JP6614786B2 - 共振器 - Google Patents

Description

本発明は、共振器に関する。

レーザなどの光源から生体に光を照射し、入射した光に基づいて得られる生体内の情報を画像化する光イメージング装置の研究が医療分野で積極的に進められている。この光イメージング技術の一つとして、光音響トモグラフィー（ＰＡＴ：Ｐｈｏｔｏ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）がある。ＰＡＴでは、光源から発生したパルス光を生体に照射し、生体内で伝搬、拡散したパルス光のエネルギーを吸収した生体組織から発生した音響波を検出する。この光音響波発生の現象を光音響効果と呼び、光音響効果により発生した音響波を光音響波と呼ぶ。腫瘍などの被検部位は、その周辺組織に対して光エネルギーの吸収率が高いことが多いため、周辺組織よりも多くの光を吸収して瞬間的に膨張する。この膨張の際に発生する光音響波を音響波検出器で検出し、受信信号を得る。この受信信号を数学的に解析処理することにより、被検体内の、光音響効果により発生した光音響波の音圧分布を画像化（以下、光音響画像と呼ぶ）することができる。このようにして得られる光音響画像を基にして、生体内の光学特性分布（特に吸収係数分布）を取得できる。これらの情報は、被検体内の特定物質、例えば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビンなどの定量的計測にも利用できる。近年、ＰＡＴを用いて小動物の血管像をイメージングする、あるいは、乳がんなどの診断に応用することを目的とした光音響画像装置の研究が積極的に進められている。

グルコースやヘモグロビン等の生体内物質は、入射する光の波長によりその吸収率が異なる。したがって、波長の異なる光を照射し、吸収係数分布の差分を解析することにより、生体内の物質の分布をより正確に測定できる。一般に、照射光には５００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長を持つ光が使用される。特に、メラニンや水の吸収を避ける必要がある場合は、入射光には波長７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外光が用いられる。

アレキサンドライトレーザやチタンサファイアレーザは、上記の波長範囲において利得帯域を有する波長可変レーザである。波長可変レーザの波長選択方法には、プリズムや回折格子などの波長分散素子を内部に配置したレーザ共振器のミラーを回転する方法、レーザ共振器内に配置した複屈折フィルタを用いる方法、音響光学素子を利用する方法などがある。このうち複屈折フィルタ法においては、数枚の複屈折板（複屈折光学素子の薄板）をスペーサー等で間隔を空けた状態で平行に並べて接合した部材を用いる。それぞれの複屈折板は、面内にある光学軸が、所望の波長が選択されるような特定の角度関係に配置されている。波長を選択する際には、この角度関係を維持し、かつ複屈折板の面の平行を保ったままの状態で、複屈折フィルタ全体を回転させる（特許文献１）。また、波長選択特性を良くするための複屈折板の枚数としては、例えば３枚が好適である（非特許文献１）。

特開２０１４−１５０２４３号公報

Application of birefringent filters in continuous wave tunable laser: a review, Opt. Spektrosk. 73, 196-212 (July 1992)

複屈折フィルタに用いる複数枚（例えば３枚）の複屈折板の光学軸を、面内に特定の方向に揃えることは難しい作業である。また、複屈折板を平行に並べた状態で固定することも難しい作業である。また、接着により固定する場合には、接着材の硬化の過程で軸がずれる場合がある。一方、接着によらずに固定する場合には、固定後に軸が振動によりずれる場合がある。このように、複数枚の複屈折板の光学軸を特定の方向に揃えて固定すること、および、固定した状態を維持することは困難を伴う。このような構成は、作業時間の長期化と管理コストの増大を招くおそれもある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、簡易な構成であり管理が容易な複屈折フィルタユニットを提供することにある。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
リアミラーと、アウトプットカプラと、前記リアミラーと前記アウトプットカプラとの間に設けられたレーザ媒質とを有する共振器であって、前記共振器によって共振する光の波長を選択する複屈折フィルタユニットをさらに有し、
前記複屈折フィルタユニットは、
前記共振器によって共振する光が略ブリュースター角で入射するように配置された平
面状の複屈折板と、
前記複屈折板と略平行に配置され、前記複屈折板を透過した前記光が前記複屈折板に略ブリュースター角で入射するように、前記光を反射させる第一の反射部材と、
前記複屈折板を挟んで前記第一の反射部材と反対側に、前記複屈折板と略平行に配置され、前記第一の反射部材で反射したのち前記複屈折板を透過した前記光が前記複屈折板に略ブリュースター角で入射するように、前記光を反射させる第二の反射部材と、を有する
ことを特徴とする共振器である。

本発明によれば、簡易な構成であり管理が容易な複屈折フィルタユニットを提供できる。

レーザ共振器を示す図 複屈折フィルタユニットを示す図 実施形態１の説明図 実施形態１の光が一往復した際のエネルギー透過率を示す図 変形例のエネルギー透過率を示す図 実施形態２の説明図 実施形態３の説明図 実施形態４の説明図 実施形態４の透過率変化の説明図 実施形態５の説明図

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

本発明は、複屈折フィルタユニットおよびその製造方法として捉えられる。また本発明は、その複屈折フィルタユニットを用いた波長可変レーザ装置およびその制御方法としても捉えられる。また本発明は、その波長可変レーザ装置を光源として用いる光音響装置に
も適用できる。

このような光音響装置は、被検体に光を照射し、光音響効果によって被検体内部で発生して伝搬した光音響波を受信し、その光音響波に基づき被検体内部の特性情報を画像データ等の形式で得る。そのため、光音響装置は被検体情報取得装置とも呼べる。被検体情報取得装置における特性情報とは、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。具体的には、酸化・還元ヘモグロビン濃度分布や、それらから求められる酸素飽和度分布などの血液成分分布、あるいは脂肪、コラーゲン、水分の分布などである。

本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。探触子等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。

［概略構成］
（レーザ共振器）
本発明における、特定の光路を形成する形態の１つであるレーザ共振器について説明する。図１に示すレーザ共振器は、アウトプットカプラ１１、レーザ媒質１２、リアミラー１３、複屈折フィルタユニット１４を含む。またレーザ共振器の構成によって光路２４が形成される。

（アウトプットカプラ）
アウトプットカプラ１１は、共振器内部の光の一部を共振器外部に取り出し、残りを共振器内部に戻す。アウトプットカプラ１１としては、所望の波長の光に対して適切な反射率を有するように調整された、誘電体多層膜などで構成されたミラーが好適である。

（レーザ媒質）
被検体が生体の場合、レーザ装置は生体を構成する特定の成分に吸収される波長の光を照射する。レーザ媒質１２としては、所望の波長に利得を有するものを用いる。例えばメラニンや水による光吸収を避けたい場合は、波長７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外光を発振可能なレーザ媒質、例えばアレキサンドライト結晶やチタンサファイア結晶などを用いる。結晶レーザ媒質の場合、ｐ偏光の発振を優位にするために、端面をブリュースター角に形成すると良い。また、レーザ媒質として色素も利用可能である。また、光を垂直に入射する場合は、所望の波長の光に対応する誘電体多層膜などを用いた反射防止膜を配置することも好ましい。

（リアミラー）
リアミラー１３は、アウトプットカプラ１１とは反対の共振器端に配置された反射鏡である。リアミラー１３は一般に、９５％以上の反射率を有する誘電体多層膜によって構成される。

（光路）
光路２４は、アウトプットカプラ１１とリアミラー１３により規定される、共振器内を往復する光の伝搬路である。さらに、光路２４の一部はアウトプットカプラから共振器外へ直線的に延びる。光路上の光は、アウトプットカプラ１１およびリアミラー１３に、ほぼ垂直に入射する。なお図１では光路上の光がレーザ媒質１２の端面に垂直に入射する光伝搬路を示す。一方、光路とレーザ媒質１２の端面が垂直ではない場合、光はレーザ媒質１２の屈折率に応じて屈折してレーザ媒質１２内を進行する。また、光路上に光学素子が配置される場合は、光学素子の屈折率や反射率に応じて伝搬方向が変わる。以下の記載に
おいて、便宜上、光が光路上を往復する際の任意の片方の進行方向を往路、もう片方を復路と呼ぶ。図中に座標系が示されている場合は、ｚ軸の増加方向の光路を往路とし、逆方向を復路とする。

なお、複屈折フィルタユニットの光路は、必ずしも共振器内に形成されていなくても良い。本発明の効果を得るためには、光路の構成が次の要件を満たせば良い。すなわち、光路中を伝搬する光が特定の波長の広がり範囲内にあること、特定の広がり角の範囲で直進性を有していること、特定の面積に広がっていること、同光路を光が往復すること、往復する際に偏光状態が乱れないことである。上記を満たす光路を「特定の光路」と呼ぶ。

（複屈折フィルタユニット）
次に、本発明に係る複屈折フィルタユニット１４について、図２（ａ）の上面図および図２（ｂ）の斜視図を用いて説明する。複屈折フィルタユニット１４は、複屈折板配置部２１、第一の反射部材２２、第二の反射部材２３により構成される。また、符号２４は光路、符号２５は複屈折板配置部への入射角、符号２６は光路の往路における反射光、符号２７は光路の復路における反射光、符号２８は複屈折板の面方位（複屈折板の法線方向）を示す。

（複屈折板配置部）
複屈折板配置部２１は、異方性のある光学素子（例えば水晶や石英）の平面状の薄板である複屈折板と、それを支持するメカ部材により構成される。本発明の特徴は、反射部材の働きによって、光が複屈折板に略ブリュースター角で３回入射して透過することである。具体的な複屈折板の光学軸の方位の取り方については、所望の波長において、それぞれの複屈折板に対するｐ偏光の透過率が、ｓ偏光の透過率よりも大きくなるように選択される。具体的な複屈折フィルタの光学軸の方向の決め方は、先行文献に記載の３枚の複屈折板を平行に連続配置した場合と同様である。

また各部材は、複屈折板の面方位（法線方向）２８に対する光路の角度、すなわち光の入射角２５が、ｐ偏光の透過率が最大（反射率がゼロ）であるブリュースター角となるように配置される。

各部材を入射光がブリュースター角となるように配置する方法を述べる。偏光の反射率は、式（１）、式（２）に示すような、波長依存、角度依存の値である。
ｒ_ｐ＝ｓｉｎ（θ_２−θ_１）／ｓｉｎ（θ_２＋θ_１） …（１）
ｒ_ｓ＝ｔａｎ（θ_２−θ_１）／ｔａｎ（θ_２＋θ_１） …（２）
ここで、ｒ_ｐはｐ偏光反射率、ｒ_ｓはｓ偏光反射率、θ_１は光の入射角、θ_２は複屈折板内での進行方向と複屈折板の面方位（法線方向）の間の角である。等方性の部材であれば、スネルの法則により求めたθ_１からθ_２を用いてｒ_ｐとｒ_ｓを算出できる。一方、異方性の複屈折板の場合、面内の光学軸の方向に応じて屈折率が異なるため、実際に使用する光学軸に関する屈折を計算する必要がある。

光学軸が面内にある水晶を用いた複屈折板に、波長７５０ｎｍの光を入射させる場合を例として検討する。このとき光学軸方向の屈折率（常光屈折率）は１．５３９であり、それに対して直角方向の屈折率（異常光屈折率）は１．５４８である。このような常光屈折率と異常光屈折率が異なる複屈折板を、光学軸を面内で回転させて使うため、ブリュースター角は一意には定まらない。しかし本発明では、この角度に大差がないと考えて、常光屈折率と異常光屈折率の平均値をブリュースター角算出に用いる。平均値（約１．５４）を上式に適用してエネルギー反射率スペクトルを求めると、約５７度において、ｐ偏光反射率が最小（ｐ偏光透過率が最大）となる。よって、水晶を用いた場合の入射角２５は、約５７度とする。

なお、本発明では、十分な波長選択性能を発揮できる許容範囲として、ｐ偏光の反射率が約１％以下となるような角度（５７度±７度）を略ブリュースター角として定義する。水晶以外の複屈折板を用いる場合でも、光の波長と、常光および異常光の屈折率と、所望の波長選択性能に基づいて、略ブリュースター角を設定すれば良い。一般的に、実際に本目的で利用される複屈折板の屈折率は１．５〜１．８程度となることが多い。

（第一の反射部材）
第一の反射部材としては、偏光方向を乱さず、入射角と反射角の関係を乱さない部材を用いる。例えば、金属ミラー、誘電体膜付きミラー、プリズムなどである。第一の反射部材で光が反射するとき、入射角および反射角ともにブリュースター角となる。その結果、第一の反射部材からの反射光は、複屈折板配置部にブリュースター角にて再び入射する。第一の反射部材は平面状の反射面を持ち、反射面と複屈折板は略平行に配置すると良い。

（第二の反射部材）
第二の反射部材に適した材料も、第一の反射部材と同様である。第二の反射部材で光が反射するときも、第一の反射部材と同様、入射角および反射角ともにブリュースター角となる。その結果、第二の反射部材からの反射光も、複屈折板配置部にブリュースター角にて再び入射する。よって第二の反射部材は、複屈折板を挟んで第一の反射部材と反対側に配置される。第二の反射部材も平面状の反射面を持ち、反射面と複屈折板は略平行に配置すると良い。

続いて、再び図２を用いて各部材および光路の位置関係を説明する。図中、太い矢印は往路の光伝送路を示し、復路の光は矢印と逆向きに進行する。光路２４を通って入射した光、すなわち往路を進行する光のうちの一部は、複屈折板配置部２１にある複屈折板により反射され、往路における反射光２６となる。また、復路を通る入射光のうちの一部も、複屈折板により反射され、復路における反射光２７となる。

これら反射光の成分は主に、波長選択を行うために除かれたｓ偏光である。反射光が再度光路上に入ると波長選択機能を損なうおそれがある。そこで第一および第二の反射部材は、反射光が入射しない位置に配置されることが好ましい。少なくとも一方は、そのような位置に配置される。なお図２では、簡略化のために、反射光２６は複屈折板を通過する際の表面反射だけを示している。しかし実際には、裏面反射も存在する。また実際には、複屈折板の裏面反射光が再度表面反射するという多重反射が起こる。ただしこの反射率は数％のため、２度以上複屈折板で反射した光の波長選択性能への影響は少ない。そこでこれ以降、複屈折板での反射光については、１重反射のみを考慮する。

（効果）
上記の複屈折フィルタによれば、光路上の片道において、ｐ偏光が複屈折板を３回透過する。そして、光学軸の角度関係を維持したまま複屈折フィルタを回転させることによって、所望の波長を持つ光を照射できる。このような複屈折フィルタを用いることで、光音響装置等に好適であり、構成が簡易かつ管理が容易なレーザ装置を低いコストで製造可能となる。なお、第一および第二の反射部材は複屈折板による反射光２６および２７が入射しない場所に配置される。そのため光路に反射光が混入せず、波長選択性能が損なわれない。

（管理方法）
ここで、複屈折フィルタのメンテナンスについて検討する。複屈折フィルタを通過する光によって雰囲気ガス内の有機物が分解すると、複屈折板の表面に「ヘイズ」と呼ばれる固体状の成長性の異物が形成される場合がある。この異物は光を拡散させるため、レーザ
においては発振閾値の上昇を起こすのと同時に、波長選択性を低下させるという問題がある。この異物は洗浄工程により除去できる。しかし、複数枚（例えば３枚）の複屈折板を接合した複屈折フィルタの場合、これらを一旦分解しないと洗浄によるヘイズ除去を行えない。そして、分解洗浄後の再組み立てにおいても、複屈折板の光学軸を適切な方向に精度よく揃えることは難しい作業である。一方上記の構成では、複屈折板は１枚であるので、管理が容易でありメンテナンス性能が向上している。

［実施形態１］
実施形態１について図３を用いて説明する。図中、図１および図２に共通する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。レーザ媒質１２はチタンサファイア結晶であり、共振する光に対して直角となるように端面がカットされている。結晶軸はｐ偏光を透過するように形成されている。アウトプットカプラ１１には、透過率５０％の誘電体膜を付けている。リアミラー１３には、反射率９９％の誘電体多層膜を付けている。励起源（不図示）としてキセノンランプを利用してレーザ媒質を励起させることで、共振器内に断面積がΦ４ｍｍの光路２４が形成される。

複屈折板配置部２１に配置される複屈折板は、１枚の水晶板である。水晶の光学軸は板の平面内にある。その光学軸の面内軸の回転角が４８．４度となるように配置されている。したがって、光学軸は紙面に垂直な方向に対して４８．４度傾いている。上述のとおり、水晶と波長７５０ｎｍの光を用いる場合、常光屈折率と異常光屈折率の平均屈折率（約１５．４）より求めたブリュースター角は５７度なので、入射角２５が５７度となるよう各部材を配置する。水晶のサイズは厚み１ｍｍ、幅４０ｍｍ、高さ１０ｍｍである。

第一の反射部材と第二の反射部材はそれぞれ、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み５ｍｍの直方体の反射ミラーである。ミラーの反射率は９９％とする。また、光路上の光の中心が、各反射部材の縦１０ｍｍ、横１０ｍｍの正方形の面の中心に入射するように各反射部材を配置する。これにより、複屈折板からの反射光の反射部材への入射を防止できる。さらに、各反射部材と複屈折板配置部２１の間に５ｍｍの幅を設けることで、表面のヘイズ除去が可能になり、管理が容易となる。なお、ミラー、水晶のサイズや幅の大きさは適宜変更してよい。

図４に、上記の方法で作成した複屈折フィルタユニットによる波長選択効果を示す。横軸は波長を示す。縦軸は、透過率（共振器を１往復した光のエネルギー透過率）の相対値である。図を参照すると、波長７５０ｎｍに急峻な透過率ピークがあり、高い波長選択性能が発揮されていることが分かる。また、フィルタユニットの複屈折板配置部２１と反射部材の間には５ｍｍの隙間があるため、ヘイズが発生しても容易に除去できる。また、複屈折板が１枚なので光学軸の合わせが不要であり、簡易な構成を実現できる。

（変形例）
上の記載では、共振器内を透過する光に対する波長選択能力を、図４のように透過率で評価した。しかし、図５に示すようにレーザの発振特性に着目しても良い。ここで横軸は波長であり、縦軸は複屈折フィルタユニットを用いたレーザ装置の光強度（相対値）である。レーザ媒質から発振した光は、共振器内を複数回往復するたびに複屈折フィルタユニットを透過する。その後発振されるレーザ光は、波長の解像度が高くなり、かつ、波長線幅が細くなる。このように、本発明の複屈折フィルタユニットを用いたレーザ装置は、波長選択性および波長線幅の点で良好な性能を発揮する。

［実施形態２］
実施形態２について、図６を用いて説明する。本実施形態の複屈折フィルタは、複屈折フィルタユニットステージ３１を備える。図６（ａ）は、複屈折フィルタユニットステー
ジ３１が複屈折板配置部を装着している状態、図６（ｂ）は複屈折板配置部を外した状態を示す。

実施形態２の実施形態１との違いは、複屈折板配置部２１が複屈折フィルタユニットステージ３１から着脱可能な点である。すなわち、光照射を行う際には図６（ａ）のように複屈折板配置部２１を固定する。一方、ヘイズ除去等のメンテナンスの際は、図６（ｂ）のように複屈折板配置部２１を取り外す。これにより、複屈折板に付着したヘイズを容易に除去できる。また、同一の複屈折板配置部２１を用意しておき、メンテナンスの際には使用中の部材と予備の部材を交換するような構成にすれば、メンテナンス時間を短縮できる。

［実施形態３］
実施形態３について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、比較対象として示す、実施形態１で用いた、複屈折板３０を備える複屈折板配置部２１である。図７（ｂ）が実施形態３の複屈折板配置部２１である。図７の複屈折板配置部２１には、第一の複屈折板３２、第二の複屈折板３３、第三の複屈折板３４が配置されている。

実施形態１では、複屈折板配置部２１に１枚だけ設けられた直方体の複屈折板３０に対して、光が片道あたり３回入射する。一方、実施形態３では、円筒型のような小型の第一〜第三の複屈折板に対して、光が片道あたり１回ずつ入射する。この構成により複屈折板の所要量が少なくなるため、コストを低減できる。

（変形例）
図７（ｂ）に示す実施形態３では、３枚の複屈折板の厚みがほぼ揃っていた。しかし、複屈折板の厚みが異なる構成も可能である。すなわち、もっとも薄い複屈折板の厚みに対して、他の２つの複屈折板の厚みを整数倍の厚みとすることで、所望の波長線幅への調整が容易にできる。

［実施形態４］
実施形態４について図８を用いて説明する。図８（ａ）には比較対象として、実施形態１の複屈折板配置部を示す。図８（ｂ）は本実施形態の複屈折板配置部である。符号３５は複屈折板配置部の回転方向であり、それ以外は図２（ｂ）と同じである。

本実施形態の特徴は、複屈折板配置部の全体が、配置された複屈折板の面方位（複屈折板の法線方向）を保ったまま回転することにある。図示したように、複屈折板配置部と第一および第二の反射部材の平行関係は維持されている。これにより、複屈折板を透過する光に対する光学軸の角度を変更できる。回転中心は、複屈折板が回転によってとり得る各ポジションにおいて、光路が遮断されないような位置に設ける。複屈折板の面積を小さくするためには、板の中心を回転中心とするのが望ましい。

図９（ａ）〜（ｄ）に、光学軸を面の法線方向に回転させた場合の、複屈折板の透過率の変化を示す。ここで、基準（０度）は、紙面に垂直な方向とする。例えば図９（ａ）のように角度を３０度とした場合、波長７４０ｎｍ付近にピークを持つ透過率スペクトルが形成され、良好な波長選択性が得られることが分かる。なお、レーザの発振波長は、この透過率スペクトルの他に、レーザの共振長を決めるミラー（１１、１３）の反射率スペクトル、および、レーザ媒質のゲインスペクトルが要因となって決定される。

複屈折板の回転制御手段として、モーターやステージを用いた部材などを既知の物理的な駆動ユニットを利用できる。光学軸が平面内にある平面状の複屈折板を回転運動させるときには、光学軸をその平面内で回転させて用いる。回転制御手段は、所望の周波数と複
屈折フィルタユニットの角度設定との関係を自動的に関連付けて操作するためのメモリと制御回路を持つことが好ましい。また、被検体情報取得装置の測定対象に応じて照射光の波長を制御することも好ましい。例えば酸素飽和度測定を行うときには、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンがそれぞれ特徴的に吸収する波長の光を選択する。

本実施形態のように複屈折板配置部の全体を回転させることで、光学軸の角度を所望の値に変更できる。その結果、複屈折板の透過率スペクトルが変化し、波長の選択可能性が増大する。

［実施形態５］
図１０（ａ）および（ｂ）に、上記の複屈折フィルタを用いたレーザ装置を、光音響効果を用いた被検体情報取得装置に適用する例を示す。装置は、上述した各実施形態のいずれかの複屈折フィルタを用いたレーザ装置４１、光伝送部４３、光照射部４５、被検体を保持する保持部４９、音響波検出部５３、信号処理部５５を有する。光照射手段４５は、測定対象となる被検体４７に照射光４６を照射する。

図１０（ａ）の装置は、被検体４７を２枚の板状の保持部４９で挟んで保持する。光が照射される側の保持部４９としては光を透過させるものを用いる。また音響波検出部５３が配置される側の保持板４９としては音響波を透過させるものを用いる。保持部４９として例えば、厚さ１０ｍｍのポリメチルペンテン樹脂を使用できる。なお、音響波検出部５３の背後から光を照射しても良い。光源から光を伝搬する光伝送部４３としては、バンドルファイバ、導波管、ミラー、プリズムなど光学部材の組み合わせが好ましい。

照射光４６の照射位置や照射面積は、音響波検出部５３の前面で被検体４７に当たるように、光照射部４５の内部に設けられた光学系（レンズなど）で調整されている。音響波検出部５３と光照射部４５は、機械的な走査手段によって同期して移動しながら光音響測定を行い、広範囲からのデータを得ることが好ましい。また、音響波検出器５３と保持部４９の間には音響マッチング材（水、ジェル、ひまし油など）が充填される。

本実施形態のレーザ装置４１は、実施形態１に示すように、波長７５０ｎｍ、パルス幅約５０ｎｓｅｃ、パルスエネルギー約２００ｍＪのレーザ光を発振する。音響波検出部５３としては、素子サイズ２ｍｍ角、素子ピッチ２ｍｍ、中心検出周波数１ＭＨｚの検出素子からなるトランスデューサを横１０個、縦１５個の２次元アレイ状に並べたものを用いる。検出素子は、音響波を受信してアナログ電気信号に変換する能力を持つ。圧電素子型、ファブリ・ペロー型、静電容量型など任意の検出素子を使用できる。

信号処理部５５は、音響波検出部５３で受信された時系列の電気信号に対して、増幅処理、デジタル変換処理、画像再構成処理などを施す。画像再構成には整相加算法やフーリエ変換法、フィルタードバックプロジェクション法など既知のアルゴリズムを適用できる。これにより、被検体内部の光音響画像データが生成される。信号処理部としては、各種の電気回路や、プログラムに従って演算処理を実行するＣＰＵを備えた情報処理装置を適宜用いる。光音響画像は、ディスプレイ（不指示）に表示されても良く、画像データとしてメモリに記憶されても良い。

図１０（ｂ）は、お椀状の音響波検出部５３を用いる形態である。被検体４７（例えば被検者の***）は、筐体状の保持部４９に設けられた開口から、音響マッチング材が充填された保持部内へ挿入される。このとき、被検体を支持するカップ状の部材を設けても良い。音響波検出部５３は、お椀状の探触子に検出素子が配置されている。また探触子の底面中心には、レーザ装置４１からの光を照射する光照射部４５が設けられている。好ましくは、探触子は被検体４７に対して移動しながら光照射と音響波受信を行う。その他の構
成や信号処理については、図１０（ａ）と同様である。

このように、光音響効果を用いた被検体情報取得装置において、光源用のレーザに本発明の複屈折フィルタユニットを採用することにより、光学軸が良好に調整されているために高精細な画像を取得できる。また、構成が簡易であることから、容易にヘイズ除去等のメンテナンスを行えるとともに、測定における安定稼働時間を長くできる。

１４：複屈折フィルタユニット，２１：複屈折板配置部，２２：第一の反射部材，２３：第二の反射部材

Claims (10)

1. リアミラーと、アウトプットカプラと、前記リアミラーと前記アウトプットカプラとの間に設けられたレーザ媒質とを有する共振器であって、前記共振器によって共振する光の波長を選択する複屈折フィルタユニットをさらに有し、
   前記複屈折フィルタユニットは、
   前記共振器によって共振する光が略ブリュースター角で入射するように配置された平面状の複屈折板と、
   前記複屈折板と略平行に配置され、前記複屈折板を透過した前記光が前記複屈折板に略ブリュースター角で入射するように、前記光を反射させる第一の反射部材と、
   前記複屈折板を挟んで前記第一の反射部材と反対側に、前記複屈折板と略平行に配置され、前記第一の反射部材で反射したのち前記複屈折板を透過した前記光が前記複屈折板に略ブリュースター角で入射するように、前記光を反射させる第二の反射部材と、を有する
   ことを特徴とする共振器。
2. 前記第一の反射部材および前記第二の反射部材の少なくとも一方は、前記複屈折板により反射した光が入射しない位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の共振器。
3. 前記第一の反射部材および前記第二の反射部材はそれぞれ、前記複屈折板により反射した光が入射しない位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の共振器。
4. 前記複屈折板は、前記複屈折フィルタユニットから取り外し可能である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の共振器。
5. 前記複屈折フィルタユニットは、前記複屈折板を配置する複屈折板配置部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の共振器。
6. 前記複屈折板配置部は、前記複屈折板を面方位を保ったまま回転させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の共振器。
7. 前記複屈折板は、前記平面内に光学軸を有する
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の共振器。
8. 前記複屈折板は、水晶である
   ことを特徴とする請求項７に記載の共振器。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の共振器と、
   前記レーザ媒質を励起する励起源と、
   を有し、
   前記リアミラーおよび前記アウトプットカプラは、前記レーザ媒質が励起されることにより発振するレーザ光が往復する光路を形成する
   ことを特徴とするレーザ装置。
10. 請求項９に記載のレーザ装置と、
    前記レーザ装置から光を照射された被検体から発生する音響波を電気信号に変換する音響波検出部と、
    前記電気信号を用いて前記被検体内の特性情報を取得する信号処理部と、
    を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
    

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