JP2017106849A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被撮像物からの反射光と参照光との干渉を利用して容器内の被撮像物を撮像する技術において、簡単な構成で、容器壁面での反射に起因する画像ノイズを抑制する。【解決手段】ＯＣＴ撮像装置において、対物レンズ２７を挟んでスフェロイド（被撮像物）Ｓｐとは反対側に、高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２とが交互に配置された透過パターンを有する光規制手段２８を配置する。透過パターンは、対物レンズ２７の光軸ＡＸと交差する点Ｃに関して回転対称であり、しかも、点Ｃに関し高透過部Ｐ１内の任意の点と点対称の位置にある点は常に低透過部Ｐ２に含まれるようなパターンである。【選択図】図５

Description

この発明は、被撮像物からの反射光と参照光との干渉光成分を検出して撮像を行う技術に関し、特に光透過性を有する容器内の被撮像物を撮像する技術に関するものである。

医学や生化学の技術分野では、容器中で培養された細胞や微生物を観察することが行われる。観察対象となる細胞等に影響を与えることなく観察を行う方法として、顕微鏡等を用いて細胞等を撮像する技術が提案されている。このような技術の１つとして、光コヒーレンストモグラフィ技術を利用したものがある。この技術は、光源から出射される低コヒーレンス光を照明光として被撮像物に入射させ、被撮像物からの反射光（信号光）と光路長が既知である参照光との干渉光を検出することで、被撮像物からの反射光の深さ方向における強度分布を求めて断層画像化するものである。この技術においては、被撮像物が有する複数の界面からの反射光が重畳されることで自己相関ノイズと呼ばれるゴースト状の画像ノイズが発生することがある。

この問題に対応するため、例えば特許文献１に記載の技術では、被検査物からの戻り光の光路および参照光の光路にそれぞれシャッタが設けられている。そして、これらが必要に応じ開閉されることで戻り光および参照光がそれぞれ単独で検出され、それぞれの自己相関成分が求められる。また例えば、特許文献２には、被写体からの反射光を遮断するシャッタ機構が開示され、この機構が画像ノイズをソフト的に除去するためのものである旨の記載がある。これは参照光の自己相関成分に起因するノイズをキャンセルするためのものと推測される。

特開２０１０−０３８９１０号公報 国際公開第２０１３／１３６４７６号

上記した容器中の細胞等を被撮像物とする場合、光透過性を有する容器の壁面（例えば底面）を介して撮像が行われる場合がある。このような場合、容器壁面からの反射光が信号光に重畳されることで参照光と同様に作用し、壁面と被撮像物との距離に応じて、本来とは異なる深さに被撮像物のゴースト像のような画像ノイズが現れることがある。このような画像ノイズに対して、上記した従来技術では、事後的に画像ノイズを除去するための処理が必要であり、リアルタイムでは対応することができない。また、シャッタの開閉によっても容器壁面からの反射光と被撮像物からの反射光とを分離することができない。また、上記従来技術は光学系に可動機構を必要とし、さらにシャッタの開状態と閉状態とのそれぞれで信号検出を行う必要があるなど、機構および動作の点で構成が複雑である。このため、構成を複雑にすることなく、容器壁面からの反射光に起因する画像ノイズを抑制することのできる技術の確立が望まれる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、被撮像物からの反射光と参照光との干渉を利用して容器内の被撮像物を撮像する技術において、簡単な構成で、容器壁面での反射に起因する画像ノイズを抑制することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明の一の態様は、光透過性の壁面を有する容器内に収容された被撮像物を断層撮像する撮像装置であって、上記目的を達成するため、低コヒーレンス光を出射する光源と、前記光源からの光を複数の光路に分岐させたうちの一の分岐光を照明光として物体光学系を介して前記被撮像物に入射させ、前記被撮像物から反射されて前記物体光学系に入射する信号光と、他の一の分岐光から生成された参照光とが干渉して生じる干渉光を検出し、検出された前記干渉光に応じた干渉信号を出力する検出手段と、前記干渉信号に基づき、前記照明光の入射方向における前記被撮像物の反射光強度分布を求める信号処理手段とを備え、前記物体光学系は、前記壁面に対向配置され、前記照明光を前記壁面を介して前記被撮像物に収束させるとともに、前記壁面を介して出射される前記被撮像物からの前記信号光を集光する対物レンズと、前記対物レンズを挟んで前記被撮像物とは反対側で前記照明光の光路上に配置された光規制手段とを有し、前記光規制手段は、前記照明光を比較的高い光透過率で透過させる高透過部と、前記照明光に対する光透過率が前記高透過部より低い低透過部とが規則的に配置された透過パターンが形成された光規制面を有し、前記透過パターンは、前記対物レンズの光軸に対し回転対称であり、しかも、前記対物レンズの光軸が前記光規制面と交わる点に関して前記高透過部内の任意の点と点対称の位置にある点は、前記低透過部に含まれるように構成される。

このように構成された発明では、照明光が光規制手段の光規制面、対物レンズおよび容器壁面を介して被撮像物に入射する。照明光のうち光規制面の高透過部に入射した光は光規制面を通過して容器壁面に到達し、その一部が容器壁面で反射される。容器壁面での正反射光は対物レンズを介して再び光規制面に到達する。

対物レンズの物体側焦点面付近にある反射面に対し光規制面および対物レンズを介して入射し、該反射面で正反射され対物レンズおよび光規制面を介して戻る光の光路を考える。この光路のうち光源から反射面に入射する光路を入射光路、反射面で反射された光の光路を反射光路と称することとする。このとき、光規制面の透過パターンが上記した対称性を有するため、入射光路において光規制面の高透過部を通る光は反射光路において光規制面の低透過部を通ることになる。一方、反射光路において正反射光として光規制面の高透過部を通る光は、入射光路において光規制面の低透過部を通った光に限定される。

このように、光源から出射され反射面で正反射されて物体光学系を通過する光の光路上には必ず光規制面の低透過部が存在し、当該光路を通る光は大きく減衰することになる。一方、信号光としては被撮像物により散乱される散乱光を用いることが可能であり、散乱光は種々の方向に向けて出射される。したがって、光規制面を通過する信号光は、高透過部と低透過部との間の透過率および面積の比に応じた減衰を受けるだけである。そのため、光規制手段を設けることによって、物体光学系を介して検出手段に入射する信号光に対する正反射光の比率は格段に小さくなる。言い換えれば、正反射光に対する信号光のＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio）が大きくなる。

容器壁面が対物レンズの焦点位置付近にあるとき、その正反射光が擬似的な参照光として作用し信号光と干渉することでゴースト状の画像ノイズが生じ得る。本発明では検出手段に入射する正反射光が大きく低減されているため、このような画像ノイズの発生を効果的に抑制することが可能である。

本発明の光規制手段は、通過する光を部分的に規制するという機能を有するものである。一般にこのような目的のためには開口絞りが用いられる。しかしながら、正反射光を選択的に規制し、かつ分解能の低下につながる物体光学系のＮＡ（開口数；Numerical Aperture）の減少を防止するためには、上記のような対称性を有する特殊な透過パターンが必要となる。

上記のように、本発明によれば、容器壁面を介した撮像において、容器壁面からの正反射光があたかも参照光のように作用することで生じる画像ノイズを大幅に低減することが可能である。

本発明にかかる撮像装置の一実施形態としての画像処理装置を示す図である。 この画像処理装置における撮像原理を説明する図である。 この画像処理装置の動作を示すフローチャートである。 光規制部材を設けない構成の問題点を示す図である。 光規制部材の構造を示す図である。 光規制部材が奏する作用を示す図である。 透過パターンの他の例を示す図である。 光規制部材の効果を示す図である。 ＯＣＴ装置の他の構成例を示す図である。

図１は本発明にかかる撮像装置の一実施形態としての画像処理装置を示す図である。この画像処理装置１は、液体（例えば培養液）中で培養されたスフェロイド（細胞集塊）を断層撮像し、得られた断層画像を画像処理して、スフェロイドの立体像を作成する。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標軸を設定する。ここでＸＹ平面が水平面を表す。また、Ｚ軸が鉛直軸を表し、より詳しくは（−Ｚ）方向が鉛直下向き方向を表している。

画像処理装置１は保持部１０を備えている。保持部１０は、板状部材の上面に液体を担持可能な窪部（ウェル）Ｗが多数形成されたウェルプレート（マイクロプレートとも称される）ＷＰを、ウェルＷの開口面を上向きにして略水平姿勢に保持する。ウェルプレートＷＰの各ウェルＷには予め適宜の培養液が所定量注入されており、液中ではウェルＷの底面ＷｂにスフェロイドＳｐが培養されている。図１では一部のウェルＷにのみスフェロイドＳｐが記載されているが、各ウェルＷでスフェロイドＳｐが培養される。

保持部１０により保持されたウェルプレートＷＰの下方に、撮像ユニット２０が配置される。撮像ユニット２０は、被撮像物の断層画像を非接触、非破壊（非侵襲）で撮像することが可能な光干渉断層撮像（Optical Coherence Tomography；ＯＣＴ）装置が用いられる。詳しくは後述するが、ＯＣＴ装置である撮像ユニット２０は、被撮像物への照明光を発生する光源２１と、光源２１からの光を分割するビームスプリッタ２２と、物体光学系２００と、参照ミラー２４と、分光器２５と、光検出器２６とを備えている。

また、画像処理装置１はさらに、装置の動作を制御する制御ユニット３０と、撮像ユニット２０の可動部を駆動する走査駆動機構４０とを備えている。制御ユニット３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、Ａ／Ｄコンバータ３２、信号処理部３３、３Ｄ復元部３４、インターフェース（ＩＦ）部３５、画像メモリ３６およびメモリ３７を備えている。

ＣＰＵ３１は、所定の制御プログラムを実行することで装置全体の動作を司り、ＣＰＵ３１が実行する制御プログラムや処理中に生成したデータはメモリ３７に保存される。Ａ／Ｄコンバータ３２は、撮像ユニット２０の光検出器２６から受光光量に応じて出力される信号をデジタルデータに変換する。信号処理部３３は、Ａ／Ｄコンバータ３２から出力されるデジタルデータに基づき後述する信号処理を行って、被撮像物の断層画像を作成する。３Ｄ復元部３４は、撮像された複数の断層画像の画像データに基づいて、撮像された細胞集塊の立体像（３Ｄ像）を作成する機能を有する。信号処理部３３により作成された断層画像の画像データおよび３Ｄ復元部３４により作成された立体像の画像データは、画像メモリ３６により適宜記憶保存される。

インターフェース部３５は画像処理装置１と外部との通信を担う。具体的には、インターフェース部３５は、外部機器と通信を行うための通信機能と、ユーザからの操作入力を受け付け、また各種の情報をユーザに報知するためのユーザインターフェース機能とを有する。この目的のために、インターフェース部３５には、装置の機能選択や動作条件設定などに関する操作入力を受け付け可能な例えばキーボード、マウス、タッチパネルなどの入力デバイス３５１と、信号処理部３３により作成された断層画像や３Ｄ復元部３４により作成された立体像など各種の処理結果を表示する例えば液晶ディスプレイからなる表示部３５２とが接続されている。

また、ＣＰＵ３１は走査駆動機構４０に制御指令を与え、これに応じて走査駆動機構４０は撮像ユニット２０に所定の走査移動を行わせる。次に説明するように、走査駆動機構４０により実行される撮像ユニット２０の走査移動と、光検出器２６による受光光量の検出との組み合わせにより、被撮像物である細胞集塊の断層画像が取得される。

図２はこの画像処理装置における撮像原理を説明する図である。より具体的には、図２（ａ）は撮像ユニット２０における光路を示す図であり、図２（ｂ）はスフェロイドの断層撮像の様子を模式的に示す図である。前記したように、撮像ユニット２０は光干渉断層撮像（ＯＣＴ）装置として機能するものである。

撮像ユニット２０では、例えば発光ダイオードまたはスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）などの発光素子を有する光源２１から、広帯域の波長成分を含む低コヒーレンス光ビームＬ１が出射される。光ビームＬ１はビームスプリッタ２２に入射して分岐し、破線矢印で示すように一部の光Ｌ２がウェルＷに向かい、一点鎖線矢印で示すように一部の光Ｌ３が参照ミラー２４に向かう。

ウェルＷに向かった光Ｌ２は、物体光学系２００を経てウェルＷに入射する。より具体的には、ビームスプリッタ２２から出射される光Ｌ２は、物体光学系２００に設けられた光規制部材２８および対物レンズ２７を介してウェル底面Ｗｂに入射する。詳しくは後述するが、光規制部材２８は、ビームスプリッタ２２からウェルＷに向かう光、およびウェルＷからビームスプリッタ２２に向かう光の一部を遮光し、光検出器２６に入射する光のＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio）を高める機能を有するものである。また、対物レンズ２７は、ビームスプリッタ２２からウェルＷに向かう光Ｌ２をウェルＷ内の被撮像物（この場合にはスフェロイドＳｐ）に収束させる機能と、被撮像物から出射される反射光を集光してビームスプリッタ２２に向かわせる機能とを有する。

対物レンズ２７の光軸は鉛直方向と平行であり、したがって平面状のウェル底面Ｗｂに垂直である。また、対物レンズ２７への照明光の入射方向は光軸と平行であり、その光中心が光軸と一致するように、物体光学系２００の配置が定められる。

スフェロイドＳｐが光Ｌ２に対する透過性を有するものでなければ、ウェル底面Ｗｂを介して入射した光Ｌ２はスフェロイドＳｐの表面で反射される。一方、スフェロイドＳｐが光Ｌ２に対してある程度の透過性を有するものである場合、光Ｌ２はスフェロイドＳｐ内まで進入してその内部の構造物により反射される。光Ｌ２として例えば近赤外線を用いることで、入射光をスフェロイドＳｐ内部まで到達させることが可能である。スフェロイドＳｐからの反射光は散乱光として種々の方向に放射される。そのうち対物レンズ２７の集光範囲内に放射された光Ｌ４が、対物レンズ２７で収束されてビームスプリッタ２２へ送られる。

スフェロイドＳｐの表面もしくは内部の反射面で反射された反射光Ｌ４と、参照ミラー２４で反射された参照光Ｌ５とは、ビームスプリッタ２２を介して光検出器２６に入射する。このとき、反射光Ｌ４と参照光Ｌ５との間で位相差に起因する干渉が生じるが、干渉光の分光スペクトルは反射面の深さにより異なる。つまり、干渉光の分光スペクトルは被撮像物の深さ方向の情報を有している。したがって、干渉光を波長ごとに分光して光量を検出し、検出された干渉信号をフーリエ変換することにより、被撮像物の深さ方向における反射光強度分布を求めることができる。このような原理に基づくＯＣＴ撮像技術は、フーリエドメイン（Fourier Domain）ＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）と称される。

この実施形態の撮像ユニット２０は、ビームスプリッタ２２から光検出器２６に至る干渉光の光路上に分光器２５が設けられている。分光器２５としては、例えばプリズムを利用したもの、回折格子を利用したもの等を用いることができる。干渉光は波長成分ごとに分光されて光検出器２６に受光される。

光検出器２６が検出した干渉光に応じて光検出器２６から出力される干渉信号をフーリエ変換することで、スフェロイドＳｐのうち、光ビームＬ２の入射位置における深さ方向、つまりＺ方向の反射光強度分布が求められる。ウェルＷに入射する光ビームＬ２をＸ方向に走査することで、ＸＺ平面と平行な平面における反射光強度分布が求められ、その結果から当該平面を断面とするスフェロイドＳｐの断層画像を作成することができる。

図２（ａ）に点線矢印で示すように、ウェルＷに対する撮像ユニット２０の相対位置をＹ方向に多段階に変更しながら、その都度断層画像の撮像を行うことで、図２（ｂ）に示すように、スフェロイドＳｐをＸＺ平面と平行な断面で断層撮像した多数の断層画像Ｉｔを得ることができる。Ｙ方向の走査ピッチを小さくすれば、スフェロイドＳｐの立体構造を把握するのに十分な分解能の画像データを得ることができる。撮像ユニット２０における上記各部の走査移動は、ＣＰＵ３１から制御指令を受けた走査駆動機構４０の作動によって実現される。

なお、上記では、撮像ユニット２０がビームスプリッタ２２を用いて被撮像物からの反射光と参照ミラー２４からの参照光との干渉を生じさせるものとして説明している。しかしながら、ＯＣＴ装置としてはこれ以外にも光ファイバカプラを用いて反射光と参照光との干渉を生じさせるものがあり、後述するように、本実施形態でもこのようなタイプのＯＣＴ装置を適用することが可能である。

図３はこの画像処理装置の動作を示すフローチャートである。この動作は、ＣＰＵ３１が予めメモリ３７に書き込まれた制御プログラムを実行して装置各部を制御し各部に所定の動作を行わせることにより実現される。最初に、撮像すべきスフェロイドＳｐが培養液とともに担持されたウェルプレートＷＰが、ユーザまたは搬送ロボットにより保持部１０にセットされる（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ３１は、撮像ユニット２０および走査駆動機構４０を制御して、被撮像物であるウェルＷ内のスフェロイドＳｐの断層撮像を行う。

より詳しくは、光ビームＬ２を走査することでウェルＷに対する入射位置をＸ方向に変化させ、各位置における干渉光を光検出器２６により検出して、ＸＺ平面に平行な断面における干渉信号を取得する（ステップＳ１０２）。デジタルデータ化された干渉信号はメモリ３７に記憶保存される。走査駆動機構４０によりウェルＷに対する撮像ユニット２０の相対位置をＹ方向に所定ピッチで変更しながら（ステップＳ１０３）、ウェルＷ全体に対する撮像が終了するまで（ステップＳ１０４）、上記処理が繰り返される。

こうしてウェルＷの各位置において取得された干渉信号に基づき、信号処理部３３がそれぞれの位置における深さ方向の反射光強度分布を算出する（ステップＳ１０５）。そして、信号処理部３３は、Ｘ方向の各位置における反射光強度分布から、ＸＺ平面に平行な１つの断面におけるウェルＷ内の断層画像を表す断層画像データを作成する（ステップＳ１０６）。Ｙ方向の各位置において同様に断層画像データが作成される。作成された断層画像データは画像メモリ３６に記憶保存される。

こうして得られた断層画像データに基づき、３Ｄ復元部３４が、スフェロイドＳｐの立体像に対応する３Ｄ画像データを作成する（ステップＳ１０７）。具体的には例えば、Ｙ方向に離散的に取得された断層画像データをＹ方向に補間することにより、３Ｄ画像データを求めることが可能である。断層画像データから３Ｄ画像データを作成する技術は既に実用化されているので詳しい説明を省略する。

次に、ビームスプリッタ２２とウェル底面Ｗｂとの間に設けられた物体光学系２００に光規制部材２８を設ける意義について説明する。まず、光規制部材を設けない一般的な構成のＯＣＴ装置における問題点を、図４を参照して説明する。理解を容易にするために、上記した画像処理装置１の構成と同一のまたは対応する構成には同一符号を付し、説明を省略する。

ＯＣＴ装置においては、照明光が被撮像物（スフェロイドＳｐ）により散乱されてなる散乱光を信号光（図２（ａ）における光Ｌ４）として、該信号光と参照ミラー２４から出射される参照光（図２（ａ）における光Ｌ５）との干渉光成分を検出することで被撮像物からの反射光強度分布を求める。参照光の光路長は、被撮像物からの反射光の光路長と同程度となるように選ばれる。これにより、光路長において参照ミラー２４と等価な位置に想定される仮想的な基準面（参照基準面）の近傍にある被撮像物の界面からの反射光が、参照光と干渉を起こす。この干渉光から被撮像物における界面の存在が検知されることになる。

ところで、光透過性を有するウェル底面Ｗｂを介してウェルＷ内のスフェロイドＳｐを撮像する場合、被撮像物であるスフェロイドＳｐに入射させるべき照明光の一部がウェル底面Ｗｂにより反射されることになる。ウェル底面Ｗｂでの反射としては、ウェルＷで培地Ｍに接する側である内底面での反射、照明光が入射する側である外底面での反射の両方が起こり得るが、本明細書ではこれらの双方を含む概念として「ウェル底面Ｗｂ」と称している。特に平滑に仕上げられた面は強い正反射光を生じさせる。

図４は光規制部材を設けない構成の問題点を示す図である。図４（ａ）は対物レンズ２７を設けた構成の例である。図４（ａ）に示すように、高倍率の画像を得るべく対物レンズ２７が設けられた構成では、照明光をスフェロイドＳｐに収束させるとともに、スフェロイドＳｐから放射される反射光を効率よく集光するために、対物レンズ２７の焦点（物体側焦点）は概ねスフェロイドＳｐに合わせられる。すなわち、鉛直方向（Ｚ方向）において、対物レンズ２７とスフェロイドＳｐとの距離は対物レンズ２７の焦点距離ｆと同程度に設定される。

図４（ａ）に示す対物レンズを有する構成、図４（ｂ）に示す対物レンズを設けない構成のいずれにおいても、図に実線矢印で示すように、ウェル底面Ｗｂに入射する照明光の一部が正反射することがあり得る。スフェロイドＳｐがウェル底面Ｗｂ付近に存在するとき、ウェル底面Ｗｂからの正反射光と、図において破線で示されるスフェロイドＳｐからの反射光とが微小な光路長差で合成されることにより干渉が生じる。つまり、ウェル底面Ｗｂからの正反射光が、擬似的に参照光と同様に振る舞うことになる。

このため、検出される反射光強度分布から求められる被撮像物の断層画像は、図４（ｃ）に示すように、参照ミラー２４の位置により定まる本来の参照基準面Ｓｒとは別に、ウェル底面Ｗｂの位置に対応する擬似的な参照基準面Ｓｖがあたかも存在するかのような結果となる。具体的には、参照基準面Ｓｒの近傍に現れる本来のスフェロイドの像Ｉｒに、正反射光による擬似的な参照基準面Ｓｖの近傍に現れるゴースト状のスフェロイドの像Ｉｖが画像ノイズとして重畳された画像となる。このような画像ノイズはコヒーレントノイズと呼ばれるものの一種であり、特に自己相関ノイズと呼ばれることがある。

この場合の画像ノイズはウェル底面Ｗｂがあたかも参照ミラーのように作用することで生じるものであり、ウェル底面Ｗｂからの正反射光が光検出器２６に入射しないようにすれば発生しない。本実施形態の光規制部材２８は、この問題に対応するために設けられたものであり、通過する光を部分的に規制する機能を有する。

図５は光規制部材の構造を示す図である。また、図６は光規制部材が奏する作用を示す図である。より詳しくは、図５（ａ）は光規制部材２８の配置を示す図であり、図５（ｂ）は光規制部材２８が有する透過パターンを示す図である。また、図６（ａ）および図６（ｂ）は光規制部材２８を通過する光の光路を示す図であり、図６（ｃ）は透過パターンの設定例を説明する図である。なお、図６（ｂ）および図６（ｃ）では物体光学系２００を９０度回転させた状態が示されている。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、光規制部材２８は、照明光に対し透明な平板状の基材２８１の表面に、照明光に対し比較的高い透過率を有する高透過部Ｐ１と、照明光に対する透過率が高透過部Ｐ１よりも低い低透過部Ｐ２とが規則的に配置された透過パターンを有する光規制膜２８２が形成されたものである。光規制膜２８２は、例えば金属蒸着膜とすることができる。高透過部Ｐ１の透過率は例えば１００％、低透過部Ｐ２の透過率は例えば０％とすることができるが、これに限定されない。すなわち、高透過部Ｐ１の透過率が１００％未満であってもよく、また低透過部Ｐ２の透過率が０％より大きくてもよい。なお、物体光学系２００内での多重反射に起因する弊害を回避するために、低透過部Ｐ２については、光吸収性を有する、もしくは入射光を散乱させるものであることが好ましい。

光規制部材２８は対物レンズ２７を挟んで被撮像物とは反対側に置かれ、例えば対物レンズ２７の焦点位置の近傍に配置することができるが、厳密に焦点位置に配置されなくてもよい。光規制部材２８が対物レンズ２７の焦点位置に置かれるとき、対物レンズ２７と光規制部材２８との距離は対物レンズ２７の焦点距離ｆとなる。

光規制膜２８２は基材２８１の上面（物体側）、下面（光源側）のいずれに設けられてもよい。光規制膜２８２が設けられた方の基材表面が、光の通過を司る実効的な光規制面として機能することになる。なお光規制部材２８は基材と光規制膜との組み合わせによるものに限定されない。例えば低透過部として機能する遮光性を有する平板に、高透過部に相当する開口が設けられたものであってもよい。

光規制部材２８が有する透過パターンについて、図５（ｂ）を参照して説明する。光規制部材２８の光規制膜２８２が有する透過パターンのうち光の通過規制において有効に機能するのは、図に点線で示すように、概ね対物レンズ２７の光軸ＡＸと交わる点Ｃを中心とし対物レンズ２７の有効半径を半径とする円形の領域内である。以下、この領域を有効領域Ｒｅと称する。有効領域Ｒｅ内において、高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２とが以下のように配置されている。

有効領域Ｒｅは、点Ｃを通り等角度間隔に配置される３本の直線により、互いに合同な６つの扇形に区分される。そして、６つの扇形に対し、高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２とが交互に割り当てられる。したがって、１つの高透過部Ｐ１は２つの低透過部Ｐ２により両側を挟まれ、１つの低透過部Ｐ２は２つの高透過部Ｐ１により両側を挟まれた配置となる。そして、パターン全体としては、点Ｃを中心として１２０度および２４０度の回転対称性を有するが、１８０度の回転対称性を有していない。

ここで、高透過部Ｐ１に含まれる任意の１点Ｑ１に対し、点Ｃに関して、つまり点Ｃを対称の中心として点対称な点Ｑ２を考えると、点Ｑ２は必ず低透過部Ｐ２に含まれる。同様に、低透過部Ｐ２内の任意の点と点対称な位置にある点は必ず高透過部Ｐ１に含まれている。

このようにする理由について、図６（ａ）ないし図６（ｃ）を参照して説明する。図６（ａ）における光規制部材２８は、図５（ｂ）のＡ−Ａ線断面図に相当している。光規制膜２８２のうち有効領域Ｒｅ内では、対物レンズ２７の光軸ＡＸより上側が高透過部Ｐ１、下側が低透過部Ｐ２となっている。実線矢印は図の左方にある光源から入射する照明光の光路を示している。高透過部Ｐ１に入射する照明光Ｌ２１は、対物レンズ２７により光軸ＡＸ側に屈折し、対物レンズ２７の焦点位置近傍にある反射面Ｓに入射する。

反射面Ｓでの正反射光Ｌ４１は、入射角と同じ反射角で出射され、対物レンズ２７を介して光規制部材２８に向かう。当該反射光Ｌ４１が光規制膜２８２に入射する位置は、入射光Ｌ２１が入射した位置と点Ｃに関し点対称な位置である。したがって、正反射光は光規制膜２８２の低透過部Ｐ２に入射する。このため、光規制部材２８よりも光検出器側（図において左側）に進もうとする光は光規制膜２８２により遮蔽される。図に点線で示す矢印は、光規制膜２８２による規制を受けることなく進んだ場合の光の進路を示している。

一方、光規制膜２８２の低透過部Ｐ２に入射した光Ｌ２２は、光規制膜２８２により遮蔽され対物レンズ２７側へ透過しない。仮に入射光Ｌ２２が光規制膜２８２を透過したとすれば、点線矢印で示すように、対物レンズ２７を介して反射面Ｓに入射し正反射した光Ｌ４２は光規制膜２８２の高透過部Ｐ１を通過して光検出器側へ出射されることになる。しかしながら、入射光Ｌ２２が光規制膜２８２によって遮蔽されるため、このような正反射光の出射は実現しない。

このように、光源２１から物体光学系２００を介して反射面Ｓに入射し反射面Ｓで正反射され物体光学系２００に戻ってくる光に対しては、光源２１側から反射面Ｓ側に向かう図において右向きの光路、または反射面Ｓ側から光検出器２６側に向かう図において左向きの光路のいずれかに低透過部Ｐ２が設けられている。このため、光規制部材２８から光検出器側に出射される正反射光は大きく低減されている。

これに対して、図６（ａ）に破線矢印で示すように、反射面Ｓからの散乱光Ｌ４３は種々の方向に出射される。そのため、一部の光が光規制膜２８２の低透過部Ｐ２により遮蔽され、他の一部が光規制膜２８２の高透過部Ｐ１を通過して光検出器側へ出射される。対物レンズ２７により集光された散乱光のうち遮蔽される比率は、高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２との面積比に依存する。

上記のように、光規制部材２８は、反射面Ｓからの正反射光についてはその光路上に低透過部Ｐ２を設けることで確実に減衰させる一方、散乱光についてはある比率で通過させることができる。対物レンズ２７の焦点位置近傍にあるウェル底面ＷｂおよびスフェロイドＳｐ内の界面が反射面Ｓとして作用するとき、スフェロイドＳｐからの散乱光が検出対象たる信号光Ｌ４となる一方、ウェル底面Ｗｂからの正反射光は疑似的な参照光として作用し画像ノイズを生じさせる。

この実施形態では、対物レンズ２７で集光され光規制部材２８を介して光検出器２６側へ透過してくる光のうち信号光に対する正反射光の比率が大きく低減されており、信号光におけるＳ／Ｎ比が大きく改善される。すなわち、ウェル底面Ｗｂからの正反射光が疑似的に参照光として作用することに起因する画像ノイズの発生を大幅に低減することが可能である。

図６（ｂ）はより一般的な透過パターンを示している。図６（ａ）に示した例では対物レンズ２７の光軸ＡＸよりも上側が高透過部Ｐ１、下側が低透過部Ｐ２となっている。より一般的には、図６（ｂ）に示すように、対物レンズ２７の右側焦点位置に光軸ＡＸと垂直な反射面Ｓを仮想的に設定し、透過パターンＴＰの左方から入射し対物レンズ２７を介して反射面Ｓで正反射する光の光路上に必ず低透過部Ｐ２が存在するようなパターンが、上記と同様の機能を奏するものとなる。

ところで、例えば有効領域Ｒｅを点Ｃを通る単一の直線で二等分したような透過パターンであっても、上記したようにウェル底面Ｗｂでの正反射光を光検出器２６に入射させない構成とすることは可能である。しかしながら、この場合、試料に入射する照明光の集光の角度範囲、および、対物レンズ２７で集光されて光検出器２６に入射する信号光の取り込みの角度範囲が制限される。その結果、光学系の実効的なＮＡが小さくなり、分解能の低下を招くことになる。このようなＮＡの低下を生じさせないためには、光規制部材２８の透過パターンが、対物レンズ２７の光軸ＡＸと交わる点Ｃに関して回転対称性を有することが要件となる。

以上より、ウェル底面Ｗｂからの正反射光に起因する画像ノイズを撮像の分解能を低下させることなく低減させるためには、光規制部材２８のうち有効領域Ｒｅ内の透過パターンを、
（１）対物レンズ２７の光軸ＡＸと交わる点Ｃに関し回転対称性を有する、
（２）点Ｃに関し、高透過部Ｐ１内の任意の１点と点対称な位置にある点は、低透過部Ｐ２に含まれる、
の２つの条件が満たされるように設定すればよいこととなる。

図６（ｃ）は透過パターンの基本的な設定方法の一例を示している。同図に示すように、有効領域Ｒｅを、点Ｃを通る３以上の奇数本の直線（図において破線で示す）によって等角度間隔に区分し、区分された各領域に対し、高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２とが交互に並ぶように割り当てられればよい。これにより、有効領域Ｒｅ内の透過パターンにおける高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２との面積は同一となり、光規制部材２８で散乱光（信号光）が遮光される確率は５０％となる。仮に散乱光が対物レンズ側へ均一に出射されていれば、散乱光のうち半分は光規制部材２８を通過することになる。正反射光を確実に遮光しつつ光規制部材２８を通過させる散乱光の光量は、このときが最大となる。

一方、正反射光は低透過部Ｐ２によって遥かに大きな減衰を受けており、Ｓ／Ｎ比の改善効果は大きい。有効領域Ｒｅを偶数本の直線で区分した場合には、高透過部同士、低透過部同士が点対称な位置に割り当てられることとなり、上記効果は得られない。

図７は透過パターンの他の例を示す図である。有効領域Ｒｅを区分する直線の本数は３以上の奇数本であれば任意であり、図７（ａ）に示す例では、破線で示される点Ｃを通る９本の直線により等分された１８の領域に、高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２とが交互に割り当てられている。また、図７（ｂ）に示すように、奇数本の直線で区分された領域の各々が点Ｃを中心とする１つのまたは複数の円により径方向にさらに区分され、周方向および径方向の両方で高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２とが交互に並ぶような配置であってもよい。この場合でも、高透過部Ｐ１中に任意の点に対し点Ｃに関して点対称の位置にある点は低透過部Ｐ２に含まれ、かつ透過パターン全体として回転対称性を有している。

また、図７（ｃ）に示すように、上記のように区分された各領域に高透過部Ｐ１および低透過部Ｐ２が割り当てられ、しかも、低透過部Ｐ２が領域の境界から高透過部Ｐ１側に少しはみ出すようなパターンであってもよい。このような透過パターンでは、低透過部Ｐ２の一部において、点Ｃに関し点対称な位置にも低透過部Ｐ２が存在することになる。つまり、低透過部Ｐ２については、互いに点対称な位置にある２つの点がいずれも低透過部Ｐ２に含まれる場合がある。

高透過部Ｐ１中の任意の位置に対し点対称な位置にある点は全て低透過部Ｐ２に含まれる。そのため、ウェル底面Ｗｂでの正反射光の光検出器２６への入射を抑制する機能は依然として保たれる。低透過部Ｐ２の面積がさらに広がっていることで、光検出器２６への正反射光の漏れをより効果的に抑制することが可能となる。一方、高透過部Ｐ１の面積が減少し低透過部Ｐ２の面積が増大することで信号光の減衰も若干大きくなる。正反射光の漏れによる画像ノイズが特に問題となるようなケースにおいて、このような透過パターンが有効となる場合がある。

信号光を最も効率よく集光するという観点からは、高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２との面積が等しい状態が最も好ましい。高透過部Ｐ１の方が面積が大きくなるケースは、低透過部Ｐ２による減衰を受けることなく正反射光が光規制部材２８を通過する光路が存在することとなるため、画像ノイズが増大し好ましくない。

図８は光規制部材の効果を示す図である。本願発明者は、図２（ａ）に示す構成において参照ミラー２４からの参照光の光路を遮蔽して参照光Ｌ５が光検出器２６に入射しない状態として、適宜の被撮像物からの反射光のみを検出し、深さ方向における反射光強度の分布を測定した。図８（ａ）は光規制部材２８を設けずに測定した例、図８（ｂ）は光規制部材２８を設けて測定した例である。透過パターンとしては図７（ａ）に示したものを用いた。

光規制部材を設けない場合、図８（ａ）に示すように、深さ０．０３ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．１ｍｍ付近に見られる光学系に起因するゴースト信号の他に、細かいピークが各所に現れており、これらは被撮像物による自己相関信号によるものである。一方、光規制部材２８を設けた場合、図８（ｂ）に示すように、特に深さ０．０４ないし０．１５ｍｍの範囲において自己相関信号が大きく低減されており、光規制部材２８によりゴースト抑制効果が奏されることが示されている。

以上のように、この実施形態においては、ウェルＷの底面Ｗｂ付近に存在するスフェロイド等の被撮像物をウェル底面Ｗｂを介して撮像するのに際して、対物レンズ２７を挟んで被撮像物の反対側に光規制部材２８が配置される。光規制部材２８は、高透過部Ｐ１と低透過部Ｐ２とが交互にかつ規則的に配置された透過パターンを有し、被撮像物からの信号光（散乱光）をある程度の確率で通過させつつ、ウェル底面Ｗｂからの正反射光を選択的に遮蔽する。

これにより、この実施形態では、正反射光が疑似的に参照光として作用することで生じるゴースト状の画像ノイズを効果的に抑制することが可能である。ウェル底面のような平面状の構造物からの正反射光を選択的に遮蔽し被撮像物からの信号光を高いＳ／Ｎ比で検出することができるので、特に高倍率の物体光学系を用いた撮像において、被撮像物の微細な構造が優れた分解能で表現された断層画像を取得することが可能である。

本実施形態では、透過パターンが適切に設定された光規制部材２８を設置することによって、被撮像物からの散乱光を光検出器２６へ入射させつつ、ウェル底面Ｗｂからの正反射光が光検出器２６に到達しない構成となっている。このため、従来技術のように、信号光の光路をシャッタで開閉したり、検出された光から正反射光成分を事後的に除去するための処理を行ったりする必要がない。そのため、構成の簡単さや処理速度の点において従来技術よりも優れたものとなっている。

なお、図２（ａ）に示すように、上記実施形態の撮像ユニット２０は、ビームスプリッタ２２を用いて信号光Ｌ４と参照光Ｌ５とを合成し干渉を生じさせるものである。一方、ＯＣＴ撮像装置としては、このような構成以外に、光ファイバカプラを用いて干渉を生じさせるものが知られている。以下に説明するように、このような構成の装置にも、本実施形態と同様に光規制部材を設けて画像ノイズの低減を図ることが可能である。

図９はＯＣＴ装置の他の構成例を示す図である。なお、理解を容易にするために、以下の説明では他の実施形態の構成と同一のまたは相当する構成に同一符号を付すものとする。その構造および機能は、特に説明のない限り上記実施形態のものと基本的に同じであり、詳しい説明は省略する。

図９（ａ）に示す例では、撮像ユニット２０ａは、ビームスプリッタ２２に代えて光ファイバカプラ２１０を備えている。光ファイバカプラによる干渉光を検出するＯＣＴ撮像原理については公知であるので詳しい説明を省略する。

光ファイバカプラ２１０を構成する光ファイバの１つ２１１は光源２１に接続されており、光源２１から出射される低コヒーレンス光は、光ファイバカプラ２１０により２つの光ファイバ２１２，２１４への光に分岐される。光ファイバ２１２は物体系光路を構成する。より具体的には、光ファイバ２１２の端部から出射される光はコリメータレンズ２１３を介して物体光学系２００に入射する。被撮像物からの反射光（信号光）は物体光学系２００、コリメータレンズ２１３を介して光ファイバ２１２に入射する。

他の光ファイバ２１４は参照系光路を構成する。より具体的には、光ファイバ２１４の端部から出射される光はコリメータレンズ２１５を介して参照ミラー２４に入射する。参照ミラー２４からの反射光（参照光）はコリメータレンズ２１５を介して光ファイバ２１４に入射する。光ファイバ２１２を伝搬する信号光と光ファイバ２１４を伝搬する参照光とが光ファイバカプラ２１０において干渉し、干渉光が光ファイバ２１６および分光器２５を介して光検出器２６に入射する。光検出器２６により受光された干渉光から被撮像物における反射光の強度分布が求められることは上記実施形態と同様である。

この例では、物体系光路を構成するコリメータレンズ２１３と対物レンズ２７との間に光規制部材２８が配置される。その構成および機能は上記実施形態のものと同じであり、ウェル底面Ｗｂからの正反射光を選択的に遮蔽しつつ、被撮像物からの散乱光を信号光として光ファイバ２１２へ導く。

図９（ｂ）に示す例でも、撮像ユニット２０ｂに光ファイバカプラ２１０が設けられる。ただし光ファイバ２１４は使用されず、光ファイバ２１２から出射される光の光路に対してコリメータレンズ２１３およびビームスプリッタ２１７が設けられる。そして、前述の実施形態と同様に、ビームスプリッタ２１７により分岐される光路にそれぞれ物体光学系２００、参照ミラー２４が配置される。このような構成ではビームスプリッタ２１７により信号光と参照光とが合成され、それにより生じた干渉光が光ファイバ２１２，２１６を通って光検出器２６へ導かれる。

この例においても、ビームスプリッタ２１７と対物レンズ２７との間に光規制部材２８が配置される。これにより、ウェル底面Ｗｂで反射した正反射光がビームスプリッタ２１７に入射するのを抑制し、信号光としての散乱光のみを光検出器２６へ導くことができる。このように、図９（ａ）、図９（ｂ）に示す構成を有する撮像装置においても、光規制部材２８を設けることにより、ウェル底面Ｗｂからの正反射光に起因する画像ノイズの発生を防止することができる。

以上説明したように、この実施形態の画像処理装置１は、スフェロイドＳｐ等を「被撮像物」とする本発明の「撮像装置」に相当するものである。そして、撮像ユニット２０，２０ａ，２０ｂがそれぞれ本発明の「検出手段」として機能し、制御ユニット３０が「信号処理手段」として機能している。また、光規制部材２８が本発明の「光規制手段」として機能し、対物レンズ２７とともに本発明の「物体光学系」を構成する。また、光規制部材２８の基材２８１の表面に形成された光規制膜２８２が、本発明の「遮光性表面層」に対応している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態における光規制部材２８は、光透過性を有する平板状の基材２８１の片面に遮光性を有する光規制膜２８２が形成されたものである。しかしながら、本発明の「光規制手段」はこのような構成に限定されるものではない。例えば前記したように、低透過部Ｐ２としての遮光性を有する平板状の部材に高透過部Ｐ１としての開口が設けられたものであってもよい。また、光規制手段は平板状のものに限定されず、より複雑な形状を有する部材の一部が本発明の「光規制面」として機能する平面部を有するものであってもよい。例えば対物レンズを支持する筒体の壁面のうち対物レンズと対向する一面が光規制面として機能する構成であってもよい。

また、上記実施形態は、広範囲の波長成分を含む照明光を用いて波長ごとの干渉の強さから深さ方向の反射光強度分布を求める、いわゆるフーリエドメインＯＣＴ撮像装置である。しかしながら、本発明は、これ以外にも例えばタイムドメイン（Time Domain）ＯＣＴ撮像装置のように、ＯＣＴ撮像原理を用いて断層撮像を行う各種の撮像装置に対して適用可能である。

また、上記実施形態の制御ユニット３０としては、パーソナルコンピュータやワークステーション等の一般的な構成の汎用処理装置を用いることも可能である。すなわち、撮像ユニット２０、走査駆動機構４０およびこれらの動作させるための最小限の制御機能を有する撮像装置と、上記処理内容を記述した制御プログラムを実行することで制御ユニット３０として機能するパーソナルコンピュータ等との組み合わせにより、画像処理装置１が構成されてもよい。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、この発明においては、例えば透過パターンは、円がその中心を通り等角度間隔に配置された３以上の奇数本の直線により区分された複数の扇形に対し、高透過部と低透過部とを交互に割り当てたパターンであってもよい。このようにして設定された透過パターンは、正反射光を選択的に規制するための条件を備えており、実効的な開口数の低下に起因する分解能の低下を防止しながら、信号光となる被撮像物からの散乱光と正反射光との間で高いＳ／Ｎ比を確保することができる。

また例えば、光規制面において、対物レンズの光軸が通る点に関して低透過部内の任意の点と点対称の位置にある点は高透過部に含まれるように構成されてもよい。正反射光の通過を確実に規制するという目的からは、少なくとも高透過部内の点と点対称の位置にある点が低透過部内にあればよい。この点からは、低透過部内の点と点対称の位置にある点が低透過部内にあっても構わない。しかしながら、低透過部の面積が増えることは信号光を遮蔽する面積が増大することと等価であり、検出される信号光の光量が少なくなってしまう。高透過部内の任意の点と点対称の位置にある点が低透過部にあり、低透過部内の任意の点と点対称の位置にある点が高透過部にあるようにすることは、光規制面において有効に高透過部と低透過部との面積を等しくすることに他ならず、このとき光規制面を通過する信号光の光量を最大化することができる。

また例えば、低透過部は光吸収性または散乱性を有するものであってもよい。このような構成によれば、低透過部で反射された光が迷光となって新たな画像ノイズを生じさせるのを抑制することができる。

また例えば、光規制面は、対物レンズの焦点位置に配置されてもよい。このような構成によれば、焦点位置に開口絞りが設けられた物体側テレセントリック光学系と同様の効果、すなわち被撮像物の深さ方向の位置が変わっても像の大きさが変わらないという特性を得ることができる。

また例えば、光規制手段は、遮光性を有する平板に、高透過部としての開口が部分的に設けられたものであってもよい。あるいは、光規制手段は、光透過性を有する平板に、低透過部としての遮光性表面層が部分的に形成されたものであってもよい。いずれの構成によっても、信号光となる散乱光を通過させつつ、ノイズ源となる正反射光を選択的に規制することが可能となる。

また例えば、対物レンズは光軸が壁面に対し垂直となるように配置されてもよい。正反射光を検出手段に入射させないための構成として、対物レンズの光軸を壁面に対し傾けることも考えられる。しかしながら、特に高倍率の撮像でＮＡの大きな光学系が用いられる場合、正反射光を完全に遮断するには光軸の傾きを大きくしなければならず現実的ではない。このような場合でも、本発明の構成を適用することで、光軸を傾けなくても、また光学系のＮＡを低下させることなく、光規制手段により正反射光を規制することが可能となり、画像ノイズの発生を抑えることができる。

また例えば、光源は複数の波長成分を有する光を出射し、検出手段は、干渉光を分光して波長成分ごとの光強度を干渉信号として出力する構成であってもよい。このような構成によれば、干渉が生じる反射面の深さが波長により異なることを利用して、参照光の光路長を機械的に変化させることなく深さ方向の反射光強度分布を求めることが可能である。そのため、短い処理時間で断層画像を取得することができる。

この発明は、ＯＣＴ撮像技術全般に適用することができる。特に、ウェルプレート等の容器中で培養された細胞や細胞集塊を撮像する医学・生化学・創薬の分野において好適に適用することができる。

１ 画像処理装置（撮像装置）
２０，２０ａ，２０ｂ 撮像ユニット（検出手段）
２１ 光源
２５ 分光器
２６ 光検出器
２７ 対物レンズ（物体光学系）
２８ 光規制部材（光規制手段）
２８１ 基材
２８２ 光規制膜（遮光性表面層）
３０ 制御ユニット（画像処理手段）
３１ ＣＰＵ
３３ 信号処理部
ＡＸ （対物レンズ２７の）光軸
Ｐ１ 高透過部
Ｐ２ 低透過部

Claims (10)

1. 光透過性の壁面を有する容器内に収容された被撮像物を断層撮像する撮像装置において、
   低コヒーレンス光を出射する光源と、
   前記光源からの光を複数の光路に分岐させたうちの一の分岐光を照明光として物体光学系を介して前記被撮像物に入射させ、前記被撮像物から反射されて前記物体光学系に入射する信号光と、他の一の分岐光から生成された参照光とが干渉して生じる干渉光を検出し、検出された前記干渉光に応じた干渉信号を出力する検出手段と、
   前記干渉信号に基づき、前記照明光の入射方向における前記被撮像物の反射光強度分布を求める信号処理手段と
   を備え、
   前記物体光学系は、
   前記壁面に対向配置され、前記照明光を前記壁面を介して前記被撮像物に収束させるとともに、前記壁面を介して出射される前記被撮像物からの前記信号光を集光する対物レンズと、
   前記対物レンズを挟んで前記被撮像物とは反対側で前記照明光の光路上に配置された光規制手段と
   を有し、
   前記光規制手段は、前記照明光を比較的高い光透過率で透過させる高透過部と、前記照明光に対する光透過率が前記高透過部より低い低透過部とが規則的に配置された透過パターンが形成された光規制面を有し、前記透過パターンは、前記対物レンズの光軸に対し回転対称であり、しかも、前記対物レンズの光軸が前記光規制面と交わる点に関して前記高透過部内の任意の点と点対称の位置にある点は、前記低透過部に含まれる撮像装置。
2. 前記透過パターンは、円がその中心を通り等角度間隔に配置された３以上の奇数本の直線により区分された複数の扇形に対し、前記高透過部と前記低透過部とを交互に割り当てたパターンである請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光規制面において、前記対物レンズの光軸が通る点に関して前記低透過部内の任意の点と点対称の位置にある点は前記高透過部に含まれる請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記光規制面のうち前記照明光が有効に入射する領域内において、前記高透過部と前記低透過部との面積が等しい請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記低透過部は光吸収性または散乱性を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記光規制面は、前記対物レンズの焦点位置に配置される請求項１ないし５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記光規制手段は、遮光性を有する平板に、前記高透過部としての開口が部分的に設けられたものである請求項１ないし６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 前記光規制手段は、光透過性を有する平板に、前記低透過部としての遮光性表面層が部分的に形成されたものである請求項１ないし６のいずれかに記載の撮像装置。
9. 前記対物レンズは光軸が前記壁面に対し垂直となるように配置される請求項１ないし８のいずれかに記載の撮像装置。
10. 前記光源は複数の波長成分を有する光を出射し、
    前記検出手段は、前記干渉光を分光して波長成分ごとの光強度を前記干渉信号として出力する請求項１ないし９のいずれかに記載の撮像装置。

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