(57)【要約】【課題】大画面で高い解像力を有し、広い撮像領域の全域で良好に非点収差を補正可能であり、画像劣化を抑制し、スムーズに被写体の探索および局所観察を可能にする光学系および観察装置を提供すること。【解決手段】物体を結像する結像光学系と、結像光学系により結像された物体を再結像する再結像光学系と、再結像光学系を構成する光学素子を、再結像光学系の光軸回りに回転させる駆動機構と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された前記物体を再結像する再結像光学系と、
前記再結像光学系を構成する光学素子を、前記再結像光学系の光軸回りに回転させる駆動機構と、を有することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記再結像光学系を構成する複数の光学素子を一体として前記光軸回りに回転させることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記駆動機構は、前記再結像光学系を構成する複数の光学素子のそれぞれを前記光軸回りに回転させることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項４】
前記再結像光学系を構成する複数の光学素子は、少なくとも１つ以上の群に分けられ、
前記駆動機構は、前記群ごとに前記光軸回りに回転させることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項５】
前記駆動機構は、環境変化によって生じる収差変動が生じた際に、前記収差変動を補正するために、前記光学素子を前記光軸回りに回転させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記駆動機構は、収差量に基づいて、前記光学素子を前記光軸回りに回転させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項７】
前記結像光学系と前記再結像光学系との間の光路上に配置される反射手段と、を更に有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記反射手段は、複数の反射部材を有し、該複数の反射部材のそれぞれは、光軸方向の位置および光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更可能であることを特徴とする請求項７に記載の光学系。
【請求項９】
前記複数の反射部材のそれぞれは、前記物体の表面形状に基づいて光軸方向の位置および光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更可能であることを特徴とする請求項８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記光学系は、前記複数の反射部材のそれぞれに対応する複数の前記再結像光学系を有することを特徴とする請求項８または９に記載の光学系。
【請求項１１】
前記結像光学系は、前記物体からの光を集光して前記物体の中間像を形成する反射屈折部を備えた第１結像光学系と、前記中間像の近傍に配置されたフィールドレンズと、前記中間像を前記反射手段に形成する屈折部を備えた第２結像光学系と、を有し、
前記第１結像光学系は、前記物体側から順に、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち物体側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち像側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第２の光学素子と、を有し、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子は、互いに裏面反射部が対向するように配置されていることを特徴としている請求項７から１０のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１２】
物体を照明する照明光学系と、
前記物体の像を形成する請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学系と、
前記物体の像を光電変換する撮像素子と、を有することを特徴とする観察装置。
【請求項１３】
前記光学系は、複数の前記再結像光学系を有し、
前記観察装置は、複数の前記再結像光学系に対応する複数の前記撮像素子を有することを特徴とする請求項１２に記載の観察装置。
【請求項１４】
前記物体の形状を計測する計測手段を更に有することを特徴とする請求項１２または１３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、光学系および観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の病理検査では、病理標本（試料）を画像データとして取り込み、ディスプレイ上で観察するバーチャル顕微鏡と呼ばれるものが利用されている。バーチャル顕微鏡では病理標本の画像データをディスプレイ上で観察できるため、複数人で同時に観察することができる。また、バーチャル顕微鏡を用いると、画像データを遠方の病理医と共有して診断を仰ぐこともできるなど多くの利点がある。しかしながら、この方法は病理標本を撮像して画像データとして取り込むためには時間がかかるという問題があった。
【０００３】
時間がかかる原因の１つとして、大きな撮像範囲の病理標本を顕微鏡の狭い撮像領域を用いて画像データとして取り込まねばならないことが挙げられる。顕微鏡の撮像領域が狭い場合、複数回撮像して、もしくはスキャンしながら撮像してそれらを繋げることで一枚の画像とする必要がある。そのため、撮像回数を少なくして画像データを取り込む時間を短縮するために、広い撮像領域を持った光学系（撮像光学系）が求められている。
【０００４】
病理標本を観察する上で、広い撮像領域が求められていると同時に可視光領域において高い解像力を持った光学系が必要となってくる。高い解像力を得るためには高倍率、高い開口数（ＮＡ）が必要であるが、ＮＡを大きくすると焦点深度は狭くなる。高倍率、高ＮＡを実現する光学系は全長が長く、レンズ枚数が多くなるため、光学系全体をコンパクトにすることは困難となる。
【０００５】
特許文献１には、シリンダーレンズを回転させることにより非点収差および色収差を補正する観察装置の例が示されている。特許文献２には、非点収差のパワーを打ち消す非点収差打ち消し用光学素子が装備されている観察装置の例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４４１７０３５号
【特許文献２】特許３８５６６９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、画面サイズが大きく、広い撮像領域の場合において、全域で良好に収差補正するには十分ではない。また、高い開口数をもった光学系において、十分に非点収差を補正することは困難である。
【０００８】
このような課題を鑑みて、本発明は、大画面で高い解像力を有し、広い撮像領域の全域で良好に非点収差を補正可能であり、画像劣化を抑制し、スムーズに被写体の探索および局所観察を可能にする光学系および観察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】
【０００９】
本発明の一側面としての光学系は、物体を結像する結像光学系と、前記結像光学系により結像された物体を再結像する再結像光学系と、前記再結像光学系を構成する光学素子を、前記再結像光学系の光軸回りに回転させる駆動機構と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大画面で高い解像力を有し、広い撮像領域の全域で良好に非点収差を補正可能であり、画像劣化を抑制し、スムーズに被写体の探索および局所観察を可能にする光学系および観察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顕微鏡装置の要部概略図である。
【図２】対物光学系の概略図である。
【図３】実施例１の対物光学系の要部概略図である。
【図４】再結像光学系を一体として回転補正した場合の軸上波面収差図である。
【図５】再結像光学系を一体として回転補正した場合の軸外波面収差である。
【図６】再結像光学系を分割して回転補正した場合の軸上波面収差である。
【図７】再結像光学系を分割して回転補正した場合の軸外波面収差である。
【図８】実施例２の対物光学系の要部概略図である。
【図９】実施例３の対物光学系の要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
まず、図１を参照して、対物光学系４０００を有する顕微鏡装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る顕微鏡装置の要部概略図である。顕微鏡装置は、観察装置（画像取得装置）１０００と、画像処理された画像を表示する画像表示装置１４０を有する。観察装置１０００は、本撮像システム３０００と、予備計測システム２０００を有する。また、観察装置１０００は、本撮像・予備計測の両システムの制御、および画像処理を行う画像処理・制御部９０を有する。撮像ステージ２０は、プレパラート（試料）３０を保持し、本撮像システム３０００と予備計測システム２０００との間を移動する。
【００１４】
本撮像システム３０００は、光源手段（不図示）からの光束で試料３０を照明する照明光学系１０と、試料３０を結像する対物光学系４０００と、結像された像を光電変換する撮像素子８０を有する。対物光学系４０００は、試料３０を反射手段６０上に結像する主結像光学系４０と、主結像光学系４０を透過した光束を反射する反射手段６０と、光束を再結像させる再結像光学系７０を有する。反射手段６０は、主結像光学系４０と再結像光学系７０との間の光路上に配置されている。再結像光学系７０は複数の光学素子を備え、不図示の駆動機構により、光学系全体として（複数の光学素子を一体として）、光学素子単体ごとに、または一部の光学素子により構成された群ごとに回転させられる。また、再結像光学系７０は、ズームおよび変倍機能を有している。再結像光学系７０は、フォーカシング機能を有してもよい。
【００１５】
予備計測システム２０００は、予備計測光源１１０と、予備計測光源１１０からの光束を偏光させるビームスプリッタ１２０を有する。さらに、試料３０を透過した光束から試料３０のＸＹ方向の位置を計測するＸＹ位置計測センサ１００と、試料３０を反射した光束から試料３０のＺ方向の形状を計測するＺ形状計測センサ１３０を有する。
【００１６】
本実施形態では、まず予備計測を行う。試料３０を保持した撮像ステージ２０は、予備計測システム２０００に配置される。予備計測光源１１０からの光束は、ビームスプリッタ１２０によって偏光され、試料３０に照射される。試料３０を透過した光束は、ＸＹ位置計測センサ１００に入射する。ＸＹ位置計測センサ１００としては、市販のＣＣＤカメラなどを用いることができる。ＸＹ位置計測センサ１００は、試料３０のＸＹ方向の位置および大きさのデータを画像処理・制御部９０に送信する。試料３０を反射した光束は、ビームスプリッタ１２０を透過し、Ｚ形状計測センサ１３０に入射する。Ｚ形状計測センサ１３０としては、市販のシャック・ハルトマンセンサなどを用いることができる。Ｚ形状計測センサ１３０は、試料３０内の各ＸＹ位置に対するＺ方向の位置データを画像処理・制御部９０に送信する。画像処理・制御部９０は、各計測手段から送信された試料３０の計測結果（ＸＹＺ位置）をメモリに保持しておく。なお、予備計測システム２０００は、このような構成には限らない。例えば、ＸＹ方向の位置とＺ形状の計測は、別の光源および別の位置で行ってもよい。予備計測の終了後、撮像ステージ２０は、予備計測システム２０００から本撮像システム３０００に移動する。
【００１７】
本撮像システム３０００は、光源手段（不図示）からの光を照明光学系１０によって集光して試料３０を均一に照明する。このとき、使用する光として可視光（例えば、波長４００ｎｍ〜波長７００ｎｍ）が用いられる。試料３０からの光束は、主結像光学系４０を透過し、反射手段６０近傍に結像する。反射手段６０を反射した光束は、再結像光学系７０に入射する。再結像光学系７０に入射した光束は、試料３０を撮像素子８０上に再結像する。反射手段６０の位置および形状は、画像処理・制御部９０により制御されており、予備計測データに応じて撮像領域全域で撮像素子８０上に像面位置が合わせられる。画像処理・制御部９０によって撮像素子８０で取得したデータ（画像情報）から画像データが生成され、生成された画像データは画像表示装置１４０に表示される。画像処理・制御部９０では、対物光学系４０００で補正しきれなかった収差を補正したり、または、撮像位置の異なった画像データを繋げて一枚の画像データに合成したりするなど用途に応じた処理が行われる。
【００１８】
次に、反射手段６０の光軸方向の位置および光軸に対する傾きの少なくとも一方を変更することにより、再結像光学系７０の像面位置を変更する方法を説明する。撮像領域全域でフォーカスの合った画像を得るには、再結像光学系７０による結像面を撮像素子８０上に合わせる必要がある。そのためには、撮像素子８０の位置を再結像光学系７０の像面位置として、それと共役になる位置（再結像光学系７０の物体位置）と主結像光学系４０の像面位置を一致させればよい。試料３０の形状にＺ方向の凸凹があった場合、主結像光学系４０の結像点の位置は、撮像領域内の位置によって変わり、平坦な一平面にはならない。本実施例では、図２に示すように、主結像光学系４０の各結像点の位置と再結像光学系７０の各物点の位置との中間位置に反射手段６０を配置し、再結像光学系７０の物体位置と主結像光学系４０の見掛け上の像面位置を一致させている。これにより、試料３０の表面形状に基づいて再結像光学系７０の像面位置を撮像素子８０上に合わせることができ、広い撮像領域の全域でフォーカスが合った画像を得ることができる。
【００１９】
図２は、対物光学系４０００の要部概略図である。主結像光学系４０は、試料３０からの光で中間像を形成する反射屈折部４１と、中間像近傍（第１結像点）に配置されたフィールドレンズ（不図示）と、中間像を反射手段６０に形成する屈折部４２を備えた反射屈折光学系である。また、反射屈折部４１は、試料３０側から順に、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち物体側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第１の光学素子と、光軸周辺が光透過部、周辺部のうち像側の面に反射膜を施し、裏面反射部とした第２の光学素子を有する。第１の光学素子と第２の光学素子は、互いに裏面反射部が対向するように配置されている。
【００２０】
主結像光学系４０を通過した光束は、反射手段６０の付近（第２結像点）で結像する。反射手段６０は、形状を変化させることにより、再結像された物体の像の結像位置を変更可能である対物光学系である。反射手段６０で反射した光束は、再結像光学系７０により撮像素子８０（第３結像点）に入射する。
【００２１】
なお、図２（ｂ）に示すように主結像光学系４０と反射手段６０との間にビームスプリッタ１２００を用いてもよい。この場合は、反射手段６０を光軸方向に沿って移動させることで、再結像光学系７０の物体位置と主結像光学系４０の見掛け上の像面位置を一致させる。
【００２２】
また、反射手段６０と撮像素子８０が空間的に異なる位置に配置されているため、反射手段６０を変形、駆動させる駆動機構や、撮像素子８０の電気回路、温調機構などの配置が可能になる。そのため、広い撮像領域の全域でフォーカスが合った高画質（低ノイズ）の画像データを得ることができる。
【実施例１】
【００２３】
図３は、本実施例の対物光学系４０００の要部概略図である。図３（ａ）は−Ｙ軸方向から＋Ｙ軸方向を見た図、図３（ｂ）は−Ｚ軸方向から＋Ｚ軸方向を図である。図３（ｂ）の破線で示される領域１６０は、撮像素子８０で撮像される領域の反射手段６０上での範囲を示している。
【００２４】
主結像光学系４０からの光束は、反射手段６０の近傍に試料３０を結像する。反射手段６０で反射された光束は、再結像光学系７０の光学部材７０Ａ，７０Ｂで拡大され、撮像素子８０上に試料３０を再結像する。反射手段６０の形状は、再結像光学系７０の像面が撮像素子８０上で一致するように、試料３０のＺ方向の凹凸形状に合わせて変形している。これにより、撮像素子８０で撮像される領域の全域でフォーカスが合った画像データを得ることができる。
【００２５】
また、フォーカスを合わせるための反射手段６０と撮像素子８０は、空間的に異なる位置に配置されている。これにより、反射手段６０の形状を変形するための駆動機構や撮像素子８０の電気回路を配置することが空間的に可能になる。
【００２６】
なお、反射手段６０の形状のみを変形させて、撮像領域全域のフォーカスを合わせているが、撮像素子８０の駆動を組み合わせてもよい。例えば、撮像領域内のフォーカス位置の分布は反射手段６０の形状を変形させることで補正し、撮像領域内で一律のフォーカス位置ずれについては撮像素子８０の光軸方向（図のＸ軸方向）の駆動で合わせてもよい。
【００２７】
ここで、再結像光学系７０を構成する光学素子を、再結像光学系７０の光軸回りに回転させて収差を補正した場合について説明する。
【００２８】
図４は、再結像光学系７０を構成する光学素子を一体として再結像光学系７０の光軸回りに回転補正した場合の軸上波面収差図である。図４において、横軸は画面位置、縦軸は波面収差を示している。非点収差成分を持つ主結像光学系４０の波面収差を発生収差として画面位置ごとにプロットしている。これを再結像光学系７０と主結像光学系４０の反射屈折部４１とを回転させることによって補正したグラフが反射屈折部＋再結像光学系（一体型）として示されている。軸上において非点収差は十分に補正されており、反射屈折部＋再結像光学系（一体型）で示された値は設計値と近い値を示している。すなわち、再結像光学系７０を構成する光学素子を一体として再結像光学系７０の光軸回りに回転させることは、非点収差補正に関して大きな効果を発揮している。したがって、図１の観察装置１０００は、経時変化や輸送変化といった環境変化により収差変動が生じた際に、収差量に基づいてこのような補正を行うことにより、対物レンズ光学系を良好な収差に低減できる。
【００２９】
図５は、再結像光学系７０を構成する光学素子を一体として再結像光学系７０の光軸回りに回転補正した場合の軸外波面収差図である。図５において、横軸は画面位置、縦軸は波面収差を示している。非点収差成分を持つ主結像光学系４０の波面収差を発生収差として画面位置ごとにプロットしている。これを再結像光学系７０と主結像光学系４０の反射屈折部４１とを回転させることによって補正したグラフが反射屈折部＋再結像光学系（一体型）として示されている。軸外において非点収差は設計値付近まで十分に補正されている。すなわち、再結像光学系７０を構成する光学素子を一体として再結像光学系７０の光軸回りに回転させることは、非点収差補正に関して大きな効果を発揮している。
【００３０】
図６は、再結像光学系７０を構成する光学素子を分割し、分割された光学素子ごとに再結像光学系７０の光軸回りに回転補正した場合の軸上波面収差である。図６において、横軸は画面位置、縦軸は波面収差を示している。非収差成分を持つ主結像光学系４０の波面収差を発生収差として画面位置ごとにプロットしている。これを再結像光学系７０と主結像光学系４０の反射屈折部４１とを回転させることによって補正したグラフが反射屈折部＋再結像光学系（分散型）として示されている。軸上において非点収差は十分に補正されており、反射屈折部＋再結像光学系（分割型）で示された値は設計値とほぼ一致している。すなわち、再結像光学系７０を構成する光学素子を分割し、分割された光学素子ごとに回転させることは、非点収差補正に関して大きな効果を発揮している。したがって、図１の観察装置１０００は、経時変化や輸送変化といった環境変化により収差変動が生じた際に、このような補正を行うことにより、対物レンズ光学系を良好な収差に低減できる。
【００３１】
図７は、再結像光学系７０を構成する光学素子を複数に分割し、分割された光学素子ごとに再結像光学系７０の光軸回りに回転補正した場合の軸外波面収差である。図７において、横軸は画面位置、縦軸は波面収差を示している。非収差成分を持つ主結像光学系４０の波面収差を発生収差として画面位置ごとにプロットしている。これを再結像光学系７０と主結像光学系４０の反射屈折部４１とを回転させることによって補正したグラフが反射屈折部＋再結像光学系（分割型）として示されている。軸外において非点収差は十分に補正され、反射屈折部＋再結像光学系（分割型）で示された値は設計値とほぼ一致している。すなわち、再結像光学系７０を構成する光学素子を分割し、分割された光学素子ごとに回転させることは、非点収差補正に関して大きな効果を発揮している。
【００３２】
したがって、本実施例では、再結像光学系７０の光学部材を一体として回転させた場合であっても、再結像光学系７０を構成する光学素子を複数に分割し、分割された光学素子ごとに回転させた場合であっても、収差を十分に補正可能である。また、再結像光学系の光学部材を複数に分割し、分割された光学素子ごとに回転させた場合のほうが、再結像光学系７０の光学部材を一体として回転させたよりも、収差補正に関して大きな効果を発揮する。
【００３３】
したがって、大画面で高い解像力を有し、広い撮像領域の全域で良好に非点収差を補正可能であり、画像劣化を抑制し、スムーズに被写体の探索および局所観察を可能にする光学系を提供することができる。
【実施例２】
【００３４】
図８は、本実施例の対物光学系４０００の要部概略図である。図８（ａ）は−Ｙ軸方向から＋Ｙ軸方向を見た図、図８（ｂ）は−Ｚ軸方向から＋Ｚ軸方向を見た図である。
【００３５】
反射手段は、複数の反射部材２６０〜２６３を有する。また、複数の再結像光学系１７０〜１７３、および複数の撮像素子１８０〜１８３が設けられている。再結像された物体の結像位置は、複数の反射部材のうち対応する反射部材の位置を変更することにより、変更可能である。各再結像光学系を構成する光学素子は、各再結像光学系の光軸回りに回転可能である。なお、光学素子は、一体で回転可能であってもよいし、それぞれの素子ごとに回転可能であってもよい。図４（ｂ）の破線で示される領域３６０〜３６３は、それぞれ撮像素子１８０〜１８３で撮像される領域の反射部材２６０〜２６３上での範囲を示している。
【００３６】
主結像光学系４０からの光束は、反射部材２６０〜２６３のそれぞれの近傍に試料３０を結像する。反射部材２６０〜２６３で反射された光束は、再結像光学系１７０〜１７３により、撮像素子１８０〜１８３上に試料３０を再結像する。反射部材２６０〜２６３の形状は、再結像光学系１７０〜１７３の像面が撮像素子１８０〜１８３上で一致するように、試料３０のＺ方向の凹凸形状に合わせて変形している。これにより、撮像素子１８０〜１８３で撮像される領域の全域でフォーカスが合った画像データを得ることができる。
【００３７】
また、撮像素子１８０〜１８３で撮像されない撮像素子間の領域については、試料３０の位置をＸＹ方向へ移動しながら撮像する。そのとき、反射部材２６０〜２６３の形状は、各撮像位置における試料のＺ方向の凸凹形状に合わせて、１ステップごとに異なる形状に変形される。各ステップで撮像された画像データは、画像処理・制御部９０で繋ぎ合わされ１枚の画像データを生成する。
【００３８】
なお、反射部材２６０〜２６３の形状のみを変形させて、撮像領域全域のフォーカスを合わせているが、撮像素子１８０〜１８３の駆動を組み合わせてもよい。例えば、撮像素子１８０〜１８３の各撮像素子領域内のフォーカス位置の分布は、反射部材２６０〜２６３の形状を変形させることで補正する。各撮像素子領域内で一律のフォーカス位置ずれについては、各撮像素子の光軸方向（撮像素子１８０，１８３は図のＹ軸方向、撮像素子１８１，１８３は図のＸ軸方向）の駆動で合わせてもよい。
【００３９】
本実施例では、複数の反射手段と、それに対応する再結像光学系と撮像素子を有し、反射手段の光軸方向の位置を局所的に変更可能である。したがって、撮像領域全域でフォーカスが合った画像データを得ることができるため、より短い時間で広い撮像領域の画像データを取得することができる。
【実施例３】
【００４０】
図９は、本実施例の対物光学系４０００の要部概略図である。図９（ａ）は−Ｙ軸方向から＋Ｙ軸方向を見た図、図９（ｂ）は−Ｚ軸方向から＋Ｚ軸方向を見た図である。
【００４１】
反射手段は、複数の反射部材４６０〜４６７を有する。また、複数の再結像光学系２７０〜２７７、複数の撮像素子２８０〜２８７が設けられている。再結像された物体の結像位置は、複数の反射部材のうち対応する反射部材の位置を変更することにより、変更可能である。各再結像光学系を構成する光学素子は、各再結像光学系の光軸回りに回転可能である。なお、光学素子は、一体で回転可能であってもよいし、それぞれの素子ごとに回転可能であってもよい。図９（ｂ）の破線で示される領域５６０〜５６７は、それぞれ撮像素子２８０〜２８７で撮像される領域の反射部材４６０〜４６７上での範囲を示している。
【００４２】
主結像光学系４０からの光束は、反射部材４６０〜４６７の近傍に試料３０を結像する。反射部材４６０〜４６７で反射された光束は、再結像光学系２７０〜２７７により、撮像素子２８０〜２８７上に試料３０再結像する。反射部材４６０〜４６７の形状は、再結像光学系２７０〜２７７の像面が撮像素子２８０〜２８７上で一致するように、試料３０のＺ方向の凸凹形状に合わせて変形している。これにより、撮像素子２８０〜２８７で撮像される領域の全域でフォーカスが合った画像データを得ることができる。
【００４３】
撮像素子２８０〜２８７で撮像されない撮像素子間の領域については、試料３０の位置をＸＹ方向へ移動しながら撮像する。そのとき、反射部材４６０〜４６７の形状は、各撮像位置における試料のＺ方向の凸凹形状に合わせて、１ステップごとに異なる形状に変形される。各ステップで撮像された画像データは、画像処理・制御部９０で繋ぎ合わされ１枚の画像データを生成する。
【００４４】
なお、反射部材４６０〜４６７の形状のみを変形させて、撮像領域全域のフォーカスを合わせているが、撮像素子２８０〜２８７の駆動を組み合わせてもよい。例えば、撮像素子２８０〜２８７の各撮像素子領域内のフォーカス位置の分布は、反射部材４６０〜４６７の形状を変形させることで補正する。各撮像素子領域内で一律のフォーカス位置ずれについては、各撮像素子の光軸方向の駆動で合わせてもよい。
【００４５】
本実施例では、複数の反射手段と、それに対応する再結像光学系と撮像素子を有し、反射手段の光軸方向の位置を局所的に変更可能である。したがって、撮像領域全域でフォーカスが合った画像データを得ることができるため、より短い時間で広い撮像領域の画像データを取得することができる。
【００４６】
以上説明したように、本発明では、大画面で高い解像力を有し、画像劣化を抑制し、スムーズに被写体の探索および局所観察を可能にする光学系を提供することができる。また、本発明の光学系では、再結像光学系に回転機能を持たせることにより、さまざまな環境における収差変動に対して収差補正することが可能となる。
【００４７】
また、実施例１において、軸上、軸外のみの補正残差を示したが、実施例２，３で示したように、画面を４分割、９分割した場合においても良好に収差低減が可能である。複数の再結像系を別個に回転させることにより、画面の部分的な収差補正も可能である。すなわち、実施例２のように画面を４分割した場合は画面の４部分ごとの部分的な収差補正が可能であり、実施例３のように９分割した場合は画面の９部分ごとの部分的な収差補正が可能である。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、撮像素子の数は、実施例１〜３で示した数より多くしてもよいし、その間の数でもよい。
【符号の説明】
【００４９】
４０      主結像光学系（結像光学系）
７０      再結像光学系
４０００  対物光学系（光学系）
【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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