特許 7134509 光干渉断層撮影システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-02

(45)【発行日】2022-09-12

(54)【発明の名称】光干渉断層撮影システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20220905BHJP

【ＦＩ】

G01N21/17 630

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021011306

(22)【出願日】2021-01-27

(65)【公開番号】P2022114850

(43)【公開日】2022-08-08

【審査請求日】2022-01-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514277260

【氏名又は名称】シンクランド株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000752

【氏名又は名称】弁理士法人朝日特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】細田 真希

(72)【発明者】

【氏名】太田 和哉

(72)【発明者】

【氏名】志賀 代康

(72)【発明者】

【氏名】及川 陽一

(72)【発明者】

【氏名】宮地 邦男

【審査官】伊藤 裕美

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５３６０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１４９７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９２６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２２９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２２４３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０７０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９０８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６０５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３２４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０９８８５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０１７０１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０９１９９３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ａ６１Ｂ ３／１０－３／１２

Ａ６１Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状またはシート状の被検体に被検光を照射するとともに、当該被検体からの戻り光を受光するプローブと、
前記プローブに接続され、前記被検光を生成して前記プローブに出力するとともに前記プローブからの戻り光を受信して光干渉効果に基づく前記被検体の内部構造を表す信号を生成する断層撮影部と、
前記プローブから出力された被検光が被検体の内部にフォーカスするように、前記プローブと前記被検体との距離を調整する調整手段と、
前記被検体を載せるステージと、
前記被検体の表面と前記プローブとの距離を保ったまま、前記被検光の照射範囲に前記被検体の外側の領域を少なくとも部分的に含む平面上で、前記ステージまたは前記プローブを移動させる移動制御手段と、
前記戻り光に基づいて、前記被検体の平面内の基準位置を特定する位置特定部と
を有する光干渉断層撮影システムであって、
前記移動制御手段は、前記基準位置に基づいて定められる前記平面内の複数の位置において前記被検光の照射が行われるように、前記ステージまたは前記プローブを移動させる
光干渉断層撮影システム。

【請求項2】

前記ステージは、前記被検体の縁において前記被検体を前記ステージに抑えつける透明体部材を更に有する請求項１に記載の光干渉断層撮影システム。

【請求項3】

前記ステージは、前記被検体を保持する陰圧発生機構を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光干渉断層撮影システム。

【請求項4】

前記ステージは、前記被検体を保持する静電チャック機構を備える
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光干渉断層撮影システム。

【請求項5】

前記ステージは、前記被検体を、当該被検体の縁以外の場所において、前記ステージの
載置面に押し付けることにより前記被検体を固定する固定機構を有する
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の光干渉断層撮影システム。

【請求項6】

前記断層撮影部は、前記基準位置を特定する際に前記戻り光と光干渉させる参照光を遮断する遮断機構を有する
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の光干渉断層撮影システム。

【請求項7】

前記位置特定部は、前記戻り光に基づいて前記被検体の縁または頂点を特定し、該特定された縁または頂点の位置に基づいて前記基準位置を決定する
請求項１～６のいずれか一項に記載の光干渉断層撮影システム。

【請求項8】

ステージに載せられた板状またはシート状の被検体に被検光を照射するとともに、該被検体からの戻り光を受光するプローブと、前記プローブに接続され前記被検光を生成して前記プローブに出力するとともに前記プローブからの戻り光を受信して光干渉効果に基づく前記被検体の内部構造を表す信号を生成する生成部とを有する光干渉断層撮影システムの コンピュータに、
前記プローブから出力された被検光が前記被検体の内部にフォーカスするように、前記プローブと前記被検体との距離を調整するステップと、
前記被検体の表面と前記プローブとの距離を保ったまま、前記被検光の照射範囲に前記被検体の外側の領域を少なくとも部分的に含む平面上で前記ステージまたは前記プローブを移動させることにより、前記戻り光に基づいて前記被検体の平面内の基準位置を特定する ステップと、
該特定された基準位置に基づいて定められる前記平面内の複数の位置において前記被検光の照射が行われるように、前記ステージまたは前記プローブを移動させるステップと
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光干渉断層撮影システムに関する。

【背景技術】

【0002】

光干渉断層撮影装置（ＯＣＴ；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、サンプルからの戻り光と参照光を干渉させることでサンプル内部の屈折率差を画像化する技術である。眼科をはじめとして皮膚科や循環器内科など様々な医療分野で応用が進んでいる。また、産業用途として、光をある程度透過するガラスや樹脂などのサンプルの内部構造を計測する装置の開発も進められている（特許文献等１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１５－５３６０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＯＣＴ計測によって、サンプル全体の内部の構造（例えば均一性など）を確認する場合、被検光（以下、プローブ光という）を照射するサンプル上の位置を変えて測定を繰り返す必要がある。この際、例えばサンプルの不具合（構造の不均一性など）がどこにあるのかを正確に特定することが要求される場合がある。この場合、被検光を照射している場所（すなわち、サンプル上のどの場所を測定しているか）を正確に特定する必要がある。この点、従来技術においては、サンプル上におけるＯＣＴ計測対象の位置を正確に特定することができなかった。
本発明は、サンプルにおける、ＯＣＴの計測対象となっている位置を正確に決定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、一の態様において、板状またはシート状の被検体に被検光を照射するとともに、当該被検体からの戻り光を受光するプローブと、前記プローブに接続され、前記被検光を生成して前記プローブに出力するとともに前記プローブからの戻り光を受信して光干渉効果に基づく前記被検体の内部構造を表す信号を生成する断層撮影部と、前記プローブから出力された被検光が被検体の内部にフォーカスするように、前記プローブと前記被検体との距離を調整する調整手段と、前記被検体を載せるステージと、前記戻り光に基づいて、前記被検体の平面内の基準位置を特定する位置特定部とを有する光干渉断層撮影システムであって、前記被検体の表面と前記プローブとの距離を保ったまま、前記被検光の照射範囲に前記被検体の外側の領域が少なくとも部分的に含まれるように前記被検体又は前記プローブを移動可能である光干渉断層撮影システムを提供する。
好ましい態様において、前記ステージは、前記被検体の縁において前記被検体を前記移動ステージに抑えつける透明体部材を更に有する。
好ましい態様において、前ステージは、前記被検体を保持する陰圧発生機構を備える。
好ましい態様において、前記ステージは、前記被検体を保持する静電チャック機構を備える。
好ましい態様において、前記ステージは、前記被検体を、当該被検体の縁以外の場所において、前記移動ステージの載置面に押し付けることにより前記被検体を固定する固定機構を有する。
好ましい態様において、前記断層撮影部は、前記基準位置を特定する際に前記戻り光と光干渉させる参照光を遮断する遮断機構を有する。
本発明は、他の観点において、光干渉断層撮影用のプローブから出力された被検光が、前記被検体の内部にフォーカスするように、前記プローブと当該被検体との距離を調整する調整手段と、前記被検体を載せるステージであって、前記被検体の表面と前記プローブとの距離を保ったまま前記被検体を移動可能であり、前記被検光の照射範囲には前記被検体の外側の領域が少なくとも部分的に含まれるように、前記被検体を保持する移動ステージとを有する光学ステージを提供する。
本発明は、さらに他の観点において、コンピュータに、光干渉断層撮影用のプローブから出力された被検光が、前記被検体の内部にフォーカスするように、前記プローブと前記被検体との距離を調整するステップと、前記被検体の内側の領域および外側の領域へ前記被検光を照射してそれぞれ戻り光を受光することにより、前記被検体の縁上の位置を基準位置として決定するステップと、前記基準位置に基づいて決定された前記被検体の複数の測定位置へ前記被検光を照射することにより、各測定位置において前記被検体からの戻り光との干渉信号に基づく信号を取得するステップとを実行させるためのプログラムを提供する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、サンプルにおける、ＯＣＴの計測対象となっている位置が正確に特定される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】光干渉断層撮影システム１０の概要図。

【図2A】複合ステージ１５０の斜視図。

【図2B】複合ステージ１５０の側面図。

【図2C】静電チャックユニット２１０の平面図及び断面図。

【図3】プローブ光の照射範囲を説明するための図。

【図4】光干渉断層撮影システム１０の機能ブロック図。

【図5】光干渉断層撮影システム１０の動作例を示す図。

【図6】プローブ光の走査例を説明するための図。

【図7】（ａ）は基準位置の決定を説明するための図であり、（ｂ）は基準位置を決定するために用いる反射光強度を示す図。

【図8】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ陰圧発生ユニット２２０の平面図、断面図、組み立て側面図。

【図9】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ抑えつけ部材２４０の平面図、断面図、組み立て側面図。

【図10】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ透明枠体２３０の平面図、断面図、組み立て側面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜実施例＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の符号を付して説明を省略する。

【0009】

図１は光干渉断層撮影システム１０の概要を示す。光干渉断層撮影システム１０は、プローブユニット１３０と撮影ユニット１４０と複合ステージ１５０とコンピュータユニット１９０とを含む。

【0010】

撮影ユニット１４０はプローブユニット１３０と接続され、コンピュータユニット１９０の制御の下、被検光を生成してプローブユニット１３０に出力するとともにプローブユニット１３０にて受光した照射対象物（被検体）からの戻り光を受信して、光干渉効果に基づく被検体の内部構造を表す信号を生成する。撮影ユニット１４０は、広帯域光源１０２と光ファイバ１０３と光カプラ１０４と光ファイバ１０５と回折格子１１４とセンサ１１５とコリメータレンズ１１２とレトロリフレクタ１１３とシャッタ１１６を含む。シャッタ１１６を除き、撮影ユニット１４０は一般的なＯＣＴ計測装置と同様の機能を有する。シャッタ１１６は、手動でもしくはコンピュータユニット１９０の制御の下で開閉し、参照光を透過／遮断する。参照光を透過する場合は、通常のＯＣＴ計測と同様の光学配置となる。参照光を透過する場合は、光干渉が起きず、プローブユニット１３０からの戻り光のみがセンサ１１５にて検出され、その信号がコンピュータユニット１９０に供給されることになる。

【0011】

プローブユニット１３０は、コンピュータユニット１９０の制御の下、測定対象であるサンプル１１０（被検体）に被検光（以下、プローブ光という）を照射するとともに、当該被検体からの戻り光を受光する。プローブユニット１３０は、コリメータレンズ１０７とスキャンミラー１０８とスキャンレンズ１０９とを含む。図中のスキャンミラー１０８は１つであるが２つ以上のスキャンミラーを用いても良い。プローブユニット１３０は一般的なＯＣＴ計測装置のプローブと同様の機能を有する。

【0012】

広帯域光源１０２より出射された広帯域光は、光ファイバ１０３を通り光カプラ１０４に入射される。光カプラ１０４は、光ファイバ１０５および光ファイバ１０６へ入射光を分岐する。光ファイバ１０５から出射された光は、プローブユニット１３０内のコリメータレンズ１０７に導かれる。コリメータレンズ１０７を透過した光はスキャンミラー１０８で反射された後スキャンレンズ１０９を透過してサンプル１１０内部で略集光される。ここで、略集光とは空気中もしくは水中の光束の径ｗ０が最小値となる状態のことである。スキャンミラー１０８は光軸OＡの方向を変えることによりサンプル１１０内部で略集光される位置をＸＹ平面内でスキャンする（Ｂスキャン）。

【0013】

サンプル１１０内部における光の屈折率差により反射した光は再びスキャンレンズ１０９を透過しスキャンミラー１０８で反射されコリメータレンズ１０７を透過して光ファイバ１０５に入射する。一方、光カプラ１０４から光ファイバ１０６側に進んだ光は、コリメータレンズ１１２を透過しレトロリフレクタ１１３によって反射し、再びコリメータレンズ１１２を透過して光ファイバ１０６に入射する。サンプル１１０からの戻り光とレトロリフレクタ１１３からの戻り光は干渉し、干渉光は回折格子１１４によって波長毎に分離されセンサ１１５によって波長毎に電気信号に変換され、その電気信号はコンピュータユニット１９０に送られる。これにより、サンプル１１０のある位置を基準とするＸＹ平面上の所定の照射範囲についての情報が得られることになる。そして、サンプル１１０を保持する複合ステージ１５０をＸＹ平面内において動かすことで、サンプル１１０の照射範囲を逐次変えて（換言すると、プローブユニット１３０をＸＹ平面上で走査して）測定を繰り返すことで、サンプル１１０全体の内部構造の情報が取得されることになる。

【0014】

サンプル１１０は、例えば板状またはシート状である。そのサイズは、例えば数十ｃｍ×数十ｃｍで厚みは～１ｃｍ程度であるが、サンプル１１０のサイズ、厚み、形状（輪郭）は任意である。サンプル１１０は、少なくともプローブ光に対して所定値以上の光透過性を有していれば、その物性は問わず、フィルム、膜状、その他、少なくともプローブ光が照射される面を有する実質的な三次元形状である物体であればよい。例えば、偏光フィルム、樹脂フィルム、シリコンフィルム、ゲル、ガラス、生体、食品用フィルム、プラスチックフィルム、生分解性フィルム、フッ素樹脂、セラミック、である。なお、サンプル１１０の表面は、平たんである必要はなく、凹凸があってもよいし、曲面で構成されていてもよい。
また、以下の図において表されるサンプル１１０の厚みやサイズその他の縮尺は、説明の便宜上採用しているものであって、必ずしも実際のものを表しているとはかぎらない。

【0015】

複合ステージ１５０は、サンプル１１０を固定するとともに、プローブユニット１３０との相対位置を調整する機構である。複合ステージ１５０は、サンプル１１０の表面がプローブユニット１３０の走査面と略水平（ＸＹ面）になるように設置される。

【0016】

以下、複合ステージ１５０について詳説する。図２Ａは複合ステージ１５０の斜視図、図２Ｂは複合ステージ１５０の側面図である。複合ステージ１５０は、Ｚステージ１１９とＸＹステージ１１８と含む。ＸＹステージ１１８の上には静電チャックユニット２１０が設けられている。図２Ｃは静電チャックユニット２１０の平面図および断面図、静電チャックユニット２１０は、ＸＹステージ１１８上にサンプル１１０に保持する保持手段の一例である。

【0017】

図２Ｃに示すように、静電チャックユニット２１０は、その内部に電極２１１が複数設けられたものであり、電極２１１とサンプル１１０との間に発生させたクーロン力を用いることによってサンプル１１０を均一に保持する。これにより、ＸＹステージ１１８が移動してもサンプル１１０が確実にＸＹステージ１１８に保持されるとともに、サンプル１１０の厚みが小さい場合であってもその表面に皺がよったり波打ったりすることが抑制される。この結果、プローブユニット１３０とサンプル１１０（内の測定対象領域）との距離が一定に保たれる。

【0018】

Ｚステージ１１９は、プローブユニット１３０から出力された被検光が被検体の内部にフォーカスするように、プローブとサンプル１１０（内の照射対象領域）との距離を調整する。Ｚステージ１１９は、プローブユニット１３０を固定する梁１３１と、図示せぬレール機構等を備え、梁１３１を垂直方向上下（Ｚ方向）に移動させる支柱１３２とを含む。Ｚステージ１１９は、マイクロネジを備え、ユーザが手動で動かしてもよいし、ステッピングモータ（図示せず）とコンピュータユニット１９０との通信インタフェースを備え、コンピュータユニット１９０から信号を供給することで自動的に動かしてもよい。

【0019】

より正確には、プローブユニット１３０（より正確にはスキャンレンズ１０９）とサンプル１１０内部の測定対象領域との相対的位置を調整することで、プローブ光の略集光された位置をサンプル１１０の内部の領域においてＺ軸方向に調整する。これにより、様々なサンプル１１０の厚みに対応することができる。ここで、図３に示すように、Ｚステージ１１９は、少なくとも計測対象領域（サンプル１１０の厚み方向全体であってもよいし、厚み方向のうちの一部領域であってもよい）がＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）領域内に入るように、プローブユニット１３０と光干渉断層撮影システム１０とのＺ軸方向の距離Ｄを調整することができるようになっている。

【0020】

ここで、ＤＯＦとは、サンプル１１０の内部情報を計測する際に重要な指標のひとつであり、またはとして定義される。サンプル１１０のＺ軸方向のＤＯＦ領域内において、サンプル１１０内部に存在し光の屈折率差を有する界面を含む計測対象領域を最適に計測する事が可能である。特に液浸レンズに代表される高ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）のスキャンレンズ１０９を用いる場合ＤＯＦは小さくなるため、ＤＯＦ領域内にサンプル１１０を調整することは重要である。

【0021】

ＸＹステージ１１８は、サンプル１１０とプローブユニット１３０との距離を保ったままサンプル１１０を移動可能であり、且つプローブ光の照射範囲にサンプル１１０の外側の領域が少なくとも部分的に含まれるように、サンプル１１０を保持する。ここで、距離を保つとは、厳密に距離が一定である必要はなく、要するに、ＸＹステージ１１８を動かしても、少なくとも測定対象領域がＤＯＦに入っている状態が維持されていればよい。具体的には、ステッピングモータなどのモータを備え、コンピュータユニット１９０の制御の下でＸＹ方向のそれぞれの移動量を変える２軸の移動ステージである。なお、静電チャックユニット２１０の表面は、プローブ光の散乱による影響等を軽減するため、サンプル１１０よりも反射率が低い素材で形成されている。具体的には、合成樹脂や顔料を含む黒色塗料が塗布されている。さらに、静電チャックユニット２１０の表面構造は、メソポーラス構造やカーボンナノチューブ、ミクロンオーダの突起構造を含む構造体であっても良い。

【0022】

図４はコンピュータユニット１９０の機能ブロック図である。コンピュータユニット１９０は、入力装置、プロセッサ、表示装置を有する例えば汎用のパーソナルコンピュータであって、位置決定部１９１と干渉信号処理部１９２とプローブ制御部１９３とＸＹステージ制御部１９４とＺステージ制御部１９５と記憶部１９９を含む。コンピュータユニット１９０は、撮影ユニット１４０、プローブユニット１３０、および複合ステージ１５０を制御する。

【0023】

干渉信号処理部１９２は、センサ１１５からの信号を受け取って解析することにより、サンプル１１０の内部構造を表す情報を出力する。具体的には、センサ１１５より受信した信号を逆フーリエ変換し、各測定ポイントのＸＹ座標における深さ方向の情報（Ａスキャンデータ）を計算する。そして、得られた複数のＡスキャンデータをつなぎ合わせることにより、サンプル１１０全体の内部構造を表す３次元データを生成する。生成した３次元データに基づいて、例えばサンプル１１０の任意の位置の断面の構造を可視化した画像データを生成することが可能である。

【0024】

プローブ制御部１９３は、スキャンミラー１０８の光軸OＡの方向を変えることにより、サンプル１１０内部で略集光される位置をＸＹ平面内でスキャンする（Ｂスキャン）を行う。なお、サンプル１１０表面からの反射光が強い場合、Ａスキャンデータにノイズとして影響を及ぼす場合がある。この場合、サンプル１１０表面からの直接反射光を低減するために、プローブ制御部１９３は、サンプル１１０上のＸＹ平面での各計測位置における光軸OAとサンプル１１０の表面の法線との成す角度を傾けるように調整してもよい。その角度は例えば５度以上３０度以下である。また傾ける方向は、プローブユニット１３０が光軸OAを移動させながら計測する方向と垂直方向に傾けるように調整されている。この方向とすることで光軸OAを移動させることによって生じる非点収差の影響を低減することができる。

【0025】

ＸＹステージ制御部１９４は、サンプル１１０の平面内のどの位置に対してプローブ光を照射するか（換言すると、どのような態様の走査を行うか）を所定のアルゴリズムに従って決定し、決定した各位置で順次計測ができるように、ＸＹステージ１１８を移動させるための制御信号をＸＹステージ１１８へ供給する。

【0026】

Ｚステージ制御部１９５は、Ｚステージ１１９に制御信号を供給することよって梁１３１のＺ方向の移動量を調整する。ここで、サンプル１１０のＸＹ平面内の位置によって１２０のＺ軸方向の位置が異なる場合（例えばサンプル１１０の表面に凹凸がある場合や、サンプル１１０が複数の素材の複合体（例えば積層構造体）であって測定対象とする素材のＺ方向の位置が一様でないような場合）は、Ｚステージ１１９は、計測するＸＹ面の位置の計測対象領域が存在する深さ（Ｚ軸方向の位置）に応じて、Ｚ方向の移動量を調整してもよい。具体的には、Ｚステージ制御部１９５は、プローブユニット１３０の走査中、取得した干渉信号に基づいて計測対象領域にずれかないかを監視し、ずれがあると判定した場合は、Ｚステージ１１９に対してＺ方向の移動量を調整する信号を出力してもよい。具体的には、光干渉信号の自己相関に起因する輝度が最大値となるプローブユニット１３０とサンプル１１０とのＺ軸方向の距離よりもその距離があらかじめ決められた量だけ短くなるように調整する。一般的に、逆フーリエ変換処理した深さ方向の情報（Ａスキャンデータ）において自己相関起因の輝度が最大値となるのはサンプル１１０の最表面であり、最も光屈折率差が大きい界面である。そのサンプル１１０最表面よりサンプル１１０の内部方向にＤＯＦが位置するように、予め決められたＺ軸方向距離分だけ調整する。

【0027】

計測対象領域の深さ方向の分布が予め把握できる場合は、計測対象領域の深さを示す情報をコンピュータユニット１９０に入力しておき、当該情報に基づいてコンピュータユニット１９０が制御信号をＺステージ１１９に出力してもよい。なお、Ｚステージ制御部１９５の機能は省略してもよい。この場合、ユーザが例えば干渉信号を確認しながら、マイクロネジを操作してＺ方向の位置を手動で調整することになる。

【0028】

位置決定部１９１は、プローブユニット１３０が受信した戻り光に基づいて、サンプル１１０の平面内の基準位置を特定する。
具体的には、位置決定部１９１はシャッタ１１６の開閉を制御して、通常の測定および基準位置の決定を切り替える。参照光と戻り光との干渉信号を生成する場合はシャッタ１１６を開ける一方、基準位置を決定する際はシャッタ１１６を閉じる。シャッタ１１６を閉じた状態では、プローブ光を受光した対象（サンプル１１０上の領域、サンプル１１０が存在しない保持部材上の領域、サンプル１１０と保持部材の境界付近で両方を含む領域）からの戻り光（反射光）が、光ファイバ１０５および光カプラ１０４を介してセンサ１１５で受光され、当該領域の反射光の強度を計測する。基準位置の特定方法の詳細については後述する。

【0029】

記憶部１９９は、半導体メモリやハードディスク等の記憶装置であって、位置決定部１９１と干渉信号処理部１９２によって生成されたサンプル１１０の内部構造を示す情報を記憶するほか、位置決定部１９１、プローブ制御部１９３、ＸＹステージ制御部１９４、Ｚステージ制御部１９５を制御するためのプログラムを記憶する。

【0030】

図５は光干渉断層撮影システム１０の動作例を示す。ユーザがＸＹステージ１１８にサンプル１１０を載せて計測の準備を終えると、まずコンピュータユニット１９０によってまたはユーザが手動で、プローブユニット１３０のＺ方向の位置を調整する（Ｓ３０１）続いて、コンピュータユニット１９０は、サンプル１１０におけるＸＹ面上の基準点を決定する（Ｓ３０２）。続いて、コンピュータユニット１９０はサンプル１１０上における測定ポイントを設定（Ｓ３０３）する。そして、コンピュータユニット１９０は各測定ポイントにおけるＯＣＴ測定を実行する（Ｓ３０４）。最後に、コンピュータユニット１９０は、計測したデータに基づいてサンプル１１０内部全体の３次元画像データを生成する（Ｓ３０５）。

【0031】

図６は、図５のＳ３０４におけるプローブ光の走査の例を説明するための図である。ここでは、サンプル１１０は、頂点Ｃ１～Ｃ４と縁（辺）Ｅを有する矩形のシート部材であるとする。この例では、基準位置として、頂点Ｃ１～Ｃ４の位置座標、および縁Ｅ上の任意の位置座標のうち少なくともいずれかが特定される。好ましくは、矩形状であることが予め分かっている場合、頂点Ｃ１～Ｃ４の全ての位置が特定される。少なくとも頂点Ｃ１～Ｃ４のうち２つの位置が特定されることが好ましい。一つの頂点しか特定されない場合、サンプル１１０の向きが判定できない可能性があるからである。こうして特定された基準位置に基づいて、各計測ポイントが決定される。図６において、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３などは決定された計測ポイントを基準とした矩形領域であって、プローブ光のスキャンミラー１０８による計測領域を示している。同図の例では、プローブユニット１３０をサンプル１１０の左上から右下へ向かって走査する。なお、測定ポイント間の間隔は任意であり、例えば隣り合う照射領域が重なっていてもよいし、離れていていもよい。また、スキャンミラー１０８による計測領域の形状は一例であって、例えば円や六角形など多角形であってもよい。

【0032】

図７を用いて基準位置の決定方法を説明する。同図（ａ）はＣ１付近の拡大図である。ユーザはサンプル１１０をＸＹステージ１１８に載せる際に、サンプル１１０のＣ１位置を、保持機構上にあらかじめ決められたＣＴを中心とする予め定められた領域ＲＥ（この例では円）に配置する。ＣＴを中心に、サンプル１１０の基準位置となる辺や頂点を探索する。具体的には、所定のアルゴリズムに従って、ＣＴから所定の距離にある領域ＲＥ内を所定の方向に走査するようにＸＹステージ１１８を動かし、複数の測定ポイントにて反射光の強度を測定する。この結果、例えば、ラインＴ１に沿って走査した場合、同図（ｂ）に示す縁からの距離と規格化された反射光強度の関係が得られる。規格化された反射光強度が急激に増加している位置が、サンプル１１０の境界（同図Ｅ１）であると推定される。こうしてＥ１の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）が決定される。

【0033】

同様に、例えばラインＴ２に沿って走査して反射光の強度を測定すると、縁上の点Ｅ２が特定され、例えばラインＴ３に沿って走査して得られた反射光の強度から他の辺の縁上Ｅ３が特定される。こうして推定された縁上の複数の点から頂点Ｃ１の座標（ｘ０、ｙ０）を計算する。同様にして、サンプル１１０の他のいずれか一つ以上の頂点の位置座標を決定する。こうして保持部材に載せられているサンプル１１０の正確な位置（および向き）が特定される。そして、縁上の位置（頂点であってもよい）を基準位置として、測定開始ポイント（例えば図６のＰ１）を設定する。この例では頂点から所定の位置にある場所を最初の測定ポイントと決定している。

【0034】

上記実施例によれば、板状またはシート状のサンプル全体の内部構造の物性をＯＣＴ測定する際に、プローブ光を用いてサンプルの縁（エッジ）の位置を特定できるので、各測定ポイントの位置を正確に決定することができる。測定ポイントの決定は戻り光に基づいて行うので、ＯＣＴ測定機構とは別途位置測定のための機構を設けるといった必要がない。また、ＸＹステージ１１８の最小移動量を考えなければ、照射範囲が３μｍ程度であれば、３μｍ程度またはそれ以下の精度で測定ポイントを決定することができる。

【0035】

＜他の変形例＞
静電チャックユニット２１０に替えてあるいは加えて、図８に示すように、負圧によってサンプル１１０をＸＹステージ１１８に保持してもよい。図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ陰圧発生ユニット２２０の平面図および断面図、ＸＹステージ１１８と組み合わされた全体の側面図を示す。陰圧発生ユニット２２０は、サンプル１１０と接触する面にＸＹ方向に溝２２１が格子状に形成されている。２２１は流路２２２に接続された、この先に接続された真空ポンプ（図示せず）によって、溝内の気圧が大気圧よりも負圧となっている。これにより、サンプル１１０がＸＹステージ１１８に確実に保持されるとともに、サンプル１１０に作用する下向きＺ方向の力が略均一となる。

【0036】

あるいは、ＸＹステージ１１８はサンプル１１０内部にかかる応力が略一定になるように、ＸＹ平面内で略均一に押圧力を作用させる機構を具備していても良い。例えば、図９に示すように、抑えつけ部材２４０は、サンプル１１０上において計測しない水平面上の位置においてサンプル１１０をＸＹステージ１１８へ保持する格子状の構造体をサンプル１１０上に配置し、重力によりＸＹステージ１１８へ押し付ける。

【0037】

あるいは、図１０に示すように、サンプル１１０の縁の全部または一部を覆う幅がＷ１の透明枠体２３０を、サンプル１１０の上から被せることにより、サンプル１１０をＸＹステージ１１８へ押さえつけてもよい。よって、透明枠体２３０はある程度重量があることが好ましい。透明枠体２３０は、クランプ機構（図示せず）を用いてＸＹステージ１１８への押圧力を高めてもよい。このように、サンプル１１０をＸＹステージ１１８と透明枠体２３０との間に挟み込むことで固定することにより、例えばサンプル１１０が薄いもしくは軽いフィルム状等の素材であっても、その縁が捲れたり位置がずれたりすることが抑制されるので、基準位置の決定や縁付近での正確な計測が担保される。なお、抑えつけ部材２４０は、静電チャックユニット２１０、陰圧発生ユニット２２０、透明枠体２３０の少なくともいずれかと組み合わせて用いてもよい。

【0038】

ＸＹステージ１１８は、サンプル１１０内部にかかる応力が略一定になるようにＸＹ平面内で略均一に力をかける陽圧発生機構を具備していても良い。陽圧発生機構は、例えば、プローブユニット１３０の下部から水や空気その他の流体をサンプル１１０に当てることで、サンプル１１０に対してＺ軸マイナス方向に力を作用させるものである。要するに、サンプル１１０をＸＹステージ１１８に固定させる手段であればどのようなものでも構わない。

【0039】

＜変形例＞
サンプル１１０の物性やＸＹステージ１１８の表面素材によっては両者の位置がずれないことが事実上担保されている場合は、静電チャックユニット２１０その他の保持手段を省略し、ＸＹステージ１１８に直接サンプル１１０に載せてもよい。

【0040】

基準位置の決定は、反射光の強度でなく、参照光と戻り光との干渉信号に基づいて行ってもよい。反射光の強度と同様、サンプル１１０内の領域とそうでない領域とでは干渉信号に大きなギャップが現れるからである。この場合、シャッタ１１６を省略できる。

【0041】

全ての測定ポイントを初めに基準位置に基づいて決定するのではなく、逐次補正してもよい。例えば図６において、一ライン（換言すると一回のＹ方向の走査）ごとにサンプル１１０の左右端を判定し、判定した端部を基準位置として、当該走査に係る各測定ポイントの位置を決定し、必要に応じて補正する。これによれば、例えばサンプルが矩形でない場合あるいはＸＹステージ１１８の精度（各移動量）が十分でない場合でも、測定ポイントの位置をより正確に決定することができる。

【0042】

広帯域光源１０２のかわりに波長掃引型光源を、回折格子１１４とセンサ１１５のかわりにフォトダイオードを、それぞれ用いることで干渉信号を得ても良い。本発明は、周波数ドメインＯＣＴ（ＳＳ－ＯＣＴ、ＳＤ－ＯＣＴ）や時間ドメインＯＣＴ（ＴＤ－ＯＣＴ）といった方式を問わず適用可能である。

【0043】

シャッタ１１６を設ける場所は、コリメータレンズ１１２とレトロリフレクタ１１３の間であってもよいし、１０６内の任意の位置でもよい。

【0044】

上記実施例では、ＸＹ方向については、プローブユニット１３０を固定しサンプル１１０を動かしてたが、プローブユニット１３０を動かしサンプル１１０を固定してもよい。具体的には、Ｚステージ１１９に替えて、ＸＹＺの３軸のステージを設けるとともに、可動するＸＹステージ１１８に替えて固定ステージを設ける。あるいは、プローブユニット１３０とサンプル１１０の両方を動かしてもよい。要するに、プローブユニット１３０とサンプル１１０とが相対的に移動することで、サンプル１１０の平面内の全ての領域に亘ってプローブユニット１３０が走査することができればよい。

【0045】

要するに、本発明に係る光干渉断層撮影システムにおいては、板状またはシート状の被検体に被検光を照射するとともに、当該被検体からの戻り光を受光するプローブと、
前記プローブに接続され、前記被検光を生成して前記プローブに出力するとともに前記プローブからの戻り光を受信して光干渉効果に基づく前記被検体の内部構造を表す信号を生成する断層撮影部と、前記プローブから出力された被検光が被検体の内部にフォーカスするように、前記プローブと前記被検体との距離を調整する調整手段と、前記被検体を載せるステージと、前記戻り光に基づいて、前記被検体の平面内の基準位置を特定する位置特定部とを備え、前記被検体の表面と前記プローブとの距離を保ったまま、前記被検光の照射範囲に前記被検体の外側の領域が少なくとも部分的に含まれるように前記被検体および前記プローブの少なくともいずれか一方が移動可能に保持されればよい。

【符号の説明】

【0046】

１０・・・光干渉断層撮影システム、１９０・・・コンピュータユニット、１５０・・・複合ステージ、１３０・・・プローブユニット、１４０・・・撮影ユニット、１９１・・・位置決定部、１９２・・・干渉信号処理部、１９３・・・プローブ制御部、１９４・・・ＸＹステージ制御部、１９５・・・Ｚステージ制御部、１９９・・・記憶部、１３１・・・梁、１３２・・・支柱、１１８・・・ＸＹステージ、１１９・・・Ｚステージ、１１３・・・レトロリフレクタ、１１２・・・コリメータレンズ、１１６・・・シャッタ、１０８・・・スキャンミラー、１０７・・・コリメータレンズ、１０９・・・スキャンレンズ、１１０・・・サンプル、１０３・・・光ファイバ、１０４・・・光カプラ、１０５・・・光ファイバ、１０６・・・光ファイバ、１０２・・・広帯域光源、１１４・・・回折格子、１１５・・・センサ、２１１・・・電極、２１０・・・静電チャックユニット、２２０・・・陰圧発生ユニット、２４０・・・抑えつけ部材、２３０・・・透明枠体

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】