JP2018048954A - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光透過性の壁部を有する容器内に収容された被撮像物を断層撮像するFD−OCT撮像装置において、深さ方向の反射光強度分布における物体光学系の焦点深さに対応する位置が、容器壁面のうち被撮像物側の第1表面に共役な位置と、これと反対側の第2表面に共役な位置との間となるように、焦点深さの設定に連動させて参照光の光路長を変更設定する。
【選択図】図6
Description
R=D/2+T=(D+2T)/2 … (1)
の関係が得られる。値Dは撮像時の焦点深さが決まれば一意に決まる。値Tは容器11が決まれば一意に決まる。
R=(D+T)/2 … (2)
の関係が得られる。
(D+T)/2<R<(D+2T)/2 … (3)
により表される。したがって、値Rが上記式(3)の関係を満たすように、焦点深さに応じて参照基準面Srの位置を設定すればよいことがわかる。
R=D/2+3T/4 … (4)
となるように、参照基準面Srの位置が設定されればよい。このような条件が満たされるとき、有効領域Reは焦点深さZfを中心として(+Z)方向および(−Z)方向に同程度の広がりを有することになる。物体光学系23が焦点位置FPを中心として(+Z)方向および(−Z)方向に同程度の合焦範囲(被写界深度内の範囲)を有する場合、上記式(4)の条件を満たすように参照基準面Srの位置を設定することで、物体光学系23の合焦範囲を最も有効に活用して撮像を行うことが可能となる。
R=(D−Δ)/2+T=(D−Δ+2T)/2 … (1a)
が成り立つ。
R=(D+Δ+T)/2 … (2a)
の関係が成り立つ。これらの式(1a)、(2a)から、複素共役信号のピーク幅を考慮したときでも実信号P1fが遮蔽されないための条件は、次式:
(D+Δ+T)/2<R<(D−Δ+2T)/2 … (3a)
となる。値Rが取り得る範囲は式(3)で示される範囲より狭くなるが、複素共役信号のピークの広がりによって実信号P1fが遮蔽されてしまうことはより確実に防止される。
R=(D−2Δ)/2+T=(D−2Δ+2T)/2=D/2−Δ+T
… (1b)
で表される。同様に、図7(c)に対応するケースは次式:
R=(D+2Δ+T)/2 … (2b)
により表される。これらから、値Rが取り得る好ましい範囲は、次式:
(D+2Δ+T)/2<R<(D−2Δ+2T)/2 … (3b)
により表される。
R=F(D,T) … (5)
を用いて一意に定められればよい。要するに、式(5)に示される関数F(D,T)が返す値Rが、任意の値D,Tに対して条件式(3)、(3a)、(3b)のいずれかで表される範囲に入るように関数F(D,T)が定められていればよい。
(D+T)/2<R<(D+2T)/2
の関係が成立するように、参照光の光路長が設定されてもよい。値Rがこのような条件を満たすように参照基準面が設定されるとき、第1表面および第2表面の共役像の出現位置を、確実に物体光学系の焦点を挟む位置とすることができ、本発明の目的が達成される。
F(D,T)=D/2+3T/4
で表されるものであってもよい。前述した通り、このような関数式に基づき参照光の光路長を設定すれば、第1表面および第2表面の共役像のちょうど中央に当たる位置が物体光学系の焦点位置となる。これにより焦点位置前後における物体光学系の合焦範囲の検出結果を有効に利用して、画像品質の良好な断層画像を作成することが可能になる。
11 容器
20,20a,20b 撮像ユニット(検出手段)
22 ビームスプリッタ
23 物体光学系
24 参照ミラー
30 制御ユニット
31 CPU(制御手段)
33 信号処理部(信号処理手段)
40 駆動制御部
41 焦点調整機構
42 ミラー駆動機構
111 (容器11の)底部(壁部)
220 光ファイバカプラ
Sa (容器11の)上部底面(第1表面)
Sb (容器11の)下部底面(第2表面)
Sf 焦点面
Sp スフェロイド(被撮像物)
Sr 基準参照面
Claims (11)
- 光透過性の壁部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、
光源から出射される広帯域の低コヒーレンス光が分岐された一の分岐光を照明光として前記壁部を介して前記被撮像物に入射させ、前記壁部を介して出射される前記被撮像物の反射光を物体光学系により集光した信号光と、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、前記干渉光のスペクトルをフーリエ変換して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、該反射光強度分布から断層画像を作成する信号処理手段と、
前記被撮像物に対する前記物体光学系の焦点深さを変更設定する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、深さ方向の位置ごとの反射光強度を表す前記反射光強度分布において、前記焦点深さに対応する位置が、前記壁部の表面のうち前記被撮像物側の第1表面に共役な位置と、前記被撮像物とは反対側の第2表面に共役な位置との間となるように、前記焦点深さの設定に連動させて前記参照光の光路長を変更設定する撮像装置。 - 前記信号処理手段は、前記反射光強度分布から求められる前記断層画像のうち前記第1表面の共役像と前記第2表面の共役像との間の領域を有効な画像領域とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記壁部の厚さをT、
前記第1表面から前記物体光学系の焦点までの距離をD、
前記第2表面から、前記照明光の光路に垂直な平面であって当該平面までの前記照明光の光路長が前記参照光の光路長と等しい参照基準面までの距離をRとするとき、
(D+T)/2<R<(D+2T)/2
の関係が成立するように前記参照光の光路長が設定される請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記Rは、予め定められた前記Dおよび前記Tを変数とする関数F(D,T)に、値Dおよび値Tを代入することで求められる請求項3に記載の撮像装置。
- 前記関数F(D,T)は次式:
F(D,T)=D/2+3T/4
で表される請求項4に記載の撮像装置。 - 前記信号処理手段は、同一の前記被撮像物に対し前記焦点深さを互いに異ならせて得られた複数の検出結果から各々の焦点近傍における前記反射光強度分布を求める請求項1ないし5のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記検出手段は、前記参照光の光路に配置されて前記参照光の光路長を規定する参照ミラーを備え、
前記制御手段は、前記参照ミラーの位置を変化させて前記参照光の光路長を調整するミラー駆動機構と、前記物体光学系を駆動して前記焦点深さを調整する焦点調整機構とを備える請求項1ないし6のいずれかに記載の撮像装置。 - 光透過性の壁部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方法において、
光源から出射される広帯域の低コヒーレンス光が分岐された一の分岐光を照明光として前記壁部を介して前記被撮像物に入射させ、前記壁部を介して出射される前記被撮像物の反射光を物体光学系により集光した信号光と、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工程と、
前記干渉信号に基づき、前記干渉光のスペクトルをフーリエ変換して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、該反射光強度分布から断層画像を作成する工程と
を備え、
前記被撮像物に対する前記物体光学系の焦点深さを変更設定可能であり、
深さ方向の位置ごとの反射光強度を表す前記反射光強度分布において、前記焦点深さに対応する位置が、前記壁部の表面のうち前記被撮像物側の第1表面に共役な位置と、前記被撮像物とは反対側の第2表面に共役な位置との間となるように、前記焦点深さの設定に連動させて前記参照光の光路長を変更設定する撮像方法。 - 前記反射光強度分布から求められる前記断層画像のうち前記第1表面の共役像と前記第2表面の共役像との間の領域を有効な画像領域とする請求項8に記載の撮像方法。
- 同一の前記被撮像物に対し前記焦点深さを多段階に互いに異ならせて複数回前記干渉光の検出を行い、前記焦点深さを設定する度に前記参照光の光路長を設定する請求項9に記載の撮像方法。
- 前記参照光の光路長を設定する前に、前記壁部の厚さに関する情報を取得する工程を備える請求項8ないし10のいずれかに記載の撮像方法。
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