(57)【要約】【課題】フィルタの表面反射によるフレア光を除去し、且つ、どのような角度を持った入射光束に対しても色ムラの発生しにくい、高い色再現性を有する顕微鏡用の電子撮像装置を提供する。【解決手段】光学装置を接続する接続部２と、該光学装置から入射してくる７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の光に対する透過率が５０％以下である２つの光学素子３１，３２と、電子撮像素子４とを有している。光学素子３１は、次の条件式を満足する。２×Ｌ１×ｔａｎ２θ＋Ｌ１×ｔａｎ４θ≧Ｌ２／２ただし、Ｌ１は光学素子３１の面３１ａから電子撮像素子４の受光面４ａまでの光軸上の距離、Ｌ２は電子撮像素子４の受光部における有効撮像範囲の短辺の長さ、θは前記光軸に垂直な方向の基準軸と光学素子３１の面３１ａとのなす角度である。光学素子３２は、前記基準軸と面３２ａとのなす角が−θとなるように配置されている。【選択図】  図２
2004165723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置を接続する接続部と、該光学装置から入射してくる所定波長領域の光に対し所定値以下の同じ透過率特性を有する２つの光学素子と、電子撮像素子とを有することを特徴とする電子撮像装置。
【請求項２】
前記夫々の光学素子は、光学装置から入射してくる光のうち少なくとも７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の光に対する透過率が５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子撮像装置。
【請求項３】
前記２つの光学素子のうち電子撮像素子側の光学素子が、次の条件式を満足するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子撮像装置。
２×Ｌ１×ｔａｎ２θ＋Ｌ１×ｔａｎ４θ≧Ｌ２／２
ただし、Ｌ１は前記電子撮像素子側の光学素子の電子撮像素子とは反対側の面から前記電子撮像素子の受光面までの光軸上の距離、Ｌ２は前記電子撮像素子の受光部における有効撮像範囲の短辺の長さ、θは前記光軸に垂直な方向を基準軸とした時の該基準軸と前記電子撮像素子側の光学素子の電子撮像素子とは反対側の面とのなす角度である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は標本の撮影（撮像）に用いられる電子撮像装置に関する。特に、顕微鏡に取り付けて使用する顕微鏡用電子撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ等の撮像素子を用いた従来の撮像装置には、撮影光路中に各種フィルタを配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−１０４１９２号公報
【０００４】
この種の撮像装置では、ＣＣＤが人間の目で認識できない、より長波長側の光にも高い感度を持つといった一般的特性を持ち、そのままでは人が目で観察した像とは印象の大きく異なる画像しか得られない。このため、他の多くの電子撮像装置と同様に、本体内にＩＲカットフィルタを内蔵して人間の目の分光感度特性に近付けるようにしている。
その場合、ＩＲカットフィルタとして吸収タイプ（色ガラスタイプ）のものを用いると、一般的に分光特性が急峻でなくカメラの色再現性が劣ってしまう。このため、ＩＲカットフィルタとしては、分光特性がより急峻である干渉膜コートタイプのものが使用されているものもある。また、その場合、干渉膜コート面は表面反射率が若干大きいため、フィルタの表面反射光を撮影画面の外に逃がすように傾けて配置し、フレア光の発生を防止しようとしたものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、干渉膜コートは、一般的に、光が膜に垂直に入射することを前提に膜設計がなされているため、傾き角度が僅かであっても、厳密には分光特性が変化する。
このような性質を有する干渉膜コートタイプのＩＲカットフィルタを、例えばＣＣＤの短辺方向に傾けて配置した場合には、画面の上側と下側とでフィルタに対する光の入射角度が異なるため分光特性も非対称となり、最悪の場合には撮影画像の上側と下側とで色合いが異なるといった色ムラ現象が発生してしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、フィルタの表面反射によるフレア光の発生を極力防止し、且つ、どのような角度を持った入射光束に対しても色ムラの発生しにくい、高い色再現性を有する顕微鏡用の電子撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による撮像装置は、光学装置を接続する接続部と、該光学装置から入射してくる所定波長領域の光に対し所定値以下の透過率を有する２つの光学素子と、電子撮像素子とを有することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明では、前記夫々の光学素子は、光学装置から入射してくる光のうち少なくとも７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の光に対する透過率が５０％以下であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明では、前記２つの光学素子のうち電子撮像素子側の光学素子が、次の条件式（１）を満足するように配置されていることが好ましい。
２×Ｌ１×ｔａｎ２θ＋Ｌ１×ｔａｎ４θ≧Ｌ２／２    ・・・（１）
ただし、Ｌ１は前記電子撮像素子側の光学素子の電子撮像素子とは反対側の面から前記電子撮像素子の受光面までの光軸上の距離、Ｌ２は前記電子撮像素子の受光部における有効撮像範囲の短辺の長さ、θは前記光軸に垂直な方向を基準軸とした時の該基準軸と前記電子撮像素子側の光学素子の電子撮像素子とは反対側の面とのなす角度である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用について説明する。
本発明のように、ほぼ同じ分光特性を持つＩＲカットフィルタを２枚用いれば、これらを光軸方向にＶの字になるように配置することで、フィルタの表面反射によるフレア光を低減し、且つ、どのような角度を持った入射光束に対しても色ムラの発生しにくい、高い色再現性を有する顕微鏡用デジタルカメラを実現することができる。なお、２枚のＩＲカットフィルタの配置は、光軸を含む平面のうち、撮像素子（ＣＣＤ）の短辺方向と同じ方向を持つ平面内でＶの字になるようにする。
【００１１】
電子撮像素子の受光部の前面（光が入射する側）には、受光部保護のために略平行平面形状のガラス板が設けられている。電子撮像装置を顕微鏡に接続した際に発生するフレアは、この略平行平面ガラスや受光面で主に発生すると考えられる。それは、この略平行平面ガラスや受光面の表面の反射率が比較的高いからである。受光部に入射する光のうち、一部の光は略平行平面ガラスや受光面の表面で反射する。そして、この反射光は顕微鏡光学系のレンズやその他の光学素子で、再び電子撮像素子に向かって反射される。これが複数回繰り返され、いわゆる多重反射が生じる。その結果、スポット状のフレア（以下、スポットフレアと称する）を生じる。
この時、平行平面ガラスの表面の反射率が高いと、スポットフレアの光量（光強度）も大きくなる。そのため、スポットフレアが像と一緒に撮像されることになる。特に、光軸近傍は明るいスポットフレアが発生しやすい。
【００１２】
ところで、電子撮像装置では、一般的に人間の目の分光感度特性に近づけるために、ＩＲカットフィルタを電子撮像素子の手前に配置する。このＩＲカットフィルタは吸収タイプ（色ガラスタイプ）のものと、干渉コートタイプのものがある。干渉コートタイプのものは吸収タイプのものよりも分光特性が急峻なため、色再現性に優れるが、反面表面反射率が若干大きい。
【００１３】
そこで、ＩＲカットフィルタのコート面を光軸に対して傾けて配置するのがよい。このようにすれば、略平行平面ガラスや受光面の表面で反射した光がさらにＩＲカットフィルタのコート面との間で多重反射して発生するフレアも低減することができる。この時、コート面の傾き角は、コート面で反射した光が電子撮像素子の有効撮像範囲外に到達するような角度にすることが望ましい。ただし、傾き角度が大きすぎると、ＩＲカットフィルタを設置するのに必要な空間が大きくなる。この結果、電子撮像装置をコンパクトにできない。また、マウントの規格を満たせなかったりする。
【００１４】
また、干渉膜コートタイプでは、特定の入射角（多くの場合、コート面に対して垂直入射）の光線に対して最適な分光透過率特性が得られるように干渉膜が設計されている。そのため、傾き角が特定の角度から大きくずれると、最適な分光透過率特性を得ることができない。
【００１５】
そこで、ＩＲカットフィルタの設置空間を極力小さくし、なお且つ入射光線角度に対する干渉膜の特性を維持するには、コート面が有効撮像範囲の短辺方向に傾くようにＩＲカットフィルタを配置するのが望ましい。また、干渉膜コート面の反対側の面にはマルチコートを施すと、より表面反射光の強度を弱めることができる。
【００１６】
この場合、コート面の傾き角度は、次の条件式（１）を満足することが望ましい。
２×Ｌ１×ｔａｎ２θ＋Ｌ１×ｔａｎ４θ≧Ｌ２／２    …（１）
ただし、Ｌ１は、電子撮像素子側のＩＲカットフィルタの電子撮像素子とは反対側の面から電子撮像素子の受光面までの光軸上の距離である。また、Ｌ２は、電子撮像素子の受光部における有効撮像範囲の短辺方向の長さである。また、θは、前記光軸に垂直な方向を基準軸とした時、この基準軸とコート面とのなす角度である。
【００１７】
上記条件式（１）は、ＩＲカットフィルタで反射し電子撮像素子に向かって進む光が、電子撮像素子の受光部に一度だけしか到達しないことを規定する条件である。この点について、図１を用いて説明する。
標本からの光はＩＲカットフィルタＦ２，Ｆ１を通過して、電子撮像素子の受光部ＩＭに到達する。到達した光のうち一部の光（ここでは、軸上の光）は、受光部ＩＭの表面で反射される（光線▲１▼）。次に、光線▲１▼はＩＲカットフィルタＦ１のコート面（干渉膜がコートされている面）に入射する。ここで、光軸に垂直な方向（あるいは受光部ＩＭの受光面に平行な方向）を基準軸とすると、この基準軸に対してコート面が角度θ、−θだけ傾くように、ＩＲカットフィルタＦ１，Ｆ２は配置されている。すなわち、ＩＲカットフィルタＦ１，Ｆ２のコート面と受光部ＩＭの受光面は非平行になっている。そのため、コート面に入射した光（光線▲１▼）は、光軸に対して２θの角度で受光部ＩＭに向かって反射される（光線▲２▼）。
受光部ＩＭに向かって進んだ光線▲２▼は受光部ＩＭの表面で反射され、再びＩＲカットフィルタＦ１に向かう（光線▲３▼）。ところが、上述のようにコート面は基準軸に対して傾いている。そのため、光線▲３▼は光線▲１▼よりも更に大きな角度で反射され、受光部ＩＭに向かって進む（光線▲４▼）。この結果、受光部ＩＭに向かって進む光線▲４▼は、受光部ＩＭの有効撮像範囲の外側を通過する。よって、受光部ＩＭに入射する光線のうち、ＩＲカットフィルタＦ１のコート面の反射による光は光線▲２▼のみになる。
【００１８】
このように、上記条件式（１）を満足すると、ＩＲカットフィルタで反射された光（軸上の光）は、１度しか電子撮像素子の受光部に到達しない。しかも、ＩＲフィルタ（のコート面）の傾き角は小さくて済む。したがって、フレアの発生を最小限に抑え、尚且つＩＲカットフィルタの配置空間を小さくすることができる。また、傾き角を小さくできるので、ＩＲカットフィルタの分光透過率特性を、傾けていないときの分光透過率特性から大きく崩すことなく維持することができる。
上記条件式（１）を満足しない場合、ＩＲカットフィルタのコート面で反射されて電子撮像素子に到達する光（軸上の光）が、少なくとも２回発生する。この結果、フレアが多く発生してしまうので好ましくない。
【００１９】
なお、上記条件式（１）を近似した下記の条件式（１’）を満足するようにしてもよい。
２×Ｌ１×ｔａｎ４θ≧Ｌ２／２                          …（１’）
【００２０】
また、次の条件式（２）を満足するのが好ましい。
Ｌ１×ｔａｎ２θ≧Ｌ２／２                          …（２）
条件式（２）を満足する場合、ＩＲカットフィルタのコート面から電子撮像素子に向かって進む光、即ち図１の光線▲２▼が電子撮像素子の受光部に一度も到達しない。よって、フレアの発生を抑えることができる。なお、上記条件式（１）は、ＩＲカットフィルタを配置する空間に余裕がある場合に適している。
【００２１】
また、このＩＲカットフィルタで受光面へのゴミの落下や傷を防止するための防塵ガラスを兼ねることができる。上述のように、電子撮像素子の受光部の前方には、平行平面ガラスが設けられている。この平行平面ガラスは、ＩＲカットフィルタよりも更に像位置（受光面）に近い。そのため、平行平面ガラス上にゴミや傷があると、それらが画像に映り込んでしまうので問題となる。
しかしながら、ＩＲカットフィルタがあることにより、受光部に設けられた平行平面ガラスへのゴミの落下や、平行平面ガラスに傷が付くことを防止できる。
【００２２】
なお、ＩＲカットフィルタは、受光面からより離れた位置に配置するほど防塵効果が高く、ＩＲカットフィルタの傷や付着したゴミの画像への映り込みも少なくなる。さらに、一般的に膜の層数がマルチコートよりもはるかに多くなるＩＲカットコート面では膜の欠陥であるピンホール等も生じ易い。このため、特にＣＣＤに近い方のＩＲカットフィルタ３１（又はＦ１）においては、マルチコート面よりもＩＲカットコート面をＣＣＤから遠くなるように配置するのが、膜の欠陥の画面への映り込みが少なくなるので好ましい。
【００２３】
上述のように、電子撮像素子に近い側のＩＲカットフィルタを傾けて配置すると、フレア光を低減できる。しかし、電子撮像素子（ＣＣＤ）の短辺方向に傾けて配置した場合には、画面の上側と下側とでフィルタに対する光の入射角度が異なるため分光特性も非対称となり、最悪の場合には撮影画像の上側と下側とで色合いが異なるといった色ムラ現象が発生してしまうおそれがある。
そこで、本発明の撮像装置においては、２つの光学素子（ＩＲカットフィルタ）のうち接続部側の光学素子は、光軸に垂直な方向を基準軸とした時の該基準軸と接続部側の光学素子の電子撮像素子側の面とのなす角が、光軸に垂直な方向を基準軸とした時の該基準軸と電子撮像素子側の光学素子の電子撮像素子とは反対側の面とのなす角度に対し負の符号を掛けた角度にほぼ一致する角度でもって配置されているのが好ましい。
【００２４】
例えば、図１に示すように、接続部側のＩＲカットフィルタＦ２を電子撮像素子側のＩＲカットフィルタＦ１と光軸に対し垂直な軸に対して、対称的に傾けて配置する（図１では、該垂直な軸とＩＲカットフィルタＦ２とのなす角度は−θ、該垂直な軸とＩＲカットフィルタＦ１とのなす角度はθである）。このようにすれば、電子撮像素子側のＩＲカットフィルタをフレア除去のために傾けて配置したことに伴う色ムラの発生を接続部側のＩＲカットフィルタで相殺して、低減させることができる。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図２は本発明による顕微鏡用電子撮像装置の一実施例を示す要部断面図である。
本実施例の電子撮像装置は、本体部１と、本体部１に接続されたマウント部２と、マウント部２に設けられたＩＲカットフィルタ３１，３２とで構成されている。本体部１は、電子撮像素子としてのＣＣＤ４を有している。また、マウント部２は一方の面が本体部１の面と接しており、ネジ止めされている。また反対側の面には、顕微鏡などの光学装置に接続するための接続部としてＣマウントが設けられている。
ＩＲカットフィルタ３１，３２は、光学装置から入射してくる光のうち、所定の波長領域の光の透過率を所定の値以下にまで低下させる作用を有する光学素子である。なお、図２において６は光軸である。
【００２６】
本実施例では、ＩＲカットフィルタ３１，３２は、平行平面ガラスに干渉膜タイプのＩＲカットコートが施されたものである。光軸６に対して垂直な方向を基準軸にすると、ＩＲカットフィルタ３１，３２はこの基準軸に対して傾斜角度θ＝２°，−２°傾けて配置されている。当然、ＩＲカットフィルタ３１，３２のコート面も基準軸に対して傾斜角度θ＝２°，−２°傾いている。また、傾斜方向は受光面ａの短辺方向に沿う方向である。また、ＩＲカットフィルタ３１の面３１ａからＣＣＤ４の受光面４ａまでの光軸６上の距離Ｌ１は１３ｍｍである。また、ＣＣＤ４における有効撮像範囲の短辺の長さＬ２は６．６ｍｍである。
また、ＩＲカットフィルタ３１，３２の透過率は、波長４１０ｎｍ〜６２５ｎｍの範囲において９０％を上回り、波長７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲において５％以下となっている。干渉膜タイプのＩＲカットフィルタ３１，３２の分光透過率特性を図３に示す。
なお、本実施例は条件式（１）を満たしているが、条件式（２）は満たしていない。条件式（２）を満たすためには７．２°以上傾けなければならない。
【００２７】
本実施例では、ＩＲカットフィルタ３１は、このＩＲカットコート面３１ａが受光面４ａとは反対側（光学装置側）になるように配置されている。これにより、反射率が高いコート面を受光面４ａから離すことができる。
また、ＩＲカットフィルタ３１，３２は挿脱可能となっていている。本実施例では、マウント部２が、ネジによって本体部１に取り付けられている。よって、このネジを外すことによって、ＩＲカットフィルタ３１，３２とは異なる分光透過率特性を有するＩＲカットフィルタ３１’，３２’に交換することができるようになっている。
【００２８】
例えば、ＩＲカットフィルタ３１，３２の代わりに、透過率が波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲において９０％を上回り、波長７００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲において６％以下となっている色ガラスタイプのＩＲカットフィルタ３’１，３’２を用いても良い。色ガラスタイプのＩＲカットフィルタ３’１，３’２の分光透過率特性を図４に示す。
なお、色ガラスタイプのＩＲカットフィルタ３’１，３’２に交換した場合も、面３’１ａからＣＣＤ４の受光面４ａまでの光軸６上の距離Ｌ１、傾斜角度（θ，−θ）及び傾斜方向は、干渉膜タイプのＩＲカットフィルタ３１，３２とほぼ同じである。
また、色ガラスタイプのＩＲカットフィルタの場合、両面にマルチコートを施せば表面反射を抑えることができる。よって、このようすれば、傾けて配置しなくても良いが、傾けて配置すればよりフレア光の発生を防止することができる。
このように構成された本実施例の電子撮像装置は、標本撮影を行なう場合に、マウント部２を介して図示省略した顕微鏡に接続して用いられる。
【００２９】
本実施例によれば、ＩＲカットフィルタ３１，３２は干渉膜コートのものを用いている。そのため、吸収型フィルタのように泡やブツ等が撮影画像に映り込むことが少ない。
【００３０】
また、本実施例の電子撮像装置では、ＩＲカットフィルタ３１，３２を、ＣＣＤ４の受光面４ａに対して上述のような相対的配置関係をもって傾けて配置した。これにより、ＩＲカットコート面で反射した光が受光部に到達する回数が１回以下になり、フレアの発生を抑えることができるとともに、色ムラの発生を低減させることができる。さらに、ＩＲカットフィルタ３１，３２をＣＣＤ４の有効撮像範囲の短辺方向に傾けたので、傾き角度が小さて済み、ＩＲカットフィルタの設置空間を極力小さくすることができる。
また、ＩＲカットフィルタ３１，３２、ＩＲカットフィルタ３’１，３’２を挿脱して交換可能に構成したので、標本の種類や検鏡方法に応じて分光透過率特性の異なるＩＲカットフィルタ３１，３２又はＩＲカットフィルタ３’１，３’２を用いることで、より広範囲の撮像をすることができる。
【００３１】
なお、本実施例では、平行平面ガラスは反射防止コートが施されていないものとして扱った。しかし、反射防止コートを施せば、フレアの発生を抑える効果はより大きい。したがって、反射防止コートを施した略平行平面ガラスとＩＲカットフィルタを組み合わせれば、よりフレアの発生を抑えることができる。
また、光学素子を傾けてその表面反射に起因するフレアを低減させる効果は、ＩＲフィルタに限らず受光面の前に配置されるカメラ内光学素子全てで有効である。よって、条件式（１）または条件式（２）は、受光面の前に配置されるカメラ内光学素子全てに適用して良い。
【００３２】
以上説明したように、本発明の電子撮像装置は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような特徴も備えている。
【００３３】
（１）前記２つの光学素子のうち前記電子撮像素子側の光学素子が、次の条件式を満足するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子撮像装置。
Ｌ１×ｔａｎ２θ≧Ｌ２／２
ただし、Ｌ１は前記電子撮像素子側の光学素子の電子撮像素子とは反対側の面から前記電子撮像素子の受光面までの光軸上の距離、Ｌ２は前記電子撮像素子の受光部における有効撮像範囲の短辺の長さ、θは前記光軸に垂直な方向を基準軸とした時の該基準軸と前記電子撮像素子側の光学素子の電子撮像素子とは反対側の面とのなす角度である。
【００３４】
（２）前記２つの光学素子のうち前記接続部側の光学素子は、前記光軸に垂直な方向を基準軸とした時の該基準軸と前記接続部側の光学素子の電子撮像素子側の面とのなす角が、前記光軸に垂直な方向を基準軸とした時の該基準軸と前記電子撮像素子側の光学素子の電子撮像素子とは反対側の面とのなす角度に対し負の符号を掛けた角度にほぼ一致する角度で傾けて配置されていることを特徴とする請求項１〜３、上記（１）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の電子撮像装置によれば、フィルタの表面反射によるフレア光を除去し、且つ、どのような角度を持った入射光束に対しても色ムラの発生しにくい、高い色再現性を有する顕微鏡用の電子撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子撮像装置によるフレア低減の原理を示す説明図である。
【図２】本発明による顕微鏡用電子撮像装置の一実施例を示す要部断面図である。
【図３】本実施例の電子撮像装置に用いる干渉膜タイプのＩＲカットフィルタ３１，３２の波長に対する分光透過率特性を示すグラフである。
【図４】本実施例の電子撮像装置に用いる色ガラスタイプのＩＲカットフィルタ３’１，３’２の波長に対する分光透過率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１              本体部
２              マウント部
３１，３２        ＩＲカットフィルタ
３１ａ，３２ａ    ＩＲカットコート面
４              ＣＣＤ
４ａ            受光面
６              光軸
ＩＭ            受光部
Ｆ１，Ｆ２      ＩＲカットフィルタ
【図１】
2004165723.tif 000003
【図２】
2004165723.tif 000004
【図３】
2004165723.tif 000005
【図４】
2004165723.tif 000006