流側出力ポート１０２ｂ）とを備えるものとして説明する。また、以下、下流側分光器１０４は、４チャネルの入力ポート（下流側入力ポート１０４ａ）と４チャネルの出力ポート（下流側出力ポート１０４ｂ）とを備えるものとして説明する。

（上流側分光器の機能）
図３は、第１の実施形態に係る上流側分光器の機能を説明する図である。
図３に示すように、４段のマッハツェンダー干渉計である上流側分光器１０２は、上流側入力ポート１０２ａからパルス状の広帯域光Ｐを入力する。上流側分光器１０２は、入力された広帯域光Ｐを所定の周波数帯域別に分光して複数の第１分光成分Ｑを生成する。
具体的には、上流側分光器１０２は、上流側出力ポート１０２ｂ０から第１分光成分Ｑ０を出力する。また、上流側分光器１０２は、上流側出力ポート１０２ｂ１から第１分光成分Ｑ１を出力する。また、上流側分光器１０２は、上流側出力ポート１０２ｂ２から第１分光成分Ｑ２を出力する。また、上流側分光器１０２は、上流側出力ポート１０２ｂ３から第１分光成分Ｑ３を出力する。

図３に示すように、第１分光成分Ｑの各々は、第１の周波数差Δｆ（例えば、Δｆ＝１００ＧＨｚ）で周期的に離散化された周波数成分を有している。
例えば、第１分光成分Ｑ０は、周波数ｆ００、ｆ１０、ｆ２０、ｆ３０の各々にピークを有する周波数帯域を有している。周波数ｆ００、ｆ１０、ｆ２０、ｆ３０（ｆ００＜ｆ１０＜ｆ２０＜ｆ３０）の各々は、第１の周波数差Δｆの間隔で離散化されている。
同様に、第１分光成分Ｑ１は、周波数ｆ０１、ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１の各々にピークを有する周波数帯域を有しており、周波数ｆ０１、ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１（ｆ０１＜ｆ１１＜ｆ２１＜ｆ３１）の各々は、第１の周波数差Δｆの間隔で離散化されている。
同様に、第１分光成分Ｑ２は、周波数ｆ０２、ｆ１２、ｆ２２、ｆ３２の各々にピークを有する周波数帯域を有しており、周波数ｆ０２、ｆ１２、ｆ２２、ｆ３２（ｆ０２＜ｆ１２＜ｆ２２＜ｆ３２）の各々は、第１の周波数差Δｆの間隔で離散化されている。
同様に、第１分光成分Ｑ３は、周波数ｆ０３、ｆ１３、ｆ２３、ｆ３３の各々にピークを有する周波数帯域を有しており、周波数ｆ０３、ｆ１３、ｆ２３、ｆ３３（ｆ０３＜ｆ１３＜ｆ２３＜ｆ３３）の各々は、第１の周波数差Δｆの間隔で離散化されている。

また、図３に示すように、第１分光成分Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、各々の周波数帯域のピーク周波数が第２の周波数差δｆ（例えば、δｆ＝２５ＧＨｚ）ずつずれている。
例えば、第１分光成分Ｑ１のピーク周波数（周波数ｆ０１、ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１）の各々は、第１分光成分Ｑ０のピーク周波数（周波数ｆ００、ｆ１０、ｆ２０、ｆ３０）の各々よりも第２の周波数差δｆだけ高周波数側にずれている。
また、第１分光成分Ｑ２のピーク周波数（周波数ｆ０２、ｆ１２、ｆ２２、ｆ３２）の各々は、第１分光成分Ｑ１のピーク周波数（周波数ｆ０１、ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１）の各々よりも第２の周波数差δｆだけ高周波数側にずれている。
また、第１分光成分Ｑ３のピーク周波数（周波数ｆ０３、ｆ１３、ｆ２３、ｆ３３）の各々は、第１分光成分Ｑ２のピーク周波数（周波数ｆ０２、ｆ１２、ｆ２２、ｆ３２）の各々よりも第２の周波数差δｆだけ高周波数側にずれている。
即ち、第２の周波数差δｆは、一の上流側出力ポート１０２ｂから出力された第１分光成分Ｑ（例えば、第１分光成分Ｑ０）に含まれる各周波数帯域のピークと、他の上流側出力ポート１０２ｂから出力された第１分光成分Ｑ（例えば、第１分光成分Ｑ１）に含まれる各周波数帯域のピークと、の間の周波数差の最小値である。
第１の周波数差Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ）は、第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）の整数倍（本実施形態においては４倍）とされている。

（上流側光導波路の構成）
図４は、第１の実施形態に係る上流側光導波路の構成を説明する図である。
図４に示すように、上流側分光器１０２の上流側出力ポート１０２ｂの各々から出力された複数の第１分光成分Ｑ（Ｑ０〜Ｑ３）は、上流側光導波路１０３を伝搬する。ここで、上述したように、各上流側光導波路１０３は、それぞれ、異なる長さで設けられている。
具体的には、上流側出力ポート１０２ｂ１に接続された上流側光導波路１０３１の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ０に接続された上流側光導波路１０３０の長さよりも第１光路長差δＬ１だけ長く設けられている。ここで、第１光路長差δＬ１は、「δＬ１＝（Ｃｏ／２）・δｔ」で与えられている。なお、“Ｃｏ”は、真空中の光速であり、“δｔ”は、周波数掃引光の１ステップごとの時間間隔（ステップ間隔時間δｔ（後述））である。

同様に、上流側出力ポート１０２ｂ２に接続された上流側光導波路１０３２の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ１に接続された上流側光導波路１０３１の長さよりも第１光路長差δＬ１だけ長く設けられている。更に、上流側出力ポート１０２ｂ３に接続された上流側光導波路１０３３の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ２に接続された上流側光導波路１０３２の長さよりも第１光路長差δＬ１だけ長く設けられている。

したがって、図４に示すように、上流側光導波路１０３１を伝搬する第１分光成分Ｑ１は、上流側光導波路１０３０を伝搬する第１分光成分Ｑ０よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ遅れて下流側分光器１０４に到達する。
同様に、上流側光導波路１０３２を伝搬する第１分光成分Ｑ２は、上流側光導波路１０３１を伝搬する第１分光成分Ｑ１よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ遅れて下流側分光器１０４に到達する。更に、上流側光導波路１０３３を伝搬する第１分光成分Ｑ３は、上流側光導波路１０３２を伝搬する第１分光成分Ｑ２よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ遅れて下流側分光器１０４に到達する。
ここで、第１分光成分Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、それぞれ、下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａ０、１０４ａ１、１０４ａ２、１０４ａ３の各々に入力される。

（下流側分光器の機能）
図５〜図８は、それぞれ、第１の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第１〜第４の図である。
本実施形態に係る下流側分光器１０４は、上述したように、４チャネルの入力ポート（下流側入力ポート１０４ａ）と４チャネルの出力ポート（下流側出力ポート１０４ｂ）とを有するＡＷＧである。
ここで、下流側入力ポート１０４ａの隣接チャネルごとの周波数間隔（いわゆるチャネル間隔）は、第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）とされている。これは、一の下流側出力ポート１０４ｂと一の下流側入力ポート１０４ａとの間における通過可能周波数帯域のピークと、当該一の下流側出力ポート１０４ｂと他の下流側入力ポート１０４ａとの間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差が、第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）であることを意味している。
例えば、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ０との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ１との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差が２５ＧＨｚとされている。
同様に、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ１との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ２との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差も２５ＧＨｚとされている。
更に、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ２との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ３との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差も２５ＧＨｚとされている。
他の下流側出力ポート１０４ｂ１、１０４ｂ２、１０４ｂ３の各々に対する上記４つの下流側入力ポート１０４ａとの関係についても同様とされる。

また、下流側出力ポート１０４ｂのチャネル間隔は、第１の周波数差Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ）とされている。これは、一の下流側入力ポート１０４ａと一の下流側出力ポート１０４ｂとの間における通過可能周波数帯域のピークと、当該一の下流側入力ポート１０４ａと他の下流側出力ポート１０４ｂとの間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差が、第１の周波数差Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ）であることを意味している。
例えば、下流側入力ポート１０４ａ０と下流側出力ポート１０４ｂ０との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側入力ポート１０４ａ０と下流側出力ポート１０４ｂ１との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差が１００ＧＨｚとされている。
同様に、下流側入力ポート１０４ａ０と下流側出力ポート１０４ｂ１との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側入力ポート１０４ａ０と下流側出力ポート１０４ｂ２との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差も１００ＧＨｚとされている。
更に、下流側入力ポート１０４ａ０と下流側出力ポート１０４ｂ２との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側入力ポート１０４ａ０と下流側出力ポート１０４ｂ３との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差も１００ＧＨｚとされている。
他の下流側入力ポート１０４ａ１、１０４ａ２、１０４ａ３の各々に対する上記４つの下流側出力ポート１０４ｂとの関係についても同様とされる。

上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ０が下流側入力ポート１０４ａ０に入力された場合、下流側分光器１０４は、図５に示すように、当該第１分光成分Ｑ０を、更に所定の周波数帯別に分光して複数の第２分光成分Ｒ０を生成する。ここで、下流側分光器１０４は、下流側入力ポート１０４ａ０に入力された第１分光成分Ｑ０を、第１の周波数差Δｆで周期的に離散化された周波数帯域ごとに分光して複数の第２分光成分Ｒ０を生成する。
具体的には、下流側分光器１０４は、第１分光成分Ｑ０に含まれる、１００ＧＨｚ間隔に離散化された各周波数帯域（ピーク周波数がそれぞれ周波数ｆ００、ｆ１０、ｆ２０、ｆ３０である周波数帯域）ごとに第１分光成分Ｑ０を分光する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ００の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ００を下流側出力ポート１０４ｂ０から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１０の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１０を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２０の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２０を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ３０の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ３０を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

また、第１分光成分Ｑ０が下流側入力ポート１０４ａ０に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、続いて、第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力された場合、下流側分光器１０４は、図６に示すように、当該第１分光成分Ｑ１を、更に所定の周波数帯別に分光して複数の第２分光成分Ｒ１を生成する。ここで、下流側分光器１０４は、下流側入力ポート１０４ａ１に入力された第１分光成分Ｑ１を、第１の周波数差Δｆで周期的に離散化された周波数帯域ごとに分光して複数の第２分光成分Ｒ１を生成する。
具体的には、下流側分光器１０４は、第１分光成分Ｑ１に含まれる、１００ＧＨｚ間隔に離散化された各周波数帯域（ピーク周波数がそれぞれ周波数ｆ０１、ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１である周波数帯域）ごとに第１分光成分Ｑ１を分光する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ０１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ０１を下流側出力ポート１０４ｂ０から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１１を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２１を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ３１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ３１を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

また、第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、更に、第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力された場合、下流側分光器１０４は、図７に示すように、当該第１分光成分Ｑ２を、更に所定の周波数帯別に分光して複数の第２分光成分Ｒ２を生成する。ここで、下流側分光器１０４は、下流側入力ポート１０４ａ２に入力された第１分光成分Ｑ２を、第１の周波数差Δｆで周期的に離散化された周波数帯域ごとに分光して複数の第２分光成分Ｒ２を生成する。
具体的には、下流側分光器１０４は、第１分光成分Ｑ２に含まれる、１００ＧＨｚ間隔に離散化された各周波数帯域（ピーク周波数がそれぞれ周波数ｆ０２、ｆ１２、ｆ２２、ｆ３２である周波数帯域）ごとに第１分光成分Ｑ２を分光する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ０２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ０２を下流側出力ポート１０４ｂ０から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１２を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２２を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ３２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ３２を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

また、第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、更に、第１分光成分Ｑ３が下流側入力ポート１０４ａ３に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ３が下流側入力ポート１０４ａ３に入力された場合、下流側分光器１０４は、図８に示すように、当該第１分光成分Ｑ３を、更に所定の周波数帯別に分光して複数の第２分光成分Ｒ３を生成する。ここで、下流側分光器１０４は、下流側入力ポート１０４ａ３に入力された第１分光成分Ｑ３を、第１の周波数差Δｆで周期的に離散化された周波数帯域ごとに分光して複数の第２分光成分Ｒ３を生成する。
具体的には、下流側分光器１０４は、第１分光成分Ｑ３に含まれる、１００ＧＨｚ間隔に離散化された各周波数帯域（ピーク周波数がそれぞれ周波数ｆ０３、ｆ１３、ｆ２３、ｆ３３である周波数帯域）ごとに第１分光成分Ｑ３を分光する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ０３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ０３を下流側出力ポート１０４ｂ０から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１３を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２３を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ３３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ３３を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

以上のように、一の下流側入力ポート１０４ａに入力された第１分光成分Ｑに含まれる複数の第２分光成分のうちの一つと、他の下流側入力ポート１０４ａに入力された第１分光成分Ｑに含まれる複数の第２分光成分のうちの一つとは、共通の下流側出力ポート１０４ｂから出力される。
例えば、下流側入力ポート１０４ａ０に入力された第１分光成分Ｑ０に含まれる複数の第２分光成分Ｒ０のうちの一つである第２分光成分Ｒ００と、下流側入力ポート１０４ａ１に入力された第１分光成分Ｑ１に含まれる複数の第２分光成分Ｒ１のうちの一つである第２分光成分０１とは、共通の下流側出力ポート１０４ｂ０から出力される。
また、下流側入力ポート１０４ａ２に入力された第１分光成分Ｑ２に含まれる複数の第２分光成分Ｒ２のうちの一つである第２分光成分Ｒ３２と、下流側入力ポート１０４ａ３に入力された第１分光成分Ｑ３に含まれる複数の第２分光成分Ｒ３のうちの一つである第２分光成分３３とは、共通の下流側出力ポート１０４ｂ３から出力される。

また、上述したように、下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔が第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）とされている。これにより、下流側分光器１０４は、下流側入力ポート１０４ａの各々に入力された各第１分光成分Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のうち、第２の周波数差δｆ（２５ＧＨｚ）の間隔にある分光成分（例えば、第２分光成分Ｒ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３）を、共通の下流側出力ポート１０４ｂ（例えば、下流側出力ポート１０４ｂ０）から出力する。

（下流側光導波路の構成）
図９は、第１の実施形態に係る下流側光導波路の構成を説明する第１の図である。
また、図１０は、第１の実施形態に係る下流側光導波路の構成を説明する第２の図である。
図９に示すように、下流側分光器１０４の下流側出力ポート１０４ｂの各々から出力された複数の第２分光成分Ｒ０（Ｒ００〜Ｒ３０）、Ｒ１（Ｒ０１〜Ｒ３１）、Ｒ２（Ｒ０２〜Ｒ３２）、Ｒ３（Ｒ０３〜Ｒ３３）は、下流側光導波路１０５を伝搬する。第２分光成分Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ、下流側分光器１０４に到達した時間差（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間差）だけずれて、各下流側光導波路１０５を伝搬する。
ここで、上述したように、各下流側光導波路１０５は、それぞれ、異なる長さで設けられている。
具体的には、下流側出力ポート１０４ｂ１に接続された下流側光導波路１０５１の長さは、下流側出力ポート１０４ｂ０に接続された下流側光導波路１０５０の長さよりも第２光路長差δＬ２だけ長い長さとされている。ここで、第２光路長差δＬ２は、「δＬ２＝（Ｃｏ／２）・（４・δｔ）」で与えられている。

同様に、下流側出力ポート１０４ｂ２に接続された下流側光導波路１０５２の長さは、下流側出力ポート１０４ｂ１に接続された下流側光導波路１０５１の長さよりも第２光路長差δＬ２だけ長い長さとされている。更に、下流側出力ポート１０４ｂ３に接続された下流側光導波路１０５３の長さは、下流側出力ポート１０４ｂ２に接続された下流側光導波路１０５２の長さよりも第２光路長差δＬ２だけ長い長さとされている。

したがって、下流側光導波路１０５１を伝搬する第２分光成分Ｒ１０は、下流側光導波路１０５０を伝搬する第２分光成分Ｒ００よりも第２光路長差δＬ２に対応する時間だけ遅れて光反射板１０６に到達する。
同様に、下流側光導波路１０５２を伝搬する第２分光成分Ｒ２０は、下流側光導波路１０５１を伝搬する第２分光成分Ｒ１０よりも第２光路長差δＬ２に対応する時間だけ遅れて光反射板１０６に到達する。更に、下流側光導波路１０５３を伝搬する第２分光成分Ｒ３０は、下流側光導波路１０５２を伝搬する第２分光成分Ｒ２０よりも第２光路長差δＬ２に対応する時間だけ遅れて光反射板１０６に到達する。

この結果、各光反射板１０６で反射した各第２分光成分Ｒ００、Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０は、図１０に示すように、第２光路長差δＬ２の２倍の長さに対応する遅延時間が生じた状態で、下流側分光器１０４に入力される。
なお、下流側光導波路１０５の伝搬中において、同一の下流側光導波路１０５（例えば、下流側光導波路１０５０）を伝搬する複数の第２分光成分（第２分光成分Ｒ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３）の間に生じている遅延時間は変化しない。

（作用効果）
図１１は、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の作用効果を説明する第１の図である。
また、図１２は、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の作用効果を説明する第２の図である。
光反射板１０６（図１０）で反射した第２分光成分Ｒ０〜Ｒ３は、それぞれ、下流側分光器１０４、上流側光導波路１０３、及び、上流側分光器１０２を逆に伝搬して、最終的に一つに合波されて、上流側入力ポート１０２ａから出力される。
そうすると、広帯域光Ｐが上流側入力ポート１０２ａに入力されてから、第２分光成分Ｒｊｉ（ｉ＝０、１、２、３、ｊ＝０、１、２、３）の各々が上流側入力ポート１０２ａに戻ってくるまでに生じる全光路長差ΔＬは、式「ΔＬ＝（ｉ＋４ｊ）Ｃｏ・δｔ」で表される。
したがって、図１１に示すように、第２分光成分Ｒ００、Ｒ０１、・・・、Ｒ０３、Ｒ１０、Ｒ１１、・・・は、全て等しい時間間隔（ステップ間隔時間δｔ）で出力される。

この結果、図１２に示すように、光干渉断層撮影用光源ユニット１０は、ステップ間隔時間δｔごとに、第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）の間隔で周波数が掃引されてなる周波数掃引光を出力する。

以上の通り、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置１は、所定の周波数帯域に渡って強度分布が均一な広帯域光をパルス状に出力する広帯域パルス光源１００と、パルス状の広帯域光Ｐを上流側入力ポート１０２ａから入力し、当該広帯域光Ｐが分光されてなる複数の第１分光成分Ｑを、複数の上流側出力ポート１０２ｂの各々から出力する上流側分光器１０２と、を備える。
また、光干渉断層撮影装置１は、複数の上流側出力ポート１０２ｂごとに異なる長さで設けられた上流側光導波路１０３を備える。
また、光干渉断層撮影装置１は、上流側光導波路１０３を通じて、複数の第１分光成分Ｑを複数の下流側入力ポート１０４ａの各々から入力する下流側分光器１０４を備える。下流側分光器１０４は、当該第１分光成分Ｑの各々（例えば、第１分光成分Ｑ０）が更に分光されてなる複数の第２分光成分（例えば、第２分光成分Ｒ００、Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０）を、複数の下流側出力ポート１０４ｂの各々から出力する。
また、光干渉断層撮影装置１は、複数の下流側出力ポート１０４ｂごとに異なる長さで設けられ、先端に光反射板１０６が設けられた下流側光導波路１０５を備える。
そして、一の下流側入力ポート１０４ａに入力された第１分光成分Ｑに含まれる複数の第２分光成分のうちの一つ（例えば、第２分光成分Ｒ００）と、他の下流側入力ポート１０４ａに入力された第１分光成分Ｑに含まれる複数の第２分光成分のうちの一つ（例えば、第２分光成分Ｒ０１）とは、共通の下流側出力ポート１０４ｂ（例えば、下流側出力ポート１０４ｂ０）から出力される。

このようにすることで、光干渉断層撮影装置１は、広帯域パルス光源１００から出力されたパルス状の広帯域光Ｐを所望の分光成分（第２分光成分Ｒ００、Ｒ０１、・・・）に分光するとともに、当該分光成分ごとにそれぞれ異なる光路長を伝搬させる。そうすると、周波数帯域が異なる各分光成分の出力タイミングが、光路長差に応じた時間だけ遅延してずれるため、出力する光の周波数掃引を行うことができる。
この仕組みによれば、光路長差を所望に調整することで、周波数掃引の高速化を容易に実現することができる。また、広帯域光Ｐの周波数帯域をより広帯域化することで、掃引範囲の広帯域化も容易に実現することができる。

また、本実施形態においては、分光成分ごとに異なる光路長は、上流側光導波路１０３に設けられた光路長差（第１光路長差δＬ１）と下流側光導波路１０５に設けられた光路長差（第２光路長差δＬ２）との組み合わせによって実現されている。したがって、例えば、下流側光導波路１０５に設けられた光路長差のみで光路長差を実現する場合よりも、必要とする光導波路の数を減らすことができる。
例えば、上述の例では、４通りの第１光路長差δＬ１と、４通りの第２光路長差δＬ２と、の組み合わせで１６通りの光路長差を実現することができるが、必要な光導波路の数は、合計で８本である。また、１０２４通りの光路長差を実現しようとする場合は、例えば、３２通りの第１光路長差δＬ１と、３２通りの第２光路長差δＬ２と、の組み合わせで実現することができるが、必要な光導波路の数は、合計で６４本である。このように、従来では１０２４本必要であった光導波路の数を大幅に減らすことができる。

以上より、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置１によれば、周波数掃引の高速化が図られながらも、装置構成を簡素化することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態に係る光干渉断層撮影装置を、図１３〜図１９を参照しながら説明する。
なお、第２の実施形態に係る光干渉断層撮影装置及び光干渉断層撮影用光源ユニットの構成は、第１の実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。

（上流側光導波路の構成）
図１３は、第２の実施形態に係る上流側光導波路の構成を説明する図である。
図１３に示すように、第２の実施形態においても、上流側分光器１０２の上流側出力ポート１０２ｂの各々から出力された複数の第１分光成分Ｑ（Ｑ０〜Ｑ３）は、上流側光導波路１０３を伝搬する。
上流側出力ポート１０２ｂ１に接続された上流側光導波路１０３１の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ０に接続された上流側光導波路１０３０の長さよりも第１光路長差δＬ１だけ短い長さとされている。ここで、第２の実施形態において、第１光路長差δＬ１は、「δＬ１＝（Ｃｏ／２）・（−３・δｔ）」で与えられている（“−３・δｔ”におけるマイナスの符号は、ここで基準とする上流側出力ポート１０２ｂ０の長さよりも“短い”ことを表している）。

同様に、上流側出力ポート１０２ｂ２に接続された上流側光導波路１０３２の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ１に接続された上流側光導波路１０３１の長さよりも第１光路長差δＬ１（δＬ１＝（Ｃｏ／２）・（−３・δｔ））だけ短い長さとされている。更に、上流側出力ポート１０２ｂ３に接続された上流側光導波路１０３３の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ２に接続された上流側光導波路１０３２の長さよりも第１光路長差δＬ１（δＬ１＝（Ｃｏ／２）・（−３・δｔ））だけ短い長さとされている。

したがって、図１３に示すように、上流側光導波路１０３１を伝搬する第１分光成分Ｑ１は、上流側光導波路１０３０を伝搬する第１分光成分Ｑ０よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ早く下流側分光器１０４に到達する。
同様に、上流側光導波路１０３２を伝搬する第１分光成分Ｑ２は、上流側光導波路１０３１を伝搬する第１分光成分Ｑ１よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ早く下流側分光器１０４に到達する。更に、上流側光導波路１０３３を伝搬する第１分光成分Ｑ３は、上流側光導波路１０３２を伝搬する第１分光成分Ｑ２よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ早く下流側分光器１０４に到達する。
ここで、第１分光成分Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、それぞれ、下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａ０、１０４ａ１、１０４ａ２、１０４ａ３の各々に入力される。

（下流側分光器の機能）
図１４〜図１７は、それぞれ、第２の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第１〜第４の図である。
本実施形態に係る下流側分光器１０４は、第１の実施形態と同様に、４チャネルの入力ポート（下流側入力ポート１０４ａ）と４チャネルの出力ポート（下流側出力ポート１０４ｂ）とを有するＡＷＧである。
そして、本実施形態に係る下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔は、第１の周波数差Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ）と第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）との差分値（Δｆ−δｆ＝７５ＧＨｚ）とされている。
例えば、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ０との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ１との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差が７５ＧＨｚとされている。
同様に、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ１との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ２との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差も７５ＧＨｚとされている。
更に、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ２との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ３との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差も７５ＧＨｚとされている。
他の下流側出力ポート１０４ｂ１、１０４ｂ２、１０４ｂ３の各々に対する上記４つの下流側入力ポート１０４ａとの関係についても同様とされる。

また、本実施形態に係る下流側分光器１０４の、下流側出力ポート１０４ｂのチャネル間隔は、第１の実施形態と同様に、第１の周波数差Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ）とされている。

本実施形態においては、上流側光導波路１０３３（図１３）を伝搬する第１分光成分Ｑ３が最初に下流側分光器１０４に到達する。
下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ３が下流側入力ポート１０４ａ３に入力された場合、下流側分光器１０４は、図１４に示すように、当該第１分光成分Ｑ３を、更に所定の周波数帯別に分光して複数の第２分光成分Ｒ３を生成する。
具体的には、下流側分光器１０４は、第１分光成分Ｑ３に含まれる、１００ＧＨｚ間隔に離散化された各周波数帯域（ピーク周波数がそれぞれ周波数ｆ０３、ｆ１３、ｆ２３である周波数帯域）ごとに第１分光成分Ｑ３を分光する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ０３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ０３を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１３を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２３を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

また、第１分光成分Ｑ３が下流側入力ポート１０４ａ３に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、続いて、第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力された場合、下流側分光器１０４は、図１５に示すように、当該第１分光成分Ｑ２を、更に所定の周波数帯別に分光して複数の第２分光成分Ｒ２を生成する。
具体的には、下流側分光器１０４は、第１分光成分Ｑ２に含まれる、１００ＧＨｚ間隔に離散化された各周波数帯域（ピーク周波数がそれぞれ周波数ｆ０２、ｆ１２、ｆ２２、ｆ３２である周波数帯域）ごとに第１分光成分Ｑ２を分光する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ０２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ０２を下流側出力ポート１０４ｂ０から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１２を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２２を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ３２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ３２を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

また、第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、続いて、第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力された場合、下流側分光器１０４は、図１６に示すように、当該第１分光成分Ｑ１を、更に所定の周波数帯別に分光して複数の第２分光成分Ｒ１を生成する。
具体的には、下流側分光器１０４は、第１分光成分Ｑ１に含まれる、１００ＧＨｚ間隔に離散化された各周波数帯域（ピーク周波数がそれぞれ周波数ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１である周波数帯域）ごとに第１分光成分Ｑ１を分光する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１１を下流側出力ポート１０４ｂ０から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２１を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ３１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ３１を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。

また、第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、続いて、第１分光成分Ｑ０が下流側入力ポート１０４ａ０に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ０が下流側入力ポート１０４ａ０に入力された場合、下流側分光器１０４は、図１７に示すように、当該第１分光成分Ｑ０を、更に所定の周波数帯別に分光して複数の第２分光成分Ｒ０を生成する。
具体的には、下流側分光器１０４は、第１分光成分Ｑ０に含まれる、１００ＧＨｚ間隔に離散化された各周波数帯域（ピーク周波数がそれぞれ周波数ｆ２０、ｆ３０である周波数帯域）ごとに第１分光成分Ｑ０を分光する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２０の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２０を下流側出力ポート１０４ｂ０から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ３０の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ３０を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。

上述したように、下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔が第１の周波数差Δｆと第２の周波数差δｆとの差分値Δｆ−δｆ（Δｆ−δｆ＝７５ＧＨｚ）とされている。これにより、下流側分光器１０４は、下流側入力ポート１０４ａの各々に入力された各第１分光成分Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のうち、差分値Δｆ−δｆ（７５ＧＨｚ）の間隔にある分光成分（例えば、第２分光成分Ｒ０３、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ３０）を、共通の下流側出力ポート１０４ｂ（例えば、下流側出力ポート１０４ｂ１）から出力する。

（下流側光導波路の構成）
図１８は、第２の実施形態に係る下流側光導波路の構成を説明する図である。
図１８に示すように、下流側分光器１０４の下流側出力ポート１０４ｂの各々から出力された複数の第２分光成分Ｒ２０〜Ｒ３０、Ｒ１１〜Ｒ３１、Ｒ０２〜Ｒ３２、Ｒ０３〜Ｒ２３は、下流側光導波路１０５を伝搬する。第２分光成分Ｒ２０〜Ｒ３０、Ｒ１１〜Ｒ３１、Ｒ０２〜Ｒ３２、Ｒ０３〜Ｒ２３は、それぞれ、下流側分光器１０４に到達した時間差（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間差）だけずれて、各下流側光導波路１０５を伝搬する。

ここで、上述したように、各下流側光導波路１０５は、それぞれ、異なる長さで設けられている。本実施形態に係る下流側光導波路１０５の各々の長さは、第１の実施形態と同様とされている。即ち、下流側光導波路１０５０、下流側光導波路１０５１、下流側光導波路１０５２、下流側光導波路１０５３の順で、それぞれ、第２光路長差δＬ２（δＬ２＝（Ｃｏ／２）・（４・δｔ））の間隔で長くなるように設けられている。

（作用効果）
図１９は、第２の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の作用効果を説明する図である。
以上のような構成によれば、光反射板１０６（図１８）で反射した第２分光成分Ｒ２０〜Ｒ３０、Ｒ１１〜Ｒ３１、Ｒ０２〜Ｒ３２、Ｒ０３〜Ｒ２３は、それぞれ、下流側分光器１０４、上流側光導波路１０３、及び、上流側分光器１０２を逆に伝搬して、最終的に一つに合波されて、上流側入力ポート１０２ａから出力される。
そうすると、広帯域光Ｐが上流側入力ポート１０２ａに入力されてから、第２分光成分Ｒｊｉ（ｉ＝０、１、２、３、ｊ＝０、１、２、３）の各々が上流側入力ポート１０２ａに戻ってくるまでに生じる全光路長差ΔＬは、式「ΔＬ＝（−３ｉ＋４ｊ）Ｃｏ・δｔ」で表される。
したがって、図１９に示すように、第２分光成分Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、・・・は、全て等しい時間間隔（ステップ間隔時間δｔ）で出力される。

この結果、光干渉断層撮影用光源ユニット１０は、ステップ間隔時間δｔごとに、第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）の間隔で周波数が掃引されてなる周波数掃引光を出力する。

以上のように、第２の実施形態に係る下流側分光器１０４は、一の下流側出力ポート１０４ｂと一の下流側入力ポート１０４ａとの間における通過可能周波数帯域と、当該一の下流側出力ポート１０４ｂと他の下流側入力ポート１０４ａとの間における通過可能周波数帯域と、の間の周波数差が、第１の周波数差Δｆと第２の周波数差δｆとの差分値とされている。
即ち、第１の実施形態に係る下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔は、第２の周波数差δｆ（２５ＧＨｚ）であったのに対し、第２の実施形態に係る下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔は、第１の周波数差Δｆと第２の周波数差δｆとの差分値（７５ＧＨｚ）とされている。
このように、ＡＷＧである下流側分光器１０４の入力側の分解能（どの程度の周波数差を有意に分光できるか）を２５ＧＨｚ間隔から７５ＧＨｚ間隔に広げることができるため、下流側分光器１０４の製作に要する労力や製造コストを低減することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態に係る光干渉断層撮影装置を、図２０〜図２６を参照しながら説明する。
なお、第３の実施形態に係る光干渉断層撮影装置及び光干渉断層撮影用光源ユニットの構成は、第１の実施形態、第２の実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。

（上流側光導波路の構成）
図２０は、第３の実施形態に係る上流側光導波路の構成を説明する図である。
図２０に示すように、第３の実施形態においても、上流側分光器１０２の上流側出力ポート１０２ｂの各々から出力された複数の第１分光成分Ｑ（Ｑ０〜Ｑ３）は、上流側光導波路１０３を伝搬する。
上流側出力ポート１０２ｂ１に接続された上流側光導波路１０３１の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ０に接続された上流側光導波路１０３０の長さよりも第１光路長差δＬ１だけ長い長さとされている。ここで、第３の実施形態において、第１光路長差δＬ１は、「δＬ１＝（Ｃｏ／２）・（５・δｔ）」で与えられている。

同様に、上流側出力ポート１０２ｂ２に接続された上流側光導波路１０３２の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ１に接続された上流側光導波路１０３１の長さよりも第１光路長差δＬ１（δＬ１＝（Ｃｏ／２）・（５・δｔ））だけ長い長さとされている。更に、上流側出力ポート１０２ｂ３に接続された上流側光導波路１０３３の長さは、上流側出力ポート１０２ｂ２に接続された上流側光導波路１０３２の長さよりも第１光路長差δＬ１（δＬ１＝（Ｃｏ／２）・（５・δｔ））だけ長い長さとされている。

したがって、図２０に示すように、上流側光導波路１０３１を伝搬する第１分光成分Ｑ１は、上流側光導波路１０３０を伝搬する第１分光成分Ｑ０よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ遅く下流側分光器１０４に到達する。
同様に、上流側光導波路１０３２を伝搬する第１分光成分Ｑ２は、上流側光導波路１０３１を伝搬する第１分光成分Ｑ１よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ遅く下流側分光器１０４に到達する。更に、上流側光導波路１０３３を伝搬する第１分光成分Ｑ３は、上流側光導波路１０３２を伝搬する第１分光成分Ｑ２よりも第１光路長差δＬ１に対応する時間だけ遅く下流側分光器１０４に到達する。
ここで、第１分光成分Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、それぞれ、下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａ０、１０４ａ１、１０４ａ２、１０４ａ３の各々に入力される。

（下流側分光器の機能）
図２１〜図２４は、それぞれ、第３の実施形態に係る下流側分光器の機能を説明する第１〜第４の図である。
本実施形態に係る下流側分光器１０４は、第１の実施形態、第２の実施形態と同様に、４チャネルの入力ポート（下流側入力ポート１０４ａ）と４チャネルの出力ポート（下流側出力ポート１０４ｂ）とを有するＡＷＧである。
そして、本実施形態に係る下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔は、第１の周波数差Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ）と第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）との加算値（Δｆ＋δｆ＝１２５ＧＨｚ）とされている。
例えば、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ０との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ１との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差が１２５ＧＨｚとされている。
同様に、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ１との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ２との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差も１２５ＧＨｚとされている。
更に、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ２との間における通過可能周波数帯域のピークと、下流側出力ポート１０４ｂ０と下流側入力ポート１０４ａ３との間における通過可能周波数帯域のピークと、の間の周波数差も１２５ＧＨｚとされている。
他の下流側出力ポート１０４ｂ１、１０４ｂ２、１０４ｂ３の各々に対する上記４つの下流側入力ポート１０４ａとの関係についても同様とされる。

また、本実施形態に係る下流側分光器１０４の、下流側出力ポート１０４ｂのチャネル間隔は、第１の実施形態、第２の実施形態と同様に、第１の周波数差Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ）とされている。

上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ０が下流側入力ポート１０４ａ０に入力された場合、下流側分光器１０４は、図２１に示すように、当該第１分光成分Ｑ０を、更に第１の周波数間隔Δｆ（１００ＧＨｚ）ごとに分光して複数の第２分光成分Ｒ０を生成する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ００の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ００を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

また、第１分光成分Ｑ０が下流側入力ポート１０４ａ０に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、続いて、第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力された場合、下流側分光器１０４は、図２２に示すように、当該第１分光成分Ｑ１を、更に第１の周波数間隔Δｆ（１００ＧＨｚ）ごとに分光して複数の第２分光成分Ｒ１を生成する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ０１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ０１を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１１の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１１を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

また、第１分光成分Ｑ１が下流側入力ポート１０４ａ１に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、更に、第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力された場合、下流側分光器１０４は、図２３に示すように、当該第１分光成分Ｑ２を、更に第１の周波数間隔Δｆ（１００ＧＨｚ）ごとに分光して複数の第２分光成分Ｒ２を生成する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ０２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ０２を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１２を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２２の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２２を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

また、第１分光成分Ｑ２が下流側入力ポート１０４ａ２に入力されてから所定時間（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間）経過後、更に、第１分光成分Ｑ３が下流側入力ポート１０４ａ３に入力される。
上述の下流側分光器１０４において第１分光成分Ｑ３が下流側入力ポート１０４ａ３に入力された場合、下流側分光器１０４は、図２４に示すように、当該第１分光成分Ｑ３を、更に第１の周波数間隔Δｆ（１００ＧＨｚ）ごとに分光して複数の第２分光成分Ｒ３を生成する。
これにより、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ０３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ０３を下流側出力ポート１０４ｂ０から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ１３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ１３を下流側出力ポート１０４ｂ１から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ２３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ２３を下流側出力ポート１０４ｂ２から出力する。また、下流側分光器１０４は、ピーク周波数が周波数ｆ３３の周波数帯域のみからなる第２分光成分Ｒ３３を下流側出力ポート１０４ｂ３から出力する。

上述したように、下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔が第１の周波数差Δｆと第２の周波数差δｆとの加算値Δｆ＋δｆ（Δｆ＋δｆ＝１２５ＧＨｚ）とされている。これにより、下流側分光器１０４は、下流側入力ポート１０４ａの各々に入力された各第１分光成分Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のうち、加算値Δｆ＋δｆ（１２５ＧＨｚ）の間隔にある分光成分（例えば、第２分光成分Ｒ００、Ｒ１１、Ｒ２２、Ｒ３３）を、共通の下流側出力ポート１０４ｂ（例えば、下流側出力ポート１０４ｂ３）から出力する。

（下流側光導波路の構成）
図２５は、第３の実施形態に係る下流側光導波路の構成を説明する図である。
図２５に示すように、下流側分光器１０４の下流側出力ポート１０４ｂの各々から出力された複数の第２分光成分Ｒ００、Ｒ０１〜Ｒ１１、Ｒ０２〜Ｒ２２、Ｒ０３〜Ｒ３３は、下流側光導波路１０５を伝搬する。第２分光成分Ｒ００、Ｒ０１〜Ｒ１１、Ｒ０２〜Ｒ２２、Ｒ０３〜Ｒ３３は、それぞれ、下流側分光器１０４に到達した時間差（第１光路長差δＬ１に対応する遅延時間差）だけずれて、各下流側光導波路１０５を伝搬する。

ここで、上述したように、各下流側光導波路１０５は、それぞれ、異なる長さで設けられている。本実施形態に係る下流側光導波路１０５の各々の長さは、第１の実施形態、第２の実施形態と同様とされている。即ち、下流側光導波路１０５０、下流側光導波路１０５１、下流側光導波路１０５２、下流側光導波路１０５３の順で、それぞれ、第２光路長差δＬ２（δＬ２＝（Ｃｏ／２）・（４・δｔ））の間隔で長くなるように設けられている。

（作用効果）
図２６は、第３の実施形態に係る光干渉断層撮影装置の作用効果を説明する図である。
以上のような構成によれば、光反射板１０６（図２５）で反射した第２分光成分Ｒ００、Ｒ０１〜Ｒ１１、Ｒ０２〜Ｒ２２、Ｒ０３〜Ｒ３３は、それぞれ、下流側分光器１０４、上流側光導波路１０３、及び、上流側分光器１０２を逆に伝搬して、最終的に一つに合波されて、上流側入力ポート１０２ａから出力される。
そうすると、広帯域光Ｐが上流側入力ポート１０２ａに入力されてから、第２分光成分Ｒｊｉ（ｉ＝０、１、２、３、ｊ＝０、１、２、３）の各々が上流側入力ポート１０２ａに戻ってくるまでに生じる全光路長差ΔＬは、式「ΔＬ＝（５ｉ＋４ｊ）Ｃｏ・δｔ」で表される。
したがって、図２６に示すように、第２分光成分Ｒ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３は、全て等しい時間間隔（ステップ間隔時間δｔ）で出力される。

この結果、光干渉断層撮影用光源ユニット１０は、ステップ間隔時間δｔごとに、第２の周波数差δｆ（δｆ＝２５ＧＨｚ）の間隔で周波数が掃引されてなる周波数掃引光を出力する。

以上のように、第３の実施形態に係る下流側分光器１０４は、一の下流側出力ポート１０４ｂと一の下流側入力ポート１０４ａとの間における通過可能周波数帯域と、当該一の下流側出力ポート１０４ｂと他の下流側入力ポート１０４ａとの間における通過可能周波数帯域と、の間の周波数差が、第１の周波数差Δｆと第２の周波数差δｆとの加算値とされている。
即ち、第１の実施形態に係る下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔は、第２の周波数差δｆ（２５ＧＨｚ）であったのに対し、第２の実施形態に係る下流側分光器１０４の下流側入力ポート１０４ａのチャネル間隔は、第１の周波数差Δｆと第２の周波数差δｆとの加算値（１２５ＧＨｚ）とされている。
このように、ＡＷＧである下流側分光器１０４の入力側の分解能を２５ＧＨｚ間隔から１２５ＧＨｚ間隔に広げることができるため、下流側分光器１０４の製作に要する労力や製造コストを低減することができる。

＜他の実施形態＞
以上、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置１について詳細に説明したが、第１の実施形態に係る光干渉断層撮影装置１の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば、上述の第１の実施形態〜第３の実施形態においては、光サーキュレータ１０１に近い側（上流側）にマッハツェンダー干渉計である上流側分光器１０２を設け、光サーキュレータ１０１から遠い側（下流側）にＡＷＧである下流側分光器１０４を設ける態様とした。
他の実施形態においては、光サーキュレータ１０１に近い側（上流側）にＡＷＧである下流側分光器１０４を設け、光サーキュレータ１０１から遠い側（下流側）にマッハツェンダー干渉計である上流側分光器１０２を設ける態様としてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

１ 光干渉断層撮影装置
１０ 光干渉断層撮影用光源ユニット
１００ 広帯域パルス光源
１０１ 光サーキュレータ
１０２ 上流側分光器
１０２ａ 上流側入力ポート
１０２ｂ 上流側出力ポート
１０３ 上流側光導波路
１０４ 下流側分光器
１０４ａ 下流側入力ポート
１０４ｂ 下流側出力ポート
１０５ 下流側光導波路
１０６ 光反射板
１１ 光検出器
１２ 光カプラ
１３ 基準ミラー
２ 撮影対象物

Claims (5)

1. 所定の周波数帯域に渡って強度分布が均一な広帯域光をパルス状に出力する広帯域パルス光源と、
   パルス状の前記広帯域光を上流側入力ポートから入力し、当該広帯域光が分光されてなる複数の第１分光成分を、複数の上流側出力ポートの各々から出力する上流側分光器と、
   複数の前記上流側出力ポートごとに異なる長さで設けられた上流側光導波路と、
   前記上流側光導波路を通じて、複数の前記第１分光成分を複数の下流側入力ポートの各々から入力し、当該第１分光成分の各々が更に分光されてなる複数の第２分光成分を、複数の下流側出力ポートの各々から出力する下流側分光器と、
   複数の前記下流側出力ポートごとに異なる長さで設けられ、先端に光反射板が設けられた下流側光導波路と、
   を備え、
   一の前記下流側入力ポートに入力された前記第１分光成分に含まれる複数の前記第２分光成分のうちの一つと、他の前記下流側入力ポートに入力された前記第１分光成分に含まれる複数の前記第２分光成分のうちの一つとは、共通の前記下流側出力ポートから出力される
   光干渉断層撮影用光源ユニット。
2. 複数の前記第１分光成分の各々は、第１の周波数差で周期的に離散化された複数の周波数帯域を含んでおり、
   前記下流側分光器は、前記下流側入力ポートの各々に入力された前記第１分光成分を、前記第１の周波数差で周期的に離散化された周波数帯域ごとに分光して複数の前記第２分光成分を生成する
   請求項１に記載の光干渉断層撮影用光源ユニット。
3. 前記第１の周波数差は、一の前記上流側出力ポートから出力された前記第１分光成分と、他の前記上流側出力ポートから出力された前記第１分光成分との間の周波数差の最小値である第２の周波数差の整数倍とされている
   請求項２に記載の光干渉断層撮影用光源ユニット。
4. 一の前記下流側出力ポートと一の前記下流側入力ポートとの間における通過可能周波数帯域と、当該一の前記下流側出力ポートと他の前記下流側入力ポートとの間における通過可能周波数帯域と、の間の周波数差は、前記第１の周波数差と前記第２の周波数差との差分値、又は、前記第１の周波数差と前記第２の周波数差との加算値とされている
   請求項３に記載の光干渉断層撮影用光源ユニット。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光干渉断層撮影用光源ユニットを備える
   光干渉断層撮影装置。

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