摄像装置以及摄像方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。

Camera device and camera method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摄像装置以及摄像方法
本专利技术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。
技术介绍
在医学、生化学的
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(FourierDomainOpticalCoherenceTomography；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
技术实现思路
专利技术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专利技术针对上述课题做出，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。本专利技术的一个方案，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，本专利技术的另一方案，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。本专利技术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。因此在本专利技术中，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：即以从壁部表面的与被摄像物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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：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，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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.26 JP 2016-2509681.一种摄像装置，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：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，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。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与所述被摄像物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4所述的摄像装置，其特征在于，所述控制单元当以从所述第一表面到所述物体光学系的焦点的距离大于所述阈值的方式设定所述焦点深度时，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，从所述第二表面到与所述照明光的光路垂直的平面即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的参照基准面的距离为R时，成立(D+T)/2＜R＜(D+2T)/2的关系。6.根据权利要求1至5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。7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像装置，其特征在于，所述检测单元具有参照镜，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤佳祐，石川直树，
申请(专利权)人：株式会社斯库林集团，
类型：发明
国别省市：日本,JP