CN110178015A - 摄像方法以及摄像装置 - Google Patents

Abstract

在利用来自被摄像物的反射光和参照光的干涉来对容器内的被摄像物进行摄像的技术中，确定透过容器的壁部进行摄像的断层图像的焦点位置。当将参照镜定位于到物体光学系对焦于容器的第一主面时的第一主面为止的物体光路长度与参照光路长度相等的位置时，将来自容器的第二主面的反射光的强度成为最大的物体光学系的焦点位置调整量作为第二调整量，将由干涉信号求出的反射光强度分布中的物体光学系的光轴方向的第一主面与第二主面的距离作为第一距离。在由将物体光学系的焦点位置调整量设定于第三调整量而取得的干涉信号求出的反射光强度分布中，将与光轴方向的第一主面的距离为由第三调整量与第二调整量之差乘以介质的折射率的平方所得的值和第一距离之和表示的第二距离的位置，作为物体光学系的焦点位置。

Description

摄像方法以及摄像装置

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。尤其涉及透过具有透光性的容器的壁部对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。作为这种技术之一，可利用光学相干断层成像(Optical CoherenceTomography；OCT)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。

在OCT摄像技术中，对图像品质产生影响的因素包括：使从被摄像物反射的信号光聚光的物体光学系的焦点的设定位置、参照基准面(也称为相干门)的设定位置。参照基准面是信号光的光路长度与参照光的光路长度相等的、信号光的光路上的虚拟的面。包含被摄像物的详细信息的是来自焦点位置附近的信号光，干涉光的强度大而能够高精度地取出被摄像物的信息的是来自参照基准面附近的信号光。因此，为了获得良好的图像品质而需要对它们的设定位置进行调整。但是，从摄像所得的断层图像中读取拍摄该图像时的焦点以及参照基准面处于哪个位置是困难的。因此，不具备丰富经验的用户难以适当地进行这些位置设定。

例如专利文献1所述的技术，其通过对信号光的光路长度与参照光的光路长度的光路长度差进行调整而取得期望的品质的断层图像。该技术在对相干门的位置多阶段地进行变更的同时进行摄像，并分别由所得图像求出相干门的最佳位置。该技术设定为眼科用摄像设备，所公开的装置对视网膜进行摄像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016－019635号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在以容器中所载置的细胞等为被摄像物的摄像中，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，信号光会经由容器壁部而聚光。由于容器对信号光的折射，被摄像物的焦点位置可能会与无容器介入时的焦点位置有所不同。并且作为容器可以使用在壁部的厚度、折射率的方面不同的各种类型。在这种情况下确定断层图像的焦点位置的方法还没有出现。因此存在更加难以对焦点位置以及参照光路长度进行调整的难题。

用于解决课题的方案

本发明针对上述课题而做出，其目的在于提供如下技术：在利用来自被摄像物的反射光和参照光的干涉来对容器内的被摄像物进行摄像的技术中，能够确定透过容器的壁部进行摄像的断层图像的焦点位置。

本发明的一个方案是一种摄像方法，其对具有透光性的壁部的容器所载置的介质中的被摄像物进行断层摄像，该摄像方法具备：使信号光与参照光发生干涉并取得与干涉光的检测结果对应的干涉信号的工序，其中，该信号光是使从光源出射的低相干光所分支的一个分支光向所述被摄像物入射并使其反射光透过所述壁部而通过物体光学系进行聚光所得到的，该参照光是使另一个分支光在参照镜进行反射所得到的；基于所述干涉信号而求出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；以及确定所述断层图像内的所述物体光学系的焦点位置的工序。

另外，本发明的另一方案是一种摄像装置，其对具有透光性的壁部的容器所载置的介质中的被摄像物进行断层摄像，该摄像装置具备：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，该信号光是使从光源出射的低相干光所分支的一个分支光向所述被摄像物入射并使其反射光透过所述壁部而通过物体光学系进行聚光所得到的，该参照光是使另一个分支光在参照镜进行反射所得到的；信号处理单元，其基于所述干涉信号而求出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；焦点位置调整单元，其对所述物体光学系的光轴方向上的所述物体光学系的焦点位置进行变更；镜位置调整单元，其对沿着所述参照方向的光路的方向上的所述参照镜的位置进行变更；以及焦点位置计算单元，其计算所述断层图像内的所述物体光学系的焦点位置。

并且，在这些发明中，为了实现上述目的，当将所述信号光的光路长度称为物体光路长度，并将所述参照光的光路长度称为参照光路长度时，将所述物体光学系对焦于所述壁部的主面中的所述物体光学系侧的第一主面时的所述物体光学系的焦点位置调整量作为第一调整量，当将所述参照镜定位于到所述物体光学系的焦点位置调整量为所述第一调整量时的所述第一主面为止的所述物体光路长度与所述参照光路长度相等的位置时，将来自所述壁部的主面中的所述被摄像物侧的第二主面的反射光的强度成为最大的所述物体光学系的焦点位置调整量作为第二调整量，将由所述干涉信号求出的所述反射光强度分布中的所述物体光学系的光轴方向的所述第一主面与所述第二主面的距离作为第一距离，在由将所述物体光学系的焦点位置调整量设定于在与所述第一调整量之间夹有所述第二调整量的第三调整量而取得的所述干涉信号求出的所述反射光强度分布中，将与所述光轴方向的所述第一主面的距离为由所述第三调整量与所述第二调整量之差乘以所述介质的折射率的平方所得的值和所述第一距离之和表示的第二距离的位置，作为与该反射光强度分布对应的所述断层图像内的所述物体光学系的所述焦点位置。

在此，所谓“焦点位置调整量”是指：通过对物体光学系进行操作而得到的空气中的焦点位置的移动量。例如在将焦点位置调整量从第一调整量变更为第二调整量的情况下，如果是在空气中，则焦点位置会以与第一调整量和第二调整量之差相当的量发生变化。另一方面，在透过容器的壁部而在容器内的介质中进行对焦的情况下，焦点位置会因容器以及介质的折射率的影响而与在空气中的焦点位置以及变化量并不一致。

在光穿过容器的壁部的情况下，其光路长度与物理的长度能够经由容器的折射率而相互地变换。在本发明的情况下，焦点位置调整量的变化量与焦点位置的变化量能够经由容器的折射率而相互地变换。但是，由于容器壁部的厚度、折射率是多种多样的，因此难以对断层图像中的焦点位置准确地进行确定。

在本发明中，能够如以下这样来对断层图像的焦点位置进行确定。首先，将物体光学系对焦于壁部的主面中的物体光学系侧的第一主面时的物体光学系的焦点位置调整量作为第一调整量。由于来自第一主面的反射光不会在容器内通过，因而此时的物体光路长度不受容器的折射率影响。因此，用于使这时的物体光路长度与参照光路长度一致的参照镜的位置也容易求出。

在由以将参照镜定位于这样的位置的状态检出的干涉光求出的反射光强度分布中，会在深度为0的位置出现与来自第一主面的反射光对应的成分。另外，与来自壁部的主面中的与第一主面为相反侧的主面、即被摄像物侧的第二主面的反射光对应的成分，应当出现在从第一主面起以与壁部的厚度对应的距离偏离的位置。该距离表示第一主面与第二主面之间的光路长度的差、即壁部的光学的厚度，是由壁部的物理的厚度乘以折射率而得到。该值为本发明的第一距离。

另外，在将参照镜的位置固定时，在反射光强度分布中与来自第二主面的反射光对应的成分成为最大的是物体光学系对焦于第二主面时。如果求出获得这样的条件的焦点位置调整量，则能够对用于使物体光学系对焦于第二主面的焦点位置调整量进行确定。并将其作为第二调整量。第一调整量和第二调整量之差乘以折射率所得的值表示分别对焦于第一主面以及第二主面时的焦点位置间的物理的距离、即壁部的厚度。

可以考虑在以焦点位置调整量设定于第三调整量的状态取得的断层图像中，根据这些信息来确定实际的焦点位置在哪里。此外，断层图像中的被摄像物的深度方向位置会因摄像时的参照光路长度的设定而变动。更一般地，在作为断层图像的基础的反射光强度分布中，只要作为与物理的位置已知的基准物对应的成分的位置所对应的相对位置来确定焦点位置即可。原因在于，这些相对位置根据两者间的物体光路长度的差来决定，而与参照光路长度的设定无关。

在这里将容器的第一主面用作基准。用于使物体光学系对焦于第一主面的焦点位置的位置调整量以及用于使此时的物体光路长度与参照光路长度一致的参照镜的位置是已知的。因此，如果能够以第一主面为基准来表示焦点位置，则能够根据此时的参照镜的位置与摄像时的参照镜的位置的关系来确定断层图像中的绝对的焦点位置。

首先考虑反射光强度分布中的第二主面与焦点位置的距离。由于在第二主面与焦点位置之间不存在容器的壁部，因此只要仅考虑穿过容器所载置的介质的光即可。使位置调整量从对焦于第二主面的第二调整量向第三调整量变化时的介质内的焦点位置的物理的变化量，是由第二调整量和第三调整量之差乘以介质的折射率而得到。

另一方面，在反射光强度分布中，与第二主面对应的成分的出现位置和焦点位置的距离，由两者的物理的距离与介质的折射率的乘积表示。由于上述的这样两者的物理的距离是第二调整量和第三调整量之差乘以介质的折射率而得到，因此第二调整量和第三调整量之差乘以介质的折射率的平方所得的值，表示反射光强度分布中的第二主面与焦点位置的距离。通过使该距离与反射光强度分布中的第一主面与第二主面的距离即第一距离相加，从而求出以第一主面为基准时的焦点位置。

如果这样来确定反射光强度分布中焦点位置，则能够明示例如在断层图像中对焦于哪个位置。由此，例如用户能够一边观察断层图像一边进行使焦点位置向被摄像物中的期望的位置移动的操作。另外，由于在断层图像中显示焦点位置在哪里依存于摄像时的参照光路长度，因此能够通过参照光路长度的变更设定来任意地设定断层图像中的焦点位置的表示位置。

发明的效果

如上所述，根据本发明，能够将反射光强度分布中的焦点位置确定为与第一主面的位置相对的相对位置。基于由实际检出的光所得的信息来确定焦点位置，因此该方法在容器壁部的厚度、折射率未知的情况下也成立。

本发明的所述及其它目的和新特征参照附图和以下详细的说明而能够更加清楚明了。但是，附图仅用于说明解释而非对本发明的范围进行限定。

附图说明

图1是表示本发明的摄像装置的一实施方式的图。

图2A是对该摄像装置的摄像原理进行说明的图。

图2B是对该摄像装置的摄像原理进行说明的图。

图3A是表示OCT装置的具体的结构例的图。

图3B是表示OCT装置的具体的结构例的图。

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。

图5是表示参照基准面的位置和反射光强度分布的关系的图。

图6是示意性地表示透过容器进行聚光的情况的光路的图。

图7是表示焦点位置确定处理的原理的图。

图8A是表示用于确定对焦于容器的下部底面的条件的处理的图。

图8B是表示用于确定对焦于容器的下部底面的条件的处理的图。

图9A是表示用于确定对焦于容器的上部底面的条件的处理的图。

图9B是表示用于确定对焦于容器的上部底面的条件的处理的图。

图9C是表示用于确定对焦于容器的上部底面的条件的处理的图。

图10A是表示参照光路长度和焦点位置的关系的图。

图10B是表示参照光路长度和焦点位置的关系的图。

图11是表示用于确定焦点位置和参照光路长度的关系的处理的流程图。

图12A是表示容器底部较厚时的光学的厚度的求法的图。

图12B是表示容器底部较厚时的光学的厚度的求法的图。

图12C是表示容器底部较厚时的光学的厚度的求法的图。

图13是表示该摄像装置的摄像处理的流程图。

具体实施方式

图1是表示本发明的摄像装置的一实施方式的图。该摄像装置1以在培养基M中培养的细胞、由许多细胞构成的椭球体(细胞集块)、组织样结构体等(以下统称为“细胞等”)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被摄像物的立体像。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所示那样来设定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。

摄像装置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，该容器11是玻璃制或者树脂制的透明且均质的具有平底的浅盘状的碟盘。预先在容器11中注入了预定量的适当的培养基M，在培养基中在容器11的底部111附近培养了椭球体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。

在由保持部10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(OpticalCoherence 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、闸门27，详情后述。

另外，摄像装置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 Processing Unit：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。

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后述的信号处理而生成被摄像物的断层图像。3D复原部34具有基于所拍摄的多个断层图像的图像数据而生成所拍摄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。信号处理部33以及3D复原部34可以构成为专用的硬件，或者也可以由通过CPU31执行的程序以软件方式来实现。

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是对该摄像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是示意性地表示椭球体的断层摄像的状态的图。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。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。以下有时将深度方向(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。以照明光的光中心与光轴一致的方式来设定物体光学系23的配置。

当用户经由输入器件351提供焦点深度的设定信息时，则焦点调整机构41根据设定信息来对物体光学系23的焦点位置进行变更。具体而言，用户作为设定输入而输入：使焦点位置调整量、即物体光学系23的焦点位置从预定的初始位置起以何种程度移动。焦点调整机构41例如使物体光学系23所含的物镜在光轴方向上移动，从而能够变更焦点位置。该情况下，能够将物镜的移动量作为焦点位置调整量。也可以构成为以预定的步长单位分阶段地使焦点位置发生变化。

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内并被其内部的结构物反射。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作为通过物体光学系23进行了聚光的信号光被送至分束器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，即该参照镜24能够以其反射面相对于光L3的入射方向呈垂直的方式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。参照镜24的位置可以根据摄像的用途而自动地设定，并可以根据用于通过输入器件351进行的设定输入来适当变更。

在参照光L3、L5的光路上设有可自如开闭的闸门27。闸门27通过驱动控制部40进行控制。在根据来自驱动控制部40的控制指令使闸门27关闭的状态下，闸门27在参照光L3的光路上遮蔽参照光L3。因此，不再有参照镜24的反射光L5向分束器22入射。另一方面，在闸门27打开的状态下，参照光L3在参照镜24被反射，并作为反射光L5向分束器22入射。

在椭球体Sp的表面或内部的反射面被反射的反射光(信号光)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，会在信号光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)。

在该实施方式的摄像组件20中，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上的光束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。

另外，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，从而能够如图2B所示那样，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装置中发挥这样的分波、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。

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，将在图1中行进于空间中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，也能够通过焦点调整机构41使物体光学系23向相对于容器11接近、远离的方向移动，从而能够对物体光学系23相对于被摄像物的焦点深度进行调整。另外，通过镜驱动机构42使参照镜24沿着光的入射方向移动，从而能够对参照光的光路长度进行变更。另外，在这些例中也在参照光的光路设置可开闭的闸门27。

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能够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5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，将参照基准面Sr如以下这样进行定义。即，参照基准面Sr是参照系光路中的与参照镜24的反射面对应的、即处于彼此的光路长度相等的位置的虚拟的平面。另外，将容器11的底部111中的靠近物体光学系23侧的表面称为下部底面Sa，并将与其为相反侧的表面也就是靠近被摄像物即椭球体Sp侧的与培养基接触的内底面称为上部底面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，以下将物体系光路的光路长度称为“物体光路长度”，并将参照系光路的光路长度称为“参照光路长度”。

另外，为了后面的说明，以符号T来表示下部底面Sa与上部底面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Sb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Sb)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光路长度(物体光路长度)与在参照镜24的反射面被反射的光的光路长度(参照光路长度)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)的距离对应的深度的位置。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5所示那样，在反射光强度分布中，与焦点面Sf对应的信号Pf、与下部底面Sa对应的信号Pa、与上部底面Sb对应的信号Pb，分别出现在与从参照基准面Sr起的距离对应的位置。

此时的“距离”严格地讲是光路长度的差。因此，具有与空气的折射率不同的折射率的容器11以及穿过培养基M的物体系光路上的各面的物理的距离、与在反射光强度分布中所示的各面的光学的距离也不是必须相同。空气中的折射率大致为1。另一方面，广泛用作容器11的材料的玻璃、丙烯酸树脂等的折射率大于1而为1.5左右，一般的培养基M的主成分即水的折射率为1.33左右。

以下将空气的折射率近似为1，并以符号Nc表示容器11的折射率，以符号Ns表示培养基M的折射率。另外，在被摄像物为细胞等的情况下，可知其折射率大致与水相同。因此，以下设为被摄像物即椭球体Sp的折射率也与培养基M相等。

图6是示意性地表示透过容器进行聚光时的光路的图。如上所述，容器11的折射率Nc比空气中高，而培养基M以及椭球体Sp的折射率Ns小于容器11的折射率Nc。因此，如图6所示，光在容器11的下部底面Sa与空气的界面以及上部底面Sb与培养基M的界面分别发生折射。因此，当从物体光学系23进行观察时，物体光学系23的焦点面Sf的深度成为与在空气中的焦点距离FD不同的深度。

这样，因在容器11表面的折射而焦点位置发生变动，并且其变动的方式因容器底部111的材料、厚度而变化。因此，用户无法准确知晓在摄像所得断层图像中对焦于哪个位置。并且，物体光学系23的焦点位置的调整量与被摄像物的焦点位置的变化量不一致。因此，如果用户不对物体光学系23进行某种设定输入则不知道能否使焦点对准期望的位置。

当明确了对焦于哪个位置来拍摄断层图像时，则便于用户对焦点位置、参照光路长度进行调整。为此目的，需要在透过容器11进行摄像时也考虑到折射的影响来确定断层图像中的焦点位置。以下对能够实现该确定的本实施方式的焦点位置确定处理的原理以及具体的处理内容进行说明。

图7是表示焦点位置确定处理的原理的图。如图7所示，虚拟地考虑：物体光学系23对焦于容器11的下部底面Sa内的点F1的情形、对焦于容器11的上部底面Sb内的点F2的情形、以及对焦于培养基M内的任意的点F3的情形。包含点F3的水平面与对焦于培养基内时的焦点面Sf相当。另外，将分别对焦于点F1、点F2、点F3所需的物体光学系23的焦点位置调整量分别设为OP1、OP2、OP3。

如图4所示，容器底部111的物理的厚度由符号T表示，容器11的上部底面Sb与焦点面Sf的物理的距离由符号D表示。另外，容器11的折射率由符号Nc表示，培养基M(以及椭球体Sp)的折射率由符号Ns表示。

此外，如上所述，在透过折射率不同的物质行进的光中，光路的物理的长度与光路长度不一定一致。因此，以下根据需要将表示Z方向上的物理的距离的座标轴设为Zo，并将表示与光路长度对应的光学的距离的座标轴设为Zr进行区别。

考虑从物体光学系23对焦于容器11的下部底面Sa的状态起对焦点位置进行变更并对焦于上部底面Sb的情况。此时的焦点位置的移动量与容器底部111的厚度T相等。另一方面，实现该移动所需的物体光学系23的焦点位置调整量使用埋没于其间的物质的折射率Nc并通过下式表达为：

|OP2－OP1|＝T/Nc…(1)。

同样地，考虑从物体光学系23对焦于容器11的上部底面Sb的点F2的状态起向对焦于点F3的状态变化的情况。此时的焦点位置的移动量和容器11的上部底面Sb与焦点面Sf的距离D相等。另一方面，实现该移动所需的物体光学系23的焦点位置调整量使用埋没于其间的物质的折射率Ns并通过下式表达为：

|OP3－OP2|＝D/Ns…(2)。

接下来，考虑与各面Sa、Sb、Sf对应的信号成分在由检出的干涉光求出的反射光强度分布的曲线中出现的位置。各信号成分间的间隔与各面间的光路长度相当。因此，与下部底面Sa对应的信号Pa和与上部底面Sb对应的信号Pb的距离成为两者的物理的距离T乘以其间的折射率Nc所得的值T·Nc。同样地，与上部底面Sb对应的信号Pb和与焦点面Sf对应的信号Pf的距离成为两者的物理的距离D乘以其间的折射率Ns所得的值D·Ns。

虽然各信号成分在表示反射光强度分布的座标轴Zr上出现的绝对的位置会因基准参照面的位置而变化，但是各信号成分间的距离不发生变化。因此，就反射光强度分布的曲线中的焦点位置而言，只要能够表示为与在曲线中出现的特定的信号成分对应的相对位置即可。例如能够以容器11的下部底面Sa的位置为基准进行表示。当以该位置为原点时，由图7可知，焦点位置Zrf能够通过下式表达为：

Zrf＝D·Ns+T·Nc…(3)

向该式代入式(2)而可得下式：

Zrf＝|OP3－OP2|·Ns²+T·Nc…(4)。

式(4)的右边第一项的含义是：从容器11的上部底面Sb到焦点面Sf的距离由从对焦于容器11的上部底面Sb的状态起的摄像时的焦点位置调整量和培养基M的折射率Ns来表达。另外，右边第二项表示容器底部111的光学的厚度。

折射率Ns由培养基M的种类决定，如果确定了培养基M则其值为已知。因此，对于任意的容器11而言，如果知道对焦于上部底面Sb所需的焦点位置调整量OP2、容器底部111的光学的厚度T·Nc，则能够通过式(4)求出以任意的焦点位置调整量OP3进行摄像的断层图像的焦点位置Zrf。以下按照顺序对用于确定这些值的具体的处理内容的流程进行说明。

图8A以及图8B是表示用于确定物体光学系对焦于容器的下部底面的条件的处理的图。首先，求出物体光学系23对焦于容器11的下部底面Sa所需的条件，具体而言是所需的焦点位置调整量OP1。如图8A所示，当物体光学系23与下部底面Sa的距离和焦点距离FD相等时，物体光学系23对焦于下部底面Sa。求出这样的焦点位置调整量OP1。

在图8A中如点线箭头所示，在下部底面Sa的附近使物体光学系23的焦点位置调整量发生变化并检测信号光的强度。例如，从焦点位置处于比下部底面Sa靠前位置的状态起使物体光学系23逐渐接近下部底面Sa，从而能够对焦点位置进行扫描。在该状态下仅考虑在空气中的光的传播即可，因此如果物体光学系23的焦点距离FD已知，则能够比较容易地进行位置调整。

信号光的检测在遮蔽参照光的光路的闸门27关闭的状态下执行。因此，向光检测器26入射的光不是信号光与参照光的干涉光而仅为信号光。能够利用从分光器25向光检测器26入射的光中的特定的波长成分的强度、或者各成分的强度的合计、积分值等来评价信号光的强度。如图8B所示，当物体光学系23对焦于下部底面Sa时，信号光的强度最大。即，能够将信号光的强度最大的状态视为对焦状态，确定此时的焦点位置调整量OP1。以下将该值OP1称为“第一调整量”。

在图9A、图9B以及图9C是表示用于确定物体光学系对焦于容器的上部底面的条件的处理的图。如图9A所示，以如上述那样得出的、物体光学系23对焦于下部底面Sa的状态下的物体光路长度与参照光路长度一致的方式来对参照镜24的位置进行调整。由于在此时的物体系光路中不含容器11，因此通过对基于焦点调整机构41的焦点位置调整量和基于镜驱动机构42的镜位置调整量适当地进行设定，从而容易使各自的光路长度一致。由此，将参照基准面Sr设定于下部底面Sa。

在该状态下利用光检测器26进行检测。此时闸门27打开，信号光与参照光的干涉光向光检测器26入射。当由所接收的干涉光求出反射光强度分布时，则如图9C所示那样，来自在物体系光路中处于参照基准面Sr的位置的下部底面Sa的信号Pa出现在深度为0的位置。另外，在此之后的位置出现来自上部底面Sb的信号Pb。由这样的曲线求出的座标轴Zr上的信号Pa与信号Pb的距离相当于两者的光学的距离、即容器底部111的光学的厚度。这样求出的值是式(4)的右边第二项的值T·Nc。

另外，信号Pb的强度在物体光学系23对焦于上部底面Sb状态时成为最大。因此，能够在使物体光学系23的焦点位置调整量变化的同时检测干涉光并计算反射光强度分布，并确定信号Pb的强度为最大时的物体光学系23的焦点位置调整量。此时的焦点位置调整量为值OP2。以下将该值OP2称为“第二调整量”。

如果这样求出OP1、OP2以及T·Nc各值，则能够由这些值以及式(1)分别唯一地求出容器底部111的厚度T和折射率Nc。但是，为了确定由式(4)所示的焦点位置，只要求出容器底部111的光学的厚度T·Nc即可，而不是必须对厚度T和折射率Nc分别进行确定。

摄像时的焦点位置调整量OP3是由用户适当设定的值。以下将该值OP3称为“第三调整量”。通过到此为止的处理而已知值OP2、T·Nc以及Ns。因此，能够相对于任意设定的焦点位置调整量OP3，利用式(4)来确定反射光强度分布中的焦点位置Zrf。此外，在进行摄像时，能够将规定参照光路长度的基准参照面Sr的位置与焦点位置独立地设定。任意的焦点位置调整量(第三调整量)OP3以及参照光路长度的设定值成立的一般式能够以如下方式求出。

图10A以及图10B是表示参照光路长度和焦点位置的关系的图。虽然基本的观点与上述相同，但是能够对参照基准面Sr的位置、即参照光路长度Lr任意地进行设定。在反射光强度分布中求出以参照基准面Sr为基准时的到焦点位置的距离Zf。将物体系光路中的到容器11的下部底面Sa为止的物体光路长度设为Lo时，由图10A所示的关系可知：

Lr+Zf＝Lo+Zrf＝Lo+D·Ns+T·Nc＝Lo+|OP3－OP2|·Ns²+T·Nc…(5)。

该式(5)的含义如下。

如图10B所示，由反射光强度分布得到的断层图像It包含以参照基准面Sr为图像的一端而规定的摄像范围内的被摄像物的像。在该断层图像It中，从与参照基准面Sr对应的图像端到焦点位置的距离、即图像中的焦点深度由式(5)中的值Zf表示。这样，利用式(5)将断层图像It中的物体光学系23的焦点深度Zf、与摄像时的焦点位置调整量OP3以及参照光路长度Lr关联起来。

因此，例如能够根据摄像时的条件来确定断层图像中的对焦位置。因此，例如能够向所显示的断层图像附加表示焦点位置的信息。在FD－OCT摄像装置中，能够使从被摄像物上的光扫描起到断层图像化为止的时间延迟减小，能够实现实质上实时的显示。如果能够在实时显示的断层图像中显示表示对焦位置的线条、记号等，则用户能够与进行显微镜观察的情况同样地一边观察图像一边进行焦点位置的调整。

另外，例如在为了变更摄像范围而变更参照光路长度的情况下，也求出与参照基准面Sr对应的图像端和焦点位置的关系。因此，在变更后显示的断层图像中也能够准确地指出焦点位置。即，即使在因参照光路长度的变更而断层图像所含范围发生变化的情况下，也能够随着该变化而使焦点位置的显示位置发生变化。

反过来说，也能够在将图像端和显示上的焦点位置的距离维持恒定的状态下使焦点位置移动。即，当变更了物体光学系23的位置调整量OP3时，基于式(5)并以图像内的焦点位置Zf恒定的方式而使参照光路长度Lr发生变化，从而能够使断层图像中的焦点位置始终恒定。由此，例如能够满足使图像中的特定位置(例如中央)始终为焦点位置的要求。

具体而言，例如能够根据用户设定来决定对将焦点位置设定于断层图像中的何处的图像进行摄像。即，如果用户设定了从图像端到焦点位置的距离，则即使焦点位置发生了移动也能避免图像内的焦点位置发生变化。该情况下，当用户进行变更焦点位置的操作时，虽然与被摄像物对应的对焦位置会发生移动，但是断层图像内的焦点位置不会变化，因此随着焦点位置的变更，被摄像物的像会向深度方向滚动。

另外，在OCT摄像中也是在参照基准面的附近具有最好的图像品质。由于焦点位置和参照基准面的位置的关系明确且能够管理两者的距离，因此能够抑制它们的偏差而引起的图像品质的劣化。尤其是在为了提高分辨率而使用数值孔径较大的物体光学系的情况下，可能会由于脱离视场深度的范围而在参照基准面的附近导致图像不清晰。由于通过式(5)可明示了焦点位置和参照基准面的位置，从而能够防止这样的问题。例如，在根据用户的操作来变更焦点位置以及参照光路长度的摄像装置中，能够预先确定焦点位置和参照基准面的距离的上限，并禁止超过该上限的设定来进行运用。

这样，在容器底部111的厚度、折射率等未知的情况下，也能够通过使照明光向供摄像所用的容器11入射并进出各种计测，从而能够取得用于确定断层图像中的焦点位置的信息。以下对为此所需的处理的具体内容进行说明。

图11是表示用于确定焦点位置和参照光路长度的关系的处理的流程图。如后述那样，该处理在将载置有包含被摄像物的培养基M的容器11安置于摄像装置1之后作为针对被摄像物的摄像的前处理而执行。首先，对物体光学系23的焦点位置进行初始设定(步骤S101)。初始状态的焦点位置可以自动设定于适当的位置，或者也可以由用户通过概略的调整操作来设定。在自动设定的情况下，优选设定为对焦于比容器11的下部底面Sa更靠下方的位置。另外，闸门27在参照系光路上定位于遮蔽参照光的遮蔽位置(步骤S102)。

从该状态起，焦点调整机构41对物体光学系23进行驱动而对焦点位置多阶段地进行变更设定，而每当此时光检测器26都进行检测(步骤S103)。此时由于参照系光路的光被遮蔽，因此仅有来自物体系光路上的反射面的反射光、即信号光被光检测器26检出。在物体系光路中产生最强反射光的是容器11的下部底面Sa，当物体光学系23对焦于下部底面Sa时反射光强度成为最大。因此，当检出的光的强度成为最大时，视为对焦于下部底面Sa，并将此时的焦点位置调整量作为第一调整量OP1存储(步骤S104)。

接下来，将闸门27定位于偏离参照系光路而使参照光通过的通过位置(步骤S105)。并且，将物体光学系23的焦点位置调整量设定为第一调整量OP1，并且以此时的物体光路长度和参照光路长度相同的方式来设定参照镜24的位置(步骤S106)。此时的参照光路长度相当于式(5)中的值Lo。由于到下部底面Sa为止的物体系光路不含容器内部，因此能够根据摄像组件20各部的机械的尺寸而预先求出使物体光路长度与参照光路长度一致所需的条件。另外，也能够在反射光强度分布中根据下部底面Sa的位置与参照基准面的位置一致时的焦点位置调整量和参照镜位置的机械的位置关系而求出。

并且，在使物体光学系23的焦点位置向上方、即从容器11的下部底面Sa侧朝向上部底面Sb侧多阶段地变化的同时利用光检测器26来进行检测。此时所检出的是由信号光和参照光合成的干涉光。信号处理部33根据检出的干涉光的光谱来计算深度方向的反射光强度分布(步骤S107)。

最接近下部底面Sa的反射面是容器11的上部底面Sb。当物体光学系23对焦于上部底面Sb时，在反射光强度分布中与上部底面Sb对应的位置出现最强的信号成分。因此，当使焦点位置依次变化而求出反射光强度分布时，与上部底面Sb对应的信号成分的强度在对焦于上部底面Sb的状态下成为极大。如果检出这样的极大值(在步骤S108中为“是”)，则视为对焦于上部底面Sb，并将此时的焦点位置调整量作为第二调整量OP2存储(步骤S110)。另外，在反射光强度分布中将与下部底面Sa对应的信号成分Pa和与上部底面Sb对应的信号成分Pb的距离作为容器底部111的光学的厚度(T·Nc)存储起来(步骤S111)。

但是，在容器底部111较厚的情况有可能无法检出极大值。这是由于：在此阶段将参照基准面Sr设定于容器11的下部底面Sa，在与能够产生信号光和参照光的干涉的范围相比的更远位置存在上部底面Sb的情况下，无法检出与上部底面Sb对应的反射光。在这样的情况下(在步骤S108中为“否”)，对参照镜24的位置进行变更而再次进行光检测(步骤S109)。

图12A、图12B、图12C是表示容器底部较厚时的光学的厚度的求法的图。如图12A所示，在OCT摄像中由参照基准面Sr检出来自预定的摄像范围R内的反射面的反射光。并且在这里不考虑复共轭信号的影响。当容器底部111的厚度T比摄像范围R的尺寸大时，在使参照基准面Sr与下部底面Sa一致的状态下，无法检出来自上部底面Sb的反射光。此时，如图12B所示，使参照镜24以距离ΔM进行偏移移动而使参照光路长度发生变化，从而使上部底面Sb包含于摄像范围R。通过这样，能够检出来自上部底面Sb的反射光。

如图12C所示，由于在反射光强度分布的曲线中原点偏移了参照光路长度的偏移量，因此在偏移后的曲线中将与上部底面Sb对应的信号成分Pb的位置和原点的距离Z2与偏移量ΔM相加，从而能够计算下部底面Sa和上部底面Sb的光路长度差、即容器底部111的光学的厚度T·Nc。另一方面，物体光学系23对焦于上部底面Sb的条件不受参照光路长度的影响。因此，能够与偏移量无关地将信号成分Pb成为极大的焦点位置调整量作为第二调整量OP2。

回到图11继续进行说明。通过到此为止的处理分别求出式(5)所含的参数OP2、Lo、T·Nc。其它参数Lr、Zf、OP3在摄像时确定，折射率Ns具有所使用的培养基M所固有的值。因此，在摄像前成为取得了全部所应取得的参数的状态。

此外，虽然不是在摄像中必须的处理，但是能够通过对值OP1、OP2、T·Nc进行确定，并使用这些值和式(1)而分别计算容器11的厚度T以及折射率Nc(步骤S112)。

图13是表示该摄像装置中的摄像处理的流程图。当在培养基M中包含被摄像物的容器11被安置于保持部10时(步骤S201)，CPU31执行预先存储的控制程序并使装置各部进行以下所示的动作，从而实现摄像处理。首先，从用户受理与容器11中的培养基M有关的培养基信息的设定输入(步骤S202)。培养基信息是对所使用的培养基M的折射率进行确定所需的信息，折射率的数值可以是其本身，也可以是通过对培养基的种类进行确定而得到。如果预先准备将培养基的种类与折射率对应而成表单，则能够通过参照该表单而根据所输入的培养基的种类来确定折射率。

另外，以细胞、组织的培养为目的而一般使用的培养基的折射率大致为1.33至1.37的程度，且因培养基的种类不同而差异较大。因此，培养基M的折射率也可以采用预先确定的预定值。

接下来，执行用于确定焦点位置和参照光路长度的关系的摄像前处理(步骤S203)。摄像前处理的具体的处理(图11)的流程如前所述。通过摄像前处理并根据所使用的容器11来确定各参数、即第一调整量OP1、第二调整量OP2以及容器11的光学的厚度T·Nc。

当摄像前处理结束时，则成为能够对容器11中的被摄像物进行摄像的状态。首先从用户受理与摄像时的条件有关的设定输入(步骤S204)。应当设定的主要摄像条件是物体光学系23的焦点位置调整量、即第三调整量OP3，以及参照镜24的位置、即参照光路长度Lr。但是，在该时点也可以特别是对于参照光路长度Lr使用预先确定的初始值而不使用临时设定值。例如可以将图像中的焦点深度Zf设为图像的高度的一半。由此，在断层图像中显示了以焦点位置为中心而在上下方向具有相同程度的扩展的范围，因此易于实现用户对焦点位置的微调整。根据这些设定，焦点调整机构41对物体光学系23进行驱动而设定焦点位置，并且镜驱动机构42设定参照镜24的位置(步骤S205)。

并且，摄像组件20在X方向上进行光扫描，同时取得干涉光的光谱信息(步骤S206)，信号处理部33基于该光谱信息来计算反射光强度分布(步骤S207)，生成被摄像物中的经过了光扫描的一个XZ断面的断层图像。所生成的断层图像和表示焦点位置的记号一并显示于显示部352(步骤S208)，从而向用户进行提示。

用户能够对所显示的图像进行观察来调整摄像范围以及焦点位置。即，在断层图像中呈现被摄像物的包含于摄像范围内的部分的像，并且利用记号明示了焦点位置。在用户观察该记号并想要对焦点位置、摄像范围进行变更的情况下，能够通过输入器件351来进行表示该意思的设定输入。另外，当由用户选择了使图像内的焦点位置固定的显示方式时，则基于式(5)并根据焦点位置的设定而自动地调整参照镜24的位置。当用户希望对这些摄像条件进行变更时，则返回步骤S104(在步骤S209中为“是”)而对摄像条件进行再设定。

如果重复进行这样的摄像条件的调整且不需要变更(在步骤S209中为“否”)，则以所设定的摄像条件进行最终的摄像(步骤S210)。此时的摄像可以是对于一个XZ断面进行的摄像，也可以是对于使照明光的入射位置在Y方向上不同所得的多个XZ断面进行的摄像。将通过摄像所得断层图像的数据在图像存储器36中保存。在对多个XZ断面进行摄像的情况下，3D复原部34根据需要由这些断层图像数据生成被摄像物的立体像。

如以上这样，该实施方式是摄像装置1，该摄像装置1对具有针对照明光的透光性的壁部(底部111)的容器11所载置的培养基M中的被摄像物进行OCT摄像。在该摄像装置1中，通过摄像前处理而取得与容器11有关的各种信息，从而能够将容器11的折射的影响排除，并对断层图像中的摄像光学系23的对焦位置进行确定。

因此，用户能够知晓所得断层图像是对焦于哪个位置来进行摄像的，能够实现图像的准确评价。另外，在实时显示的断层图像中利用记号来表示对焦位置，从而能够容易地进行相对于被摄像物的焦点位置的调整、断层图像内的焦点位置的设定。另外，如果对断层图像内所显示的焦点位置进行预先设定，则能够根据由用户进行的相对于被摄像物的焦点位置的调整来自动地设定参照光路长度。这样，就本实施方式的摄像装置1而言，即使用户不具有摄像原理方面的丰富知识，也能够提供与其希望对应的适当的断层图像。

如以上说明的那样，在上述实施方式的摄像装置1中，摄像组件20作为本发明的“检测单元”发挥功能，焦点调整机构41以及镜驱动机构42分别作为本发明的“焦点位置调整单元”以及“镜位置调整单元”发挥功能。另外，信号处理部33作为本发明的“信号处理单元”发挥功能，CPU31作为本发明的“焦点位置计算单元”发挥功能。另外，显示部352作为本发明的“显示单元”以及“显示装置”发挥功能，而输入器件351则作为本发明的“受理单元”发挥功能。并且闸门27相当于本发明的“闸门部件”。

另外，在上述实施方式中，容器11的下部底面Sa相当于本发明的“第一主面”以及“第一反射面”，而上部底面Sb则相当于“第二主面”以及“第二反射面”。另外，通过计测所得的容器11的光学的厚度T·Nc相当于本发明的“第一距离”，由式(3)或者式(4)表示的值Zrf相当于本发明的“第二距离”。另外，上述实施方式的培养基M相当于本发明的“介质”。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，只要是在不脱离其主旨的范围内，则能够在上述以外进行各种变更。例如，在上述实施方式的说明中，将容器11的下部底面Sa作为位置基准而导出焦点位置，并获得式(3)以及式(4)。这是由于：容器11的下部底面Sa的位置能够不受容器底部111的厚度、折射率影响地进行确定，因此认为作为直接的位置基准是适当的。但是，如上所述，能够通过摄像前处理对容器11的上部底面Sb的位置间接地进行确定，因此也可以将上部底面Sb作为位置基准来确定焦点位置。该情况下，能够通过式(4)的右边第一项来表示焦点位置。以哪个位置为基准来表示焦点位置是任意的，且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地等价的处理。

另外，在上述实施方式中，摄像组件20从下方透过载置被摄像物的容器11的底部111来进行摄像。但是，摄像的方向并不限定于上述而是任意的。例如在透过容器的侧壁进行摄像时也能够应用上述方法。

另外，上述实施方式的摄像装置1是基于FD－OCT摄像原理的摄像装置。但是，并不限定于FD－OCT，对于利用光干涉的各种断层摄像技术都能够应用本发明的技术思想。

另外，在上述实施方式中，为了对容器11的上部底面Sb上的物体光学系23的对焦位置进行确定，在由光检测器26所输出的干涉信号求出的反射光强度分布中搜索信号成分成为极大的位置。取而代之，在搜索下部底面Sa上的对焦位置时同样地可以利用闸门27来遮蔽参照光并对来自上部底面Sb的反射光进行直接检测。但是，由于来自下部底面Sa的反射光重叠而难以进行检测，因此就稳定检测的观点来看而优选上述实施方式。

此外，例如上述实施方式的被摄像物是浅盘型的被称为碟盘的容器11所载置的椭球体Sp。但是，被摄像物以及载置该被摄像物的容器的种类并不限定于此。例如，也可以将在能够载置试样的多个孔设于一个板中而成的孔板进行培养的细胞等作为被摄像物。

另外，在上述实施方式中，是以被摄像物即椭球体Sp的整体收敛在摄像组件20的深度方向的摄像范围内为前提进行了说明。另外，也有将在深度方向上使摄像范围改变来进行摄像的部分图像合成而取得大范围的断层图像的方法。尤其是当在物体光学系23中要求高倍率、高分辨率时，物体光学系的视场深度会变浅。因此，即使是本来能够在深度方向上进行大范围摄像的FD－OCT装置，一次摄像所得图像的深度方向的范围也会受到限定。在此情况下，以上述方法对各摄像所得部分图像进行合成，从而能够取得覆盖大范围且图像品质良好的断层图像。

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，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、与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，在本发明的摄像方法中，例如可以对物体光学系的光轴方向的焦点位置调整量进行变更并同时检测信号光，搜索信号光的强度成为最大的第一反射面并将该第一反射面视为第一主面。根据这样的结构，即使对于未知的容器也能够不受折射率影响而容易地确定第一主面。

此外，例如也可以将参照镜定位于物体光学系的焦点位置调整量为所述第一调整量时的到达第一主面的物体光路长度与参照光路长度相等的位置，并对物体光学系的焦点位置调整量进行变更来检测干涉光，搜索相对于第一反射面在被摄像物侧反射光的强度成为极大的第二反射面，将该第二反射面视为第二主面。根据这样的结构，能够使来自第二主面的反射光与来自第一主面的反射光分离来进行检测，能够高精度地获得对焦于第二主面的条件。

在此情况下，也可以构成为当检出来自第二反射面的反射光时，例如使参照镜的位置在参照光路长度变长的方向上变更来进行搜索。根据这样的结构，即使在容器的壁部厚度比信号光和参照光能够发生干涉的光路长度差大的情况下，也能够对参照光路长度进行变更，从而切实地获得第二反射面。

此外，例如本发明的摄像装置可以构成为在参照光的光路上设置可开闭的闸门部件。根据这样的结构，在闸门部件使参照光通过的开状态下，能够生成参照光与信号光的干涉光。另外，在闸门部件遮蔽参照光的闭状态下能够仅检出信号光，例如能够容易地找出物体光学系对焦于容器的第一主面的条件。

此外，例如本发明的摄像方法也可以构成为，使附加了表示焦点位置的信息的断层图像显示于显示装置。另外，本发明的摄像装置也可以构成为，例如具备显示附加了表示焦点位置的信息的断层图像的显示单元。根据这样的结构，能够向用户提示摄像时的对焦位置。

此外，例如可以构成为，受理与第三调整量有关的设定输入，并根据该设定输入来设定物体光学系的焦点位置调整量。根据这样的结构，用户能够将摄像时的焦点位置设定于期望的位置来进行摄像。

此外，例如也可以构成为，根据从用户受理的设定输入来设定第三调整量，并根据第三调整量的设定值来变更参照镜的位置。根据这样的结构，能够通过用户对焦点位置进行调整来自动地设定参照光路长度，因此能够有效地辅助用户的调整操作。

产业上的利用可能性

本发明完全能够适用于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。

以上按照特定的实施例对发明进行了说明，但是该说明并不具有限定的含义。本领域人员通过参照对发明进行的说明而能够与本发明的其它实施方式同样地实现所公开的实施方式的各种变形例。因此可以认为权利要求书在不脱离发明实质的范围内包含该变形例或者实施方式。

符号的说明

1—图像处理装置(摄像装置)；11—容器；20—摄像组件(检测单元)；27—闸门(闸门部件)；31—CPU(焦点位置计算单元)；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(焦点位置调整单元)；42—镜驱动机构(镜位置调整单元)；111—(容器11的)底部(壁部)；Sa—(容器11的)下部底面(第一主面、第一反射面)；Sb—(容器11的)上部底面(第二主面、第二反射面)；Sf—焦点面；Sp—椭球体(被摄像物)；Sr—基准参照面。

Claims (11)

1.一种摄像方法，其是对具有透光性的壁部的容器所载置的介质中的被摄像物进行断层摄像的摄像方法，其特征在于，具备：

使信号光与参照光发生干涉并取得与干涉光的检测结果对应的干涉信号的工序，其中，该信号光是使从光源出射的低相干光所分支的一个分支光向所述被摄像物入射并使其反射光透过所述壁部而通过物体光学系进行聚光所得到的，该参照光是使另一个分支光在参照镜进行反射所得到的；

基于所述干涉信号而求出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；以及

确定所述断层图像内的所述物体光学系的焦点位置的工序，

当将所述信号光的光路长度称为物体光路长度，并将所述参照光的光路长度称为参照光路长度时，

将所述物体光学系对焦于所述壁部的主面中的所述物体光学系侧的第一主面时的所述物体光学系的焦点位置调整量作为第一调整量，

当将所述参照镜定位于到所述物体光学系的焦点位置调整量为所述第一调整量时的所述第一主面为止的所述物体光路长度与所述参照光路长度相等的位置时，将来自所述壁部的主面中的所述被摄像物侧的第二主面的反射光的强度成为最大的所述物体光学系的焦点位置调整量作为第二调整量，

将由所述干涉信号求出的所述反射光强度分布中的所述物体光学系的光轴方向的所述第一主面与所述第二主面的距离作为第一距离，

在由将所述物体光学系的焦点位置调整量设定于在与所述第一调整量之间夹有所述第二调整量的第三调整量而取得的所述干涉信号求出的所述反射光强度分布中，将与所述光轴方向的所述第一主面的距离为由所述第三调整量与所述第二调整量之差乘以所述介质的折射率的平方所得的值和所述第一距离之和表示的第二距离的位置，作为与该反射光强度分布对应的所述断层图像内的所述物体光学系的所述焦点位置。

2.根据权利要求1所述的摄像方法，其特征在于，

对所述物体光学系的光轴方向的焦点位置调整量进行变更并检测所述信号光，搜索所述信号光的强度成为最大的第一反射面，并将所述第一反射面视为所述第一主面。

3.根据权利要求1或2所述的摄像方法，其特征在于，

将所述参照镜定位于到所述物体光学系的焦点位置调整量为所述第一调整量时的所述第一主面为止的所述物体光路长度与所述参照光路长度相等的位置，对所述物体光学系的焦点位置调整量进行变更并检测所述干涉光，搜索相比于所述第一反射面在所述被摄像物侧所述反射光的强度成为极大的第二反射面，将所述第二反射面视为所述第二主面。

4.根据权利要求3所述的摄像方法，其特征在于，

当未检出来自所述第二反射面的所述反射光时，使所述参照镜的位置向所述参照光路长度变长的方向变更来进行搜索。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像方法，其特征在于，

使附加有表示所述焦点位置的信息的所述断层图像显示于显示装置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的摄像方法，其特征在于，

根据从用户受理的设定输入来设定所述第三调整量，并根据所述第三调整量的设定值来变更所述参照镜的位置。

7.一种摄像装置，其对具有透光性的壁部的容器所载置的介质中的被摄像物进行断层摄像，所述摄像装置的特征在于，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，该信号光是使从光源出射的低相干光所分支的一个分支光向所述被摄像物入射并使其反射光透过所述壁部而通过物体光学系进行聚光所得到的，该参照光是使另一个分支光在参照镜进行反射所得到的；

信号处理单元，其基于所述干涉信号而求出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；

焦点位置调整单元，其对所述物体光学系的光轴方向上的所述物体光学系的焦点位置进行变更；

镜位置调整单元，其对沿着所述参照方向的光路的方向上的所述参照镜的位置进行变更；以及

焦点位置计算单元，其计算所述断层图像内的所述物体光学系的焦点位置，

当将所述信号光的光路长度称为物体光路长度，并将所述参照光的光路长度称为参照光路长度时，

将所述物体光学系对焦于所述壁部的主面中的所述物体光学系侧的第一主面时的所述焦点位置调整单元的焦点位置调整量作为第一调整量，

当将所述参照镜定位于到所述物体光学系的焦点位置调整量为所述第一调整量时的所述第一主面为止的所述物体光路长度与所述参照光路长度相等的位置时，所述镜位置变更单元将来自所述壁部的主面中的所述被摄像物侧的第二主面的反射光的强度成为最大的所述焦点位置调整单元的焦点位置调整量作为第二调整量，

所述信号处理单元将由所述干涉信号求出的所述反射光强度分布中的所述物体光学系的光轴方向的所述第一主面与所述第二主面的距离作为第一距离，

在由所述焦点位置调整单元将焦点位置调整量设定于在与所述第一调整量之间夹有所述第二调整量的第三调整量而取得的所述干涉信号求出的所述反射光强度分布中，所述焦点位置计算单元将与所述光轴方向的所述第一主面的距离为由所述第三调整量与所述第二调整量之差乘以所述介质的折射率的平方所得的值和所述第一距离之和表示的第二距离的位置，作为与该反射光强度分布对应的所述断层图像内的所述物体光学系的焦点位置。

8.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，

在所述参照光的光路上设有能够开闭的闸门部件。

9.根据权利要求7或8所述的摄像装置，其特征在于，

具备显示单元，该显示单元显示附加有表示所述焦点位置的信息的所述断层图像。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的摄像装置，其特征在于，

具备受理单元，该受理单元受理与所述第三调整量有关的设定输入，

根据该设定输入，所述焦点位置调整单元对所述物体光学系的焦点位置调整量进行设定。

11.根据权利要求10所述的摄像装置，其特征在于，

所述受理单元受理用于对所述参照镜的位置进行变更的设定输入，所述镜位置调整单元根据该设定输入来设定所述参照镜的位置。