CN110114656B - 摄像装置以及摄像方法 - Google Patents

Abstract

本发明目的是以简单的结构获得图像品质良好的断层图像，该断层图像不受在容器壁面的反射所引起的图像噪声的影响。在对具有透光性的壁部的容器内所容纳的被摄像物进行断层摄像的FD－OCT摄像装置中，当以从壁部表面的被摄像物侧的第一表面(Sa)到物体光学系的焦点(FP)的距离(D)小于壁部厚度T的一半的方式设定焦点深度时，将从壁部表面的与被摄像物相反侧的第二表面(Sb)到与照明光的光路垂直的平面即到该平面的照明光的光路长度与参照光的光路长度相等的参照基准面(Sr)的距离设定为与壁部的厚度(T)相等的值。

Description

摄像装置以及摄像方法

技术领域

本发明涉及对来自被摄像物的反射光与参照光的干涉光成分进行检测并摄像的技术，尤其是对具有透光性的容器内的被摄像物进行摄像的技术。

背景技术

在医学、生化学的技术领域中，对在容器中培养的细胞、微生物进行观察。作为避免对作为观察对象的细胞等造成影响地进行观察的方法，提出有使用显微镜等来对细胞等进行摄像的技术方案。这种技术之一是光学相干断层成像技术。该技术使从光源出射的低相干光作为照明光向被摄像物入射，并对来自被摄像物的反射光(信号光)与光路长度已知的参照光的干涉光进行检测，从而求出来自被摄像物的反射光的深度方向的强度分布并进行断层图像化。

其中，分别使包含宽带成分的信号光与参照光干涉并对干涉光的光谱进行傅里叶变换而取得深度方向的反射光强度分布的技术被称为傅里叶域光干涉断层摄像技术(Fourier Domain Optical Coherence Tomography；FD－OCT)。在FD－OCT技术中，干涉光的光谱的波长是与被摄像物的深度方向对应的信息，因此能够一并取得光学系的视场深度内的被摄像物的断层信息，并能够高速摄像。

已知在FD－OCT技术中，在图像中会在被摄像物的像产生被称为复共轭噪声的噪声。这在通过傅里叶变换将干涉光的光谱变换为深度方向的反射光强度分布的原理上是不可避免地会发生的。作为用于排除这种噪声的影响的技术，例如有专利文献1所述的技术。该技术解决了用于消除复共轭噪声的现有技术即相移法需要多次摄像的问题，能够利用斩波器对光路长度不同的两个参照光进行切换并与信号光进行干涉。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010－164574号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在以容器中载置的细胞等为被摄像物的情况下，有时透过具有透光性的容器的壁部(例如底部)进行摄像。此时，由于容器壁面作为强反射面发生作用，因此会在断层图像叠加由来自容器壁面的反射光引起的复共轭噪声。由于参照基准面的设定，有时所需的被摄像物的像与容器壁面的复共轭像会重叠，可能产生无法取得被摄像物的准确的断层信息的问题。

上述现有技术的噪声除去方法被认为在这种情况下也能够获得一定的效果。但是，由于并非设定有来自容器壁部的强反射的情况，因此该情况下的实效性不明。另外，还存在需要具有多个参照系的特殊的装置结构而导致装置复杂化、大型化且成本升高等问题。由此，需要确立不需要这种复杂的装置结构且能够抑制由来自容器壁面的反射光所引起的复共轭噪声的影响。

用于解决课题的方案

本发明针对上述课题做出，目的是在利用来自被摄像物的反射光与参照光的干涉对容器内的被摄像物进行摄像的技术中，提供能以简单的结构获得不受由容器壁面的反射引起的图像噪声的影响的图像品质良好的断层图像的技术。

本发明的一个方案，是对在具有透光性的壁部的容器内容纳的被摄像物进行断层摄像的摄像装置，其为了实现上述目的而具备：检测单元，其对信号光与参照光干涉而产生的干涉光进行检测，并输出与检出的所述干涉光对应的干涉信号，其中，该信号光是通过物体光学系对将从光源出射的宽带的低相干光所分支的一个分支光作为照明光而透过所述壁部向所述被摄像物入射且透过所述壁部出射的所述被摄像物的反射光进行聚光而得到的，该参照光是由另一个分支光生成的；信号处理单元，其基于所述干涉信号对所述干涉光的光谱进行傅里叶变换而求出所述照明光的入射方向的所述被摄像物的反射光强度分布，并由该反射光强度分布生成断层图像；以及控制单元，其对所述物体光学系相对于所述被摄像物的所述入射方向的焦点深度以及所述参照光的光路长度进行变更设定。并且，所述控制单元构成为当以从所述壁部的表面中的所述被摄像物侧的第一表面到所述物体光学系的焦点的距离小于比所述壁部的厚度小的预定阈值的方式设定所述焦点深度时，将所述参照光的光路长度设定为与到所述第一表面的所述照明光的光路长度相等的值。

另外，本发明的另一方案，是对在具有透光性的壁部的容器内容纳的被摄像物进行断层摄像的摄像方法，其为了实现上述目的而具备：对信号光与参照光干涉而产生的干涉光进行检测并将与检出的所述干涉光对应的干涉信号输出的工序，其中，该信号光是通过物体光学系对将从光源出射的宽带的低相干光所分支的一个分支光作为照明光而透过所述壁部向所述被摄像物入射且透过所述壁部出射的所述被摄像物的反射光进行聚光而得到的，该参照光是由另一个分支光生成的；以及基于所述干涉信号对所述干涉光的光谱进行傅里叶变换而求出所述照明光的入射方向的所述被摄像物的反射光强度分布，并由该反射光强度分布生成断层图像的工序。并且，能够对所述物体光学系相对于所述被摄像物的所述入射方向的焦点深度以及所述参照光的光路长度进行变更设定，当以从所述壁部的表面中的所述被摄像物侧的第一表面到所述物体光学系的焦点的距离小于比所述壁部的厚度小的预定阈值的方式设定所述焦点深度时，将所述参照光的光路长度设定为与到所述第一表面的所述照明光的光路长度相等的值。

本发明的摄像原理基于使包含宽带成分的信号光与参照光干涉并对干涉光的光谱进行傅里叶变换而获得深度方向的反射光强度分布的FD－OCT技术。就透过容器壁部进行的FD－OCT摄像而言，壁部的表面的靠近被摄像物侧的表面、以及夹着该表面而与被摄像物为相反侧的表面各自的复共轭像与被摄像物的像叠加而有可能成为噪声。

容器壁面的复共轭像在关于相对于呈现容器壁面的像的位置共轭的即相对于该位置由参照光的光路长度规定的参照基准面对称的位置呈现。因此，该出现位置依存于参照基准面的设定。因此，可以考虑通过使参照基准面充分地远离被摄像物，从而使容器壁面的复共轭像从被摄像物的像分离的措施。但是，就图像品质而言，优选将参照基准面设定于被摄像物附近。更具体而言，优选对来自被摄像物的反射光进行聚光的物体光学系的焦点面与参照基准面尽可能地接近。

因此在本发明中，参照基准面的位置根据物体光学系的焦点深度来设定。具体而言，当以从壁部表面的被摄像物侧的第一表面到物体光学系的焦点的距离比小于壁部厚度的预定阈值小的方式设定焦点深度时，将参照光的光路长度设定为与到第一表面的照明光的光路长度相等的值。此时与如下情况等价：即以从壁部表面的相对于第一表面与被摄像物为相反侧的第二表面到与照明光的光路正交的虚拟平面即到该平面的照明光的光路长度与参照光的光路长度相等的参照基准面的距离、与壁部的厚度相等的方式来设定参照光的光路长度或者基准参照面的位置。当这样来设定参照光的光路长度时，第一表面的复共轭像与断层图像中的第一表面的实像在相同位置叠加呈现。另一方面，第二表面的复共轭像在断层图像中呈现于从第一表面离开与壁部厚度相当量的位置。

因此，在容器内的断层图像的深度方向上，在从第一表面起的距离小于壁部厚度的范围内，不会出现由容器壁面引起的复共轭像。并且，从物体光学系的焦点位置到第一表面的距离小于壁部的厚度。因此，焦点位置包含在没有因容器壁面而引起的复共轭像的范围。即，在焦点面附近能够不受由容器壁面引起的复共轭噪声影响地取得被摄像物的断层信息。

能够根据所使用的容器的形状而预先对壁部的厚度有所掌握。另外，也能够推定在摄像时第一表面以及第二表面占据的空间位置。因此，能够与焦点深度的设定联动地来设定第一表面的复共轭像在上述位置出现的参照光的光路长度。由于无需使参照基准面大幅远离焦点面来进行设定，因此能够获得良好的图像品质。

发明的效果

如上所述，根据本发明，在与物体光学系的焦点深度相当的位置的附近，能够排除由容器壁面引起的复共轭噪声的影响。如果具有与物体光学系的焦点深度的设定联动地设定参照光的光路长度的功能，则能够获得上述效果。因此，能够以简单的装置结构取得排除了复共轭噪声的影响的断层图像。

本发明的所述以及其它目的和新的特征可以通过参照附图并阅读以下的详细说明而更加完全地明了。但是附图仅用于解释说明而非限定本发明的范围。

附图说明

图1是表示本发明适用的图像处理装置的结构例的原理图。

图2A是对该图像处理装置的摄像原理进行说明的图。

图2B是对该图像处理装置的摄像原理进行说明的图。

图3A是表示OCT装置的具体结构例的图。

图3B是表示OCT装置的具体结构例的图。

图4是将物体光学系的焦点深度与参照基准面的位置关系示意性表示的图。

图5A是表示参照基准面的位置与反射光强度分布的关系的图。

图5B是表示参照基准面的位置与反射光强度分布的关系的图。

图5C是表示参照基准面的位置与反射光强度分布的关系的图。

图6A是对该图像处理装置的摄像动作的原理进行说明的图。

图6B是对该图像处理装置的摄像动作的原理进行说明的图。

图7是表示与焦点深度对应的参照基准面的设定原理的图。

图8A是表示复共轭信号的峰值具有扩展的情况的观点的图。

图8B是表示复共轭信号的峰值具有扩展的情况的观点的图。

图9是表示该图像处理装置的摄像动作的流程图。

图10是表示焦点深度小于容器底部厚度的一半时的反射光峰值位置的图。

具体实施方式

图1是表示本发明适用的图像处理装置的结构例的原理图。该图像处理装置1将培养基中培养的椭球体(细胞集块)作为被摄像物进行断层摄像并对所得断层图像进行图像处理而生成椭球体的立体像。此外，虽然在这里是对将培养基中的椭球体作为被摄像物的例子进行说明，但是被摄像物并不限定于此。为了对以下各图中的方向进行统一表示，如图1所示那样设定XYZ正交坐标轴。在此，XY平面表示水平面。另外，Z轴表示铅垂轴，具体而言是(－Z)方向表示铅垂向下的方向。

图像处理装置1具备保持部10。保持部10将容器11以其开口面向上的方式大致保持于水平姿态。容器11例如是玻璃制或者树脂制的具有透明且均质的平底的浅盘状的被称为碟盘的器具。预先向容器11注入预定量的适当的培养基M，利用培养基在容器11的底部111培养椭球体Sp。虽然在图1中仅记载了一个椭球体Sp，但是也可以在一个容器11内培养多个椭球体Sp。

在通过保持部10进行保持的容器11的下方配置摄像组件20。摄像组件20可采用能够以非接触、非破坏(非侵入)的方式对被摄像物的断层图像进行摄像的光干涉断层摄像(Optical Coherence Tomography；OCT)装置。作为OCT装置的摄像组件20具备：产生对被摄像物的照明光的光源21、分束器22、物体光学系23、参照镜24、分光器25、光检测器26。

另外，图像处理装置1还具备：对装置的动作进行控制的控制组件30、对摄像组件20的可动机构进行控制的驱动控制部40。控制组件30具备：CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器)31、A/D转换器32、信号处理部33、3D复原部34、接口(IF)部35、图像存储器36以及存储器37等。

CPU31通过执行预定的控制程序来进行装置整体的动作，CPU31执行的控制程序、处理中生成的数据在存储器37中保存。A/D转换器32将从摄像组件20的光检测器26与受光光量对应地输出的信号变换为数字数据。信号处理部33基于从A/D转换器32输出的数字数据进行适当的信号处理而生成被摄像物的断层图像。3D复原部34具有基于生成的多个断层图像的图像数据生成进行摄像的细胞集块的立体像(3D像)的功能。通过信号处理部33生成的断层图像的图像数据以及通过3D复原部34生成的立体像的图像数据通过图像存储器36适当地存储保存。

接口部35用于图像处理装置1与外部的通信。具体而言，接口部35具有与外部设备进行通信的通信功能、接受来自用户的操作输入并向用户报知各种信息的用户接口功能。为了该目的，接口部35与输入设备351以及显示部352连接。输入设备351能够接受与装置的功能选择、动作条件设定等有关的操作输入，例如是键盘、鼠标、触控面板等。显示部352对通过信号处理部33生成的断层图像、通过3D复原部34生成的立体像等的各种处理结果进行显示，例如是液晶显示器。

另外，CPU31向驱动控制部40提供控制指令，驱动控制部40按照该控制指令使摄像组件20的可动机构进行预定的动作。如下所述，通过由驱动控制部40执行的摄像组件20的扫描移动、与基于光检测器26的受光光量的检测的组合，从而取得被摄像物即椭球体(细胞集块)的断层图像。

图2A以及图2B是对该图像处理装置的摄像原理进行说明的图。更具体而言，图2A是表示摄像组件20的光路的图，图2B是对椭球体的断层摄像的状态示意性进行表示的图。如所述这样，摄像组件20作为光干涉断层摄像(OCT)装置发挥功能。

在摄像组件20中，使含有宽带的波长成分的低相干光束L1例如从具有发光二极管或者超亮二极管(SLD)等发光元件的光源21出射。光束L1向分束器22入射而分支，并如虚线箭头所示那样，一部分的光L2朝向容器11，并如单点划线箭头所示那样，一部分的光L3朝向参照镜24。

朝向容器11的光L2经由物体光学系23向容器11入射。更具体而言，从分束器22出射的光L2经由物体光学系23向容器底部111入射。物体光学系23具有：使从分束器22朝向容器11的光L2收敛于容器11内的被摄像物(此时为椭球体Sp)的功能、对从被摄像物出射的反射光进行聚光并使其朝向分束器22的功能。虽然物体光学系23在图中由单一的物镜代表性地表示，但是也可以组合多个光学元件。

物体光学系23能够通过设置于驱动控制部40的焦点调整机构41在Z方向上移动。由此，物体光学系23相对于被摄像物的焦点位置能够在Z方向上变更。以下将深度方向(Z方向)上的物体光学系23的焦点位置称为“焦点深度”。物体光学系23的光轴与铅垂方向平行，因此与平面状的容器底部111垂直。另外，照明光向物体光学系23的入射方向与光轴平行，且以其光中心与光轴一致的方式来设定物体光学系23的配置。

如果椭球体Sp不是具有针对光L2的透过性的物体，则经由容器底部111入射的光L2在椭球体Sp的表面会被反射。另一方面，在椭球体Sp相对于光L2具有一定程度的透过性的情况下，光L2进入到椭球体Sp内并被其部的结构物反射。例如通过将近红外线用作光L2，从而能够使入射光到达椭球体Sp内部。来自椭球体Sp的反射光作为散射光向各方向放射。其中，向物体光学系23的聚光范围内放射的光L4通过物体光学系23收敛并送至分束器22。

参照镜24被设置于驱动控制部40的镜驱动机构42支撑为能够移动。由此，参照镜24能够以其反射面相对于光L3的入射方向成垂直姿态且在沿着该入射方向的方向(在图中为Y方向)上移动。向参照镜24入射的光L3在反射面被反射，并作为在入射光路上逆向前进的光L5而朝向分束器22。该光L5成为参照光。利用镜驱动机构42使参照镜24的位置变更，从而参照光的光路长度发生变化。

在椭球体Sp的表面或内部的反射面被反射的反射光L4、和在参照镜24被反射的参照光L5经由分束器22向光检测器26入射。此时，会在反射光L4与参照光L5之间发生由相位差引起的干涉，但是干涉光的分光光谱会因反射面的深度而不同。即，干涉光的分光光谱具有被摄像物的深度方向的信息。因此，通过按照波长对干涉光进行分光并检测光量，对检出的干涉信号进行傅里叶变换，从而能够求出被摄像物的深度方向的反射光强度分布。基于这种原理的OCT摄像技术被称为傅里叶域(Fourier Domain)OCT(FD－OCT)。

该实施方式的摄像组件20在从分束器22到光检测器26的干涉光的光路上设有分光器25。虽然作为分光器25采用了例如棱镜，但是也可以采用衍射光栅等。干涉光通过分光器25按照波长成分进行分光并由光检测器26受光。

根据光检测器26检出的干涉光对从光检测器26输出的干涉信号进行傅里叶变换，从而求出椭球体Sp的光束L2的入射位置的深度方向即Z方向的反射光强度分布。通过使向容器11入射的光束L2在X方向上进行扫描，从而能够求出与XZ平面平行的平面的反射光强度分布，并根据其结果生成以该平面为断面的椭球体Sp的断层图像。以下在本说明书中将通过X方向上的光束扫描而取得与XZ平面平行的断面上的一个断层图像It的一系列的动作称为一次摄像。

对Y方向上的光束入射位置多阶段地进行变更并每当此时进行断层图像的摄像。如图2B所示，能够获得以与XZ平面平行的断面对椭球体Sp进行断层摄像的多个断层图像It。如果减小Y方向的扫描间距，则能够获得对于掌握椭球体Sp的立体结构而言具有足够的分辨率的图像数据。X方向以及Y方向上的光束扫描例如能够通过使用使未图示的检电镜等的光路变化的光学部件来使光束入射位置在XY方向上变化的方法、使载置椭球体Sp的容器11和摄像组件20的任一个在XY方向上移动而使它们的相对位置变化的方法等而实现。

此外，在上述的原理说明中，在摄像组件20中通过分束器22实现了使来自光源21的光分支为照明光和参照光的分波功能、以及对信号光与参照光进行合成而产生干涉光的功能。另一方面，近年来作为在OCT装置中发挥这种分波、合波功能的方式有使用如以下例示的光纤耦合器的情况。

图3A以及图3B是表示OCT装置的具体结构例的图。此外，为了容易理解而在以下的说明中对于和上述原理图的结构相同或者相当的结构附加相同符号。其结构以及功能在没有特别说明的情况下与上述原理图所示的基本相同并省略详细说明。另外，对光纤耦合器引起的干涉光进行检测的OCT摄像原理也基本与上述相同而省略详细说明。

在图3A所示的结构例中，摄像组件20a具备光纤耦合器220作为取代分束器22的分波、合波器。构成光纤耦合器220的光纤之一221与光源21连接，从光源21出射的低相干光通过光纤耦合器220分支为朝向两个光纤222、224的光。光纤222构成物体系光路。更具体而言，从光纤222的端部出射的光经由准直透镜223入射物体光学系23。来自被摄像物的反射光(信号光)经由物体光学系23、准直透镜223入射光纤222。

另一光纤224构成参照系光路。更具体而言，从光纤224的端部出射的光经由准直透镜225入射参照镜24。来自参照镜24的反射光(参照光)经由准直透镜225入射光纤224。在光纤222中传播的信号光与在光纤224中传播的参照光在光纤耦合器220中发生干涉。干涉光经由光纤226以及分光器25入射光检测器26。根据光检测器26所接收的干涉光求出被摄像物的反射光的强度分布的原理与上述原理相同。

在图3B所示例中，在摄像组件20b设置光纤耦合器220。但是不使用光纤224，而是相对于从光纤222出射的光的光路设置准直透镜223以及作为光分支器的分束器227。并且，依据前述的原理，在通过分束器227分支的两个光路分别配置物体光学系23、参照镜24。在这种结构中，通过分束器227对信号光和参照光进行合成，并将由此生成的干涉光通过光纤222、226导向光检测器26。

在这些例中，在图2A的原理图中，将在空间中前进的各光的光路的一部分置换为光纤，但是动作原理相同。在这些例中，焦点调整机构41使物体光学系23向相对于容器11接近、远离的方向移动。由此，能够对物体光学系23相对于被摄像物的焦点深度进行调整。另外，镜驱动机构42使参照镜24沿着光的入射方向移动。由此，能够对参照光的光路长度进行变更。

以下对该图像处理装置1的摄像动作进行说明。摄像组件的结构不论使用上述的分束器还是光纤耦合器的哪一个都进行相同的摄像动作。

图4是示意性地表示物体光学系的焦点深度和参照基准面的位置关系的图。另外，图5A至图5C是表示参照基准面的位置和反射光强度分布的关系的图。在OCT摄像装置中就其原理而言，信号光的光路长度与参照光的光路长度相同的位置成为图像的深度方向的基准位置。

在以下的说明中，如图4所示那样，在经由物体光学系23传播照明光L2以及信号光L4的物体系光路中，将参照系光路中的与参照镜24的反射面对应的位置称为参照基准面Sr。另外，将容器11的底部111中的靠近被摄像物即椭球体Sp侧的表面(即与培养基接触的内底面)称为上部底面Sa，并将容器11的底部111中的与上部底面Sa为相反侧的外底面称为下部底面Sb。此外，包含物体光学系23的焦点面、即物体光学系23的物体侧焦点FP在内，以符号Sf来表示与物体光学系23的光轴AX垂直的平面。

另外，为了后面的说明，以符号T来表示上部底面Sa与下部底面Sb的距离、即容器底部111的厚度。另外，以符号D来表示上部底面Sa与焦点面Sf的距离、即从容器11的内底面到焦点FP的距离。该距离D也可以说是以容器11的内底面(上部底面Sa)为起点时的物体光学系23的焦点深度。

在物体系光路中，当虚拟的反射面处于参照基准面Sr时，在该反射面被反射的光的(从光源21到光检测器26的)光路长度，与在参照镜24的反射面被反射的光的(从光源21到光检测器26的)光路长度相等。处于被摄像物附近的各反射面的深度方向位置以从参照基准面Sr起的Z方向距离来表示。

当被摄像物(椭球体Sp)在焦点面Sf具有反射面时，在傅里叶变换后的反射光强度分布中，与来自该反射面的反射光强度对应的大小的信号出现在与从参照基准面Sr到该反射面(即焦点面Sf)的距离对应的深度位置。在实际的被摄像物上，与来自处于各种深度的反射面的反射光对应的信号出现在各位置，反射光强度分布叠加有这些信号。但是，在这里为了容易理解，仅考虑来自处于焦点面Sf的反射面的信号。

容器底部111的平坦的表面Sa、Sb也是强反射面，在反射光强度分布中与其对应的信号分别出现在与从参照基准面Sr起的距离对应的位置。例如图5A所示那样，在反射光强度分布中，与焦点面Sf对应的信号P1f、与上部底面Sa对应的信号P1a、与下部底面Sb对应的信号P1b，分别出现在与从参照基准面Sr起的距离对应的位置。如果在实空间中各反射面远离，则这些信号在反射光强度分布中也出现在不同的位置，因此只要图像处理装置1的分辨率足够高，则能够相互分离。

另一方面，在FD－OCT摄像技术中得到的反射光强度分布中，在关于参照基准面Sr与各反射面对称的位置原理性地出现与来自各反射面的信号复共轭的信号。即，在与焦点面Sf所对应的信号P1f共轭的位置出现其复共轭信号P2f。同样地，在与上部底面Sa所对应的信号P1a共轭的位置出现其复共轭信号P2a，在与下部底面Sb所对应的信号P1b共轭的位置出现其复共轭信号P2b。以下有时为了与复共轭信号进行区别而将来自存在于实空间的反射面的信号称为“实信号”。

如图5A所示，当参照基准面Sr相对于容器11的下部底面Sb位于下方时，复共轭信号P2f、P2a、P2b出现在计算上的虚拟空间即(－Z)侧。因此，不会对来自在(+Z)侧检出的实空间中的反射面的反射光强度造成影响。但是，如图5B以及图5C所示，有时会由于参照基准面Sr的设定而使在(－Z)侧出现的实信号的复共轭信号在(+Z)侧的共轭位置出现。

例如在图5B所示例中，参照基准面Sr处于焦点面Sf和上部底面Sa之间，与上部底面Sa以及下部底面Sb对应的复共轭信号P2a、P2b出现在(+Z)侧。在该情况下也由于焦点面Sf所对应的实信号P1f与其它复共轭信号远离而能够检出。但是，在参照基准面Sf的设定与图5B的例子略有不同的图5C所示例中，焦点面Sf所对应的实信号P1f和上部底面Sa所对应的复共轭信号P2a在(+Z)区域叠加，不可能单独检出焦点面Sf所对应的信号P1f。

这样，即使是在原理上能够对深度方向的较宽范围进行摄像的FD－OCT技术，在透过作为强反射面发挥作用的容器底面进行摄像时，也可能因为底面所对应的复共轭信号与来自被摄像物的实信号叠加而难以检出实信号。尤其是当底面作为强反射面发挥作用时，有可能导致超过仅有图像噪声的电平，遮蔽实信号自身。因此，由容器底面引起的复共轭噪声的影响有时要比由被摄像物自身引起的复共轭噪声大得多。

另外，与形状、尺寸、内部结构等不确定的椭球体Sp等的被摄像物不同，对于载置被摄像物的容器11能够预先把握其底面的形状、尺寸。即，在容器底部111成为强反射面的是上部底面Sa和下部底面Sb，且在两者之间不存在强反射面。因此，出现的复共轭信号仅为由上部底面Sa以及下部底面Sb引起的，没有其它复共轭信号在它们之间出现。

另外，如果上部底面Sa以及下部底面Sb是平滑面，则由其引起的复共轭信号P2a、P2b呈现为尖锐的峰值且其扩展较小。并且，当将参照基准面Sr设定于某一位置时，能够预先推定由上部底面Sa以及下部底面Sb引起的复共轭信号的峰值在反射光强度分布中出现在哪个位置。此外，这些峰值的位置与参照基准面Sr的设定对应地发生变化，两峰值间的距离由容器底部111的厚度T来决定，且相对于参照基准面Sr的设定保持不变。

据此，通过对参照基准面Sr适当地进行设定并管理复共轭信号的出现位置，至少能够期待在作为摄像对象的一部分的区域不会出现容器底面的影响。具体而言，如以下说明的那样，只要在从物体光学系23的焦点面Sf及其附近尽可能远离的位置出现由容器底面引起的复共轭信号即可。通过这样，至少在焦点深度及其附近范围能够取得不受复共轭噪声影响的反射光强度分布。

图6A以及图6B是对该图像处理装置中的摄像动作的原理进行说明的图。更具体而言，图6A是表示该图像处理装置1中的焦点位置与由底面引起的复共轭信号的位置关系的图，图6B为示意性地表示由多个部分图像构成一个断层图像的方法的图。如图6A所示，在深度方向(Z方向)的反射光强度分布中，在物体光学系23的焦点深度Zf的位置出现来自焦点面Sf的实信号P1f。容器11的上部底面Sa所对应的复共轭信号P2a的峰值以及下部底面Sb所对应的复共轭信号P2b的峰值与参照基准面Sr的设定对应地在Z方向上改变位置而峰值间距离不变。

如图6A所示，当复共轭信号的两个峰值以夹持与焦点深度Zf对应的位置的方式出现时，在被这些峰值夹持的区域Re的内部，不受由容器底面引起的复共轭噪声的影响。该区域Re包含与焦点深度Zf对应的位置，是能够在深度方向上获得最佳分辨率的区域。因此，在由该区域Re内的反射光强度分布所得断层图像中，避免了由容器底面引起的复共轭噪声的影响，并且由于在对焦状态下进行检测而图像品质也良好。在此意义下，在这里将该区域Re称为“有效区域”、将其Z方向的长度称为“有效高度”并以符号Ze表示。

就FD－OCT摄像而言，在原理上能够一并地对在深度方向上较大的范围进行摄像。但是，由图6A可知，能够获得不受复共轭噪声影响的断层图像的是，仅在被复共轭信号的两个峰值P2a、P2b夹持的有效区域Re内。

在作为摄像对象的范围的Z方向高度大于有效高度Ze的情况下，如图6B所示那样，通过对在Z方向上使摄像位置不同来进行摄像所得的多个部分图像Ip在Z方向上排列并进行合成，从而能够生成覆盖整个摄像对象范围的断层图像It。

当被摄像物为椭球体Sp时，其高度大致为数μm至数百μm程度。另一方面，容器底部111的厚度T通常为数百μm至数mm。因此，可能存在一次摄像所得的断层图像中收纳有被摄像物的整体的情况以及未收纳整体的情况。在一次摄像所得的断层图像中没有收纳被摄像物的整体的情况下，只要如上述那样在Z方向上使摄像位置不同来进行多次摄像即可。

此时，为了在各部分图像Ip中使图像品质良好，优选在各部分图像Ip的摄像中，使物体光学系23的焦点深度Zf与摄像范围匹配地进行变更。在此，更优选与焦点深度Zf的变更联动地，对参照基准面Sr的设定也进行变更。这是因为，为了消除由容器底面引起的复共轭噪声的影响而优选随着焦点深度Zf的变更也使有效区域Re在Z方向上偏移位置，因此需要使复共轭信号的峰值出现位置与焦点位置联动。

换言之，通过与摄像时的焦点深度Zf联动地使参照基准面Sr的位置变更，从而能够避免由容器底面引起的复共轭噪声的影响，并且取得在对焦状态摄像所得的部分图像Ip。并且，通过对使焦点深度Zf不同所得的多个部分图像Ip进行合成，从而能够在图像整体中避免由容器底面引起的复共轭噪声的影响，并且获得在各深度对焦优异的图像品质的断层图像It。

接下来，对符合上述条件的参照基准面的设定方法进行说明。如上述那样，在该图像处理装置1的摄像动作中，与物体光学系23的焦点深度的设定对应地设定参照基准面。参照基准面的设定通过对参照光的光路长度进行设定来进行。

图7是表示与焦点深度对应的参照基准面的设定原理的图。如图7左端所示，容器11的上部底面Sa与下部底面Sb的距离表示为容器底部的厚度T，包含物体光学系23的焦点FP的焦点面Sf与容器11的上部底面Sa的距离表示为焦点深度D。

如图7(a)所示，在傅里叶变换后的反射光强度分布中，与焦点面Sf、上部底面Sa以及下部底面Sb对应的实信号P1f、P1a、P1b出现在与各面的深度方向位置对应的位置。实际上在通过进行傅里叶变换而求出的反射光强度分布中叠加各信号的复共轭信号。在这里，尝试导出使与焦点面Sf对应的实信号在与容器底面对应的复共轭信号的峰值间被夹持的条件。

为了求出与焦点面Sf对应的实信号P1f被由容器底面引起的复共轭信号P2a、P2b夹持的条件，可以考虑如图7(b)所示那样焦点面Sf所对应的实信号P1f与由上部底面Sa引起的复共轭信号P2a叠加的条件、以及如图7(c)所示那样实信号P1f与由下部底面Sb引起的复共轭信号P2b叠加的条件。

首先，如图7(b)所示，可以考虑焦点面Sf所对应的实信号P1f与由上部底面Sa引起的复共轭信号P2a叠加的条件。在此，以符号Zr表示基准参照面Sr的Z方向位置，以符号R来表示从容器11的下部底面Sb到基准参照面Sr的距离。于是，根据图7(b)所示的位置关系，得到下式：

R＝D/2+T＝(D+2T)/2…(1)

的关系。若摄像时的焦点深度确定则值D唯一确定。若容器11确定则值T唯一确定。

另一方面，如图7(c)所示，可以考虑焦点面Sf所对应的实信号P1f与由下部底面Sb引起的复共轭信号P2b叠加的条件。此时，根据图7(c)所示的位置关系，得到下式：

R＝(D+T)/2…(2)

的关系。

使与焦点面Sf对应的实信号P1f位于与容器底面对应的复共轭信号的峰值P2a、P2b之间的条件，是值R处于由上述式(1)表示的值和由式(2)表示的值之间。因此，为此目的的条件由下式：

(D+T)/2＜R＜(D+2T)/2…(3)

表示。因此可知，以值R满足上述式(3)的关系的方式根据焦点深度来设定参照基准面Sr的位置即可。

作为特别例，如图7(d)所示那样，可以考虑实信号P1f在两个复共轭信号P2a、P2b的中间位置出现的条件。可以根据图7(d)所示的位置关系，以下式：

R＝D/2+3T/4…(4)

成立的方式来设定参照基准面Sr的位置。当满足这种条件时，有效区域Re以焦点深度Zf为中心在(+Z)方向以及(－Z)方向上具有相同程度的扩展。在物体光学系23以焦点位置FP为中心在(+Z)方向以及(－Z)方向上具有相同程度的对焦范围(视场深度内的范围)的情况下，通过以满足上述式(4)的条件的方式来设定参照基准面Sr的位置，从而能够最有效地利用物体光学系23的对焦范围而以良好的图像品质进行摄像。

此外，上述的考察在能够忽略复共轭信号的峰值P2a、P2b的扩展的情况下成立。当这些峰值P2a、P2b的扩展较大时，在与由式(3)表示的值R的范围的上限以及下限接近的区域，可能导致这些峰值P2a、P2b与实信号P1f不可分地叠加。在考虑到峰值的扩展的情况下的条件能够以如下方式求出。

图8A以及图8B是表示复共轭信号的峰值具有一定的扩展的情况的观点的图。如图8A所示，复共轭信号的峰值P2a、P2b分别具有2Δ程度的扩展。值Δ例如能够通过峰值的半峰半宽而确定。图8A相当于向图7(b)的情况增加峰值宽度的影响的情况。即，图8A示出了实信号P1f与复共轭信号的峰值P2a不完全一致而出现在以峰值P2a的半峰半宽Δ程度向另一复共轭信号的峰值P1a侧偏移的位置的条件。在这种情况下，能够避免实信号P1f被复共轭信号的峰值P2a遮蔽。

此时，根据图8A所示的位置关系，成立下式：

R＝(D－Δ)/2+T＝(D－Δ+2T)/2…(1a)。

虽然省略了图示，但是若对图7(c)的情况也同样地增加峰值宽度，则成立下式：

R＝(D+Δ+T)/2…(2a)

的关系。由这些式(1a)、(2a)，即使考虑到复共轭信号的峰值宽度时，为了避免遮蔽实信号P1f的条件为下式：

(D+Δ+T)/2＜R＜(D－Δ+2T)/2…(3a)。

虽然能够取得值R的范围比式(3)所示的范围窄，但是能够更加切实地防止因复共轭信号的峰值的扩展而遮蔽实信号P1f。

此外，为了能够使实信号P1f与复共轭信号P2a、P2b更加切实地分离，可以如图8B所示那样使实信号P1f在以复共轭信号的峰值P2a的半峰半宽Δ的2倍程度偏移的位置出现。为此所需的条件由下式：

R＝(D－2Δ)/2+T＝(D－2Δ+2T)/2＝D/2－Δ+T…(1b)

表示。同样地，与图7(c)对应的情况由下式：

R＝(D+2Δ+T)/2…(2b)

表示。据此，能够取得值R的优选范围以下式：

(D+2Δ+T)/2＜R＜(D－2Δ+2T)/2…(3b)

表示。

根据需要以何种程度使从被摄像物所得的实信号与由容器底面引起的复共轭信号分离，能够区分使用上述条件式(3)、(3a)、(3b)。具体而言，在基本上能够忽略复共轭信号的峰值宽度的情况下可以采用式(3)。另一方面，在复共轭信号的峰值具有较大的扩展、实信号的电平相对于复共轭信号较小等情况下，为了切实地将复共轭噪声的影响排除，优选采用式(3b)。在两者中间的情况下则可以采用式(3a)。

由容器底面引起的复共轭信号的扩展程度依存于容器底面的表面状态。即，在容器11的上部底面Sa以及下部底面Sb为高精度的平滑面的情况下，复共轭信号的峰值尖锐。上部底面Sa以及下部底面Sb的表面粗糙度越大则峰值宽度就越宽。因此，复共轭信号的扩展能够根据容器底面的状态来估测。

此外，上述的条件式(3)、(3a)、(3b)是示出了表示与焦点深度D以及容器底部厚度T对应的参照基准面的位置的值R的优选范围。但是，在根据容器底部厚度T以及焦点深度D导出参照基准面的位置时，值R无需具备这样的宽度。即，值R可以使用以值D、T为变量的函数即下式：

R＝F(D，T)…(5)

来唯一确定。总之，以式(5)所示的函数F(D，T)的返回值R相对于任意的值D、T进入由条件式(3)、(3a)、(3b)的任一表示的范围的方式来确定函数F(D，T)即可。

在该实施方式中，能够有效地利用来自物体光学系23的焦点位置附近的对焦范围的信号，因此使用上述的式(4)来确定参照基准面Sr的位置。即，当给出容器底部的厚度T、以容器的上部底面Sa为基准时的物体光学系23的焦点深度D时，以使以容器的下部底面Sb为基准时的参照基准面的位置所对应的值R成为式(4)所示值的方式，对规定参照光的光路长度的参照镜24的位置进行设定。

图9是表示该图像处理装置中的摄像动作的流程图。若将载置成为被摄像物的椭球体Sp的容器11安置于保持部10(步骤S101)，则CPU31取得与该容器11的底部厚度T有关的信息(步骤S102)。该信息可以由用户通过输入设备351输入，也可以是从与预先在存储器37中登记的容器有关的数据库中读出与使用的容器11对应的信息。这样，CPU31取得与容器11的底部厚度T有关的信息。

被摄像物的摄像在对焦点深度多阶段地进行变更设定的同时执行多次。即，最初将物体光学系23的焦点深度D设定为通过焦点调整机构41预先确定的初始值(步骤S103)。接下来，CPU31判定所设定的焦点深度D是否为容器底部厚度T的一半以上(步骤S104)。

当焦点深度D为容器底部厚度T的一半以上时(在步骤S104中为“是”)，CPU31使用上述的式(4)导出参照镜24的位置。据此，镜驱动部42使参照镜24定位于求出的位置(步骤S105)。另一方面，当焦点深度D小于容器底部厚度T的一半时(在步骤S104中为“否”)，CPU31则作为特殊情况而以与参照基准面的位置对应的值R和容器11的底部厚度T一致的方式来控制镜驱动部42，并以满足该条件的方式来设定参照镜24的位置(步骤S106)。这样做的理由将在后面叙述。

在这样设定焦点深度以及参照基准面的状态下，宽带的低相干光从光源21出射，对从被摄像物出射的信号光与参照光的干涉光进行检测。干涉光通过分光器25进行分光并通过光检测器26检测每个波长成分的强度，光检测器26的输出信号作为光谱信息被提供给CPU31。对朝向被摄像物的光照射以及干涉光的检测，在对光入射位置在X方向上进行扫描的同时执行多次，每次取得反射光的分光光谱信息(步骤S107)。

信号处理部33对由CPU31提供的分光光谱信息进行傅里叶变换，从而求出来自在焦点深度附近存在的反射面的反射光强度分布(步骤S108)。此外，该运算也可以在全部摄像结束后进行。如上所述，在与容器底面对应的复共轭信号的峰值之间的有效区域Re内，能够有效地求出来自被摄像物的反射光强度。关于有效区域Re的外侧的区域，可以从反射光强度分布的计算对象除外，也可以是在计算反射光强度分布的时点包含于处理对象并在后面的图像合成时进行删除。

在焦点深度的设定值达到预定的最终值之前(步骤S109)，逐步而阶段地变更焦点深度(步骤S110)，并重复进行摄像。焦点深度的变更步幅可以预先设定，也可以根据容器11的底部厚度T来设定步幅。在图像整体中为了获得对焦的断层图像，优选变更步幅为有效区域Re的高度Ze以下。

此外，例如由于物体光学系23为高倍率、数值孔径较大等理由，物体光学系23的视场深度有可能存在比由复共轭信号的间隔决定的有效高度Ze小的情况。该情况下，可以容许有效区域Re的端部部分地在物体光学系23的对焦范围之外，并维持上述的有效区域Re，并且也可以将有效区域Re限定在由物体光学系23的视场深度决定的深度范围。

当摄像结束时(在步骤S109中为“是”)，信号处理部33对在各焦点深度取得的部分图像Ip进行合成，从而生成与XZ平面平行的一个断面上的被摄像物的断层图像It(步骤S111)。根据需要，如果在Y方向上改变位置并重复进行上述的摄像动作，则能够得到在Y方向上位置不同的多个断层图像It。3D复原部34能够由这些断层图像It生成被摄像物的立体像。

接下来，对在所设定的焦点深度D小于容器底部厚度的一半(T/2)的情况下(在步骤S104中为“否”)以R＝T来设定参照镜24的位置的理由进行说明。如上所述，基于式(4)来设定参照镜24的位置的理由是为了有效地利用物体光学系23的对焦范围而使焦点位置处于由容器底面引起的两个复共轭信号的中央。此时，如果忽略复共轭信号的峰值宽度，则有效区域Re的范围是以焦点深度为中心向(+Z)方向以及(－Z)方向分别为(T/2)(参照图7(d))。

图10是表示焦点深度小于容器底部厚度的一半时的反射光峰值位置的图。如图10(a)所示，考虑焦点面Sf与容器11的上部底面Sa接近、焦点深度D小于容器底部厚度T的一半的情况。此时，若按照式(4)以实信号P1f处于两个复共轭信号P2a、P2b的中央的方式来设定参照基准面，则如图10(b)所示那样，两个复共轭信号P2a、P2b出现在从实信号P1f的位置分别离开(T/2)的位置。

但是，在从实信号P1f离开距离D的位置出现了与容器11的上部底面Sa对应的实信号P1a。由于D＜(T/2)，因此导致这时的有效区域Re限定为被容器11的上部底面Sa所对应的实信号P1a、和下部底面Sb所对应的复共轭信号P2b夹持的区域。即，导致以实信号P1f处于两个复共轭信号P2a、P2b的中央的方式来设定参照镜24的位置没有意义，反而使有效区域Re缩窄。

因此，如图10(c)所示那样，以容器11的上部底面Sa所对应的实信号P1a和与其共轭的复共轭信号P2a叠加的方式即R＝T的方式来设定参照镜24的位置。该情况下的有效区域Re成为被容器11的上部底面Sa所对应的实信号P1a或者与其共轭并出现在相同位置的复共轭信号P2a、和另一复共轭信号P2b夹持的区域，与图10(b)所示情况相比能够扩大有效区域Re。

为了使其成为可能，在图9的摄像动作中，当关于所设定的焦点深度D成立D＜(T/2)的关系时，与式(4)无关地以R＝T的方式设定参照镜24的位置。这种情况与使参照基准面Sr与容器11的上部底面Sa一致的情况等价。并且相当于在式(1)中D＝0的情况。

由此，能够有效地利用物体光学系23的对焦范围来进行摄像。在将多个部分图像Ip合成来生成断层图像It的结构中，通过最大限度地利用各摄像的物体光学系23的对焦范围而能够削减所需的部分图像Ip的数量，并缩短图像生成所需的时间。在以分别成立D＜(T/2)的关系的多个焦点深度进行摄像时，参照镜24与焦点深度的设定无关地固定在R＝T的位置。由于能够省略参照镜24移动的工序，因此也能够缩短处理时间。

此外，当这样以参照基准面Sr与容器11的上部底面Sa一致的方式来设定参照镜24的位置时，在断层图像中不含复共轭信号的有效区域Re如下所述。如图10(c)所示，在与参照基准面Sr对应的位置出现(与实信号P1a叠加)的上部底面Sa的复共轭信号P2a、和在从其离开与容器底部厚度T对应的距离的位置出现的下部底面Sb的复共轭信号P2b之间的区域是有效区域Re。因此，从避免在焦点面Sf出现的实信号P1f受到复共轭噪声的影响的观点出发，焦点面Sf只要包含在由设定值R决定的有效区域Re内则可以是任何位置。

换言之，这样使参照基准面Sr与容器11的上部底面Sa一致的参照镜24的位置设定方法，在以焦点面Sf与容器11的上部底面Sa的距离D比底部厚度T小的方式设定焦点深度的情况下全部有效地发挥功能。因此，关于基于式(4)来进行参照镜24的位置Zr的决定还是使R＝T的情况的区分，能够基于焦点深度的设定值D、与小于底部厚度T的适当的阈值的比较来进行判断。即，如果所设定的焦点深度D比预定的阈值大，则基于式(4)来决定参照镜位置，如果所设定的焦点深度D比预定的阈值小，则以R＝T的方式来进行决定即可。

此外，在原理上阈值可以是大于0而小于T的数值范围内的任意值。但是，在现实中复共轭信号P2a、P2b在深度方向上具有一定程度的扩展。如果考虑这种情况，则阈值优选在上述范围中的上限以及下限分别将复共轭信号的扩展量的一半程度除外后所得的范围内确定。

在本实施方式中，从有效区域Re包含焦点面Sf且其范围能够抑制复共轭信号的扩展的影响而较宽的观点出发，步骤S104的判断工序构成如下。在能够通过式(4)使焦点面Sf位于有效区域Re的中央的焦点深度D的范围即D≥(T/2)适用式(4)。另一方面，在焦点深度D小于此的情况下，以R＝T来决定参照镜位置。这相当于将上述阈值设定为底部厚度的一半(T/2)的情况。

如以上这样，该实施方式的图像处理装置1是利用傅里叶域(FD)OCT摄像原理的摄像装置，具有对物体光学系23的焦点深度进行变更的功能。并且，在透过容器11底部进行摄像时，根据焦点深度的设定，通过参照镜24的位置调整来设定规定参照基准面的参照光的光路长度。导出参照基准面的位置的计算式作为焦点深度D以及容器11底部的厚度T的函数而提供。

根据这种结构，在深度方向的反射光强度分布中，能够使与容器11的上部底面Sa和下部底面Sb对应的复共轭信号以夹持与焦点深度对应的位置的方式出现。两个复共轭信号的间隔是由容器11底部的厚度T决定的恒定值，因此作为结果能够在焦点位置及其附近的一定幅度的范围内进行排除了复共轭噪声的影响的摄像。

但是，当焦点深度小于容器底部厚度的一半时，与该范围的焦点位置的设定无关地对参照光的光路长度进行设定，使参照基准面处于和容器11的上部底面Sa对应的位置。由此，上部底面Sa所引起的复共轭信号会在与上部底面Sa对应的位置出现，另一方面，由下部底面Sb引起的复共轭信号会出现在从上部底面Sa离开与容器底部厚度相当量的位置。其结果是，能够防止来自在它们之间出现的焦点位置的附近的信号受到复共轭噪声的影响。

根据需要，对通过在深度方向上使焦点位置不同的多次摄像所得的结果进行合成，从而能够生成包含在深度方向上比两个复共轭信号的间隔更大的范围的断层图像。此时，随着焦点位置的变更对参照镜24的位置进行变更，从而能够在焦点位置附近始终排除复共轭噪声的影响。并且对在对焦状态下拍摄的比较窄的范围的部分图像进行合成而生成更大范围的断层图像，从而能够使断层图像整体的图像品质良好。

如以上说明的那样，该实施方式的图像处理装置1相当于以椭球体Sp等为“被摄像物”的本发明的“摄像装置”。并且，摄像组件20、20a、20b分别作为本发明的“检测单元”发挥功能，在控制组件30中，CPU31作为本发明的“控制单元”发挥功能，并且信号处理部33作为本发明的“信号处理单元”发挥功能。

另外，在上述实施方式中，容器11的底部111相当于本发明的“壁部”，其上部底面Sa以及下部底面Sb分别相当于本发明的“第一表面”以及“第二表面”。另外，值(T/2)相当于本发明的“阈值”。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够在上述以外进行多种变更。例如，在上述实施方式中的参照基准面Sr的位置的导出处理中，物体光学系23的焦点深度由从容器11的上部底面Sa起算的值D表示，并且参照基准面Sr的位置由从容器11的下部底面Sb起算的值R表示。但是，以哪个位置为基准来表示各位置是任意的，根据基准位置对各式进行适当改变，从而能够实现与上述技术思想实质上等价的处理。

此外例如，虽然上述实施方式的被摄像物是在被称为浅盘型的碟盘的容器11载置的椭球体Sp，但是被摄像物以及对其进行载置的容器的种类并不限定于此。例如可以将在能够载置试样的多个孔设置于一个板上而成的孔板中培养的细胞等作为被摄像物。

此外例如，上述实施方式的图像处理装置1透过容器11的底部111对容器内的被摄像物进行摄像。但是，摄像的方向并不限定于此。例如在透过容纳被摄像物的容器的侧壁面进行摄像的情况下，也能够很好地适用本发明。

此外例如，在上述实施方式中，根据焦点深度D大于或小于容器底部厚度T的一半来变更求取值R的方法。但是，基于式(4)的值R的求取方法对于焦点深度D小于容器底部厚度T的一半的情况也是有效的。例如若是容许有效区域Re的范围窄的状况，则可以焦点深度D的整个可变范围一律适用式(4)。

此外例如，在上述实施方式中，采用式(4)而使焦点位置处于由容器底面引起的两个复共轭信号的峰值所夹持的区域的中央。但是，焦点位置并非必须位于两个峰值的正中间。例如，若是物体光学系的视场深度大于两个峰值的间隔，则即使焦点位置偏离两峰值的中央，也能够使两个峰值间的整个区域包含于对焦范围，所得图像的品质也与上述实施方式相同。能够使用向式(4)施加适当的偏置的式子、或者适当进行改变而与式(4)同样地求出图7(d)的值“T/2”的式子，来实现这样的焦点位置与复共轭信号的峰值的位置关系。

此外例如，在上述实施方式中，通过对将焦点深度多阶段地设定而摄像的部分图像Ip进行合成而获得断层图像It。但是，例如若是容器底部厚度以及物体光学系的视场深度相对于被摄像物的高度足够大，则能够通过一次摄像获得被摄像物的整体像。该情况下，也能够通过根据焦点位置的设定来设定参照光的光路长度以满足上述条件，从而能够有效地防止摄像结果受到由容器底面引起的复共轭噪声的影响。

另外，虽然在本发明中对于物体光学系的分辨率没有特别限定，但是在需要以高倍率或者高分辨率进行摄像的情况下本发明尤其有效。其理由如下。若要求高倍率、高分辨率，则物体光学系的视场深度变浅，因此，即使是本来能够在深度方向上大范围地进行摄像的FD－OCT装置，通过一次摄像所得图像的深度方向的范围也会受到限定。因此，有时由于和本发明的技术思想没有直接关系的理由而需要进行多次摄像。此时通过适用本发明，能够使通过一次摄像所得的图像不受复共轭噪声的影响，并使整体成为对焦状态。因此，能够以良好的图像品质进行摄像。

另外，作为上述实施方式的控制组件30，可以采用个人电脑、工作站等常规结构的通用处理装置。即，也可以通过具有摄像组件20、驱动控制部40以及用于使它们动作的最小限度的控制功能的摄像装置、和通过执行记有上述处理内容的控制程序而作为控制组件30发挥功能的个人电脑等的组合来构成图像处理装置1。

如以上例示具体的实施方式进行说明的那样，在本发明中，可以将由在一次摄像中所得的反射光强度分布求出的断层图像中的第一表面的像与第二表面的共轭像之间的区域作为有效的图像区域。根据这种结构，能够将不含有第一表面以及第二表面的共轭像引起的噪声的图像区域作为有效的图像区域抽出。

另外，可以是如下的结构：相对于同一被摄像物使焦点深度互不相同来进行多次干涉光的检测，并在每次设定焦点深度时对参照光的光路长度进行设定，由所得的多个检测结果求出各焦点附近的反射光强度分布。根据本发明的原理，通过一次摄像获得排除了复共轭噪声的反射光强度分布的深度的范围受到容器壁部的厚度的限制。如果使焦点深度互不相同的多次检测结果叠加，则能够获得包含超过容器壁部的厚度的范围的图像品质良好的断层图像。

另外，当以从第一表面到物体光学系的焦点的距离比阈值大的方式设定焦点深度时，可以是以如下条件设定参照光的光路长度，使得：壁部的厚度为T、从第一表面到物体光学系的焦点的距离为D、从第二表面到与照明光的光路垂直的虚拟的平面即到该平面的照明光的光路长度与参照光的光路长度相等的参照基准面的距离为R，此时，成立

(D+T)/2＜R＜(D+2T)/2

的关系。当以值R满足这种条件的方式设定参照基准面时，能够使第一表面以及第二表面的共轭像的出现位置称为切实地夹持物体光学系的焦点的位置。因此，能够排除焦点附近的复共轭噪声的影响。通过这样按照焦点的深度与壁部的厚度的关系来设定参照基准面，从而能够在任意的焦点深度消除由壁部引起的复共轭噪声的影响。

另外，关于本发明的摄像装置，可以是，检测单元具备在参照光的光路上配置并规定参照光的光路长度的参照镜，控制单元具备：使参照镜的位置变化来调整参照光的光路长度的镜驱动机构、对物体光学系进行驱动来调整焦点深度的焦点调整机构。这种结构，根据物体光学系的焦点深度使参照镜的位置变化，从而能够对参照光的光路长度进行变更设定，适于实施上述发明。

另外，本发明的摄像方法可以具备在对参照光的光路长度进行设定之前取得与壁部的厚度有关的信息的工序。根据这种结构，容易基于与焦点深度的设定值和壁部的厚度有关的信息将参照光的光路长度调整为符合上述条件。

虽然以上按照特定的实施例对发明进行了说明，但是该说明并非限定性的含义。如果参照发明的说明，则与本发明的其它实施方式同样地，所公开的实施方式的各种变形例对于精通本技术的人员而言是明了的。因此认为所附权利要求书包含不脱离发明实质的范围内的该变形例或者实施方式。

产业上的利用可能性

本发明能够适用于全体FD－OCT摄像技术。尤其是在对在碟盘等容器中培养的细胞、细胞集块进行摄像的医学、生化学、制药的领域中特别适用。

符号说明

1—图像处理装置(摄像装置)；11—容器；20、20a、20b—摄像组件(检测单元)；22—分束器；23—物体光学系；24—参照镜；30—控制组件；31—CPU(控制单元)；33—信号处理部(信号处理单元)；40—驱动控制部；41—焦点调整机构；42—镜驱动机构；111—(容器11的)底部(壁部)；220—光纤耦合器；Sa—(容器11的)上部底面(第一表面)；Sb—(容器11的)下部底面(第二表面)；Sf—焦点面；Sp—椭球体(被摄像物)；Sr—基准参照面。

Claims (13)

1.一种摄像装置，其对在具有透光性的壁部的容器内所容纳的被摄像物进行断层摄像，

所述摄像装置的特征在于，具备：

摄像单元，其对信号光与参照光干涉而产生的干涉光通过分光器进行分光并通过光检测器进行检测从而输出与检出的所述干涉光对应的干涉信号，其中，该信号光是通过物体光学系对将从光源出射的宽带的低相干光所分支的一个分支光作为照明光而透过所述壁部向所述被摄像物入射且透过所述壁部出射的所述被摄像物的反射光进行聚光而得到的，该参照光是由另一个分支光生成的；

信号处理单元，其基于所述干涉信号对所述干涉光的光谱进行傅里叶变换而求出所述照明光的入射方向的所述被摄像物的反射光强度分布，并由该反射光强度分布生成断层图像；以及

控制单元，其对所述物体光学系相对于所述被摄像物的所述入射方向的焦点深度以及所述参照光的光路长度进行变更设定，并执行多次所述断层摄像，

所述控制单元构成为，

取得与所述壁部的厚度有关的信息，并设定比所述壁部的厚度小的阈值，

对每个所述断层摄像设定所述焦点深度，若根据所设定的所述焦点深度确定的从所述壁部的表面中的所述被摄像物侧的第一表面到所述物体光学系的焦点的距离小于所述阈值，则将所述参照光的光路长度设定为与到所述第一表面的所述照明光的光路长度相等的值。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述控制单元对所述参照光的光路长度进行以下设定，即从所述壁部的表面中的相对于所述第一表面与所述被摄像物为相反侧的第二表面到参照基准面的距离与所述壁部的厚度相等，其中，该参照基准面是与所述照明光的光路正交的虚拟的平面且到该平面的所述照明光的光路长度与所述参照光的光路长度相等。

3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，

所述信号处理单元将由所述反射光强度分布求出的所述断层图像中的所述第一表面的像与所述第二表面的共轭像之间的区域作为有效的图像区域。

4.根据权利要求2或者3所述的摄像装置，其特征在于，

所述信号处理单元由相对于同一所述被摄像物使所述焦点深度互不相同而得到的多个检测结果求出各焦点附近的所述反射光强度分布。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其特征在于，

所述阈值为所述壁部的厚度的一半。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其特征在于，

所述摄像单元具有参照镜，该参照镜配置在所述参照光的光路上并规定所述参照光的光路长度，

所述控制单元具有：

镜驱动机构，其使所述参照镜的位置变化来调整所述参照光的光路长度；以及

焦点调整机构，其对所述物体光学系进行驱动来调整所述焦点深度。

7.一种摄像装置，其对在具有透光性的壁部的容器内所容纳的被摄像物进行断层摄像，

所述摄像装置的特征在于，具备：

摄像单元，其对信号光与参照光干涉而产生的干涉光通过分光器进行分光并通过光检测器进行检测从而输出与检出的所述干涉光对应的干涉信号，其中，该信号光是通过物体光学系对将从光源出射的宽带的低相干光所分支的一个分支光作为照明光而透过所述壁部向所述被摄像物入射且透过所述壁部出射的所述被摄像物的反射光进行聚光而得到的，该参照光是由另一个分支光生成的；

信号处理单元，其基于所述干涉信号对所述干涉光的光谱进行傅里叶变换而求出所述照明光的入射方向的所述被摄像物的反射光强度分布，并由该反射光强度分布生成断层图像；以及

控制单元，其对所述物体光学系相对于所述被摄像物的所述入射方向的焦点深度以及所述参照光的光路长度进行变更设定，并执行多次所述断层摄像，

所述控制单元构成为，

取得与所述壁部的厚度有关的信息，并设定比所述壁部的厚度小的阈值，

对每个所述断层摄像设定所述焦点深度，若根据所设定的所述焦点深度确定的从所述壁部的表面中的所述被摄像物侧的第一表面到所述物体光学系的焦点的距离大于所述阈值，则按以下方式来设定所述参照光的光路长度，即：

所述壁部的厚度为T，

从所述第一表面到所述物体光学系的焦点的距离为D，

从所述壁部的表面中的相对于所述第一表面与所述被摄像物为相反侧的第二表面到参照基准面的距离为R时，其中，该参照基准面是与所述照明光的光路正交的虚拟的平面且到该平面的所述照明光的光路长度与所述参照光的光路长度相等，

成立(D+T)/2＜R＜(D+2T)/2的关系。

8.一种摄像方法，其对在具有透光性的壁部的容器内容纳的被摄像物进行断层摄像，

所述摄像方法的特征在于，具备：

对信号光与参照光干涉而产生的干涉光进行检测并将与检出的所述干涉光对应的干涉信号输出的工序，其中，该信号光是通过物体光学系对将从光源出射的宽带的低相干光所分支的一个分支光作为照明光而透过所述壁部向所述被摄像物入射且透过所述壁部出射的所述被摄像物的反射光进行聚光而得到的，该参照光是由另一个分支光生成的；以及

基于所述干涉信号对所述干涉光的光谱进行傅里叶变换而求出所述照明光的入射方向的所述被摄像物的反射光强度分布，并由该反射光强度分布生成断层图像的工序，

对所述物体光学系相对于所述被摄像物的所述入射方向的焦点深度以及所述参照光的光路长度进行变更设定，并执行多次所述断层摄像，

取得与所述壁部的厚度有关的信息，并设定比所述壁部的厚度小的阈值，

对每个所述断层摄像设定所述焦点深度，若根据所设定的所述焦点深度确定的从所述壁部的表面中的所述被摄像物侧的第一表面到所述物体光学系的焦点的距离小于所述阈值，则将所述参照光的光路长度设定为与到所述第一表面的所述照明光的光路长度相等的值。

9.根据权利要求8所述的摄像方法，其特征在于，

对所述参照光的光路长度进行以下设定，即从所述壁部的表面中的相对于所述第一表面与所述被摄像物为相反侧的第二表面到参照基准面的距离与所述壁部的厚度相等，其中，该参照基准面是与所述照明光的光路正交的虚拟的平面且到该平面的所述照明光的光路长度与所述参照光的光路长度相等。

10.根据权利要求9所述的摄像方法，其特征在于，

将由所述反射光强度分布求出的所述断层图像中的所述第一表面的像与所述第二表面的共轭像之间的区域作为有效的图像区域。

11.根据权利要求9或者10所述的摄像方法，其特征在于，

相对于同一所述被摄像物使所述焦点深度多阶段地互不相同来进行多次所述干涉光的检测，并在每次设定所述焦点深度时设定所述参照光的光路长度。

12.根据权利要求9或10所述的摄像方法，其特征在于，

具备在设定所述参照光的光路长度之前取得与所述壁部的厚度相关的信息的工序。

13.一种摄像方法，其对在具有透光性的壁部的容器内容纳的被摄像物进行断层摄像，

所述摄像方法的特征在于，具备：

对信号光与参照光干涉而产生的干涉光进行检测并将与检出的所述干涉光对应的干涉信号输出的工序，其中，该信号光是通过物体光学系对将从光源出射的宽带的低相干光所分支的一个分支光作为照明光而透过所述壁部向所述被摄像物入射且透过所述壁部出射的所述被摄像物的反射光进行聚光而得到的，该参照光是由另一个分支光生成的；以及

基于所述干涉信号对所述干涉光的光谱进行傅里叶变换而求出所述照明光的入射方向的所述被摄像物的反射光强度分布，并由该反射光强度分布生成断层图像的工序，

对所述物体光学系相对于所述被摄像物的所述入射方向的焦点深度以及所述参照光的光路长度进行变更设定，并执行多次所述断层摄像，

取得与所述壁部的厚度有关的信息，并设定比所述壁部的厚度小的阈值，

对每个所述断层摄像设定所述焦点深度，若根据所设定的所述焦点深度确定的从所述壁部的表面中的所述被摄像物侧的第一表面到所述物体光学系的焦点的距离大于所述阈值，则按以下方式来设定所述参照光的光路长度，即：

所述壁部的厚度为T，

从所述第一表面到所述物体光学系的焦点的距离为D，

从所述壁部的表面中的相对于所述第一表面与所述被摄像物为相反侧的第二表面到参照基准面的距离为R时，其中，该参照基准面是与所述照明光的光路正交的虚拟的平面且到该平面的所述照明光的光路长度与所述参照光的光路长度相等，

成立(D+T)/2＜R＜(D+2T)/2的关系。

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