(57)【要約】  ２つの光学像の間隔が広がらず、像面の位置を自由に設定でき、収差が補正された光学ユニットを提供する。  光学ユニットＯＰＵは、複数のレンズを有する対物光学系ＯＢＪと、対物光学系よりも像側に配置された分割素子ＢＳと、を有し、分割素子ＢＳは、対物光学系側から順に、第１の直角プリズムＰ１と、第２の直角プリズムＰ２と、第３の直角プリズムＰ３と、を有すると共に、入射面１と、光学分割面５と、を有し、入射面１は第１の直角プリズムＰ１に設けられ、第１の直角プリズムＰ１は、入射面１が対物光学系ＯＢＪの光軸ＡＸと直交するように位置し、光学分割面５は第２の直角プリズムＰ２に設けられ、第２の直角プリズムＰ２は第１の光路ＯＰ１を有し、第３の直角プリズムＰ３は第２の光路ＯＰ２を有し、第１の光学像Ｉ１と第２の光学像Ｉ２は、共に同一の平面内に形成され、第１の光学像の領域Ｉａ１と第２の光学像の領域Ｉａ２は、空間的に離れている。
2017073283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを有する対物光学系と、
前記対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、
前記分割素子は、前記対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、を有すると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、
前記入射面は、前記第１の直角プリズムに設けられ、
前記第１の直角プリズムは、前記入射面が前記対物光学系の光軸と直交するように位置し、
前記光学分割面は、前記第２の直角プリズムに設けられ、
前記第２の直角プリズムは、前記光学分割面が前記対物光学系の光軸と交わるように位置し、
前記第２の直角プリズムは第１の光路を有し、
前記第３の直角プリズムは第２の光路を有し、
前記第１の光路における第１の光学像と前記第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、
前記第１の光学像の領域と前記第２の光学像の領域は、空間的に離れていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
前記光学分割面は、入射した光の強度を、所定の割合で、前記第１の光路と前記第２の光路とに分ける面であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記第１の光路における光路長と前記第２の光路における光路長とが異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
前記光路分割面は、前記第１の光路における光の偏光方向と前記第２の光路における光の偏光方向とを異ならせる面であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記光路分割面は、前記第１の光路における光の波長と前記第２の光路における光の波長とを異ならせる面であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記第１の光路における光路長と前記第２の光路における光路長が同じであることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記分割素子は、前記同一の平面と対向する位置に出射面を有し、
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学ユニット。
２０°＜α＜８５°    （１）
ここで、
αは、前記対物光学系の光軸と前記出射面における光軸とのなす角度、
である。
【請求項８】
前記第１の直角プリズムは、透過光学面を有し、
前記入射面と前記透過光学面とで形成される頂角は３０°であり、
前記第２の直角プリズムは、透過反射面を有し、
前記透過反射面と前記光学分割面とで形成される頂角は４０°であり、
前記第３の直角プリズムは、物体側光学面と像側光学面とを有し、
前記物体側光学面と前記像側光学面とで形成される頂角は４０°であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項９】
前記第１の直角プリズムは、透過光学面を有し、
前記入射面と前記透過光学面とで形成される頂角は４５°であり、
前記第２の直角プリズムは、透過反射面を有し、
前記透過反射面と前記光学分割面とで形成される頂角は１５°であり、
前記第３の直角プリズムは、物体側光学面と像側光学面とを有し、
前記物体側光学面と前記像側光学面とで形成される頂角は１５°であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の光学ユニットと、
単一の撮像面を有する撮像素子と、を備え、
前記第１の光学像と前記第２の光学像を、前記単一の撮像面で撮像することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニット及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの光学系を用いて複数の光学像を同時に形成する光学ユニットが、特許文献１や特許文献２に提案されている。【０００３】
特許文献１には、２つの光学像を同時に撮像する撮像ユニットが開示されている。撮像ユニットは、レンズアセンブリーとセンサアセンブリーとからなる。レンズアセンブリーによって、被写体の光学像が形成される。【０００４】
センサアセンブリーは、プリズム構造体と同一平面上にある画像センサとからなる。プリズム構造体は、プリズムアセンブリー、反射ユニット及びプリズムを有する。【０００５】
センサアセンブリーでは、プリズムアセンブリーと反射ユニットとの境界で、光が２つに分けられる。これにより、プリズムアセンブリーに第１の光路が形成され、反射ユニットに第２の光路が形成される。その結果、第１の光路上に第１の光学像が形成され、第２の光路上に第２の光学像が形成される。【０００６】
第１の光路上には、第１の撮像センサが配置されている。第１の光学像は、第１の撮像センサで撮像される。第２の光路上には、第２の撮像センサが配置されている。第２の光学像は、第２の撮像センサで撮像される。【０００７】
特許文献２には、４つの光学像を同時に撮像するカラー撮像光学系が開示されている。カラー撮像光学系は、撮像レンズ、色分解プリズム及び撮像素子からなる。色分解プリズムは、ケスタータイプのプリズムである。【０００８】
色分解プリズムは、正三角形を２等分した構造を有する。正三角形を２等分することで、色分解プリズムは、２つの直角三角形の部材に分かれる。２つの直角三角形の部材の各々は、正三角形を２等分した構造を有する。【０００９】
色分解プリズムには、第１の色分解面、第２の色分解面及び第３の色分解面が設けられている。第１の色分解面では、入射した光が２つの色成分に分解されて、透過光と反射光に分けられる。第２の色分解面では、第１の色分解面で分離された一方の光が、更に２つの色成分に分解される。第３の色分解面では、第１の色分解面で分離された他方の光が、更に２つの色成分に分解される。【００１０】
色分解プリズムでは、第１の色分解面と第２の色分解面によって、第１の光路と第２の光路が形成され、第１の色分解面と第３の色分解面によって、第３の光路と第４の光路が形成される。４つの光路の各々には、光学像が形成される。【００１１】
色分解プリズムの出射面側には、１つの撮像素子が配置されている。４つの光学像は、１つの撮像素子で撮像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第８７８４３０１号明細書
【特許文献２】特開２０１２−２７２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１では、第１の光学像の位置に対して、第２の光学像の位置が大きく離れている。そのため、撮像ユニットの全長が長くなってしまう。【００１４】
また、第１の光学像と第２の光学像との間隔が広いので、１つの撮像素子で２つの光学像を撮像する場合、撮像素子が大きくなってしまう。更に、第１の光学像と第２の光学像との間には光学像が形成されていないので、この間の撮像領域が無駄になる。【００１５】
特許文献２では、色分解プリズムの入射側面が撮像レンズの光軸に対して直交するように、色分解プリズムが配置されている。この場合、撮像レンズの像面（以下、「像面」という）は、撮像レンズの光軸と像面の法線とのなす角度が６０°になるように位置する。【００１６】
ここで、撮像レンズの光軸と像面の法線とのなす角度を６０°以外にしようとすると、色分解プリズムの入射側面が撮像レンズの光軸に対して直交しなくなる。この場合、大きな片ボケが発生する。【００１７】
光学像を撮像する場合、像面に撮像素子が配置されるので、撮像レンズの光軸と撮像面の法線とのなす角度も６０°に決まってしまう。よって、特許文献２では、撮像素子の位置を自由に設定することが困難になる。【００１８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、空間分割する２つの光学像の間隔が広がらず、像面の位置を自由に設定できるピント位置を大きく変えることなく同じ面に結像させることができる光学ユニットを提供することを目的とする。また、撮像素子の撮像面が小さく、撮像素子の位置が自由に設定できる撮像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】
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光学ユニットは、
複数のレンズを有する対物光学系と、
対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、
分割素子は、対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、を有すると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、
入射面は、第１の直角プリズムに設けられ、
第１の直角プリズムは、入射面が対物光学系の光軸と直交するように位置し、
光学分割面は、第２の直角プリズムに設けられ、
第２の直角プリズムは、光学分割面が対物光学系の光軸と交わるように位置し、
第２の直角プリズムは第１の光路を有し、
第３の直角プリズムは第２の光路を有し、
第１の光路における第１の光学像と第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、
第１の光学像の領域と第２の光学像の領域は、空間的に離れていることを特徴とする。【００２０】
また、本発明の撮像装置は、
上述の光学ユニットと、
単一の撮像面を有する撮像素子と、を備え、
第１の光学像と第２の光学像を、単一の撮像面で撮像することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、２つの光学像の間隔が広がらず、像面の位置を自由に設定でき、ピント位置を大きく変えることなく同じ面に結像させることができる光学ユニットを提供することができる。また、撮像素子の撮像面が小さく、撮像素子の位置が自由に設定できる撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の光学ユニットの構成を示す図である。
【図２】分割素子ＢＳを示す図であって、（ａ）は、分割素子ＢＳの全体を示す図、（ｂ）は、像位置の近傍を拡大した図である。
【図３】光学ユニットの構成を示す図であって、（ａ）は、第１実施形態の光学ユニットの構成を示す図、（ｂ）は、従来の光学ユニットの構成を示す図である。
【図４】第２実施形態の光学ユニットの構成を示す図である。
【図５】分割素子ＢＳ’の全体を示す図である。
【図６】対物光学系の例を示す図である。
【図７】分割素子の実施例１を示す図である。
【図８】分割素子の実施例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本実施形態に係る光学ユニットと撮像装置について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態に係る光学ユニットや撮像装置により、この発明が限定されるものではない。
【００２４】
本実施形態の光学ユニットは、複数のレンズを有する対物光学系と、対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、分割素子は、対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、を有すると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、入射面は、第１の直角プリズムに設けられ、第１の直角プリズムは、入射面が対物光学系の光軸と直交するように位置し、光学分割面は、第２の直角プリズムに設けられ、第２の直角プリズムは、光学分割面が対物光学系の光軸と交わるように位置し、第２の直角プリズムは第１の光路を有し、第３の直角プリズムは第２の光路を有し、第１の光路における第１の光学像と第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、第１の光学像の領域と第２の光学像の領域は、空間的に離れていることを特徴とする。
【００２５】
第１実施形態の光学ユニットについて説明する。図１は、第１実施形態の光学ユニットの構成を示す図である。第１実施形態の光学ユニットＯＰＵは、対物光学系ＯＢＪと、分割素子ＢＳと、を有する。対物光学系ＯＢＪは、複数のレンズを有する。
【００２６】
対物光学系ＯＢＪは、負レンズＬ１と、負レンズＬ２と、正レンズＬ３と、負レンズＬ４と、接合レンズＣＬ１と、正レンズＬ７と、接合レンズＣＬ２と、からなる。接合レンズＣＬ１は、正レンズＬ５と負レンズＬ６とからなる。接合レンズＣＬ２は、正レンズＬ８と負レンズＬ９とからなる。
【００２７】
負レンズＬ１と負レンズＬ２との間に、光学フィルタＦ１が配置されている。また、負レンズＬ６と正レンズＬ７との間に、開口絞りＳが配置されている。
【００２８】
対物光学系ＯＢＪによって、光学像が形成される。対物光学系ＯＢＪから光学像までの間の光路中に、分割素子ＢＳが配置されている。
【００２９】
図１は、光学ユニットの構成だけでなく、撮像装置の構成も示している。撮像装置は、光学ユニットＯＰＵと撮像素子ＩＭとを有する。光学像の位置に撮像素子ＩＭを配置することで、光学像を撮像することができる。
【００３０】
分割素子ＢＳについて説明する。図２は分割素子ＢＳを示す図であって、（ａ）は、分割素子ＢＳの全体を示す図、（ｂ）は、像位置の近傍を拡大した図である。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、分割素子ＢＳは、対物光学系ＯＢＪ側から順に、第１の直角プリズムＰ１と、第２の直角プリズムＰ２と、第３の直角プリズムＰ３と、を有する。第１の直角プリズムＰ１と第２の直角プリズムＰ２の間は空気で間隔が空けられ、第２の直角プリズムＰ２と第３の直角プリズムＰ３の間は接合されている。第１の直角プリズムＰ１、第２の直角プリズムＰ２及び第３の直角プリズムＰ３は、対物光学系ＯＢＪの光軸ＡＸ（以下、「光軸ＡＸ」という）に沿って配置されている。この直角プリズムの各頂角は、スペースや組立やすくするために面取りを設けても良い。すなわち、直角プリズムの各稜には、面取りが施されていても良い。
【００３２】
第１の直角プリズムＰ１は、光学面１と、光学面２と、非光学面３と、を有する。光学面１、光学面２及び非光学面３は、いずれも平面である。
【００３３】
光学面１は、光軸ＡＸ上に位置している。光学面１は、光軸ＡＸに対して直交している。光学面２は、光軸ＡＸ上に位置している。光学面２は、光軸ＡＸに対して傾斜している。非光学面３は、光軸ＡＸ上に位置していない。非光学面３は、光軸ＡＸと平行になっている。ここで、非光学面３は必ずしも平行になっている必要はない。
【００３４】
第１の直角プリズムＰ１では、光学面１と光学面２とで形成される角度が、最小頂角になっている。よって、第１の直角プリズムＰ１では、最小頂角を形成する２つの光学面が、共に、光軸ＡＸ上に位置する。
第２の直角プリズムＰ２は、光学面４と、光学面５と、光学面６と、を有する。光学面４、光学面５及び光学面６は、いずれも平面である。
【００３５】
光学面４は、光軸ＡＸ上に位置している。光学面４は、光軸ＡＸに対して傾斜している。光学面５は、光軸ＡＸ上に位置している。光学面５は、光軸ＡＸに対して傾斜している。光学面６は、光軸ＡＸ上に位置していない。光学面６は、光軸ＡＸに対して傾斜している。
【００３６】
第２の直角プリズムＰ２では、光学面４と光学面５とで形成される角度が、最小頂角になっている。よって、第２の直角プリズムＰ２では、最小頂角を形成する２つの光学面が、共に、光軸ＡＸ上に位置する。
第３の直角プリズムＰ３は、光学面７と、光学面８と、光学面９と、を有する。光学面７、光学面８及び光学面９は、いずれも平面である。
【００３７】
光学面７は、光軸ＡＸ上に位置している。光学面７は、光軸ＡＸに対して傾斜している。光学面８は、光軸ＡＸ上に位置している。光学面８は、光軸ＡＸに対して傾斜している。光学面９は、光軸ＡＸ上に位置していない。光学面９は、光軸ＡＸに対して傾斜している。
【００３８】
第３の直角プリズムＰ３では、光学面７と光学面８とで形成される角度が、最小頂角になっている。よって、第３の直角プリズムＰ３では、最小頂角を形成する２つの光学面が、共に、光軸ＡＸ上に位置する。第２の直角プリズムＰ２と第３の直角プリズムＰ３は略同じ寸法になっている。
【００３９】
対物光学系ＯＢＪを出射した光は、光学面１に入射する。光学面１は、分割素子ＢＳにおける入射面に該当する。このように、分割素子ＢＳにおける入射面は、第１の直角プリズムＰ１に設けられている。光学面１は透過面として機能する。
【００４０】
光学面１は、光軸ＡＸに対して直交している。よって、第１の直角プリズムＰ１は、分割素子ＢＳの入射面が光軸ＡＸと直交するように位置している。
【００４１】
光学面１を通過した光は、光学面２に入射する。第１の直角プリズムＰ１における最小頂角は、光学面２に入射した光が、光学面２で全反射を生じない角度に設定されている。よって、光学面１側から光学面２に入射した光は、光学面２を透過する。光学面２は、第１の直角プリズムＰ１における透過光学面に該当する。
【００４２】
光学面２を透過した光は、第１の直角プリズムＰ１から出射する。第１の直角プリズムＰ１の隣には、第２の直角プリズムＰ２が位置している。第１の直角プリズムＰ１を出射した光は、第２の直角プリズムＰ２に入射する。
【００４３】
第２の直角プリズムＰ２では、光学面４が光学面２と対向している。すなわち、光学面２と光学面４とが向き合うように、第１の直角プリズムＰ１と第２の直角プリズムＰ２とが位置している。
【００４４】
第１の直角プリズムＰ１を出射した光は、光学面４に入射する。また、後述のように、光学面４には、光学面５側から光が入射する。光学面４は、分割素子ＢＳにおける透過反射面に該当する。光学面４は、透過面及び反射面として機能する。
【００４５】
光学面４は、第１の直角プリズムＰ１側から入射する光に対して透過面として機能し、光学面５側から入射する光に対して反射面として機能する。第１の直角プリズムＰ１側から光学面４に入射した光は、光学面４を透過し、光学面５側から光学面４に入射した光は、光学面４で反射される。
【００４６】
光学面４を透過した光は、光学面５に入射する。光学面５は、分割素子ＢＳにおける光学分割面に該当する。光学面５は、透過面及び反射面として機能する。光学面５は、所定の透過率特性（反射率特性）を有する。光学面４側から光学面５に入射した光は、所定の透過率特性に応じて、その一部が光学面５で反射され、残りの光が光学面５を透過する。
【００４７】
光学面５は、第２の直角プリズムＰ２に設けられている。また、光学面５は、光軸ＡＸと交わるように位置している。このように、分割素子ＢＳにおける光学分割面は、第２の直角プリズムＰ２に設けられている。第２の直角プリズムＰ２は、分割素子ＢＳの光学分割面が光軸ＡＸと交わるように位置している。
【００４８】
光学面５で反射された光は、再び光学面４に入射する。上述のように、光学面４は、光学面５側から光学面４に入射する光に対して反射面として機能する。第２の直角プリズムＰ２における最小頂角は、光学面５側から光学面４に入射した光が、光学面４で全反射を生じる角度に設定されている。よって、光学面５側から光学面４に入射した光は、光学面４で全反射される。
【００４９】
光学面４で全反射された光は、光学面６に入射する。光学面６は、分割素子ＢＳにおける出射面に該当する。光学面６は透過面として機能する。光学面４側から光学面６に入射した光は、光学面６を透過する。
【００５０】
光学面６を透過した光は、第２の直角プリズムＰ２から出射する。そして、図２（ｂ）に示すように、所定の位置に第１の光学像Ｉ１が形成される。光学面６における光軸ＡＸ１（以下、「光軸ＡＸ１」という）は、光学面４から光学面６に到る光路の光軸である。第１の光学像Ｉ１は、光軸ＡＸ１上に形成される。
【００５１】
第２の直角プリズムＰ２では、光学面５から光学面４に到る光路と、光学面４から光学面６に到る光路とによって、第１の光路ＯＰ１が形成される。このように、第２の直角プリズムＰ２は、第１の光路ＯＰ１を有する。
【００５２】
一方、光学面５を透過した光は、第２の直角プリズムＰ２から出射する。第２の直角プリズムＰ２の隣には、第３の直角プリズムＰ３が位置している。第２の直角プリズムＰ２を出射した光は、第３の直角プリズムＰ３に入射する。
【００５３】
第３の直角プリズムＰ３では、光学面７が光学面５と対向している。すなわち、光学面５と光学面７とが接するように、第２の直角プリズムＰ２と第３の直角プリズムＰ３とが接合されている。２つのプリズムの接合方法としては、接合剤による方法や、オプティカルコンタクトによる方法がある。第２の直角プリズムＰ２と第３の直角プリズムＰ３は、どちらの方法で接合されていても良い。
【００５４】
第２の直角プリズムＰ２を出射した光は、光学面７に入射する。光学面７は、分割素子ＢＳにおける物体側光学面に該当する。光学面７は透過面として機能する。第２の直角プリズムＰ２から光学面７に入射した光は、光学面７を透過する。
【００５５】
光学面７を透過した光は、光学面８に入射する。光学面８は、分割素子ＢＳにおける像側光学面に該当する。光学面８は反射面として機能する。光学面７側から光学面８に入射した光は、光学面８で反射される。
【００５６】
光学面８における光の反射には、全反射による光の反射と、全反射によらない光の反射と、がある。前者では、第３の直角プリズムＰ３における最小頂角は、光学面７側から光学面８に入射した光が、光学面８で全反射を生じる角度に設定されている。後者では、光学面８に反射膜が形成されている。図１に示す分割素子ＢＳでは、光学面８は、全反射面になっている。
【００５７】
光学面８で反射された光は、光学面９に入射する。光学面９は、分割素子ＢＳにおける出射面に該当する。光学面９は透過面として機能する。光学面８側から光学面９に入射した光は、光学面９を透過する。
【００５８】
光学面９を透過した光は、第３の直角プリズムＰ３から出射する。そして、図２（ｂ）に示すように、所定の位置に第２の光学像Ｉ２が形成される。光学面９における光軸ＡＸ２（以下、「光軸ＡＸ２」という）は、光学面８から光学面９に到る光路の光軸である。第２の光学像Ｉ２は、光軸ＡＸ２上に形成される。
【００５９】
第３の直角プリズムＰ３では、光学面７から光学面８に到る光路と、光学面８から光学面９に到る光路とによって、第２の光路ＯＰ２が形成される。このように、第３の直角プリズムＰ３は、第２の光路ＯＰ２を有する。
【００６０】
図２（ｂ）に示すように、所定の位置は同一の平面ＰＬと一致している。よって、第１の光学像Ｉ１と第２の光学像Ｉ２は、共に同一の平面ＰＬ内に同時に形成される。また、光学分割面から第１の光学像Ｉ１までの距離と、光学分割面から第２の光学像Ｉ２までの距離とは、略等しくなっている。
【００６１】
また、第１の光学像の領域Ｉａ１と第２の光学像の領域Ｉａ２とは、空間的に離れている。すなわち、第１の光学像の領域Ｉａ１と第２の光学像の領域Ｉａ２は、互いに重複する領域を持たない。
【００６２】
図２（ｂ）では、同一の平面ＰＬは、分割素子ＢＳの出射面と一致していない。しかしながら、同一の平面ＰＬは、分割素子ＢＳの出射面と一致していても良い。
【００６３】
図３は、光学ユニットの構成を示す図であって、（ａ）は、第１実施形態の光学ユニットの構成を示す図、（ｂ）は、従来の光学ユニットの構成を示す図である。
【００６４】
第１の光学像Ｉ１と第２の光学像Ｉ２の間の領域Ｄには、像が形成されていない。図３（ａ）と図３（ｂ）を比較すると、領域Ｄは、第１実施形態の光学ユニットの方が、従来の光学ユニットよりも狭くなっている。このように、第１実施形態の光学ユニットでは、２つの光学像の間隔が広がらない。
【００６５】
また、図３（ａ）と図３（ｂ）を比較すると、光学分割面から第２の光学像Ｉ２までの距離は、第１実施形態の光学ユニットの方が、従来の光学ユニットよりも短くなっている。よって、第１実施形態の光学ユニットでは、光学ユニットの全長を、従来の光学ユニットに比べて短くすることができる。
【００６６】
また、第１の光学像Ｉ１と第２の光学像Ｉ２を単一の撮像素子で撮像する場合、第１実施形態の光学ユニットでは、領域Ｄが従来の光学ユニットに比べて狭い。よって、第１実施形態の光学ユニットでは、従来の光学ユニットに比べて撮像素子の撮像面を小さくすることができる。
【００６７】
第２実施形態の光学ユニットについて説明する。図４は、第２実施形態の光学ユニットの構成を示す図である。第２実施形態の光学ユニットＯＰＵ’は、図４に示すように、対物光学系ＯＢＪと、分割素子ＢＳ’と、を有する。対物光学系ＯＢＪは、複数のレンズを有する。図４に示す対物光学系ＯＢＪは、図１に示す対物光学系ＯＢＪと同じである。
【００６８】
対物光学系ＯＢＪによって、光学像が形成される。対物光学系ＯＢＪから光学像までの間の光路中に、分割素子ＢＳ’が配置されている。
【００６９】
図４は、光学ユニットの構成だけでなく、撮像装置の構成も示している。撮像装置は、光学ユニットＯＰＵ’と撮像素子ＩＭとを有する。光学像の位置に撮像素子ＩＭを配置することで、光学像を撮像することができる。
【００７０】
分割素子ＢＳ’について説明する。図５は分割素子ＢＳ’の全体を示す図である。分割素子ＢＳ’の構造は、分割素子ＢＳの構造と基本的に同じである。よって、詳細な説明は省略する。
【００７１】
図５に示すように、分割素子ＢＳ’は、対物光学系ＯＢＪ側から順に、第１の直角プリズムＰ１’と、第２の直角プリズムＰ２’と、第３の直角プリズムＰ３’と、を有する。第１の直角プリズムＰ１’、第２の直角プリズムＰ２’及び第３の直角プリズムＰ３’は、光軸ＡＸに沿って配置されている。
【００７２】
第１の直角プリズムＰ１’は、光学面１’と、光学面２’と、光学面３’と、を有する。光学面１’、光学面２’及び光学面３’は、いずれも平面である。光学面３’は、非光学面であっても良い。第２の直角プリズムＰ２’は、光学面４’と、光学面５’と、光学面６’と、を有する。光学面４’、光学面５’及び光学面６’は、いずれも平面である。第３の直角プリズムＰ３’は、光学面７’と、光学面８’と、光学面９’と、を有する。光学面７’、光学面８’及び光学面９’は、いずれも平面である。
【００７３】
第１の直角プリズムＰ１’では、光学面１’と光学面２’とで形成される角度が、最小頂角になっている。よって、第１の直角プリズムＰ１’では、最小頂角を形成する２つの光学面が、共に、光軸ＡＸ上に位置する。
【００７４】
第２の直角プリズムＰ２’では、光学面４’と光学面５’とで形成される角度が、最小頂角になっている。よって、第２の直角プリズムＰ２’では、最小頂角を形成する２つの光学面が、共に、光軸ＡＸ上に位置する。
【００７５】
第３の直角プリズムＰ３’では、光学面７’と光学面８’とで形成される角度が、最小頂角になっている。よって、第３の直角プリズムＰ３’では、最小頂角を形成する２つの光学面が、共に、光軸ＡＸ上に位置する。
【００７６】
光学面１’は、分割素子ＢＳ’における入射面に該当する。このように、分割素子ＢＳ’における入射面は、第１の直角プリズムＰ１’に設けられている。
【００７７】
また、光学面１’は、光軸ＡＸに対して直交している。よって、第１の直角プリズムＰ１’は、分割素子ＢＳ’の入射面が光軸ＡＸと直交するように位置している。
【００７８】
光学面２’は、第１の直角プリズムＰ１’における透過光学面に該当する。光学面４’は、分割素子ＢＳにおける透過反射面に該当する。
【００７９】
光学面５’は、分割素子ＢＳ’における光学分割面に該当する。また、光学面５’は、光軸ＡＸと交わるように位置している。このように、分割素子ＢＳ’における光学分割面は、第２の直角プリズムＰ２’に設けられている。第２の直角プリズムＰ２’は、分割素子ＢＳ’の光学分割面が光軸ＡＸと交わるように位置している。
【００８０】
光学面６’は、分割素子ＢＳ’における出射面に該当する。光学面６’を透過した光は、第２の直角プリズムＰ２’から出射する。そして、所定の位置に第１の光学像が形成される。
【００８１】
第２の直角プリズムＰ２’では、光学面５’から光学面４’に到る光路と、光学面４’から光学面６’に到る光路とによって、第１の光路ＯＰ１’が形成される。このように、第２の直角プリズムＰ２’は、第１の光路ＯＰ１’を有する。
【００８２】
光学面７’は、分割素子ＢＳ’における物体側光学面に該当する。光学面８’は、分割素子ＢＳ’における像側光学面に該当する。
【００８３】
光学面９’は、分割素子ＢＳ’における出射面に該当する。光学面９’を透過した光は、第３の直角プリズムＰ３’から出射する。そして、所定の位置に第２の光学像が形成される。
【００８４】
第３の直角プリズムＰ３’では、光学面７’から光学面８’に到る光路と、光学面８’から光学面９’に到る光路とによって、第２の光路ＯＰ２’が形成される。このように、第３の直角プリズムＰ３’は、第２の光路ＯＰ２’を有する。
【００８５】
所定の位置は同一の平面と一致している。よって、第１の光学像と第２の光学像は、共に同一の平面内に同時に形成される。また、光学分割面から第１の光学像までの距離と、光学分割面から第２の光学像までの距離は、略等しくなっている。
【００８６】
また、第１の光学像の領域と第２の光学像の領域とは、空間的に離れている。すなわち、第１の光学像の領域と第２の光学像の領域は、互いに重複する領域を持たない。
【００８７】
同一の平面は、分割素子ＢＳ’の出射面と一致していなくても、一致していても良い。
【００８８】
第２実施形態の光学ユニットにおいても、領域Ｄは、第２実施形態の光学ユニットの方が、従来の光学ユニットよりも狭くなっている。このように、第２実施形態の光学ユニットでは、２つの光学像の間隔が広がらない。
【００８９】
また、第１の光学像と第２の光学像を単一の撮像素子で撮像する場合、第２実施形態の光学ユニットでは、領域Ｄが従来の光学ユニットに比べて狭い。よって、第２実施形態の光学ユニットでは、従来の光学ユニットに比べて撮像素子の撮像面を小さくすることができる。
【００９０】
また、分割素子ＢＳと分割素子ＢＳ’を比較すると、光軸ＡＸと光軸ＡＸ１とのなす角度は、光軸ＡＸと光軸ＡＸ１’とのなす角度よりも大きい。同様に、光軸ＡＸと光軸ＡＸ２とのなす角度は、光軸ＡＸと光軸ＡＸ２’とのなす角度よりも大きい。よって、光学像が形成される位置は、分割素子ＢＳと分割素子ＢＳ’とで異なる。これは、本実施形態の光学ユニットでは、像面の位置を自由に設定できることを意味する。
【００９１】
更に、分割素子ＢＳにおける入射面と分割素子ＢＳ’ における入射面は、共に、光軸ＡＸに対して直交している。よって、本実施形態の光学ユニットでは、片ボケを抑えることができる。
【００９２】
このように、本実施形態の光学ユニットでは、どの位置に像面を設定しても、光学ユニットにおける諸収差は良好に補正されている。
【００９３】
第１実施形態の光学ユニットと第２実施形態の光学ユニット（以下、「本実施形態の光学ユニット」という）では、光学分割面は、入射した光の強度を、所定の割合で、第１の光路と第２の光路とに分ける面であることが好ましい。
【００９４】
このようにすることで、観察目的や診断方法に応じて、光強度が等しい２つの光学像や光強度が異なる２つの光学像を、同時に形成することができる。また、撮像素子で光学像を撮像することで、明るさが異なる２つの画像を取得することができる。
【００９５】
光学分割面は、ハーフミラー面であることが好ましい。このようにすることで、第１の光学像の光強度と第２の光学像の光強度とを、等しくすることができる。
【００９６】
本実施形態の光学ユニットでは、第１の光路における光路長と第２の光路における光路長とが異なることが好ましい。
【００９７】
このようにすることで、被写体までの距離が異なる２つの光学像を、同時に形成することができる。例えば、第２の光学像に対応する被写体の位置を、第１の光学像に対応する被写体の位置よりも物体側、あるいは像側にすることができる。そうすることで、２つの光学像の焦点深度が連続的につながることができ、その結果、被写界深度の深い光学像を形成することができる。
【００９８】
光学分割面をハーフミラー面にすると、第１の光学像の明るさと第２の光学像の明るさを、略等しくすることができる。よって、明るさが著しく変化する境界が存在しない被写界深度の深い光学像を形成することができる。また、撮像素子で光学像を撮像することで、明るさが著しく変化する境界が存在しない被写界深度の深い画像を取得することができる。
【００９９】
第１の光路における光路長と第２の光路における光路長とを異ならせるには、例えば、第２の直角プリズムの形状と第３の直角プリズムの形状とを異ならせれば良い。
【０１００】
本実施形態の光学ユニットでは、光路分割面は、第１の光路における光の偏光方向と第２の光路における光の偏光方向とを異ならせる面であることが好ましい。
【０１０１】
このようにすることで、観察目的や診断方法に応じて、偏光状態が異なる２つの光学像を、同時に形成することができる。また、撮像素子で光学像を撮像することで、偏光状態が異なる２つの画像を取得することができる。
【０１０２】
光学分割面としては、例えば、偏光ビームスプリット面がある。偏光ビームスプリット面を用いることで、例えば、第１の光学像としてＰ偏光の光学像を形成し、第２の光学像としてＳ偏光の像を形成することができる。
【０１０３】
本実施形態の光学ユニットでは、光路分割面は、第１の光路における光の波長と第２の光路における光の波長とを異ならせる面であることが好ましい。
【０１０４】
このようにすることで、観察目的や診断方法に応じて、光の波長が異なる２つの光学像を、同時に形成することができる。また、撮像素子で光学像を撮像することで、光の波長が異なる２つの画像を取得することができる。
【０１０５】
光学分割面としては、例えば、ダイクロイックミラー面がある。ダイクロイックミラー面を用いることで、例えば、第１の光学像として短波長の光学像（例えば、青色の光学像）を形成し、第２の光学像として長波長の光学像（例えば、赤色の光学像）を形成することができる。
【０１０６】
また、撮像素子で光学像を撮像することで、短波長の光の画像（例えば、青色の画像）と、長波長の光の画像（例えば、赤色の画像）を取得することができる。
【０１０７】
本実施形態の光学ユニットでは、第１の光路における光路長と前記第２の光路における光路長が同じであることが好ましい。
【０１０８】
このようにすることで、１つの被写体から、光学情報が異なる２つの光学像を、同時に形成することができる。
【０１０９】
第１の光路における光路長と第２の光路における光路長とを同じにするには、例えば、第２の直角プリズムの形状と第３の直角プリズムの形状とを同じにすれば良い。
【０１１０】
本実施形態の光学ユニットでは、第１の直角プリズムと第２の直角プリズムとの間に、エアーギャップが設けられていることが好ましい。
【０１１１】
本実施形態の光学ユニットでは、光学面５、５’で反射された光は、光学面４、４’で全反射される。すなわち、光学分割面で反射された光は、透過反射面で全反射される。
【０１１２】
光学面４、４’には、対物光学系ＯＢＪ側から、軸上光束と軸外光束が、共に収斂光束となって入射する。そして、軸上光束と軸外光束は、各々、光学面４、４’を通過し、光学面５、５’で反射されて、再び光学面４、４’に到達する。
【０１１３】
図２（ａ）は、光軸ＡＸと光軸ＡＸ１とのなす角度が大きい場合を示している。この場合、光学面４における光軸ＡＸ１の位置は、光学面４における光軸ＡＸの位置と近くなる。光軸ＡＸ１の位置が光軸ＡＸの位置に近づくと、光学面５は光軸ＡＸに対して直交する状態に近づく。
【０１１４】
光学面５から光学面４には、光学面４に対して様々な入射角で光が入射する。光学面５が光軸ＡＸに対して直交する状態に近づくと、光学面４における入射角が臨界角よりも小さい光が増える。すなわち、光学面４で全反射されない光が増える。
【０１１５】
光学面４で全反射されない光は、ゴーストやフレアの発生原因になる。ゴーストやフレアの発生を防ぐためには、光学像を形成する光束を予め細くしておき、光学面４で全反射されない光の発生を防ぐ必要がある。しかしながら、光束を細くすると、光学像の明るさが低下する。
【０１１６】
そこで、第１の直角プリズムＰ１と第２の直角プリズムＰ２との間に、エアーギャップを設ける。このようにすると、光学面４における臨界角を、第１の直角プリズムＰ１と第２の直角プリズムＰ２とが接合されているときの臨界角よりも大きくできる。そのため、第１の直角プリズムＰ１と第２の直角プリズムＰ２とを接合した場合に比べて、光束径を小さくすることなく光学面４で光を全反射させることができる。
【０１１７】
図５は、光軸ＡＸと光軸ＡＸ１’とのなす角度が大きい場合を示している。この場合、光学面５’は光軸ＡＸ’に対して直交する状態から大きく離れている。よって、光学面４における入射角が臨界角よりも小さい光はほとんど発生しない。
【０１１８】
その結果、第１の直角プリズムＰ１’と第２の直角プリズムＰ２’との間にエアーギャップを設けなくても、大きな径の光束を光学面４’で全反射させることができる。もちろん、第１の直角プリズムＰ１’と第２の直角プリズムＰ２’との間にエアーギャップを設けても良い。
【０１１９】
本実施形態の光学ユニットでは、分割素子は、同一の平面と対向する位置に出射面を有し、以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。
２０°＜α＜８５°      （１）
ここで、
αは、対物光学系の光軸と出射面における光軸とのなす角度、
である。
【０１２０】
条件式（１）の下限値を下回ると、分割素子の全長が長くなる。更に、第１の光学像と第２の光学像の間の領域Ｄが広くなる。そのため、第１の光学像と第２の光学像を単一の撮像素子で撮像する場合、撮像素子の撮像面を小さくすることが困難になる。
【０１２１】
条件式（１）の上限値を上回ると、第１の直角プリズムにおいて、光学面１と光学面２で形成される角が小さくなり過ぎる。そのため、第１の直角プリズムの製造が困難になる。また、光束径が小さくなり過ぎるので、明るい光学像を形成することが困難になる。
【０１２２】
出射面における光軸は、光学面５や光学面７と平行である。よって、対物光学系の光軸と出射面における光軸とのなす角度は、対物光学系の光軸と光学面５とのなす角度、又は対物光学系の光軸と光学面７とのなす角度と等しい。
【０１２３】
本実施形態の光学ユニットでは、第１の直角プリズムは、透過光学面を有し、入射面と透過光学面とで形成される頂角は３０°であり、第２の直角プリズムは、透過反射面を有し、透過反射面と光学分割面とで形成される頂角は４０°であり、第３の直角プリズムは、物体側光学面と像側光学面とを有し、物体側光学面と像側光学面とで形成される頂角は４０°であることが好ましい。
【０１２４】
このようにすることで、隣り合う光学像の間隔が狭く、光学像が形成される位置が限定されず、しかも全長が短い光学ユニットを実現することができる。
【０１２５】
本実施形態の光学ユニットでは、第１の直角プリズムは、透過光学面を有し、入射面と透過光学面とで形成される頂角は４５°であり、第２の直角プリズムは、透過反射面を有し、透過反射面と光学分割面とで形成される頂角は１５°であり、第３の直角プリズムは、物体側光学面と像側光学面とを有し、物体側光学面と像側光学面とで形成される頂角は１５°であることが好ましい。
【０１２６】
このようにすることで、隣り合う光学像の間隔が狭く、光学像が形成される位置が限定さない光学ユニットを実現することができる。
【０１２７】
本実施形態の撮像装置は、上述の光学ユニットと、単一の撮像面を有する撮像素子と、を備え、第１の光学像と第２の光学像を、単一の撮像面で撮像することを特徴とする。
【０１２８】
このようにすることで、撮像素子の撮像面が小さく、撮像素子を配置する位置が限定されない撮像装置を実現することができる。また、全長の短い撮像装置を実現することができる。
【０１２９】
本実施形態の光学ユニットに用いられる対物光学系の一例を図６に示す。
【０１３０】
対物光学系ＯＢＪは、平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、凹平負レンズＬ４と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、からなる。
【０１３１】
正メニスカスレンズＬ５と両凹負レンズＬ６とが接合されている。また、両凸正レンズＬ８と負メニスカスレンズＬ９とが接合されている。
【０１３２】
平凹負レンズＬ１と両凹負レンズＬ２との間に、光学フィルタＦ１が配置されている。また、両凹負レンズＬ６と平凸正レンズＬ７との間に、開口絞りＳが配置されている。
【０１３３】
以下に、上記実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各面の曲率半径、ｄは各光学部材の肉厚または空気間隔、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは各光学部材のｄ線に対するアッベ数である。
数値実施例
面番号       r           d            nd        νd
物体面       ∞         d0
1         ∞         0.6561      1.88300    40.76
2        1.9220      0.8049
3         ∞         0.9841      1.51800    75.00
4         ∞         0.1698
5       -5.6263      0.3856      1.88300    40.76
6        3.3960      0.3075
7       93.7165      0.7666      1.92286    18.90
8       -3.7545      0.7132
9      -79.2437      0.4920      1.51633    64.14
10         ∞         1.5581
11      -62.7030      0.878       1.92286    18.90
12       -2.8707      0.4100      2.00330    28.27
13        8.2363      0.0328
14(絞り)   ∞         0.0492
15         ∞         0.7784      1.48749    70.23
16       -2.3726      0.0820
17        3.6087      1.2486      1.48749    70.23
18       -1.8711      0.4920      1.92286    18.90
19       -2.9189      (D10)
【０１３４】
本実施形態の光学ユニットに用いられる分割素子の実施例を、図７と図８に示す。図７は、実施例１の分割素子を示す図である。図８は、実施例２の分割素子を示す図である。
【０１３５】
実施例１の分割素子は、第１の直角プリズムＰ１と、第２の直角プリズムＰ２と、第３の直角プリズムＰ３と、からなる。各プリズムにおける角度は以下の通りである。
対物光学系の光軸と出射面における光軸とのなす角度α：８０°
第１の直角プリズムＰ１における最小頂角            ：３０°
第２の直角プリズムＰ２における最小頂角            ：４０°
第３の直角プリズムＰ３における最小頂角            ：４０°
【０１３６】
実施例２の分割素子は、第１の直角プリズムＰ１と、第２の直角プリズムＰ２と、第３の直角プリズムＰ３と、からなる。各プリズムにおける角度は以下の通りである。
対物光学系の光軸と出射面における光軸とのなす角度α：３０°
第１の直角プリズムＰ１における最小頂角            ：４５°
第２の直角プリズムＰ２における最小頂角            ：１５°
第３の直角プリズムＰ３における最小頂角            ：１５°
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
以上のように、本発明は、２つの光学像の間隔が広がらず、像面の位置を自由に設定でき、収差が良好に補正された光学ユニットに有用である。また、撮像素子の撮像面が小さく、撮像素子の位置が自由に設定でき、高解像の画像を取得できる撮像装置に有用である。
【符号の説明】
【０１３８】
ＯＰＵ、ＯＰＵ’  光学ユニット
ＯＢＪ、ＯＢＪ’  対物光学系
ＢＳ、ＢＳ’  分割素子
ＩＭ  撮像素子
Ｌ１〜Ｌ９  レンズ
ＬＣ１、ＬＣ２  接合レンズ
Ｆ１  光学フィルタ
Ｐ１、Ｐ１’  第１の直角プリズム
Ｐ２、Ｐ２’  第２の直角プリズム
Ｐ３、Ｐ３’  第３の直角プリズム
ＯＰ１  第１の光路
ＯＰ２  第２の光路
ＡＸ  光軸
ＡＸ１  第１の光軸
ＡＸ２  第２の光軸
ＰＬ  同一の平面
Ｉ１  第１の光学像
Ｉ２  第２の光学像
Ｉａ１  第１の光学像の領域
Ｉａ２  第２の光学像の領域
Ｄ  第１の光学像と第２の光学像の間の領域
１、１’  光学面（入射面）
２、２’  光学面（透過光学面）
３        非光学面
３’      光学面
４、４’  光学面（透過反射面）
５、５’  光学面（光学分割面）
６、６’  光学面（出射面）
７、７’  光学面（物体側光学面）
８、８’  光学面（像側光学面）
９、９’  光学面（出射面）
【図１】
2017073283.tif 000003
【図２】
2017073283.tif 000004
【図３】
2017073283.tif 000005
【図４】
2017073283.tif 000006
【図５】
2017073283.tif 000007
【図６】
2017073283.tif 000008
【図７】
2017073283.tif 000009
【図８】
2017073283.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月27日(2017.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを有する対物光学系と、
前記対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、
前記分割素子は、前記対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、からなると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、
前記入射面は、前記第１の直角プリズムに設けられ、
前記第１の直角プリズムは、前記入射面が前記対物光学系の光軸と直交するように位置し、
前記光学分割面は、前記第２の直角プリズムと前記第３の直角プリズムとの境界に設けられ、
前記第２の直角プリズムは、前記光学分割面が前記対物光学系の光軸と交わるように位置し、
前記第２の直角プリズムは第１の光路を有し、
前記第３の直角プリズムは第２の光路を有し、
前記第１の光路における第１の光学像と前記第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、
前記第１の光学像の領域と前記第２の光学像の領域は、空間的に離れていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
前記光学分割面は、入射した光の強度を、所定の割合で、前記第１の光路と前記第２の光路とに分ける面であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記第１の光路における光路長と前記第２の光路における光路長とが異なることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項４】
前記光路分割面は、前記第１の光路における光の偏光方向と前記第２の光路における光の偏光方向とを異ならせる面であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記光路分割面は、前記第１の光路における光の波長と前記第２の光路における光の波長とを異ならせる面であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記第１の光路における光路長と前記第２の光路における光路長が同じであることを特徴とする請求項４に記載の光学ユニット。
【請求項７】
複数のレンズを有する対物光学系と、
前記対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、
前記分割素子は、前記対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、を有すると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、
前記入射面は、前記第１の直角プリズムに設けられ、
前記第１の直角プリズムは、前記入射面が前記対物光学系の光軸と直交するように位置し、
前記光学分割面は、前記第２の直角プリズムに設けられ、
前記第２の直角プリズムは、前記光学分割面が前記対物光学系の光軸と交わるように位置し、
前記第２の直角プリズムは第１の光路を有し、
前記第３の直角プリズムは第２の光路を有し、
前記第１の光路における第１の光学像と前記第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、
前記第１の光学像の領域と前記第２の光学像の領域は、空間的に離れており、
前記分割素子は、前記同一の平面と対向する位置に出射面を有し、
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする光学ユニット。
２０°＜α＜８５°    （１）
ここで、
αは、前記対物光学系の光軸と前記出射面における光軸とのなす角度、
である。
【請求項８】
前記第１の直角プリズムは、透過光学面を有し、
前記入射面と前記透過光学面とで形成される頂角は３０°であり、
前記第２の直角プリズムは、透過反射面を有し、
前記透過反射面と前記光学分割面とで形成される頂角は４０°であり、
前記第３の直角プリズムは、物体側光学面と像側光学面とを有し、
前記物体側光学面と前記像側光学面とで形成される頂角は４０°であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項９】
前記第１の直角プリズムは、透過光学面を有し、
前記入射面と前記透過光学面とで形成される頂角は４５°であり、
前記第２の直角プリズムは、透過反射面を有し、
前記透過反射面と前記光学分割面とで形成される頂角は１５°であり、
前記第３の直角プリズムは、物体側光学面と像側光学面とを有し、
前記物体側光学面と前記像側光学面とで形成される頂角は１５°であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学ユニットと、
単一の撮像面を有する撮像素子と、を備え、
前記第１の光学像と前記第２の光学像を、前記単一の撮像面で撮像することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の光学ユニットと、
単一の撮像面を有する撮像素子と、を備え、
前記第１の光学像と前記第２の光学像を、前記単一の撮像面で撮像することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
複数のレンズを有する対物光学系と、
前記対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、
前記分割素子は、前記対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、を有すると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、
前記入射面は、前記第１の直角プリズムに設けられ、
前記第１の直角プリズムは、前記入射面が前記対物光学系の光軸と直交するように位置し、
前記光学分割面は、前記第２の直角プリズムに設けられ、
前記第２の直角プリズムは、前記光学分割面が前記入射面に対して直交している光軸と交わるように位置し、
前記第２の直角プリズムは第１の光路を有し、
前記第３の直角プリズムは第２の光路を有し、
前記第１の光路における第１の光学像と前記第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、
前記第１の光学像の領域と前記第２の光学像の領域は、空間的に離れていることを特徴とする光学ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光学ユニットは、
複数のレンズを有する対物光学系と、
対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、
分割素子は、対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、からなると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、
入射面は、第１の直角プリズムに設けられ、
第１の直角プリズムは、入射面が対物光学系の光軸と直交するように位置し、
光学分割面は、第２の直角プリズムと第３の直角プリズムとの境界に設けられ、
第２の直角プリズムは、光学分割面が対物光学系の光軸と交わるように位置し、
第２の直角プリズムは第１の光路を有し、
第３の直角プリズムは第２の光路を有し、
第１の光路における第１の光学像と第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、
第１の光学像の領域と第２の光学像の領域は、空間的に離れていることを特徴とする。
また、本発明の別の光学ユニットは、
複数のレンズを有する対物光学系と、
対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、
分割素子は、対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、を有すると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、
入射面は、第１の直角プリズムに設けられ、
第１の直角プリズムは、入射面が対物光学系の光軸と直交するように位置し、
光学分割面は、第２の直角プリズムに設けられ、
第２の直角プリズムは、光学分割面が対物光学系の光軸と交わるように位置し、
第２の直角プリズムは第１の光路を有し、
第３の直角プリズムは第２の光路を有し、
第１の光路における第１の光学像と第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、
第１の光学像の領域と第２の光学像の領域は、空間的に離れており、
分割素子は、同一の平面と対向する位置に出射面を有し、
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
２０°＜α＜８５°    （１）
ここで、
αは、対物光学系の光軸と出射面における光軸とのなす角度、
である。
また、本発明の別の光学ユニットは、
複数のレンズを有する対物光学系と、
対物光学系よりも像側に配置された分割素子と、を有し、
分割素子は、対物光学系側から順に、第１の直角プリズムと、第２の直角プリズムと、第３の直角プリズムと、を有すると共に、入射面と、光学分割面と、を有し、
入射面は、第１の直角プリズムに設けられ、
第１の直角プリズムは、入射面が対物光学系の光軸と直交するように位置し、
光学分割面は、第２の直角プリズムに設けられ、
第２の直角プリズムは、光学分割面が入射面に対して直交している光軸と交わるように位置し、
第２の直角プリズムは第１の光路を有し、
第３の直角プリズムは第２の光路を有し、
第１の光路における第１の光学像と第２の光路における第２の光学像は、共に同一の平面内に形成され、
第１の光学像の領域と第２の光学像の領域は、空間的に離れていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2017073283.tif 000011
【国際調査報告】
2017073283.tif 000012
2017073283.tif 000013