(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終像および少なくとも１つの中間像を形成する複数の結像レンズと、
該結像レンズにより形成されるいずれかの前記中間像よりも物体側に配置され、前記物体からの光の波面に空間的な乱れを付与する第１の位相変調素子と、
該第１の位相変調素子との間に少なくとも１つの前記中間像を挟んで前記結像レンズの瞳位置近傍に配置された、前記結像レンズを構成する少なくとも１つの光学素子に一体化して形成され、前記第１の位相変調素子により前記物体からの光の波面に付与された空間的な乱れを打ち消す第２の位相変調素子とを備え、
前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、光学的に共役な位置に配置されている結像光学系。
【請求項２】
前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、光軸に直交する１次元方向に変化する位相変調を光の波面に付与する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、光軸に直交する２次元方向に変化する位相変調を光の波面に付与する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、シリンドリカルレンズである請求項１または請求項２のいずれかに記載の結像光学系。
【請求項５】
前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、相補的な形状を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の結像光学系。
【請求項６】
前記光の傾き角度を変更する手段を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の結像光学系。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の結像光学系と、
該結像光学系の物体側に配置され、該結像光学系に入射させる照明光を発生する光源とを備える照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置と、
該照明装置によって照明された観察対象物から発せられた光を検出する光検出器とを備える観察装置。
【請求項９】
前記光源がパルスレーザ光源である請求項８に記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系、照明装置および観察装置に関するものである。
【０００２】
従来、中間像位置において光路長を調節することにより、合焦点位置を光軸に沿う方向に移動させる方法が知られている（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】特許第４０１１７０４号公報
【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、特許文献１の方法では、中間像面に平面鏡を配置するので、平面鏡の表面の傷や異物が像に重なってしまうという不都合がある。また、顕微鏡光学系に適用される場合には、拡大光学系であるため、縦倍率は横倍率の２乗に等しく、観察対象物における合焦点位置の光軸に沿う方向への僅かな移動によっても、中間像はその光軸方向に大きく移動する。その結果、移動した中間像がその前後に位置していたレンズに重なると、上記と同様に、レンズの表面の傷や異物あるいはレンズ内の欠陥等が像に重なってしまうという不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、中間像が光学素子に一致する位置で結像されても、中間像に光学素子の傷、異物および欠陥等が重なることを防止して鮮明な最終像を取得することができる結像光学系、照明装置および観察装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、最終像および少なくとも１つの中間像を形成する複数の結像レンズと、該結像レンズにより形成されるいずれかの前記中間像よりも物体側に配置され、前記物体からの光の波面に空間的な乱れを付与する第１の位相変調素子と、該第１の位相変調素子との間に少なくとも１つの前記中間像を挟んで前記結像レンズの瞳位置近傍に配置された、前記結像レンズを構成する少なくとも１つの光学素子に一体化して形成され、前記第１の位相変調素子により前記物体からの光の波面に付与された空間的な乱れを打ち消す第２の位相変調素子とを備え、前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、光学的に共役な位置に配置されている結像光学系を提供する。
【０００７】
本態様によれば、結像レンズの物体側から入射された光は結像レンズによって集光されることにより最終像を結像する。この場合において、中間像の１つよりも物体側に配置された第１の位相変調素子を通過することにより、光の波面に空間的な乱れが付与され、結像される中間像はぼやけて不鮮明化する。また、中間像を結像した光は結像レンズの瞳位置近傍に配置された第２の位相変調素子を通過することにより、第１の位相変調素子によって付与された波面の空間的な乱れが打ち消される。これにより、第２の位相変調素子以降においてなされる最終像の結像においては、鮮明な像を得ることができる。
【０００８】
すなわち、中間像を不鮮明化することにより、表面や内部に傷、異物あるいは欠陥等が存在する光学素子の近傍に中間像が位置する場合であっても、該傷や異物あるいは欠陥等が中間像に重なって、最終的に最終像の一部として形成されてしまう不都合の発生を防止することができる。
【０００９】
この場合において、結像レンズを構成する光学素子に一体化して形成された第２の位相変調素子は、結像レンズの瞳位置近傍のスペースが小さい場合であっても、結像レンズを構成する光学素子の１つとして配置することができる。また、第２の位相変調素子は、瞳位置に近接した位置であっても、比較的離れた位置であっても、結像レンズを構成する光学素子の面の中で、任意の面に配置することができる。特に、第２の位相変調素子を瞳位置に極めて近接した位置に配置することによって、光軸上のいずれかの位置に光束位置を変動させるスキャナ等が存在し、さらにそれらのスキャナが作動していても、第２の位相変調素子を通過する光束の位置が変動しないようにすることができる。したがって、第１の位相変調素子によって付与された波面の空間的な乱れを完全に打ち消して、鮮明な最終像を得ることができる。
【００１０】
上記態様においては、前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、光軸に直交する１次元方向に変化する位相変調を光の波面に付与してもよい。
このようにすることで、第１の位相変調素子により光軸に直交する１次元方向に変化する位相変調を光の波面に付与して、中間像を不鮮明化することができ、表面や内部に傷、異物あるいは欠陥等が存在する光学素子の近傍に中間像が位置する場合であっても、該傷や異物あるいは欠陥等が中間像に重なって、最終的に最終像の一部として形成されてしまう不都合の発生を防止することができる。また、１次元方向に変化した位相変調を打ち消すような位相変調を第２の位相変調素子により光の波面に付与して、ぼやけない鮮明な最終像を結像させることができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、光軸に直交する２次元方向に変化する位相変調を光の波面に付与してもよい。
このようにすることで、より効果的に中間像を不鮮明化することができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記第１の位相変調素子および第２の位相変調素子が、シリンドリカルレンズであってもよい。
このようにすることで、第１の位相変調素子は、光軸に直交する１方向に有する光学的パワーによって非点収差を生じ、中間像を不鮮明化することができる。また、第２の位相変調素子は、上記非点収差を打ち消すことができる。
【００１３】
上記態様においては、前記第１の位相変調素子および前記第２の位相変調素子が、相補的な形状を有していてもよい。
このようにすることで、中間像をぼやけさせる空間的な乱れを波面に付与する第１の位相変調素子と、波面に付与された空間的な乱れを打ち消すような位相変調を付与する第２の位相変調素子とを簡易に構成することができる。
また、上記態様に係る結像光学系が、前記光の傾き角度を変更する手段を備えることとしてもよい。
【００１４】
本発明の他の態様は、上記いずれかの結像光学系と、該結像光学系の物体側に配置され、前記結像光学系に入射させる照明光を発生する光源とを備える照明装置を提供する。
本態様によれば、物体側に配置された光源から発せられた照明光が結像光学系に入射されることにより、最終像側に配置された照明対象物に照明光を照射することができる。この場合に、第１の位相変調素子によって、結像光学系により形成される中間像が不鮮明化させられるので、表面や内部に傷、異物あるいは欠陥等が存在する光学素子の近傍に中間像が位置する場合であっても、該傷や異物あるいは欠陥等が中間像に重なって、最終的に最終像の一部として形成されてしまう不都合の発生を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の他の態様は、上記照明装置と、該照明装置によって照明された観察対象物から発せられた光を検出する光検出器とを備える観察装置を提供する。
本態様によれば、結像光学系により、光学素子の表面や内部に傷、異物あるいは欠陥等の像が中間像に重なることが防止されることによって形成された鮮明な最終像を光検出器によって検出することができる。
【００１６】
上記態様においては、前記光源がパルスレーザ光源であってもよい。
このようにすることで、中間像位置における傷や異物や欠陥等の像の写り込みのない、鮮明な多光子励起蛍光による観察対象物の画像観察を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、中間像が光学素子に一致する位置で結像されても、中間像に光学素子の傷、異物および欠陥等が重なることを防止して鮮明な最終像を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る観察装置を示す模式図である。
【図２】図１の結像光学系の対物レンズを示す模式図である。
【図３】図１の結像光学系に用いられる位相変調素子の他の例としてのシリンドリカルレンズを示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図４】図２の対物レンズの変形例を示す模式図である。
【図５】図１の結像光学系に用いられる位相変調素子の他の例としての１次元バイナリ回折格子を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図６】図１の結像光学系に用いられる位相変調素子の他の例としての不規則形状素子を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図７】図１で用いられる位相変調素子の他の例としての１次元正弦波回折格子を示す斜視図である。
【図８】図１で用いられる位相変調素子の他の例としての自由曲面レンズを示す斜視図である。
【図９】図１で用いられる位相変調素子の他の例としての同心円型バイナリ回折格子を示す斜視図である。
【図１０】図１で用いられる位相変調素子の他の例としてのコーンレンズを示す縦断面図である。
【図１１】図１で用いられる位相変調素子の他の例としての球面収差素子を示す縦断面図である。
【図１２】図１で用いられる位相変調素子の他の例としての屈折率分布型素子を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る観察装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係る観察装置１、照明装置２および結像光学系３について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１は、例えば、レーザ走査型多光子励起顕微鏡である。
観察装置１は、図１および図２に示されるように、観察対象物Ａに照明光を照射する照明装置２と、観察対象物Ａからの蛍光を光検出器５に導く検出器光学系４と、該検出器光学系４により導かれた蛍光を検出する光検出器５とを備えている。
【００２０】
照明装置２は、物体側に配置され極短パルスレーザ光（以下、単にレーザ光（照明光）という。）を発生する極短パルスレーザ光源（以下、単に光源という。）６と、該光源６からのレーザ光を観察対象物Ａに照射する結像光学系３とを備えている。
【００２１】
結像光学系３は、光源６からのレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダ７と、該ビームエキスパンダ７を通過したレーザ光を集光して中間像を結像し、その結像位置を光軸Ｓ方向に移動可能なＺ走査部８と、該Ｚ走査部８を通過したレーザ光を略平行光にするコリメートレンズ９とを備えている。
【００２２】
また、結像光学系３は、略平行光となったレーザ光の波面に乱れを付与する波面錯乱素子（第１の位相変調素子）１０と、Ｚ走査部８により形成された中間像をリレーする複数対のリレーレンズ対（結像レンズ）１１，１２，１３と、該リレーレンズ対１１，１２，１３を通過したレーザ光を観察対象物Ａに照射する一方、観察対象物Ａにおけるレーザ光の集光点（最終像ＩＦ）において発生した蛍光を集光する対物レンズ（結像レンズ）１４とを備えている。
【００２３】
Ｚ走査部８は、ビームエキスパンダ７により拡大させられたレーザ光を集光する集光レンズ８ａと、該集光レンズ８ａを光軸Ｓ方向に移動させるアクチュエータ８ｂとを備えている。アクチュエータ８ｂにより集光レンズ８ａを光軸Ｓ方向に移動させることで、その結像位置を光軸Ｓ方向に移動させることができるようになっている。
【００２４】
波面錯乱素子１０は、光を透過可能な光学的に透明な材料よりなる微小な凹レンズが並んで構成された、マイクロレンズアレイである。波面錯乱素子１０は、レーザ光が透過する際に、表面１５の形状に従って光軸Ｓに直交する２次元方向に変化する位相変調をレーザ光の波面に付与するようになっている。本実施形態においては、光源６からのレーザ光を１回透過させることにより、必要な波面の乱れを付与するようになっている。
【００２５】
リレーレンズ対１１は、コリメートレンズ９によって略平行光となったレーザ光を一方のレンズ１１ａによって集光して中間像ＩＩを形成した後に、拡散するレーザ光を他方のレンズ１１ｂによって再度集光して略平行光に戻すようになっている。本実施形態においては３つのリレーレンズ対１１，１２，１３を光軸Ｓに沿う方向に間隔をあけて配置し、３カ所において中間像ＩＩを形成するようになっている。
【００２６】
ガルバノミラー１６，１７は、それぞれ光軸Ｓに直交する軸線回りに揺動可能に設けられていて、揺動角度を変更することによって、反射するレーザ光に光軸Ｓに交差する傾き角度を付与するようになっている。２つのガルバノミラー１６，１７の軸線は互いにねじれの位置関係に配置されていて、レーザ光の傾き角度を２次元方向に変化させることができるようになっている。２つのガルバノミラー１６，１７は、それぞれ、リレーレンズ対１２，１３によってリレーされる後述する対物レンズ１４の瞳と光学的に共役な位置に配置されている。
【００２７】
対物レンズ１４は、最終像ＩＦを結像する複数のレンズ１４ａと、該複数のレンズ１４ａのうちで対物レンズ１４の瞳位置近傍に配置された１つのレンズと一体化してなる波面回復素子（第２の位相変調素子）１８とを備えている。符号１９は、対物レンズ１４の瞳位置に配置された開口絞りである。
【００２８】
波面回復素子１８は、光を透過可能な光学的に透明な材料よりなる微小な凸レンズが並んで構成された、波面錯乱素子１０とは逆の位相特性を有するマイクロレンズアレイである。波面回復素子１８は、レーザ光が透過する際に、表面２０の形状に従って光軸Ｓに直交する２次元方向に変化する位相変調を光の波面に付与するようになっている。本実施形態においては、波面回復素子１８は、レーザ光を１回透過させることにより、波面錯乱素子１０により付与された波面の乱れを打ち消すようになっている。また、波面回復素子１８は、波面錯乱素子１０と光学的に共役な位置関係に配置されている。
【００２９】
検出器光学系４は、対物レンズ１４によって集光された蛍光をレーザ光の光路から分岐するダイクロイックミラー２１と、該ダイクロイックミラー２１によって分岐された蛍光を集光する２つの集光レンズ４ａ，４ｂとを備えている。
光検出器５は、例えば、光電子増倍管であり、入射された蛍光の強度を検出するようになっている。
【００３０】
このように構成された本実施形態に係る結像光学系３、照明装置２および観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１を用いて観察対象物Ａを観察するには、光源６から発せられたレーザ光を結像光学系３によって観察対象物Ａに照射する。レーザ光は、まず、ビームエキスパンダ７によってビーム径が拡大され、Ｚ走査部８、コリメートレンズ９および波面錯乱素子１０を通過させられる。
【００３１】
レーザ光は、Ｚ走査部８の集光レンズ８ａによって集光され、アクチュエータ８ｂの作動によって集光位置を光軸Ｓ方向に調節することができる。
また、レーザ光は、波面錯乱素子１０を通過させられることにより、波面に空間的な乱れが付与される。
【００３２】
レーザ光はその後、３つのリレーレンズ対１１，１２，１３と２つのガルバノミラー１６，１７とを通過させられることにより、中間像ＩＩを形成しながら光束の傾き角度を変化させられて、ダイクロイックミラー２１を通過して対物レンズ１４により集光され、最終像ＩＦが観察対象物Ａに結像される。
【００３３】
結像光学系３によって結像される最終像ＩＦの位置であるレーザ光の合焦点位置は、アクチュエータ８ｂの作動によって集光レンズ８ａを移動させることで、光軸Ｓ方向に移動させられる。これにより、観察対象物Ａの観察深さを調節することができる。また、ガルバノミラー１６，１７の揺動によって、観察対象物Ａにおけるレーザ光の合焦位置を光軸Ｓに直交する方向に２次元的に走査させることができる。
【００３４】
波面錯乱素子１０によって波面の空間的な乱れが付与されたレーザ光は、波面錯乱素子１０をなす多数のマイクロレンズの作用により、本来は１つである点像が、空間的に散らばった多数の点像の集まりに、あるいはこの種の点像の集まりがさらに焦点外れを呈した状態に、不鮮明化されて結像される。そして、レーザ光は、対物レンズ１４に入射して波面回復素子１８を通過することにより、波面錯乱素子１０によって付与された波面の空間的な乱れが打ち消されるので、波面回復素子１８以降においてなされる最終像ＩＦの結像においては、鮮明な像を得ることができる。
【００３５】
すなわち、中間像ＩＩが不鮮明化されてぼやけることにより、表面や内部に傷、異物あるいは欠陥等が存在する光学素子の近傍に中間像が位置する場合であっても、該傷や異物あるいは欠陥等が中間像に重なって、観察対象物Ａに形成される最終像ＩＦが不鮮明になることを防止することができる。その結果、最終像ＩＦとして極めて小さいスポットを結像させることができる。
【００３６】
この場合において、本実施形態に係る結像光学系３によれば、対物レンズ１４を構成しているレンズ１４ａの１つを波面回復素子１８と一体化しているので、対物レンズ１４の瞳位置近傍のスペースが小さい場合であっても、瞳位置に極めて近接した位置に配置することができるという利点がある。
【００３７】
したがって、ガルバノミラー１６，１７によって光束の傾き角度が変動させられても、瞳位置に配置されている波面回復素子１８を通過する光束の位置が変動しないようにすることができるので、通過するレーザ光に同一の波面変調を付与することができる。その結果、波面錯乱素子１０によって付与された波面の空間的な乱れをより確実に打ち消すことができるという利点がある。
【００３８】
そして、観察対象物Ａに極めて小さいスポットが結像されることにより、極めて小さい領域において光子密度を高めて蛍光を発生させることができ、発生した蛍光を対物レンズ１４によって集光し、ダイクロイックミラー２１によって分岐し、検出器光学系４によって集光して光検出器５によって検出することができる。
【００３９】
光検出器５によって検出された蛍光強度が、ガルバノミラー１６，１７およびアクチュエータ８ｂによるレーザ光の走査位置と対応付けて記憶されることにより、観察対象物Ａの蛍光画像が取得される。すなわち、本実施形態に係る観察装置１によれば、各走査位置において、極めて小さいスポットの領域において蛍光を発生させるので、空間分解能の高い蛍光画像を取得することができるという利点がある。
【００４０】
なお、本実施形態においては、波面錯乱素子１０および波面回復素子１８として、マイクロレンズアレイを例示したが、これに代えて、例えば、図３に示されるようなシリンドリカルレンズ形状を採用してもよい。
この場合、リレーレンズ対１１，１２，１３によって複数の中間像ＩＩが形成されても、それらは非点収差によって不鮮明化される。
【００４１】
図３は、対物レンズ１４を構成するレンズ１４ａの１つであり、その表面２０は、トーリック形状すなわち直交する２方向において大きさの異なる２つの曲率を有し、その曲率の差がすなわちシリンドリカルレンズと同様の１次元的な分布の位相変調を呈する波面回復素子１８として作用する。
なお、図３（ａ）における破線は、表面２０のトーリック形状の、これに近い形状の参照球面に対する、光軸Ｓ方向の差分を等高線によって表したものである。
【００４２】
また、本実施形態においては波面錯乱素子１０により付与された波面の空間的な乱れを打ち消す波面回復素子１８として、単一のレンズ１４ａと一体化したものを例示したが、これに代えて、図４に示されるように、複数のレンズ１４ａと一体化してなるものを採用してもよい。
【００４３】
特にこの場合、波面回復素子１８としては、図３に示されたシリンドリカルレンズ形状が好ましい。このような、複数のレンズ１４ａのそれぞれに一体化した、複数のシリンドリカルレンズ形状からなる波面回復素子１８は、光軸Ｓ方向に間隔を置いて配置された複数枚のレンズ１４ａがその総体において１枚のレンズと見なされこれに換算され得るのと同様に、シリンドリカル形状を有する１つの波面回復素子１８と見なされこれに換算されることが可能である。さらに、そのように換算された波面回復素子１８が、該波面回復素子１８を有する結像レンズ１４の瞳面に近接する、あるいは完全に一致するように配置されることも、また可能である。
【００４４】
また、本実施形態においては波面錯乱素子１０および波面回復素子１８として、マイクロレンズアレイを例示したが、これに代えて、例えば、図５に示されるような１次元バイナリ回折格子、図６に示されるような不規則形状素子を採用してもよい。
【００４５】
また、波面錯乱素子１０および波面回復素子１８として、レーザ光の波面に位相変調を付与する表面１５，２０が相補的な形状を有するものを採用してもよい。例えば、波面錯乱素子１０および波面回復素子１８は、図７に示されるような１次元正弦波回折格子、図８に示されるような自由曲面レンズ、図９に示されるような同心円型バイナリ回折格子、図１０に示されるようなコーンレンズ、図１１に示されるような球面収差素子、図１２に示されるような屈折率分布型素子を採用してもよい。また、同心円型回折格子としてはバイナリ型に限定されるものではなく、ブレーズド型、正弦波型等の任意の形態を採用することができる。
【００４６】
これによれば、中間像ＩＩを不鮮明化する空間的な乱れを波面に付与する波面錯乱素子１０と、該波面錯乱素子１０によって波面に付与された空間的な乱れを打ち消すような位相変調を付与する波面回復素子１８とには、同一の光学材料を用いればよいので、これらを簡易に構成することができる。
【００４７】
また、本実施形態においては波面回復素子１８と一体化される光学素子として、レンズ１４ａを例示したが、これに代えて、対物レンズ１４を構成する他の種類の光学素子、例えばフィルター、保護ガラス、プリズム等と一体化してもよい。
【００４８】
また、本実施形態においては波面錯乱素子１０として、中間像ＩＩの１つより光源６側に配置されているレンズとは別個に配置されたものを例示したが、これに代えて、中間像ＩＩの１つより光源６側のレンズと一体化してなるものを採用してもよい。
また、本実施形態に係る波面錯乱素子１０および波面回復素子１８の表面１５，２０は、光源６側または観察対象物Ａ側のどちらに向けて配置されていてもよい。
【００４９】
また、本実施形態に係る観察装置１は、レーザ走査型多光子励起顕微鏡を例示したが、これに代えて、レーザ走査型共焦点顕微鏡に適用してもよい。
これによれば、鮮明化された最終像ＩＦとして観察対象物Ａに極めて小さいスポットが結像されることにより、極めて小さい領域において光子密度を高めて蛍光を発生させることができ、共焦点ピンホールを通過する蛍光を増加させて明るい共焦点画像を取得することができる。
【００５０】
さらにまた、共焦点顕微鏡として、共焦点ピンホールを通過する蛍光を検出するのに代えて、共焦点ピンホールを通過する、観察対象物Ａにおいて反射または散乱した光を検出することとしてもよい。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る観察装置３０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る観察装置３０は、図１３に示されるように、Ｚ走査部８やガルバノミラー１６，１７、すなわちスキャナを備えていない点において、第１の実施形態に係る観察装置１と相違している。
【００５２】
観察装置３０は、例えば、硬性内視鏡である。
観察装置３０は、観察対象物Ｏから順に、対物レンズ１４と、リレーレンズ対３１，３２，３３と、接眼レンズ３４とを備えている。本実施形態においては、対物レンズ１４、各リレーレンズ対３１，３２，３３、接眼レンズ３４の各間の４カ所において中間像ＩＩを形成するようになっている。
【００５３】
対物レンズ１４は、中間像ＩＩを結像する複数のレンズ１４ａと、該複数のレンズ１４ａのうちで対物レンズ１４の瞳位置近傍に配置された少なくとも１つのレンズと一体化してなる波面錯乱素子１０とを備えている。
【００５４】
リレーレンズ対３１は、結像レンズ３１ｂと、該結像レンズ３１ｂを光軸Ｓ方向に沿って挟むように配置された２つのフィールドレンズ３１ａ，３１ｃとを備えている。リレーレンズ３２対は、結像レンズ３２ｂと、２つのフィールドレンズ３２ａ，３２ｃとを備えている。リレーレンズ対３３は、結像レンズ３３ｂと、２つのフィールドレンズ３３ａ，３３ｃとを備えている。
接眼レンズ３４は、凸レンズ３４ａと、これと一体化してなる波面回復素子１８を備えている。
【００５５】
本実施形態における波面錯乱素子１０の表面１５の形態および波面回復素子１８の表面２０の形態としては、第１の実施形態およびその変形例として示した形態のいずれもが、採用可能である。
【００５６】
このように構成された本実施形態に係る観察装置３０の作用について以下に説明する。
観察対象物Ｏから発した光は、対物レンズ１４で集光されると共に、波面錯乱素子１０を通過させられることにより、波面に空間的な乱れが付与される。光はその後、リレーレンズ対３１，３２，３３を通過させられることにより、不鮮明化された中間像ＩＩを形成する。この光はさらに、接眼レンズ３４を通過させられると共に、波面回復素子１８を通過させられることにより、波面錯乱素子１０によって付与された波面の空間的な乱れが打ち消される。したがって、肉眼Ｅの網膜（不図示）上においては、鮮明な最終像ＩＦが観察される。
【００５７】
すなわち、中間像ＩＩが不鮮明化されているので、中間像ＩＩの近傍、例えばフィールドレンズ３１ａ，３１ｃ，３２ａ，３２ｃ，３３ａ，３３ｃ等の表面や内部に傷や異物、あるいは欠陥等が存在していても、それらが最終像ＩＦを劣化させてしまうことを防止することができる。
【００５８】
この場合において、本実施形態に係る観察装置３０によれば、対物レンズ１４を構成しているレンズ１４ａの１つを波面錯乱素子１０と一体化しているので、多くの内視鏡対物レンズがそうであるように、対物レンズ１４が非常に小さく、その内部や周辺においては瞳位置から遠いか近いかに関わらずあらゆるスペースが極めて小さい場合であっても、波面錯乱素子１０を任意の光学素子の任意の面に配置することができるという利点がある。
【００５９】
なお、本実施形態においては、例えば、図１に示される前記第１の実施形態のようなガルバノミラー１６，１７、すなわちスキャナを有していないので、波面錯乱素子１０は必ずしも対物レンズ１４の瞳面に一致している必要はなく、該瞳面の近傍に位置していればよい。また、波面回復素子１８も必ずしも肉眼Ｅの瞳面に一致している必要はなく、該瞳面の近傍に位置していればよい。そして、この場合において、波面錯乱素子１０と波面回復素子１８とは、光学的に共役な位置にあればよい。
【符号の説明】
【００６０】
１，３０  観察装置
２  照明装置
３  結像光学系
５  光検出器
６  極短パルスレーザ光源（光源）
１０  波面錯乱素子（第１の位相変調素子）
１１，１２，１３  リレーレンズ対（結像レンズ）
１４  対物レンズ（結像レンズ）
１８  波面回復素子（第２の位相変調素子）
３１，３２，３３  リレーレンズ対（結像レンズとフィールドレンズ）
３４  接眼レンズ（結像レンズ）
【図１】
0006469380.tif 000002
【図２】
0006469380.tif 000003
【図３】
0006469380.tif 000004
【図４】
0006469380.tif 000005
【図５】
0006469380.tif 000006
【図６】
0006469380.tif 000007
【図７】
0006469380.tif 000008
【図８】
0006469380.tif 000009
【図９】
0006469380.tif 000010
【図１０】
0006469380.tif 000011
【図１１】
0006469380.tif 000012
【図１２】
0006469380.tif 000013
【図１３】
0006469380.tif 000014