光源装置及びこれを用いた撮像装置
【課題】 広範囲の波長帯域で、安定的に発振可能な波長掃引光源装置を提供すること。
【解決手段】 光を増幅させる光利得媒体と、該光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子と、波長選択素子と、を備え、前記光利得媒体より放出され前記分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を、前記波長選択素子により選択して出射する光の発振波長を変化可能な光源装置であって、前記光利得媒体を複数備え、該複数の光利得媒体は、利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有しており、前記複数の光利得媒体で増幅された複数の波長帯域の光より、前記所定波長の光を選択して出射する光の発振波長を変化可能な光源装置。
【解決手段】 光を増幅させる光利得媒体と、該光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子と、波長選択素子と、を備え、前記光利得媒体より放出され前記分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を、前記波長選択素子により選択して出射する光の発振波長を変化可能な光源装置であって、前記光利得媒体を複数備え、該複数の光利得媒体は、利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有しており、前記複数の光利得媒体で増幅された複数の波長帯域の光より、前記所定波長の光を選択して出射する光の発振波長を変化可能な光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振波長を変化し得る光源装置及びこれを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源、特にレーザ光源については、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。
【０００３】
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。
【０００４】
検査装置における波長可変（掃引）光源の用途としては、レーザ分光器、分散測定器、膜厚測定器、波長掃引型光干渉トモグラフィー（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置等がある。
【０００５】
光干渉トモグラフィー（以下、「ＯＣＴ」ともいう。）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。
【０００６】
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。
【０００７】
波長掃引型（ＳＳ−ＯＣＴ）装置は、光源の発振波長（周波数）を時間的に掃引のするものである。これはフーリエ領域（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、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。
【０００８】
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、掃引速度が早いほど像取得時間を短縮でき、生体組織を生体より採取せずに生体中でそのまま観察する生体観察（所謂、ｉｎ ｓｉｔｕ−ｉｎ ｖｉｖｏ ｉｍａｇｉｎｇ）にも好適である。
【０００９】
波長可変光源の例として特許文献１に開示された光増幅媒体と、該光増幅媒体の外部に回折格子を用いた反射器と、を配して構成したものがある。
【００１０】
図２２に特許文献１に記載の光源装置を示す。
【００１１】
図２２において、２２１２は本光源の種となる光を発生させる機能とその光を増幅させる機能を備えた光増幅媒体である。この光増幅媒体の両端面のうち、回折格子２２１６側の面は反射防止膜が被覆され、その反対側の面は高反射膜が被覆されている。２２１４は光増幅媒体２２１２の反射防止膜が被覆された出射端面から発散する光波を平行光束に変換するコリメータレンズである。２２１８は平行光束を集光させる集光レンズであり、２２２０は波長選択ユニットである。波長選択ユニット２２２０はミラー２２２４と、スリット状の開口２２２２ａを有する遮光部材２２２２と、を備えて構成され、スリット開口２２２２ａを矢印方向に移動させる機構をあわせ持つ。図２２に示した光源装置では、波長選択ユニット２２２０のミラー２２２４と、光増幅媒体２２１４の一端面と、で光共振器が構成され、スリット開口２２２２ａにより選択された光束の波長の光が光増幅媒体２２１４の端面より出射される。
【００１２】
波長可変光源の別の例として波長選択ユニットとして円盤状の回転体を用いた特許文献２に開示されたものがある。図２３に特許文献２に記載の光源装置を示す。図２３において、２３０１は不図示の外側端面に高反射膜を塗布した光増幅媒体からの光束を導波する光ファイバー導波路、２３０２はこのファイバー導波路端からの発散光束を平行にするコリメータレンズである。２３１６はその光束を回折・波長分散させる回折格子、２３５０はその回折光を集光させる集光レンズであり、２３１０は波長選択機能をもつ回転円盤である。回転円盤２３１０には放射状に複数のスリット２３１２が配置してある。このスリット２３１２は反射面で構成され、スリット以外の回転円盤基盤面は反射防止面となっている。
【００１３】
この装置では、不図示の光増幅媒体より生じた発散光２３３０は回折格子２３１６によりλ１〜λｎの波長毎に角度分散を生じ、集光レンズ２３５０を介して波長選択ユニット２３１０に集光する。波長選択ユニット２３１０が回転することで、所定波長λの光束が選択され、不図示の光増幅媒体の外側端面とスリット２３１２と、を光共振器として波長λでレーザ発振する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第７，１４２，５６９号明細書
【特許文献２】米国特許第７，５１９，０９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した特許文献１あるいは特許文献２に開示された装置においては、レーザ光として取出し得る光束の波長範囲は光増幅媒体（光利得媒体）の利得帯域により決定されるものであり、広範囲の波長帯域に亘るレーザ発振を必要とする用途には、十分に対応できないというのが実情である。
【００１６】
本発明は、広範囲の波長帯域で、安定的に発振可能な波長掃引光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明により提供される光源装置は、光を増幅させる光利得媒体と、該光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子と、波長選択素子と、を備え、前記光利得媒体より放出され前記分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を、前記波長選択素子により選択して出射する光の発振波長を変化可能な光源装置であって、
前記光利得媒体を複数備え、該複数の光利得媒体は、利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有しており、前記複数の光利得媒体で増幅された複数の波長帯域の光より、前記所定波長の光を選択して出射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
光利得媒体を利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有する複数で構成することにより、個々の光利得媒体の有する利得波長帯域を加え合わせた連続的な波長帯域での光発振が可能となり、広範囲の波長帯域での安定的な波長掃引が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図２】本発明の光源装置の一例についての説明図
【図３】本発明の光源装置を測定装置に用いた模式図
【図４】本発明の光源装置を測定装置に用いた模式図
【図５】本発明に適用される光利得媒体の利得波長特性を示すグラフ
【図６】本発明の光源装置における光利得媒体の切り替えタイミングの一例についての説明図
【図７】Ｋクロックカウンターの模式図
【図８】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図９】光利得媒体の切り替えタイミングの一例についての説明図
【図１０】光利得媒体の切り替えタイミングの一例についての説明図
【図１１】本発明の光源装置を測定装置に用いた模式図
【図１２】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１３】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１４】本発明の光源装置の波長変化の一例を示すグラフ
【図１５】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１６】本発明の光源装置の波長変化の一例を示すグラフ
【図１７】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１８】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１９】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図２０】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図２１】本発明の光源装置を用いた撮像装置を示す模式図
【図２２】従来の光源装置を示す模式図
【図２３】従来の光源装置を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の光源装置では、利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有する複数の光利得媒体を並列配置し、複数の利波長帯域の光を順次発振させることにより、広帯域な波長挿引を可能とする。
【００２１】
図１を参照して本発明の光源装置の一例について説明する。
【００２２】
図１は、光利得媒体として半導体光増幅器、光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子として回折格子、分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を選択する選択素子としてスリット型のミラーを配した円盤状回転体を採用した例である。
【００２３】
図１（Ａ）では、Ｘ−Ｙ−Ｚの３軸方向についての、Ｚ−Ｘ図、Ｘ−Ｙ図を示している。図１（Ｂ）では、Ｚ−Ｙ図、Ｙ―Ｘ図を示している。
【００２４】
図１において、１０１、１０１´は、半導体光増幅器であり、半導体層内で自然放出光を発生させてこれを放出すると共にこれを増幅させる機能を備える。図１の装置は、光利得媒体を複数備える。
【００２５】
複数の半導体光増幅器１０１、１０１´は、反射防止膜１０９、１０９´が被覆された端面がそれぞれコリメータレンズ１０２、１０２´を介して回折格子１０３を向いて配置されている。１０５は回転円盤であり、反射防止処理が施された表面に円盤の中心から放射方向に長手方法を配したスリット状の反射部材（ミラー）１０６を列状に複数配置して構成されている。１０７はモーターであり回転円盤を回転駆動する。
【００２６】
半導体光増幅器１０１は、利得波長帯域が、例えば７８０ｎｍ〜８５０ｎｍであり、半導体光増幅器１０１´のそれは８１０ｎｍ〜８８０ｎｍであり、一部が重複するようにしてある。これは個々の光利得媒体の有する利得波長帯域を加え合わせた連続的な波長帯域での波長掃引を安定的に行うためである。
【００２７】
半導体光増幅器１０１及び１０１´より放出された光はコリメータレンズ１０１及び１０１´を介してこれらの光軸が回折格子の溝の一つを含む平面内に位置するように配置されている。
【００２８】
短波長側の利得帯域を担う半導体光増幅器１０１より放出された光は回折格子１０３により波長に応じて角度分散を生じた上で、コリメータレンズ１０４を経て回転円盤１０５上に集光され、楕円状の帯１１１となって投射される。
【００２９】
一方、長波長側の利得帯域を担う半導体光増幅器１０１´より放出された光は、回転円盤上に楕円状の帯１１０となって投射される。
【００３０】
これら楕円状の帯１１１及び１１０は、複数の光利得媒体より放出された別々の波長帯域の光に相当する。つまり、複数の波長帯域の光は、円盤の半径方向に並んで位置する。
【００３１】
例えば、楕円状の帯１１１が波長λ１〜λ１１までの波長帯域の光からなり、楕円状の帯１１０はλ９〜λ２０までの帯域の光からなる。これら２つの波長帯域の光から、波長λ１〜λ２０の光が選択されて順次出射される。つまり、光の発振波長を連続的に変化可能である。
【００３２】
より具体的には、これらの帯域の光から反射部材１０６で所望の波長の光が選択され、選択された波長の光を半導体光増幅器１０１、１０１´に帰還させる。
【００３３】
ここで、半導体光増幅器の反射膜１０８及び１０８´が被覆された端面と、反射部材１０６と、で光共振器が構成され、該光共振器内で選択された波長の光が増幅された後、回折格子１０３を透過する光を回折格子１０３の近傍に設けた不図示の光入力カップラーに導入させて出射光を取出す。
【００３４】
図５に光利得媒体として２つの半導体光増幅器を採用した場合のそれぞれの利得波長帯域におけるゲイン特性を示す。５０１は、光利得媒体１０８のゲイン特性を示し、利得波長帯域は７８０ｎｍ〜８５０ｎｍで最大利得波長は８１５ｎｍである。５０２は、光増幅媒体１０８´のゲイン特性を示し、利得波長帯域は８１０〜８８０ｎｍで最大利得波長は８４５ｎｍである。この例では、８１０ｎｍから８５０ｎｍの範囲では利得波長帯域は重なりを持つ。
【００３５】
図５に示したように複数の光利得媒体を選択することにより、所定の（図５の例では、７８０ｎｍ〜８８０ｎｍの）連続した利得波長帯域が得られる。
【００３６】
本発明の光源装置においては、複数の光利得媒体で生ずる複数の光束を回折格子等の分散素子にそれぞれ入射させ、分散素子によりそれぞれ波長分散させる。
【００３７】
ここで、光利得媒体１および２の端面と、波長選択素子と、で光共振器が構成されると共に、分散素子を経て波長分散がなされた光束が、波長選択素子を一定方向に駆動することで、連続的に選択され、光共振器より連続的に出射されるように各構成部材は空間的に配置される。尚、複数の光利得媒体の一の光利得媒体より放出された一の波長帯域の光の出射と、これとは別の光利得媒体より放出された別の波長帯域の光の出射と、を順次行うことができる。
【００３８】
ここで、分散素子として回折格子を採用した場合について説明する。
透過型回折格子については、以下の（１）式が成り立つ。
ｓｉｎα−ｓｉｎβ＝Ｎｍλ ・・・（１）
ここで、αは回折格子への入射角、βは回折格子からの出射角でいずれも回折格子の法線からのなす角度で反時計まわりを正で表す。Ｎは単位長さあたりの格子本数である。ｍは回折次数，λは，ここでは，それぞれ。Ｎ＝１．２本／μｍ，ｍ＝＋１，λ＝λｏ±Δλとしλｏ＝０．８４μｍ，Δλ＝０．０４μｍを考える。
この±Δλ＝０．０４μｍは波長可変幅で８０ｎｍである。
【００３９】
一般に高い回折効率を実現できる体積ホログラムタイプの回折効率ηは，α＝βの時に，η＝０．９（９０％）以上となることが知られている。この時のαとβはλ＝λｏとすると、（１）式より、（２）式が得られる。
α＝−β＝３０．２６５° ・・・（２）
【００４０】
一方、ここで入射角α＝３０．２６５°を固定して、波長λｓ＝λｏ−Δλ＝０．８０μｍ，λｅ＝λｏ＋Δλ＝０．８８μｍとしたときの出射角βｓ、βｅは、（１）式より
−βｓ＝２７．１２９° ・・・（３）
−βｅ＝３３．５０４° ・・・（４）
が得られる。
ここでは、説明の都合上２つの光利得媒体Ｌ１，Ｌ２を考え、それぞれの利得波長幅（帯域）を５０ｎｍ、
それぞれの利得波長は、
Ｌ１は０．８μｍから０．８５μｍ
Ｌ２は０．８３μｍから０．８８μｍ
であるとする。
【００４１】
しかし、これらの光利得媒体Ｌ１，Ｌ２の利得波長帯域を合成すると０．８０から０．８８μｍの範囲となり、８０ｎｍの利得波長帯域幅があることが理解される。また０．８３から０．８５μｍの領域はＬ１とＬ２の利得波長帯域は重複している。
【００４２】
光利得媒体Ｌ１とＬ２からの光束を、上記の回折格子に入射させる。このとき、これらの光束を該回折格子にそれぞれ同一の角度で入射させるのが好適である。そのときの出射角（回折角）は（１）式に示すように、波長λのみにより決まる。
【００４３】
以上のようにすることにより、Ｌ１とＬ２の光束は重複する波長では同一の出射角（回折角）となる。（２）式，（３）式，（４）式を参照すると以下が得られる。
Ｌ１ 波長０．８（μｍ） 出射角２７．１２９°
波長０．８４ 出射角３０．２６５
Ｌ２ 波長０．８４ 出射角３０．２６５
波長０．８８ 出射角３３．５０４
ここで、重複する波長域０．８３から０．８５μｍは同時にＬ１，Ｌ２とも同時に発光していてもよいし、この重複している間に発光をＬ１からＬ２に切り替えることも可能である。
【００４４】
またこの発光の切り替え時間は実際上必須となる場合がある。その場合には発光立ち上がり時間を確保するために、短波長側を受け持つ光増幅媒体から光束の該回折格子α１への入射角に対し、長波長側を受け持つ光増幅媒体からの光束の該回折格子への入射角α２はα１＞α２との関係にする。このことにより、短波長側から掃引する場合、長波長側を受け持つ光増幅媒体からの発振波長が時間的に遅れて発生し、発光立ち上がり時間を確保することができる。
【００４５】
また、このα１＞α２の条件は、長波長側から短波長側に掃引する場合にも同じように光増幅媒体の切り替えで時間的に遅れて切り替わり時の波長が発生するので、同じように発光立ち上がり時間を確保できる。
【００４６】
以上のように光増幅媒体を２個の場合を説明したが、３個以上の光増幅媒体でも同様に対応可能である。
【００４７】
本発明の光源装置における回折格子への光の入射には、大別すると以下の２つとなる。
【００４８】
即ち、
一つは波長選択素子に掃引機構により発振波長が単純に連続して掃引されるように、格子溝を含む面内に含まれるように光入射させる場合である。もう一つは発振波長を重複させ発光の立ち上がりに必要な時間だけ遅らせて発振させ、結果として波長が連続的に掃引されるように、入射角に差を与える配置とする場合である。
【００４９】
ここで、回折格子により回折した光束を波長選択素子上に集光させる集光レンズの機能を説明する。回折格子で回折した光束は波長ごとにみると平行光で，各波長は集光レンズへの入射角が異なる。
【００５０】
波長選択素子上の分散幅ｄは、回折格子による分散角Δθｇ，集光レンズの焦点距離ｆｆｏを使って（５）式で表される。
ｄ＝ｆｆｏ×Δθｇ ・・・（５）
具体的に数値で示す。
上述した（３）式、（４）式より、
波長０．８（μｍ） 出射角２７．１２９°
波長０．８８ 出射角３３．５０４
であり、波長０．８から０．８８μｍの分散角Δθｇは
Δθｇ＝６．３７５°
となる。
【００５１】
また集光レンズの焦点距離ｆｆｏを
ｆｆｏ＝７．５ｍｍ
とすると、（５）式より，波長０．８から０．８８μｍの分散幅ｄは、
ｄ＝８３４μｍ
となる。
【００５２】
波長選択素子ユニットは、例えば、回転可能な円盤上に配置された開口スリット列を反射ミラーとして機能させる構成とすることができる。
【００５３】
この開口スリットの開口幅をたとえば１０μｍとして回転円盤の円周状に配置する。そして、この回転円盤を回転することにより，０．８から０．８８μｍを波長掃引する光源が構成できる。
【００５４】
ここで、本願発明の光源装置を好適に適用し得る光干渉トモグラフィー装置（ＯＣＴ装置）について言及する。
【００５５】
ＯＣＴ装置においては、深さ分解能δＬと波長掃引幅Δλとの間には、以下の（６）式の関係がある。
【００５６】
【数１】
【００５７】
ここで、λ０は波長掃引における中心波長、ｎは被検物体の屈折率でヒトの眼の生体組織を例にとると約１．３８である。
【００５８】
波長域８００ｎｍ帯、ここでは掃引中心波長λ０を８４０ｎｍとするＯＣＴ装置を考え、観察する被検体の深さ分解能δＬを３μｍ以上とすると、（６）式より波長掃引幅Δλは８０ｎｍ以上が必要となる。
【００５９】
図５を用いて説明したように複数の特定の光利得媒体を用いると波長掃引幅Δλ＝８０ｎｍ以上が可能となる。
【００６０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳しく説明する。
【００６１】
（実施形態１）
図１を参照して本発明の光源装置の一例について説明する。
【００６２】
図１は、光利得媒体として半導体光増幅器、光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子として回折格子、分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を選択する選択素子としてスリット型のミラーを配した円盤状回転体を採用した例である。
【００６３】
図１（Ａ）は、図中示した座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ系のＺ−Ｘ面にＹの負から正の方向をみた図を示している。１０１、１０１´は自然放出光を発生またはこれを増幅する半導体光増幅器であり、内部に光利得媒体としての活性層有している。この光増幅器１０１、１０１´の一端には高反射膜１０８、１０８´の被覆が施されておりレーザ発振を起こす共振器ミラーの一方として機能する。この光増幅器の他端には、反射防止膜１０９、１０９´の被覆が施されている。１０２、１０２´は反射防止が施された側の活性層から発光する発散光束を平行光束に変換するコリメータレンズである。１０３はこの平行光束を波長分散させる透過型回折格子であり、１２００本／ｍｍの溝本数の体積型ホログラムである。１０４はこの波長分散した光束を回転円盤１０５上に集光させる集光レンズであり、ここでは焦点距離ｆｆｏとする。回転円盤１０５は、反射防止が施された面に回転円盤の中心から放射方向に長手方向をとったスリット列１０６が一定の間隔で図のように設けられている。このスリット列１０６を構成する各々のスリットは反射機能を有している。回転円盤１０５はモーター１０７の回転軸と回転中心を一致するように固定されている。
【００６４】
図１（Ｂ）は、３次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ系のＺ−Ｙ面にＸの負から生の方向を見た図を示している。
【００６５】
光利得媒体１０１、１０１´は、例えば、８００ｎｍから８５０ｎｍ、８３０ｎｍから８８０ｎｍの利得波長帯域をそれぞれ有している。この２つの光利得媒体は、重複した利得波長域（ここでは８３０ｎｍから８５０ｎｍ）を有している。光利得媒体１０１は、短波長側により伸びた利得波長をもち、これに対して光利得媒体１０１´は、長波長側に利得波長域を持っている。
【００６６】
つぎに、光利得媒体１０１および１０１´と、回転円盤上の光束１１１および１１０の位置関係について説明する。
【００６７】
まず、光束１１１および１１０の回転円盤１０５の回転中心から放射方向の距離について説明する。コリメータレンズ１０２および１０２´を通った光束は、回折格子１０３の溝を含む面内でΔΦの角度で配置されている。このため回折格子による回折は生じない。したがって、光束１１１および１１０は、集光レンズ１０４により回転円盤の回転中心から放射方向に以下の（７）式で表される幅ｄΦの間隔だけ離れて投射される。
ｄΦ＝ΔΦ×ｆｆｏ ・・・（７）
具体例として、ｆｆｏ＝７．５ｍｍ，ΔΦ＝１０°とすると、ｄΦ＝１．３ｍｍとなる。
【００６８】
次に光束１１１および１１０の回転円盤１０５の回転方向と接する方向の位置関係について説明する。
【００６９】
この位置は図１（Ａ）で表しているように、光利得媒体１０１と光利得媒体１０１´の回折格子１０３における回折後の光束を、それぞれ実線と点線で示している。
回折格子による射出角の波長依存性は、（１）式、（２）式で示したように、入射角αを回折効率が最大となる３０．２６５°としたとき、
波長０．８０（μｍ） 出射角２７．１２９°
波長０．８３（μｍ） 出射角２９．４７２°
波長０．８４（μｍ） 出射角３０．２６５°
波長０．８５（μｍ） 出射角３１．０６４°
波長０．８８（μｍ） 出射角３３．５０４°
となる。
【００７０】
ちなみに波長０．８４μｍは、光利得媒体１０１、１０１´で利得波長域が重複した波長であるので、この位置を座標系の原点とする。集光レンズｆｆｏ＝７．５ｍｍによる光利得媒体１０１及び１０１´の光束は、（５）式により，
波長０．８０μｍ この波長の位置−４１０μｍ
波長０．８３μｍ この波長の位置−１０３μｍ
波長０．８４μｍ この波長の位置 ０μｍ
波長０．８５μｍ この波長の位置＋１０５μｍ
波長０．８８μｍ この波長の位置＋４２３μｍ
となる。
【００７１】
光利得媒体１０１、１０１´の利得波長域を前述したようにそれぞれ８００〜８５０ｎｍ，８３０ｎｍ〜８８０ｎｍとすると、
光増幅媒質１０１は−４１０μｍから＋１０５μｍ
光増幅媒質１０１´は−１０３μｍから＋４２３μｍ
と回転円盤１０５上の回転方向に接する方向に分散を生ずる。尚、波長０．８４μｍの位置を原点として、２つの光利得媒体は−１０３μｍから＋１０５μｍは共通の利得波長域を有している。
【００７２】
次に図２を参照して説明する。これは回転円盤１０５を拡大したもので、図２（Ａ）は、スリット列１０６の拡大図である。それぞれのスリット１０６どおしの間隔は、前述したように波長８００ｎｍ〜８８０ｎｍの分散幅であるｄ≧８３４μｍとしている。
【００７３】
スリット１０６は、回転円盤１０５の回転中心から等距離の円周上に、このｄ間隔で複数配置されている。スリット１０６の開口幅は集光レンズの収差と回折限界などできまり、数μｍから数十μｍ程度がよい。スリット１０６の長手方向の長さは数ｍｍであってよい。
【００７４】
図２（Ｂ）と図２（Ｃ）は、２種類のスリット断面を示している。図２（Ｂ）は、抜きパターンと呼ばれるもので、遮光部材２１２から波長選択する透過型スリット開口用にパターンを抜いて回転円盤１０５を構成している。２１４は反射部材であり２１３は反射面である。
【００７５】
図２（Ｃ）は、残しパターンと呼ばれるものである。２１５で示される反射防止機能を施した基板１０５上に波長選択機能を有する反射型のスリットパターン２１３を残したものである。
【００７６】
次に本発明の光源装置を測定装置に適用した測定装置の模式図である図３を参照して説明する。図３では、図１等で説明した構成部品については、同一の番号を付しており、重複した説明は行わない。３１６、３１６´はそれぞれ光利得媒体１０１、１０１´で発生した光の光取り出し用の入力カップラーである。３１７は入力カップラー３１６、３１６´より入力され導波した光を合波する光合波器である。合波器３１７で合波され光は導波路３１９を通って光分岐カップラー３２０に入る。光分岐カップラー３２０によって２つに分波した光は、一方は測定装置であるＯＣＴ装置３２２に入る。他方の光は波長を検出する波長検出ユニット３２１に入り、例えば、波長変化に対応する波数をカウントする。これはＫクロックカウンターとも呼ばれ、原理的には図７に示されるマッハツェンダー型の干渉計の構成となっている。波長検出ユニット３２１の出力は、光利得媒体の駆動電源とそのスイッチをコントロールするドライバー３２３に入力され、波長検出ユニット３２１の情報に基づき、光利得媒体１０１および１０１´の駆動を制御する。
【００７７】
また回転円盤の回転中心と投射光束との相対位置関係について説明する。回転円盤の回転中心はスリットの長手方向の延長線上に存在するのは上述した。ここでは光増幅媒質１および２の切り替え波長８４０ｎｍの位置のスリットの長手方向と光増幅媒質１および２の回転円盤上の楕円状の分散光束の長軸方向がちょう垂直になるように，回転円盤の回転中心が配置されている。
【００７８】
次に駆動動作を図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図３を参照しつつ説明する。まず、光利得媒体ドライバー３２３の光利得媒体１０１の電源をＨＩＧＨにし、光利得媒体１０１´の電源をＬＯＷにする。これにより、光利得媒体１０１の活性層より放射光が発光する。この発光した光の一部は反射防止膜１０９側から出射され、コリメータ１０２により平行光になって回折格子１０３に入射する。入射光は、この回折格子１０３により回折し、波長分散した光束は集光レンズ１０４により回転円盤１０５のスリット上に１１１として楕円状でその長軸方向の長さは５００μｍほどに波長分散して集光する。回転円盤は、図１（Ａ）もしくは図１（Ｂ）に示すように矢印の方向に回転する。回転円盤１０５上のスリット１０６の位置が、波長８４０ｎｍの波長の位置を原点とすると、−４１０μｍの位置までくると、波長選択機能を持ったスリットの反射面から波長８００ｎｍの光束を反射しはじめる。この反射した８００ｎｍの発散光は、集光レンズ１０４を通って回折格子１０３に入射する。したがって再び回折格子１０３より出射されるときはコリメータレンズ１０２に向け、出射されコリメータレンズ１０２を経て光利得媒体１０１に戻る。光利得媒体１０１の一方の端面１０８は高反射膜の被覆が施されているので、この端面１０８と波長選択ユニットの反射ミラーとの間で共振器が構成され、８００ｎｍの波長でレーザ発振を生ずる。発振した光束は再びコリメータレンズ１０２で平行化され、回折格子１０３に入る。このときこの回折格子１０３を入射した光９０％以上は回折するが、数％はそのまま透過する。
【００７９】
この透過光を光入力カップラー３１６で光導波路３１９に導き、ＯＣＴ装置３２２と波長検出ユニット３２１に導波する。
【００８０】
ＯＣＴ３２２では、この光波をそのまま被検物の断層像検出のための光束として用いるが、波長検出ユニット３２１では波数をカウントしモニターする。波長に換算する波数の初期値は、別途測定もしくは計算やモニターする等により既知としておく。このようにして８００ｎｍの波長が発振すると、次に波長選択ユニットのスリットの位置が−４１０μｍの位置から順次−１０３μｍにくると８３０ｎｍの波長まで順次変化し、さらに０μｍのところに来ると８４０ｎｍ波長を発振する。
【００８１】
この波長は波長検出ユニット３２１により検出する。この利得波長域が重複する波長までくると、光利得媒体ドライバー３２３は光利得媒体１０１の電源をＬＯＷにし、今度は光利得媒体１０１´の電源をＨＩＧＨに切り替える。
【００８２】
光増幅媒体１０１´の電源をＨＩＧＨになり、波長検出ユニット３２１のスリットの位置が＋１０５μｍになると発振波長が８５０ｎｍになり、さらに＋４２３μｍの位置に来ると８８０ｎｍの波長まで掃引する。
【００８３】
このように、スリットの位置を−４１０μｍから＋４２３μｍの位置に移動させるとき、その間のスリット位置−１０３μｍから＋１０５μｍの間で光利得媒体の駆動を切り替えることにより、波長８００ｎｍから８８０ｎｍまでの掃引範囲で連続して波長掃引を行う光源が実現できた。
【００８４】
図６は、この切り替えのタイミングを示した説明図である。図６においては、波長λｍ１＝８３０ｎｍからλｍ２＝８５０ｎｍの間で光利得媒体１０１から光利得媒体１０１´に切り替えることにより、波長λｓ＝８００ｎｍからλｅ＝８８０ｎｍの連続した波長掃引が可能となること示している。
【００８５】
以上のように一つのスリットが−４１０μｍから＋４２３μｍまで移動すると所定の掃引範囲での１掃引が可能となり、
スリットはｄ（＞８３４μｍ）間隔に複数配置してあるので、次のスリットにより、順次波長掃引動作がなされる。
【００８６】
本発明において光を増幅させる光利得媒体としては、例えば、半導体レーザを構成する活性層や、半導体光増幅器（ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ））を構成する活性層、エルビウムやネオジウム等を含有する希土類添加（イオンドープ）光ファイバー、光ファイバー中に色素を添加して色素により増幅を行うもの等を用いることができる。
【００８７】
半導体レーザや半導体光増幅器は、小型で且つ高速制御が可能であり、光源装置のコンパクト化、高速制御の観点から好ましい。
【００８８】
半導体レーザや半導体光増幅器を構成する活性層は、一般的な半導体レーザを構成する化合物半導体等を用いることができ、具体的にはＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＡｓＰ系、ＧａＡｌＳｂ系、ＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の化合物半導体を挙げることができる。これらの活性層は、利得の中心波長が、例えば、８４０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１１５０ｎｍ、１３００ｎｍ、１５５０ｎｍ等の中から光源の用途等に応じて適宜、選択して採用することができる。
【００８９】
希土類添加光ファイバーは、高利得で良好な雑音特性を得るためには好適である。色素添加光ファイバーは、蛍光色素材料やそのホスト材料などを適宜選択することで可変波長の選択肢が増すという利点がある。
【００９０】
本発明において、光の波長に応じて分散させる分散素子は、静的素子として、回折格子（透過型，反射型）、プリズム、さらには回折格子とプリズムを合体させたもの等を採用することができる。
【００９１】
波長選択素子としては、遮光性の部材に光を透過する開口部を設け、開口部より光を透過させる素子の他、各種空間変調素子を用いることができる。空間変調素子としては、単一もしくは複数の微小な開口列を有し開口部に入射した光束を反射もしくは透過させる素子（ライトバルブ）の他、進行性回折格子であるＡＯや電気光学素子（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｏｐｉｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ：ＥＯ）等を採用することができる。
【００９２】
（実施形態２）
これ以降の説明でも、原則として図面が異なる場合でも、同一の構成部品については、同一の番号を付すこととし、重複した説明はなるべく行わないこととする。
【００９３】
図８、図９、図１０を参照して第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、２つの光利得媒体より発生した光束を回折格子に同一の入射角で入射させた。これにより回転円盤上に投射した楕円状に波長分散した光束の波長重複位置が、回転円盤上で一致するようにした。
【００９４】
本第二の実施形態では、この回転円盤上の波長重複位置を意図的にずらした形態について説明する。
【００９５】
これは第一の実施形態は、波長の切り替え時間が波長掃引時間に比べ無視できるほど短いときに実現可能であるが、波長切り替え時間が数〜数十ｎｓｅｃが必要な場合は、この時間分、光利得媒体の駆動切り替え時に所定波長の発振が遅れて生ずると都合がよい。
【００９６】
こうした駆動は、第一の実施形態のように、２つの光利得媒体からの光束を、回折格子に同一の入射角で入射させるのではなく、異なった入射角で入射させることで実現できる。
【００９７】
図８（Ａ）は、図１（Ａ）と同様にＺ−Ｘ面のＹの負側から正の側に投影した図である。ここで、１０１´は、第一の実施形態と同様に利得波長域が長波長側に位置する光利得媒体１０１´からの光束を表している。光利得媒体１０１とのなす角をΔθとする。
図８（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同様にＺ−Ｙ平面のＸの負側から正の側に投影して示した図である。光利得媒体１０１と光利得媒体１０１´のなす角をΔΦとしている。
【００９８】
図９（Ａ）は、Δθを縦軸に、ΔΦを横軸として、二つの光利得媒体より回折格子に入射する光束の主光線のなす角を場合分けして説明するグラフである。
図９（Ａ）のグラフは、Δθが正で、ΔΦも正の領域をＡ、Δθが正で、ΔΦが負の領域はＢ、また、Δθが負で、ΔΦも負の領域はＣ、Δθが負で、ΔΦが正の領域はＤとした。
図９（Ｂ）は、光利得媒体１０１、１０１´からの光束の主光線が成す角が事象Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの領域にあるときの回転円盤上の波長分散光束の位置関係を表した説明図である。ここで、光利得媒体１０１は、８００ｎｍ〜８５０ｎｍの利得波長帯域を有し、光利得媒体１０１´は、８３０ｎｍ〜８８０ｎｍの利得波長帯域を有している。
【００９９】
図１０（Ａ）は、図９（Ｂ）で示した事象ＡおよびＢの場合、図１０（Ｂ）は、事象ＣおよびＤの場合のスリットホイールの回転角と発振波長λの関係をそれぞれ示したグラフである。
図９（Ｂ）においては、事象ＡおよびＢでは、ともにΔθ＞０であり、短波長側の光利得媒体１０１（８００ｎｍから８５０ｎｍ）からの光束が８５０ｎｍになったときには、光増幅媒体１０１´（８３０ｎｍから８８０ｎｍ）からの発振波長が８５０より小さく８４０ｎｍあたりであることを示している。
【０１００】
これは光利得媒体１０１から光利得媒体１０１´に切り替えるときに図１０（Ａ）に示すように光利得媒体１０１´に切り替える時間が確保できることを意味している。
【０１０１】
一方、事象ＣおよびＤでは、Δθ＜０であり、短波長側の光利得媒体１０１（８００ｎｍから８５０ｎｍ）からの光束が８５０ｎｍになったときには、光増幅媒体１０１´（８３０ｎｍから８８０ｎｍ）からの発振波長が８５０より大きく８６０ｎｍあたりであることを示している。
【０１０２】
これは光利得媒体１０１から光利得媒体１０１´に切り替えるときに図１０（Ｂ）に示すように光利得媒体１０１´に切り替える時間が確保できないことと、掃引波長が一部欠落することを示している。
【０１０３】
このことは、ＯＣＴ画像において、この欠落波長幅に対応する被検物の深さ方向の周期構造が欠落することを意味しており、このΔθ＜０の事象であるＣ，Ｄの領域はＯＣＴ光源として用いる場合には、不都合を生じる可能性がある。
【０１０４】
これまでの説明より、図１を用いて説明した第一の実施形態は、本実施形態におけるΔθ＝０の場合であることが理解される。
【０１０５】
さらに、図８（Ｂ）において、ΔΦ＞０の場合は、長波長側の光利得媒体１０１´からの光束の回転円盤の投射位置は、短波長側の光利得媒体１０１のそれに比べ、回転中心から放射方向に向けて外側に位置する。
【０１０６】
逆に、ΔΦ＜０の場合は、側の光利得媒体１０１´からの光束の回転円盤上の投射位置は、短波長側の光利得媒体１０１のそれに比べ、回転中心から放射方向に向けて外側に位置することになる。
【０１０７】
尚、本発明の装置は、以下の形態の装置を包含する。
【０１０８】
即ち、前記複数の光利得媒体を、前記利得帯域が短波長側にあるものから順次Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎとして、前記回折格子の法線と該回折格子の溝に平行な方向とを含む平面に対する、前記複数の光利得媒体より前記回折格子に入射する入射光の主光線の各々と、がなす角度を、順次α１，α２・・αｎ（ただしαｋ＞αｋ＋１、ここでＫは、正の整数である。）として、前記主光線同士がなす角度Δθｎ（Δθ１＝α１−α２，Δθ２＝α２−α３，・・Δθｎ＝αｎ−αｎ＋１）が、Δθｎ（Δθ１，Δθ２・・Δθｎ）≧０を満足するように、前記波長選択素子を含んで構成される光共振器内に、前記複数の光利得媒体が配置されている装置である。
【０１０９】
更に、以下の形態の装置を包含する。
【０１１０】
即ち、前記回折格子の法線を含み、該回折格子の溝に平行な方向と垂直な平面と、前記複数の光利得媒体Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎより前記回折格子に入射する入射光の主光線の各々と、がなす角度を、順次β１，β２・・βｎ（ただしβｋ＞βｋ＋１、ここでＫは、正の整数である。）として、前記主光線同士がなす角度ΔΦｎ（ΔΦ１＝β１−β２，ΔΦ２＝β２−β３，・・ΔΦｎ＝βｎ−βｎ＋１）が、ΔΦｎ（ΔΦ１，ΔΦ２・・ΔΦｎ）≧０又は、＜０を満足するように、前記複数の光利得媒体Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎが配置されている装置である。
【０１１１】
（実施形態３）
図１１は、第三の実施形態に係る装置の例である。図１１の装置においては、ホイール原点位置検出機構１１２５と、ホイール原点検出スリット１１２４を設けた点が、第一の実施形態で説明した図３の装置との大きな差異である。その他の構成については、図３の装置と同様である。
【０１１２】
本形態の装置では、ホイール原点位置検出機構１１２５により、ホイール（回転円盤）の回転原点が検出される。ホイール（回転円盤）には原点検出用のスリット１１２４が配置されている。この回転原点１１２４を基準として、光利得媒体１０１と１０１´の切り替えタイミング信号をつくり、その信号にしたがって光利得媒体１０１と１０１´の電源駆動を切り替える。波長検出ユニット３２１からの信号を使わなくて済むので、より切り替えが安定し、簡易な波長掃引が可能となる。
【０１１３】
（実施形態４）
図４に本形態の装置の模式図を示す。本形態の装置は、第一の実施形態の装置である図３に示した装置における光利得媒体１０１及び１０１´の電気的ＯＮ−ＯＦＦを制御（スイッチング）による切り替え機構に代えて、光スイッチ４１６及び４１６´を採用した点が、図３の装置との主な差異である。
【０１１４】
図４に示した装置では、入力カップラー３１６、３１６´と合波カップラー３１７との間に光スイッチ４１６及び４１６´を設け、波長検出ユニット３２１に接続された光スイッチドライバー４２３で光スイッチ４１６及び４１６´を制御する。ここでは、複数の波長帯域の光を光カップラーを用いて合波する光路内に光スイッチが設けられ、光スイッチを用いて複数の波長帯域の光を切り替える。
【０１１５】
本形態の装置では、光利得媒体１０１及び１０１´は、切り替えなく共にＯＮ状態とし、波長検出ユニット３２１の信号に基づいて光スイッチドライバー４２３にＯＮ／ＯＦＦの指示が出され、この指示に従って光スイッチ４１６及び４１６´のＯＮ／ＯＦＦが切り替え制御される。
【０１１６】
光スイッチとしては、光路変換スイッチとして電気光学効果（ＥＯ）や音響光学効果（ＡＯ）を用いた導波路型のものや、バルク型光学素子（プリズム、ミラー、レンズ）を用いたもの等を採用できる。
【０１１７】
（実施形態５）
図１２に第五の実施形態の装置例を示す。これは第二の実施形態で説明した図８で用いた記号で表現するとΔθ＝０、ΔΦ≠０の場合の装置に相当する。ここで１０２は、コリメータレンズであるが、これまでの例とは異なり、このコリメータレンズは、光利得媒体１０１と１０１´が共用している。この配置にすると光利得媒体１０１と１０１´の出射方向を平行にすることにより、より実装しやすく、また、コリメータが一つになるので安定な光学系とすることができる。
【０１１８】
（実施形態６）
図１３に第六の実施形態の装置例を示す。図１３の装置は、図８で用いた記号で表現するとΔθ＞０、ΔΦ＝０の場合の装置に相当する。図１３の装置は、Δθ＞０、ΔΦ＝０とした点を除いて、図３で説明した装置と同様の構成である。
【０１１９】
本実施形態の装置では、光利得媒体１０１および１０１´からの光束は回転円盤１０５上では回転中心から同一の距離に投射する。
【０１２０】
第一の実施形態の装置例では、上述したように、切り替え波長８４０ｎｍの位置のスリットの長手方向と光利得媒体１０１および１０１´からの回転円盤上への楕円状の投射分散光束の長軸方向が垂直となるように、回転円盤の回転中心が配置されている。これはΔΦ≠０であるため、光利得媒体１０１および１０１´の波長切り替え時の掃引波長の連続性を実現するうえでのことである。
【０１２１】
しかし、回転中心の位置を調整することが困難である場合がある。本実施形態の装置例では、ΔΦ＝０のため、光利得媒体１０１および１０１´からの光束は回転円盤上では回転中心から同一の距離に投射される。これよりスリットの長手方向と楕円状の投射分散光束の長軸方向の垂直性が必要なくなり、回転円盤の回転中心の位置設定の厳密さが緩和できる利点が生ずる。図１４は、スリットホイールの回転角と発振波長λの関係を示したグラフであるが、Δθ＞０であるため、第二の実施形態を示した図１０（Ａ）のように、光利得媒体１０１から光利得媒体１０１´に切り替える際、図１０（Ａ）と同様に切り替え時間が確保できることを示している。
【０１２２】
（実施形態７）
図１５及び図１６を用いて実施形態の装置を説明する。図１５に示した装置は、図８における、Δθ＝０、ΔΦ＝０の場合に相当する。ここで、１５１８は、光利得媒体１０１および１０１´の発振光を合波もしくは分波するハーフミラーもしくは偏光ビームスプリッタである。
【０１２３】
このようにすることで、光入力カップラー３１６は一つで構成でき、図１３等の装置で示した合波カップラー３１７を省くことができ、光利用効率を向上させることができる。
【０１２４】
光利得媒体１０１および１０１´からの光束は、共通の利得波長領域では、重なり会うので、波長検出ユニット３２１により波長を検出し、その検出結果に基づいて光利得媒体１０１と１０１´の駆動を切り替えている。また、回転円盤上の位置関係は、実施形態６の装置同様に重なっているので、回転円盤の回転中心の位置設定の厳密さを同様に緩和できる。図１６は、本形態のスリットホイールの回転角と発振波長λの関係を示したグラフである。
【０１２５】
（実施形態８）
図１７及び図１８を用いて説明する。
【０１２６】
本形態の装置は、図１５に示した装置と同様に、Δθ＝０、ΔΦ＝０に相当する装置である。
【０１２７】
しかし、図１７の装置では、１７１８はダイクロイックミラーで構成している。光利得媒体１０１と１０１´の利得波長の重なりはこのダイクロイックミラーにより波長分離される。
【０１２８】
図１８の装置例では、１８２６の光学フィルターで光利得媒体１０１、１０１´のの利得波長の重なりを分離している。
【０１２９】
ここでは、１７１８にはハーフミラーを用いる。
【０１３０】
図１７、図１８の装置例では共に、光利得媒体１０１と１０１´との波長駆動切り替えは必要ないので、より簡便な波長掃引光源が構成できる。
【０１３１】
（実施形態９）
ポリゴンミラーを用いた装置形態について、図１８を参照して説明する。
【０１３２】
図１８に示した装置は、移動スリットを適用した例であり、図１８（Ａ）は図１８（Ｂ）をＸ軸の負の方から正の方に見た図、図１８（Ｃ）は図１８（Ｂ）をＹ軸の負の方から正の方に見た図である。
【０１３３】
光利得媒体１０１、からの発散光束は回折格子１０３の溝を含む平面内に設置され、コリメータで平行化されＲ１として回折格子に入射する。そこで波長の角度分散しＲ１’の波長の光束はポリゴンミラー１９０５の一面に入射する。そして、反射しＲ１’’となって往きと同じ回折格子１０３に入射し、Ｒ１と同一方向に戻り、光利得媒体１０１を経てこの波長で反射する。
【０１３４】
ポリゴンミラー１９０５が回転するとその回転角により選択される波長は掃引されることになる。
【０１３５】
一方、光利得媒体１０１´の光束は光利得媒体１０１の光束に対して、図に示すように回折格子１０３の溝を含む平面内で、かつ角度をなしており、実施形態１で示したのと同様に光入力カプラー３１６および３１６´において、光利得媒体１０１と１０１´の利得波長域の重なりを持ちながら発振する。
【０１３６】
そこで、不図示の波長検出ユニットにより、光利得媒体１０１および１０１´を駆動制御し発振波長域をつなげて波長挿引光源を構成できる。
【０１３７】
（実施形態１０）
図２０は、第一の実施形態で示したスリットホイール１０５の代わりに、遮光部２０５１とミラー２０５２で構成した波長選択ユニットを用いた装置の図である。遮光部２０５１にはスリット１０６が開口として構成され、これによって選択された波長は、，ミラー２０５２で反射し光利得媒体１０１、１０１´で光増幅され、共振器ミラー１０８、１０８´および２０５２の間で共振する。波長掃引はスリット１０６を配置した遮光部２０５１を図の矢印方向に駆動することでなされる。
【０１３８】
この光源装置の出力は、第一の実施形態で示した例と同様に回折格子１０３の０次透過光を用いて得られる。
【０１３９】
本形態では、簡易な構成の装置とすることができる。
【０１４０】
（実施形態１１）
本実施形態は、本発明の波長挿引光源装置を備えた光干渉断層撮像装置（ＯＣＴ）の例である。
【０１４１】
ＯＣＴ装置は、一方のアーム（測定部）において得られる光軸方向に複数の界面を有する検体からの反射光と、他方のアーム（参照部）において得られる参照面からの反射光と、を干渉させ、光源の波長を挿引することにより得られる変調干渉信号をフーリエ変換して、断層情報を得る装置である。
【０１４２】
図２１は、本発明のＯＣＴ装置の一例を示す模式図である。
【０１４３】
図２１において２１８２は本発明の波長挿引光源装置を用いた光源部、２１８６は検体である眼を構成する眼底の網膜を示す。２１９０は眼底を走査するためのミラーであり、検体２１８６からの反射光を伝達させる光ファイバー２１８５と共に検体測定部を構成する。
【０１４４】
２１８８は参照ミラーであり、参照ミラーからの反射光を伝達させる光ファイバー２１８７と共に参照部を構成する。
【０１４５】
２１８４は検体測定部からの反射光（光束）と参照部からの反射光（光束）を合波して干渉部を構成するファイバーカップラーである。２１９５は干渉部からの干渉光（変調干渉信号）を検出する光検出部としての光電変換素子である。
【０１４６】
２１９６は電気的に検出した信号をデジタル化し、フーリエ変換などのデータ処理を行い、検体の断層画像を構築する画像処理部としてのコンピュータである。つまり、光検出部で検出された光に基づいて断層像が得られる。２１９７はその断層像を可視化するディスプレーである。
【０１４７】
光源部２１８２より出射された光束は、ファイバー２１８３を通り、カップラー２１８４で２方向に分岐する。
【０１４８】
分岐した一方の光束は、ファイバー２１８５を通り、検体である眼の網膜を照射する。そして反射光が同様にファイバー２１８５を再び通りファイバーカップラー２１８４に戻る。
【０１４９】
分岐した他方の光束はファイバー２１８７を通り参照ミラー２１８８を照射する。この反射光はファイバー２１８７を再び通りファイバーカップラー２１８４に戻る。
【０１５０】
カップラー２１８４で被検面からの反射光と参照面からの反射光が干渉した後、ファイバー２１９４を通って光電変換素子２１９５に入る。
【０１５１】
このとき光源部２１８２より出射される光の波長を掃引変化させると、前述のように断層構造に応じた変調干渉信号が得られる。
【０１５２】
この信号をデジタル化しコンピュータ１１９６でフーリエ変換することにより断層信号が得られる。これはポイントとしての断層信号なので、ミラー２１９０を走査して一次元方向の断層信号を測定し、ディスプレー２１９７により可視化することにより光断層像が得られる。
【０１５３】
本実施形態のＯＣＴ装置は、光源部２１８２に本発明の光源装置を用いたものであり、この光源装置は広範囲の帯域を波長掃引が可能であるため、奥行き分解能が高解像な断層画像情報を取得可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０１，１０１´ 光利得媒体
１０３ 分散素子
１０６ 波長選択素子としてのスリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振波長を変化し得る光源装置及びこれを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源、特にレーザ光源については、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。
【０００３】
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。
【０００４】
検査装置における波長可変（掃引）光源の用途としては、レーザ分光器、分散測定器、膜厚測定器、波長掃引型光干渉トモグラフィー（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置等がある。
【０００５】
光干渉トモグラフィー（以下、「ＯＣＴ」ともいう。）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。
【０００６】
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。
【０００７】
波長掃引型（ＳＳ−ＯＣＴ）装置は、光源の発振波長（周波数）を時間的に掃引のするものである。これはフーリエ領域（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、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。
【０００８】
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、掃引速度が早いほど像取得時間を短縮でき、生体組織を生体より採取せずに生体中でそのまま観察する生体観察（所謂、ｉｎ ｓｉｔｕ−ｉｎ ｖｉｖｏ ｉｍａｇｉｎｇ）にも好適である。
【０００９】
波長可変光源の例として特許文献１に開示された光増幅媒体と、該光増幅媒体の外部に回折格子を用いた反射器と、を配して構成したものがある。
【００１０】
図２２に特許文献１に記載の光源装置を示す。
【００１１】
図２２において、２２１２は本光源の種となる光を発生させる機能とその光を増幅させる機能を備えた光増幅媒体である。この光増幅媒体の両端面のうち、回折格子２２１６側の面は反射防止膜が被覆され、その反対側の面は高反射膜が被覆されている。２２１４は光増幅媒体２２１２の反射防止膜が被覆された出射端面から発散する光波を平行光束に変換するコリメータレンズである。２２１８は平行光束を集光させる集光レンズであり、２２２０は波長選択ユニットである。波長選択ユニット２２２０はミラー２２２４と、スリット状の開口２２２２ａを有する遮光部材２２２２と、を備えて構成され、スリット開口２２２２ａを矢印方向に移動させる機構をあわせ持つ。図２２に示した光源装置では、波長選択ユニット２２２０のミラー２２２４と、光増幅媒体２２１４の一端面と、で光共振器が構成され、スリット開口２２２２ａにより選択された光束の波長の光が光増幅媒体２２１４の端面より出射される。
【００１２】
波長可変光源の別の例として波長選択ユニットとして円盤状の回転体を用いた特許文献２に開示されたものがある。図２３に特許文献２に記載の光源装置を示す。図２３において、２３０１は不図示の外側端面に高反射膜を塗布した光増幅媒体からの光束を導波する光ファイバー導波路、２３０２はこのファイバー導波路端からの発散光束を平行にするコリメータレンズである。２３１６はその光束を回折・波長分散させる回折格子、２３５０はその回折光を集光させる集光レンズであり、２３１０は波長選択機能をもつ回転円盤である。回転円盤２３１０には放射状に複数のスリット２３１２が配置してある。このスリット２３１２は反射面で構成され、スリット以外の回転円盤基盤面は反射防止面となっている。
【００１３】
この装置では、不図示の光増幅媒体より生じた発散光２３３０は回折格子２３１６によりλ１〜λｎの波長毎に角度分散を生じ、集光レンズ２３５０を介して波長選択ユニット２３１０に集光する。波長選択ユニット２３１０が回転することで、所定波長λの光束が選択され、不図示の光増幅媒体の外側端面とスリット２３１２と、を光共振器として波長λでレーザ発振する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第７，１４２，５６９号明細書
【特許文献２】米国特許第７，５１９，０９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した特許文献１あるいは特許文献２に開示された装置においては、レーザ光として取出し得る光束の波長範囲は光増幅媒体（光利得媒体）の利得帯域により決定されるものであり、広範囲の波長帯域に亘るレーザ発振を必要とする用途には、十分に対応できないというのが実情である。
【００１６】
本発明は、広範囲の波長帯域で、安定的に発振可能な波長掃引光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明により提供される光源装置は、光を増幅させる光利得媒体と、該光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子と、波長選択素子と、を備え、前記光利得媒体より放出され前記分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を、前記波長選択素子により選択して出射する光の発振波長を変化可能な光源装置であって、
前記光利得媒体を複数備え、該複数の光利得媒体は、利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有しており、前記複数の光利得媒体で増幅された複数の波長帯域の光より、前記所定波長の光を選択して出射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
光利得媒体を利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有する複数で構成することにより、個々の光利得媒体の有する利得波長帯域を加え合わせた連続的な波長帯域での光発振が可能となり、広範囲の波長帯域での安定的な波長掃引が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図２】本発明の光源装置の一例についての説明図
【図３】本発明の光源装置を測定装置に用いた模式図
【図４】本発明の光源装置を測定装置に用いた模式図
【図５】本発明に適用される光利得媒体の利得波長特性を示すグラフ
【図６】本発明の光源装置における光利得媒体の切り替えタイミングの一例についての説明図
【図７】Ｋクロックカウンターの模式図
【図８】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図９】光利得媒体の切り替えタイミングの一例についての説明図
【図１０】光利得媒体の切り替えタイミングの一例についての説明図
【図１１】本発明の光源装置を測定装置に用いた模式図
【図１２】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１３】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１４】本発明の光源装置の波長変化の一例を示すグラフ
【図１５】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１６】本発明の光源装置の波長変化の一例を示すグラフ
【図１７】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１８】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図１９】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図２０】本発明の光源装置の一例を示す模式図
【図２１】本発明の光源装置を用いた撮像装置を示す模式図
【図２２】従来の光源装置を示す模式図
【図２３】従来の光源装置を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の光源装置では、利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有する複数の光利得媒体を並列配置し、複数の利波長帯域の光を順次発振させることにより、広帯域な波長挿引を可能とする。
【００２１】
図１を参照して本発明の光源装置の一例について説明する。
【００２２】
図１は、光利得媒体として半導体光増幅器、光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子として回折格子、分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を選択する選択素子としてスリット型のミラーを配した円盤状回転体を採用した例である。
【００２３】
図１（Ａ）では、Ｘ−Ｙ−Ｚの３軸方向についての、Ｚ−Ｘ図、Ｘ−Ｙ図を示している。図１（Ｂ）では、Ｚ−Ｙ図、Ｙ―Ｘ図を示している。
【００２４】
図１において、１０１、１０１´は、半導体光増幅器であり、半導体層内で自然放出光を発生させてこれを放出すると共にこれを増幅させる機能を備える。図１の装置は、光利得媒体を複数備える。
【００２５】
複数の半導体光増幅器１０１、１０１´は、反射防止膜１０９、１０９´が被覆された端面がそれぞれコリメータレンズ１０２、１０２´を介して回折格子１０３を向いて配置されている。１０５は回転円盤であり、反射防止処理が施された表面に円盤の中心から放射方向に長手方法を配したスリット状の反射部材（ミラー）１０６を列状に複数配置して構成されている。１０７はモーターであり回転円盤を回転駆動する。
【００２６】
半導体光増幅器１０１は、利得波長帯域が、例えば７８０ｎｍ〜８５０ｎｍであり、半導体光増幅器１０１´のそれは８１０ｎｍ〜８８０ｎｍであり、一部が重複するようにしてある。これは個々の光利得媒体の有する利得波長帯域を加え合わせた連続的な波長帯域での波長掃引を安定的に行うためである。
【００２７】
半導体光増幅器１０１及び１０１´より放出された光はコリメータレンズ１０１及び１０１´を介してこれらの光軸が回折格子の溝の一つを含む平面内に位置するように配置されている。
【００２８】
短波長側の利得帯域を担う半導体光増幅器１０１より放出された光は回折格子１０３により波長に応じて角度分散を生じた上で、コリメータレンズ１０４を経て回転円盤１０５上に集光され、楕円状の帯１１１となって投射される。
【００２９】
一方、長波長側の利得帯域を担う半導体光増幅器１０１´より放出された光は、回転円盤上に楕円状の帯１１０となって投射される。
【００３０】
これら楕円状の帯１１１及び１１０は、複数の光利得媒体より放出された別々の波長帯域の光に相当する。つまり、複数の波長帯域の光は、円盤の半径方向に並んで位置する。
【００３１】
例えば、楕円状の帯１１１が波長λ１〜λ１１までの波長帯域の光からなり、楕円状の帯１１０はλ９〜λ２０までの帯域の光からなる。これら２つの波長帯域の光から、波長λ１〜λ２０の光が選択されて順次出射される。つまり、光の発振波長を連続的に変化可能である。
【００３２】
より具体的には、これらの帯域の光から反射部材１０６で所望の波長の光が選択され、選択された波長の光を半導体光増幅器１０１、１０１´に帰還させる。
【００３３】
ここで、半導体光増幅器の反射膜１０８及び１０８´が被覆された端面と、反射部材１０６と、で光共振器が構成され、該光共振器内で選択された波長の光が増幅された後、回折格子１０３を透過する光を回折格子１０３の近傍に設けた不図示の光入力カップラーに導入させて出射光を取出す。
【００３４】
図５に光利得媒体として２つの半導体光増幅器を採用した場合のそれぞれの利得波長帯域におけるゲイン特性を示す。５０１は、光利得媒体１０８のゲイン特性を示し、利得波長帯域は７８０ｎｍ〜８５０ｎｍで最大利得波長は８１５ｎｍである。５０２は、光増幅媒体１０８´のゲイン特性を示し、利得波長帯域は８１０〜８８０ｎｍで最大利得波長は８４５ｎｍである。この例では、８１０ｎｍから８５０ｎｍの範囲では利得波長帯域は重なりを持つ。
【００３５】
図５に示したように複数の光利得媒体を選択することにより、所定の（図５の例では、７８０ｎｍ〜８８０ｎｍの）連続した利得波長帯域が得られる。
【００３６】
本発明の光源装置においては、複数の光利得媒体で生ずる複数の光束を回折格子等の分散素子にそれぞれ入射させ、分散素子によりそれぞれ波長分散させる。
【００３７】
ここで、光利得媒体１および２の端面と、波長選択素子と、で光共振器が構成されると共に、分散素子を経て波長分散がなされた光束が、波長選択素子を一定方向に駆動することで、連続的に選択され、光共振器より連続的に出射されるように各構成部材は空間的に配置される。尚、複数の光利得媒体の一の光利得媒体より放出された一の波長帯域の光の出射と、これとは別の光利得媒体より放出された別の波長帯域の光の出射と、を順次行うことができる。
【００３８】
ここで、分散素子として回折格子を採用した場合について説明する。
透過型回折格子については、以下の（１）式が成り立つ。
ｓｉｎα−ｓｉｎβ＝Ｎｍλ ・・・（１）
ここで、αは回折格子への入射角、βは回折格子からの出射角でいずれも回折格子の法線からのなす角度で反時計まわりを正で表す。Ｎは単位長さあたりの格子本数である。ｍは回折次数，λは，ここでは，それぞれ。Ｎ＝１．２本／μｍ，ｍ＝＋１，λ＝λｏ±Δλとしλｏ＝０．８４μｍ，Δλ＝０．０４μｍを考える。
この±Δλ＝０．０４μｍは波長可変幅で８０ｎｍである。
【００３９】
一般に高い回折効率を実現できる体積ホログラムタイプの回折効率ηは，α＝βの時に，η＝０．９（９０％）以上となることが知られている。この時のαとβはλ＝λｏとすると、（１）式より、（２）式が得られる。
α＝−β＝３０．２６５° ・・・（２）
【００４０】
一方、ここで入射角α＝３０．２６５°を固定して、波長λｓ＝λｏ−Δλ＝０．８０μｍ，λｅ＝λｏ＋Δλ＝０．８８μｍとしたときの出射角βｓ、βｅは、（１）式より
−βｓ＝２７．１２９° ・・・（３）
−βｅ＝３３．５０４° ・・・（４）
が得られる。
ここでは、説明の都合上２つの光利得媒体Ｌ１，Ｌ２を考え、それぞれの利得波長幅（帯域）を５０ｎｍ、
それぞれの利得波長は、
Ｌ１は０．８μｍから０．８５μｍ
Ｌ２は０．８３μｍから０．８８μｍ
であるとする。
【００４１】
しかし、これらの光利得媒体Ｌ１，Ｌ２の利得波長帯域を合成すると０．８０から０．８８μｍの範囲となり、８０ｎｍの利得波長帯域幅があることが理解される。また０．８３から０．８５μｍの領域はＬ１とＬ２の利得波長帯域は重複している。
【００４２】
光利得媒体Ｌ１とＬ２からの光束を、上記の回折格子に入射させる。このとき、これらの光束を該回折格子にそれぞれ同一の角度で入射させるのが好適である。そのときの出射角（回折角）は（１）式に示すように、波長λのみにより決まる。
【００４３】
以上のようにすることにより、Ｌ１とＬ２の光束は重複する波長では同一の出射角（回折角）となる。（２）式，（３）式，（４）式を参照すると以下が得られる。
Ｌ１ 波長０．８（μｍ） 出射角２７．１２９°
波長０．８４ 出射角３０．２６５
Ｌ２ 波長０．８４ 出射角３０．２６５
波長０．８８ 出射角３３．５０４
ここで、重複する波長域０．８３から０．８５μｍは同時にＬ１，Ｌ２とも同時に発光していてもよいし、この重複している間に発光をＬ１からＬ２に切り替えることも可能である。
【００４４】
またこの発光の切り替え時間は実際上必須となる場合がある。その場合には発光立ち上がり時間を確保するために、短波長側を受け持つ光増幅媒体から光束の該回折格子α１への入射角に対し、長波長側を受け持つ光増幅媒体からの光束の該回折格子への入射角α２はα１＞α２との関係にする。このことにより、短波長側から掃引する場合、長波長側を受け持つ光増幅媒体からの発振波長が時間的に遅れて発生し、発光立ち上がり時間を確保することができる。
【００４５】
また、このα１＞α２の条件は、長波長側から短波長側に掃引する場合にも同じように光増幅媒体の切り替えで時間的に遅れて切り替わり時の波長が発生するので、同じように発光立ち上がり時間を確保できる。
【００４６】
以上のように光増幅媒体を２個の場合を説明したが、３個以上の光増幅媒体でも同様に対応可能である。
【００４７】
本発明の光源装置における回折格子への光の入射には、大別すると以下の２つとなる。
【００４８】
即ち、
一つは波長選択素子に掃引機構により発振波長が単純に連続して掃引されるように、格子溝を含む面内に含まれるように光入射させる場合である。もう一つは発振波長を重複させ発光の立ち上がりに必要な時間だけ遅らせて発振させ、結果として波長が連続的に掃引されるように、入射角に差を与える配置とする場合である。
【００４９】
ここで、回折格子により回折した光束を波長選択素子上に集光させる集光レンズの機能を説明する。回折格子で回折した光束は波長ごとにみると平行光で，各波長は集光レンズへの入射角が異なる。
【００５０】
波長選択素子上の分散幅ｄは、回折格子による分散角Δθｇ，集光レンズの焦点距離ｆｆｏを使って（５）式で表される。
ｄ＝ｆｆｏ×Δθｇ ・・・（５）
具体的に数値で示す。
上述した（３）式、（４）式より、
波長０．８（μｍ） 出射角２７．１２９°
波長０．８８ 出射角３３．５０４
であり、波長０．８から０．８８μｍの分散角Δθｇは
Δθｇ＝６．３７５°
となる。
【００５１】
また集光レンズの焦点距離ｆｆｏを
ｆｆｏ＝７．５ｍｍ
とすると、（５）式より，波長０．８から０．８８μｍの分散幅ｄは、
ｄ＝８３４μｍ
となる。
【００５２】
波長選択素子ユニットは、例えば、回転可能な円盤上に配置された開口スリット列を反射ミラーとして機能させる構成とすることができる。
【００５３】
この開口スリットの開口幅をたとえば１０μｍとして回転円盤の円周状に配置する。そして、この回転円盤を回転することにより，０．８から０．８８μｍを波長掃引する光源が構成できる。
【００５４】
ここで、本願発明の光源装置を好適に適用し得る光干渉トモグラフィー装置（ＯＣＴ装置）について言及する。
【００５５】
ＯＣＴ装置においては、深さ分解能δＬと波長掃引幅Δλとの間には、以下の（６）式の関係がある。
【００５６】
【数１】
【００５７】
ここで、λ０は波長掃引における中心波長、ｎは被検物体の屈折率でヒトの眼の生体組織を例にとると約１．３８である。
【００５８】
波長域８００ｎｍ帯、ここでは掃引中心波長λ０を８４０ｎｍとするＯＣＴ装置を考え、観察する被検体の深さ分解能δＬを３μｍ以上とすると、（６）式より波長掃引幅Δλは８０ｎｍ以上が必要となる。
【００５９】
図５を用いて説明したように複数の特定の光利得媒体を用いると波長掃引幅Δλ＝８０ｎｍ以上が可能となる。
【００６０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳しく説明する。
【００６１】
（実施形態１）
図１を参照して本発明の光源装置の一例について説明する。
【００６２】
図１は、光利得媒体として半導体光増幅器、光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子として回折格子、分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を選択する選択素子としてスリット型のミラーを配した円盤状回転体を採用した例である。
【００６３】
図１（Ａ）は、図中示した座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ系のＺ−Ｘ面にＹの負から正の方向をみた図を示している。１０１、１０１´は自然放出光を発生またはこれを増幅する半導体光増幅器であり、内部に光利得媒体としての活性層有している。この光増幅器１０１、１０１´の一端には高反射膜１０８、１０８´の被覆が施されておりレーザ発振を起こす共振器ミラーの一方として機能する。この光増幅器の他端には、反射防止膜１０９、１０９´の被覆が施されている。１０２、１０２´は反射防止が施された側の活性層から発光する発散光束を平行光束に変換するコリメータレンズである。１０３はこの平行光束を波長分散させる透過型回折格子であり、１２００本／ｍｍの溝本数の体積型ホログラムである。１０４はこの波長分散した光束を回転円盤１０５上に集光させる集光レンズであり、ここでは焦点距離ｆｆｏとする。回転円盤１０５は、反射防止が施された面に回転円盤の中心から放射方向に長手方向をとったスリット列１０６が一定の間隔で図のように設けられている。このスリット列１０６を構成する各々のスリットは反射機能を有している。回転円盤１０５はモーター１０７の回転軸と回転中心を一致するように固定されている。
【００６４】
図１（Ｂ）は、３次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ系のＺ−Ｙ面にＸの負から生の方向を見た図を示している。
【００６５】
光利得媒体１０１、１０１´は、例えば、８００ｎｍから８５０ｎｍ、８３０ｎｍから８８０ｎｍの利得波長帯域をそれぞれ有している。この２つの光利得媒体は、重複した利得波長域（ここでは８３０ｎｍから８５０ｎｍ）を有している。光利得媒体１０１は、短波長側により伸びた利得波長をもち、これに対して光利得媒体１０１´は、長波長側に利得波長域を持っている。
【００６６】
つぎに、光利得媒体１０１および１０１´と、回転円盤上の光束１１１および１１０の位置関係について説明する。
【００６７】
まず、光束１１１および１１０の回転円盤１０５の回転中心から放射方向の距離について説明する。コリメータレンズ１０２および１０２´を通った光束は、回折格子１０３の溝を含む面内でΔΦの角度で配置されている。このため回折格子による回折は生じない。したがって、光束１１１および１１０は、集光レンズ１０４により回転円盤の回転中心から放射方向に以下の（７）式で表される幅ｄΦの間隔だけ離れて投射される。
ｄΦ＝ΔΦ×ｆｆｏ ・・・（７）
具体例として、ｆｆｏ＝７．５ｍｍ，ΔΦ＝１０°とすると、ｄΦ＝１．３ｍｍとなる。
【００６８】
次に光束１１１および１１０の回転円盤１０５の回転方向と接する方向の位置関係について説明する。
【００６９】
この位置は図１（Ａ）で表しているように、光利得媒体１０１と光利得媒体１０１´の回折格子１０３における回折後の光束を、それぞれ実線と点線で示している。
回折格子による射出角の波長依存性は、（１）式、（２）式で示したように、入射角αを回折効率が最大となる３０．２６５°としたとき、
波長０．８０（μｍ） 出射角２７．１２９°
波長０．８３（μｍ） 出射角２９．４７２°
波長０．８４（μｍ） 出射角３０．２６５°
波長０．８５（μｍ） 出射角３１．０６４°
波長０．８８（μｍ） 出射角３３．５０４°
となる。
【００７０】
ちなみに波長０．８４μｍは、光利得媒体１０１、１０１´で利得波長域が重複した波長であるので、この位置を座標系の原点とする。集光レンズｆｆｏ＝７．５ｍｍによる光利得媒体１０１及び１０１´の光束は、（５）式により，
波長０．８０μｍ この波長の位置−４１０μｍ
波長０．８３μｍ この波長の位置−１０３μｍ
波長０．８４μｍ この波長の位置 ０μｍ
波長０．８５μｍ この波長の位置＋１０５μｍ
波長０．８８μｍ この波長の位置＋４２３μｍ
となる。
【００７１】
光利得媒体１０１、１０１´の利得波長域を前述したようにそれぞれ８００〜８５０ｎｍ，８３０ｎｍ〜８８０ｎｍとすると、
光増幅媒質１０１は−４１０μｍから＋１０５μｍ
光増幅媒質１０１´は−１０３μｍから＋４２３μｍ
と回転円盤１０５上の回転方向に接する方向に分散を生ずる。尚、波長０．８４μｍの位置を原点として、２つの光利得媒体は−１０３μｍから＋１０５μｍは共通の利得波長域を有している。
【００７２】
次に図２を参照して説明する。これは回転円盤１０５を拡大したもので、図２（Ａ）は、スリット列１０６の拡大図である。それぞれのスリット１０６どおしの間隔は、前述したように波長８００ｎｍ〜８８０ｎｍの分散幅であるｄ≧８３４μｍとしている。
【００７３】
スリット１０６は、回転円盤１０５の回転中心から等距離の円周上に、このｄ間隔で複数配置されている。スリット１０６の開口幅は集光レンズの収差と回折限界などできまり、数μｍから数十μｍ程度がよい。スリット１０６の長手方向の長さは数ｍｍであってよい。
【００７４】
図２（Ｂ）と図２（Ｃ）は、２種類のスリット断面を示している。図２（Ｂ）は、抜きパターンと呼ばれるもので、遮光部材２１２から波長選択する透過型スリット開口用にパターンを抜いて回転円盤１０５を構成している。２１４は反射部材であり２１３は反射面である。
【００７５】
図２（Ｃ）は、残しパターンと呼ばれるものである。２１５で示される反射防止機能を施した基板１０５上に波長選択機能を有する反射型のスリットパターン２１３を残したものである。
【００７６】
次に本発明の光源装置を測定装置に適用した測定装置の模式図である図３を参照して説明する。図３では、図１等で説明した構成部品については、同一の番号を付しており、重複した説明は行わない。３１６、３１６´はそれぞれ光利得媒体１０１、１０１´で発生した光の光取り出し用の入力カップラーである。３１７は入力カップラー３１６、３１６´より入力され導波した光を合波する光合波器である。合波器３１７で合波され光は導波路３１９を通って光分岐カップラー３２０に入る。光分岐カップラー３２０によって２つに分波した光は、一方は測定装置であるＯＣＴ装置３２２に入る。他方の光は波長を検出する波長検出ユニット３２１に入り、例えば、波長変化に対応する波数をカウントする。これはＫクロックカウンターとも呼ばれ、原理的には図７に示されるマッハツェンダー型の干渉計の構成となっている。波長検出ユニット３２１の出力は、光利得媒体の駆動電源とそのスイッチをコントロールするドライバー３２３に入力され、波長検出ユニット３２１の情報に基づき、光利得媒体１０１および１０１´の駆動を制御する。
【００７７】
また回転円盤の回転中心と投射光束との相対位置関係について説明する。回転円盤の回転中心はスリットの長手方向の延長線上に存在するのは上述した。ここでは光増幅媒質１および２の切り替え波長８４０ｎｍの位置のスリットの長手方向と光増幅媒質１および２の回転円盤上の楕円状の分散光束の長軸方向がちょう垂直になるように，回転円盤の回転中心が配置されている。
【００７８】
次に駆動動作を図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図３を参照しつつ説明する。まず、光利得媒体ドライバー３２３の光利得媒体１０１の電源をＨＩＧＨにし、光利得媒体１０１´の電源をＬＯＷにする。これにより、光利得媒体１０１の活性層より放射光が発光する。この発光した光の一部は反射防止膜１０９側から出射され、コリメータ１０２により平行光になって回折格子１０３に入射する。入射光は、この回折格子１０３により回折し、波長分散した光束は集光レンズ１０４により回転円盤１０５のスリット上に１１１として楕円状でその長軸方向の長さは５００μｍほどに波長分散して集光する。回転円盤は、図１（Ａ）もしくは図１（Ｂ）に示すように矢印の方向に回転する。回転円盤１０５上のスリット１０６の位置が、波長８４０ｎｍの波長の位置を原点とすると、−４１０μｍの位置までくると、波長選択機能を持ったスリットの反射面から波長８００ｎｍの光束を反射しはじめる。この反射した８００ｎｍの発散光は、集光レンズ１０４を通って回折格子１０３に入射する。したがって再び回折格子１０３より出射されるときはコリメータレンズ１０２に向け、出射されコリメータレンズ１０２を経て光利得媒体１０１に戻る。光利得媒体１０１の一方の端面１０８は高反射膜の被覆が施されているので、この端面１０８と波長選択ユニットの反射ミラーとの間で共振器が構成され、８００ｎｍの波長でレーザ発振を生ずる。発振した光束は再びコリメータレンズ１０２で平行化され、回折格子１０３に入る。このときこの回折格子１０３を入射した光９０％以上は回折するが、数％はそのまま透過する。
【００７９】
この透過光を光入力カップラー３１６で光導波路３１９に導き、ＯＣＴ装置３２２と波長検出ユニット３２１に導波する。
【００８０】
ＯＣＴ３２２では、この光波をそのまま被検物の断層像検出のための光束として用いるが、波長検出ユニット３２１では波数をカウントしモニターする。波長に換算する波数の初期値は、別途測定もしくは計算やモニターする等により既知としておく。このようにして８００ｎｍの波長が発振すると、次に波長選択ユニットのスリットの位置が−４１０μｍの位置から順次−１０３μｍにくると８３０ｎｍの波長まで順次変化し、さらに０μｍのところに来ると８４０ｎｍ波長を発振する。
【００８１】
この波長は波長検出ユニット３２１により検出する。この利得波長域が重複する波長までくると、光利得媒体ドライバー３２３は光利得媒体１０１の電源をＬＯＷにし、今度は光利得媒体１０１´の電源をＨＩＧＨに切り替える。
【００８２】
光増幅媒体１０１´の電源をＨＩＧＨになり、波長検出ユニット３２１のスリットの位置が＋１０５μｍになると発振波長が８５０ｎｍになり、さらに＋４２３μｍの位置に来ると８８０ｎｍの波長まで掃引する。
【００８３】
このように、スリットの位置を−４１０μｍから＋４２３μｍの位置に移動させるとき、その間のスリット位置−１０３μｍから＋１０５μｍの間で光利得媒体の駆動を切り替えることにより、波長８００ｎｍから８８０ｎｍまでの掃引範囲で連続して波長掃引を行う光源が実現できた。
【００８４】
図６は、この切り替えのタイミングを示した説明図である。図６においては、波長λｍ１＝８３０ｎｍからλｍ２＝８５０ｎｍの間で光利得媒体１０１から光利得媒体１０１´に切り替えることにより、波長λｓ＝８００ｎｍからλｅ＝８８０ｎｍの連続した波長掃引が可能となること示している。
【００８５】
以上のように一つのスリットが−４１０μｍから＋４２３μｍまで移動すると所定の掃引範囲での１掃引が可能となり、
スリットはｄ（＞８３４μｍ）間隔に複数配置してあるので、次のスリットにより、順次波長掃引動作がなされる。
【００８６】
本発明において光を増幅させる光利得媒体としては、例えば、半導体レーザを構成する活性層や、半導体光増幅器（ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ））を構成する活性層、エルビウムやネオジウム等を含有する希土類添加（イオンドープ）光ファイバー、光ファイバー中に色素を添加して色素により増幅を行うもの等を用いることができる。
【００８７】
半導体レーザや半導体光増幅器は、小型で且つ高速制御が可能であり、光源装置のコンパクト化、高速制御の観点から好ましい。
【００８８】
半導体レーザや半導体光増幅器を構成する活性層は、一般的な半導体レーザを構成する化合物半導体等を用いることができ、具体的にはＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＡｓＰ系、ＧａＡｌＳｂ系、ＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の化合物半導体を挙げることができる。これらの活性層は、利得の中心波長が、例えば、８４０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１１５０ｎｍ、１３００ｎｍ、１５５０ｎｍ等の中から光源の用途等に応じて適宜、選択して採用することができる。
【００８９】
希土類添加光ファイバーは、高利得で良好な雑音特性を得るためには好適である。色素添加光ファイバーは、蛍光色素材料やそのホスト材料などを適宜選択することで可変波長の選択肢が増すという利点がある。
【００９０】
本発明において、光の波長に応じて分散させる分散素子は、静的素子として、回折格子（透過型，反射型）、プリズム、さらには回折格子とプリズムを合体させたもの等を採用することができる。
【００９１】
波長選択素子としては、遮光性の部材に光を透過する開口部を設け、開口部より光を透過させる素子の他、各種空間変調素子を用いることができる。空間変調素子としては、単一もしくは複数の微小な開口列を有し開口部に入射した光束を反射もしくは透過させる素子（ライトバルブ）の他、進行性回折格子であるＡＯや電気光学素子（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｏｐｉｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ：ＥＯ）等を採用することができる。
【００９２】
（実施形態２）
これ以降の説明でも、原則として図面が異なる場合でも、同一の構成部品については、同一の番号を付すこととし、重複した説明はなるべく行わないこととする。
【００９３】
図８、図９、図１０を参照して第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、２つの光利得媒体より発生した光束を回折格子に同一の入射角で入射させた。これにより回転円盤上に投射した楕円状に波長分散した光束の波長重複位置が、回転円盤上で一致するようにした。
【００９４】
本第二の実施形態では、この回転円盤上の波長重複位置を意図的にずらした形態について説明する。
【００９５】
これは第一の実施形態は、波長の切り替え時間が波長掃引時間に比べ無視できるほど短いときに実現可能であるが、波長切り替え時間が数〜数十ｎｓｅｃが必要な場合は、この時間分、光利得媒体の駆動切り替え時に所定波長の発振が遅れて生ずると都合がよい。
【００９６】
こうした駆動は、第一の実施形態のように、２つの光利得媒体からの光束を、回折格子に同一の入射角で入射させるのではなく、異なった入射角で入射させることで実現できる。
【００９７】
図８（Ａ）は、図１（Ａ）と同様にＺ−Ｘ面のＹの負側から正の側に投影した図である。ここで、１０１´は、第一の実施形態と同様に利得波長域が長波長側に位置する光利得媒体１０１´からの光束を表している。光利得媒体１０１とのなす角をΔθとする。
図８（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同様にＺ−Ｙ平面のＸの負側から正の側に投影して示した図である。光利得媒体１０１と光利得媒体１０１´のなす角をΔΦとしている。
【００９８】
図９（Ａ）は、Δθを縦軸に、ΔΦを横軸として、二つの光利得媒体より回折格子に入射する光束の主光線のなす角を場合分けして説明するグラフである。
図９（Ａ）のグラフは、Δθが正で、ΔΦも正の領域をＡ、Δθが正で、ΔΦが負の領域はＢ、また、Δθが負で、ΔΦも負の領域はＣ、Δθが負で、ΔΦが正の領域はＤとした。
図９（Ｂ）は、光利得媒体１０１、１０１´からの光束の主光線が成す角が事象Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの領域にあるときの回転円盤上の波長分散光束の位置関係を表した説明図である。ここで、光利得媒体１０１は、８００ｎｍ〜８５０ｎｍの利得波長帯域を有し、光利得媒体１０１´は、８３０ｎｍ〜８８０ｎｍの利得波長帯域を有している。
【００９９】
図１０（Ａ）は、図９（Ｂ）で示した事象ＡおよびＢの場合、図１０（Ｂ）は、事象ＣおよびＤの場合のスリットホイールの回転角と発振波長λの関係をそれぞれ示したグラフである。
図９（Ｂ）においては、事象ＡおよびＢでは、ともにΔθ＞０であり、短波長側の光利得媒体１０１（８００ｎｍから８５０ｎｍ）からの光束が８５０ｎｍになったときには、光増幅媒体１０１´（８３０ｎｍから８８０ｎｍ）からの発振波長が８５０より小さく８４０ｎｍあたりであることを示している。
【０１００】
これは光利得媒体１０１から光利得媒体１０１´に切り替えるときに図１０（Ａ）に示すように光利得媒体１０１´に切り替える時間が確保できることを意味している。
【０１０１】
一方、事象ＣおよびＤでは、Δθ＜０であり、短波長側の光利得媒体１０１（８００ｎｍから８５０ｎｍ）からの光束が８５０ｎｍになったときには、光増幅媒体１０１´（８３０ｎｍから８８０ｎｍ）からの発振波長が８５０より大きく８６０ｎｍあたりであることを示している。
【０１０２】
これは光利得媒体１０１から光利得媒体１０１´に切り替えるときに図１０（Ｂ）に示すように光利得媒体１０１´に切り替える時間が確保できないことと、掃引波長が一部欠落することを示している。
【０１０３】
このことは、ＯＣＴ画像において、この欠落波長幅に対応する被検物の深さ方向の周期構造が欠落することを意味しており、このΔθ＜０の事象であるＣ，Ｄの領域はＯＣＴ光源として用いる場合には、不都合を生じる可能性がある。
【０１０４】
これまでの説明より、図１を用いて説明した第一の実施形態は、本実施形態におけるΔθ＝０の場合であることが理解される。
【０１０５】
さらに、図８（Ｂ）において、ΔΦ＞０の場合は、長波長側の光利得媒体１０１´からの光束の回転円盤の投射位置は、短波長側の光利得媒体１０１のそれに比べ、回転中心から放射方向に向けて外側に位置する。
【０１０６】
逆に、ΔΦ＜０の場合は、側の光利得媒体１０１´からの光束の回転円盤上の投射位置は、短波長側の光利得媒体１０１のそれに比べ、回転中心から放射方向に向けて外側に位置することになる。
【０１０７】
尚、本発明の装置は、以下の形態の装置を包含する。
【０１０８】
即ち、前記複数の光利得媒体を、前記利得帯域が短波長側にあるものから順次Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎとして、前記回折格子の法線と該回折格子の溝に平行な方向とを含む平面に対する、前記複数の光利得媒体より前記回折格子に入射する入射光の主光線の各々と、がなす角度を、順次α１，α２・・αｎ（ただしαｋ＞αｋ＋１、ここでＫは、正の整数である。）として、前記主光線同士がなす角度Δθｎ（Δθ１＝α１−α２，Δθ２＝α２−α３，・・Δθｎ＝αｎ−αｎ＋１）が、Δθｎ（Δθ１，Δθ２・・Δθｎ）≧０を満足するように、前記波長選択素子を含んで構成される光共振器内に、前記複数の光利得媒体が配置されている装置である。
【０１０９】
更に、以下の形態の装置を包含する。
【０１１０】
即ち、前記回折格子の法線を含み、該回折格子の溝に平行な方向と垂直な平面と、前記複数の光利得媒体Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎより前記回折格子に入射する入射光の主光線の各々と、がなす角度を、順次β１，β２・・βｎ（ただしβｋ＞βｋ＋１、ここでＫは、正の整数である。）として、前記主光線同士がなす角度ΔΦｎ（ΔΦ１＝β１−β２，ΔΦ２＝β２−β３，・・ΔΦｎ＝βｎ−βｎ＋１）が、ΔΦｎ（ΔΦ１，ΔΦ２・・ΔΦｎ）≧０又は、＜０を満足するように、前記複数の光利得媒体Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎが配置されている装置である。
【０１１１】
（実施形態３）
図１１は、第三の実施形態に係る装置の例である。図１１の装置においては、ホイール原点位置検出機構１１２５と、ホイール原点検出スリット１１２４を設けた点が、第一の実施形態で説明した図３の装置との大きな差異である。その他の構成については、図３の装置と同様である。
【０１１２】
本形態の装置では、ホイール原点位置検出機構１１２５により、ホイール（回転円盤）の回転原点が検出される。ホイール（回転円盤）には原点検出用のスリット１１２４が配置されている。この回転原点１１２４を基準として、光利得媒体１０１と１０１´の切り替えタイミング信号をつくり、その信号にしたがって光利得媒体１０１と１０１´の電源駆動を切り替える。波長検出ユニット３２１からの信号を使わなくて済むので、より切り替えが安定し、簡易な波長掃引が可能となる。
【０１１３】
（実施形態４）
図４に本形態の装置の模式図を示す。本形態の装置は、第一の実施形態の装置である図３に示した装置における光利得媒体１０１及び１０１´の電気的ＯＮ−ＯＦＦを制御（スイッチング）による切り替え機構に代えて、光スイッチ４１６及び４１６´を採用した点が、図３の装置との主な差異である。
【０１１４】
図４に示した装置では、入力カップラー３１６、３１６´と合波カップラー３１７との間に光スイッチ４１６及び４１６´を設け、波長検出ユニット３２１に接続された光スイッチドライバー４２３で光スイッチ４１６及び４１６´を制御する。ここでは、複数の波長帯域の光を光カップラーを用いて合波する光路内に光スイッチが設けられ、光スイッチを用いて複数の波長帯域の光を切り替える。
【０１１５】
本形態の装置では、光利得媒体１０１及び１０１´は、切り替えなく共にＯＮ状態とし、波長検出ユニット３２１の信号に基づいて光スイッチドライバー４２３にＯＮ／ＯＦＦの指示が出され、この指示に従って光スイッチ４１６及び４１６´のＯＮ／ＯＦＦが切り替え制御される。
【０１１６】
光スイッチとしては、光路変換スイッチとして電気光学効果（ＥＯ）や音響光学効果（ＡＯ）を用いた導波路型のものや、バルク型光学素子（プリズム、ミラー、レンズ）を用いたもの等を採用できる。
【０１１７】
（実施形態５）
図１２に第五の実施形態の装置例を示す。これは第二の実施形態で説明した図８で用いた記号で表現するとΔθ＝０、ΔΦ≠０の場合の装置に相当する。ここで１０２は、コリメータレンズであるが、これまでの例とは異なり、このコリメータレンズは、光利得媒体１０１と１０１´が共用している。この配置にすると光利得媒体１０１と１０１´の出射方向を平行にすることにより、より実装しやすく、また、コリメータが一つになるので安定な光学系とすることができる。
【０１１８】
（実施形態６）
図１３に第六の実施形態の装置例を示す。図１３の装置は、図８で用いた記号で表現するとΔθ＞０、ΔΦ＝０の場合の装置に相当する。図１３の装置は、Δθ＞０、ΔΦ＝０とした点を除いて、図３で説明した装置と同様の構成である。
【０１１９】
本実施形態の装置では、光利得媒体１０１および１０１´からの光束は回転円盤１０５上では回転中心から同一の距離に投射する。
【０１２０】
第一の実施形態の装置例では、上述したように、切り替え波長８４０ｎｍの位置のスリットの長手方向と光利得媒体１０１および１０１´からの回転円盤上への楕円状の投射分散光束の長軸方向が垂直となるように、回転円盤の回転中心が配置されている。これはΔΦ≠０であるため、光利得媒体１０１および１０１´の波長切り替え時の掃引波長の連続性を実現するうえでのことである。
【０１２１】
しかし、回転中心の位置を調整することが困難である場合がある。本実施形態の装置例では、ΔΦ＝０のため、光利得媒体１０１および１０１´からの光束は回転円盤上では回転中心から同一の距離に投射される。これよりスリットの長手方向と楕円状の投射分散光束の長軸方向の垂直性が必要なくなり、回転円盤の回転中心の位置設定の厳密さが緩和できる利点が生ずる。図１４は、スリットホイールの回転角と発振波長λの関係を示したグラフであるが、Δθ＞０であるため、第二の実施形態を示した図１０（Ａ）のように、光利得媒体１０１から光利得媒体１０１´に切り替える際、図１０（Ａ）と同様に切り替え時間が確保できることを示している。
【０１２２】
（実施形態７）
図１５及び図１６を用いて実施形態の装置を説明する。図１５に示した装置は、図８における、Δθ＝０、ΔΦ＝０の場合に相当する。ここで、１５１８は、光利得媒体１０１および１０１´の発振光を合波もしくは分波するハーフミラーもしくは偏光ビームスプリッタである。
【０１２３】
このようにすることで、光入力カップラー３１６は一つで構成でき、図１３等の装置で示した合波カップラー３１７を省くことができ、光利用効率を向上させることができる。
【０１２４】
光利得媒体１０１および１０１´からの光束は、共通の利得波長領域では、重なり会うので、波長検出ユニット３２１により波長を検出し、その検出結果に基づいて光利得媒体１０１と１０１´の駆動を切り替えている。また、回転円盤上の位置関係は、実施形態６の装置同様に重なっているので、回転円盤の回転中心の位置設定の厳密さを同様に緩和できる。図１６は、本形態のスリットホイールの回転角と発振波長λの関係を示したグラフである。
【０１２５】
（実施形態８）
図１７及び図１８を用いて説明する。
【０１２６】
本形態の装置は、図１５に示した装置と同様に、Δθ＝０、ΔΦ＝０に相当する装置である。
【０１２７】
しかし、図１７の装置では、１７１８はダイクロイックミラーで構成している。光利得媒体１０１と１０１´の利得波長の重なりはこのダイクロイックミラーにより波長分離される。
【０１２８】
図１８の装置例では、１８２６の光学フィルターで光利得媒体１０１、１０１´のの利得波長の重なりを分離している。
【０１２９】
ここでは、１７１８にはハーフミラーを用いる。
【０１３０】
図１７、図１８の装置例では共に、光利得媒体１０１と１０１´との波長駆動切り替えは必要ないので、より簡便な波長掃引光源が構成できる。
【０１３１】
（実施形態９）
ポリゴンミラーを用いた装置形態について、図１８を参照して説明する。
【０１３２】
図１８に示した装置は、移動スリットを適用した例であり、図１８（Ａ）は図１８（Ｂ）をＸ軸の負の方から正の方に見た図、図１８（Ｃ）は図１８（Ｂ）をＹ軸の負の方から正の方に見た図である。
【０１３３】
光利得媒体１０１、からの発散光束は回折格子１０３の溝を含む平面内に設置され、コリメータで平行化されＲ１として回折格子に入射する。そこで波長の角度分散しＲ１’の波長の光束はポリゴンミラー１９０５の一面に入射する。そして、反射しＲ１’’となって往きと同じ回折格子１０３に入射し、Ｒ１と同一方向に戻り、光利得媒体１０１を経てこの波長で反射する。
【０１３４】
ポリゴンミラー１９０５が回転するとその回転角により選択される波長は掃引されることになる。
【０１３５】
一方、光利得媒体１０１´の光束は光利得媒体１０１の光束に対して、図に示すように回折格子１０３の溝を含む平面内で、かつ角度をなしており、実施形態１で示したのと同様に光入力カプラー３１６および３１６´において、光利得媒体１０１と１０１´の利得波長域の重なりを持ちながら発振する。
【０１３６】
そこで、不図示の波長検出ユニットにより、光利得媒体１０１および１０１´を駆動制御し発振波長域をつなげて波長挿引光源を構成できる。
【０１３７】
（実施形態１０）
図２０は、第一の実施形態で示したスリットホイール１０５の代わりに、遮光部２０５１とミラー２０５２で構成した波長選択ユニットを用いた装置の図である。遮光部２０５１にはスリット１０６が開口として構成され、これによって選択された波長は、，ミラー２０５２で反射し光利得媒体１０１、１０１´で光増幅され、共振器ミラー１０８、１０８´および２０５２の間で共振する。波長掃引はスリット１０６を配置した遮光部２０５１を図の矢印方向に駆動することでなされる。
【０１３８】
この光源装置の出力は、第一の実施形態で示した例と同様に回折格子１０３の０次透過光を用いて得られる。
【０１３９】
本形態では、簡易な構成の装置とすることができる。
【０１４０】
（実施形態１１）
本実施形態は、本発明の波長挿引光源装置を備えた光干渉断層撮像装置（ＯＣＴ）の例である。
【０１４１】
ＯＣＴ装置は、一方のアーム（測定部）において得られる光軸方向に複数の界面を有する検体からの反射光と、他方のアーム（参照部）において得られる参照面からの反射光と、を干渉させ、光源の波長を挿引することにより得られる変調干渉信号をフーリエ変換して、断層情報を得る装置である。
【０１４２】
図２１は、本発明のＯＣＴ装置の一例を示す模式図である。
【０１４３】
図２１において２１８２は本発明の波長挿引光源装置を用いた光源部、２１８６は検体である眼を構成する眼底の網膜を示す。２１９０は眼底を走査するためのミラーであり、検体２１８６からの反射光を伝達させる光ファイバー２１８５と共に検体測定部を構成する。
【０１４４】
２１８８は参照ミラーであり、参照ミラーからの反射光を伝達させる光ファイバー２１８７と共に参照部を構成する。
【０１４５】
２１８４は検体測定部からの反射光（光束）と参照部からの反射光（光束）を合波して干渉部を構成するファイバーカップラーである。２１９５は干渉部からの干渉光（変調干渉信号）を検出する光検出部としての光電変換素子である。
【０１４６】
２１９６は電気的に検出した信号をデジタル化し、フーリエ変換などのデータ処理を行い、検体の断層画像を構築する画像処理部としてのコンピュータである。つまり、光検出部で検出された光に基づいて断層像が得られる。２１９７はその断層像を可視化するディスプレーである。
【０１４７】
光源部２１８２より出射された光束は、ファイバー２１８３を通り、カップラー２１８４で２方向に分岐する。
【０１４８】
分岐した一方の光束は、ファイバー２１８５を通り、検体である眼の網膜を照射する。そして反射光が同様にファイバー２１８５を再び通りファイバーカップラー２１８４に戻る。
【０１４９】
分岐した他方の光束はファイバー２１８７を通り参照ミラー２１８８を照射する。この反射光はファイバー２１８７を再び通りファイバーカップラー２１８４に戻る。
【０１５０】
カップラー２１８４で被検面からの反射光と参照面からの反射光が干渉した後、ファイバー２１９４を通って光電変換素子２１９５に入る。
【０１５１】
このとき光源部２１８２より出射される光の波長を掃引変化させると、前述のように断層構造に応じた変調干渉信号が得られる。
【０１５２】
この信号をデジタル化しコンピュータ１１９６でフーリエ変換することにより断層信号が得られる。これはポイントとしての断層信号なので、ミラー２１９０を走査して一次元方向の断層信号を測定し、ディスプレー２１９７により可視化することにより光断層像が得られる。
【０１５３】
本実施形態のＯＣＴ装置は、光源部２１８２に本発明の光源装置を用いたものであり、この光源装置は広範囲の帯域を波長掃引が可能であるため、奥行き分解能が高解像な断層画像情報を取得可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０１，１０１´ 光利得媒体
１０３ 分散素子
１０６ 波長選択素子としてのスリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を増幅させる光利得媒体と、該光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子と、波長選択素子と、を備え、前記光利得媒体より放出され前記分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を、前記波長選択素子により選択して出射する光の発振波長を変化可能な光源装置であって、
前記光利得媒体を複数備え、該複数の光利得媒体は、利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有しており、前記複数の光利得媒体で増幅された複数の波長帯域の光より、前記所定波長の光を選択して出射することを特徴とする光の発振波長を変化可能な光源装置。
【請求項２】
前記複数の光利得媒体の一の光利得媒体より放出された一の波長帯域の光の出射と、これとは別の光利得媒体より放出された別の波長帯域の光の出射と、を順次行うことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記一の波長帯域の光を掃引して出射し、前記別の波長帯域の光を掃引して出射することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の光利得媒体の電気的なスイッチングにより前記複数の波長帯域の光を切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数の波長帯域の光を光カップラーを用いて合波する光路内に光スイッチが設けられ、該光スイッチを用いて前記複数の波長帯域の光を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光利得媒体は、半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記分散素子は、回折格子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
【請求項８】
前記複数の光利得媒体を、前記利得帯域が短波長側にあるものから順次Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎとして、前記回折格子の法線と該回折格子の溝に平行な方向とを含む平面に対する、前記複数の光利得媒体より前記回折格子に入射する入射光の主光線の各々と、がなす角度を、順次α１，α２・・αｎ（ただしαｋ＞αｋ＋１、ここでＫは、正の整数である。）として、前記主光線同士がなす角度Δθｎ（Δθ１＝α１−α２，Δθ２＝α２−α３，・・Δθｎ＝αｎ−αｎ＋１）が、Δθｎ（Δθ１，Δθ２・・Δθｎ）≧０を満足するように、前記波長選択素子を含んで構成される光共振器内に、前記複数の光利得媒体が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記回折格子の法線を含み、該回折格子の溝に平行な方向と垂直な平面と、前記複数の光利得媒体Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎより前記回折格子に入射する入射光の主光線の各々と、がなす角度を、順次β１，β２・・βｎ（ただしβｋ＞βｋ＋１、ここでＫは、正の整数である。）として、前記主光線同士がなす角度ΔΦｎ（ΔΦ１＝β１−β２，ΔΦ２＝β２−β３，・・ΔΦｎ＝βｎ−βｎ＋１）が、ΔΦｎ（ΔΦ１，ΔΦ２・・ΔΦｎ）≧０又は、＜０を満足するように、前記複数の光利得媒体Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎが配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記波長選択素子は、光を反射または透過する回転体を用いてなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１１】
前記回転体には、スリット状の開口部が設けられ該開口部が光を反射または透過することを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記回転体は、ポリゴンミラーであることを特徴とする請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記回転体は、円盤状であることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記複数の光利得媒体より前記回折格子を経て前記円盤状の回転体に照射される前記複数の波長帯域の光は、前記円盤の半径方向に並んで位置することを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の光源装置を用いた光源部と、
前記光源部からの光を検体に照射し、検体からの反射光を伝達させる検体測定部と、
前記光源部からの光を参照ミラーに照射し、該参照ミラーからの反射光を伝達させる参照部と、
前記検体測定部からの反射光と前記参照部からの反射光とを干渉させる干渉部と、
前記干渉部からの干渉光を検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された光に基づいて、前記検体の断層像を得る画像処理部と、
を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置。
【請求項１】
光を増幅させる光利得媒体と、該光利得媒体より放出される光を波長に応じて分散させる分散素子と、波長選択素子と、を備え、前記光利得媒体より放出され前記分散素子により分散した波長の異なる光から所定波長の光を、前記波長選択素子により選択して出射する光の発振波長を変化可能な光源装置であって、
前記光利得媒体を複数備え、該複数の光利得媒体は、利得波長帯域が互いに一部重複すると共に異なる最大利得波長を有しており、前記複数の光利得媒体で増幅された複数の波長帯域の光より、前記所定波長の光を選択して出射することを特徴とする光の発振波長を変化可能な光源装置。
【請求項２】
前記複数の光利得媒体の一の光利得媒体より放出された一の波長帯域の光の出射と、これとは別の光利得媒体より放出された別の波長帯域の光の出射と、を順次行うことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記一の波長帯域の光を掃引して出射し、前記別の波長帯域の光を掃引して出射することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の光利得媒体の電気的なスイッチングにより前記複数の波長帯域の光を切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数の波長帯域の光を光カップラーを用いて合波する光路内に光スイッチが設けられ、該光スイッチを用いて前記複数の波長帯域の光を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光利得媒体は、半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記分散素子は、回折格子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
【請求項８】
前記複数の光利得媒体を、前記利得帯域が短波長側にあるものから順次Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎとして、前記回折格子の法線と該回折格子の溝に平行な方向とを含む平面に対する、前記複数の光利得媒体より前記回折格子に入射する入射光の主光線の各々と、がなす角度を、順次α１，α２・・αｎ（ただしαｋ＞αｋ＋１、ここでＫは、正の整数である。）として、前記主光線同士がなす角度Δθｎ（Δθ１＝α１−α２，Δθ２＝α２−α３，・・Δθｎ＝αｎ−αｎ＋１）が、Δθｎ（Δθ１，Δθ２・・Δθｎ）≧０を満足するように、前記波長選択素子を含んで構成される光共振器内に、前記複数の光利得媒体が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記回折格子の法線を含み、該回折格子の溝に平行な方向と垂直な平面と、前記複数の光利得媒体Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎより前記回折格子に入射する入射光の主光線の各々と、がなす角度を、順次β１，β２・・βｎ（ただしβｋ＞βｋ＋１、ここでＫは、正の整数である。）として、前記主光線同士がなす角度ΔΦｎ（ΔΦ１＝β１−β２，ΔΦ２＝β２−β３，・・ΔΦｎ＝βｎ−βｎ＋１）が、ΔΦｎ（ΔΦ１，ΔΦ２・・ΔΦｎ）≧０又は、＜０を満足するように、前記複数の光利得媒体Ｍ１，Ｍ２・・Ｍｎが配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記波長選択素子は、光を反射または透過する回転体を用いてなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１１】
前記回転体には、スリット状の開口部が設けられ該開口部が光を反射または透過することを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記回転体は、ポリゴンミラーであることを特徴とする請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記回転体は、円盤状であることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記複数の光利得媒体より前記回折格子を経て前記円盤状の回転体に照射される前記複数の波長帯域の光は、前記円盤の半径方向に並んで位置することを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の光源装置を用いた光源部と、
前記光源部からの光を検体に照射し、検体からの反射光を伝達させる検体測定部と、
前記光源部からの光を参照ミラーに照射し、該参照ミラーからの反射光を伝達させる参照部と、
前記検体測定部からの反射光と前記参照部からの反射光とを干渉させる干渉部と、
前記干渉部からの干渉光を検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された光に基づいて、前記検体の断層像を得る画像処理部と、
を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−２５２５２（Ｐ２０１３−２５２５２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２１５８（Ｐ２０１１−１６２１５８）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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