(57)【要約】【課題】プリズムの円滑な交換を可能にし、かつ、測定範囲の安定化を可能にする撮像ユニットを提供すること。【解決手段】この撮像ユニット１は、プリズム９を内部に保持するプリズムユニット５と、プリズムユニット５が着脱可能にされるプリズム挿入部２３が形成され、外部から測定光が入射される筐体部３と、筐体部３に内蔵された２つの撮像素子７ａ，７ｂとを備え、プリズム挿入部２３は、プリズムユニット５が挿入された際に、プリズム９と共にプリズムユニット５を筐体部３の内部に位置決めするように形成され、撮像素子７ａ，７ｂは、プリズム９によって分けられた測定光を、受光可能な位置にそれぞれ設けられている。【選択図】図１
2013019919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリズムを内部に保持するプリズム保持部材と、
前記プリズム保持部材が着脱可能にされるプリズム挿入部が形成され、外部から測定光が入射される筐体部と、
前記筐体部に内蔵された２以上の撮像素子と、
を備え、
前記プリズム挿入部は、前記プリズム保持部材が挿入された際に、前記プリズムと共に前記プリズム保持部材を前記筐体部の内部に位置決めするように形成され、
前記２以上の撮像素子は、前記プリズムによって分けられた前記測定光を、受光可能な位置にそれぞれ設けられている、
ことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記プリズム保持部材には、前記プリズム挿入部に対する挿入方向に略垂直に伸びるフランジ部が形成され、
前記フランジ部が前記プリズム挿入部に当接することにより、前記プリズム保持部材が前記挿入方向に位置決めされる、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記プリズム挿入部には、前記フランジ部の縁部と当接する面を有し、
前記フランジ部の前記縁部が当該面に当接することにより、前記プリズム保持部材が前記挿入方向に位置決めされる、
ことを特徴とする請求項２記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記プリズム保持部材のフランジ部には、突出部或いは孔部が設けられ、
前記プリズム挿入部には、前記プリズム保持部材に対応して孔部或いは突出部が設けられ、
前記プリズム保持部材の前記突出部或いは前記孔部が、前記プリズム挿入部の前記孔部或いは前記突出部に嵌め合わされることにより、前記プリズム保持部材が前記挿入方向に垂直な方向に位置決めされる、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記プリズム挿入部には、前記フランジ部と嵌合する段差部が形成され、
前記フランジ部が前記段差部に嵌合することにより、前記プリズム保持部材が前記挿入方向に垂直な方向に位置決めされる、
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記フランジ部と前記プリズム挿入部との間には、前記プリズム保持部材を前記プリズム挿入部に固定するための固定部材が設けられている、
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記固定部材は、前記フランジ部を前記プリズム挿入部に向けて貫通されるネジ部材である、
ことを特徴とする請求項６記載の撮像ユニット。
【請求項８】
前記固定部材は、前記フランジ部と前記プリズム挿入部との間の間隙に挿入され、前記フランジ部を前記挿入方向に略垂直な方向に付勢するバネ部材である、
ことを特徴とする請求項６記載の撮像ユニット。
【請求項９】
前記プリズム保持部材の外表面と前記プリズム挿入部の内表面との間には間隙部が形成され、
前記間隙部に接する前記プリズム保持部材の外表面には、情報送信部が設けられ、
前記間隙部に接する前記プリズム挿入部の内表面には、情報読取部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの測定光を撮像する撮像ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、生細胞を対象にした顕微鏡ライブイメージングは、カルシウムイオンをはじめとする細胞内の情報伝達機構の解明に不可欠な研究手段となっている。最近では、その研究手段が、複数の機能細胞間の相互作用やシグナル情報など、より多くの情報を同時に取得する方法へと発展しつつある。また、培養細胞のみならずより生体に近い組織レベルでの機能研究が盛んに行われている。特に、（i）異なる波長の蛍光を同時に観察する、（ii）２波長蛍光のレシオイメージングを行う、（iii）FRET（Fluorescence Resonance Energy Transfer)等によって発生する異なる２波長の蛍光を同時にイメージングする等により、細胞内の情報伝達機構を解明する研究が広く行われている。
【０００３】
上述したような研究において異なる波長の光を撮像する際には、色分解光学系としてプリズムが用いられ、既存の顕微鏡で観察された測定光をプリズムによって分光して撮像する必要がある。このプリズムを備える従来の撮像装置としては、下記特許文献１，２のものが知られている。下記特許文献１に記載の撮像装置は、プリズム及び接合用突起を有するプリズムブロックと、固体撮像素子を有する撮像ブロックとが接合された構造を有し、プリズムブロックが撮像ブロックと接合された後でもプリズムを取り外し可能な構成を有している。また、下記特許文献２に記載の撮像装置は、プリズムを保持するプリズムケースを撮像レンズ系の筐体後部プレートに常時押圧するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−４６８６号公報
【特許文献２】特開平５−２１９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１，２記載の撮像装置では、測定対象の波長域に応じてプリズムを交換しようとした際に、プリズムの交換作業が効率的でなく、プリズムの位置決め機構が不十分であり、測定範囲の安定したイメージングが困難な傾向にあった。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、プリズムの円滑な交換を可能にし、かつ、測定範囲の安定化を可能にする撮像ユニット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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の撮像ユニットは、プリズムを内部に保持するプリズム保持部材と、プリズム保持部材が着脱可能にされるプリズム挿入部が形成され、外部から測定光が入射される筐体部と、筐体部に内蔵された２以上の撮像素子と、を備え、プリズム挿入部は、プリズム保持部材が挿入された際に、プリズムと共にプリズム保持部材を筐体部の内部に位置決めするように形成され、２以上の撮像素子は、プリズムによって分けられた測定光を、受光可能な位置にそれぞれ設けられている。
【０００８】
このような撮像ユニットによれば、プリズムを保持するプリズム保持部材が、筐体部に形成されたプリズム挿入部に着脱自在に挿入されることにより、プリズムが筐体部の内部で位置決めされると同時に、筐体部内部に設けられた２以上の撮像素子によってプリズムで分けられた測定光が受光される。これにより、測定光の波長域に対応してプリズムを円滑に交換することができるとともに、プリズムを交換した際でも撮像素子によって測定範囲に対する安定したイメージングが実現される。
【０００９】
プリズム保持部材には、プリズム挿入部に対する挿入方向に略垂直に伸びるフランジ部が形成され、フランジ部がプリズム挿入部に当接することにより、プリズム保持部材が挿入方向に位置決めされる、ことが好適である。また、プリズム挿入部には、フランジ部の縁部と当接する面を有し、フランジ部の縁部が当該面に当接することにより、プリズム保持部材が挿入方向に位置決めされる、ことも好適である。この場合、プリズム保持部材をプリズム挿入部に挿入する際に、プリズム保持部材とプリズム挿入部との間に間隙を設けてもプリズム保持部材を挿入方向に容易に位置決めすることができる。その結果、プリズム保持部材を筐体にスムーズに挿入することができ、多少の加工誤差も許容することができる。なお、ここでいう「略垂直に伸びる」とは、部材のいずれかの面が略垂直な面を為している場合を含む概念である。
【００１０】
また、プリズム保持部材のフランジ部には、突出部或いは孔部が設けられ、プリズム挿入部には、プリズム保持部材に対応して孔部或いは突出部が設けられ、プリズム保持部材の突出部或いは孔部が、プリズム挿入部の孔部或いは突出部に嵌め合わされることにより、プリズム保持部材が挿入方向に垂直な方向に位置決めされる、ことも好適である。かかる構成を採れば、プリズム保持部材をプリズム挿入部に挿入する際に、プリズムを挿入方向に垂直な方向に容易に位置決めすることができる。
【００１１】
さらに、プリズム挿入部には、フランジ部と嵌合する段差部が形成され、フランジ部が段差部に嵌合することにより、プリズム保持部材が挿入方向に垂直な方向に位置決めされる、ことも好適である。かかる段差部を備えれば、プリズム保持部材をプリズム挿入部に挿入する際に、プリズムを挿入方向に垂直な方向に容易に位置決めすることができる。加えて、位置決め機構を比較的単純化することができる。
【００１２】
またさらに、フランジ部とプリズム挿入部との間には、プリズム保持部材をプリズム挿入部に固定するための固定部材が設けられている、ことも好適である。かかる固定部材を備えることにより、プリズムの筐体部内での位置をさらに安定化することができる。
【００１３】
上記の固定部材は、フランジ部をプリズム挿入部に向けて貫通されるネジ部材であってもよいし、フランジ部とプリズム挿入部との間の間隙に挿入され、フランジ部を挿入方向に略垂直な方向に付勢するバネ部材であってもよい。
【００１４】
さらにまた、プリズム保持部材の外表面とプリズム挿入部の内表面との間には間隙部が形成され、間隙部に接するプリズム保持部材の外表面には、情報送信部が設けられ、間隙部に接するプリズム挿入部の内表面には、情報読取部が設けられている、ことも好適である。かかる構成を採れば、プリズムを交換した際に、そのプリズムの種別情報を容易に取得させることができ、プリズムの種別に応じたイメージング処理が容易となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プリズムの円滑な交換が可能にされ、かつ、測定範囲の安定化が可能にされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像ユニットの概略構成図である。
【図２】図１のプリズムユニットの斜視図である。
【図３】図１のプリズムユニットの平面図である。
【図４】図１の筐体部にプリズムユニットが挿入された状態の撮像ユニットを示す斜視図である。
【図５】図４の撮像ユニットの平面図である。
【図６】図５の撮像ユニットのVI-VI線に沿った断面図である。
【図７】図５の撮像ユニットのVII-VII線に沿った断面図である。
【図８】図１の撮像ユニット内の各部の位置関係を説明するための平面図である。
【図９】本発明の第２実施形態である撮像ユニットを示す斜視図である。
【図１０】図９の撮像ユニットの平面図である。
【図１１】図１０の撮像ユニットのXI-XI線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態である撮像ユニットを示す斜視図である。
【図１３】図１２の撮像ユニットの平面図である。
【図１４】図１３の撮像ユニットのXIV-XIV線に沿った断面図である。
【図１５】本発明の変形例である撮像ユニットの断面図である。
【図１６】本発明の別の変形例である撮像ユニットの断面図である。
【図１７】本発明の別の変形例である撮像ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る撮像ユニットの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像ユニット１の概略構成図である。同図に示すように、撮像ユニット１は、顕微鏡装置１０１に接続されて顕微鏡装置１０１によって結ばれた観察対象の試料Ａの蛍光等の測定光を分光して撮像する装置である。接続対象の顕微鏡装置１０１としては、例えば、内部に配置された試料Ａから発せられる測定光（例えば、蛍光）を、顕微鏡光学系１０３及び反射鏡１０５を介して出力ポート１０７から出射するような構造のものが使用される。この撮像ユニット１は、顕微鏡装置１０１の出力ポート１０７に接続されて測定光が入射される入射窓２を有する筐体部３と、その筐体部３に着脱自在に収納されるプリズムユニット（プリズム保持部材）５と、筐体部３内でプリズムユニット５と対向するように内蔵された２つの撮像素子７ａ，７ｂとを備える。
【００１９】
図２及び図３に示すように、プリズムユニット５は、断面台形状の外形をなすプリズムケース１３Ａを有し、このプリズムケース１３Ａの内部には２つのプリズム９ａ，９ｂが保持されている。これらの２つのプリズム９ａ，９ｂは、互いに接合されて色分解プリズム９を構成している。なお、プリズムケース１３Ａに保持される光学素子は色分解プリズムに限らず、偏光によって測定光の進む方向を分離する偏光プリズムや、色分解せずに単に測定光の進む方向を分離する分割プリズムであってもよい。そして、プリズムケース１３Ａの側面におけるプリズム９ａ，９ｂの光入射面１１ａ及び光出射面１１ｂ，１１ｃのそれぞれに対向する位置には、円形の入射孔１５ａ及び出射孔１５ｂ，１５ｃが設けられている。入射孔１５の大きさは、顕微鏡装置１０１の顕微鏡光学系１０３の結像レンズから入射される光束と撮像素子７ａ，７ｂの受光面積によってきまり、入射孔１５で光束を遮光しない程度の大きさとなっている。これにより、測定光を正確にプリズム９に入射させ、かつ外乱光をプリズム９に入射させにくくすることができる。なお、入射孔１５ａ及び出射孔１５ｂ，１５ｃの形状は、撮像素子７ａ，７ｂの受光面の形状や顕微鏡光学系１０３によって決まり、円形に限らず三角形や四角形などの多角形であってもよい。
【００２０】
上記のような構成のプリズムユニット５は、入射孔１５ａの中心軸線に沿って入射した所定波長域の蛍光Ｌ１のうちの一部の波長域Ｌ２を、入射孔１５ａの中心軸線に沿ってプリズム９を透過させて光出射面１１ｂから出射孔１５ｂを通じて外部に出射させる。ここで、入射孔１５ａと出射孔１５ｂの中心は同軸光路上に位置し、出射孔１５ｂの半径は入射孔１５ａの半径と同じ大きさ、もしくは出射孔１５ｂの半径は入射孔１５ａの半径よりも小さい。一般的に、出射孔１５ｂを通過する際の蛍光Ｌ２の光束の大きさは、入射孔１５ａを通過する際の蛍光Ｌ１の光束の大きさに比べ、同程度もしくは小さくなる。従って、出射孔１５ｂの大きさを蛍光Ｌ２を遮光しない程度に小さくすることで、外乱光が撮像素子７ａに入射されることを防ぐことができる。それと同時に、プリズムユニット５は、その蛍光Ｌ１のうちの他の一部の波長域Ｌ３を、プリズム９ａ，９ｂの接合面及び光入射面１１ａで反射させて、プリズム９内を光出射面１１ｃまで透過させた後に、出射孔１５ｃを通じて外部に出射させる。ここで、出射孔１５ｃの中心は光出射面１１ｃから出射される蛍光Ｌ３の光束の光軸上に位置し、出射孔１５ｃの半径は入射孔１５ａの半径と同じ大きさ、もしくは出射孔１５ｃの半径は入射孔１５ａの半径よりも小さい。一般的に、出射孔１５ｃを通過する際の蛍光Ｌ３の光束の大きさもまた、入射孔１５ａを通過する際の蛍光Ｌ１の光束の大きさに比べ、同程度もしくは小さくなる。従って、出射孔１５ｃの大きさを蛍光Ｌ３を遮光しない程度に小さくすることで、外乱光が撮像素子７ｂに入射されることを防ぐことができる。このようなプリズム９は、蛍光Ｌ１を異なる方向に分光する役割を有し、その分光特性（分光波長特性や出射角度）は、プリズム９ａ，９ｂの材料や形状によって決定される。また、入射孔１５ａ及び出射孔１５ｂ，１５ｃの形状が円形以外の場合、出射孔１５ｂ，１５ｃの面積は入射孔１５ａの面積と同程度もしくはそれより小さければよい。
【００２１】
さらに、プリズムユニット５のプリズムケース１３Ａの上端部には、プリズムケース１３Ａの側面に対して略垂直な方向に沿ってフランジ部１３Ｂが一体的に形成されている。このフランジ部１３Ｂはプリズムケース１３Ａの側面から垂直に四方に向けて伸びており、プリズムケース１３Ａと反対側の面１７ａ及びその反対側の面１７ｂは、ほぼ垂直な平坦面となっている。そして、フランジ部１３Ｂの縁部には、面１７ａからその反対側の面１７ｂにかけて貫通する２つの貫通孔１９ａ，１９ｂ、及び面１７ｂ上で面１７ａに向けて凹む２つの孔部２１ａ，２１ｂが形成されている。なお、プリズムケース１３Ａとフランジ部１３Ｂは一体的に形成されることに限らず、それぞれ別の構成とし、それらを組み合わせてプリズムユニットを形成してもよい。
【００２２】
上記プリズムユニット５は、プリズム９を内蔵したままで筐体部３に着脱可能に挿入される。これにより、測定対象の波長域に応じてプリズムを交換することが可能となる。図４は、筐体部３にプリズムユニット５が挿入された状態の撮像ユニット１を示す斜視図、図５は、図４の撮像ユニット１の平面図、図６は、図５の撮像ユニット１のVI-VI線に沿った断面図、図７は、図５の撮像ユニット１のVII-VII線に沿った断面図である。
【００２３】
これらの図に示すように、筐体部３には、プリズムユニット５を挿入するためのプリズム挿入部２３が形成されており、プリズムユニット５は、プリズムケース１３Ａの側面をプリズム挿入部２３に沿わせるように、プリズムケース１３Ａのフランジ部１３Ｂに対して反対側の端面５ａ側からプリズム挿入部２３に挿入される。このプリズム挿入部２３は、プリズムユニット５の外形に対応するように、上段部（段差部）２３Ａと下段部２３Ｂとを有する２段構造をなしている。ここで、上段部２３Ａ及び下段部２３Ｂの幅は、フランジ部１３Ｂ及びプリズムケース１３Ａの幅よりもやや広く、下段部２３Ｂの深さは、プリズムケース１３Ａの高さよりもやや深くなっている。
【００２４】
プリズムユニット５がプリズム挿入部２３に挿入された状態では、フランジ部１３Ｂ及びプリズムケース１３Ａが、その外周部に隙間を空けた状態で上段部２３Ａ及び下段部２３Ｂに、それぞれ収められる。このとき、フランジ部１３Ｂのプリズムケース１３Ａ側の面１７ｂが上段部２３Ａの底面に当接して、プリズムユニット５がその挿入方向（プリズム挿入部２３の深さ方向）に位置決めされる。したがって、フランジ部１３Ｂとプリズム挿入部２３の上段部２３Ａはプリズムユニット５の外形に対応するように形成されているので、フランジ部１３Ｂがプリズム挿入部２３の上段部２３Ａに当接することで、プランジ部１３Ｂがふたの役割をはたし、外部からの光が筐体内部に漏れないようにすることができる。これにより、プリズムユニット５をプリズム挿入部２３に挿入するだけで、簡単に遮光することが可能となる。また、プリズムケース１３Ａの端面５ａと下段部２３Ｂの底面３３との間にも間隙が形成される。併せて、上段部２３Ａの底面におけるフランジ部１３Ｂの孔部２１ａ，２１ｂに対向する位置には、それぞれ、ピン（突出部）２５ａ，２５ｂが埋め込まれて固定されており、フランジ部１３Ｂの孔部２１ａ，２１ｂにピン２５ａ，２５ｂが嵌め合わされることにより、プリズムユニット５がその挿入方向に対して垂直な方向（プリズム挿入部２３の底面に沿った方向）に位置決めされる（図６）。ここで、フランジ部１３Ｂの孔部２１ａは、対向するピン２５ａと略同半径の円形状であるが、孔部２１ｂは、対向するピン２５ｂの半径と同じ大きさの短径とそれよりも大きい長径を有する楕円形状となっている。これにより、フランジ部１３Ｂの孔部２１ａ，２１ｂやピン２５ａ，２５ｂの位置精度が不十分の場合でも、嵌め合わせでき、かつ片方の孔部が楕円なので位置決めを確実に行うことができる。なお、このような位置決め構造に関しては、フランジ部１３Ｂにピン（突出部）が、プリズム挿入部２３に孔部が、それぞれ設けられてもよい。これにより、プリズムユニット５がプリズム９と共に筐体部３内部において２次元的に位置決めされる。
【００２５】
また、図７に示すように、フランジ部１３Ｂと上段部２３Ａとの間には、固定ネジ（固定部材）２７ａ，２７ｂが設けられている。これらの固定ネジ２７ａ，２７ｂは、貫通孔１９ａ，１９ｂを貫通し、筐体部３の上段部２３Ａの底面に形成されたネジ穴にねじ込まれて固定され、プリズムユニット５の位置をプリズム挿入部２３内で安定化するための役割を有する。
【００２６】
さらに、図６に示すように、プリズムケース１３Ａの底面（外表面）５ａ、及び下段部２３Ｂの底面（内表面）３３には、それぞれ、情報送信部３１Ａ及び情報読取部３１Ｂが取り付けられている。この情報送信部３１Ａは、プリズムユニット５のプリズム挿入部２３への挿入に応じて、プリズムユニット５内のプリズム９の種別に関する情報を筐体部３側に伝達するための機能を有し、例えば、非接触で各種情報を送信するＩＣタグ等が用いられる。また、情報読取部３１Ｂは、情報送信部３１Ａからの識別情報を読み取る機能を有し、ＩＣタグ用リーダ／ライタ等の情報読取装置が用いられる。また、プリズムケース１３Ａの底面（外表面）５ａ、及び下段部２３Ｂの底面（内表面）３３の間は間隙が形成されているので、情報送信部３１Ａ及び情報読取部３１Ｂが接触する恐れを低減でき、情報送信部３１Ａ及び情報読取部３１Ｂの破壊を防ぐことが可能となる。
【００２７】
次に、図８を参照しながら、筐体部３内におけるプリズムユニット５と撮像素子７ａ，７ｂとの位置関係について説明する。同図に示すように、プリズムユニット５はそのフランジ部１３Ｂの構造により、プリズム挿入部２３に挿入するだけで容易に挿入方向ならびに挿入方向に対して垂直な方向に位置決めされる。このとき、プリズムユニット５は、その入射孔１５ａを筐体部３の入射窓２に対向させるように配置され、さらに、プリズムユニット５は、その出射孔１５ｂ，１５ｃを筐体部３の出射窓（不図示）に対向させるように配置されている。また、筐体部３の各出射窓に受光面を対向させるように長波長領域の測定光Ｌ２を受光する撮像素子７ａ及び短波長領域の測定光Ｌ３を受光する撮像素子７ｂがそれぞれ配置されており、このうち撮像素子７ａは、移動機構２９によって支持されており、移動機構２９によってプリズム９を透過する測定光Ｌ２の光軸に沿って移動可能にされている。なお、撮像素子７ｂが長波長領域を受光し、撮像素子７ａが短波長領域を受光するようなプリズム９及び撮像素子７ａ，７ｂの構成であってもよい。ここで、撮像素子７ａ，７ｂは受光面の長手方向が挿入方向と略一致するように配置されている。これにより、撮像素子を複数配置した場合でも筐体部３の大きさをコンパクトにできる。また、測定光Ｌ２およびＬ３は撮像素子７ａおよび撮像素子７ｂの受光面全体に結像されるが、一部の画素領域のみが画像化画素領域として画像化に用いられる。これにより、撮像素子７ａおよび撮像素子７ｂの光軸に垂直な面の位置決め精度が不十分であったとしても測定範囲の安定化が可能となる。加えて、移動機構２９は、プリズム９内で反射せずに透過した測定光Ｌ２を受光する撮像素子７ａを支持したほうが好ましい。顕微鏡装置１０１の出力ポート１０７からの測定光Ｌ１の光軸に垂直な面方向には、顕微鏡装置１０１の筐体が突出していることが多い。従って、撮像ユニット１と顕微鏡装置１０１の出力ポート１０７との接続を考えた場合、撮像ユニット１の筐体部３を入射窓２の面方向に拡大しないほうが好ましいため、撮像素子７ａが移動機構２９によって支持されている。なお、撮像素子７ａ，７ｂとしては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の素子が用いられるが、微弱光測定に適した冷却ＣＣＤが好適に用いられる。また、移動機構２９としては、リニアモータ、ステッピングモータや、ピエゾモータなどを用いた駆動ステージや手動ステージが用いられる。
【００２８】
以上説明した撮像ユニット１によれば、プリズム９を保持するプリズムユニット５が、筐体部３に形成されたプリズム挿入部２３に着脱自在に挿入されることにより、プリズム９を交換した場合でも、プリズム９が筐体部３の内部で位置決めされると同時に、筐体部３内部に設けられた２つの撮像素子７ａ，７ｂによってプリズム９で分光された測定光が受光される。これにより、測定したい波長域に応じてプリズム９を交換しようとする場合に、その波長域に対応したプリズム９を円滑に交換することができる。さらには、プリズム９を交換した際でもプリズム９の位置を撮像素子７ａ，７ｂに対して２次元的に安定化させることができるので、試料Ａ測定範囲に対する安定したイメージングが実現される。
【００２９】
ここで、プリズムユニット５には、プリズム挿入部２３に対する挿入方向に略垂直に伸びるフランジ部１３Ｂが形成され、フランジ部１３Ｂがプリズム挿入部２３に当接することにより、プリズムユニット５がその挿入方向に位置決めされる。この場合、プリズムユニット５とプリズム挿入部２３との間に間隙を設けつつ、プリズムユニット５を挿入方向に容易に位置決めすることができる。その結果、プリズムユニット５を筐体部３にスムーズに挿入することができ、多少の加工誤差も許容することができる。また、フランジ部１３Ｂにより筐体３の外からの光が筐体３の内部に入ることを防ぐことができ、ノイズを減らすことが可能となる。さらには、その間隙を利用して、プリズムユニット５及びプリズム挿入部２３に、それぞれ、情報送信部３１Ａ及び情報読取部３１Ｂを取り付けることができる。プリズム９を交換して使用すると、一般には、プリズム９によって分光される測定光Ｌ２，Ｌ３に応じて撮像素子７ａ，７ｂの受光面において結像される範囲が変化してしまう傾向にある。この場合でも、情報送信部３１Ａから情報読取部３１Ｂに対してプリズム９の種別情報が伝達されるので、筐体部３内の撮像素子７ａ，７ｂに接続される画像処理部等において、プリズム９を挿入した直後に必要な画素信号を適切に取り出して処理させることができる。なお、情報送信部３１Ａの送信する識別情報としては、撮像素子７ａ，７ｂにおける結像範囲の“四隅の位置情報”や、“位置と範囲に関する情報”等を示す情報が挙げられる。
【００３０】
また、プリズムユニット５のフランジ部１３Ｂには孔部２１ａ，２１ｂが設けられ、プリズム挿入部２３にはピン２５ａ，２５ｂが設けられることにより、プリズムユニット５がその挿入方向に垂直な方向に位置決めされる。これにより、プリズムユニット５をプリズム挿入部２３に挿入する際のプリズム９を位置決めするための構成が単純化される。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９は、本発明の第２実施形態である撮像ユニット５１を示す斜視図、図１０は、図９の撮像ユニット５１の平面図、図１１は、図１０の撮像ユニット５１のXI-XI線に沿った断面図である。この撮像ユニット５１の第１実施形態との主な相違点は、プリズムユニット５５のフランジ部６３Ｂがその挿入方向に対して反対側に形成されている点にある。
【００３２】
詳細には、プリズムユニット５５は、断面台形状の外形をなすプリズムケース６３Ａを有し、このプリズムケース６３Ａの内部にはプリズム９が保持されている。そして、プリズムケース６３Ａの側面には、プリズムユニット５と同様に、円形の入射孔６５ａ及び２つの出射孔（図示せず）が設けられている。さらに、プリズムユニット５５のプリズムケース１３Ａの下端部には、プリズムケース６３Ａの側面に対して略垂直な方向に沿ってフランジ部６３Ｂが一体的に形成されている。このフランジ部６３Ｂは、プリズムケース６３Ａと反対側の面６７ａがほぼ平坦面に形成されている。そして、フランジ部１３Ｂの面６７ａの縁部には、２つの貫通孔６９ａ，６９ｂ及び２つの孔部７１ａ，７１ｂが形成されている。
【００３３】
筐体部５３には、プリズムユニット５５を挿入するためのプリズム挿入部７３が形成されており、プリズムユニット５５は、フランジ部６３Ｂの側面をプリズム挿入部７３の内側面に沿わせるように、フランジ部６３Ｂの面６７ａ側からプリズム挿入部７３に挿入される。このプリズム挿入部７３は、プリズムユニット５５の外形に対応する形状をなし、その深さがプリズムユニット５５の高さとほぼ同じで、その幅がフランジ部６３Ｂの幅よりもやや大きくなっている。
【００３４】
プリズムユニット５５がプリズム挿入部７３に挿入されると、フランジ部６３Ｂがその外周部に隙間を空けた状態でプリズム挿入部７３に収められる。そうすると、フランジ部１３Ｂの面６７ａがプリズム挿入部７３の底面８３に当接して、プリズムユニット５５がその挿入方向（プリズム挿入部７３の深さ方向）に位置決めされる。併せて、プリズム挿入部７３の底面８３におけるフランジ部６３Ｂの孔部７１ａ，７１ｂに対向する位置には、それぞれ、ピン７５ａ，７５ｂが埋め込まれて固定されており、フランジ部６３Ｂの孔部７１ａ，７１ｂにピン７５ａ，７５ｂが嵌め合わされることにより、プリズムユニット５５がその挿入方向に対して垂直な方向（プリズム挿入部７３の底面８３に沿った方向）に位置決めされる（図１１）。さらに、フランジ部６３Ｂとプリズム挿入部７３との間は、固定ネジ７７ａ，７７ｂによって固定されている。これにより、プリズムユニット５５がプリズム９と共に筐体部５３内部において２次元的に位置決めおよび固定される。
【００３５】
また、フランジ部６３Ｂの側面とプリズム挿入部７３との間の間隙には、プリズム９に関する識別情報を伝達するために、情報送信部８１Ａ及び情報読取部８１Ｂが取り付けられている。
【００３６】
以上説明した撮像ユニット５１によっても、測定したい波長域に応じてプリズム９を交換しようとする場合に、その波長域に対応したプリズムユニット５５を円滑に交換することができる。さらには、プリズムユニット５５を交換した際でもプリズム９の位置を撮像素子７ａ，７ｂに対して２次元的に安定化させることができるので、試料Ａの測定範囲に対する安定したイメージングが実現される。
【００３７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１２は、本発明の第３実施形態である撮像ユニット２０１を示す斜視図、図１３は、図１２の撮像ユニット２０１の平面図、図１４は、図１３の撮像ユニット２０１のXIV-XIV線に沿った断面図である。この撮像ユニット２０１の第１実施形態との主な相違点は、筐体部３に、プリズムユニット５の位置決め機構として固定レバー（バネ部材）２０３が設けられている点にある。
【００３８】
具体的には、筐体部３のプリズム挿入部２３の上段部２３Ａには、プリズムユニット５を挿入する際に、プリズムユニット５をその挿入方向と垂直な方向に付勢する固定レバー２０３が取り付けられている。固定レバー２０３は、上段部２３Ａの底面に沿った一方向に摺動可能なように上段部２３Ａの縁部に嵌め込まれており、この固定レバー２０３と上段部２３Ａの外周面との間に挿入されたバネ部材２０７によって、上段部２３Ａの底面に沿ってその中心部に向けて付勢されている。さらに、上段部２３Ａの底面の縁部には、固定レバー２０３と共にフランジ部１３Ｂを挟み込むための突起部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃが、上段部２３Ａの中心部を取り囲むように埋め込まれている。
【００３９】
このような構成の筐体部３に、固定レバー２０３を上段部２３Ａの縁部にスライドさせた状態でプリズムユニット５が挿入されると、フランジ部１３Ｂの縁部と上段部２３Ａの内周面との間に固定レバー２０３が介在することにより、フランジ部１３Ｂがその挿入方向に垂直な方向に押し付けられた状態で上段部２３Ａに収められる。そうすると、フランジ部１３Ｂのプリズムケース１３Ａ側の面１７ｂが上段部２３Ａの底面に当接するとともに、フランジ部１３Ｂの縁部が固定レバー２０３及び突起部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃによって挟み込まれることによって、プリズムユニット５がその挿入方向、及び挿入方向に対して垂直な方向に位置決めされる（図１４）。これにより、プリズムユニット５がプリズムケース１３Ａの側面及び底面をプリズム挿入部２３から離間させた状態で、プリズム９と共に筐体部３内部において２次元的に位置決めされる。
【００４０】
また、撮像ユニット２０１には、撮像ユニット１と同様に、固定ネジ２７ａ、情報送信部８１Ａ、及び情報読取部８１Ｂが設けられてもよい。
【００４１】
このような撮像ユニット２０１によっても、測定対象の波長域に対応したプリズムユニット５５を円滑に交換することができ、試料Ａ測定範囲に対する安定したイメージングが実現される。
【００４２】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、プリズムユニットの筐体部に対する挿入方向は特定の方向に限定されるものではない。例えば、図１５に示す撮像ユニット２５１のように、筐体部２５３に測定光Ｌ１の光軸を含む面に沿ってプリズム挿入部２７３が形成されていてもよい。具体的には、プリズム挿入部２７３を、筐体部２５３の側面から内部に向けて形成される上段部２７３Ａ及び下段部２７３Ｂの２段構造にし、プリズムケース２６３Ａ及びフランジ部２６３Ｂから構成されるプリズムユニット２５５を、測定光Ｌ１の光軸を含む面に沿って、筐体部２５３の側面側から挿入するようにしてもよい。
【００４３】
また、プリズムユニットの筐体部に対する位置決め構造は、様々な変形態様を採ることができる。例えば、図１６に示す撮像ユニット３０１のように、プリズムユニット３０５のフランジ部３１３Ｂを、その側面がプリズムケース１３Ａにかけて直線的に傾斜するように形成し、プリズム挿入部３２３の上段部３２３Ａの内周面をフランジ部３１３Ｂの形状及び幅に対応して傾斜するように形成する。このような形状にすれば、プリズムユニット３０５を筐体部３０３に挿入すると、フランジ部３１３Ｂが上段部３２３Ａに嵌合することになり、プリズムユニット３０５の筐体部３０３に対する位置決め構造が単純化される。すなわち、固定ネジ２７ａ，２７ｂで固定するだけで位置決めが可能になり、孔部２１ａ，２１ｂやピン２５ａ，２５ｂ（図６）等が不要になる。
【００４４】
また、図１７に示す撮像ユニット３５１のように、プリズムユニット５の筐体部３に対する位置決め及び固定用の部材として皿ネジ３７７ａ，３７７ｂを用いてもよい。この場合、プリズムユニット５のフランジ部１３Ｂの縁部には、外表面１７ａから内表面１７ｂに向けて貫通する貫通孔３６９ａ，３６９ｂが形成され、これらの貫通孔３６９ａ，３６９ｂは、皿ネジ３７７ａ，３７７ｂの頭部形状に対応するように、その内径が外表面１７ａから内表面１７ｂにかけて小さくなるように形成されている。このような構造によっても、プリズムユニット５を筐体部３に挿入して固定する際に、皿ネジ３７７ａ，３７７ｂが貫通孔３６９ａ，３６９ｂに嵌合することになり、プリズムユニット５の筐体部３に対する位置決め構造が単純化される。すなわち、皿ネジ３７７ａ，３７７ｂで固定するだけで位置決めが可能になる。
【符号の説明】
【００４５】
１，５１，２０１，２５１，３０１，３５１…撮像ユニット、３，５３，２５３，３０３…筐体部、５，５５，２５５，３０５…プリズムユニット（プリズム保持部材）、７ａ，７ｂ…撮像素子、９，９ａ，９ｂ…プリズム、１３Ｂ，６３Ｂ，２６３Ｂ，３１３Ｂ…フランジ部、２１ａ，２１ｂ，７１ａ，７１ｂ…孔部、２３，７３，２７３，３２３…プリズム挿入部、２５ａ，２５ｂ，７５ａ，７５ｂ…ピン（突出部）、２７ａ，２７ｂ，７７ａ，７７ｂ…固定ネジ（固定部材）、３１Ａ，８１Ａ…情報送信部、３１Ｂ，８１Ｂ…情報読取部、２０３…固定レバー（バネ部材）、３７７ａ，３７７ｂ…皿ネジ（固定部材）。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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