(57)【要約】【課題】  試料の表面に深さ方向の凸凹がある場合でも、簡易な構成で試料全体の良好な画像データを得ることができる画像取得装置を提供すること。【解決手段】  画像取得装置３０００は、物体３０を結像する結像光学系４０と、結像光学系４０により結像された物体３０を再結像する複数の再結像光学系７０と、結像光学系４０と複数の再結像光学系７０との間の光路上に配置される反射光学系６０と、複数の再結像光学系７０により再結像された物体３０を撮像する複数の撮像素子８０と、を備え、複数の撮像素子８０のうちの少なくとも１つは、他の撮像素子が配置される平面とは異なる平面内に配置されており、複数の撮像素子８０の夫々は、物体３０の形状情報に基づいて、対応する再結像光学系の光軸の方向の位置及び該光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更可能である。【選択図】  図１
2014056078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された前記物体を再結像する複数の再結像光学系と、
前記結像光学系と前記複数の再結像光学系との間の光路上に配置される反射光学系と、
前記複数の再結像光学系により再結像された前記物体を撮像する複数の撮像素子と、
を備え、
前記複数の撮像素子のうちの少なくとも１つは、他の撮像素子が配置される平面とは異なる平面内に配置されており、
前記複数の撮像素子の夫々は、前記物体の形状情報に基づいて、対応する再結像光学系の光軸の方向の位置及び該光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更可能である
ことを特徴とする画像取得装置。
【請求項２】
前記物体の形状情報を取得する計測部を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
【請求項３】
前記反射光学系は、前記結像光学系と前記複数の再結像光学系との間の夫々の光路上に配置される複数の反射部材を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像取得装置。
【請求項４】
前記複数の反射部材のうちの少なくとも１つは、他の反射部材が光束を反射する方向とは異なる方向に、前記結像光学系からの光束を反射するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像取得装置。
【請求項５】
前記複数の撮像素子は、前記結像光学系から出射して前記反射光学系を介さない光束を受光可能な位置に配置されている撮像素子を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項６】
前記結像光学系と前記反射光学系との間の光路上に配置され、かつ前記反射光学系により反射された光束を前記結像光学系の光路外へ偏向させる複数のビームスプリッターを備えており、
前記複数の再結像光学系の夫々は、前記複数のビームスプリッターにより偏向させられた光束を、対応する前記複数の撮像素子の夫々の撮像面上に結像するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項７】
前記複数のビームスプリッターのうちの少なくとも１つは、他のビームスプリッターが光束を偏向させる方向とは異なる方向に光束を偏向させることを特徴とする請求項６に記載の画像取得装置。
【請求項８】
前記複数のビームスプリッターのうちの少なくとも１つは、前記結像光学系の光軸方向において他のビームスプリッターとは異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像取得装置。
【請求項９】
前記反射光学系には開口が設けられており、
前記複数のビームスプリッターは、前記開口を通過する光束の光路上以外に配置されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像取得装置と、
前記画像取得装置で取得した前記物体の画像データを表示する画像表示部と、を備えることを特徴とする画像取得システム。
【請求項１１】
試料を結像する結像光学系と、該結像光学系により結像された該試料を再結像する複数の再結像光学系と、該結像光学系と該複数の再結像光学系との間の光路上に配置される反射光学系と、を有する対物光学系と、
前記複数の再結像光学系により再結像された前記試料を撮像する複数の撮像素子と、
を備え、
前記複数の撮像素子のうちの少なくとも１つは、他の撮像素子が配置される平面とは異なる平面内に配置されており、
前記複数の撮像素子の夫々は、前記試料の形状情報に基づいて、対応する再結像光学系の光軸の方向の位置及び該光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更可能である
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項１２】
前記対物光学系は拡大系であることを特徴とする請求項１１に記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像取得装置に関し、例えば、病理標本の画像データを取得する画像取得システムに好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年の病理検査において、画像取得装置により病理標本（試料）を撮像して画像データを取得し、それをディスプレイ上に表示して観察する画像取得システムが注目されている。画像取得システムによれば、試料の画像データを複数人で同時に観察することや、それを遠方の病理医と共有することなどが可能となる。
【０００３】
画像取得装置によって、対物レンズの視野内に収まらない大きな試料を観察する場合、試料を水平方向に移動させて複数回撮像（ステップ撮像）するか、もしくはスキャンしながら撮像することにより、試料全体の画像を取得することができる。さらに、特許文献１の記載の如く複数の撮像素子を２次元的に配列することにより、試料の異なる領域を同時に撮像することができ、画像取得のスループットを向上させることができる。
【０００４】
また、試料を観察する上では、可視光領域において高い解像力を持つ対物光学系が求められる。しかし、高い解像力を得るために対物光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすると焦点深度が浅くなってしまうため、試料の表面に深さ方向の凸凹がある場合、試料の一部でフォーカスの合わない部分が生じ、試料全体の良好な画像を取得できなくなってしまう。
【０００５】
ここで、特許文献２には、試料の表面形状に基づいて複数の撮像素子の夫々を移動することが可能な画像取得装置が開示されている。この画像取得装置によれば、試料の表面に凸凹があり、その試料の像の合焦面にも凸凹が生じる場合においても、各撮像素子の撮像面を試料の像の合焦面に近づけることができるため、試料の全体でフォーカスが合った画像を取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３０１６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の画像取得装置においては、複数の撮像素子の夫々に対して、データの読み出し用の電気回路、撮像素子を移動するための移動機構、撮像素子の冷却を行うための冷却機構などを設ける必要がある。しかし、この画像取得装置において、複数の撮像素子は対物レンズの視野内に２次元的に配列されているため、撮像素子間の空間が狭く、各撮像素子に対して移動機構や冷却機構などを設けるためには複雑な構成を要する。
【０００８】
そこで本発明は、試料の表面に深さ方向の凸凹がある場合でも、簡易な構成で試料全体の良好な画像データを得ることができる画像取得装置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】
【０００９】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての画像取得装置は、物体を結像する結像光学系と、前記結像光学系により結像された前記物体を再結像する複数の再結像光学系と、前記結像光学系と前記複数の再結像光学系との間の光路上に配置される反射光学系と、前記複数の再結像光学系により再結像された前記物体を撮像する複数の撮像素子と、を備え、前記複数の撮像素子のうちの少なくとも１つは、他の撮像素子が配置される平面とは異なる平面内に配置されており、前記複数の撮像素子の夫々は、前記物体の形状情報に基づいて、対応する再結像光学系の光軸の方向の位置及び該光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更可能であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の更なる目的またはその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、試料の表面に深さ方向の凸凹がある場合でも、簡易な構成で試料全体の良好な画像データを得ることができる画像取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像取得システムの要部概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像素子の駆動機構の要部概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係る対物光学系の周辺の要部概略図である。
【図４】本発明の実施例２に係る対物光学系の周辺の要部概略図である。
【図５】本発明の実施例３に係る対物光学系の周辺の要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１４】
本実施形態に係る画像取得装置は、試料の形状情報に基づいて複数の撮像素子の夫々の、対応する再結像光学系の光軸方向の位置及びその光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更することにより、試料の全体に対してフォーカス調整を行うことができる。この時、複数の撮像素子のうちの少なくとも１つを、他の撮像素子が配置される平面とは異なる平面内に配置する構成をとることにより、各撮像素子に対して移動機構や冷却機構などを設ける空間を確保している。本実施形態に係る画像取得装置及びそれを備える画像取得システムについて、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、画像取得システム１０００の要部概略図である。画像取得システム１０００は、試料の画像を取得する顕微鏡装置としての画像取得装置３０００と、取得した画像を表示する画像表示部２０００とを備えている。画像取得装置３０００は、試料を含むプレパラート３０を保持するステージ２０と、試料の情報を取得する計測部２００と、試料を撮像する撮像部３００と、計測部２００や撮像部３００の制御及び撮像した画像の処理を行う画像処理・制御部５００とを有する。
【００１６】
計測部２００は、位置計測センサ１００、計測光源１１０、ビームスプリッター１２０、形状計測センサ１３０を備えている。撮像部３００は、照明光学系１０、結像光学系４０と反射光学系（反射ミラー）６０と複数の再結像光学系７０とを含む対物光学系４００、複数の撮像素子８０を備えている。なお、図１においては、説明のために複数の再結像光学系７０及び複数の撮像素子８０を夫々２つずつ示している。また、ステージ２０は、計測部２００における計測位置と、撮像部３００における撮像位置（結像光学系４０の物体位置）との間を移動可能に構成されている。
【００１７】
以下、本実施形態に係る画像取得装置３０００における画像取得の手順について説明する。なお、本実施形態においては、結像光学系４０の光軸をＺ方向、紙面に対して垂直な方向をＹ方向、Ｚ方向とＹ方向とに対して垂直な方向をＸ方向とする。
【００１８】
まず、試料を含むプレパラート３０がステージ２０上に配置され、ステージ２０はプレパラート３０を保持したまま計測部２００における計測位置に移動する。計測部２００においては、計測光源１１０からの光束がビームスプリッター１２０によって偏向させられ、プレパラート３０を照射する。プレパラート３０を透過した光束は位置計測センサ１００に入射し、そこでプレパラート３０における試料の大きさや、ＸＹ方向の位置などの情報が取得される。位置計測センサ１００としては、市販のＣＣＤカメラなどを用いることができる。
【００１９】
一方、プレパラート３０で反射した光束は、ビームスプリッター１２０を透過して形状計測センサ１３０に入射する。この形状計測センサ１３０により、プレパラート３０内の試料表面の各ＸＹ位置におけるＺ方向の位置情報を計測し、試料の形状情報を取得する。なお、形状計測センサ１３０としては、例えば市販のシャック・ハルトマンセンサや、干渉計、ラインセンサなどを用いることができる。なお、計測部２００はこのような構成に限るものではなく、例えば、試料の位置や大きさの計測と試料の表面形状の計測とを、別の光源を用いて別の位置で行ってもよい。
【００２０】
そして、計測部２００により取得された試料情報（試料の位置、大きさ、形状）が画像処理・制御部５００に送信され、画像処理・制御部５００におけるメモリに保持される。計測部２００による試料情報の取得が終了したら、プレパラート３０を保持したステージ２０は、計測部２００の計測位置から撮像部３００の撮像位置へと移動する。
【００２１】
撮像部３００においては、照明光学系１０から出射する光束によって、プレパラート３０が均一に照明される。照明光学系１０から出射する光束としては、例えば、波長４００ｎｍ〜波長７００ｎｍの可視光を用いることができる。そして、プレパラート３０における試料を透過した光束により、結像光学系４０が反射光学系６０の反射面の近傍に試料の像を形成する。この試料の像を成す光束の夫々は、反射光学系６０の対応する反射面上で反射して結像光学系４０の光路外へ偏向させられ、複数の再結像光学系７０の夫々によって対応する撮像素子８０の撮像面上に再結像される。本実施形態では、対物光学系４００全体を拡大系とすることにより、撮像素子８０の撮像面上に試料の拡大像を形成している。
【００２２】
ここで、複数の撮像素子８０の夫々は、対応する再結像光学系７０の光軸の方向（Ｘ方向）の位置及びその光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更可能な構成となっている。そして、複数の撮像素子８０の夫々の位置及び傾きを、試料の形状情報に応じて画像処理・制御部５００により制御することにより、試料の各領域に対してフォーカスの調整を行うことができる。このように、撮像部３００は、複数の撮像素子８０の夫々の位置や傾きを調整することにより、試料全体でフォーカスの合った良好な画像データを取得することができる（詳細は後述）。
【００２３】
上述したように、本実施形態に係る撮像部３００は、結像光学系４０によって反射光学系６０の反射面近傍に形成された試料の像を、複数の再結像光学系７０により対応する撮像素子８０の撮像面上に再結像する構成を採っている。これは、結像光学系４０からの複数の光束を、反射光学系６０によって夫々異なる方向に偏向させるためである。この構成により、図１に示すように、複数の撮像素子８０の夫々を互いに異なる平面内に分散して配置することができ、各撮像素子に対して移動機構や冷却機構などを設ける空間を確保することができる。なお、図１では全ての撮像素子が互いに異なる平面内に配置された構成を示しているが、本実施形態に係る撮像部３００は、他の撮像素子が配置される平面とは異なる平面内に配置された撮像素子を少なくとも１つ含む構成とすればよい。このような構成を採ることで、全ての撮像素子が同一平面内に配置された構成と比較して、移動機構や冷却機構などを設ける空間が増えるため、本発明の効果を得ることができる。
【００２４】
なお、結像光学系４０は試料を１回のみ結像するものとは限らず、複数回結像する構成としてもよい。例えば、反射屈折光学系のように、反射光学系６０の反射面の近傍に試料を結像する過程で、中間像を形成するものなどを用いることができる。すなわち、本実施形態に係る対物光学系４００においては、結像光学系４０によって、最終的に反射光学系６０の反射面の近傍に試料が結像される構成であればよく、その結像回数は問わないものとする。
【００２５】
そして、複数の撮像素子８０の夫々は、各撮像面上に再結像された試料を撮像し、各撮像素子８０の出力情報を画像処理・制御部５００で処理することで複数の画像データが生成される。なお、対物光学系の視野内に収まらない大きな試料の全体の画像を取得するためには、ステージ２０を水平方向に移動させて複数回撮像（ステップ撮像）するか、もしくはスキャンしながら撮像して、さらに画像データを取得する。そして、画像処理・制御部５００により複数の画像データをつなぎ合わせて１枚の画像データを生成することができる。画像処理・制御部５００では、前述した処理の他にも、対物光学系４００で補正しきれなかった収差の補正など、用途に応じた様々な処理が行われる。撮像部３００によって得られた画像データは、画像表示部２０００に表示することができる。
【００２６】
なお、本実施形態おいては、計測部２００により試料情報を取得しているが、画像取得装置３０００は計測部２００を備えない構成であってもよく、例えば、外部の装置で取得した試料情報を画像処理・制御部５００に送信するようにしてもよい。その際、撮像部３００と画像処理・制御部５００とによって顕微鏡装置を構成してもよい。また、画像処理・制御部５００の代わりに、計測部２００や撮像部３００の制御を行う制御部と、撮像した画像の処理を行う画像処理部とを別々に備えてもよい。
【００２７】
次に、複数の撮像素子８０の夫々の位置及び傾きの少なくとも一方を変更することにより、フォーカスを調整する方法について説明する。
【００２８】
画像取得装置３０００により試料の画像を取得する際に、試料の形状にうねり（Ｚ方向の凸凹）がある場合、結像光学系４０により試料の各領域の像が形成される位置（結像位置）は、試料におけるＸＹ位置に応じて変わってしまう。すなわち、結像光学系４０により平坦な試料の像面を形成することができず、その試料の像面の近傍の平面内に撮像素子８０を配置したとしても、試料の全体でフォーカスの合った画像を得ることができなくなる。
【００２９】
そこで、本実施形態に係る画像取得装置３０００は、試料の形状情報に基づいて、複数の撮像素子８０の夫々の位置や傾きを、撮像素子８０毎に変更することができる構成を採っている。すなわち、複数の撮像素子の夫々の、対応する再結像光学系の光軸方向の位置及びその光軸に対する傾きの少なくとも一方を調整することにより、各撮像素子の撮像面を試料の像の合焦面に近づけることができる。これにより、複数の再結像光学系７０の夫々による再結像位置を、対応する複数の撮像素子８０の夫々の撮像面に一致させることができる。ステップ撮像を行う際には、ステップ毎に上述したフォーカス調整を行うことにより、試料の全体でフォーカスの合った画像を得ることができる。
【００３０】
また、画像取得装置３０００において、結像光学系４０からの複数の光束を反射光学系６０により夫々異なる方向に偏向させる構成をとることにより、複数の撮像素子８０の夫々を異なる平面内に分散して配置することができる。これにより、撮像素子同士の間に空間的余裕ができ、複数の撮像素子８０の夫々に対して、駆動機構や温調機構などの配置を好適に行うことができる。
【００３１】
次に、撮像素子８０の駆動機構について、図２を用いて説明する。本実施形態に係る撮像素子８０の駆動機構は、基板８１２と、接続部材８１３と、シリンダ８１４と、定盤８１５とを備えている。撮像素子８０は基板８１２により保持されており、その基板８１２に接続部材８１３を介してシリンダ８１４が接続されている。また、シリンダ８１４は定盤８１５上に設けられている。本実施形態において、接続部材８１３及びシリンダ８１４の夫々は撮像素子８０毎に３つずつ設けられており、図２ではそのうちの手前の２つのみを図示している。この駆動機構によれば、シリンダ８１４の夫々の長さを変化させる制御を行うことにより、撮像素子８０のＸ軸方向の位置及びＸ軸に対する傾きを調整することができる。なお、撮像素子８０の駆動機構は図２に示した構成に限らない。例えば、撮像素子８０の位置を変更する手段として、市販のリニアステージや、回転ステージ、ゴニオステージなどを用いてもよい。
【００３２】
以上より、本実施形態に係る画像取得装置３０００によれば、試料の形状情報に基づいて、複数の撮像素子８０の夫々の、対応する再結像光学系７０の光軸方向の位置及びその光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更することができる。この時、反射光学系６０によって複数の光束を夫々異なる方向に偏向させる構成を採ることにより、複数の撮像素子８０の夫々を異なる平面内に分散して配置することができ、各撮像素子に対して移動機構や冷却機構などを設ける空間を確保することができる。したがって、本実施形態に係る画像取得装置３０００は、簡易な構成で、試料の全体でフォーカスが合った、良好な画像データを取得することができる。
【００３３】
以下、本発明に係る画像取得装置３０００の各実施例について詳細に説明する。
【００３４】
［実施例１］
図３は、実施例１に係る画像取得装置が備える対物光学系の周辺の要部概略図である。図３（ａ）は、対物光学系を−Ｙ方向から＋Ｙ方向へ見た概略図であり、図３（ｂ）は、対物光学系を−Ｚ方向から＋Ｚ方向へ見た概略図である。本実施例に係る対物光学系は、結像光学系４０１と、反射光学系と、再結像光学系７０１〜７０４とを有しており、反射光学系は複数の反射部材６０１〜６０４を含んでいる。また、破線で示した範囲８０１’〜８０４’は、撮像素子８０１〜８０４の夫々の受光領域に対応する反射部材６０１〜６０４上での範囲を示している。なお、便宜上、図３（ａ）においては反射部材や再結像光学系及び撮像素子の一部を省略し、図３（ｂ）においては各反射部材の傾き及び結像光学系４０１を省略して図示している。
【００３５】
この時、図に示すように、反射光学系における反射部材６０１〜６０４の夫々は、結像光学系４０１からの光束の夫々を異なる方向に偏向させるように配置され、複数の撮像素子８０１〜８０４の夫々は、互いに異なる平面内に分散して配置されている。そして、反射部材６０１〜６０４の夫々で反射された光束の夫々を、対応する再結像光学系７０１〜７０４の夫々により、対応する撮像素子８０１〜８０４の夫々の撮像面上に再結像させている。このような構成とすることにより、各撮像素子同士の間に空間的余裕ができ、撮像素子８０１〜８０４の夫々に対して、駆動機構や温調機構などを好適に配置することができる。
【００３６】
本実施例に係る画像取得装置による撮像動作について、具体的に説明する。プレパラート３０における試料からの光束の夫々は、結像光学系４０１を通過して、反射部材６０１〜６０４の夫々の近傍に像を形成する。そして、試料の像を成す光束が反射部材６０１〜６０４の夫々で反射され、結像光学系４０１の光路外へと偏向させられる。偏向させられた各光束は再結像光学系７０１〜７０４の夫々により、撮像素子８０１〜８０４の夫々の撮像面上に再結像される。
【００３７】
この時、再結像光学系７０１〜７０４の夫々により再結像される試料の像が、撮像素子８０１〜８０４の夫々の撮像面上に一致するようにフォーカス調整が行われる。具体的には、試料の形状情報に基づいて、画像処理・制御部により不図示の駆動機構が制御され、撮像素子８０１〜８０４の夫々の、対応する再結像光学系７０１〜７０４の夫々の光軸方向の位置及びその光軸に対する傾きの少なくとも一方が調整される。これにより、撮像素子８０１〜８０４の夫々においてフォーカスが合った画像データを取得することができる。
【００３８】
本実施例に係る画像取得装置によれば、複数の撮像素子８０１〜８０４を配置したことにより、１度の撮像でより広い領域のフォーカスが合った画像データを得ることができる。しかし、撮像素子８０１〜８０４による１度の撮像では撮像できない領域（範囲８０１’〜８０４’同士の隙間）が生じる場合、取得した画像データにも隙間が生じてしまう。そこで、本実施例では、撮像できない領域を埋めるように、試料を保持するステージ（不図示）の位置をＸＹ方向に移動して、ステップしながら撮像する。その際、撮像素子８０１〜８０４の位置及び傾きの少なくとも一方を、試料の形状情報に基づいて１ステップ毎に異なる傾きに変化させる。そして、各ステップで取得した画像データを、画像処理・制御部５００でつなぎ合わせることにより、試料の全体でフォーカスが合った、隙間のない１枚の画像データを生成することができる。
【００３９】
［実施例２］
図４は、実施例２に係る画像取得装置が備える対物光学系の周辺の要部概略図である。図４（ａ）は、対物光学系を−Ｙ方向から＋Ｙ方向へ見た概略図であり、図４（ｂ）は、対物光学系を−Ｚ方向から＋Ｚ方向へ見た概略図である。なお、実施例１と同一または同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。本実施例に係る対物光学系は、結像光学系４０１と、反射光学系と、再結像光学系７０１〜７０９と、を有しており、反射光学系は複数の反射部材６０１〜６０８を含んでいる。
【００４０】
本実施例に係る画像取得装置は、この対物光学系により撮像素子８０１〜８０９の夫々に像を形成しており、反射部材、再結像光学系及び撮像素子の夫々の数が、実施例１よりも多い構成である。なお、範囲８０９’は撮像素子８０９の受光領域に対応する範囲を反射部材６０１〜６０８に囲まれた開口部分に示したものである。撮像素子８０９は、結像光学系４０１から出射して開口部分を通過する光束を受光可能な位置に配置に配置されており、反射部材６０１〜６０８は、その開口部分を通過する光束の光路上以外に配置されている。
【００４１】
この時、図に示すように、反射部材６０１〜６０８の夫々は、結像光学系４０１からの光束を複数の方向に偏向させるように配置され、複数の撮像素子８０１〜８０９の夫々は、複数の異なる平面内に分散して配置されている。そして、反射部材６０１〜６０８の夫々で反射された光束の夫々を、対応する再結像光学系７０１〜７０８の夫々により、対応する撮像素子８０１〜８０８の夫々の撮像面上に再結像させることができる。このような構成とすることにより、各撮像素子同士の間に空間的余裕ができ、撮像素子８０１〜８０９の夫々に対して、駆動機構や温調機構などを好適に配置することができる。
【００４２】
本実施例に係る画像取得装置による撮像動作について、具体的に説明する。プレパラート３０における試料からの光束のうち範囲８０１’〜８０８’に入射する光束の夫々は、結像光学系４０１を通過して、反射部材６０１〜６０８の夫々の近傍に像を形成する。また、試料からの光束のうち範囲８０９’に入射する光束は、反射部材６０１〜６０８に囲まれた開口の近傍に結像する。この時、範囲８０９’に入射する光束が撮像素子８０９の撮像面上に結像されるように、試料を保持するステージ（不図示）の位置及び傾きの少なくとも一方を調整する。本実施例では、ステージの、結像光学系４０１の光軸方向（Ｚ方向）の位置及びその光軸に対する傾きの少なくとも一方を調整している。ここで、ステージの最適な傾きは、計測部２００により取得した試料の形状に基づき、最小二乗法などによって求められる。
【００４３】
そして、この位置にステージを固定して、撮像素子８０１〜８０８の夫々において、試料の形状情報に基づき、対応する再結像光学系７０１〜７０８の夫々の光軸方向の位置及びその光軸に対する傾きの少なくとも一方の調整を行う。これにより、再結像光学系７０１〜７０８の夫々によって再結像される試料の像が撮像素子８０１〜８０８の夫々の撮像面上に一致するように調整することができる。
【００４４】
以上、本実施例に係る画像取得装置によれば、複数の撮像素子８０１〜８０９を配置したことにより、実施例１と比較して、１度の撮像でより広い領域のフォーカスが合った画像データを得ることができる。なお、１度の撮像では撮像できない領域に対しては、実施例１と同様に、試料を保持するステージの位置をＸＹ方向に移動して、ステップしながら撮像することにより、試料全体の画像データを取得することができる。
【００４５】
［実施例３］
図５は、実施例３に係る画像取得装置が備える対物光学系の周辺の要部概略図である。図５（ａ）は、対物光学系を−Ｙ方向から＋Ｙ方向へ見た概略図であり、図５（ｂ）は、対物光学系を−Ｚ方向から＋Ｚ方向へ見た概略図である。なお、実施例１と同一または同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。本実施例に係る対物光学系は、結像光学系４０１と、ビームスプリッター５０１〜５０４と、反射光学系６０１と、再結像光学系７０１〜７０４と、を有している。また、破線で示した範囲８０１’〜８０４’は、撮像素子８０１〜８０４の夫々の受光領域に対応する反射光学系６０１上での範囲を示している。本実施例に係る反射光学系６０１は、実施例１とは異なり、１枚の反射部材で構成されている。
【００４６】
本実施例に係る対物光学系は、結像光学系４０１と反射光学系６０１との間の光路上に配置され、かつ反射光学系６０１により反射された光束を結像光学系４０１の光路外へ偏向させるビームスプリッター５０１〜５０４を備えている。このビームスプリッター５０１〜５０４を設けたことにより、結像光学系４０１と反射光学系６０１との間の距離（結像光学系４０１のバックフォーカス）を小さくすることができる。そして、再結像光学系７０１〜７０４の夫々は、ビームスプリッター５０１〜５０４の夫々により偏向させられた光束を、対応する撮像素子８０１〜８０４の夫々の撮像面上に結像するように配置されている。ここで、ビームスプリッター５０１〜５０４の夫々は、結像光学系４０１からの光束の夫々を異なる方向に偏向させるように配置され、複数の撮像素子８０１〜８０４の夫々は、互いに異なる平面内に分散して配置されている。このような構成とすることにより、各撮像素子同士の間に空間的余裕ができ、撮像素子８０１〜８０４の夫々に対して、駆動機構や温調機構などを好適に配置することができる。
【００４７】
本実施例に係る画像取得装置による撮像動作について、具体的に説明する。プレパラート３０における試料からの光束の夫々は結像光学系４０１に入射し、ビームスプリッター５０１〜５０４の夫々を介して、反射光学系６０１の近傍に像を形成する。そして、試料の像を成す光束が反射光学系６０１で反射され、再びビームスプリッター５０１〜５０４の夫々を通り、結像光学系４０１の光路外へと偏向させられる。偏向させられた各光束は再結像光学系７０１〜７０４の夫々により、撮像素子８０１〜８０４の夫々の撮像面上に再結像される。
【００４８】
そして、実施例１と同様に、撮像素子８０１〜８０４の夫々の、対応する再結像光学系７０１〜７０４の夫々の光軸方向の位置及びその光軸に対する傾きの少なくとも一方を調整する。これにより、撮像素子８０１〜８０４の夫々においてフォーカスが合った画像データを取得することができる。なお、１度の撮像では撮像できない領域に対しては、実施例１と同様に、試料を保持するステージの位置をＸＹ方向に移動して、ステップしながら撮像することにより、試料全体の画像データを取得することができる。
【００４９】
［その他の実施例］
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【００５０】
例えば、実施例２では、各反射部材に囲まれた開口に結像した光束が、再結像光学系により１つの撮像素子の撮像面上に再結像する構成であるが、その撮像素子を開口の位置に配置する構成を適用してもよい。開口位置に撮像素子を配置することにより、再結像光学系を設けなくても、その撮像素子の撮像面上に像を形成することができる。また、実施例２においては、反射部材を介さない光束を受光する撮像素子８０９に対して、試料を保持するステージの位置調整によってフォーカスを合わせているが、ステージを駆動せずに撮像素子８０９の駆動によってフォーカスを合わせてもよい。
【００５１】
また、実施例３において、１枚の反射部材からなる反射光学系に開口を設けることにより、実施例２のように、反射光学系を介さない光束を受光する１つの撮像素子を備えた構成とすることができる。この時、ビームスプリッターは、開口を通過する光束の光路上以外に配置すればよいため、ビームスプリッターの数を減らすことができる。このような構成を採る場合は、開口を通過する光束の光路上に平行平板ガラスを配置することにより、開口を通過する光束とビームスプリッターを通過する他のビームとの光路長を合わせることができる。一方で、ビームスプリッターを結像光学系の光軸方向にずらして配置してもよく、これにより、反射光学系に開口を設けることなく好適に複数の光束を対応する撮像素子に導光することができる。
【００５２】
なお、画像取得装置が備える撮像素子の数やその配置は、試料の形状や大きさに応じて適宜決定されるものである。よって、各撮像素子の配置に合わせて再結像光学系及び反射部材を配置することで、上述した各実施例と同様にフォーカス調整を行うことができる。ここで、撮像素子の数や個数にかかわらず、実施例２のように、反射部材を介さない光束を受光する１つの撮像素子を備えた構成としてもよい。この場合、その１つの撮像素子の撮像面上にフォーカスが合う位置を基準とした上で、他の撮像素子に対応する反射部材の傾きを調整することで、全ての撮像素子においてフォーカスを合わせることができる。
【００５３】
各実施例おいて、試料の全体を撮像する際にステップ撮像を行なっているが、本発明は試料の全体をスキャンする構成に対しても適用可能である。また、本発明に係る画像取得装置は、対物光学系全体を拡大系として試料を拡大して観察する顕微鏡装置に限ることはなく、例えば、基板などの外観検査（異物の付着、キズの検査等）を行う検査装置としても有用である。
【符号の説明】
【００５４】
３０  プレパラート
４０  結像光学系
６０  反射光学系
７０  再結像光学系
８０  撮像素子
４００  対物光学系
３０００  画像取得装置
【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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