JP4642653B2 - 光断層画像化装置 - Google Patents

Description

本発明は、発振波長が可変である波長可変レーザ装置および該波長可変レーザ装置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。

従来、波長可変型のレーザ装置としてはリトマン型と呼ばれる外部共振器型の波長可変型の光源が知られている。このリトマン型のレーザ装置は、基本的に示す構造を有している。

図１に示したレーザ装置は、半導体レーザ媒質101の低反射面からの出射光をコリメートレンズ102によって平行光に変換して、光を回折する回折格子103の回折面へ入射し、回折格子104により回折された１次回折光をミラー104へ入射し、ミラー104によって反射された反射光を回折格子104へ逆光路で再入射させ、その反射光に対する回折光を半導体レーザ媒質101に戻すことにより、発振波長を選択している。

この構造のレーザ装置では、半導体レーザ媒質101から出射され回折格子103で回折された光の波長成分のうち、ミラー104の反射面に直交する特定波長とその近傍の波長成分のみが半導体レーザ媒質101に戻る。半導体レーザ媒質101は、その戻ってきた特定波長の光に誘導されて定在波をつくり、その特定波長（以下発振波長と記載）の光を出射する。

この発振波長は、回折格子103とミラー104の反射面のなす角度および回折格子103の格子周期の両者で規定されるため、回折格子103とミラー104の反射面のなす角度を変化させることで、発振波長を変化させることができる。また、ミラー104を回転させることで発振波長を連続的に可変すること、すなわち発振波長を掃引することができる。

一方、生体組織等の測定対象の断層画像を取得する方法の一つとして、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方法が知られている。この方法の一つとして光源から射出される光の周波数を時間的に変化させながら干渉光の検出を行うＳＳ−ＯＣＴ（Swept-Source Optical Coherence Tomography）装置が提案されている(たとえば特許文献１参照)。このＳＳ−ＯＣＴ装置においては、マイケルソン型干渉計を用いて、光源から射出されるレーザ光の周波数を時間的に変化させながら反射光と参照光との干渉が行われるようになっている。そして、光周波数領域のインターフェログラムから所定の測定対象の深さ位置における反射強度を検出し、これを用いて断層画像を生成するようになっている。このようなＳＳ−ＯＣＴ装置により光断層画像を取得するためには、光源における波長掃引を高速で繰り返し行う必要がある。

特許文献２には、上述した波長可変のレーザ装置に改良を加えた、波長掃引を高速で繰り返し行うことのできるレーザ装置が記載されている。このレーザ装置は、図２に示すように、レーザ媒質111と、該レーザ媒質から射出された光を分散する分散素子112、光学系113および分散素子112により分散された光のうちの特定波長成分を反射させる光偏向素子114とからなる波長可変手段115とから構成されている。具体的には、図３に示すように、レーザ媒質としては半導体レーザ媒質121が用いられ、分散素子としては回折格子122が用いられ、光偏向素子としてはポリゴンミラー124が用いられている。回折格子122とポリゴンミラー124の間には、リレーレンズ123aおよび123bが配置され、ポリゴンミラー124が高速に回転することにより、発振波長が高速に繰り返し掃引される。
特表２００４−５３５５７７号公報 ＵＳ２００５／００３５２９５ Ａ１

しかしながら、上述の特許文献２に記載されている波長可変レーザ装置においては、レーザ媒質から射出された光は、分散素子である回折格子において２回反射されているため、格子面上における損失が大きく、良好な発振効率が得られないという問題がある。

本発明はこの問題を鑑みなされたもので、良好な発振効率で発振する波長可変レーザ装置および該波長可変レーザ装置を用いた光断層画像化装置を実現することを目的とするものである。

本発明の波長可変レーザ装置は、レーザ媒質および該レーザ媒質の発振波長を変更する波長可変手段を具備する共振器が配置されている波長可変レーザ装置において、
前記波長可変手段が、レーザ媒質から射出された光を偏向する光偏向手段と、前記共振器の端部に配置された分散手段と、前記光偏向手段により偏向された光を前記分散手段へ入射させる光学系とを備えてなり、
前記光偏向手段および光学系が、それぞれ回転型の光偏向手段およびテレセントリック光学系から構成されて、前記分散手段へ入射する光の入射位置を変更するものであり、
前記分散手段が、前記光の入射位置に応じて、前記光の入射方向へ戻る戻り光の波長が異なるものであることを特徴とするものである。

なお、ここで「分散手段」とは、例えば回折格子、プリズムまたはグリズム等である。また、「光偏向手段」とは、例えばポリゴンミラー、回転ミラー、ガルバノまたはリゾナントスキャナー等である。

前記分散手段は、溝の延びる方向を軸として、格子面が連続的にねじれている回折格子であってもよい。

また、前記分散手段は、溝が放射状に形成されている回折格子であってもよい。

前記回折格子は、複数個設けられ、該回折格子の溝の延びる方向に列設されていてもよい。

本発明の光断層画像化装置は、波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光を射出する光源と、
該光源から射出された前記レーザ光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記測定光が前記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、
該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の周波数および強度に基づいて、前記測定対象の各深さ位置における前記反射光の強度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各深さ位置における前記干渉光の強度を用いて測定対象の断層画像を取得する画像取得手段とを有する光断層画像化装置において、
前記光源が、レーザ媒質および該レーザ媒質の発振波長を変更する波長可変手段を備えた共振器が配置されている波長可変レーザ装置であって、
前記波長可変手段が、レーザ媒質から射出された光を連続的に偏向する光偏向手段と、前記共振器の端部に配置された分散手段と、前記光偏向手段により偏向された光を前記分散手段へ入射させる光学系とを備えてなり、
前記光偏向手段および光学系が、それぞれ回転型の光偏向手段およびテレセントリック光学系から構成されて、前記分散手段へ入射する光の入射位置を変更するものであり、
前記分散手段が、前記光の入射位置に応じて、前記光の入射方向へ戻る戻り光の波長が異なるものであることを特徴とするものである。

本発明の波長可変レーザ装置は、レーザ媒質から射出された光を偏向する光偏向手段と、共振器の端部に配置された分散手段と、光偏向手段により偏向された光を分散手段へ入射させる光学系とを備える波長可変手段を有しているため、レーザ媒質から射出された光は、分散手段において１回反射されるのみで、レーザ媒質へ帰還するため、分散手段における損失が少なく、良好な発振効率が得られる。

光偏向手段および光学系が、分散手段へ入射する光の入射位置を変更するものであり、分散手段が、光の入射位置に応じて、光の入射方向へ戻る戻り光の波長が異なるものであれば、波長可変幅等の光学的な特性の自由度が向上する。

光偏向手段が、回転型の光偏向手段であり、前記光学系が、テレセントリック光学系であれば、簡易な構成で、分散手段への光の入射位置を連続的に変更することができ、波長を掃引することができる。

分散手段が、溝の延びる方向を軸として、格子面が連続的にねじれている回折格子であれば、ねじれの程度により、所望の波長可変幅を得ることができる。また、分散手段が、溝が放射状に形成されている回折格子であれば、溝の開き方により、所望の波長可変幅を得ることができる。

回折格子が、複数個設けられ、該回折格子の溝の延びる方向に列設されている場合には、容易に掃引周期を増加することができる。

本発明の光断層画像化装置は、共振器内にレーザ媒質と、レーザ媒質から射出された光を連続的に偏向する光偏向手段と、前記共振器の端部に配置された分散手段と、前記光偏向手段により偏向された光を前記分散手段へ入射させる光学系とを備える波長可変手段が配置されている波長可変レーザ装置を有しているため、高効率で発振し、かつ波長掃引可能なレーザ光を用いることができ、高い信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）の画像信号を得ることができる。

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４を参照して説明する。図４は本発明の第１の実施の形態である光断層画像化装置の概略構成図である。

図４に示す光断層画像化装置200は、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って、発振波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光Ｌaを射出する光源ユニット210と、光源ユニット210から射出されたレーザ光Ｌaを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割する光分割手段３と、光分割手段３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220と、光分割手段３により分割された測定光Ｌ１を測定対象Ｓｂに照射する光プローブ230と、こうして測定対象Ｓｂに測定光Ｌ１が照射されたとき該測定対象Ｓｂで反射した反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とを合波する合波手段４と、合波された反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との間の干渉光Ｌ４を検出する干渉光検出手段240とを有している。

光源ユニット210は、発振波長λｃが950nm〜1150nmの範囲になるように、発振波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光Ｌaを射出する波長可変レーザ装置であり、レーザ媒質としては、半導体レーザに使用される半導体レーザ媒質が使用されている。

具体的に該光源ユニット210は、半導体レーザ媒質211 と、コリメートレンズ212 と、ポリゴンミラー213 と、リレーレンズ214aおよび214bと、回折格子215を備えている。半導体レーザ媒質211から射出した光は、コリメートレンズ212により平行光に変換され、ポリゴンミラー213において反射され、リレーレンズ214aおよび214bによりリレーされ、回折格子215に入射する。回折格子215により分散された光のうち、入射方向へ分散された光（以下戻り光と記載）は、リレーレンズ214bおよび214aを通り、ポリゴンミラー213において反射され、半導体レーザ媒質211 へ帰還する。半導体レーザ媒質211の射出端面211aおよび回折格子215により、共振器が構成され、半導体レーザ媒質211の射出端面211aから、レーザ光Ｌａが射出される。なお、この際、レーザ光Laの波長は、戻り光の波長である。

ここで、ポリゴンミラー213は矢印Ｒ１方向に回転するものであって、各反射面において、反射角度がリレーレンズ214aおよび214bの光軸に対して連続的に変化するようになっている。これにより、回折格子215に入射する光の角度も、連続的に変化する。分散された光のうち入射方向へ戻る戻り光の波長をλ、回折格子の溝周期をG、回折格子215 への入射光の入射角度をθとすると、戻り光が1次回折光である場合には、これらの関係は次式で表すことができる。

２Sinθ＝λ／G （１）
したがって、回折格子215 への入射光の入射角度θが連続的に変化した場合には、発振波長も連続的に変化することとなる。

また、ポリゴンミラー213が矢印Ｒ１方向に等速で回転したとき、戻り光の波長は、時間の経過に伴って一定の周期で変化することになる。このため、光源ユニット210からは、波長掃引されたレーザ光Ｌaが、一定の周期で、光ファイバＦＢ１側に射出される。

光分割手段３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210から光ファイバＦＢ１を介して導波した光Ｌaを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割する。この光分割手段３は、２本の光ファイバＦＢ２、ＦＢ３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ＦＢ２を導波し、参照光Ｌ２は光ファイバＦＢ３を導波する。なお、本例におけるこの光分割手段３は、合波手段４としても機能するものである。

光ファイバＦＢ２には、光プローブ230が光学的に接続されており、測定光Ｌ１は光ファイバＦＢ２から光プローブ230へ導波する。光プローブ230は、例えば鉗子口から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、光学コネクタ31により光ファイバＦＢ２に対して着脱可能に取り付けられている。

光プローブ230は、先端が閉じられた円筒状のプローブ外筒15と、このプローブ外筒15の内部空間に、該外筒15の軸方向に延びる状態に配設された１本の光ファイバ13と、光ファイバ13の先端から出射した光Ｌをプローブ外筒15の周方向に偏向させるプリズムミラー17と、光ファイバ13の先端から出射した光Ｌ１を、プローブ外筒15の周外方に配された被走査体としての測定対象Ｓｂにおいて収束するように集光するロッドレンズ18と、プリズムミラー17を光ファイバ13の軸を回転軸として回転させるモータ14とを備えている。

一方、光ファイバＦＢ３の参照光Ｌ２の射出側には光路長調整手段220が配置されている。光路長調整手段220は、断層画像の取得を開始する位置を調整するために、参照光Ｌ２の光路長を変更するものであって、光ファイバＦＢ３から射出された参照光Ｌ２を反射させる反射ミラー22と、反射ミラー22と光ファイバＦＢ３との間に配置された第１光学レンズ21ａと、第１光学レンズ21ａと反射ミラー22との間に配置された第２光学レンズ21ｂとを有している。

第１光学レンズ21ａは、光ファイバＦＢ３のコアから射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー22により反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ３のコアに集光する機能を有している。また、第２光学レンズ21ｂは、第１光学レンズ21ａにより平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー22上に集光するとともに、反射ミラー22により反射された参照光Ｌ２を平行光にする機能を有している。つまり、第１光学レンズ21ａと第２光学レンズ21ｂとにより共焦点光学系が形成されている。

したがって、光ファイバＦＢ３から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ21ａにより平行光になり、第２光学レンズ21ｂにより反射ミラー22上に集光される。その後、反射ミラー22により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ21ｂにより平行光になり、第１光学レンズ21ａにより光ファイバＦＢ３のコアに集光される。

さらに光路長調整手段220は、第２光学レンズ21ｂと反射ミラー22とを固定した基台23と、該基台23を第１光学レンズ21ａの光軸方向に移動させるミラー移動手段24とを有している。そして基台23が矢印Ａ方向に移動することにより、参照光Ｌ２の光路長が変えられるようになっている。

また合波手段４は、前述の通り２×２の光ファイバカプラからなり、光路長調整手段220により光路長が変更された参照光Ｌ２と、測定対象Ｓｂからの反射光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ４を介して干渉光検出手段240側に射出するように構成されている。

干渉光検出手段240は、合波手段４により合波された反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４を検出する。なお本例の装置においては、干渉光L4を光ファイバカプラ3で二分した光を光検出器40aと40bに導き、演算手段41においてバランス検波を行う機構を有している。

画像取得手段250は、干渉光検出手段240により検出された干渉光Ｌ４をフーリエ変換することにより、測定対象Ｓｂの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度を検出し、測定対象Ｓｂの断層画像を取得する。

以下、上記構成を有する光断層画像化装置200の作用について説明する。断層画像を取得する際には、まず基台23を矢印Ａ方向に移動させることにより、測定可能領域内に測定対象Ｓｂ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210から光Ｌaが射出され、この光Ｌaは光分割手段３により測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割される。測定光Ｌ１は光プローブ230から体腔内に向けて射出され、測定対象Ｓｂに照射される。このとき、前述したように作動する該光プローブ230により、そこから出射した測定光Ｌ１が測定対象Ｓｂを１次元に走査する。そして、測定対象Ｓｂからの反射光Ｌ３が反射ミラー22において反射した参照光Ｌ２と合波され、反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４が干渉光検出手段240によって検出される。

ここで、干渉光検出手段240および画像取得手段250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、Ｖｏｌ.４１、Ｎｏ.７、ｐ４２６−ｐ４３２」に詳しい記載がなされている。

測定光Ｌ１が測定対象Ｓｂに照射されたとき、測定対象Ｓｂの各深さからの反射光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240において検出される光強度Ｉ（ｋ）は、
Ｉ（ｋ）＝∫_０ ^∞Ｓ（ｌ）［１＋ｃｏｓ（ｋｌ）］ｄｌ
で表される。ここで、ｋは波数、ｌは光路長差である。上式は波数ｋ＝ω／ｃ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250において、干渉光検出手段240が検出したスペクトル干渉縞をフーリエ変換を行い、干渉光Ｌ４の光強度Ｓ（ｌ）を決定することにより、測定対象Ｓｂ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。

以上の説明で明らかなように、光源210においては、半導体レーザ媒質211 から射出された光は、回折格子215 において１回反射されるのみで、半導体レーザ媒質211へ帰還するため、従来のように回折格子において2回反射する構成のレーザ装置に比べ、損失が少なく、良好な発振効率が得られる。このため、光断層画像化装置200の画像信号の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）も向上する。

なお、本実施の形態においては、光源ユニット210において、半導体レーザ媒質211 と、ポリゴンミラー213 と、回折格子215とが、Ｌ字状に並ぶように配置したが、これに限定されるものではなく、半導体レーザ媒質211 と回折格子215との位置関係は、半導体レーザ媒質211 から射出された光が、ポリゴンミラー213 に反射され、回折格子215に入射すれば、どのような位置関係であってもよい。

次に、本発明の具体的な第２の実施形態である光断層画像化装置について図５を参照して説明する。なお、第２の実施形態である光断層画像化装置は、光源ユニット310が図4に示す光断層画像化装置に用いられている光源ユニット210と異なっているが、他の構成は同様であるため、光源ユニット310のみを図示し、他の構成の説明は省略する。

光源ユニット310は、発振波長λｃが950nm〜1150nmの範囲になるように、発振波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光Ｌaを射出する波長可変レーザ装置であり、レーザ媒質としては、半導体レーザ媒質311が使用されている。

また、光偏向手段であるポリゴンミラー313および光学系であるテレセントリックレンズ314により、分散手段であるねじれ型回折格子315へ入射する光の入射位置が変更される。なお、ねじれ型回折格子315は、溝の延びる方向を軸として、格子面が連続的にねじれている回折格子であり、光の入射位置に応じて、光の入射方向へ戻る戻り光の波長が異なるものである。

半導体レーザ媒質311から射出した光は、集光レンズ312aおよびシリンドリカルレンズ312ｂにより集光される。なお、集光レンズ312aおよびシリンドリカルレンズ312ｂは、ねじれ回折格子315上において、光が図５の紙面に対して垂直な方向のライン状に集光するように構成されている。ポリゴンミラー313において反射された光は、テレセントリックレンズ314により、該テレセントリックレンズ314へ入射した光の角度に応じて、ねじれ回折格子315の所定の位置へ入射する。なお、ねじれ型回折格子315は、溝の延びる方向が、光がライン状に延びる方向と直交するように配設されている。

図６は、図５におけるＡ点、Ｂ点およびＣ点における、ねじれ回折格子315への光の入射状態を説明する図であり、図５の紙面に対する垂直な断面における概略図である。なお、入射角度に関しては、誇張して記載している。このようにねじれ回折格子315への光の入射位置が異なると、入射光と、格子面とのなす角度が異なる。このため、光の入射位置に応じて、光の入射方向へ戻る戻り光の波長も異なる。ねじれ型回折格子315により分散された光のうち、入射方向へ分散された光は、テレセントリックレンズ314を通り、ポリゴンミラー313において反射され、半導体レーザ媒質311 へ帰還する。半導体レーザ媒質311の射出端面311aおよびねじれ型回折格子315により、共振器が構成され、半導体レーザ媒質311の射出端面311aから、レーザ光Ｌａが射出される。なお、この際、レーザ光Laの波長は、戻り光の波長である。

ここで、ポリゴンミラー313は矢印Ｒ１方向に回転するものであって、各反射面において、反射角度がテレセントリックレンズ314の光軸に対して連続的に変化するようになっている。これにより、ねじれ回折格子315に入射する光の位置も、連続的に変化する。上述したように、ねじれ回折格子315に入射する光の入射位置に応じて、光の入射方向へ戻る戻り光の波長も異なる。すんわち、ポリゴンミラー313が矢印Ｒ１方向に等速で回転したとき、戻り光の波長は、時間の経過に伴って一定の周期で変化することになる。このため、光源ユニット310からは、波長掃引されたレーザ光Ｌaが、一定の周期で、光ファイバＦＢ１側に射出される。

光源ユニット310においては、溝の延びる方向を軸として、格子面が連続的にねじれているねじれ型回折格子315を用いたため、ねじれの程度により、所望の波長掃引幅を得ることができる。また、ポリゴンミラー313およびテレセントリックレンズ314を用いたため、簡易な構成で、ねじれ型回折格子315への光の入射位置を連続的に変更することができ、波長を掃引することができる。

さらに、本発明の具体的な第３の実施形態である光断層画像化装置について図７を参照して説明する。なお、第３の実施形態である光断層画像化装置は、光源ユニット410が図4に示す光断層画像化装置に用いられている光源ユニット210と異なっているが、他の構成は同様であるため、光源ユニット410のみを図示し、他の構成の説明は省略する。

光源ユニット410は、発振波長λｃが950nm〜1150nmの範囲になるように、発振波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光Ｌaを射出する波長可変レーザ装置であり、レーザ媒質としては、半導体レーザ媒質311が使用されている。

また、光偏向手段であるポリゴンミラー313および光学系であるテレセントリックレンズ314により、分散手段である放射型回折格子415へ入射する光の入射位置が変更される。

なお、放射型回折格子415は、図８に示すように、溝が放射状に形成されている回折格子であり、光の入射位置に応じて、光の入射方向へ戻る戻り光の波長が異なるものである。

半導体レーザ媒質311から射出した光は、集光レンズ312aおよびシリンドリカルレンズ312ｂにより集光される。なお、集光レンズ312aおよびシリンドリカルレンズ312ｂは、放射型回折格子415上において、光が図５の紙面に対して垂直な方向のライン状に集光するように構成されている。ポリゴンミラー313において反射された光は、テレセントリックレンズ314により、該テレセントリックレンズ314へ入射した光の角度に応じて、放射型回折格子415の所定の位置へ入射する。なお、放射型回折格子415は、該放射型回折格子415の中心に配置された溝の延びる方向が、光がライン状に延びる方向と直交するように配設されている。また、この放射型回折格子415の中心に配置された溝の延びる方向と直交する方向において、溝間隔が等間隔となるように、放射型回折格子415は作成されている。

図９は、図７におけるＡ点、Ｂ点およびＣ点における、放射型回折格子415への光の入射状態を説明する図であり、図７の紙面に対する垂直な断面における概略図である。なお、溝周期に関しては、誇張して記載している。このように放射型回折格子415への光の入射位置が異なると、溝周期が異なる。上述した式（１）に示すように、分散された光のうち入射方向へ戻る戻り光の波長λは、溝周期および入射角度により決められる。このため、光の入射位置に応じて、溝周期が異なれば、戻り光の波長も異なる。放射型回折格子415により分散された光のうち、入射方向へ分散された光は、テレセントリックレンズ314を通り、ポリゴンミラー313において反射され、半導体レーザ媒質311 へ帰還する。半導体レーザ媒質311の射出端面311aおよび放射型回折格子415により、共振器が構成され、半導体レーザ媒質311の射出端面311aから、レーザ光Ｌａが射出される。なお、この際、レーザ光Laの波長は、戻り光の波長である。

ここで、ポリゴンミラー313は矢印Ｒ１方向に回転するものであって、各反射面において、反射角度がテレセントリックレンズ314の光軸に対して連続的に変化するようになっている。これにより、放射型回折格子415に入射する光の位置も、連続的に変化する。上述したように、放射型回折格子415に入射する光の入射位置に応じて、光の入射方向へ戻る戻り光の波長も異なるので、放射型回折格子415へ光の入射位置が連続的に変化した場合には、発振波長も連続的に変化することとなる。

また、ポリゴンミラー313が矢印Ｒ１方向に等速で回転したとき、戻り光の波長は、時間の経過に伴って一定の周期で変化することになる。このため、光源ユニット410からは、波長掃引されたレーザ光Ｌaが、一定の周期で、光ファイバＦＢ１側に射出される。

光源ユニット410では、溝が放射状に形成されている放射型回折格子415を用いたため、溝の開き方により、所望の波長掃引幅を得ることができる。また、放射型回折格子415は、製造も容易であり、低価格で、所望の掃引幅で波長を掃引可能な光源を実現することができる。

また、図１０に示すように、放射型回折格子415を複数枚列設した放射型回折格子セット416を、放射型回折格子415の代わりに用いれば、容易に高繰り返し周期で、波長が掃引可能な光源を得ることができる。なお、掃引の繰り返し周期を大きくする必要がない場合には、ポリゴンミラーのミラー枚数を低減することができる。

なお、各実施の形態においては、光源ユニットとして、発振波長を掃引するタイプの波長可変レーザ装置を用いたが、各波長可変レーザ装置は、ポリゴンミラーではなく、通常のミラーを用いれば、該ミラーの設置角度を変更することにより、任意の波長で発振する波長可変タイプの波長可変レーザ装置として機能することは言うまでもない。

従来の波長可変レーザ装置の該略図 従来の波長可変レーザ装置の該略図 従来の波長可変レーザ装置の該略図 本発明の第１の実施形態である光断層画像化装置の概略構成図 本発明の第２の実施形態である光断層画像化装置に用いられている光源ユニットの概略構成図 入射光の入射位置とねじり型回折格子の格子面との関係の説明図 本発明の第３の実施形態である光断層画像化装置に用いられている光源ユニットの概略構成図 放射型回折格子の概略構成図 入射光の入射位置と放射型回折格子の格子面との関係の説明図 放射型回折格子セットの概略構成図

符号の説明

３ 光分割手段
４ 合波手段
210,310,410 光源ユニット
211,311 半導体レーザ媒質
212 コリメートレンズ
213,313 ポリゴンミラー
214a,214b リレーレンズ
215 回折格子
220 光路長調整手段
230 光プローブ
240 干渉光検出手段
250 画像取得手段
260 表示装置
315 ねじれ型回折格子
415 放射型回折格子
416 放射型回折格子セット

Claims (5)

1. レーザ媒質および該レーザ媒質の発振波長を変更する波長可変手段を具備する共振器が配置されている波長可変レーザ装置において、
   前記波長可変手段が、レーザ媒質から射出された光を偏向する光偏向手段と、前記共振器の端部に配置された分散手段と、前記光偏向手段により偏向された光を前記分散手段へ入射させる光学系とを備えてなり、
   前記光偏向手段および光学系が、それぞれ回転型の光偏向手段およびテレセントリック光学系から構成されて、前記分散手段へ入射する光の入射位置を変更するものであり、
   前記分散手段が、前記光の入射位置に応じて、前記光の入射方向へ戻る戻り光の波長が異なるものであることを特徴とする波長可変レーザ装置。
2. 前記分散手段が、溝の延びる方向を軸として、格子面が連続的にねじれている回折格子であることを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ装置。
3. 前記分散手段が、溝が放射状に形成されている回折格子であることを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ装置。
4. 前記回折格子が複数個設けられ、該回折格子の溝の延びる方向に列設されていることを特徴とする請求項２または３記載の波長可変レーザ装置。
5. 波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光を射出する光源と、
   該光源から射出された前記レーザ光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
   前記測定光が前記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、
   該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の周波数および強度に基づいて、前記測定対象の各深さ位置における前記反射光の強度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各深さ位置における前記干渉光の強度を用いて測定対象の断層画像を取得する画像取得手段とを有する光断層画像化装置において、
   前記光源が、レーザ媒質および該レーザ媒質の発振波長を変更する波長可変手段を備えた共振器が配置されている波長可変レーザ装置であって、
   前記波長可変手段が、レーザ媒質から射出された光を連続的に偏向する光偏向手段と、前記共振器の端部に配置された分散手段と、前記光偏向手段により偏向された光を前記分散手段へ入射させる光学系とを備えてなり、
   前記光偏向手段および光学系が、それぞれ回転型の光偏向手段およびテレセントリック光学系から構成されて、前記分散手段へ入射する光の入射位置を変更するものであり、
   前記分散手段が、前記光の入射位置に応じて、前記光の入射方向へ戻る戻り光の波長が異なるものであることを特徴とする光断層画像化装置。

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