(57)【要約】【課題】  試料を適切な偏光状態の照明光で照明し、撮像光学系における焦点深度の拡大または高解像度の画像取得を実現することができる撮像装置を提供すること。【解決手段】  光源１１１からの照明光により照明される試料１３０を結像する撮像光学系１４０と、撮像光学系１４０により結像された試料１３０を撮像する撮像素子１２０と、を有する撮像装置１００であって、試料１３０と撮像素子１２０との間の光路上に配置され、照明光に対して複屈折性を有する複屈折平行平板５０と、照明光の偏光状態を、無偏光または円偏光と、撮像光学系１４０の光軸に対する動径方向の偏光または接線方向の偏光と、に切り替え可能な偏光状態切替手段１１３と、を備えており、複屈折平行平板５０の光学軸の方向は、撮像光学系１４０の光軸方向に対して平行な方向である。【選択図】  図１
2013097132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光により照明される試料を結像する撮像光学系と、該撮像光学系により結像された前記試料を撮像する撮像素子と、を有する撮像装置であって、
前記試料と前記撮像素子との間の光路上に配置され、前記照明光に対して複屈折性を有する複屈折平行平板と、
前記照明光の偏光状態を、無偏光または円偏光と、前記撮像光学系の光軸に対する動径方向の偏光または接線方向の偏光と、に切り替え可能な偏光状態切替手段と、を備えており、
前記複屈折平行平板の光学軸の方向は、前記撮像光学系の光軸方向に対して平行な方向であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光軸方向における前記複屈折平行平板の厚さをｄ、前記照明光の波長をλ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記複屈折平行平板の常光線および異常光線に対する屈折率の夫々をｎｏ、ｎｅとするとき、
ｄ≦１．５２／｜ｎｏ−ｎｅ｜（λ／ＮＡ２）
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光源は、互いにインコヒーレントである複数のコヒーレント点光源からなる部分コヒーレント光源であって、
前記偏光状態切替手段は、前記複数のコヒーレント点光源の夫々からの光束の偏光状態を切り替えることにより、前記照明光の偏光状態を切り替え可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
光源からの照明光により照明される試料を結像する撮像光学系と、該撮像光学系により結像された前記試料を撮像する撮像素子と、を有する撮像装置であって、
前記試料と前記撮像素子との間の光路上に配置され、前記照明光に対して複屈折性を有する複屈折平行平板を備え、
該複屈折平行平板の光学軸の方向は、前記撮像光学系の光軸方向に対して垂直な方向であることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記光軸方向における前記複屈折平行平板の厚さをｄ、前記照明光の波長をλ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記複屈折平行平板の常光線および異常光線に対する屈折率の夫々をｎｏ、ｎｅとするとき、
ｄ≦１．２７／｜ｎｏ−ｎｅ｜（λ／ＮＡ２）
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光源は、互いにインコヒーレントである複数のコヒーレント点光源からなる部分コヒーレント光源であることを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複屈折平行平板は、前記試料を被覆するカバーガラスであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複屈折性を有する光学部材を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡などの撮像装置で試料を撮像する際に、試料もしくは撮像素子が光軸方向にずれ、デフォーカスによって取得画像にボケが生じてしまうことがある。なお、一般的に試料とその像は共役関係にあるので、試料および撮像素子の撮像光学系の光軸方向のずれを区別せずにデフォーカスと呼ぶことにする。このデフォーカスが小さいと像のボケも小さく、像を認識することができるが、デフォーカスが大きくなると像のボケも大きくなり、像として認識できなくなる。ここで、試料または撮像素子が光軸方向にずれても、試料の像が認識できる範囲のことを焦点深度とする。このような撮像装置において微細な試料を撮像するためには、撮像光学系の開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ；  ＮＡ）を大きくする必要がある。しかし、撮像光学系のＮＡが大きくなると、焦点深度が小さくなってしまう。
【０００３】
そこで、撮像光学系のＮＡを大きくしたまま焦点深度を増大させるという課題を解決する手段として、２重焦点光学系が提案されている。２重焦点光学系とは、試料から出た光線を分離して、光軸方向の２つの焦点位置に結像する光学系であり、異方性（複屈折性）を持つ光学部材である複屈折部材（水晶や方解石など）が用いられている。複屈折部材を介する光線は、複屈折部材ごとに定義される光学軸に対して、偏光方向が垂直方向である常光線と、偏光方向が平行方向である異常光線と、の２つの異なる屈折率を有する光線に分離される。
【０００４】
特許文献１では、複屈折結晶を用いた２重焦点光学系によって照明光の偏光状態を切り替えることにより、焦点位置を変更することが可能な画像処理装置が提案されている。この画像処理装置では、試料を２つの焦点位置で撮像し、取得した２つの画像の画素同士を比較してボケの少ない方を選択することを全ての画素について行い、画像を再合成するという処理によって焦点深度を拡大している。また、特許文献２では、複屈折性を有する結晶光学素子を撮像光学系に挿入した構成において、最適な２重焦点位置を規定した内視鏡が提案されている。さらに、撮像光学系の照明光を、結晶光学素子の光学軸に対して、垂直に振動する偏光と平行に振動する偏光とで切り替えることにより、焦点位置を変化させることについても記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２２５１号公報
【特許文献２】特開２００７−９７６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１における画像処理装置では複雑な画像処理が必要であり、画像取得に掛かる時間が長くなってしまう。また、複屈折部材による収差や屈折率の分散などの影響によって、画像の解像度が低下してしまうため、焦点深度を拡大する必要がない場合は、撮像光学系の照明光を高解像度の像を取得するための偏光状態にすることが望まれる。しかし、上述したいずれの特許文献においても、複屈折結晶の光学軸に対して平行方向または垂直方向の偏光状態とすることしか記載されておらず、高解像度の像を取得するための適切な偏光状態に関する記述がない。
【０００７】
そこで本発明は、試料を適切な偏光状態の照明光で照明し、撮像光学系における焦点深度の拡大または高解像度の画像取得を実現することが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】
【０００８】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての撮像装置は、光源からの照明光により照明される試料を結像する撮像光学系と、該撮像光学系により結像された前記試料を撮像する撮像素子と、を有する撮像装置であって、前記試料と前記撮像素子との間の光路上に配置され、前記照明光に対して複屈折性を有する複屈折平行平板と、前記照明光の偏光状態を、無偏光または円偏光と、前記撮像光学系の光軸に対する動径方向の偏光または接線方向の偏光と、に切り替え可能な偏光状態切替手段と、を備えており、前記複屈折平行平板の光学軸の方向は、前記撮像光学系の光軸方向に対して平行な方向であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる目的またはその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、試料を適切な偏光状態の照明光で照明し、撮像光学系における焦点深度の拡大または高解像度の画像取得を実現することが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】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概要図。
【図２】本発明の実施形態に係る照明光の光路を説明するための要部概略図。
【図３】本発明の実施形態に係る複屈折平行平板の適切な厚さを説明するための図。
【図４】本発明の実施形態に係る照明光の偏光状態を示した模式図。
【図５】本発明の実施形態に係る試料の概略図。
【図６】本発明の実施形態に係る複屈折平行平板をカバーガラスとした時の要部概略図。
【図７】本発明の実施形態に係る照明光の光強度分布を示した模式図。
【図８】本発明の実施例１における効果を説明するための図。
【図９】本発明の実施例２における効果を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明するが、本発明は以下に限られるものではない。
【００１３】
初めに、図１を用いて本実施形態における撮像装置１００の構成について説明する。撮像装置１００は、照明装置１１０、試料ステージ１３１、撮像光学系１４０、制御ユニット１５０、モニタおよび入力装置１５１、撮像素子１２０および撮像ステージ１２１を備えている。
【００１４】
照明装置１１０は、光源１１１で照明光を発生させ、ビーム整形系１１２と、偏光状態切替手段１１３と、不図示の照明光学系とを介して、試料１３０を照明している。この偏光状態切替手段１１３は、光源１１１からの照明光を所望の偏光状態に切り替えることが可能であり、例えば複数の偏光素子含み、その夫々を選択可能な構成などが挙げられる。ここで、偏光状態切替手段１１３は撮像光学系１４０の瞳１４１とほぼ共役な位置に配置されているとする。なお、図１ではミラー１１５によって照明光を偏向させて試料１３０を照明しているが、ミラー１１５を介さずに直接試料１３０を照明する構成としてもよい。
【００１５】
試料ステージ１３１は移動機構（不図示）に接続されており、撮像対象の試料１３０を支持して駆動可能な構成となっている。また、撮像素子１２０はＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子であり、ＸＹ方向およびＺ方向（光軸方向）に移動可能な撮像ステージ１２１に支持されている。なお、試料ステージ１３１および撮像ステージ１２１は、試料１３０と撮像素子１２０とが光学的に共役となるように配置される。
【００１６】
撮像光学系１４０は、照明装置１１０によって照明された試料１３０を結像する光学系であり、レンズのみからなる光学系、凹面鏡とレンズを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、または回折光学素子を有する光学系等を使用することができる。また、色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズを使用したり、回折光学素子をレンズと組み合わせて構成したりすることができる。
【００１７】
試料１３０と撮像素子１２０との間の光路上（撮像光学系１４０の光軸上）に配置された複屈折平行平板５０は、複屈折部材からなる。この複屈折平行平板５０は、図１に示す撮像光学系１４０と撮像素子１２０との間だけでなく、例えば試料１３０と撮像光学系１４０との間に配置してもよい。なお、撮像光学系１４０内に複屈折平行平板５０を含ませてもよいが、着脱可能となる構成にすることが好ましい。
【００１８】
制御ユニット１５０は、各部の駆動制御を行うものであり、試料ステージ１３１および撮像ステージ１２１の移動や、モニタおよび入力装置１５１から入力される情報に基づいて照明装置１１０の制御を行う。例えば、撮像装置の使用者の入力に応じて、偏光状態切替手段１１３を制御し、照明光の偏光状態を切り替える。制御ユニット１５０による制御情報やその他の情報は、モニタおよび入力装置１５１に表示される。
【００１９】
なお、試料ステージ１３１、撮像光学系１４０、および撮像ステージ１２１は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤（不図示）の上に設けられる。また、撮像光学系１４０は、複屈折平行平板５０における常光線または異常光線のいずれか一方を基準として設計し、撮像素子１２０は、基準とした光線による焦点位置に配置することが好ましい。
【００２０】
次に、撮像装置１００における撮像方法について、図２を用いて詳細に説明する。なお、図２は撮像装置１００における光路を示した要部概略図である。
【００２１】
まず、光源１１１からの照明光を、照明光学系１１４の瞳面近傍に配置された偏光状態切替手段１１３により、所望の偏光状態（詳細は後述）に切り替える。そして、照明光学系１１４を介して試料１３０が照明され、試料１３０からの光束は撮像光学系１４０介して、複屈折部材からなる複屈折平行平板５０によって常光線と異常光線に分けられる。撮像光学系１４０はこの各光線によって、例えば図２のように、位置６１と位置６２の２つの焦点位置に像を形成する。これは、常光線および異常光線の夫々に対して、複屈折部材の屈折率が異なる値をとるためであり、各屈折率の値は複屈折部材の種類と照明光の波長により決定される。なお、複屈折平行平板５０の厚さ（光軸方向の長さ）が大きくなるほど、２つの焦点位置の間隔（分離）も大きくなる。本実施形態では、異常光線に対する屈折率よりも常光線に対する屈折率の方が小さい場合を考えると、常光線は位置６１で像を形成し、異常光線はそれよりも後ろの位置６２で像を形成することになる。よって撮像素子（不図示）を位置６１に配置した場合は、焦点が合った常光線による像と、焦点が合っていない異常光線による像とが重ね合わさった状態で撮像されることになる。
【００２２】
従来の撮像方法では、照明光の偏光状態を制御することで焦点位置を位置６１と位置６２とで切り替え、常光線または異常光線のみで形成された像を撮像し、取得した各画像を比較してボケの少ない方を選択することにより焦点深度を拡大していた。しかし、本実施形態に係る複屈折平行平板５０の厚さに対しては、位置６１と位置６２との距離が十分小さくなるため、各位置における像が重ね合わさった状態でも十分認知できる画像を取得できることになる。そこで、本実施形態における偏光状態切替手段１１３は、撮像光学系１４０の焦点深度を拡大したい場合、照明光を無偏光（偏光ではない光）にすることで、常光線と異常光線とを均一に発生させ、各光線によって形成される像を均一に重ね合わせている。このことにより、常光線および異常光線が形成する夫々の像を重ね合わせた状態で撮像しても、ボケの少ない画像を取得することができる。すなわち、本実施形態における撮像装置１００では、複雑な画像処理を要することなく焦点深度を拡大することができる。なお、偏光状態切替手段１１３により照明光を円偏光にすることによっても、無偏光照明と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
ここで、複屈折平行平板５０の適切な厚さについて説明する。常光線および異常光線による焦点位置の分離は、複屈折平行平板５０の厚さｄの増加だけでなく、常光線に対する屈折率ｎｏと異常光線に対する屈折率ｎｅとの差Δｎの増加によっても大きくなる。ここで、照明光の波長をλ、撮像光学系１４０の開口数をＮＡとすると、主観評価により焦点位置の分離がλ／ＮＡ２程度であれば、各焦点位置における像が重ね合わさった状態でもボケの少ない画像を取得でき、焦点深度を拡大できることを確認した。そこで、あるΔｎが与えられた時に、焦点位置の分離がλ／ＮＡ２になる厚さｄをシミュレーションすると、以下の結果が得られた。まず、複屈折平行平板５０の光学軸が撮像光学系１４０の光軸と平行な場合は、図３（ａ）に示すように、厚さｄが１．５２／Δｎ（λ／ＮＡ２）以下であれば、焦点位置の分離がλ／ＮＡ２以下になる。すなわち、ｄ≦１．５２／｜ｎｏ−ｎｅ｜（λ／ＮＡ２）なる条件式を満足するように設計すればよい。また、複屈折平行平板５０の光学軸が撮像光学系１４０の光軸と垂直な場合は、図３（ｂ）に示すように、厚さｄが１．２７／Δｎ（λ／ＮＡ２）以下であれば、焦点位置の分離がλ／ＮＡ２以下になる。すなわち、ｄ≦１．２７／｜ｎｏ−ｎｅ｜（λ／ＮＡ２）なる条件式を満足ように設計すればよい。よって、本実施形態における撮像装置１００では、複屈折部材の光学軸の方向を考慮して、上記の範囲に収まるように複屈折平行平板５０の厚さを設計することが望ましい（詳細は後述）。
【００２４】
上述したように、位置６１において常光線が形成する像と、位置６２において異常光線が形成する像とを重ね合わせて撮像した場合、位置６１または６２のいずれかに一方に焦点が合った像を撮像する場合と比較して、取得画像の解像度は低下する。よって、試料１３０の高解像度の画像を取得したい場合は、照明光の分離が生じないように偏光状態を設定する必要がある。そこで、本実施形態に係る偏光状態切替手段１１３は、照明光が図４（ａ）の矢印が示す方向（動径方向）、もしくは動径方向に垂直な図４（ｂ）の矢印が示す方向（接線方向）、のいずれかの偏光状態に切り替えることができるようにしている。これらは、光束断面での偏光の空間分布が略均一な直線偏光に対して、その分布が放射状もしくは同心円状になる軸対称偏光と呼ばれる偏光状態である。このような偏光状態の照明光を用いることにより、デフォーカス収差の発生を抑制することができ、高解像度の画像を取得することができる。
【００２５】
以上より、本実施形態に係る撮像装置１００によれば、偏光状態切替手段１１３において照明光の偏光状態を切り替えることで、焦点深度を拡大させた画像取得（焦点深度拡大モード）、または解像度を上げた画像取得（高解像モード）を実現することが可能である。例えば、焦点深度拡大モードで画像を取得したい場合、使用者が入力装置１５１で焦点深度拡大モード選択の入力をすることで、撮像装置１００は照明光を無偏光または円偏光に設定し、試料１３０を撮像する。この時、偏光状態切替手段１１３においては、偏光解消板やハエの目レンズ、または円偏光フィルタなどを選択することができる。一方、高解像モードで画像を取得したい場合は、使用者が入力装置１５１で高解像モード選択の入力をすることで、撮像装置１００は照明光を図４（ａ）に示す動径方向偏光または図４（ｂ）に示す接線方向偏光に設定し、試料１３０を撮像する。なお、照明光が可視光の場合、偏光状態切替手段１１３によって液晶素子などの偏光素子を選択することにより、動径方向または接線方向の偏光状態にすることができる。
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されず、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。
【実施例１】
【００２７】
本実施例では、図５に示すような遮光部材に矩形開口が設けられたものを試料１３０として撮像する。図５における座標系（ｘ，ｙ）は、試料１３０もしくは試料１３０の像の各位置の座標を表している。ここで、一般的に撮像装置で試料を観察する際は、試料をカバーガラス（厚さ約１４０μｍ）で被覆してプレパラートを作成するが、本実施例では図６に示すように、カバーガラスに複屈折部材を用いることで、これを複屈折平行平板５０とみなしている。複屈折部材からなるカバーガラスを透過した光は、図１で示す撮像光学系１４０と撮像素子１２０との間に複屈折平行平板５０を配置した場合と同様に、複屈折によって２つの光線に分離される。すなわち、図６における撮像素子１２０で得られる画像は、２つの焦点位置における画像が積算されたものとなる。以上より、本実施例では、試料１３０を被覆するカバーガラスを複屈折平行平板５０とすることで、撮像光学系１４０の設計を変えることなく、容易に本発明の構成を実現することができる。
【００２８】
また、照明装置１１０においては、光源１１１を部分コヒーレント光源、照明光学系１１４をケーラー照明系として、この照明光学系１１４の瞳面には図７のような強度分布が形成されているとする。図７における座標系（ｆ，ｇ）は、照明光学系１１４の瞳面の各位置の座標を表しており、白で示したピクセルは強度が１で、黒で示したピクセルは強度が０である。また、灰色で描かれた円は、照明光学系１１４の瞳を表している。この白で示したピクセルの１つ１つはコヒーレント点光源を表しており、各コヒーレント点光源は互いにインコヒーレントであるとする。すなわち本実施例では、光源１１１（部分コヒーレント光源）を、互いにインコヒーレントである複数のコヒーレント点光源の集まりとみなしている。このような光源１１１および照明光学系１１４を有する照明装置１１０において、コヒーレント点光源の夫々を所望の方向の偏光にすることで、図４に示すような偏光照明を実現することができる。
【００２９】
次に、本実施例に係る撮像装置１００における、焦点深度拡大モードおよび高解像モードの効果を説明する。ここでは、複屈折平行平板（カバーガラス）５０として厚さ１４０μｍの水晶を使用し、この複屈折平行平板５０の光学軸の方向を、撮像光学系１４０の光軸に対して平行な方向にした場合を考える。なお、照明光の波長λを５４６．１ｎｍ、撮像光学系１４０のＮＡを０．７とする。このような条件下では、複屈折平行平板５０の常光線に対する屈折率ｎｏは１．５４６１７、異常光線に対する屈折率ｎｅは１．５５５３５であり、各光線同士の焦点位置の分離は、約０．７７４×（λ／ＮＡ２）となる。
【００３０】
まず、焦点深度拡大モードの場合は、偏光状態切替手段１１３によって照明光を無偏光または円偏光とすることで、焦点位置が０．７７４×（λ／ＮＡ２）だけ異なる２つの像が重ね合わさった画像を取得する。この状態で、図５に示す試料１３０の中心開口が形成する像のコントラストが、デフォーカスに応じてどのように変化するかを測定した結果、図８に示す実線のようになった。ベストフォーカス（デフォーカスが０ｎｍ）の位置でのコントラストは約８２％であるが、デフォーカスの増大に従ってコントラストは低下していき、デフォーカスが１１２５ｎｍの位置ではコントラストは約５１％となっている。
【００３１】
ここで、本実施例の効果を検証するために、この撮像装置１００において、カバーガラスを複屈折性のない通常のガラスで作成した場合、すなわち複屈折平行平板５０を備えない場合を考える。この場合に、上記と同様の測定をした結果、図８に示す点線のようになった。ベストフォーカス位置では、コントラストが約８７％になっており、複屈折平行平板５０を備える場合よりも高い解像度を示すことがわかる。しかし、デフォーカスの増大に伴うコントラスト低下の割合は大きく、デフォーカスが１１２５ｎｍの位置ではコントラストは約４１％まで低下していることがわかる。
【００３２】
したがって、本実施例における撮像装置１００で焦点深度拡大モードを設定した場合、フォーカス変動によるコントラストの低下を抑制することができ、撮像光学系１４０の焦点深度を拡大することができる。なお、厳密には複屈折平行平板５０の挿入位置により、デフォーカス以外にも収差が発生するが、その収差は約２ｍλと小さく十分無視できる値である。
【００３３】
一方、高解像モードで画像を取得する場合は、偏光状態切替手段１１３によって照明光の偏光状態を図４に示した偏光状態のいずれかにすることで、照明光の分離が生じないようにして像を形成する。例えば、照明光の偏光状態を図４（ｂ）に示す接線方向偏光に設定した場合、像のコントラストのデフォーカス依存性は図８の点線で示したようになり、ベストフォーカス位置におけるコントラストが向上している。よって、本実施例における撮像装置１００で高解像モードを設定した場合、高解像度の画像を取得することが可能になる。
【００３４】
以上、本実施例に係る撮像装置１００では、複屈折部材（水晶）でカバーガラスを作成し、その光学軸の方向を撮像光学系１４０の光軸に対して平行な方向にして、照明光を無偏光または円偏光にすることで、焦点深度を拡大することができる。また、照明光を動径方向偏光または接線方向偏光にすることで、高解像度の画像を取得することができる。
【実施例２】
【００３５】
本実施例では、実施例１と同じ構成の撮像装置１００において、複屈折平行平板５０（カバーガラス）の光学軸の方向を、撮像光学系１４０の光軸に対して垂直な方向にした場合を考える。なお、本実施例において、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。このような構成において、常光線と異常光線との焦点位置の分離は約０．８９６７×（λ／ＮＡ２）となる。すなわち、実施例１で複屈折平行平板５０の光学軸の方向を撮像光学系１４０の光軸に対して平行な方向にした場合と比較して、本実施例で撮像光学系１４０の光軸に対して垂直な方向にした場合の方が、複屈折の効果が顕著に現れることがわかる。
【００３６】
焦点深度拡大モードとして実施例１と同様の測定を行った結果は、図９に示す実線のようになり、ベストフォーカス位置でのコントラストは約８０％であるが、デフォーカスが１１２５ｎｍの位置でのコントラストは５３％となることがわかる。一方、複屈折平行平板５０を備えない場合の測定結果は、図９に示す点線のようになり、ベストフォーカス位置ではコントラストが約８７％であり、デフォーカスが１１２５ｎｍの位置ではコントラストは約４１％まで低下する。したがって、本実施例における撮像装置１００で焦点深度拡大モードを設定した場合、フォーカス変動によるコントラストの低下を抑制することができ、撮像光学系１４０の焦点深度を拡大することができる。さらに、複屈折平行平板５０の光学軸の方向を撮像光学系１４０の光軸に対して垂直な方向にすることで、実施例１と比較して、デフォーカスの増大に伴うコントラスト低下の割合を小さくすることができる。
【００３７】
なお、複屈折平行平板５０の光学軸の方向を、撮像光学系１４０の光軸に対して垂直な方向にした場合、照明光を図４に示したいずれの偏光状態に切り替えても、全ての光線に対する常光線と異常光線の割合を等しくすることはできない。すなわち、本実施例における撮像装置１００では高解像モードにはならないため、焦点深度拡大モードと高解像度モードとを切り替える必要がある場合は、複屈折平行平板５０の光学軸の方向を撮像光学系１４０の光軸に対して平行な方向にする必要がある。
【００３８】
以上、本実施例に係る撮像装置１００では、複屈折部材（水晶）でカバーガラスを作成し、その光学軸の方向を撮像光学系１４０の光軸に対して垂直な方向にして、照明光を無偏光または円偏光にすることで、焦点深度を拡大することができる。なお、本発明は上述した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。
【符号の説明】
【００３９】
５０  複屈折平行平板
１００  撮像装置
１１０  照明光学系
１１１  光源
１３０  試料
１１３  偏光状態切替手段
１４０  撮像光学系
１２０  撮像素子
【図１】
2013097132.tif 000003
【図２】
2013097132.tif 000004
【図３】
2013097132.tif 000005
【図４】
2013097132.tif 000006
【図５】
2013097132.tif 000007
【図６】
2013097132.tif 000008
【図７】
2013097132.tif 000009
【図８】
2013097132.tif 000010
【図９】
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