JP7136191B2 - 光干渉断層撮像器、光干渉断層撮像方法及びプログラム - Google Patents

光干渉断層撮像器、光干渉断層撮像方法及びプログラム Download PDF

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Description

（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１８－０６６０２５号（２０１８年０３月２９日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、光干渉断層撮像器、光干渉断層撮像方法及びプログラムに関する。特に、光ビームを測定対象物に照射し物体内部からの散乱光に対し光コヒーレンス・トモグラフィー（OCT；Optical Coherence Tomography）で断層撮像を行う光干渉断層撮像器、光干渉断層撮像方法及びプログラムに関する。
光の干渉を利用して、光を照射した測定対象物の表面近傍の断層観察を行う光コヒーレンス・トモグラフィー技術は、医療診断や工業製品検査への適用が拡大している。
ＯＣＴでは、測定対象物に光を照射して散乱されてくる物体光に対し参照光を干渉させた結果を分析することで、光散乱点の光軸方向すなわち深さ方向における位置を特定し、これにより深さ方向に空間分解した構造データを得る。
物体光は、多くの場合、測定対象物の表面だけで１００％反射されることはなくある程度内部まで伝搬してから後方散乱される。このため、物体内部の深さ方向に空間分解した構造データを得ることが可能になる。
ＯＣＴにはTime Domain（ＴＤ－ＯＣＴ）方式、Fourier Domain（ＦＤ－ＯＣＴ）方式があるが、高速・高感度という点でＦＤ－ＯＣＴ方式の方が有望である。ＦＤ－ＯＣＴ方式では、物体光と参照光を干渉させる際に、広い波長帯域の干渉光スペクトルを測定し、これをフーリエ変換することで深さ方向の構造データを得る。干渉光スペクトルを得る方式として、分光器を用いるSpectral Domain（ＳＤ－ＯＣＴ）方式と、波長を掃引する光源を用いるSwept Source（ＳＳ－ＯＣＴ）方式がある（特許文献３参照）。
深さ方向に空間分解した構造データを得る上記の方法を用いながら、測定対象物の異なる位置に物体光ビームを照射し、光軸に垂直な面内方向に対して空間分解した構造データを得ることにより、３次元構造データを得ることが可能になる。
測定対象物の異なる位置に物体光ビームを照射するためには、通常は、ガルバノミラー等を用いて１本の物体光ビームをスキャンする。
ＳＳ－ＯＣＴに用いる波長掃引レーザ光源では、通常、レーザ光の波長を高速で広帯域、連続的、単調に変化するよう掃引する。レーザの出力光波長は、共振器長に起因する共振器モード、共振器中の利得媒質の利得波長範囲、共振器中に置かれる波長フィルタなどの波長選択性を持つ構成部品の透過波長特性が関連し合って規定され、波長掃引に用いられるメカニズムには、いくつかの方式がある。
レーザ共振器を空間光学系で構成し、共振器中に置かれる回折格子をリトロー（Ｌｉｔｔｒｏｗ）配置あるいはリットマン（Ｌｉｔｔｍａｎ）配置とし、回折格子の透過波長を変化させて出力光波長を変化させる方式がある。この場合、共振器モード間でのモードホップと呼ばれる不連続な波長変化を生じさせることなく出力光波長を連続的に掃引させる（モードホップフリー）ことが可能である。しかし、空間光学系を用いているためメカニカルな外乱の影響を受けやすい。
また、特許文献１には、垂直面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Vertical Cavity Surface Emitting Laser）にマイクロマシン（ＭＥＭＳ；Micro Electro-Mechanical System）の波長フィルタを組み合わせた方式が記載されている。短共振器のレーザであるため、共振器モードの波長間隔を広くとることが可能であり、モードホップフリーの波長掃引動作が可能である。しかし、メカニカルな外乱を受けやすい点に加え、短共振器であるために出力光強度を高くすることが難しい。
メカニカルな外乱を受けにくい方式として、特許文献２に、半導体光導波路上にモノリシック集積されたレーザ構造を用いる方式が記載されている。図７に構成図を示す。半導体光導波路上に、フロントミラー領域６０１、ゲイン領域６０２、位相調整領域６０３、リアミラー領域６０４が形成されている。ゲイン領域６０２では、電流注入により光利得を生じさせる。フロントミラー領域６０１、リアミラー領域６０４では、Distributed Bragg reflector（ＤＢＲ）構造により光反射を生じさせ、これにより共振器構造が形成される。
フロントミラー領域６０１、リアミラー領域６０４が示す光反射スペクトルはある波長間隔で周期的に高い光反射率の波長帯域を有しているが、フロントミラー領域の周期とリアミラー領域の周期が少し異なっている。両ミラー領域への電流注入を可変とすることにより、高い光反射率が得られる波長を別々に変化させることができる。フロントミラー領域で高い反射率が得られる波長とリアミラー領域で高い反射率が得られる波長が一致するところがレーザ発振波長となる。
以上の構成を用いることにより、レーザ発振波長の可変範囲を広くとることができる。これは、しばしば、バーニア効果と呼ばれる。レーザ発振を得るには両ミラー領域を光が往復する際の光位相を調整することも必要であり、これは位相調整領域６０３への電流注入を可変とすることにより調整される。
ＳＳ－ＯＣＴでは、通常、光源の波長を短波長から長波長へ、あるいは、長波長から短波長へ時間と共に変化させ、物体光と参照光との干渉光の強度を時間に対して記録して、波長と干渉光強度の対応関係、すなわち、干渉光スペクトルを得る。光源の波長を掃引する際には、不連続性、非直線性をできるだけ低減させ、連続的、直線的で、単調増加または単調減少となるようにすることが望ましいとされる。時間の変化に対して記録した干渉光強度をほぼ干渉光スペクトルと捉えることができるためである。
図７に示した波長掃引光源では、レーザ発振波長は、少なくともフロントミラー領域６０１への注入電流量、リアミラー領域６０４への注入電流量、位相調整領域６０３への注入電流量が関わる。さらに、場合によっては、ゲイン領域６０２への注入電流量も関わる。連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作は、これら４つの光源駆動パラメタを同時に制御することによって得られる。
特開２０１６－１４９５３２号公報 特開２０１７－１０３４９８号公報 特開２０１５－０９９０７８号公報
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。
特許文献２に記載された波長掃引レーザ光源では、波長を変化させるためには４ケ所の注入電流量調整が必要である。例えば、特許文献２の図２に示されるように、出力光波長のフロントミラー領域６０１への注入電流量とリアミラー領域６０４への注入電流量の２つの光源駆動パラメタへの依存性を見ても複雑な様相を示している。実際には、さらに位相調整領域６０３への注入電流量、ゲイン領域６０２への注入電流量も出力光波長に影響する。このため、連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作を得るには、著しい評価工数の増大をまねく。
また、特許文献３では、ＳＳ－ＯＣＴにおいて波長掃引光源における波長変化が単調変化であることを前提としている。このことは、当該文献の図４あるいは図６から明らかである。しかしながら、特許文献３が前提としているようには波長変化が単調変化とならない場合もある。このような場合にも、連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作を得るには、著しい評価工数が必要となる。
本発明は、メカニカルな外乱を受けにくい構造を有する波長可変レーザを活用しつつ、連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作を得るための評価工数を削減することに寄与する、光干渉断層撮像器、光干渉断層撮像方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
本発明乃至開示の第１の視点によれば、複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源と、前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、前記物体光を測定対象物に照射する照射手段と、前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段と、前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べ直すプロセッサと、を備える、光干渉断層撮像器が提供される。
本発明乃至開示の第２の視点によれば、複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源と、前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、前記物体光を測定対象物に照射する照射手段と、前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段と、を備える光干渉断層撮像器において、前記干渉光強度測定値を取得するステップと、前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べ直すステップと、を含む、光干渉断層撮像方法が提供される。
本発明乃至開示の第３の視点によれば、複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源と、前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、前記物体光を測定対象物に照射する照射手段と、前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段と、を備える光干渉断層撮像器に搭載されたコンピュータに、前記干渉光強度測定値を取得する処理と、前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べ直す処理と、を実行させる、プログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transient）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
本発明乃至開示の各視点によれば、メカニカルな外乱を受けにくい構造を有する波長可変レーザを活用しつつ、連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作を得るための評価工数を削減することに寄与する、光干渉断層撮像器、光干渉断層撮像方法及びプログラムが、提供される。
一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る光干渉断層撮像器の構成の一例を示す図である。 干渉光強度の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る光干渉断層撮像器の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る波長モニタの構成の一例を示す図である。 第３の実施形態に係る光干渉断層撮像器の構成の一例を示す図である。 波長掃引光源の構成の一例を示す図である。
初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。さらに、本願開示に示す回路図、ブロック図、内部構成図、接続図などにおいて、明示は省略するが、入力ポート及び出力ポートが各接続線の入力端及び出力端のそれぞれに存在する。入出力インターフェイスも同様である。
一実施形態に係る光干渉断層撮像器１０は、波長可変光源１１と、分岐手段１２と、照射手段１３と、光電変換測定手段１４と、プロセッサ１５と、を備える（図１参照）。波長可変光源１１は、複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる光を出力する。分岐手段１２は、波長可変光源１１の出力光を物体光と参照光に分岐する。照射手段１３は、物体光を測定対象物に照射する。光電変換測定手段１４は、測定対象物から散乱された物体光と参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る。プロセッサ１５は、干渉光強度測定値を、出力光波長に基づき並べ直す。
光干渉断層撮像器１０は、波長可変光源１１から照射されている出力光波長を推定又は測定し、干渉光強度測定値を出力光波長の昇順又は降順に並べ直す。その結果、干渉光強度は連続的に並べ替えられ、連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作を得るための評価工数が削減される。
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。図２は第１の実施形態である光干渉断層撮像器１００の構成例を示す図である。
第１の実施形態に係る光干渉断層撮像器１００は、半導体モノリシック集積構造のようなメカニカルな外乱を受けにくい構造を有する波長可変レーザを活用して断層を撮像する装置である。
波長可変光源１０１は、波長を変化させながら光を出射するレーザであり、その光出力波長は、レーザを構成する複数領域への注入電流量など複数の光源駆動パラメタを調整することにより設定される。当該設定を変更することで、波長１５１０ｎｍから波長１５９０ｎｍまでの範囲の出力光が得られる。波長可変光源１０１からの出力光は、サーキュレータ１０３を経て、分岐合流器１０４で物体光と参照光に分けられる。物体光と参照光の分岐比は１：１が望ましい。
分岐合流器１０４としては、ファイバ融着を用いるもの、マイクロオプティクスを用いるものなどを用いることができる。
物体光はファイバコリメータ１０５、スキャンミラーとレンズから成る照射光学系１０６を経て、測定対象物１０７に照射され、後方散乱光が分岐合流器１０４へ戻る。
他方、分岐合流器１０４で分岐された参照光は参照光ミラー１０８を経て、分岐合流器１０４へ戻る。分岐合流器１０４で、測定対象物から散乱されてきた物体光とミラーで反射されてきた参照光が干渉し、干渉光が得られる。
分岐合流器１０４を通過した干渉光は、一方はサーキュレータ１０３を経て、他方は直接に、二入力のバランス型受光器１０２へ入力される。
バランス型受光器１０２は２つのフォトダイオードが直列に接続され、その接続が出力（差動出力）となっている受光器であり、既存のものを使うことができる。本実施形態のバランス型受光器１０２の帯域は１ＧＨｚ以下である。
分岐合流器１０４で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長は概略等しくしておく。光路長に差があると物体光と参照光の周波数差（波長差）が生じるが、この周波数差を受光器の光電変換の帯域よりも小さくしておく。
波長可変光源１０１では、複数の光源駆動パラメタを変化させることにより出力光波長を変化させるが、その波長変化は時間に対して必ずしも連続ではなく、直線的ではなく、また、単調変化ではない。むしろ、波長可変光源１０１による出力光波長は、多くの不連続を許容する。
所望の出力光波長に対する（所望の出力光波長を得るための）光源駆動パラメタは、テーブル化され、メモリ１１１に格納されている。つまり、メモリ１１１は、波長可変光源１０１における光源駆動パラメタと光源出力光波長設定値との対応関係を記憶する。
メモリ１１１（より正確にはメモリ１１１に内蔵されたメモリコントローラ）は光源駆動パラメタを、順次、電流ドライバ１１２に送り込む。電流ドライバ１１２が、光源駆動パラメタに対応する電流を波長可変光源１０１に注入することにより、波長可変光源１０１の出力光の波長を変化させる。これと共に、メモリ１１１は、光源駆動パラメタに対応する光源出力光波長設定値をプロセッサ１１３に送り込む。
また、バランス型受光器１０２での光電変換出力は、ＡＤ（Analog to Digital）コンバータ１１４でデジタル化され、プロセッサ１１３に送り込まれる（プロセッサ１１３は、光干渉強度を取得する）。すなわち、時間に対し干渉光強度が記録される。ここでは、時間に対し、波長の変化は必ずしも連続ではなく、直線的ではなく、また、単調変化ではないため、時間に対する干渉光強度の変化は図３（ａ）のようになる。
プロセッサ１１３は、メモリ１１１から送り込まれる時間と光源出力光波長設定値の対応関係、バランス型受光器１０２からＡＤコンバータ１１４を通して送り込まれる時間と干渉光強度の対応関係から、光源出力光波長設定値と干渉光強度の対応関係を生成する。さらに、プロセッサ１１３は、取得した（測定された）干渉光強度を波長設定値の昇順または降順に並べ直すことで干渉光強度の波長スペクトルを得る。
これによって得られた干渉光強度の波長スペクトルを図３（ｂ）に示す。この干渉光強度の波長スペクトルをフーリエ変換することで測定対象物の物体光照射位置での深さ方向の構造データが得られることになる。波長スペクトルのフーリエ変換は、通常、等しい光周波数間隔に対する干渉光強度データを準備した後に行われる。なお、当該フーリエ変換は、プロセッサ１１３が実行しても良いし、他の手段（処理モジュール）が実行してもよい。
以上のように、第１の実施形態に係る光干渉断層撮像器１００は、光源駆動パラメタを用いて波長可変光源１０１から照射されている出力光波長を推定し、当該出力光波長と干渉光強度の関係を生成する。さらに、光干渉断層撮像器１００は、当該生成した関係に基づき、干渉光強度（干渉光強度の測定値）を出力光波長の昇順又は降順に並べ直す。その結果、干渉光強度は連続的に並べ替えられ、連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作を得るための評価工数が削減される。
［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図４は第２の実施形態である光干渉断層撮像器１００の構成例を示す図である。
第１の実施形態と同様、波長可変光源１０１からの出力光は、サーキュレータ１０３を経て、分岐合流器１０４で物体光と参照光に分けられる。
物体光はファイバコリメータ１０５、スキャンミラーとレンズから成る照射光学系１０６を経て、測定対象物１０７に照射され、後方散乱光が分岐合流器１０４へ戻る。
他方、分岐合流器１０４で分岐された参照光は参照光ミラー１０８を経て、分岐合流器１０４へ戻る。分岐合流器１０４で、測定対象物から散乱されてきた物体光とミラーで反射されてきた参照光が干渉し、干渉光が得られる。
分岐合流器１０４を通過した干渉光は、一方はサーキュレータ１０３を経て、他方は直接に、二入力のバランス型受光器１０２へ入力される。
波長可変光源１０１では、複数の光源駆動パラメタを変化させることにより出力光波長を変化させるが、その波長変化は時間に対して必ずしも連続ではなく、直線的ではなく、また、単調変化ではない。むしろ、波長可変光源１０１による出力光波長は、多くの不連続を許容する。
所望の出力光波長に対する光源駆動パラメタは、テーブル化され、メモリ１１１に格納されている。メモリ１１１は光源駆動パラメタを、順次、電流ドライバ１１２に送り込む。電流ドライバ１１２が、光源駆動パラメタに対応する電流を波長可変光源１０１に注入することにより、波長可変光源１０１の出力光の波長を変化させる。
また、バランス型受光器１０２での光電変換出力は、ＡＤコンバータ１１４でデジタル化され、プロセッサ１１３に送り込まれる。すなわち、時間に対し干渉光強度が記録される。
第２の実施形態においては、波長可変光源１０１からの出力光の一部は波長モニタ１０９へ入力される。波長モニタ１０９は、波長特性を有する光電変換信号１２３を出力する。当該光電変換信号１２３は、ＡＤコンバータ１１４を通してプロセッサ１１３へ送り込まれる。光源の複数の領域へ注入される電流量をモニタする電気信号１２２もＡＤコンバータ１１４を通してプロセッサ１１３へ送り込まれる。
プロセッサ１１３は、波長モニタ１０９からＡＤコンバータ１１４を通して送り込まれたデータから得られる時間と光源出力光波長測定値との対応関係、バランス型受光器１０２からＡＤコンバータ１１４を通して送り込まれる時間と干渉光強度との対応関係から、光源出力光波長測定値と干渉光強度の対応関係を生成する。さらに、プロセッサ１１３は、干渉光強度を波長測定値の昇順または降順に並べ直すことで干渉光強度の波長スペクトルを得る。
この干渉光強度の波長スペクトルをフーリエ変換することで測定対象物の物体光照射位置での深さ方向の構造データが得られることになる。
波長モニタ１０９としては、例えば、図５（ａ）に示されるエタロン、あるいは、図５（ｂ）に示される非対称マッハ・ツェンダ干渉計、図５（ｃ）に示されるアレイ光導波路回折格子（Arrayed Waveguide Grating）が用いられる。
図５（ａ）に示されるエタロンでは、光源からの出力光の一部４０１は、スプリッタ４１１で分岐された後、短い共振器長のエタロン４１２、長い共振器長のエタロン４１３をそれぞれ通過し、受光器４１４、４１５へそれぞれ入力される。受光器４１４、４１５からのアナログ電気信号出力は波長モニタ１０９の出力信号（光電変換信号１２３）を構成する。エタロンは波長に対し周期的に変化する光透過率を示すが、短い共振器長のエタロンではその周期が長くなり、長い共振器長のエタロンではその周期が短くなる。このような波長特性を用いると、例えば、波長１５１０ｎｍから１５９０ｎｍまでのような広い範囲で波長を特定することが可能となる。
図５（ｂ）に示される非対称マッハ・ツェンダ干渉計では、光源からの出力光の一部４０１は、スプリッタ４２１で分岐される。分岐された出力光の一方は、両アーム間の光路４２３、４２４の長さの差が短い非対称マッハ・ツェンダ干渉計（スプリッタ４２２、４２５を含む干渉計）を通過し、受光器４３０、４３１へそれぞれ入力される。さらに、分岐された出力光の他方は、両アーム間の光路長４２７、４２８の長さの差の長い非対称マッハ・ツェンダ干渉計（スプリッタ４２６、４２９を含む干渉計）を通過し、受光器４３２、４３３へそれぞれ入力される。受光器４３０～４３３からのアナログ電気信号出力は波長モニタ１０９の出力信号（光電変換信号１２３）を構成する。非対称マッハ・ツェンダ干渉計は波長に対し周期的に変化する光透過率を示すが、両アーム間の光路長差の短い非対称マッハ・ツェンダ干渉計ではその周期が長くなり、両アーム間の光路長差の長い非対称マッハ・ツェンダ干渉計ではその周期が短くなる。このような波長特性を用いると、例えば波長１５１０ｎｍから１５９０ｎｍまでのような広い範囲で波長を特定することが可能となる。
図５（ｃ）に示されるＡＷＧでは、入力光導波路１本、出力光導波路Ｎ（Ｎは正の整数）本となっており、光源からの出力光の一部４０１は、スプリッタ４４１を介して波長に応じて異なる出力光導波路４４２へ導かれる。その後、スプリッタ４４３を通過して受光器群４４４におけるいずれかの受光器に入力される。このような波長特性を用いると、例えば波長１５１０ｎｍから１５９０ｎｍまでのような広い範囲で波長を特定することが可能となる。
以上のように、第２の実施形態に係る光干渉断層撮像器１００は、波長可変光源１０１から照射されている出力光波長を測定し、当該測定された出力光波長と干渉光強度の関係を生成する。さらに、光干渉断層撮像器１００は、当該生成した関係に基づき、干渉光強度（干渉光強度の測定値）を出力光波長の昇順又は降順に並べ直す。その結果、干渉光強度は連続的に並べ替えられ、連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作を得るための評価工数が削減される。
［第３の実施形態］
続いて、第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図６は第３の実施形態である光干渉断層撮像器１００の構成例を示す図である。
第１の実施形態と同様、波長可変光源１０１からの出力光は、サーキュレータ１０３を経て、分岐合流器１０４で物体光と参照光に分けられる。
物体光はファイバコリメータ１０５、スキャンミラーとレンズから成る照射光学系１０６を経て、測定対象物１０７に照射され、後方散乱光が分岐合流器１０４へ戻る。
他方、分岐合流器１０４で分岐された参照光は参照光ミラー１０８を経て、分岐合流器１０４へ戻る。分岐合流器１０４で、測定対象物から散乱されてきた物体光とミラーで反射されてきた参照光が干渉し、干渉光が得られる。
分岐合流器１０４を通過した干渉光は、一方はサーキュレータ１０３を経て、他方は直接に、二入力のバランス型受光器１０２へ入力される。
波長可変光源１０１では、複数の光源駆動パラメタを変化させることにより出力光波長を変化させるが、その波長変化は時間に対して必ずしも連続ではなく、直線的ではなく、また、単調変化ではない。むしろ、波長可変光源１０１による出力光波長は、多くの不連続を許容する。
所望の出力光波長に対する光源駆動パラメタは、テーブル化され、メモリ１１１に格納されている。メモリ１１１は光源駆動パラメタを、順次、電流ドライバ１１２に送り込む。電流ドライバ１１２が、光源駆動パラメタに対応する電流を波長可変光源１０１に注入することにより、波長可変光源１０１の出力光の波長を変化させる。これと共に、メモリ１１１は、光源駆動パラメタに対応する光源出力光波長設定値をプロセッサ１１３に送り込む。
また、バランス型受光器１０２での光電変換出力は、ＡＤコンバータ１１４でデジタル化され、プロセッサ１１３に送り込まれる。すなわち、時間に対し干渉光強度が記録される。
第３の実施形態においては、波長可変光源１０１からの出力光の一部は波長モニタ１０９へ入力される。波長モニタ１０９は、波長特性を有する光電変換信号１２３を出力する。当該光電変換信号１２３は、ＡＤコンバータ１１４を通してプロセッサ１１３へ送り込まれる。光源の複数の領域へ注入される電流量をモニタする電気信号１２２もＡＤコンバータを通してプロセッサ１１３へ送り込まれる。
プロセッサ１１３は、まず、メモリ１１１から送り込まれる時間と光源出力光波長設定値との対応関係と、波長モニタ１０９からＡＤコンバータ１１４を通して送り込まれたデータから得られる時間と光源出力光波長測定値との対応関係から、あらためて、時間と光源出力光波長の関係を導き出す。当該関係を導出する手順としては、例えば、ある時刻におけるメモリ１１１から送り込まれた光源出力光波長設定値と波長モニタ１０９から得られる光源出力光波長測定値を比較し、一致したときに限り、時間と光源出力光波長の対応があると判断することが考えられる。
プロセッサ１１３は、上記結果と、バランス型受光器１０２からＡＤコンバータ１１４を通して送り込まれる時間と干渉光強度との対応関係から、光源出力光波長設定値と干渉光強度の対応関係を生成する。さらに、プロセッサ１１３は、取得した干渉光強度を波長設定値の昇順または降順に並べ直すことで干渉光強度の波長スペクトルを得る。この干渉光強度の波長スペクトルをフーリエ変換することで測定対象物の物体光照射位置での深さ方向の構造データが得られることになる。
波長モニタ１０９として、第２の実施形態と同様、例えば、図５（ａ）に示されるエタロン、あるいは、図５（ｂ）に示される非対称マッハ・ツェンダ干渉計、図５（ｃ）に示されるアレイ光導波路回折格子（Arrayed Waveguide Grating）が用いられる。
以上のように、第３の実施形態に係る光干渉断層撮像器１００は、光源駆動パラメタによる光源出力光波長設定値と波長モニタ１０９による光源出力光波長測定値から、波長可変光源１０１が出力している出力光の波長を特定する。さらに、光干渉断層撮像器１００は、特定した光源出力光波長と干渉光強度測定値の対応関係を生成し、当該特定した光源出力波長を並べ直す。その結果、第１及び第２の実施形態と同様、連続的、直線的で単調に変化する波長掃引動作を得るための評価工数が削減されると共に、より正確な光源出力光波長設定値と干渉光強度の対応関係を得ることができる。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［形態１］
複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源（１０１）と、
前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段（１０４）と、
前記物体光を測定対象物に照射する照射手段（１０６）と、
前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段（１１４）と、
前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べ直すプロセッサ（１１３）と、
を備える、光干渉断層撮像器。
［形態２］
前記プロセッサ（１１３）は、
前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長の昇順又は降順に並べ直す、好ましくは形態１の光干渉断層撮像器。
［形態３］
前記波長可変光源（１０１）における光源駆動パラメタと光源出力光波長設定値との対応関係を格納するメモリ（１１１）をさらに備え、
前記プロセッサ（１１３）は、
前記光源出力光波長設定値と前記干渉光強度測定値から前記光源出力光波長設定値と前記干渉光強度測定値の対応関係を生成し、前記光源出力光波長設定値を並べ直すことで前記干渉光強度測定値を並べ直す、好ましくは形態１又は２の光干渉断層撮像器。
［形態４］
前記波長可変光源（１０１）の出力の一部を用いて光源出力光波長測定値を得る波長モニタ手段（１０９）をさらに備え、
前記プロセッサ（１１３）は、
前記光源出力光波長測定値と前記干渉光強度測定値から前記光源出力光波長測定値と前記干渉光強度測定値の対応関係を生成し、前記光源出力光波長測定値を並べ直すことで前記干渉光強度測定値を並べ直す、好ましくは形態１又は２の光干渉断層撮像器。
［形態５］
前記波長可変光源（１０１）における光源駆動パラメタと光源出力光波長設定値との対応関係を格納するメモリ（１１１）と、
前記波長可変光源（１０１）の出力の一部を用いて光源出力光波長測定値を得る波長モニタ手段（１０９）と、
をさらに備え、
前記プロセッサ（１１３）は、
前記光源出力光波長設定値と前記光源出力光波長測定値から、前記波長可変光源が出力している前記光源出力光波長を特定し、前記特定した光源出力光波長と前記干渉光強度測定値の対応関係を生成し、前記特定した光源出力波長を並べ直すことで前記干渉光強度測定値を並べ直す、好ましくは形態１又は２の光干渉断層撮像器。
［形態６］
前記波長モニタ手段（１０９）は、
エタロン、非対称マッハ・ツェンダ干渉計及びアレイ光導波路回折格子の少なくともいずれか１つのである、好ましくは形態４又は５の光干渉断層撮像器。
［形態７］
前記プロセッサ（１１３）は、
前記並べ直した干渉光強度測定値の波長スペクトルをフーリエ変換する、好ましくは形態１乃至６のいずれか一に記載の光干渉断層撮像器。
［形態８］
前記分岐手段（１０４）による、前記物体光と前記参照光の分岐比は１対１である、好ましくは形態１乃至７のいずれか一に記載の光干渉断層撮像器。
［形態９］
複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源（１０１）と、
前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段（１０４）と、
前記物体光を測定対象物に照射する照射手段（１０６）と、
前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段（１１４）と、
を備える光干渉断層撮像器（１００）において、
前記干渉光強度測定値を取得するステップと、
前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べ直すステップと、
を含む、光干渉断層撮像方法。
［形態１０］
複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源（１０１）と、
前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段（１０４）と、
前記物体光を測定対象物に照射する照射手段（１０６）と、
前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段（１１４）と、
を備える光干渉断層撮像器に搭載されたコンピュータ（１１３）に、
前記干渉光強度測定値を取得する処理と、
前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べ直す処理と、
を実行させる、プログラム。
なお、形態９及び形態１０は、形態１と同様に、形態２～形態８のように展開することが可能である。
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択（少なくとも一部の非選択を含む）が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
１０、１００ 光干渉断層撮像器
１１、１０１ 波長可変光源
１２ 分岐手段
１３ 照射手段
１４ 光電変換測定手段
１５、１１３ プロセッサ
１０２ バランス型受光器
１０３ サーキュレータ
１０４ 分岐合流器
１０５ ファイバコリメータ
１０６ スキャンミラーとレンズからなる照射光学系
１０７ 測定対象物
１０８ 参照光ミラー
１０９ 波長モニタ
１１１ メモリ
１１２ 電流ドライバ
１１４ ＡＤコンバータ

Claims (8)

  1. 複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源と、
    前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、
    前記物体光を測定対象物に照射する照射手段と、
    前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段と、
    前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べるプロセッサと、
    を備え、
    前記波長可変光源における光源駆動パラメタと光源出力光波長設定値との対応関係を格納するメモリをさらに備え、
    前記プロセッサは、
    前記メモリから送り込まれる時間と前記光源出力光波長設定値の単調変化ではない対応関係と、時間と前記干渉光強度測定値の対応関係から、前記光源出力光波長設定値と前記干渉光強度測定値の対応関係を生成し、前記光源出力光波長設定値の昇順又は降順に、前記干渉光強度測定値を並べる、光干渉断層撮像器。
  2. 前記測定値は前記干渉光強度の時間波形であり、前記干渉光強度は、時間変化に対し不連続、非直線または非単調に変化する、請求項１に記載の光干渉断層撮像器。
  3. 複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源と、
    前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、
    前記物体光を測定対象物に照射する照射手段と、
    前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段と、
    前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べるプロセッサと、
    前記波長可変光源における光源駆動パラメタと光源出力光波長設定値との対応関係を格納するメモリと、
    前記波長可変光源の出力の一部を用いて光源出力光波長測定値を得る波長モニタ手段と、
    を備え、
    前記プロセッサは、
    前記メモリから送り込まれる時間と前記光源出力光波長設定値の単調変化ではない対応関係と、前記波長モニタ手段により得られた時間と前記光源出力光波長測定値から、時間と前記波長可変光源が出力している前記光源出力光波長の関係を特定し、時間と前記波長可変光源が出力している前記光源出力光波長の関係と、時間と前記干渉光強度測定値から、前記特定した光源出力光波長と前記干渉光強度測定値の対応関係を生成し、前記特定した光源出力波長の昇順又は降順に、前記干渉光強度測定値を並べる光干渉断層撮像器。
  4. 前記波長モニタ手段は、
    エタロン、非対称マッハ・ツェンダ干渉計及びアレイ光導波路回折格子の少なくともいずれか１つのである、請求項３の光干渉断層撮像器。
  5. 前記プロセッサは、
    前記並べた干渉光強度測定値の波長スペクトルをフーリエ変換する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像器。
  6. 前記分岐手段による、前記物体光と前記参照光の分岐比は１対１である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像器。
  7. 複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源と、
    前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、
    前記物体光を測定対象物に照射する照射手段と、
    前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段と、
    前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べるプロセッサと、
    前記波長可変光源における光源駆動パラメタと光源出力光波長設定値との対応関係を格納するメモリと、
    を備える光干渉断層撮像器において、
    前記干渉光強度測定値を取得するステップと、
    前記プロセッサが、
    前記メモリから送り込まれる時間と前記光源出力光波長設定値の単調変化ではない対応関係と、時間と前記干渉光強度測定値の対応関係から、前記光源出力光波長設定値と前記干渉光強度測定値の対応関係を生成し、前記光源出力光波長設定値の昇順又は降順に、前記干渉光強度測定値を並べるステップと、
    を含む、光干渉断層撮像方法。
  8. 複数の光源駆動パラメタで出力光波長が定まる波長可変光源と、
    前記波長可変光源の出力光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、
    前記物体光を測定対象物に照射する照射手段と、
    前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導き干渉光強度測定値を得る光電変換測定手段と、
    前記干渉光強度測定値を、前記出力光波長に基づき並べるプロセッサと、
    前記波長可変光源における光源駆動パラメタと光源出力光波長設定値との対応関係を格納するメモリと、
    を備える光干渉断層撮像器に搭載されたコンピュータに、
    前記干渉光強度測定値を取得する処理と、
    前記プロセッサが、
    前記メモリから送り込まれる時間と前記光源出力光波長設定値の単調変化ではない対応関係と、時間と前記干渉光強度測定値の対応関係から、前記光源出力光波長設定値と前記干渉光強度測定値の対応関係を生成し、前記光源出力光波長設定値の昇順又は降順に、前記干渉光強度測定値を並べる処理と、
    を実行させる、プログラム。
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