(57)【要約】【課題】優れた結像性能を有する結像装置、この結像装置を備えた顕微鏡を提供する。【解決手段】結像装置を備えた顕微鏡１００を、物体からの光を集光する機能を有する対物レンズＬ０、対物レンズＬ０から出射した光を結像する結像レンズＬ１と、結像レンズから出射した結像光束を略平行光束に変換する負レンズＬ２と、この略平行光束を少なくとも２以上の光束に分割する光束分割素子２０と、この光束分割素子２０で分割された光束の各々の光路上に設けられて分割された光束の各々を結像する機能を有し、少なくとも一つは光路上に固定され、残りは光路上を光軸に沿って移動可能な正レンズＬ３１〜Ｌ３３とからなる結像装置１００、及び、この結像装置１１０で結像された像を検出する撮像素子４０とから構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズから出射した光を結像する結像レンズと、
前記結像レンズから出射した結像光束を略平行光束に変換する負レンズと、
前記略平行光束を少なくとも２以上の光束に分割する光束分割素子と、
前記光束分割素子で分割された前記光束の各々の光路上に設けられて分割された前記光束の各々を結像する機能を有し、少なくとも一つは前記光路上に固定され、残りは前記光路上を光軸に沿って移動可能な正レンズと、を有する結像装置。
【請求項２】
前記光束分割素子は、前記略平行光束を３つの光束に分割するように構成され、
分割された前記光束の各々に設けられた前記正レンズの一つは、前記光路上に固定され、
前記正レンズの残りの２つは、前記光路上を光軸に沿って移動可能に構成された請求項１に記載の結像装置。
【請求項３】
前記光路上を光軸に沿って移動可能に構成された２つの前記正レンズは、固定された前記正レンズを挟んで、互いに反対方向に前記光路上を移動するように構成された請求項２に記載の結像装置。
【請求項４】
前記光束分割素子で分割された前記光束のうち、いずれか一つを基準となる光束とし、前記基準となる光束以外の前記光束の光路上の各々に、当該光束を前記基準となる光束に近づける光束折曲部材が設けられた請求項1〜３いずれか一項に記載の結像装置。
【請求項５】
前記光束折曲部材は、プリズムあるいはハービングガラスで構成された請求項４に記載の結像装置。
【請求項６】
前記光束折曲部材は、前記基準となる光束以外の前記光束の結像位置を、前記基準となる光束の結像位置に近づけるように反射するミラーで構成された請求項４に記載の結像装置。
【請求項７】
前記正レンズは、隣接する前記光束に設けられた前記正レンズと干渉する部分が切り取られた請求項１〜６いずれか一項に記載の結像装置。
【請求項８】
物体からの光を集光する機能を有する対物レンズと、
前記対物レンズから出射した光を結像する請求項１〜７いずれか一項に記載の結像装置と、
前記結像装置で結像された像を検出する撮像素子と、を有する顕微鏡。
【請求項９】
前記撮像素子の撮像面は、前記光路上に固定された前記正レンズの少なくとも一つの像側焦点若しくは当該焦点の近傍であって、前記対物レンズの物体側の焦点と略共役の位置に配置されている請求項８に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像装置及び顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料における焦点位置の異なる複数の面を同時観察するために、この試料の二次元画像を光軸方向に異なる複数の観察位置で同時に撮影する顕微鏡が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／０６９２２０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では複数面の光軸方向の位置（距離）関係は固定されたものであり、対物レンズの種類（倍率、ＮＡなど）により最適な位置関係となる条件は限定されていた。そのため、試料の構造によっては同時観察する場合の光軸方向の焦点位置差が最適となるように変化させたいとの要望があるが、これを満足する有効な手段は未だ提案されていない。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、光軸方向に焦点位置の異なる複数の試料断面を同時観察する際に、焦点位置差を可変とすることにより、任意の焦点位置の複数の試料断面の像を、高い結像性能で得られる結像装置を提供し、さらにこの結像装置を有する顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る結像装置は、対物レンズから出射した光を結像する結像レンズと、結像レンズから出射した結像光束を略平行光束に変換する負レンズと、この略平行光束を少なくとも２以上の光束に分割する光束分割素子と、この光束分割素子で分割された光束の各々の光路上に設けられて分割された光束の各々を結像する機能を有し、少なくとも一つは光路上に固定され、残りは光路上を光軸に沿って移動可能な正レンズと、を有する。
【０００７】
また、このような結像装置において、光束分割素子は、略平行光束を３つの光束に分割するように構成され、分割された光束の各々に設けられた正レンズの一つは、光路上に固定され、正レンズの残りの２つは、光路上を光軸に沿って移動可能に構成されることが好ましい。
【０００８】
また、このような結像装置において、光路上を光軸に沿って移動可能に構成された２つの正レンズは、固定された正レンズを挟んで、互いに反対方向に光路上を移動するように構成されることが好ましい。
【０００９】
また、このような結像装置は、光束分割素子で分割された光束のうち、いずれか一つを基準となる光束とし、この基準となる光束以外の光束の光路上の各々に、当該光束を基準となる光束に近づける光束折曲部材が設けられることが好ましい。
【００１０】
このとき、光束折曲部材は、プリズムあるいはハービングガラスで構成されることが好ましい。あるいは、光束折曲部材は、基準となる光束以外の光束の結像位置を、基準となる光束の結像位置に近づけるように反射するミラーで構成されることが好ましい。
【００１１】
また、このような結像装置において、正レンズは、隣接する光束に設けられた正レンズと干渉する部分が切り取られていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る顕微鏡は、物体からの光を集光する機能を有する対物レンズと、この対物レンズから出射した光を結像する上述の結像装置のいずれかと、この結像装置で結像された像を検出する撮像素子と、を有する。
【００１３】
また、このような顕微鏡において、撮像素子の撮像面は、光路上に固定された正レンズの少なくとも一つの像側焦点若しくは当該焦点の近傍であって、対物レンズの物体側の焦点と略共役の位置に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る結像装置、及び、この結像装置を備えた顕微鏡を以上のように構成すると、光軸方向に焦点位置の異なる複数の試料断面を同時観察する際に、焦点位置差を可変とすることにより、任意の焦点位置の複数の試料断面の像を、高い結像性能で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る結像装置を備えた顕微鏡の構成を説明するための説明図であって、（ａ）は第２対物レンズと像面との関係を示し、（ｂ）は結像装置を備えた顕微鏡の構成を示し、（ｃ）は結像装置のうち、負レンズと光束分割素子と正レンズとを１倍リレーレンズに置き換え、通常画像を取得可能とした顕微鏡の構成を示す。
【図２】第２の実施形態に係る結像装置を備えた顕微鏡の構成を示す説明図である。
【図３】第３の実施形態に係る結像装置を備えた顕微鏡の構成を示す説明図である。
【図４】試料断面と像面との位置関係を説明するための説明図であって、（ａ）は試料の基準断面から距離「Δ」だけ後方に位置する試料断面の像が、基準像面から「ｄ」だけ後方にずれた位置に結像した状態を示し、（ｂ）は基準断面が基準像面に結像した状態を示し、（ｃ）は試料の基準断面から距離「Δ」だけ前方に位置する試料断面の像が、基準像面から「ｄ」だけ前方にずれた位置に結像した状態を示す。
【図５】３つの正レンズによる試料断面の結像状態を説明するための説明図であって、（ａ）は基準断面から距離「Δ」だけ後方に位置する試料断面の像が、正レンズＬ３２により撮像面Ｉに結像された状態を示し、（ｂ）は基準断面の像が、正レンズＬ３１により撮像面Ｉに結像された状態を示し、（ｃ）は基準断面から距離「ｓ」だけ前方に位置する試料断面の像が、正レンズＬ３３により撮像面Ｉに結像された状態を示す。
【図６】第１の実施形態で用いる正レンズと、この正レンズにより撮像素子に結像される像との関係を説明するための概念図であり、（ａ）は撮像面Ｉに焦点距離の異なる３つの像が円形状に結像した状態を示し、（ｂ）は第１の実施形態で用いた小径の正レンズの平面図を示す。
【図７】異なる実施形態の正レンズと、この正レンズにより撮像素子に結像される像との関係を説明するための概念図であり、（ａ）は撮像面Ｉに３つの像が矩形状に結像した状態を示し、（ｂ）は本実施形態の大径の正レンズの平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１（ｂ）を用いて、第１の実施形態に係る結像装置を備えた顕微鏡の構成について説明する。この図１（ｂ）に示す第１の実施形態に係る顕微鏡１００は、光源から放射された照明光を物体（以下、「試料」と呼ぶ）に照射するための図示しない照明光学系と、この照明光により試料から出射する観察光を集光する機能を有する対物レンズＬ０と、この対物レンズＬ０から出射した光を結像する結像装置１１０と、この結像装置１１０で結像された試料の像を検出する撮像素子４０と、から構成される。また、結像装置１１０は、対物レンズＬ０から出射した光束を結像する第２対物レンズ（「結像レンズ」とも呼ばれる）Ｌ１と、この第２対物レンズＬ１から出射した結像光束を略平行光束に変換する負レンズＬ２と、この略平行光束を３つの光束Ｂ１〜Ｂ３に分割する光束分割素子２０と、この光束分割素子２０で分割された光束Ｂ１〜Ｂ３の各々の光路上に設けられて分割された光束Ｂ１〜Ｂ３の各々を結像する機能を有する３つの正レンズＬ３１〜Ｌ３３と、から構成される。なお、上述の撮像素子４０は、正レンズＬ３１〜Ｌ３３の各々で結像された像を検出するように構成されている。
【００１７】
ここで、結像装置１１０に設けられた３つの正レンズＬ３１〜Ｌ３３のうち、正レンズＬ３１は光路上に固定され、この正レンズＬ３１を挟むように配置された残りの２つの正レンズＬ３２，Ｌ３３は、光路上を光軸に沿って移動可能に構成されている。このとき、正レンズＬ３２，Ｌ３３は、固定された正レンズＬ３１を挟んで、互いに反対方向に光路上を移動可能とすることにより、この結像装置１１０の構造（正レンズＬ３２，Ｌ３３の移動機構）を簡単にすることができる。なお、照明光学系としては、例えば、落射照明光学系など何れのものを用いてもよい。
【００１８】
この第１の実施形態に係る顕微鏡１００及び以降の実施形態は、基本的には対物レンズＬ０に水浸対物レンズを使用したものであり、生体標本が主な観察対象の試料である。この観察対象となる試料は、図示しないステージ上に置かれたシャーレ内に、培養液とともに収容され、試料の上面に、カバーグラスが貼り付けられ、このカバーグラスと対物レンズＬ０との間は、液浸用の浸液が満たされている。なお、ここで説明する結像装置はこれらの実施形態に限定されることはなく、倒立型顕微鏡、正立型顕微鏡などの何れの顕微鏡にも適用することが可能である。また、生物標本観察用、その他標本観察用の顕微鏡等にも適用することが可能である。
【００１９】
光束分割素子２０は、負レンズＬ２から出射した略平行光束を、所定の光軸間間隔を介して３つの光束Ｂ１〜Ｂ３に分割するハーフプリズムＨＰ１，ＨＰ２から構成される。ここで、ハーフプリズムＨＰ１は、反射・透過面により略平行光束の一部を反射し、残りの一部を透過させる。そして、反射した光束を反射面でさらに反射して光束Ｂ２として正レンズＬ３２に導く。また、ハーフプリズムＨＰ２は、反射・透過面で、ハーフプリズムＨＰ１を透過した略平行光束の一部を反射し、残りの一部を透過させる。そうして、透過した光束を基準となる光束Ｂ１として正レンズＬ３１に導き、反射した光束ををさらに反射面で反射して光束Ｂ３として正レンズＬ３３に導く。なお、負レンズＬ２と正レンズＬ３１〜Ｌ３３との焦点距離比で倍率が変化するため、基本として倍率が１倍となるよう、互いに正負の符号が逆で絶対値が同一の焦点距離とするのが好ましい。すなわち、正レンズＬ３１〜Ｌ３３は同一の焦点距離を有するレンズで構成することが好ましい。
【００２０】
図１（ａ）に、結像装置１１０の負レンズＬ２、光束分割素子２０及び正レンズＬ３１〜Ｌ３３を配置していない場合の対物レンズＬ０、第２対物レンズＬ１、及び、像面Ｉ′（対物レンズＬ０の物体側の焦点面と共役な面）との位置関係を示す。本実施形態では、負レンズＬ２により、第２対物レンズＬ１からの結像光束を略平行光束に変換し、光束分割素子２０で複数の光束に分割した後、正レンズＬ３１〜Ｌ３３にて撮像面Ｉまでの光路長を調整しているので、図１（ｂ）に示すように、対物レンズＬ０の物体側の焦点面と共役な面の位置（すなわち、撮像素子４０の撮像面Ｉが配置される位置）は図１（ａ）の像面Ｉ′の位置よりも後方に移動する（以下、基準となる位置よりも像側を後方、物体側を前方と定義する）。本実施形態では、３分割後の中央の光束Ｂ１（基準となる光束）の光路を基準光路とし、この基準光路を撮像面Ｉに結像させる正レンズＬ３１は光路上に固定され、この正レンズＬ３１の焦点位置が撮像面Ｉ上に結ぶように配置している（すなわち、対物レンズＬ０の物体側の焦点と、正レンズＬ３１の像側の焦点とは共役の関係にある）。また、光路上を移動可能な２つの正レンズＬ３２，Ｌ３３においては、正レンズＬ３２の焦点位置が、撮像面Ｉよりも物体側に距離ｄだけ前方に離れて位置するように配置し、正レンズＬ３３の焦点位置が、撮像面Ｉよりも距離ｄだけ後方に離れて位置するように配置する。このような配置とすることにより、対物レンズＬ１の焦点位置にある試料断面の像のみならず、この試料断面の前方または後方に位置する試料断面の像も、同一の撮像素子４０にて高い結像性能で同時観察することができる（詳細は後述する）。
【００２１】
撮像素子４０は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができ、本実施形態及び以降の実施形態では、２／３型ＣＣＤを用いている。この２／３型ＣＣＤは、顕微鏡用として一般的に使用され、何れのポートにも取付けが可能であり、コスト面で有利であるとともに、高感度であるため蛍光に代表される暗い標本にも対応できるため好適に使用できる。なお、本実施形態及び以降の実施形態では、撮像素子４０として、この２／３型ＣＣＤを１つのみ使用し、同一撮像面内を分割して３つの像を結像させているが、２以上の撮像素子４０用いても良く、コストは高くなるが、目的に応じて試料断面の画像を扱う際の多様性が向上する。
【００２２】
ここで、焦点位置の異なる複数の試料断面の結像の仕組みについて図４を用いて説明する。図４に示されるＳは、対物レンズＬ０の物体側の焦点面であり、Ｓ′はこの焦点面Ｓの共役面である。図４（ｂ）に示すように、焦点面Ｓに位置する試料断面ｚ１の像は、対物レンズＬ０及び第２対物レンズＬ１により図４（ｂ）に示すように共役面Ｓ′に結像する。これに対して、焦点面Ｓよりも対物レンズＬ０側に距離Δだけ近づいた位置にある試料断面ｚ２から出射した光は、第１対物レンズＬ０により平行光とはならずやや拡散された状態で出射されるため、この試料断面ｚ２の像は、図４（ａ）に示すように、第２対物レンズＬ１によって共役面Ｓ′よりも後方、すなわち、共役面Ｓ′＋ｄの位置に結像される。一方、焦点面Ｓよりも対物レンズＬ１とは反対側に距離Δだけ離れた位置にある試料断面ｚ３から出射した光束は、第１対物レンズＬ０によりやや収束された状態で出射されるため、図４（ｃ）に示すように、試料断面ｚ３の像は、第２対物レンズＬ１によって共役面Ｓ′よりも物体側、すなわち、共役面Ｓ′−ｄの位置に結像される。ここで、各々の像面に撮像素子を配置すれば、複数の試料断面の同時観察が可能であり、構成的には簡易な顕微鏡が得られる。しかしながら、複数の撮像素子が必要であることからコスト高となる、画像取得後の扱い等が複雑となる、さらに、観察する試料断面の焦点位置に対応させて撮像素子を移動させる必要がある、などの問題があるため好ましくない。
【００２３】
そこで、本実施形態の結像装置１１０では、光束分割素子２０を用いることにより光束を複数に分割し、分割された光束を１つの撮像素子４０に結像させている。すなわち、この１つの撮像素子４０の面内を分割して、焦点位置が異なる複数の試料断面の画像を同時取得することにより、顕微鏡１００の低コスト化や画像の扱いの容易化を可能としている。
【００２４】
本実施形態の顕微鏡１００において、光軸方向に焦点位置が異なる試料断面を同時観察する際の仕組みを、図１（ｂ）及び図５を用いて説明する。照明光学系からの照明光の照射により、試料から観察光が出射する。この試料から出射した観察光は、対物レンズＬ０により略平行光束に変換され、この略平行光束は、第２対物レンズＬ１によって集光されて結像光束となる。そしてこの結像光束は、上述のように負レンズＬ２により略平行光束に変換された後、ハーフプリズムＨＰ１，ＨＰ２により分割されて、それぞれの光束が、正レンズＬ３１〜Ｌ３３に入射して、それぞれが結像し、撮像素子４０により試料の像が検出される。
【００２５】
この正レンズＬ３１〜Ｌ３３による結像の仕組みを図５を用いて説明する。まず、基準となる光束である光束Ｂ１の光路上に配置された正レンズＬ３１は、その像側の焦点が撮像素子４０の撮像面Ｉの中央に略一致するように配置されているため、対物レンズＬ０の焦点面Ｓにある基準断面ｚ１の像が対物レンズＬ０の焦点面Ｓに対する共役面Ｓ′（すなわちこの共役面Ｓ′に位置する撮像部４０の撮像面Ｉ）の中央に結像される。一方、光束Ｂ２の光路上に配置された正レンズＬ３２は、試料断面ｚ２と撮像面Ｉとの共役関係が成立するようにその像側の焦点が撮像面Ｉよりも物体側にｄだけ離れて位置するように配置されているため、焦点面Ｓよりも対物レンズＬ０にΔだけ近づいた位置にある試料断面ｚ２の像が、撮像面Ｉに結像される。さらに、光束Ｂ３の光路上に配置された正レンズＬ３３は、試料断面ｚ３と撮像面Ｉとの共役関係が成立するようにその像側の焦点が撮像面Ｉよりも対物レンズＬ０からｄだけ離れるように配置されているため、焦点面Ｓから対物レンズＬ０と反対側にΔだけ離れた位置にある試料断面ｚ３の像が、撮像面Ｉに結像される。以上より、光軸方向に異なる位置にある複数の試料断面ｚ１〜ｚ３の像を、同一の撮像面Ｉ上に並べて結像させることができる。また、正レンズＬ３２及びＬ３３を光軸に沿って移動させることにより、基準断面ｚ１と試料断面ｚ２，ｚ３の距離Δを変化させることができるため、試料における所望の断面の像を同時に観察することができる。
【００２６】
この撮像面Ｉ上に結像した像の一例を図６に示す。本実施形態の場合、例えば、中央の像が焦点面Ｓ上にある基準断面ｚ１の像、図６の紙面に向かって左側に配置される像が試料断面ｚ２の像、右側に配置される像が試料断面ｚ３の像となるように、光束分割素子２０を構成することにより、３つの試料断面ｚ１〜ｚ３の像を同時に得ることができる。また、図６（ｂ）に示すように、正レンズＬ３１〜Ｌ３３として、レンズ径が互いの光軸間距離にマッチするよう小径なものを用いた場合、図６（ａ）に示すように、得られる像は円形となり、かつ、狭い範囲の画像情報のみが得られる。これに対し、他の異なる実施形態として、図７（ｂ）に示すように、正レンズＬ３１〜Ｌ３３として、レンズ径が大径のレンズを用い、このレンズを光軸方向に平行に両側をカットした形状としても良い（すなわち、隣接する光束に配置された正レンズＬ３１〜Ｌ３３の互いに干渉する部分を切り取った形状とする）。このような正レンズＬ３１〜Ｌ３３を用いることにより、図７（ａ）に示すような略矩形の像が得られ、より広い範囲の画像情報が得られる顕微鏡とすることができる。
【００２７】
以上のように、第１の実施形態に係る顕微鏡１００は、光軸方向に焦点位置の異なる複数の試料断面を同時観察する際に、各試料断面の位置に応じて正レンズＬ３２，Ｌ３３を光軸に沿って移動させることにより、最適な焦点位置差を得ることができ、高い結像性能を得て、所望の試料断面の高精度な画像を撮影することができる。
【００２８】
また、図１（ｃ）に示すように、顕微鏡１００の結像装置１１０から負レンズＬ２と光束分割素子２０と正レンズＬ３１〜Ｌ３３とを取り外し、対物レンズＬ１と撮像面Ｉとの間に、負レンズＬ４及び正レンズＬ５からなる倍率１倍のリレーレンズ系５０を配置することにより、通常画像を取得する顕微鏡１００として使用することができる。そのため、既存の顕微鏡に、光束分割素子２０を設けるだけで、本実施形態の顕微鏡１００を低コストに得ることも可能となる。
【００２９】
また、第１の実施形態では、３つの正レンズＬ３１〜Ｌ３３を用いているが、光路分割素子により２つの光路に分割し、この２つの光路のそれぞれに設けられた２つの正レンズを用いる構成としても良い。すなわち、位置が固定された１つの正レンズと、光軸に沿って動可能な１つの正レンズを用いることにより、顕微鏡１００の構成をより簡易なものとすることができる。また、光軸に沿って移動する正レンズを３つ以上用いてもよく、より多くの試料断面を同時観察することが可能な顕微鏡１００を得ることができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、図２を参照して第２の実施形態に係る結像装置を備えた顕微鏡の構成について説明する。図２に示すように、この第２の実施形態に係る顕微鏡２００の基本構成は、第１の実施形態と同様の構成をしており、図示しない照明光学系と、対物レンズＬ０と、この対物レンズＬ０から出射した光を結像する結像装置２１０と、この結像装置２１０で結像された試料の像を検出する撮像素子４０とから構成される。また、結像装置２１０は、第２対物レンズＬ１と、負レンズＬ２と、この負レンズＬ２からの略平行光束を３つの光束Ｂ１〜Ｂ３に分割する光束分割素子２１と、この光束分割素子２１で分割された光束Ｂ１〜Ｂ３の各々を結像する機能を有する３つの正レンズＬ３１〜Ｌ３３と、光束分割素子２１で分割された光束Ｂ１〜Ｂ３のうち、基準となる光束Ｂ１以外の光束Ｂ２，Ｂ３の光路上に配置された光束折曲部材としての補正プリズムＰ１，Ｐ２とから構成される。なお、第１の実施形態と同一の部材には、第１の実施形態と同一の符号を付している。
【００３１】
この第２の実施形態の光束分割素子２１は、第１の実施形態と同様に、負レンズＬ２からの略平行光束を３つの光束Ｂ１〜Ｂ３に分割するためのハーフプリズムＨＰ１，ＨＰ２から構成されている。そして、光束折曲部材である補正プリズムＰ１，Ｐ２は、このハーフプリズムＨＰ１、ＨＰ２により広げられた光束Ｂ２，Ｂ３の光軸間距離を狭めて、基準光束Ｂ１に近づける機能を有している。
【００３２】
ここで、第２の実施形態で撮像素子４０として使用する２／３型ＣＣＤは、幅方向の長さが「８．８ｍｍ」である。この８．８ｍｍの撮像面を３分割して幅方向に３枚の画像（試料断面ｚ１〜ｚ３の像）を並べるには、隣接する像が互いに干渉しないように設定する必要があるため、各々の画像中心が３ｍｍずつ離れていればよい。したがって、プリズムＨＰ１、ＨＰ２により分割された３本の光束の光軸の間隔は「３ｍｍ」程度とし、１つの画像の幅の長さは「２ｍｍ」程度とするのが適当である。
【００３３】
しかし、光路長差を可変とするには、正レンズＬ３２，Ｌ３３を移動させる必要があり、また、光束分割素子２１で分割された各光束Ｂ１〜Ｂ３の有効径を確保する必要があるといった条件を満たすためには、分割後の３本の光束Ｂ１〜Ｂ３の光軸間距離は、ある程度広く設定することが望ましい。そのため、プリズムＨＰ１，ＨＰ２では、光束Ｂ２，Ｂ３の光軸間距離が８ｍｍとなるように調整して光束を分割している。
【００３４】
しかし、このように光軸間距離が広いままでは、撮像面の大きさから像の大きさが逸脱してしまうこととなるため、再度光軸間距離を狭めて最適化する必要が生じる。そのため、第２の実施形態では、光束折曲部材としての補正プリズムＰ１，Ｐ２を用いて、正レンズＬ３２，Ｌ３３から出射した光束Ｂ２，Ｂ３の光軸間距離を６ｍｍに狭めている。したがって、撮像素子４０の撮像面Ｉには、高い結像性能で、幅３ｍｍの３の画像が２ｍｍ間隔で並んで表示される。
【００３５】
なお、この第２の実施形態においては、光路折曲部材を補正プリズムで構成した場合について説明したが、ハービングガラスを用いても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
次に、図３を参照して第３の実施形態に係る結像装置を備えた顕微鏡の構成について説明する。図３に示すように、この第３の実施形態に係る顕微鏡３００の基本構成は、第１の実施形態と同様の構成をしており、図示しない照明光学系と、対物レンズＬ０と、この対物レンズＬ０から出射した光を結像する結像装置３１０と、この結像装置３１０で結像された試料の像を検出する撮像素子４０とから構成される。また、結像装置３１０は、第２対物レンズＬ１と、負レンズＬ２と、この負レンズＬ２からの略平行光束を３つの光束Ｂ１〜Ｂ３に分割する光束分割素子２２と、この光束分割素子２２で分割された光束Ｂ１〜Ｂ３の各々を結像する機能を有する３つの正レンズＬ３１〜Ｌ３３と、光束分割素子２２で分割された光束Ｂ１〜Ｂ３のうち、基準となる光束Ｂ１以外の光束Ｂ２，Ｂ３の光路上に配置された光束折曲部材としてのミラーＭ１，Ｍ２とから構成される。なお、第１の実施形態と同一の部材には、第１の実施形態と同一の符号を付している。
【００３７】
この第３の実施態様の光束分割素子２２は、２つの反射・透過面により光束を３つに分割することが可能な１つのハーフプリズムＨＰ３から構成される。そして、光束折曲部材であるミラーＭ１，Ｍ２は、この光束分割素子２２で分割された光束Ｂ１〜Ｂ３のうち、基準となる光束Ｂ１以外の光束Ｂ２，Ｂ３を反射して、この光束Ｂ２，Ｂ３の撮像素子４０上の結像位置を、基準となる光束Ｂ１の撮像素子４０上の結像位置に近づける機能を有している。
【００３８】
すなわち、ミラーＭ１は、ハーフプリズムＨＰ３にて分割された光束Ｂ２の光路上に配置され、この光束Ｂ２を反射して正レンズＬ３２方向に導く。一方、ミラーＭ２は、ハーフプリズムＨＰ３にて分割された光束Ｂ３の光路上に配置され、この光束Ｂ３を反射して正レンズＬ３３方向に導く。これらのミラーＭ１，Ｍ２で反射された光束Ｂ２、Ｂ３の光路は、基準となる光束Ｂ１の光路に対して約５°の傾斜となるように反射方向が調整され、光束Ｂ２，Ｂ３の光軸間距離の調整を行っている。そして、このように約５°傾斜した各光束Ｂ２，Ｂ３の光路に対応して、当該光路上に、基準光路方向に対して約５°傾斜させて正レンズＬ３２，Ｌ３３を配置している。このような構成とすることで、ハーフプリズムＨＰ３により広められた光束Ｂ２，Ｂ３の当該光軸間距離が、再度狭められ、基準光束Ｂ１の結像位置に近づいた位置に各々結像されるようになる。
【００３９】
この第３の実施形態では、光束分割素子２２や光束折曲部材の構成がより簡単になるが、撮像素子４０の撮像面Ｉに対して光束Ｂ２，Ｂ３の光軸が傾斜するため、撮像面Ｉでの焦点深度に対する配慮が必要となる。しかし、このように光軸の傾きを「５°」程度に設定することで、撮像面Ｉの両端での像面位置差は、約０．２ｍｍ程度に留まることが判明した。そのため、実際に使用される対物レンズの焦点深度と比較して問題とならず、十分に実用範囲であることが分かる。
【符号の説明】
【００４０】
Ｌ０  対物レンズ    Ｌ１  第２対物レンズ（結像レンズ）    Ｌ３  負レンズ
Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３  正レンズ
ＨＰ１，ＨＰ２，ＨＰ３  ハーフプリズム（光束分割素子）
Ｐ１，Ｐ２  補正プリズム（光束折曲部材）    Ｍ１，Ｍ２  ミラー（光束折曲部材）
４０  撮像素子
１００，２００，３００  顕微鏡    １１０，２１０，３１０  結像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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