JP2023124463A - 撮像装置、および、撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに合焦位置が異なる複数の広域撮像画像を、効率的に取得できる技術の提供。【解決手段】撮像装置１００は、対象物９を載置するステージ１と、撮像ユニット３と、ステージ１を撮像ユニット３に対して所定面内で相対的に移動させて、撮像ユニット３で撮像される単位撮像領域を移動させつつ、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる制御部５と、を備える。ここにおいて、撮像ユニット３が、照明光を出射する光源部３１と、所定面と交差する方向に光軸が配置された対物レンズ３３と、対物レンズ３３を通じて入射する光から、合焦位置が互いに異なる、０次を含む複数の回折光を生じさせる多焦点型の回折部３７と、受光面３９１に画定される複数の区画領域の各々で、各回折光を受光する撮像部３９と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、撮像装置、および、撮像方法に関する。

従来、細胞などといった各種の試料を、顕微鏡を用いて観察して、その観察画像（顕微鏡画像）を撮像することが行われている。このとき、１回の撮像で得られる撮像画像の撮像領域（以下「単位撮像領域」ともいう）は、顕微鏡の視野相当の領域となり、顕微鏡の倍率（拡大率）が高いほど、狭いものとなる。したがって、広い領域を撮像しようとすると、拡大率を低くせざるを得ない。

十分に高い拡大率で十分に広い領域の撮像画像を得るために、例えば特許文献１では、試料が載置されたステージを、ＸＹ面内で移動させながら、複数回の撮像が行われる。各回の撮像で取得された撮像画像は、試料における互いに隣り合う領域を撮像したものとなっており、これらの撮像画像をＸ方向およびＹ方向に並べてつなぎ合わせることで、単位撮像領域よりも広い領域の撮像画像（以下「広域撮像画像」ともいう）を得ることができる。

特開２０１９－５６９１７号公報

Abrahamsson, S., McQuilken, M., Mehta, S. B., Verma, A., Larsch, J., Ilic, R., Heintzmann, R.,Bargmann, C. I., Gladfelter, A. S. and Oldenbourg, R. (2015). "MultiFocus Polarization Microscope(MF-PolScope) for 3D polarization imaging of up to 25 focal planes simultaneously". Optics Express,23(6):7734-7754.

Zhenyu Yang, Qiwen Zhan ."Single-Shot Smartphone-Based Quantitative Phase Imaging Using a Distorted Grating". PLOS ONE. 2016;11(7).

上記のとおり、特許文献１に記載の技術では、試料が載置されたステージをＸＹ面内で移動させながら、複数回の撮像が行われる。この際、各回の撮像が行われるタイミングで、例えば試料の表面に焦点が合うように、対物レンズのＺ位置が自動調整されるようにすれば（いわゆる、オートフォーカス）、各回の撮像で取得された撮像画像をＸ方向およびＹ方向に並べてつなぎ合わせることで、試料の表面に合焦された１枚の広域撮像画像を得ることができる。

ところで、近年、スフェロイドなどの３次元培養された試料、浮遊培養された試料、などといった３次元試料を観察する必要性が高まっている。このような３次元試料の全体像を十分に観察するためには、特定の面（例えば、試料の表面）に合焦された１枚の広域撮像画像を得るだけでは不十分である。

３次元試料の全体像を十分に観察するためには、例えば、３次元試料をＸＹ面に沿って切断した断面の広域撮像画像を、Ｚ方向について互いに異なる複数の位置（ｚ１，ｚ２，・・・）で取得することが有効である。ところが、このためには、ある合焦位置（ｚ１）で、ステージをＸＹ面内で移動させながら複数回の撮像を行って１枚目の広域撮像画像を取得し、続いて、別の合焦位置（ｚ２）で再びステージをＸＹ面内で移動させながら複数回の撮像を行って２枚目の広域撮像を取得する、といった具合に、広域撮像画像を取得する動作を何度も繰り返して行わなければならない。すなわち、ｎ個の断面について広域撮像画像を取得するためには、ステージをＸＹ面内で移動させながら複数回の撮像を行うという動作を、ｎ回、行わなければならない。これには相当の時間が必要となる。

そこで、本開示は、互いに合焦位置が異なる複数の広域撮像画像を、効率的に取得できる技術の提供を目的とする。

第１の態様は、撮像装置であって、対象物を載置するステージと、撮像ユニットと、前記ステージを前記撮像ユニットに対して所定面内で相対的に移動させて、前記撮像ユニットで撮像される単位撮像領域を移動させつつ、前記撮像ユニットに複数回の撮像を行わせる制御部と、を備え、前記撮像ユニットが、照明光を出射する光源部と、前記所定面と交差する方向に光軸が配置された対物レンズと、前記対物レンズを通じて入射する光から、合焦位置が互いに異なる、０次を含む複数の回折光を生じさせる多焦点型の回折部と、受光面に画定される複数の区画領域の各々で、各回折光を受光する撮像部と、を備える。

第２の態様は、第１の態様に係る撮像装置であって、前記制御部が、前記単位撮像領域を主走査方向に移動させる主走査動作と、前記単位撮像領域を前記主走査方向と交差する副走査方向に移動させる副走査動作とを交互に行わせて、前記単位撮像領域を所定領域の全域にわたって移動させるとともに、前記主走査動作と並行して前記撮像ユニットに複数回の撮像を行わせるものであり、前記単位撮像領域が、前記副走査方向に細長く延びる領域である。

第３の態様は、第１または第２の態様に係る撮像装置であって、前記受光面が互いに平行な分割線で区画されることによって、前記複数の区画領域が画定されている。

第４の態様は、第１または第２の態様に係る撮像装置であって、前記受光面が格子状の分割線で区画されることによって、前記複数の区画領域が画定されている。

第５の態様は、第１から第４のいずれかの態様に係る撮像装置であって、前記制御部が、前記単位撮像領域を所定領域の全域にわたって移動させつつ、前記撮像ユニットに複数回の撮像を行わせる動作を、前記ステージに対して前記対物レンズを前記光軸に沿って相対的に移動させる動作を挟みつつ、複数回行わせる。

第６の態様は、撮像方法であって、対象物が載置されたステージを、撮像ユニットに対して所定面内で相対的に移動させて、前記撮像ユニットで撮像される単位撮像領域を移動させつつ、前記撮像ユニットに複数回の撮像を行わせる繰り返し撮像工程、を備え、前記撮像ユニットにおいて行われる複数回の撮像の各々において、光源部から照明光を出射させ、前記所定面と交差する方向に光軸が配置された対物レンズを通じて多焦点型の回折部に入射する光から、合焦位置が互いに異なる、０次を含む複数の回折光を生じさせ、撮像部の受光面に画定される複数の区画領域の各々で、各回折光を受光する。

第１および第６の態様によると、単位撮像領域を移動させつつ、撮像ユニットに複数回の撮像を行わせるので、各回の撮像で取得された撮像画像（単位撮像画像）をつなぎ合わせることで、単位撮像領域よりも広い領域の撮像画像（広域撮像画像）を得ることができる。ここにおいて、撮像ユニットでは、多焦点型の回折部において、合焦位置が互いに異なる複数の回折光が生じ、撮像部の受光面に画定された複数の区画領域の各々で、各回折光が受光される。これにより、撮像ユニットでは、１回の撮像で、同じ単位撮像領域を互いに異なる合焦位置で撮像した、複数の単位撮像画像が取得される。したがって、広域撮像画像を取得する動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる複数の広域撮像画像が取得されることとなり、互いに合焦位置が異なる複数の広域撮像画像を、効率的に取得することができる。

第２の態様によると、単位撮像領域が副走査方向に細長く延びる領域とされることで、単位撮像領域が所定領域の全域を移動するために必要な主走査動作の回数を小さくすることができる。その結果、単位撮像領域が所定領域の全域を移動するために必要な時間（すなわち、所定領域の広域撮像画像を取得する動作に要する時間）の増大が抑制される。

第３の態様によると、各区画領域が、一方向において受光面の全域にわたるものとなるので、単位撮像領域を、一方向において十分な長さを有する細長い領域とすることができる。したがって、例えば、単位撮像領域の延在方向を副走査方向と一致させることで、単位撮像領域が所定領域の全域を移動するために必要な主走査動作の回数を小さくすることができる。

第４の態様によると、受光面に画定される区画領域の個数を十分に大きなものとすることができる。したがって、１回の撮像で取得される単位撮像画像の個数、ひいては、広域撮像画像を取得する動作が１回行われる毎に取得される広域撮像画像の個数が、十分に大きなものとなり、複数の広域撮像画像を特に効率的に取得することができる。

第５の態様によると、所定領域の広域撮像画像を取得する動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる広域撮像画像が例えばＮ個取得されるとすると、この動作が例えばＭ回行われることで、互いに合焦位置が異なる（Ｍ×Ｎ）個の広域撮像画像を取得することができる。

撮像装置の構成を概略的に示す図である。 制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 撮像ユニットを説明するための模式図である。 回折部およびここで回折された回折光を受光する受光面を説明するための模式図である。 各回折光の合焦位置を説明するための模式図である。 撮像装置で取得される複数の断面撮像画像を説明するための図である。 撮像装置で行われる動作の流れを示す図である。 平面スキャン動作の流れを示す図である。 平面スキャン動作における単位撮像領域の移動の態様を説明するための図である。 平面スキャン動作によって断面撮像画像が取得される態様を説明するための図である。 各平面スキャン動作における対物レンズの焦点位置を説明するための図である。 平面スキャン動作の繰り返しで一群の断面撮像画像が取得される態様を説明するための図である。 変形例に係る撮像ユニットを説明するための模式図である。 変形例に係る回折部で回折された回折光を受光する受光面を説明するための模式図である。 変形例に係る撮像ユニットを説明するための模式図である。 変形例に係る撮像ユニットにおいて、各サブユニットの単位撮像領域が移動する態様を説明するための図である。

以下、添付の図面を参照しながら、実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本開示の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法または数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」、「同軸」、など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。また、等しい状態であることを示す表現（例えば、「同一」、「等しい」、「均質」、など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。また、形状を示す表現（例えば、「円形状」、「四角形状」、「円筒形状」、など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲の形状を表すものとし、例えば凹凸または面取りなどを有していてもよい。また、構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、「有する」、といった各表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。また、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも一つ」という表現には、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、「Ｃのみ」、「Ａ、ＢおよびＣのうち任意の２つ」、「Ａ、ＢおよびＣの全て」が含まれる。

＜１．撮像装置の全体構成＞
実施形態に係る撮像装置１００の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、撮像装置１００の構成を概略的に示す図である。

撮像装置１００は、対象物９の顕微鏡画像を撮像する装置であり、ステージ１、ステージ駆動部２、撮像ユニット３、レンズ駆動部４、および、制御部５を備える。

（ステージ１）
ステージ１は、撮像対象となる対象物９を載置する載置部であり、対象物９が載置される平坦な載置面１１を備える。ステージ１は、後述する照明光を透過させる透明な材料により形成される。

撮像対象となる対象物９は、どのようなものであってもよい。一例として、対象物９は、スフェロイドなどの３次元培養された細胞、浮遊培養された細胞、などといった３次元試料であってもよい。また、対象物９は、持ち運び可能なプレート、培養容器、など（一例として、ウェルプレート）に保持された状態で、ステージ１の載置面１１に載置されてもよい。

（ステージ駆動部２）
ステージ駆動部２は、ステージ１（ひいては、ここに載置されている対象物９）を、撮像ユニット３に対して、載置面１１と平行な面（すなわち、後述する対物レンズ３３の光軸と直交する面）内で、相対的に移動させることで、撮像ユニット３において撮像対象とされる領域（単位撮像領域）Ｅを移動させる（図９参照）。

ステージ駆動部２は、具体的には例えば、主走査機構２１および副走査機構２２を含んで構成される。主走査機構２１は、ステージ１を、載置面１１と平行な面内に規定される第１の方向（以下「主走査方向」と呼ぶ）に移動させる。副走査機構２２は、ステージ１を、載置面１１と平行な面内に規定される方向であって、第１の方向と直交する第２の方向（以下「副走査方向」と呼ぶ）に移動させる。

主走査機構２１および副走査機構２２の具体的な構成はどのようなものであってもよい。例えば、主走査機構２１および副走査機構２２の各々は、各種の直動駆動機構（例えば、ボールねじ機構とモータとを含んで構成される直動駆動機構、リニアモータを含んで構成される直動駆動機構、ピストンシリンダを含んで構成される直動駆動機構、など）を含んで構成されてもよいし、各種の直動駆動機構と直動ガイド機構（直動ガイド、エアスライダ、など）が組み合わされたものであってもよい。

ステージ駆動部２は、制御部５（具体的には、後述するステージ駆動制御部５０２）と電気的に接続されており、制御部５からの指示に応じて動作する。すなわち、ステージ駆動部２は、制御部５から指示されたタイミングで、指示された方向に、指示された距離だけ、ステージ１を移動させる。

（撮像ユニット３）
撮像ユニット３は、ステージ１に載置された対象物９を撮像するユニットであり、光源部３１、照射光学系Ｋ１を構成する光学部品３２、結像光学系Ｋ２を構成する光学部品３３～３８、および、撮像部３９を備える。

光源部３１は、照明光を出射する。光源部３１として、例えば、発光ダイオード、レーザダイオード、ハロゲンランプ、パルスレーザ、連続発振レーザ、などの各種の光源を用いることができる。照明光は、可視光であってもよいし、紫外線、赤外線、などの不可視光であってもよい。

光源部３１とステージ１との間には、光源部３１から出射される照明光を光学的に調整してステージ１に載置されている対象物９に照射するための照射光学系Ｋ１が、配置される。照射光学系Ｋ１は、具体的には例えば、光源部３１から出射される照明光を対象物９に集光するコンデンサレンズ３２、などを含んで構成される。

ステージ１と撮像部３９の間には、照射光学系Ｋ１による対象物９への光の照射に応じて対象物９で生じた光を、撮像部３９の受光面（撮像面）３９１上に結像させる結像光学系Ｋ２が配置される。結像光学系Ｋ２は、具体的には例えば、対物レンズ３３、光学リレー３４、視野絞り３５、バンドパスフィルタ３６、回折部３７、および、結像レンズ３８、などを含んで構成される。

対物レンズ３３は、対象物９を拡大して像を映し出すためのレンズであり、標準的な顕微鏡対物レンズ（一例として、無限遠補正顕微鏡対物レンズ）により構成することができる。対物レンズ３３は、その光軸が、ステージ１の載置面１１に対して垂直となるような姿勢で配置される。また、対物レンズ３３は、前側焦点および後側焦点を有し、前側焦点（前側焦点面）が、ステージ１の載置面１１側（対象物９の側）に位置するように、ステージ１に対向して設けられる。

光学リレー３４は、対物レンズ３３の瞳面（入射瞳位置）を、回折部３７の配置位置にリレー（投影）する。すなわち、光学リレー３４は、対物レンズ３３の後側焦点（後側焦点面）をリレーする光学部品であり、光学リレー３４によって対物レンズ３３の後側焦点面がリレーされる位置に、回折部３７が配置される。光学リレー３４は、対物レンズ３３の後側焦点面をリレーできるものであればどのような構成であってもよく、一例として、第１リレーレンズ３４１と第２リレーレンズ３４２とを含んで構成される。対物レンズ３３と光学リレー３４の間には、適宜の位置に、適宜の姿勢で、ミラー３０１が設けられてもよい。

視野絞り３５は、視野を制限する絞りであり、光学リレー３４によって対象物９の像（中間像）が形成される位置（具体的には例えば、第１リレーレンズ３４１の結像面、すなわち、一対のリレーレンズ３４１，３４２の中間位置）に、配置される。撮像部３９の受光面３９１には、視野絞り３５を通過した光が、結像されることになる。つまり、撮像ユニット３で撮像対象とされる単位撮像領域Ｅ（すなわち、撮像視野領域）の形状およびサイズが、この視野絞り３５によって規定される。もっとも、単位撮像領域Ｅの形状およびサイズは、必ずしも視野絞り３５で規定される必要はなく、例えば、光源部３１から対象物９に照射される照射光の照射領域によって規定されてもよい。この場合は、視野絞り３５を省略することができる。

バンドパスフィルタ３６は、所定の波長帯域を通過させ、それ以外の波長帯域を減衰させるフィルタであり、具体的には例えば、誘電体多層膜フィルタ、フィルタガラス、液晶チューナブルフィルタ、などを用いて構成される。ここでは、回折部３７で回折される波長帯域λを含む狭波長帯域が、バンドパスフィルタ３６において通過される波長帯域とされる。つまり、バンドパスフィルタ３６では、回折部３７で回折される波長帯域λを含む狭波長帯域以外の波長帯域が、減衰される。

回折部３７は、対物レンズ３３を通じて入射した光から、複数の回折光を生じさせる光学部品である。ただし、ここでいう「回折光」には、０次の回折光も含まれる。回折部３７は、上記のとおり、光学リレー３４によってリレーされる対物レンズ３３の後側焦点面に、配置される。つまり、回折部３７は、対物レンズ３３のフーリエ面、つまりは、撮像対象となる面とフーリエ変換の関係にあるフーリエ面に、配置される。回折部３７の具体的な構成については、後に説明する。

結像レンズ３８は、撮像部３９の受光面３９１に対象物９の像を結像させるためのレンズであり、その後側焦点が、撮像部３９の受光面３９１に位置するように、設けられる。

撮像部３９は、デジタルイメージセンサ（具体的には例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、など）を備えるデジタルカメラである。この実施形態に係る撮像部３９は、受光素子（撮像素子）が２次元に配列されることにより、２次元の受光面（撮像面）３９１を有するものとされる（いわゆる、エリアセンサ）。上記のとおり、撮像ユニット３では、照射光学系Ｋ１による対象物９への光の照射に応じて対象物９で生じた光が、結像光学系Ｋ２を通じて、撮像部３９の受光面３９１上に結像される。撮像部３９は、受光面３９１で受光された光の強度を検出し、これをデジタル信号に変換して、制御部５に出力する。制御部５は、撮像部３９から取得した検出結果に基づいて、撮像画像（具体的には例えば、受光面３９１に入射した光の分布（強度分布）を示す撮像画像）を生成する。

（レンズ駆動部４）
レンズ駆動部４は、ステージ１に対して、対物レンズ３３を、その光軸に沿って相対的に移動させることで、撮像ユニット３が撮像を行う際の焦点位置を移動させる。上記のとおり、対物レンズ３３は、その光軸が、ステージ１の載置面１１に対して垂直となるような姿勢で配置されており、レンズ駆動部４は、載置面１１と直交する方向に、対物レンズ３３を相対的に移動させる。以下の説明においては、対物レンズ３３の光軸方向を、便宜上、「高さ方向」とも呼ぶ。

レンズ駆動部４の具体的な構成はどのようなものであってもよい。例えば、レンズ駆動部４は、ピエゾ素子を含んで構成されてもよいし、各種の直動駆動機構（例えば、ボールねじ機構とモータとを含んで構成される直動駆動機構、リニアモータを含んで構成される直動駆動機構、ピストンシリンダを含んで構成される直動駆動機構、など）を含んで構成されてもよいし、各種の直動駆動機構と直動ガイド機構（直動ガイド、エアスライダ、など）が組み合わされたものであってもよい。

レンズ駆動部４は、制御部５（具体的には、後述するレンズ駆動制御部５０４）と電気的に接続されており、制御部５からの指示に応じて動作する。すなわち、レンズ駆動部４は、制御部５から指示されたタイミングで、指示された距離だけ、対物レンズ３３を光軸に沿って移動させる。

（制御部５）
制御部５は、撮像装置１００が備える各部の動作を制御する要素であり、例えば、電気回路を有する一般的なコンピュータによって構成される。制御部５は、具体的には例えば、図２に示されるように、データ処理を担う中央演算装置としてのＣＰＵ（Central Processor Unit）５１、基本プログラムなどが格納されるＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＣＰＵ５１が所定の処理（データ処理）を行う際の作業領域として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）５３、フラッシュメモリ、ハードディスク装置、などの不揮発性記憶装置によって構成される記憶装置５４、これらを相互に接続するバスライン５５、などを含んで構成される。記憶装置５４には、制御部５が実行する処理を規定するプログラムＰが格納されており、ＣＰＵ５１がこのプログラムＰを実行することにより、制御部５がプログラムＰによって規定された処理を実行することができる。もっとも、制御部５が実行する処理の一部または全部が、専用の論理回路などのハードウェア（例えば、専用プロセッサ）によって実行されてもよい。

また、制御部５には、各種の情報を表示する表示部５６、および、オペレータからの入力操作を受け付ける入力部５７、などが接続される。表示部５６として、液晶ディスプレイなどの各種のディスプレイ装置を用いることができる。また、入力部５７として、キーボード、マウス、タッチパネル、マイク、などを用いることができる。

＜２．回折部＞
次に、撮像ユニット３が備える回折部３７について、図１に加え、図３～図５を参照しながら説明する。図３は、撮像ユニット３を説明するための図であり、撮像ユニット３が備える要素の一部（視野絞り３５、回折部３７、および、撮像部３９）が、模式的に示されている。図４は、回折部３７およびここで回折された回折光を受光する受光面３９１を説明するための模式図である。図５は、各回折光の合焦位置を説明するための模式図である。なお、図３などでは、主走査方向が「Ｘ方向」とされ、副走査方向が「Ｙ方向」とされ、高さ方向が「Ｚ方向」とされた座標系が、適宜に示されている。

回折部３７は、入射した光から複数の回折光を生じさせる光学部品、すなわち、入射した光を異なる回折次数（０次、±１次、・・・）の回折光に分離する（分光する）光学部品である。回折部３７は、具体的には例えば、複数の溝３７１（凹凸構造）によって、入射した光を異なる回折次数の回折光に分離する、位相変調型の回折格子（いわゆる、位相格子）により構成される。ここでは、溝３７１（凹部）を透過する光と、隣り合う溝３７１の間（凸部）を透過する光との間に、位相差πが生じるように、溝３７１の深さ（段差）が、光路差（λ／２）に応じた寸法とされる。

回折部３７は、具体的には例えば、複数の溝３７１が、所定の配列方向Ｑに沿って配列された構成を備えている。このような回折部３７に入射した光は、溝３７１の配列方向Ｑに分離される。

ただし、回折部３７は、多焦点型の回折部であり、入射した光を異なる回折次数に分離する機能に加えて、分離された各回折光の合焦位置を互いに異なるものとする機能を備えている。すなわち、回折部３７は、配列方向Ｑに沿って配列された複数の溝３７１の各々が、所定の関数にしたがって湾曲した形状とされており、これによって、分離された各回折光の合焦位置が互いに異なるものとなる。より具体的には、回折部３７で分離された複数の回折光の合焦位置は、０次の回折光の合焦位置を挟んで対称に分布し、隣り合う回折光の間の合焦位置は一定間隔Δｚずつずれたものとなる。また、０次の回折光は、溝３７１の湾曲の影響を受けないので、０次の回折光の合焦位置は、対物レンズ３３の焦点位置となる。つまり、対物レンズ３３の焦点位置（前側焦点面）が「ｚ＝ｚｏ」であるとすると、０次の回折光の合焦位置は「ｚ＝ｚｏ」となり、＋１次の回折光の合焦位置は「ｚ＝ｚｏ＋Δｚ」となり、－１次の回折光の合焦位置は「ｚ＝ｚｏ－Δｚ」となる（図５）。ただし、隣り合う回折光の間の合焦位置の間隔（合焦間隔）Δｚは、回折部３７における溝３７１のパターン（図に例示される回折部３７の場合、各溝３７１の曲率）から規定される。すなわち、溝３７１のパターンを調整することで、合焦間隔Δｚを任意の値にすることができる。

一方、撮像部３９は、その受光面３９１に、複数の区画領域Ｄｉ（ｉ＝１，２，・・・）が画定されており、回折部３７で生じた複数の回折光の各々が、各区画領域Ｄｉで受光されるように、構成されている。ただし、回折部３７で生じた全ての回折光が受光面３９１で受光される必要はなく、回折部３７で生じた全ての回折光のうちの少なくとも一部（ただし、０次および±１次の回折光を含む３個以上の回折光）が、受光面３９１で受光されればよい。

例えば、複数の溝３７１が一列に配列された回折部３７の場合、溝３７１の配列方向Ｑに分離される複数の回折光が生成される。これに対応して、受光面３９１には、これが分離方向Ｑと直交する互いに平行な複数の分割線で等分割されることによって、分離方向Ｑに沿って、複数（図の例では３個）の区画領域Ｄｉ（ｉ＝１，２，・・・）が画定されている。

このようにして受光面３９１に画定される複数の区画領域Ｄｉの各々に、回折部３７で生じた各回折光が受光されるようにするために、ここでは、次の要件が充足されている。第１に、単位撮像領域Ｅの形状およびサイズが、区画領域Ｄｉに応じたものとなるように（すなわち、単位撮像領域Ｅから回折部３７を通じて受光面３９１上で結像される各回折光の結像領域が、各区画領域Ｄｉと合同となるように）、視野絞り３５、あるいは、照射領域（光源部３１から対象物９に照射される照射光の照射領域）の、形状およびサイズが規定される。第２に、分離方向Ｑに沿って中央にある区画領域（第１区画領域）Ｄ１に、０次の回折光が結像されるように、回折部３７と受光面３９１の光学的な位置関係が規定される。第３に、分離方向Ｑに沿って第１区画領域Ｄ１の一方側にある区画領域（第２区画領域）Ｄ２に＋１次の回折光が結像され、分離方向Ｑに沿って第１区画領域Ｄ１の他方側にある区画領域（第３区画領域）Ｄ３に－１次の回折光が結像されるように、各回折光の分離角度が決定される。ただし、各回折光の分離角度は、回折部３７における溝３７１のパターン（図に例示される回折部３７の場合、溝３７１の形成周期（間隔））から規定されるものであり、ここでは、受光面３９１上での各区画領域Ｄｉの間隔に応じた分離角度が実現されるように、溝３７１のパターンが決定される。

ここで、単位撮像領域Ｅを撮像した撮像画像を「単位撮像画像Ｐｅ」と呼ぶとすると、撮像ユニット３では、１回の撮像で、受光面３９１に規定されている複数の区画領域Ｄｉの各々で、回折光が受光（結像）されることによって、該区画領域Ｄｉの個数と同数個の、単位撮像画像Ｐｅが取得される（図４）。例えば、受光面３９１に規定されている区画領域Ｄｉの個数が「Ｎ個」であるとすると、１回の撮像で、Ｎ個の単位撮像画像Ｐｅが取得される。これらＮ個の単位撮像画像Ｐｅは、互いに同じ単位撮像領域Ｅ（すなわち、同じ撮像視野領域）を撮像した撮像画像である。ただし、上記のとおり、回折部３７において分離された各回折光の合焦位置は互いに異なる。このため、Ｎ個の単位撮像画像Ｐｅの合焦位置は、互いに異なるものとなる。つまり、１回の撮像で取得されるＮ個の単位撮像画像Ｐｅは、同じ単位撮像領域Ｅを、互いに異なる合焦位置で撮像した撮像画像群（多焦点撮像画像群）となる。

図の例の場合、１回の撮像で、３個の単位撮像画像Ｐｅが取得されることになり、これら３個の単位撮像画像Ｐｅは、同じ単位撮像領域Ｅを、互いに異なる合焦位置で撮像した撮像画像群となる。すなわち、対物レンズ３３の焦点位置が「ｚ＝ｚｏ」であるとすると、第１区画領域Ｄ１において、単位撮像領域Ｅを、「ｚ＝ｚｏ」に合焦して撮像した単位撮像画像Ｐｅが取得され、第２区画領域Ｄ２において、該単位撮像領域Ｅを、「ｚ＝ｚｏ＋Δｚ」に合焦して撮像した単位撮像画像Ｐｅが取得され、第３区画領域Ｄ３において、該単位撮像領域Ｅを、「ｚ＝ｚｏ－Δｚ」に合焦して撮像した単位撮像画像Ｐｅが取得されることになる。

＜３．撮像に係る機能構成＞
撮像装置１００は、図６に例示されるように、３次元の広がりを有する領域を撮像領域Ｒとし、これを載置面１１と平行な面（ＸＹ面）で切断した断面（撮像断面）Ｃの撮像画像（断面撮像画像）Ｐｃを、撮像領域Ｒの高さ方向の全域にわたって、所定の合焦間隔Δｚ毎に、複数個、取得する機能を備える。すなわち、撮像装置１００は、各々の合焦位置が「ｚ＝ｉ×Δｚ（ｉ＝０，１，２，・・・）」であるような、複数の断面撮像画像Ｐｃを取得する機能を備える。

この機能に関する構成について、再び図１を参照しながら説明する。制御部５は、複数の断面撮像画像Ｐｃの取得に係る構成として、撮像領域受付部５０１、ステージ駆動制御部５０２、撮像制御部５０３、および、レンズ駆動制御部５０４を、備える。これら各部５０１～５０４は、例えば、制御部５において、ＣＰＵ５１が、記憶装置５４に格納されたプログラムＰを実行することによって実現される機能部である。もっとも、これら各部５０１～５０４の少なくとも一部が、ＣＰＵ５１とは別の専用プロセッサなどによって実現されてもよい。

（撮像領域受付部５０１）
撮像領域受付部５０１は、例えば入力部５７を介して、オペレータなどから、撮像領域Ｒの指定を受け付ける。撮像領域Ｒは、３次元の広がりを有する領域として設定されるものであり（図６）、撮像領域受付部５０１は、例えば、撮像領域Ｒにおける、主走査方向に沿う長さＲｘ、副走査方向に沿う長さＲｙ、および、高さ方向に沿う長さＲｚの３つの値を、オペレータなどから受け付けることで、直方体状の撮像領域Ｒを決定する。撮像領域Ｒは、ステージ１上に載置された対象物９の全体を含むような領域であってもよいし、対象物９の一部分のみを含む領域であってもよい。

（ステージ駆動制御部５０２）
ステージ駆動制御部５０２は、ステージ駆動部２を制御して、ステージ１を、撮像ユニット３に対して、載置面１１と平行な面（ＸＹ面）内で相対的に移動させる。具体的には例えば、ステージ駆動制御部５０２は、主走査機構２１を制御して、ステージ１を、撮像ユニット３に対して、主走査方向（Ｘ方向）に相対的に移動させる（主走査動作）。また、ステージ駆動制御部５０２は、副走査機構２２を制御して、ステージ１を、撮像ユニット３に対して、副走査方向（Ｙ方向）に相対的に移動させる（副走査動作）。主走査動作が行われると、単位撮像領域Ｅが主走査方向に移動し、副走査動作が行われると、単位撮像領域Ｅが副走査方向に移動するところ、ステージ駆動制御部５０２は、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域にわたって移動するように（すなわち、撮像断面Ｃの全域が単位撮像領域Ｅとして網羅（全面スキャン）されるように）、主走査動作と副走査動作とを交互に繰り返して行わせる（図９）。

上記のとおり、撮像ユニット３では、単位撮像領域Ｅの形状は、区画領域Ｄｉに応じたものなる。図４に例示されるように、一般的なアスペクト比を有する受光面３９１を、回折光の分離方向Ｑに沿って例えばＮ等分割することによって、Ｎ個の区画領域Ｄｉが画定される場合、区画領域Ｄｉは、回折光の分離方向Ｑに沿う長さが、これと直交する方向に沿う長さよりも短い、扁平な細長領域となる。したがって、単位撮像領域Ｅも細長領域となるところ、ここでは、細長領域である単位撮像領域Ｅの延在方向が、副走査方向（Ｙ方向）に一致するように（すなわち、単位撮像領域Ｅが、副走査方向に細長く延びる領域となるように）、ステージ１と撮像ユニット３との位置関係が設定される。より具体的には、区画領域Ｄｉの長尺辺（受光面３９１に対して（１／Ｎ）分割されない側の辺）に相当する単位撮像領域Ｅの長尺辺が、副走査方向に沿って延在し、区画領域Ｄｉの短尺辺（受光面３９１に対して（１／Ｎ）分割される側の辺）に相当する単位撮像領域Ｅの短尺辺が、主走査方向に沿って延在するように、ステージ１と撮像ユニット３との位置関係が設定される（図３、図９）。

ここで、受光面３９１に画定されるＮ個の区画領域Ｄｉの各々で単位撮像画像Ｐｅを取得する構成によると、１回の撮像でＮ個の単位撮像画像Ｐｅを取得できる反面、単位撮像領域Ｅの大きさが、受光面３９１を分割せずにその全面で１個の撮像画像を取得する場合の単位撮像領域（比較単位撮像領域）Ｅ’の大きさに比べて、（１／Ｎ）倍に削減されてしまう（図９）。すなわち、撮像視野領域が（１／Ｎ）倍に削減されてしまう。ここで、上記のように、単位撮像領域Ｅの延在方向が、副走査方向に一致された場合、単位撮像領域Ｅの副走査方向の寸法は、比較単位撮像領域Ｅ’と同じ大きさに維持される。このため、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域を移動するために必要な主走査動作の回数は、比較単位撮像領域Ｅ’が撮像断面Ｃの全域を移動するために必要な主走査動作の回数と同じになる。したがって、単位撮像領域Ｅが狭くなるにもかかわらず、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域を移動するために必要な時間が増大されにくい。

（撮像制御部５０３）
撮像制御部５０３は、撮像ユニット３に撮像を行わせる。具体的には例えば、撮像制御部５０３は、撮像ユニット３に撮像を行わせるべきタイミングが到来すると、撮像部３９のシャッタを開くなどといった適宜の制御を行って、撮像ユニット３に撮像を行わせる。すなわち、適宜の制御が行われると、撮像ユニット３では、光源部３１から出射された照明光が照射光学系Ｋ１を通じて対象物９に照射され、照明光の照射に応じて対象物９で生じた光が、結像光学系Ｋ２を通じて（すなわち、対物レンズ３３、光学リレー３４、視野絞り３５、バンドパスフィルタ３６、回折部３７、および、結像レンズ３８、を順に通過して）、撮像部３９の受光面３９１に結像される。そして、受光面３９１において受光された光の検出結果が、例えば、撮像部３９から制御部５に出力され、制御部５において撮像画像が生成される。

ただし、上記のとおり、撮像ユニット３が備える回折部３７は、入射した光を異なる回折次数に分離するとともに、分離された各回折光の合焦位置を、互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）ものとする機能を備えており、この回折部３７で生じた複数の回折光の各々が、撮像部３９の受光面３９１に規定されている複数（Ｎ個）の区画領域Ｄｉの各々で受光されるように、構成されている。これにより、撮像ユニット３では、１回の撮像で、同じ単位撮像領域Ｅを、互いに異なる合焦位置（合焦間隔Δｚずつずれた合焦位置）で撮像した、Ｎ個の単位撮像画像Ｐｅが取得される（図４）。

撮像制御部５０３は、ステージ１が撮像ユニット３に対して相対的に移動されることにより単位撮像領域Ｅが移動されるのと並行して、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる。具体的には、撮像制御部５０３は、単位撮像領域Ｅの移動と同期したタイミングで、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる（これを「同期撮像」ともいう）。すなわち、撮像制御部５０３は、単位撮像領域Ｅが、先に撮像された領域と重ならずに隣り合う位置に移動する毎に、撮像ユニット３に撮像を行わせる。

単位撮像領域Ｅの移動と同期したタイミングで複数回の撮像が行われると、各回の撮像で取得された単位撮像画像Ｐｅをつなぎあわせることで、単位撮像領域Ｅよりも広い領域の撮像画像（広域撮像画像）が取得される。ただし、上記のとおり、撮像ユニット３では、１回の撮像で、同じ単位撮像領域Ｅを互いに異なる合焦位置（合焦間隔Δｚずつずれた合焦位置）で撮像したＮ個の単位撮像画像Ｐｅが取得される。したがって、広域撮像画像を取得する動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）、Ｎ個の広域撮像画像が取得されることになる。

後に説明するように、撮像制御部５０３は、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域にわたって移動される間、これと並行して、単位撮像領域Ｅの移動と同期したタイミングで、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる（これを「平面スキャン動作」ともいう）（図９）。平面スキャン動作における各回の撮像で取得された単位撮像画像Ｐｅをつなぎあわせることで、撮像断面Ｃの撮像画像である断面撮像画像Ｐｃが取得される（図１０）。ただし、上記のとおり、撮像ユニット３では、１回の撮像で、同じ単位撮像領域Ｅを互いに異なる合焦位置で撮像したＮ個の単位撮像画像Ｐｅが取得されるので、平面スキャン動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる、Ｎ個の断面撮像画像Ｐｃが取得されることになる。

（レンズ駆動制御部５０４）
レンズ駆動制御部５０４は、レンズ駆動部４を制御して、ステージ１に対して、対物レンズ３３を、その光軸に沿って（すなわち、高さ方向に）、相対的に移動させる。後に説明するように、レンズ駆動制御部５０４は、１回の平面スキャン動作が行われる毎に、対物レンズ３３を、その光軸に沿って、所定の単位幅Ｅｚだけ移動させる。この「単位幅Ｅｚ」は、例えば、１回の平面スキャン動作で取得される断面撮像画像Ｐｃの個数Ｎに、合焦間隔Δｚを乗じた距離とされる（Ｅｚ＝Ｎ×Δｚ）。このような対物レンズ３３の移動を挟みつつ、例えばＭ回の平面スキャン動作が行われることで、合焦位置が互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）、（Ｍ×Ｎ）個の断面撮像画像Ｐｃが取得される（図１１、図１２）。すなわち、各々の合焦位置が「ｚ＝ｉ×Δｚ（ｉ＝０，１，２，・・・）」であるような、（Ｍ×Ｎ）個の断面撮像画像Ｐｃが取得される。

＜４．動作の流れ＞
撮像装置１００で行われる動作の流れについて、図７～図１２を参照しながら説明する。図７は、撮像装置１００で行われる動作の流れを示す図である。図８は、平面スキャン動作の流れを示す図である。図９は、平面スキャン動作における単位撮像領域Ｅの移動の態様を説明するための図である。図１０は、平面スキャン動作によって断面撮像画像Ｐｃが取得される態様を説明するための図である。図１１は、各平面スキャン動作における対物レンズ３３の焦点位置を説明するための図である。図１２は、平面スキャン動作の繰り返しで一群の断面撮像画像Ｐｃが取得される態様を説明するための図である。

ステップＳ１
まず、撮像領域受付部５０１が、例えば入力部５７を介して、オペレータなどから、撮像領域Ｒの指定を受け付ける。具体的には例えば、撮像領域受付部５０１は、撮像領域Ｒにおける、主走査方向に沿う長さＲｘ、副走査方向に沿う長さＲｙ、および、高さ方向に沿う長さＲｚの３つの値を、オペレータなどから受け付けることで、直方体状の撮像領域Ｒを決定する（図６）。

ステップＳ２
続いて、レンズ駆動制御部５０４が、レンズ駆動機構４１を制御して、対物レンズ３３を所定の始端位置ｚ（１）に配置する。対物レンズ３３の始端位置ｚ（１）は、具体的には例えば、撮像ユニット３における１回の撮像で取得されるＮ個の単位撮像画像Ｐｅのうち、合焦位置が最も低い単位撮像画像Ｐｅの該合焦位置が、撮像領域Ｒの高さ方向の下端（ｚ＝０）となる位置である。例えば、図４の例の場合、対物レンズ３３の焦点位置が「ｚ＝Δｚ」である場合に、第３区画領域Ｄ３で取得される単位撮像画像Ｐｅの合焦位置が「ｚ＝０」となる。したがって、対物レンズ３３の焦点位置が「ｚ＝Δｚ」となるような位置が、始端位置ｚ（１）とされる（図１１）。

ステップＳ３
続いて、平面スキャン動作が行われる。すなわち、ステージ駆動制御部５０２が、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域にわたって移動するように、ステージ１を撮像ユニット３に対して相対的に移動させ、これと並行して、撮像制御部５０３が、単位撮像領域Ｅの移動と同期したタイミングで、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる（繰り返し撮像工程）。平面スキャン動作について、図８～図１０を参照しながら、詳細に説明する。

ステップＳ３１
まず、ステージ駆動制御部５０２が、主走査機構２１および副走査機構２２を制御して、ステージ１を所定の初期位置に配置する。ステージ１の初期位置は、具体的には例えば、－Ｘ側の辺が撮像断面Ｃの－Ｘ側の辺と一致し、－Ｙ側の辺が撮像断面Ｃの－Ｙ側の辺と一致するような領域（初期領域）Ｅｏが、単位撮像領域Ｅとなるような位置である（図９の上段）。

ステップＳ３２
ステージ１が初期位置に配置されると、ステージ駆動制御部５０２が、主走査機構２１を制御して、ステージ１を、主走査方向に移動させる（主走査動作）。１回目（奇数回目）の主走査動作では、ステージ１は－Ｘ方向に移動される。ステージ１が撮像ユニット３に対して－Ｘ方向に相対的に移動されることで、単位撮像領域Ｅが＋Ｘ方向に移動する。単位撮像領域Ｅが、主走査方向に沿って撮像断面Ｃの全域を横断すると、ステージ駆動制御部５０２は、主走査機構２１を制御して、ステージ１の主走査方向への移動を停止させる。これによって、１回の主走査動作が終了する（図９の中段）。

一方、主走査動作と並行して、撮像制御部５０３が、単位撮像領域Ｅの移動と同期したタイミングで、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる（同期撮像）。具体的には例えば、撮像制御部５０３は、ステージ１の移動が開始されるタイミングで、１回目の撮像を行わせ、以後、ステージ１が単位幅Ｅｘだけ移動される毎に、撮像を行わせる。ここで、「単位幅Ｅｘ」とは、単位撮像領域Ｅの主走査方向に沿う長さＥｘである。ただし、ここでは、撮像ユニット３が撮像を行う各タイミングで、ステージ１が停止されることはない。すなわち、ステージ１は、一定の移動速度Ｖで主走査方向に移動され、これと並行して、撮像ユニット３が一定のインターバルΔＴ（＝Ｅｘ／Ｖ）で撮像を行う。

ステージ１の移動が開始されるタイミングで行われる１回目の撮像で、初期領域Ｅｏを撮像した単位撮像画像Ｐｅが取得される（図１０の上段）。またその後、ステージ１が単位幅Ｅｘだけ移動される毎に行われる各回の撮像で、主走査方向について、その前の回で撮像された領域と重ならずに隣り合う領域を撮像した単位撮像画像Ｐｅが、取得される。したがって、１回の主走査動作の間に行われた複数回の撮像の各々で取得された単位撮像画像Ｐｅを、主走査方向につなぎあわせることで、主走査方向に沿って撮像断面Ｃの全体にわたって延在する帯状領域Ｔの撮像画像（帯状撮像画像）Ｐｔが取得される（図１０の中段）。ただし、上記のとおり、撮像ユニット３における各回の撮像では、同じ単位撮像領域Ｅを、互いに異なる合焦位置（合焦間隔Δｚずつずれた合焦位置）で撮像した、Ｎ個の単位撮像画像Ｐｅが取得される。したがって、同期撮像を伴う主走査動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）、Ｎ個の帯状撮像画像Ｐｔが取得されることになる。

ステップＳ３３
続いて、ステージ駆動制御部５０２は、さらなる主走査動作を行うべきか否かを判断する。具体的には例えば、ステージ駆動制御部５０２は、ステップＳ３２で取得された帯状撮像画像Ｐｔにおいて撮像されている帯状領域Ｔが、撮像断面Ｃの副走査方向の端部（ここでは、＋Ｙ側の端部）に到達しているか否かを判定し、該端部に到達していない場合に、さらなる主走査動作を行うべきと判断し、該端部に達している場合に、さらなる主走査動作を行うべきでないと判断する。

ステップＳ３４
さらなる主走査動作を行うべきと判断された場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、ステージ駆動制御部５０２は、副走査機構２２を制御して、ステージ１を、副走査方向に移動させる（副走査動作）。具体的には、ステージ１を、－Ｙ方向に、単位幅Ｅｙだけ移動させる。ここで、「単位幅Ｅｙ」とは、単位撮像領域Ｅの副走査方向に沿う長さＥｙである。ステージ１が撮像ユニット３に対して－Ｙ方向に単位幅Ｅｙだけ相対的に移動されることで、単位撮像領域Ｅが＋Ｙ方向に単位幅Ｅｙだけ移動する。

副走査動作が行われると、再び、主走査動作が行われる（ステップＳ３２）。ただし、２回目（偶数回目）の主走査動作では、ステージ１は、＋Ｘ方向に移動される。ステージ１が撮像ユニット３に対して＋Ｘ方向に相対的に移動されることで、単位撮像領域Ｅが－Ｘ方向に移動する。２回目以降の各主走査動作においても、これと並行して、撮像制御部５０３が、単位撮像領域Ｅの移動と同期したタイミングで、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる。したがって、２回目以降の各主走査動作（同期撮像を伴う主走査動作）が行われることで、その前に行われた主走査動作で撮像された帯状領域Ｔと＋Ｙ方向に隣り合う帯状領域Ｔの帯状撮像画像Ｐｔが、取得される。いうまでもなく、２回目以降の各主走査動作でも、同じ帯状領域Ｔを、互いに異なる合焦位置（合焦間隔Δｚずつずれた合焦位置）で撮像した、Ｎ個の帯状撮像画像Ｐｔが取得される。

ステップＳ３５
さらなる主走査動作を行うべきでないと判断された場合（ステップＳ３３でＮＯ）、平面スキャン動作が終了される。１回の平面スキャン動作の間に行われた１回以上の主走査動作（同期撮像を伴う主走査動作）の各々で取得された帯状撮像画像Ｐｔを、副走査方向につなぎあわせることで、撮像断面Ｃの撮像画像（断面撮像画像）Ｐｃが取得される（図１０の下段）。ただし、上記のとおり、各主走査動作では、同じ帯状領域Ｔを、互いに異なる合焦位置（合焦間隔Δｚずつずれた合焦位置）で撮像した、Ｎ個の帯状撮像画像Ｐｔが取得される。したがって、平面スキャン動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）、Ｎ個の断面撮像画像Ｐｃが取得されることになる。

ステップＳ４
再び図７を参照する。平面スキャン動作が終了すると、続いて、レンズ駆動制御部５０４が、対物レンズ３３が終端位置ｚ（Ｍ）に配置されているか否かを判断する。対物レンズ３３の終端位置ｚ（Ｍ）は、具体的には例えば、撮像ユニット３における１回の撮像で取得されるＮ個の単位撮像画像Ｐｅのうち、合焦位置が最も高い単位撮像画像Ｐｅの該合焦位置が、撮像領域Ｒの高さ方向の上端（ｚ＝Ｒｚ）以上となる位置である（図１１）。

ステップＳ５
対物レンズ３３が終端位置ｚ（Ｍ）に配置されていないと判断された場合（ステップＳ４でＮＯ）、レンズ駆動制御部５０４が、レンズ駆動機構４１を制御して、対物レンズ３３を、その光軸に沿って上方に（すなわち＋Ｚ方向に）、所定の単位幅Ｅｚだけ移動させる。上記のとおり、この「単位幅Ｅｚ」は、例えば、１回の平面スキャン動作で取得される断面撮像画像Ｐｃの個数Ｎに、合焦間隔Δｚを乗じた距離とされる（Ｅｚ＝Ｎ×Δｚ）。

対物レンズ３３が移動されると、再び平面スキャン動作が行われる（ステップＳ３）。上記のとおり、平面スキャン動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）、Ｎ個の断面撮像画像Ｐｃが取得される。各回の平面スキャン動作が行われる前に、対物レンズ３３が単位幅Ｅｚだけ移動されているので、各回の平面スキャン動作で取得されるＮ個の断面撮像画像Ｐｃのうち、合焦位置が最も低い断面撮像画像Ｐｃの該合焦位置は、その前に行われた平面スキャン動作で取得されたＮ個の断面撮像画像Ｐｃのうち、合焦位置が最も高い断面撮像画像Ｐｃの該合焦位置よりも、＋Ｚ方向に合焦間隔Δｚだけずれたものとなる。

ステップＳ６
対物レンズ３３が終端位置ｚ（Ｍ）に配置されていると判断された場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、撮像に係る一連の動作が終了される。対物レンズ３３を、始端位置ｚ（１）から終端位置ｚ（Ｍ）まで、単位幅Ｅｚずつ移動させつつ、複数回の平面スキャン動作が行われることで、撮像領域Ｒの高さ方向の全域にわたって、合焦間隔Δｚ毎に、複数の断面撮像画像Ｐｃが取得される（図１１、図１２）。上記のとおり、ここでは、平面スキャン動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）、Ｎ個の断面撮像画像Ｐｃが取得されるので、平面スキャン動作が例えばＭ回行われることによって、合焦位置が互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）、（Ｍ×Ｎ）個の断面撮像画像Ｐｃが取得される。別の見方をすると、例えば、「Ｌ個」の断面撮像画像Ｐｃを取得する必要がある場合に、平面スキャン動作の回数が、（Ｌ／Ｎ）回ですむ。したがって、複数の断面撮像画像Ｐｃを効率的に取得することができる。

＜５．効果＞
上記の実施形態に係る撮像装置１００は、対象物９を載置するステージ１と、撮像ユニット３と、ステージ１を撮像ユニット３に対して所定面（載置面１１と平行な面（ＸＹ面））内で相対的に移動させて、撮像ユニット３で撮像される単位撮像領域Ｅを移動させつつ、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる制御部５と、を備える。そして、撮像ユニット３が、照明光を出射する光源部３１と、所定面と交差する方向（載置面１１と直交する方向（Ｚ方向））に光軸が配置された対物レンズ３３と、対物レンズ３３を通じて入射する光から、合焦位置が互いに異なる、０次を含む複数の回折光を生じさせる多焦点型の回折部３７と、受光面３９１に画定される複数の区画領域Ｄｉの各々で、各回折光を受光する撮像部３９と、を備える。

この構成によると、単位撮像領域Ｅを移動させつつ、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせるので、各回の撮像で取得された単位撮像画像Ｐｅをつなぎ合わせることで、単位撮像領域Ｅよりも広い領域の広域撮像画像（例えば、断面撮像画像Ｐｃ）を得ることができる。ここにおいて、撮像ユニット３では、多焦点型の回折部３７において、合焦位置が互いに異なる複数の回折光が生じ、撮像部３９の受光面３９１に画定された複数の区画領域Ｄｉの各々で、各回折光が受光される。これにより、撮像ユニット３では、１回の撮像で、同じ単位撮像領域Ｅを互いに異なる合焦位置で撮像した、複数の単位撮像画像Ｐｅが取得される。したがって、例えば断面撮像画像Ｐｃを取得する動作（平面スキャン動作）が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる複数の断面撮像画像Ｐｃが取得されることとなり、互いに合焦位置が異なる複数の断面撮像画像Ｐｃを、効率的に取得することができる。

互いに合焦位置が異なる複数の断面撮像画像Ｐｃが効率的に取得されることで、３次元の広がりを有する対象物９の全体を、高速に撮像することができる。したがって、上記の構成は、例えば、対象物９のスクリーニングを目的として、ウェルプレートなどの培養容器の全体を高速で撮像することが求められる場合などに、特に好適である。

また、上記の実施形態に係る撮像装置１００は、制御部５が、単位撮像領域Ｅを主走査方向に移動させる主走査動作と、単位撮像領域Ｅを主走査方向と交差する副走査方向に移動させる副走査動作とを交互に行わせて、単位撮像領域Ｅを所定領域（例えば、撮像断面Ｃ）の全域にわたって移動させるとともに、主走査動作と並行して撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせるものである。そして、単位撮像領域Ｅが、副走査方向に細長く延びる領域である。

この構成によると、単位撮像領域Ｅが副走査方向に細長く延びる領域とされることで、単位撮像領域Ｅが例えば撮像断面Ｃの全域を移動するために必要な主走査動作の回数を小さくすることができる。その結果、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域を移動するために必要な時間（すなわち、断面撮像画像Ｐｃを取得する動作（平面スキャン動作）に要する時間）の増大が抑制される。

また、上記の実施形態に係る撮像装置１００は、受光面３９１が互いに平行な分割線で区画されることによって、複数の区画領域Ｄｉが画定されている。

この構成によると、各区画領域Ｄｉが、一方向において受光面３９１の全域にわたるものとなるので、単位撮像領域Ｅを、一方向において十分な長さを有する細長い領域とすることができる。したがって、例えば、単位撮像領域Ｅの延在方向を副走査方向と一致させることで、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域を移動するために必要な主走査動作の回数を小さくすることができる。

また、上記の実施形態に係る撮像装置１００は、制御部５が、単位撮像領域Ｅを所定領域（例えば、撮像断面Ｃ）の全域にわたって移動させつつ、撮像ユニット３に複数回の撮像を行わせる動作（平面スキャン動作）を、ステージ１に対して対物レンズ３３をその光軸に沿って相対的に移動させる動作を挟みつつ、複数回行わせる。

この構成によると、例えば、平面スキャン動作が１回行われる毎に、合焦位置が互いに異なる断面撮像画像Ｐｃが例えばＮ個取得されるとすると、平面スキャン動作が例えばＭ回行われることで、互いに合焦位置が異なる（Ｍ×Ｎ）個の断面撮像画像Ｐｃを取得することができる。

＜６．第１の変形例＞
変形例に係る撮像ユニット３ａについて、図１３、図１４を参照しながら説明する。図１３は、撮像ユニット３ａを説明するための図であり、撮像ユニット３ａが備える要素の一部（視野絞り３５ａ、回折部３７ａ、および、撮像部３９ａ）が、模式的に示されている。図１４は、回折部３７ａで回折された回折光を受光する受光面３９１ａを説明するための模式図である。以下においては、上記の実施形態と相違する点を説明し、相違しない点については説明を省略する。

回折部３７ａは、上記の実施形態に係る回折部３７と同様、複数の溝によって、入射した光を異なる回折次数の回折光に分離する、位相変調型の回折格子により構成される。この回折部３７ａでは、溝のパターンが適宜に設計されることで、第１の分離方向Ｑ１とこれと直交する第２の分離方向Ｑ２にマトリクス状に分離される複数の回折光が生成される。

回折部３７ａは、上記の実施形態に係る回折部３７と同様、多焦点型の回折部であり、分離された各回折光の合焦位置が互いに異なるものとなる。より具体的には、回折部３７ａで分離された複数の回折光の合焦位置は、０次の回折光の合焦位置を挟んで対称に分布し、隣り合う回折光の間の合焦位置は一定間隔（合焦間隔）Δｚずつずれたものとなる。また、０次の回折光の合焦位置は、対物レンズ３３の焦点位置となる。つまり、対物レンズ３３の焦点位置が「ｚ＝ｚｏ」であるとすると、０次の回折光の合焦位置は「ｚ＝ｚｏ」となり、＋ｋ次の回折光の合焦位置は「ｚ＝ｚｏ＋ｋΔｚ」となり、－ｋ次の回折光の合焦位置は「ｚ＝ｚｏ－ｋΔｚ」となる。ただし、ここでも、隣り合う回折光の間の合焦位置の間隔（合焦間隔）Δｚは、回折部３７ａにおける溝のパターンから規定される。すなわち、溝のパターンを調整することで、合焦間隔Δｚを任意の値にすることができる。

一方、撮像部３９ａは、上記の実施形態に係る撮像部３９と同様、受光面３９１ａに、複数の区画領域Ｄｉ（ｉ＝１，２，・・・）が画定されており、回折部３７ａで生じた複数の回折光の各々が、各区画領域Ｄｉで受光されるように、構成されている。上記のとおり、回折部３７ａでは、２つの分離方向Ｑ１，Ｑ２にマトリクス状に分離される複数の回折光が生成される。これに対応して、受光面３９１ａには、これが格子状の分割線で区画されることによって（具体的には、受光面３９１ａが、第１の分離方向Ｑ１と平行に延在する複数の分割線と、第２の分離方向Ｑ２と平行に延在する複数の分割線とで等分割されることによって）、マトリクス状に配列された複数（図の例では９個）の区画領域Ｄｉ（ｉ＝１，２，・・・）が画定されている。

このようにして受光面３９１ａに画定される複数の区画領域Ｄｉの各々に、回折部３７ａで生じた各回折光が受光されるようにするために、ここでは、次の要件が充足されている。第１に、単位撮像領域Ｅの形状およびサイズが、区画領域Ｄｉに応じたものとなるように、視野絞り３５ａ（あるいは照射領域）の形状およびサイズが規定される。第２に、各分離方向Ｑ１，Ｑ２に沿って中央にある区画領域（第１区画領域）Ｄ１に、０次の回折光が結像されるように、回折部３７ａと受光面３９１ａの光学的な位置関係が規定される。第３に、第１区画領域Ｄ１の周囲にある各区画領域Ｄ２，Ｄ３，・・・，Ｄ９に、ｋ次（ｋ＝±１，±２，±３，±４）の回折光のいずれかが結像されるように、各回折光の分離角度が決定される。ただし、各回折光の分離角度は、回折部３７ａにおける溝のパターンから規定されるものであり、ここでは、受光面３９１ａ上での各区画領域Ｄｉの間隔に応じた分離角度が実現されるように、溝のパターンが決定される。

撮像ユニット３ａでも、上記の実施形態に係る撮像ユニット３と同様、受光面３９１ａに規定されている複数の区画領域Ｄｉの各々で回折光が受光されることによって、１回の撮像で、該区画領域Ｄｉの個数と同数個の単位撮像画像Ｐｅが取得される。図の例の場合、受光面３９１ａに規定されている区画領域Ｄｉの個数が９個であるので、１回の撮像で、９個の単位撮像画像Ｐｅが取得される。いうまでもなく、これら９個の単位撮像画像Ｐｅは、同じ単位撮像領域Ｅを、互いに異なる合焦位置で撮像した撮像画像群となる。したがって、単位撮像領域Ｅが例えば撮像断面Ｃの全域にわたって移動される間、これと並行して、単位撮像領域Ｅの移動と同期したタイミングで撮像ユニット３が複数回の撮像を行うことで（平面スキャン動作）、合焦位置が互いに異なる、９個の断面撮像画像Ｐｃが取得されることになる。

この変形例に係る撮像ユニット３ａが搭載された撮像装置では、受光面３９１ａが格子状の分割線で区画されることによって、複数の区画領域Ｄｉ（ｉ＝２，・・・）が画定されるので、受光面３９１ａに規定される区画領域Ｄｉの個数を、十分に大きなものとすることができる。したがって、１回の撮像で取得される単位撮像画像Ｐｅの個数、ひいては、平面スキャン動作が１回行われる毎に取得される断面撮像画像Ｐｃの個数が、十分に大きなものとなる。これにより、必要な数の断面撮像画像Ｐｃを取得するための平面スキャンの回数を、特に少なくすることが可能となり、複数の断面撮像画像Ｐｃを特に効率的に取得することができる。

＜７．第２の変形例＞
別の変形例に係る撮像ユニット３ｂについて、図１５を参照しながら説明する。図１５は、撮像ユニット３ｂを説明するための図であり、撮像ユニット３ｂが備える要素の一部（視野絞り３５ｂ、回折部３７ｂ、および、撮像部３９ｂ）が、模式的に示されている。

回折部３７ｂは、上記の実施形態に係る回折部３７と同様、複数の溝によって、入射した光を異なる回折次数の回折光に分離する、位相変調型の回折格子により構成される。この回折部３７ｂでは、溝のパターンが適宜に設計されることで、所定の分離方向に分離される複数の回折光が生成される。また、回折部３７ｂは、上記の実施形態に係る回折部３７と同様、多焦点型の回折部であり、分離された各回折光の合焦位置が互いに異なる（合焦間隔Δｚずつずれた）ものとなる。

一方、撮像部３９ｂは、上記の実施形態に係る撮像部３９と同様、受光面３９１ｂに、複数の区画領域Ｄｉ（ｉ＝１，２，・・・）が画定されており、回折部３７ｂで生じた複数の回折光の各々が、各区画領域Ｄｉで受光されるように、構成されている。ただし、この撮像部３９ｂは、線状の受光面（撮像面）４０１を有する撮像部（線状撮像部）４０が、回折部３７ｂにおける回折光の分離方向に沿って、複数個、配列された構成を備えている。各線状撮像部４０ｂは、具体的には例えば、受光素子が１次元（一列）に配列された、いわゆるラインセンサにより構成される。すなわち、撮像部３９ｂの受光面３９１ｂは、回折光の分離方向に沿って配列された複数の受光面４０１によって形成されている。そして、ここでは、各受光面４０１が、１個の区画領域Ｄｉを構成している。

このようにして受光面３９１ｂに画定される複数の区画領域Ｄｉの各々に、回折部３７ｂで生じた各回折光が受光されるようにするために、ここでは、次の要件が充足されている。第１に、単位撮像領域Ｅの形状およびサイズが、区画領域Ｄｉに応じたものとなるように、視野絞り３５ｂ（あるいは照射領域）の形状およびサイズが規定される。ここでは、区画領域Ｄｉは、線状の受光面４０１により構成されるので、単位撮像領域Ｅも線状の領域とされる。第２に、分離方向Ｑに沿って中央にある区画領域（第１区画領域）Ｄ１に、０次の回折光が結像されるように、回折部３７ｂと線状撮像部４０ｂ（分離方向Ｑに沿って中央に配置される線状撮像部４０ｂ）の光学的な位置関係が規定される。第３に、分離方向Ｑに沿って第１区画領域Ｄ１の一方側にある区画領域（第２区画領域）Ｄ２に＋１次の回折光が結像され、分離方向Ｑに沿って第１区画領域Ｄ１の他方側にある区画領域（第３区画領域）Ｄ３に－１次の回折光が結像されるように、各回折光の分離角度、あるいは、隣り合う線状撮像部４０ｂの間隔が、決定される。

撮像ユニット３ｂでも、上記の実施形態に係る撮像ユニット３と同様、受光面３９１ｂに規定されている複数の区画領域Ｄｉの各々で回折光が受光されることによって、１回の撮像で、該区画領域Ｄｉの個数と同数個の単位撮像画像Ｐｅが取得される。図の例の場合、受光面３９１ｂに規定されている区画領域Ｄｉの個数が３個であるので、１回の撮像で、３個の単位撮像画像Ｐｅが取得される。いうまでもなく、これら３個の単位撮像画像Ｐｅは、同じ単位撮像領域Ｅを、互いに異なる合焦位置で撮像した撮像画像群となる。したがって、単位撮像領域Ｅが例えば撮像断面Ｃの全域にわたって移動される間、これと並行して、単位撮像領域Ｅの移動と同期したタイミングで撮像ユニット３が複数回の撮像を行うことで（ここでは、連続的な撮像を行うことで）、合焦位置が互いに異なる、３個の断面撮像画像Ｐｃが取得されることになる。

なお、この変形例に係る撮像ユニット３ｂでは、単位撮像領域Ｅは線状の領域となるところ、単位撮像領域Ｅの延在方向が、副走査方向（Ｙ方向）に一致するように（すなわち、単位撮像領域Ｅが、副走査方向に細長く延びる領域となるように）、ステージ１と撮像ユニット３との位置関係が設定されることが好ましい。上記のとおり、単位撮像領域Ｅが副走査方向に細長く延びる領域とされることで、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域を移動するために必要な主走査動作の回数を小さくすることができる。

＜８．第３の変形例＞
別の変形例に係る撮像ユニットについて、図１６を参照しながら説明する。図１６は、変形例に係る撮像ユニットにおいて、各サブユニットの単位撮像領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が移動する態様を説明するための図である。

この変形例に係る撮像ユニットは、光源部３１、照射光学系Ｋ１、結像光学系Ｋ２、および、撮像部３９を含んで構成されるサブユニットを、複数個、備える。サブユニットが備える各構成３１～３９は、上記の実施形態に係る撮像ユニット３が備える各構成３１～３９と同様のものとすることができる。また、各サブユニットが備える要素の一部（例えば、光源部３１および照射光学系Ｋ１）が、複数のサブユニットの間で共用されてもよい。

撮像ユニット３が備える複数のサブユニット（図の例では、３個のサブユニット）は、各サブユニットによって撮影される単位撮像領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が副走査方向（Ｙ方向）に沿って配列されるように、設けられる。

このような撮像ユニットを備える撮像装置においても、上記の実施形態に係る撮像装置１００と同様、同期撮像を伴う主走査動作が行われる。すなわち、ステージ駆動制御部５０２が、主走査機構２１を制御して、ステージ１を撮像ユニットに対して主走査方向に相対的に移動させると、各サブユニットの単位撮像領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が主走査方向に移動し、これと並行して、撮像制御部５０３が、各単位撮像領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の移動と同期したタイミングで、各サブユニットに複数回の撮像を行わせる。

撮像ユニットが備えるサブユニットの個数を「Ｊ個」（図の例ではＪ＝３）とすると、同期撮像を伴う主走査動作が１回行われる毎に、Ｊ個のサブユニットによって、Ｊ個の帯状領域Ｔの各々について、該帯状領域Ｔを、互いに異なる合焦位置（合焦間隔Δｚずつずれた合焦位置）で撮像したＮ個の帯状撮像画像Ｐｔが、取得される。したがって、このような構成によると、１回の平面スキャン動作で行うべき主走査動作の回数が、必要な帯状撮像画像Ｐｔの個数の（１／Ｊ）回ですむこととなり、平面スキャン動作に要する処理時間を大幅に短縮することができる。

＜９．他の変形例＞
上記のとおり、撮像ユニット３では、受光面３９１に画定される複数（Ｎ個）の区画領域Ｄｉの各々で、回折部３７で生成された各回折光が受光されることによって、Ｎ個の単位撮像画像Ｐｅが取得される。このような構成においては、各区画領域Ｄｉで受光される光の強度は、単位撮像領域Ｅに照射される照明光の強度の（１／Ｎ）倍程度になってしまう。したがって、各区画領域Ｄｉで十分な強度の光を受光するためには、光源部３１から単位撮像領域Ｅに照射される照明光の強度が十分に高いものとされるか、撮像部３９のシャッタスピード（シャッタを開けている時間、すなわち露光時間）を十分に長くすることが好ましい。

ただし、撮像画像にブレなどが生じることを十分に回避するためには、シャッタスピードが、撮像ユニット３が同期撮像を行うインターバルΔＴに対して十分に小さいことが好ましい。平面スキャン動作に要する時間を短く抑えるためには、ステージ１の移動速度Ｖを十分に大きくすることが好ましいところ、移動速度Ｖが大きくなるほどインターバルΔＴが小さくなり、許容されるシャッタスピードも短くなる。したがって、求められる移動速度Ｖによっては、シャッタスピードを長くするのではなく、照明光の強度が高められることで、各区画領域Ｄｉで受光される光の強度を担保することが好ましい。照明光の強度を高めるためには、具体的には例えば、高出力の光源部３１を設ける、または（および）、光源部３１から出射される照明光を単位撮像領域Ｅに集中させるような光学系を照射光学系Ｋ１において実現する、などといった方策を採用すればよい。

上記の実施形態では、単位撮像領域Ｅが細長領域であり、その延在方向が副走査方向に一致されていたが、単位撮像領域Ｅの向きはこれに限られるものではない。例えば、細長領域である単位撮像領域Ｅの延在方向が、主走査方向に一致されてもよい。すなわち、区画領域Ｄｉの長尺辺（受光面３９１に対して（１／Ｎ）分割されない側の辺）に相当する単位撮像領域Ｅの長尺辺が、主走査方向に沿って延在し、区画領域Ｄｉの短尺辺（受光面３９１に対して（１／Ｎ）分割される側の辺）に相当する単位撮像領域Ｅの短尺辺が、副走査方向に沿って延在するように、ステージ１と撮像ユニット３との位置関係が設定されてもよい。この構成によると、単位撮像領域Ｅの延在方向が副走査方向に一致される場合に比べて、撮像ユニット３が同期撮像を行うインターバルΔＴ（＝Ｅｘ／Ｖ）が大きな値となる。その結果、許容されるシャッタスピードが長くなる。したがって、例えば、単位撮像領域Ｅに照射される照明光の強度を高めることが難しい場合（例えば、光に弱い試料が対象物９とされる場合）であっても、各区画領域Ｄｉで十分な強度の光が受光されるように担保することができる。

上記の実施形態において、受光面３９１に画定される区画領域Ｄｉの個数は、何個であってもよい。例えば、受光面３９１が互いに平行な分割線で区画されることによって、５個以上の区画領域Ｄｉが画定されてもよい。また例えば、受光面３９１が格子状の分割線で区画されることによって、２５個以上の区画領域Ｄｉが画定されてもよい。

受光面３９１に画定される区画領域Ｄｉの個数が多いほど、１回の撮像で取得される単位撮像画像Ｐｅの個数（ひいては、平面スキャン動作が１回行われる毎に取得される断面撮像画像Ｐｃの個数）が大きくなる。その一方で、受光面３９１の面積が同じであれば、区画領域Ｄｉの個数が多くなるほど、各区画領域Ｄｉの面積が小さくなり、単位撮像領域Ｅの面積が小さくなる。その結果、断面撮像画像Ｐｃを取得するためにつなぎ合わせるべき単位撮像画像Ｐｅの個数が多くなる。また、単位撮像領域Ｅの副走査方向に沿う長さＥｙが小さくなるにつれて、１回の平面スキャン動作で必要な主走査動作の回数が増加する。さらに、単位撮像領域Ｅの主走査方向に沿う長さＥｘが小さくなるにつれて、同期撮像のインターバルΔＴ（ひいては、許容されるシャッタスピード）が小さくなり、単位撮像領域Ｅに照射するべき照明光の強度が高くなる。これらのバランスに鑑みて、区画領域Ｄｉの個数を適宜に決定すればよい。一例として、区画領域Ｄｉの個数は、３以上かつ５以下であることが好ましい。

上記の実施形態では、回折部３７は、多数の溝３７１によって、入射した光を異なる回折次数に分離する回折格子を含んで構成されるものとしたが、回折部３７の構成はこれに限られるものではない。例えば、回折部３７は、透明部分と遮光部分とが繰り返し設けられることによって、入射した光を異なる回折次数に分離する、振幅変調型の回折格子（いわゆる、振幅格子）を含んで構成されてもよい。また例えば、回折部３７は、電気的な制御によって、入射した光の分布（振幅、位相、偏光の少なくとも一個）を変化（変調）させるデバイスである空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）を含んで構成されてもよい。より具体的には、回折部３７は、ＧＬＶ（Grating Light Valve）（登録商標）、ＰＬＶ（Planar Light Valve）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、などを含んで構成されてもよい。

上記の実施形態においては、ステージ駆動部２がステージ１をその載置面１１と平行な面内で移動させることで、ステージ１と撮像ユニット３とを相対的に移動させて、単位撮像領域Ｅを移動させるものとしていたが、単位撮像領域Ｅを移動させる構成はこれに限られるものではない。例えば、撮像ユニット３（撮像ユニット３が備える要素の少なくとも一部）を、載置面１１と平行な面内で移動させることで、単位撮像領域Ｅを移動させてもよい。また例えば、ステージ１と撮像ユニット３の両方を移動させることで、単位撮像領域Ｅを移動させてもよい。

また、上記の実施形態においては、レンズ駆動部４が対物レンズ３３を光軸方向（高さ方向）に移動させることで、ステージ１と対物レンズ３３とを相対的に移動させて、撮像ユニット３が撮像を行う際の焦点位置を移動させるものとしていたが、焦点位置を移動させる構成はこれに限られるものではない。例えば、ステージ１を高さ方向に移動させることで、焦点位置を移動させてもよい。また例えば、ステージ１と対物レンズ３３の両方を移動させることで、焦点位置を移動させてもよい。

上記の実施形態において、撮像ユニット３の具体的な構成は適宜に変更することができる。例えば、上記の実施形態に係る撮像ユニット３では、撮像部３９が、ステージ１に載置された対象物９を透過した光を検出するものとしたが、例えば、撮像部３９が、ステージ１に対して光源部３１と同じ側に設けられ、ステージ１に載置された対象物９で反射・散乱した光を検出するものであってもよい。

上記の実施形態では、平面スキャン動作において、同期撮像を伴う主走査動作が、副走査動作を挟んで、複数回行われるものとしたが、同期撮像を伴う主走査動作は必ずしも複数回行われる必要はない。例えば、１回の主走査動作で、単位撮像領域Ｅが撮像断面Ｃの全域を移動される場合は、同期撮像を伴う主走査動作の実行回数は１回でよい。

上記の実施形態では、複数回の平面スキャン動作が、対物レンズ３３の移動を挟んで、複数回行われるものとしたが、平面スキャン動作は必ずしも複数回行われる必要はない。例えば、１回の平面スキャン動作で、撮像領域Ｒの高さ方向の全域にわたる複数の断面撮像画像Ｐｃが取得される場合は、平面スキャン動作の実行回数は１回でよい。

上記の実施形態において、複数回の平面スキャン動作で取得される複数の断面撮像画像Ｐｃは、各々の合焦位置の間隔が必ずしも一定である必要はない。すなわち、複数回の平面スキャン動作の間に行われる対物レンズ３３の移動幅は、必ずしも単位幅Ｅｚである必要はない。また、該移動幅は一定でなくともよい。

上記の実施形態において、撮像装置１００で撮像される対象物９は、どのようなものであってもよく、例えば、電子部品であってもよい。すなわち、撮像装置１００は、電子部品の観察、検査、などに用いられてもよい。また、上記の実施形態において、撮像装置１００で取得された複数の断面撮像画像Ｐｃは、どのように用いられてもよい。例えば、該複数の断面撮像画像Ｐｃは、位相画像の生成に用いられてもよい。具体的には例えば、観察面の断面撮像画像Ｐｃと、観察面を挟んで対称的に合焦位置がずれた一対の断面撮像画像Ｐｃとを用いて、強度輸送方程式の解法により、該観察面における位相画像を生成してもよい。また例えば、複数の断面撮像画像Ｐｃに基づいて、複数の焦点位置を含む画像（いわゆる、全焦点画像）を生成してもよい。

以上のように、撮像装置１００および撮像方法は詳細に説明されたが、上記の説明は、全ての局面において、例示であって、これらがそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記の実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り、適宜に組み合わせたり、省略したりすることができる。

１００ 撮像装置
１ ステージ
１１ 載置面
２ ステージ駆動部
２１ 第１走査機構
２２ 第２走査機構
３ 撮像ユニット
３１ 光源部
３２ コンデンサレンズ
３３ 対物レンズ
３４ 光学リレー
３５ 視野絞り
３６ バンドパスフィルタ
３７ 回折部
３８ 結像レンズ
３９ 撮像部
３９１ 受光面
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 区画領域
４ レンズ駆動部
５ 制御部
５０１ 撮像領域受付部
５０２ ステージ駆動制御部
５０３ 撮像制御部
５０４ レンズ駆動制御部
Ｐｅ 単位撮像画像
Ｐｃ 断面撮像画像
Ｅ 単位撮像領域
Ｃ 撮像断面
Ｒ 撮像領域

Claims (6)

1. 対象物を載置するステージと、
   撮像ユニットと、
   前記ステージを前記撮像ユニットに対して所定面内で相対的に移動させて、前記撮像ユニットで撮像される単位撮像領域を移動させつつ、前記撮像ユニットに複数回の撮像を行わせる制御部と、
   を備え、
   前記撮像ユニットが、
   照明光を出射する光源部と、
   前記所定面と交差する方向に光軸が配置された対物レンズと、
   前記対物レンズを通じて入射する光から、合焦位置が互いに異なる、０次を含む複数の回折光を生じさせる多焦点型の回折部と、
   受光面に画定される複数の区画領域の各々で、各回折光を受光する撮像部と、
   を備える、撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記制御部が、
   前記単位撮像領域を主走査方向に移動させる主走査動作と、前記単位撮像領域を前記主走査方向と交差する副走査方向に移動させる副走査動作とを交互に行わせて、前記単位撮像領域を所定領域の全域にわたって移動させるとともに、前記主走査動作と並行して前記撮像ユニットに複数回の撮像を行わせるものであり、
   前記単位撮像領域が、前記副走査方向に細長く延びる領域である、
   撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置であって、
   前記受光面が互いに平行な分割線で区画されることによって、前記複数の区画領域が画定されている、
   撮像装置。
4. 請求項１または２に記載の撮像装置であって、
   前記受光面が格子状の分割線で区画されることによって、前記複数の区画領域が画定されている、
   撮像装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記制御部が、
   前記単位撮像領域を所定領域の全域にわたって移動させつつ、前記撮像ユニットに複数回の撮像を行わせる動作を、前記ステージに対して前記対物レンズを前記光軸に沿って相対的に移動させる動作を挟みつつ、複数回行わせる、
   撮像装置。
6. 対象物が載置されたステージを、撮像ユニットに対して所定面内で相対的に移動させて、前記撮像ユニットで撮像される単位撮像領域を移動させつつ、前記撮像ユニットに複数回の撮像を行わせる繰り返し撮像工程、
   を備え、
   前記撮像ユニットにおいて行われる複数回の撮像の各々において、
   光源部から照明光を出射させ、前記所定面と交差する方向に光軸が配置された対物レンズを通じて多焦点型の回折部に入射する光から、合焦位置が互いに異なる、０次を含む複数の回折光を生じさせ、撮像部の受光面に画定される複数の区画領域の各々で、各回折光を受光する、
   撮像方法。

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