JP6996518B2 - 分岐光学系、撮像装置、及び撮像システム - Google Patents

Description

本開示は、分岐光学系、撮像装置、及び撮像システムに関する。

近年、所謂デジタルカメラのような撮像装置の高性能化や小型化に伴い、当該撮像装置の利用用途も多様化してきている。例えば、医療の分野においては、内視鏡や手術用顕微鏡等のような光学系ユニットにより取得された患部の像を撮像装置に撮像させることで、当該患部の電子画像をモニタなどの表示装置を介してユーザ（例えば、医師）に提示する、所謂医療用の観察装置も提案されている。

特に医療の分野においては、色再現性や解像度をより向上させた画像を撮像することが可能な撮像装置や撮像システムが求められており、このような要求に対応した撮像装置や撮像システムも各種提案されている。例えば、特許文献１には、所謂色分解光学系により対象物からの光を複数の分光成分に分離し、分離された複数の分光成分それぞれを互いに異なる撮像素子に結像させる構成とすることで、撮像画像の画質をより向上させることが可能な内視鏡システムの一例が開示されている。

特開２０１６－１７８９９５号公報

一方で、色分解光学系を利用した撮像装置においては、当該色分解光学系により分離された各分光成分を撮像する複数の撮像素子を、限られた空間内に互いに干渉することなく配設する必要がある。そのため、配設される撮像素子の数が増えるほど、色分解光学系や当該撮像素子を配設するための空間がより制限されることとなる。また、医療の分野においては、医療行為の妨げにならないように、各種医療機器の小型化が求められており、撮像装置もその例外ではない。即ち、撮像装置の小型化に伴い、色分解光学系や当該撮像素子を配設するための空間はさらに制限されることとなる。

そこで、本開示では、対象物の画像を複数の撮像素子を用いて撮像する構成において、当該複数の撮像素子を限られた空間内に効率よく配設することが可能な、分岐光学系、撮像装置、及び撮像システムを提案する。

本開示によれば、入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、を備える、分岐光学系が提供される。

また、本開示によれば、入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、を備える、撮像装置が提供される。

また、本開示によれば、光学系ユニットと、前記光学系ユニットにより取得された像を撮像する撮像装置と、を備え、前記撮像装置は、入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、を有する、撮像システムが提供される。

以上説明したように本開示によれば、対象物の画像を複数の撮像素子を用いて撮像する構成において、当該複数の撮像素子を限られた空間内に効率よく配設することが可能な、分岐光学系、撮像装置、及び撮像システムが提供される。

なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の一実施形態に係る内視鏡撮像システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図１に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 比較例に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図である。 本開示の一実施形態に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図である。 本開示の一実施形態に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る撮像装置に適用されるダイクロイック膜の分光特性の一例について示した図である。 同実施形態に係る撮像装置に適用されるバンドパスフィルタの分光特性の一例について示した図である。 同実施形態に係る撮像装置に適用されるＩＲカットフィルタの分光特性の一例について示した図である。 同実施形態に係る分岐光学系により可視光波長帯域に属する光から分離された各光の波長特性の一例を示した図である。 実施例２に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図である。 実施例２に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図である。 変形例に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図である。 変形例に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図である。 変形例に係る撮像装置の一態様について説明するための説明図である。 本開示の一実施形態に係る内視鏡撮像システムを構成する情報処理装置のハードウェア構成の一構成例を示す機能ブロック図である。 本開示の一実施形態に係る撮像システムの応用例について説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．撮像システムの構成例
２．分岐光学系を利用した撮像装置に関する検討
３．技術的特徴
３．１．撮像装置の構成例
３．２．撮像装置の実施例
３．３．撮像装置の変形例
４．ハードウェア構成の一例
５．応用例
６．むすび

＜＜１．撮像システムの構成例＞＞
まず、図１及び図２を参照して、本開示の一実施形態に係る撮像システムの概略的な構成の一例として、当該撮像システムを内視鏡撮像システムとして構成した場合の一例について説明する。

例えば、図１は、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡撮像システムの概略的な構成の一例を示す図であり、当該内視鏡撮像システムを所謂内視鏡手術システムとして構成した場合の一例を示している。図１では、術者（医師）１６７が、内視鏡手術システム１００を用いて、患者ベッド１６９上の患者１７１に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１００は、内視鏡１０１と、その他の術具１１７と、内視鏡１０１を支持する支持アーム装置１２７と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１３７と、から構成される。

内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ１２５ａ～１２５ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ１２５ａ～１２５ｄから、内視鏡１０１の鏡筒１０３や、その他の術具１１７が患者１７１の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具１１７として、気腹チューブ１１９、エネルギー処置具１２１及び鉗子１２３が、患者１７１の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具１２１は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具１１７はあくまで一例であり、術具１１７としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。

内視鏡１０１によって撮影された患者１７１の体腔内の術部の画像が、表示装置１４１に表示される。術者１６７は、表示装置１４１に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具１２１や鉗子１２３を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ１１９、エネルギー処置具１２１及び鉗子１２３は、手術中に、術者１６７又は助手等によって支持される。

（支持アーム装置）
支持アーム装置１２７は、ベース部１２９から延伸するアーム部１３１を備える。図示する例では、アーム部１３１は、関節部１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、及びリンク１３５ａ、１３５ｂから構成されており、アーム制御装置１４５からの制御により駆動される。アーム部１３１によって内視鏡１０１が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡１０１の安定的な位置の固定が実現され得る。

（内視鏡）
内視鏡１０１は、先端から所定の長さの領域が患者１７１の体腔内に挿入される鏡筒１０３と、鏡筒１０３の基端に接続されるカメラヘッド１０５と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１０３を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１０１を図示しているが、内視鏡１０１は、軟性の鏡筒１０３を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒１０３の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１０１には光源装置１４３が接続されており、当該光源装置１４３によって生成された光が、鏡筒１０３の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１７１の体腔内の観察対象（換言すると、撮像対象物）に向かって照射される。なお、内視鏡１０１は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド１０５の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）１３９に送信される。なお、カメラヘッド１０５には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。

なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド１０５には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒１０３の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。

（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ１３９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１０１及び表示装置１４１の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ１３９は、カメラヘッド１０５から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ１３９は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置１４１に提供する。また、ＣＣＵ１３９は、カメラヘッド１０５に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。

表示装置１４１は、ＣＣＵ１３９からの制御により、当該ＣＣＵ１３９によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡１０１が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置１４１としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置１４１として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置１４１が設けられてもよい。

光源装置１４３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡１０１に供給する。

アーム制御装置１４５は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置１２７のアーム部１３１の駆動を制御する。

入力装置１４７は、内視鏡手術システム１００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１４７を介して、内視鏡手術システム１００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置１４７を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置１４７を介して、アーム部１３１を駆動させる旨の指示や、内視鏡１０１による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具１２１を駆動させる旨の指示等を入力する。

入力装置１４７の種類は限定されず、入力装置１４７は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置１４７としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ１５７及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置１４７としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置１４１の表示面上に設けられてもよい。

あるいは、入力装置１４７は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head Mounted Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置１４７は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置１４７は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置１４７が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者１６７）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。

処置具制御装置１４９は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１２１の駆動を制御する。気腹装置１５１は、内視鏡１０１による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１７１の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１９を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１５３は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１５５は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

以下、内視鏡手術システム１００において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。

（支持アーム装置）
支持アーム装置１２７は、基台であるベース部１２９と、ベース部１２９から延伸するアーム部１３１と、を備える。図示する例では、アーム部１３１は、複数の関節部１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃと、関節部１３３ｂによって連結される複数のリンク１３５ａ、１３５ｂと、から構成されているが、図１では、簡単のため、アーム部１３１の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部１３１が所望の自由度を有するように、関節部１３３ａ～１３３ｃ及びリンク１３５ａ、１３５ｂの形状、数及び配置、並びに関節部１３３ａ～１３３ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部１３１は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部１３１の可動範囲内において内視鏡１０１を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡１０１の鏡筒１０３を患者１７１の体腔内に挿入することが可能になる。

関節部１３３ａ～１３３ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部１３３ａ～１３３ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置１４５によって制御されることにより、各関節部１３３ａ～１３３ｃの回転角度が制御され、アーム部１３１の駆動が制御される。これにより、内視鏡１０１の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置１４５は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部１３１の駆動を制御することができる。

例えば、術者１６７が、入力装置１４７（フットスイッチ１５７を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置１４５によってアーム部１３１の駆動が適宜制御され、内視鏡１０１の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部１３１の先端の内視鏡１０１を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部１３１は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部１３１は、手術室から離れた場所に設置される入力装置１４７を介してユーザによって遠隔操作され得る。

また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置１４５は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部１３１が移動するように、各関節部１３３ａ～１３３ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部１３１に触れながらアーム部１３１を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部１３１を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡１０１を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。

ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡１０１が支持されていた。これに対して、支持アーム装置１２７を用いることにより、人手によらずに内視鏡１０１の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。

なお、アーム制御装置１４５は必ずしもカート１３７に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置１４５は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置１４５は、支持アーム装置１２７のアーム部１３１の各関節部１３３ａ～１３３ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置１４５が互いに協働することにより、アーム部１３１の駆動制御が実現されてもよい。

（光源装置）
光源装置１４３は、内視鏡１０１に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置１４３は、例えばＬＥＤ、レーザー光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザー光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１４３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザー光源それぞれからのレーザー光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１０５の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置１４３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１０５の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置１４３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置１４３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図２を参照して、内視鏡１０１のカメラヘッド１０５及びＣＣＵ１３９の機能についてより詳細に説明する。図２は、図１に示すカメラヘッド１０５及びＣＣＵ１３９の機能構成の一例を示すブロック図である。

図２を参照すると、カメラヘッド１０５は、その機能として、レンズユニット１０７と、撮像部１０９と、駆動部１１１と、通信部１１３と、カメラヘッド制御部１１５と、を有する。また、ＣＣＵ１３９は、その機能として、通信部１５９と、画像処理部１６１と、制御部１６３と、を有する。カメラヘッド１０５とＣＣＵ１３９とは、伝送ケーブル１６５によって双方向に通信可能に接続されている。

まず、カメラヘッド１０５の機能構成について説明する。レンズユニット１０７は、鏡筒１０３との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１０３の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１０５まで導光され、当該レンズユニット１０７に入射する。レンズユニット１０７は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット１０７は、撮像部１０９の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。

撮像部１０９は撮像素子によって構成され、レンズユニット１０７の後段に配置される。レンズユニット１０７を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部１０９によって生成された画像信号は、通信部１１３に提供される。

撮像部１０９を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者１６７は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。

また、撮像部１０９を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者１６７は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１０９が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１０７も複数系統設けられる。

また、撮像部１０９は、必ずしもカメラヘッド１０５に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１０９は、鏡筒１０３の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部１１１は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１５からの制御により、レンズユニット１０７のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１０９による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部１１３は、ＣＣＵ１３９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１３は、撮像部１０９から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１６５を介してＣＣＵ１３９に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者１６７が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部１１３には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル１６５を介してＣＣＵ１３９に送信される。

また、通信部１１３は、ＣＣＵ１３９から、カメラヘッド１０５の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部１１３は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部１１５に提供する。なお、ＣＣＵ１３９からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部１１３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部１１５に提供される。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１３９の制御部１６３によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１０１に搭載される。

カメラヘッド制御部１１５は、通信部１１３を介して受信したＣＣＵ１３９からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１０５の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部１１５は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露出値を指定する旨の情報に基づいて、撮像部１０９の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部１１５は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部１１１を介してレンズユニット１０７のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部１１５は、更に、鏡筒１０３やカメラヘッド１０５を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。

なお、レンズユニット１０７や撮像部１０９等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド１０５について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。

次に、ＣＣＵ１３９の機能構成について説明する。通信部１５９は、カメラヘッド１０５との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１５９は、カメラヘッド１０５から、伝送ケーブル１６５を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部１５９には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部１５９は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部１６１に提供する。

また、通信部１５９は、カメラヘッド１０５に対して、カメラヘッド１０５の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。

画像処理部１６１は、カメラヘッド１０５から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部１６１は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。

画像処理部１６１は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部１６１が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部１６１は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。

制御部１６３は、内視鏡１０１による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１６３は、カメラヘッド１０５の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部１６３は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡１０１にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部１６３は、画像処理部１６１による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。

また、制御部１６３は、画像処理部１６１によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置１４１に表示させる。この際、制御部１６３は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部１６３は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１２１使用時のミスト等を認識することができる。制御部１６３は、表示装置１４１に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者１６７に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド１０５及びＣＣＵ１３９を接続する伝送ケーブル１６５は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル１６５を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１０５とＣＣＵ１３９との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル１６５を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル１６５によって妨げられる事態が解消され得る。

以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム１００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として内視鏡手術システム１００について説明したが、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る技術は、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。

＜＜２．分岐光学系を利用した撮像装置に関する検討＞＞
続いて、図１及び図２を参照して説明した内視鏡手術システム１００のような撮像システムに適用される撮像装置の一例として、分岐光学系を利用した撮像装置の構成の一例について説明したうえで、本実施形態に係る撮像装置の課題について整理する。

図１及び図２を参照して説明した内視鏡手術システム１００のような医療用の撮像システムが適用される分野においては、被写体となる対象物の画像として、色再現性や解像度のより高い画像を撮像することが可能な仕組みが求められている。このように、色再現性や解像度のより高い画像を撮像することが可能な撮像装置の一例として、色分解光学系（例えば、色分解プリズム）を利用することで、光の利用効率をより向上させた撮像装置が挙げられる。具体的には、当該撮像装置では、色分解光学系により対象物からの光を複数の分光成分に分離し、分離された分光成分それぞれを互いに異なる撮像素子に結像させることで、各撮像素子により撮像された画像に基づき、対象物の撮像画像を生成する。このような構成により、例えば、カラーフィルタ等を適用する必要がなくなるため、光の利用効率がより向上し、色再現性や解像度の高い画像を得ることが可能となる。

上記のような色分解光学系を利用した撮像装置としては、例えば、対象物からの光をＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分に分離する３色分解光学系を利用した撮像装置が挙げられる。また、近年では、４色分解光学系を利用した撮像装置も提案されている。そこで、比較例として、図３を参照して、４色分解光学系を利用した撮像装置の概略的な構成の一例について、特に、撮像装置内に入射した光が撮像素子に結像するまでの構成に着目して説明する。図３は、比較例に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図であり、前述した内視鏡手術システム１００のカメラヘッド１０５として適用可能な撮像装置の一例を示している。なお、以降の説明では、図３に示す撮像装置を、カメラヘッド１０５として適用可能な他の撮像装置と明示的に区別するために、「撮像装置１０５ａ」と称する場合がある。

なお、図３において、ｚ方向は、撮像装置１０５ａに入射する光（即ち、入射光）の光軸方向に相当し、ｘ方向及びｙ方向は、当該ｚ方向に直交する方向である。また、ｘ方向とｙ方向とは互いに直交するものとする。即ち、図３において、図面の横方向がｚ方向に対応している。また、図３において、図面の奥行き方向がｘ方向に対応しており、図面の縦方向がｙ方向に対応している。なお、図３においては、ｘ方向は、撮像装置１０５ａの水平方向に相当し、ｙ方向は、当該撮像装置１０５ａの垂直方向に相当する。

図３に示すように、撮像装置１０５ａは、分岐光学系３００と、第１の撮像素子２１１～第４の撮像素子２１４と、基板２０１～２０４とを含む。第１の撮像素子２１１～第４の撮像素子２１４は、基板２０１～２０４によりそれぞれ保持される。

分岐光学系３００は、撮像装置１０５ａに入射した光（即ち、入射光）を、波長帯域が互いい異なる複数の分光成分に分離する光学部材である。例えば、図３に示す例では、分岐光学系３００は、入射光を、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の３原色の光と、近赤外（ＩＲ）成分の光とに分離する。具体的には、図３に示すように、分岐光学系３００は、第１のプリズム３１１～第４のプリズム３１４が、入射光の光軸方向（ｚ方向）に順次組み付けられて構成される。

第１のプリズム３１１は、当該第１のプリズム３１１に入射した光のうち、近赤外波長帯域に属する光を、第１の撮像素子２１１に導光する光路として機能するプリズムである。撮像装置１０５ａに入射した入射光は、第１のプリズム３１１の入射面３２２から当該第１のプリズム３１１内に入射する。また、第１のプリズム３１１内に入射した入射光は、当該第１のプリズム３１１内を直進し、光軸上に斜めに設けられた面３２１において、可視光波長帯域に属する光と、近赤外波長帯域に属する光と、に分離される。なお、面３２１には、入射光を、可視光波長帯域に属する光と、近赤外波長帯域に属する光と、に分離する光学膜（例えば、ダイクロイック膜）が設けられていてもよい。

近赤外波長帯域に属する光は、面３２１で反射されて第１のプリズム３１１を導光される。ここで、反射分離された近赤外波長帯域に属する光（即ち、近赤外光）は、入射面３２２で一度だけ全反射して、第１のプリズム３１１の外部へと透過する。例えば、図３に示す例では、近赤外波長帯域に属する光は、面３２１において、ｙｚ平面の面方向に反射されている。そして、第１のプリズム３１１を透過した近赤外光は、第１の撮像素子２１１へと導光される。なお、第１の撮像素子２１１は、第１のプリズム３１１を透過して当該第１の撮像素子２１１に導光される光（即ち、近赤外光）の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。また、第１の撮像素子２１１としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、近赤外波長に高い感度を有する者が適用されるとなお良い。

また、第１のプリズム３１１の面３２１を透過した可視光波長帯域に属する光は、第２のプリズム３１２の入射面３２３から当該第２のプリズム３１２に入射する。第２のプリズム３１２は、当該第２のプリズム３１２に入射した光のうち、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光を、第２の撮像素子２１２に導光する光路として機能するプリズムである。第２のプリズム３１２内に入射した光（即ち、可視光波長帯域に属する光）は、当該第２のプリズム３１２の内部を直進し、光軸上に斜め設けられた面３２４において、Ｂ成分を含む短波長側の波長帯域に属する光と、Ｒ成分及びＧ成分を含む長波長側の波長帯域に属する光と、に分離される。なお、面３２４には、入射光を、Ｂ成分を含む短波長側の波長帯域に属する光と、Ｒ成分及びＧ成分を含む長波長側の波長帯域に属する光と、に分離する光学膜（例えば、ダイクロイック膜）が設けられていてもよい。

Ｂ成分を含む波長帯域に属する光は、面３２４で反射されて第２のプリズム３１２内を導光される。ここで、図３に示すように、第１のプリズム３１１の面３２１と、第２のプリズム３１２の入射面３２３との間には、参照符号３２７として示すようにエアギャップが設けられている。そのため、面３２４で反射分離されたＢ成分を含む波長帯域に属する光は、入射面３２３で一度だけ全反射して、第２のプリズム３１２の外部へと透過する。例えば、図３に示す例では、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光は、面３２４において、ｙｚ平面の面方向に反射されている。そして、第２のプリズム３１２を透過したＢ成分を含む波長帯域に属する光は、第２の撮像素子２１２へと導光される。なお、第２の撮像素子２１２は、第２のプリズム３１２を透過して当該第２の撮像素子２１２に導光される光（即ち、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光）の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。

また、第２のプリズム３１２の入射面３２３を透過したＲ成分及びＧ成分を含む波長帯域に属する光は、第３のプリズム３１３の入射面３２５から当該第３のプリズム３１３に入射する。第３のプリズム３１３は、当該第３のプリズム３１３に入射した光のうち、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光を、第３の撮像素子２１３に導光する光路として機能するプリズムである。第３のプリズム３１３内に入射した光（即ち、Ｒ成分及びＧ成分を含む波長帯域に属する光）は、当該第３のプリズム３１３の内部を直進し、光軸上に斜め設けられた第４のプリズム３１４との界面３２６において、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光と、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光と、に分離される。なお、界面３２６には、入射光を、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光と、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光と、に分離する光学膜（例えば、ダイクロイック膜）が設けられていてもよい。

Ｒ成分を含む波長帯域に属する光は、界面３２６で反射されて第３のプリズム３１３内を導光される。ここで、図３に示すように、第２のプリズム３１２の面３２４と、第３のプリズム３１３の入射面３２５との間には、参照符号３２８として示すようにエアギャップが設けられている。そのため、界面３２６で反射分離されたＲ成分を含む波長帯域に属する光は、入射面３２５で一度だけ全反射して、第３のプリズム３１３の外部へと透過する。例えば、図３に示す例では、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光は、界面３２６において、ｙｚ平面の面方向に反射されている。そして、第３のプリズム３１３を透過したＲ成分を含む波長帯域に属する光は、第３の撮像素子２１３へと導光される。なお、第３の撮像素子２１３は、第３のプリズム３１３を透過して当該第３の撮像素子２１３に導光される光（即ち、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光）の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。

また、第３のプリズム３１３と第４のプリズム３１４との界面３２６を透過したＧ成分を含む波長帯域に属する光は、当該界面３２６から当該第４のプリズム３１４に入射する。第４のプリズム３１４は、当該第４のプリズム３１４に入射した光（即ち、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光）を、第４の撮像素子２１４に導光する光路として機能するプリズムである。即ち、第４のプリズム３１４内に入射した光は、当該第４のプリズム３１４の内部を直進し、第４の撮像素子２１４へと導光される。なお、第４の撮像素子２１４は、第４のプリズム３１４を透過して当該第４の撮像素子２１４に導光される光（即ち、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光）の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。

以上のように、比較例に係る撮像装置１０５ａは、入射光を、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の３原色の光と、ＩＲ成分の光とに分離し、各成分の光を互いに異なる撮像素子（即ち、第１の撮像素子２１１～第４の撮像素子２１４）に結像させることで、各成分の光に基づく画像を個別に撮像する。このような構成により、撮像装置１０５ａは、各撮像素子にカラーフィルタを設ける必要がなく光の利用効率が向上させることが可能なため、色分解光学系を利用しない撮像装置（即ち、１つの撮像素子により画像を撮像する撮像装置）に比べて、色再現性や解像度をより向上させた画像を撮像することが可能である。

また、比較例に係る撮像装置１０５ａは、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の３原色の光と、ＩＲ成分の光とが互いに異なる撮像素子に結像するため、近赤外画像と可視光画像とを同じタイミングで個別に撮像することが可能である。このような構成は、医療の分野において、狭帯域光観察（ＮＢＩ：Narrow Band Imaging）、蛍光観察（ＦＩ：Fluorescence Imaging）、及び赤外光観察（ＩＲＩ：Infra－Red Imaging）等のような所謂特殊光観察と呼ばれる観察手法への応用が期待されている。

具体的な一例として、蛍光観察では、癌等の病巣に親和性を有する蛍光物質を予め検査対象者（患者）に投与し、当該蛍光物質を励起するための励起光を照射することにより、病巣部に集積した蛍光物質から発せられる蛍光の蛍光像（即ち、蛍光の検出結果に基づく観察像）により、当該病巣部を観察する。蛍光観察に使用される蛍光物質の代表的な一例として、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）が挙げられる。ＩＣＧは、励起光として８０８ｎｍ近傍の波長を有する光を使用することで、８２０ｎｍ前後の波長を有する蛍光（即ち、近赤外帯域の光）を発する。

そのため、例えば、４色分解光学系を利用した撮像装置を蛍光観察に適用することで、ＩＲ成分の光が結像する撮像素子により対象物の蛍光画像を撮像し、さらに、他の撮像素子により対象物の可視光画像を高い解像度で撮像することが可能となる。また、対象物の蛍光画像と可視光画像とを同じタイミングで個別に撮像することが可能なため、例えば、可視光画像に対して当該可視光画像と同期して撮像された蛍光画像を重畳させることも可能となる。

一方で、色分解光学系を利用した撮像装置は、当該色分解光学系により分離された光それぞれを結像させる複数の撮像素子間において物理的な干渉が生じないように、当該色分解光学系と各撮像素子とを配設する必要がある。そのため、色分解光学系を利用した撮像装置は、撮像素子の数が増えるほど（即ち、分離する分光成分の数（例えば、色の数）が増えるほど）、色分解光学系のサイズがより大きくなり、結果としてフランジバック長がより長くなる傾向にある。

なお、本説明において、「フランジバック長」とは、レンズ交換式の撮像装置において当該レンズのマウント面から撮像素子までの光学的距離を示している。具体的な一例として、図３に示す例の場合には、分岐光学系３００の入射面から各撮像素子までの光学的距離が、フランジバック長に相当する。また、「光学的距離」とは、光の進む速さから算出される光学的な距離に相当し、光の経路の物理的距離と当該経路における屈折率とにより算出される。

このような特性から、例えば、比較例に係る撮像装置１０５ａのように４色分解光学系を利用した撮像装置は、３色分解光学系を利用した撮像装置に比べて、色分解光学系のサイズがより大きくなり、フランジバック長もより長くなる場合がある。そのため、４色分解光学系を利用したレンズ交換式の撮像装置においては、使用可能なレンズが、フランジバック長の比較的長いものに限られる場合があった。

これに対して、医療の分野において内視鏡や手術用顕微鏡等に適用されるレンズとしては、「Ｃマウント」と呼ばれる規格のものが主流となっており、当該規格においては、フランジバック長が１７．５２６ｍｍと規定されている。また、医療の分野においては、医療行為の妨げにならないように、各種医療機器の小型化が求められており、撮像装置もその例外ではない。このような条件を満たす撮像装置として、例えば、３色分解光学系を利用したものは提供されている。しかしながら、４色分解光学系を利用した撮像装置については、上述したようなサイズやフランジバック長の制約により、既存の撮像装置（例えば、３色分解光学系を利用した撮像装置）に替えて、内視鏡や手術用顕微鏡に適用することが困難である。

このような状況を鑑み、本開示では、色分解光学系を利用することで対象物の画像を複数の撮像素子を用いて撮像する構成において、当該複数の撮像素子を限られた空間内に効率よく配設することで、筐体のサイズやフランジバック長の拡大を抑制する仕組みの一例について提案する。

＜＜３．技術的特徴＞＞
以下に、本実施形態に係る撮像装置の技術的特徴について説明する。

＜３．１．撮像装置の構成例＞
まず、図４及び図５を参照して、本実施形態に係る撮像装置の概略的な構成の一例について、特に、撮像装置内に入射した光が撮像素子に結像するまでの構成に着目して説明する。図４及び図５は、本実施形態に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図であり、前述した内視鏡手術システム１００のカメラヘッド１０５として適用可能な撮像装置の一例を示している。なお、本説明では、本実施形態に係る撮像装置が、Ｃマウントの規格に基づく撮像装置として構成されているものとして説明する。また、以降の説明では、図４及び図５に示す撮像装置を、カメラヘッド１０５として適用可能な他の撮像装置と明示的に区別するために、「撮像装置１０５ｂ」と称する場合がある。

図４及び図５に示すように、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂは、マウント台２４０と、分岐光学系４００と、第１の撮像素子２３１～第４の撮像素子２３４と、基板２２１～２２４とを含む。第１の撮像素子２３１～第４の撮像素子２３４は、基板２２１～２２４によりそれぞれ保持される。また、撮像装置１０５ｂは、開口マスク２５０を含んでもよく、カバーガラス４２５、４２７～４２９を含んでもよい。

なお、図４及び図５において、ｚ方向は、撮像装置１０５ｂに入射する光（即ち、入射光）の光軸方向に相当し、換言すると、詳細を後述する分岐光学系４００の入射面の法線方向に相当する。また、ｘ方向及びｙ方向は、双方ともに当該ｚ方向に直交する方向であり、ｘ方向とｙ方向とは互いに直交するものとする。なお、図４及び図５においては、ｘ方向は、撮像装置１０５ｂの水平方向に相当し、ｙ方向は、当該撮像装置１０５ｂの垂直方向に相当する。また、図４は、撮像装置１０５ｂを、入射光の光軸（ｚ軸）を含む水平面（ｘｚ平面）で切断した場合における、当該撮像装置１０５ｂの構成を模式的に示しており、当該撮像装置１０５ｂに入射した光の光路をあわせて提示している。即ち、図４において、図面の横方向、縦方向、及び奥行き方向は、それぞれｚ方向、ｘ方向、及びｙ方向に対応している。また、図５は、撮像装置１０５ｂを、入射光の光軸（ｚ軸）を含む垂直面（ｙｚ平面）で切断した場合における、当該撮像装置１０５ｂの構成を模式的に示しており、当該撮像装置１０５ｂに入射した光の光路をあわせて提示している。即ち、図５において、図面の横方向、縦方向、及び奥行き方向は、それぞれｚ方向、ｙ方向、及びｘ方向に対応している。

マウント台２４０は、撮像装置１０５ｂに対して、交換式レンズ、顕微鏡、または内視鏡等のような光学系を取り付けるため構成である。マウント台２４０には、当該マウント台２４０に取り付けられた光学系から入射した対象物からの光が通過する開口部が形成されている。即ち、マウント台２４０に取り付けられた光学系により集光された対象物からの光は、当該マウント台２４０の開口部から撮像装置１０５ｂ内に入射する。

開口マスク２５０は、所定の形状の開口部が設けられており、当該開口部により、マウント台２４０に取り付けられた光学系を介して撮像装置１０５ｂ内に入射する光（即ち、入射光）の光束を制限する。開口マスク２５０に設けられた開口部は、例えば、各撮像素子（即ち、第１の撮像素子２３１～第４の撮像素子２３４）の受光面のサイズに応じた寸法を有する矩形状に形成される。即ち、開口マスク２５０に設けられた開口部の寸法に応じてＦナンバーが決定される。また、開口マスク２５０は、例えば、入射光の光軸を中心として開口部の径を変化させることで当該開口部の寸法を制御する、所謂「絞り」と呼ばれる機構が設けられていてもよい。開口マスク２５０は、例えば、図４及び図５に示すように、マウント台２４０と分岐光学系４００との間に介在するように設けられる

なお、撮像装置１０５ｂに取り付けられる撮像レンズ（例えば、交換式レンズ、顕微鏡、内視鏡等）は、像側テレセントリックに光学設計されるため、開口マスク２５０の寸法と、当該開口マスク２５０以降に配設された光学系の構成（例えば、硝材、厚さ、空気間隔等）と、により撮像システム全体のＦナンバーが決定される。

続いて、分岐光学系４００について説明する。図４及び図５に示すように、分岐光学系４００は、第１の分岐光学系４０１と、第２の分岐光学系４０２と、ＩＲカットフィルタ４２６とを含む。また、分岐光学系４００は、バンドパスフィルタ４２４を含んでもよい。

第１の分岐光学系４０１は、当該第１の分岐光学系４０１に入射した光を、近赤外波長帯域に属する光と、可視光波長帯域に属する光とに分離する。具体的には、図４に示すように、第１の分岐光学系４０１は、第１のプリズム４１１と第２のプリズム４１２とが、ダイクロイック膜４２１を介して互いに接続されたプリズムである。即ち、第１のプリズム４１１と第２のプリズム４１２との界面に、ダイクロイック膜４２１が設けられている。

ダイクロイック膜４２１は、第１の分岐光学系４０１に入射した、可視光波長帯域に属する光と、近赤外波長帯域に属する光と、を含む入射光について、可視光波長帯域に属する光と、近赤外波長帯域に属する光と、を分離する光学膜である。具体的には、ダイクロイック膜４２１は、近赤外波長帯域に属する光を反射するとともに、可視光波長帯域に属する光を透過する特性を有する。

例えば、図６は、本実施形態に係る撮像装置に適用されるダイクロイック膜４２１の分光特性の一例について示した図である。図６において、横軸は波長（ｎｍ）を示しており、縦軸は分光透過率（％）を示している。図６に示すように、ダイクロイック膜４２１は、７００ｎｍ近傍の波長を境界として、短波長側の光の大部分（例えば、９０％以上）を透過させ、長波長側の光の大部分（例えば、９０％以上）を反射する特性を有している。

第１のプリズム４１１は、可視光波長帯域に属する光及び近赤外波長帯域に属する光（すなわち、入射光）が入射するとともに、近赤外波長帯域に属する光が導光される近赤外光用光路として機能するプリズムである。また、第２のプリズム４１２は、可視光波長帯域に属する光が導光される可視光用光路として機能するプリズムである。

入射面４３３から第１のプリズム４１１に入射した入射光は、第１のプリズム４１１内を直進し、光軸上に斜めに設けられたダイクロイック膜４２１によって、可視光波長帯域に属する光と、近赤外波長帯域に属する光と、に分離される。

近赤外波長帯域に属する光は、ダイクロイック膜４２１によって反射されて、第１のプリズム４１１内を導光される。より具体的には、図４に示す例では、近赤外波長帯域に属する光は、ダイクロイック膜４２１によって、分岐光学系４００への入射光が入射する面４３３の法線方向に対応する光軸（即ち、ｚ軸）を含む平面（即ち、ｘｚ平面）の面方向に反射される。なお、ダイクロイック膜４２１によって反射される光が「第１の光」の一例に相当し、当該反射方向が「第１の方向」の一例に相当する。

ここで、反射分離された近赤外波長帯域に属する光（以下、「近赤外光線」とも称する）は、図４に示すように、入射面４３３で一度だけ全反射して第１のプリズム４１１の外部へと透過する。これにより、ダイクロイック膜４２１の成膜面の光軸に対する角度を垂直に近づけることができる。逆に言えば、本実施形態に係るダイクロイック膜４２１の光軸上への設置角度は、上述した全反射の条件が成立するように設定されている。このようにダイクロイック膜４２１を配置することで、Ｆ値の明るい光線が第１のプリズム４１１に入射した場合であっても、左光線と右光線との入射角度の違いによるダイクロイック膜４２１の分光特性の変化を抑制することが可能となり、精度良く波長分離を行うことが可能となる。

第１のプリズム４１１を透過した近赤外光線は、第１の撮像素子２３１へと導光される。この際、ダイクロイック膜４２１により分離され、第１の撮像素子２３１に結像する光の光路中には、バンドパスフィルタ４２４が設けられていてもよい。バンドパスフィルタ４２４は、近赤外波長帯域中の所定の波長帯域の光を透過し、その他の波長帯域の光を阻止する特性を有する。当該バンドパスフィルタ４２４は、例えば、近赤外波長帯域中の所定の波長帯域の蛍光を発する蛍光物質を使用した蛍光観察において撮像装置１０５ｂが使用される状況を想定し、当該蛍光物質の特性にあわせて配設されてもよい。

具体的な一例として、ＩＣＧが発する蛍光に着目する場合には、バンドパスフィルタ４２４は、ＩＣＧが発する蛍光の波長帯域である８２０ｎｍ前後の波長帯域（例えば、８２０ｎｍ～８５０ｎｍの波長帯域）の光を透過し、その他の波長帯域の光を阻止する特性を有していればよい。例えば、図７は、本実施形態に係る撮像装置に適用されるバンドパスフィルタ４２４の分光特性の一例について示した図である。図７において、横軸は波長（ｎｍ）を示しており、縦軸は分光透過率（％）を示している。図７に示すように、バンドパスフィルタ４２４は、８２０ｎｍ～８５０ｎｍ近傍の波長帯域の光の大部分（例えば、９０％以上）を透過させ、その他の波長帯域の光の大部分（例えば、９０％以上）を反射する特性を有している。

第１の撮像素子２３１は、第１のプリズム４１１を透過して当該第１の撮像素子２３１に導光される光（即ち、近赤外光線）の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。なお、第１のプリズム４１１と第１の撮像素子２３１との間には、当該第１の撮像素子２３１の受光面を保護するカバーガラス４２５が介在してもよい。カバーガラス４２５としては、例えば、ＢＫ７として一般的に知られている硝材を使用したものが適用される。また、第１の撮像素子２３１としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、近赤外波長に高い感度を有するものが適用されるとなお良い。

一方、ダイクロイック膜４２１を透過した可視光波長帯域に属する光は、第２のプリズム４１２に入射して、当該第２のプリズム４１２の内部を直進する。第２のプリズム３１２におけるダイクロイック膜４２１が設けられている側とは逆側の端面（換言すれば、第２のプリズム４１２の光軸下流側の出射面）は、光軸に対して垂直となるように設けられており、可視光波長帯域に属する光は、第２のプリズム４１２の出射面に対して垂直となる状態を維持したまま、第２のプリズム４１２の外部に透過する。なお、ダイクロイック膜４２１を透過した光が「第２の光」の一例に相当する。

第２のプリズム４１２の出射面には、ＩＲカットフィルタ４２６を介して第２の分岐光学系４０２が接続されている。即ち、第１の分岐光学系４０１の第２のプリズム４１２と、第２の分岐光学系４０２と、の界面に、ＩＲカットフィルタ４２６が設けられている。

ＩＲカットフィルタ４２６は、赤外光をカットするフィルタである。例えば、図８は、本実施形態に係る撮像装置に適用されるＩＲカットフィルタ４２６の分光特性の一例について示した図である。図８において、横軸は波長（ｎｍ）を示しており、縦軸は分光透過率（％）を示している。図８に示すように、ＩＲカットフィルタ４２６は、７００ｎｍよりも長波長側の波長帯域の光の大部分（例えば、９０％以上）を吸収し、その他の波長帯域の光を透過する特性を有している。なお、ＩＲカットフィルタ４２６は、例えば、ＢＫ７相当の硝材に赤外カットコートを蒸着製膜することで形成されてもよい。また、他の一例として、ＩＲカットフィルタ４２６は、赤外吸収ガラスにより構成されていてもよい。なお、ＩＲカットフィルタ４２６としては、例えば、ＨＯＹＡ株式会社製Ｃ５０００等を利用することが可能である。

なお、図４及び図５では、詳細な図示は省略しているが、ＩＲカットフィルタ４２６と、第２の分岐光学系４０２との間の界面には、参照符号４３１として示すようにエアギャップが設けられている。

続いて、主に図５を参照して、ＩＲカットフィルタ４２６よりも後段に位置する各部の構成について説明する。第１の分岐光学系４０１の第２のプリズム４１２から出射した可視光波長帯域に属する光は、ＩＲカットフィルタ４２６により赤外光がカットされた後、第２の分岐光学系４０２に入射する。

第２の分岐光学系４０２は、当該第２の分岐光学系４０２に入射した可視光波長帯域に属する光を、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分それぞれを含む波長帯域に属する光に分離する。具体的には、第２の分岐光学系４０２は、第３のプリズム４１３と第４のプリズム４１４とがダイクロイック膜４２２を介して互いに接続され、かつ、当該第４のプリズム４１４と第５のプリズム４１５とがダイクロイック膜４２３を介して互いに接続されたプリズムである。即ち、第３のプリズム４１３と第４のプリズム４１４との界面に、ダイクロイック膜４２２が設けられており、当該第４のプリズム４１４と第５のプリズム４１５の界面に、ダイクロイック膜４２３が設けられている。

ダイクロイック膜４２２は、第２の分岐光学系４０２に入射した、可視光波長帯域に属する光を含む入射光について、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光と、Ｒ成分及びＢ成分を含む波長帯域に属する光と、を分離する光学膜である。具体的には、ダイクロイック膜４２２は、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光を反射するとともに、Ｒ成分及びＢ成分を含む短波長側の波長帯域に属する光を透過する特性を有する。

また、ダイクロイック膜４２３は、ダイクロイック膜４２２を透過した、Ｒ成分及びＢ成分を含む波長帯域に属する光を含む入射光について、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光と、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光と、を分離する光学膜である。具体的には、ダイクロイック膜４２３は、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光を反射するとともに、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光を透過する特性を有する。

第３のプリズム４１３は、可視光波長帯域に属する光が入射するとともに、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光が導光される緑色光用光路として機能するプリズムである。また、第４のプリズム４１４は、Ｒ成分及びＢ成分を含む波長帯域に属する光が入射するとともに、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光が導光される青色光用光路として機能するプリズムである。また、第５のプリズム４１５は、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光が導光される赤色光用光路として機能するプリズムである。

入射面４３５から第３のプリズム４１３に入射した可視光波長帯域に属する光は、第３のプリズム４１３内を直進し、光軸上に斜めに設けられたダイクロイック膜４２２によって、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光と、Ｒ成分及びＢ成分を含む波長帯域に属する光と、に分離される。

Ｇ成分を含む波長帯域に属する光は、ダイクロイック膜４２２によって反射され、第３のプリズム４１３内を導光される。このとき、ダイクロイック膜４２２は、分岐光学系４００への入射光の光軸（即ち、ｚ軸）を軸として、前述したダイクロイック膜４２１が近赤外波長帯域に属する光を反射する方向に対して、相対的にねじれた方向に、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光を反射させる。即ち、図４に示すように、ダイクロイック膜４２１が近赤外波長帯域に属する光をｘｚ平面の面方向に反射させる場合に、ダイクロイック膜４２２は、当該ｘｚ平面に交差する方向に、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光を反射させる。具体的な一例として、図５に示す例では、ダイクロイック膜４２２は、ｚ方向を含む水平面（即ち、ｘｚ平面と法線方向が互いに直交するｙｚ平面）の面方向に、Ｇ成分を含む長波長側の波長帯域に属する光を反射させている。換言すると、図５に示す例では、ダイクロイック膜４２２は、分岐光学系４００への入射光の光軸と、ダイクロイック膜４２１が近赤外波長帯域に属する光を反射させる方向と、のそれぞれに略垂直な方向に、Ｇ成分を含む長波長側の波長帯域に属する光を反射させている。なお、ダイクロイック膜４２２によって反射される光が「第３の光」の一例に相当し、当該反射方向が「第２の方向」の一例に相当する。

ここで、反射分離されたＧ成分を含む波長帯域に属する光（以下、「緑色光線」とも称する）は、図５に示すように、入射面４３５に達する。また、前述したように、入射面４３５とＩＲカットフィルタ４２６との間には、参照符号４３１で示すようにエアギャップが設けられている。そのため、緑色光線は、入射面４３５で一度だけ全反射して第３のプリズム４１３の外部へと透過する。これにより、ダイクロイック膜４２２の成膜面の光軸に対する角度を垂直に近づけることができる。逆に言えば、本実施形態に係るダイクロイック膜４２２の光軸上への設置角度は、上述した全反射の条件が成立するように設定されている。このようにダイクロイック膜４２２を配置することで、Ｆ値の明るい光線が第３のプリズム４１３に入射した場合であっても、上光線と下光線との入射角度の違いによるダイクロイック膜４２２の分光特性の変化を抑制することが可能となり、精度良く波長分離を行うことが可能となる。

第３のプリズム４１３を透過した緑色光線は、第２の撮像素子２３２へと導光される。第２の撮像素子２３２は、第３のプリズム４１３を透過して当該第２の撮像素子２３２に導光される光の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。なお、第３のプリズム４１３と第２の撮像素子２３２との間には、当該第２の撮像素子２３２の受光面を保護するカバーガラス４２７が介在してもよい。カバーガラス４２７としては、前述したカバーガラス４２５と同様のものを適用することが可能である。また、第２の撮像素子２３２としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、Ｇ成分を含む波長帯域に高い感度を有するものが適用されるとなお良い。

一方、ダイクロイック膜４２２を透過したＲ成分及びＢ成分を含む波長帯域に属する光は、第４のプリズム４１４に入射する。そして、第４のプリズム４１４に入射した当該光は、当該第４のプリズム４１４を直進し、光軸上に斜めに設けられたダイクロイック膜４２３によって、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光と、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光と、に分離される。なお、ダイクロイック膜４２２を透過した光が「第４の光」の一例に相当する。

Ｂ成分を含む波長帯域に属する光は、ダイクロイック膜４２３によって反射され、第４のプリズム４１４内を導光される。このとき、ダイクロイック膜４２３は、分岐光学系４００への入射光の光軸（即ち、ｚ軸）を軸として、前述したダイクロイック膜４２１が近赤外波長帯域に属する光を反射する方向に対して、相対的にねじれた方向に、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光を反射させる。即ち、図４に示すように、ダイクロイック膜４２１が近赤外波長帯域に属する光をｘｚ平面の面方向に反射させる場合に、ダイクロイック膜４２２は、当該ｘｚ平面に交差する方向に、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光を反射させる。具体的な一例として、図５に示す例では、ダイクロイック膜４２３は、ｚ方向を含む水平面（即ち、ｘｚ平面と法線方向が互いに直交するｙｚ平面）の面方向であり、かつ、ダイクロイック膜４２２が緑色光線を反射させる方向とは異なる方向に、Ｂ成分を含む波長帯域に属する光を反射させている。なお、ダイクロイック膜４２３によって反射される光が「第５の光」の一例に相当し、当該反射方向が「第３の方向」の一例に相当する。また、上記に説明した例において、ｘｚ平面が「第１の面」の一例に相当し、ｙｚ平面が「第２の面」の一例に相当する。

反射分離されたＢ成分を含む波長帯域に属する光（以下、「青色光線」とも称する）は、第４のプリズム４１４内を導光される。また、第４のプリズム４１４を透過した青色光線は、第３の撮像素子２３３へと導光される。第３の撮像素子２３３は、第４のプリズム４１４を透過して当該第３の撮像素子２３３に導光される光の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。なお、第４のプリズム４１４と第３の撮像素子２３３との間には、当該第３の撮像素子２３３の受光面を保護するカバーガラス４２８が介在してもよい。カバーガラス４２８としては、前述したカバーガラス４２５と同様のものを適用することが可能である。また、第３の撮像素子２３３としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、Ｂ成分を含む波長帯域に高い感度を有するものが適用されるとなお良い。

また、ダイクロイック膜４２３を透過したＲ成分を含む波長帯域に属する光（以下、「赤色光線」とも称する）は、第５のプリズム４１５に入射して、当該第５のプリズム４１５の内部を直進する。第５のプリズム４１５におけるダイクロイック膜４２３が設けられている側とは逆側の端面（換言すれば、第５のプリズム４１５の光軸下流側の出射面）は、光軸に対して垂直となるように設けられており、赤色光線は、第５のプリズム４１５の出射面に対して垂直となる状態を維持したまま、第５のプリズム４１５の外部に透過する。そして、第５のプリズム４１５を透過した赤色光線は、第４の撮像素子２３４へと導光される。第４の撮像素子２３４は、第５のプリズム４１５を透過して当該第４の撮像素子２３４に導光される光の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。なお、第５のプリズム４１５と第４の撮像素子２３４との間には、当該第４の撮像素子２３４の受光面を保護するカバーガラス４２９が介在してもよい。カバーガラス４２９としては、前述したカバーガラス４２５と同様のものを適用することが可能である。また、第４の撮像素子２３４としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、Ｒ成分を含む波長帯域に高い感度を有するものが適用されるとなお良い。

以上のような構成により、第２の分岐光学系４０２に入射した可視光線は、当該第２の分岐光学系４０２により赤色光線、緑色光線、及び青色光線に分離され、第４の撮像素子２３４、第２の撮像素子２３２、及び第３の撮像素子２３３にそれぞれ結像する。例えば、図９は、本実施形態に係る分岐光学系４００により可視光波長帯域に属する光から分離された各光の波長特性の一例を示した図であり、赤色光線（Ｒ）、緑色光線（Ｇ）、及び青色光線（Ｂ）の波長特性の一例を示している。図９において、横軸は波長（ｎｍ）を示しており、縦軸は分光後の各光に含まれる波長成分を入射光に対する相対値（％）で示している。即ち、ダイクロイック膜４２２及び４２３としては、第２の撮像素子２３２～第４の撮像素子２３４それぞれに結像する光（即ち、緑色光線、青色光線、及び赤色光線）が図９に示すような特性を示すように、入射光から各光を分離する分光特性を有するものが適用されればよい。

以上、図４及び図５を参照して説明したように、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂは、第１の分岐光学系４０１と第２の分岐光学系４０２とを含む分岐光学系４００により、入射光を複数の光に分離し、各光を互いに異なる撮像素子に結像させる。このとき、第１の分岐光学系４０１と第２の分岐光学系４０２とは、分岐光学系４００に光が入射する入射面４３３の法線方向に対応する光軸を軸として互いにねじれた方向に入射光の一部を反射させることで、入射光から一部の光を分離する。

このような構成により、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂは、例えば、第１の撮像素子２３１を支持する基板２２１と、第２の撮像素子２３２～第４の撮像素子２３４それぞれを支持する基板２２２～２２４と、の間の物理的干渉を回避することが可能となる。即ち、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂは、第１の撮像素子２３１～第４の撮像素子２３４（換言すると、基板２２１～２２４）を限られた空間に効率よく配設することが可能となる。

また、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂは、図３に示した比較例に係る撮像装置１０５ａに比べて、エアギャップが形成される箇所を削減することが可能である。エアギャップの形成は、当該エアギャップ内にゴミ等が混入することによる不良の発生の要因となる場合もある。そのため、エアギャップが形成される箇所がより少ない設計が望ましい。即ち、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂは、比較例に係る撮像装置１０５ａに比べて、エアギャップの形成に起因する不良が発生する可能性をより低く抑えることが可能となる。

なお、上記に説明した構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂの構成は、必ずしも上記に説明した例には限定されない。具体的な一例として、第１の撮像素子２３１～第４の撮像素子２３４に入射光のうちの一部の光を結像させることが可能であれば、撮像素子と当該撮像素子に結像させる光との間の対応関係は限定されない。また、撮像素子と当該撮像素子に結像させる光との間の対応関係に応じて、入射光から一部の光を分離するための構成（例えば、ダイクロイック膜４２１～４２３等の光学膜）を適宜選択すればよいことは言うまでもない。また、入射光から一部の光を分離するための構成としては、ダイクロイック膜のような波長特性に応じて入射光を分離する光学膜に限らず、例えば、ハーフミラー膜等のような他の光学膜を適用することも可能である。なお、ハーフミラー膜を適用した例については、変形例として別途後述する。

また、上記では、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂとして、４色分解光学系を利用した撮像装置の構成の一例について、特に分岐光学系４００の構成に着目して説明した。一方で、上記に説明した例はあくまで一例であり、第１の分岐光学系４０１と第２の分岐光学系４０２とが、分岐光学系４００への入射光の光軸を軸として互いにねじれた方向に入射光の一部を反射させる構成であれば、分岐光学系４００の構成は必ずしも上述した例には限定されない。例えば、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂを、３色分解光学系を利用した撮像装置として構成することも可能である。この場合には、第２の分岐光学系４０２として、図４及び図５に示すような入射光の光路を３つの光路に分岐させる分岐光学系に替えて、入射光の光路を２つの光路に分岐させる分岐光学系を適用すればよい。また、他の一例として、第１の分岐光学系４０１を、第２の分岐光学系４０２と同様に、入射光の光路を３つの光路に分岐させる構成としてもよい。

以上、図４及び図５を参照して、本実施形態に係る撮像装置の概略的な構成の一例について、特に、撮像装置内に入射した光が撮像素子に結像するまでの構成に着目して説明した。

＜３．２．撮像装置の実施例＞
続いて、本実施形態に係る撮像装置の実施例について説明する。

（実施例１）
まず、実施例１として、図４及び図５に示す撮像装置１０５ｂのより詳細な構成の一例について説明する。なお、本実施例では、本実施形態に係る撮像装置１０５ｂを、Ｃマウントの規格に基づく撮像装置として構成する場合の一例について説明する。即ち、実施例１では、Ｃマウントの規格で規定するフランジバック長の条件（１７．５２６ｍｍ）を満たすために、少なくとも分岐光学系４００の入射面から、分岐光学系４００の後段に位置する撮像素子までの間の光学的距離が１７．５２６ｍｍ以下となる、撮像装置１０５ｂの構成の一例について説明する。

図４及び図５に示すように、実施例１に係る撮像装置１０５ｂにおいては、各撮像素子（即ち、第１の撮像素子２３１～第４の撮像素子２３４）に結像する像のサイズ（即ち、像高）は、垂直方向に３．１４ｍｍ、水平方向に５．５６ｍｍとなっている。そのため、図４においては、各撮像素子の受光面の水平方向における、中心、－２．７８ｍｍ、＋２．７８ｍｍそれぞれの位置に結像する光の光路が示されている。同様に、図５においては、各撮像素子の受光面の垂直方向における、中心、－１．５７ｍｍ、＋１．５７ｍｍそれぞれの位置に結像する光の光路が示されている。各撮像素子の受光面の中心におけるＦナンバーは、水平方向のＦナンバーをＦｎｏ＿Ｈ＝１．５７であり、垂直方向のＦナンバーをＦｎｏ＿Ｖ＝１．７８である。また、開口マスク２５０に設けられた開口部は、水平方向（ｘ方向）の寸法が８．２ｍｍ、垂直方向（ｙ方向）の寸法が７．２ｍｍの矩形状に形成されている。

また、実施例１に係る撮像装置１０５ｂでは、分岐光学系４００を構成する第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５を構成する硝材として、屈折率Ｎｄ≧１．８０の条件を満たす硝材を適用している。具体的な一例として、第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５を構成する硝材としては、屈折率Ｎｄ＝１．８０４２００、アッベ数νd＝４６．５０２５の条件を満たす硝材を使用する場合について説明する。なお、同条件を満たす硝材としては、例えば、ＨＯＹＡ株式会社製のＴＡＦ３が挙げられる。

また、カバーガラス４２５、４２７～４２９としては、例えば、硝材としてＢＫ７を利用した、厚さ１．２ｍｍのものを使用している。また、バンドパスフィルタ４２４とＩＲカットフィルタ４２６とのそれぞれは、光軸方向の厚さが１．０９ｍｍとなっている。また、バンドパスフィルタ４２４とＩＲカットフィルタ４２６とのそれぞれの屈折率Ｎｄは、ＢＫ７相当である。

図４において参照符号θ１１で示した角度、即ち、ｘｚ平面上において、第１のプリズム４１１の入射面４３３と、ダイクロイック膜４２１が形成された面と、の間の角度は３０°となっている。また、図５において参照符号θ１３で示した角度、即ち、ｙｚ平面上において、第３のプリズム４１３の入射面４３５と、ダイクロイック膜４２２が形成された面と、の間の角度は２５．７５°となっている。また、図５において参照符号θ１５で示した角度、即ち、ｙｚ平面上において、ダイクロイック膜４２２が形成された面と、ダイクロイック膜４２３が形成された面と、の間の角度は６０．７５°となっている。

ここで、分岐光学系４００のガラス厚を、当該分岐光学系４００のｚ方向の幅（物理的距離）として規定すると、実施例１に係る撮像装置１０５ｂにおいては、分岐光学系４００のガラス厚ｄ１＝１８．８４４ｍｍとなる。即ち、実施例１に係る撮像装置１０５ｂにおいては、Ｃマウントの規格で規定されたフランジバック長の条件（１７．５２６ｍｍ）を満たしながら、分岐光学系４００のガラス厚ｄ１を１７．５２６ｍｍより厚くなるように形成することが可能である。これは、各撮像素子に結像する光の光路長（光学的距離）が、当該光の経路中に配設された光学系（例えば、分岐光学系４００）の屈折率と、当該光学系中を導光される当該光の経路の長さと、に依存することに起因する。

このように、分岐光学系４００の屈折率をより高めることにより、フランジバック長の条件を満たしながら、当該分岐光学系４００のガラス厚をより厚く形成することが可能となる。そのため、実施例１に係る撮像装置１０５ｂに依れば、第１の撮像素子２３１～第４の撮像素子２３４（ひいては、基板２２１～２２４）間における物理的干渉を回避し、かつ各撮像素子の配置に係る自由度をより向上させることが可能となる。

また、前述の通り、実施例１に係る撮像装置１０５ｂは、比較的明るいＦナンバーを実現している。そのため、実施例１に係る撮像装置１０５ｂに依れば、手術用顕微鏡のように比較的Ｆナンバーの明るい光学系から、内視鏡のように比較的Ｆナンバーの暗い光学系まで、多様な光学系を幅広く使用することが可能である。

以上、実施例１として、図４及び図５に示す撮像装置１０５ｂのより詳細な構成の一例について説明した。

（実施例２）
続いて、実施例２として、本実施形態に係る撮像装置のより詳細の構成の他の一例について説明する。前述したように、分岐光学系４００の屈折率をより高めることにより、所定のマウント規格で規定されたフランジバック長の条件を満たしながら、当該分岐光学系４００のガラス厚をより厚く形成することが可能である。そこで、実施例２では、分岐光学系４００を構成する各プリズム（即ち、第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５）を構成する硝材として、実施例１で適用された硝材よりも屈折率の高い硝材を適用した場合の一例について説明する。

例えば、図１０及び図１１は、本実施形態の実施例２に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図であり、前述した内視鏡手術システム１００のカメラヘッド１０５として適用可能な撮像装置の他の一例を示している。なお、以降の説明では、実施例２に係る撮像装置を、カメラヘッド１０５として適用可能な他の撮像装置と明示的に区別するために、「撮像装置１０５ｃ」と称する場合がある。

実施例２に係る撮像装置１０５ｃは、第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５を構成する硝材が、前述した実施例１に係る撮像装置１０５ｂとは異なる。そのため、実施例２に係る撮像装置１０５ｃは、当該硝材の違いにより、第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５の寸法が、実施例１に係る撮像装置１０５ｂとは異なる。一方で、実施例２に係る撮像装置１０５ｃは、その他の構成については、実施例１に係る撮像装置１０５ｂと同様である。

そこで、本説明では、実施例２に係る撮像装置１０５ｃについて、前述した実施例１に係る撮像装置１０５ｂと異なる部分に着目して説明し、当該撮像装置１０５ｂと実質的に同様の部分については詳細な説明は省略する。なお、図１０及び図１１においては、図４及び図５と同様の参照符号が付された構成は、図４及び図５に示す例と実質的に同様の構成を示しているものとする。

実施例２に係る撮像装置１０５ｃにおいて、分岐光学系４００を構成する第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５を構成する硝材としては、屈折率Ｎｄ≧１．９０の条件を満たす硝材を適用している。具体的な一例として、第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５を構成する硝材として、屈折率Ｎｄ＝１．９０３６５８、アッベ数νd＝３１．３１５０の条件を満たす硝材を使用する場合について説明する。なお、同条件を満たす硝材としては、例えば、ＨＯＹＡ株式会社製のＴＡＦＤ２５が挙げられる。

また、実施例２に係る撮像装置１０５ｃにおいては、各撮像素子に結像する像のサイズ（即ち、像高）、開口マスク２５０に設けられた開口部の寸法及び形状、並びに、各撮像素子の受光面の中心におけるＦナンバーは、図３及び図４を参照して説明した実施例１に係る撮像装置１０５ｂと同様である。また、図１０及び図１１において参照符号θ１１、θ１３、及びθ１５で示された部分の角度は、図４及び図５において同様の参照符号が付された部分の角度と同様である。

以上のような条件に基づき、実施例２に係る撮像装置１０５ｃにおいては、分岐光学系４００のガラス厚ｄ２＝１９．８４７ｍｍとなる。

このように、実施例２に係る撮像装置１０５ｃにおいては、分岐光学系４００を構成する第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５を構成する硝材として、実施例１として説明した例よりも屈折率の高い硝材を適用している。これにより、実施例２に係る撮像装置１０５ｃにおいては、実施例１に係る撮像装置１０５ｂに比べて、分岐光学系４００のガラス厚をより厚く形成することが可能となる。即ち、実施例２に係る撮像装置１０５ｃに依れば、実施例１に係る撮像装置１０５ｂに比べて、各撮像素子（即ち、第１の撮像素子２３１～第４の撮像素子２３４）の配置に係る自由度をさらに向上させることが可能となる。

また、実施例２に係る撮像装置１０５ｃに依れば、例えば、光線と、プリズム側面、面取り部、及びプリズム頂点と、の間のクリアランスをより大きく確保することが可能となる。そのため、これらの部位に起因するフレア発生のリスクをより低減することも可能となる。

なお、屈折率のより高い硝材ほど、分散がより大きくなる（即ち、アッベ数がより小さくなる）傾向にある。また、このような硝材は、近紫外領域に吸収をもつ酸化物成分を含有している場合が多く、このような場合には、４００ｎｍ近傍の短波長領域における透過率がより低くなる傾向にある。特に、プリズム光学系においては、ガラス厚がより厚くなる傾向にあり、本実施例に係る撮像装置１０５ｃにおいては、分岐光学系４００のガラス圧は１９．８４７ｍｍとなり、透過率低下に伴う影響が顕在化する場合がある。このような状況を鑑みると、特に医療の分野への適用を想定した場合には、分岐光学系４００の各プリズム（即ち、第１のプリズム４１１～第５のプリズム４１５）を構成する硝材として、前述した屈折率の条件に加えて、アッベ数νｄ≧３０．０の条件を満たす硝材を適用することが、色再現性と、光学系の小型化と、を両立するうえでより望ましいと言える。

以上、実施例２として、図１０及び図１１を参照して、本実施形態に係る撮像装置のより詳細の構成の他の一例について説明した。

なお、上記実施例１及び２はあくまで一例であり、所定の規格（例えば、Ｃマウントの規格）で定められた各種条件と、用途に応じた色再現性の条件と、を満たすことが可能であれば、分岐光学系４００の各プリズムを構成する硝材は、必ずしも上記に説明した例には限定されない。具体的な一例として、分岐光学系４００として適用可能な硝材としては、ＨＯＹＡ株式会社製のＴＡＦＤ５Ｆ、ＴＡＦＤ３０、ＴＡＦＤ３３、ＴＡＦＤ３７、ＴＡＦＤ３５、ＴＡＦＤ４５等が挙げられる。一方で、分岐光学系４００の各プリズムの屈折率Ｎｄ及びアッベ数νｄそれぞれの上限については、当該各プリズムに適用可能な硝材の選択肢に応じて実質的に決定されることとなる。

また、本実施形態に係る撮像装置を、必ずしも、上記に説明したＣマウントの規格に基づく撮像装置として構成する場合のみには限定されず、例えば、他のマウント規格に基づく撮像装置として構成することも可能である。このような場合においても、対応する規格で定められた各種条件（例えば、フランジバック長等）に基づき、上記と同様の設計思想に基づき、本実施形態に係る撮像装置の各部の寸法（特に、分岐光学系４００の各部の寸法）や、分岐光学系４００の各プリズムを構成する硝材を適宜決定すればよい。

＜３．３．撮像装置の変形例＞
続いて、図１２及び図１３を参照して、本実施形態に係る撮像装置の変形例として、可視光波長帯域に属する光を赤色光線、緑色光線、及び青色光線に分離し、分離後の各光線を４つの撮像素子それぞれに結像させる撮像装置の構成の一例について説明する。図１２及び図１３は、変形例に係る撮像装置の構成の一例について説明するための説明図であり、前述した内視鏡手術システム１００のカメラヘッド１０５として適用可能な撮像装置の他の一例を示している。なお、本説明では、本実施形態に係る撮像装置が、Ｃマウントの規格に基づく撮像装置として構成されているものとして説明する。また、以降の説明では、図１２及び図１３に示す撮像装置を、カメラヘッド１０５として適用可能な他の撮像装置と明示的に区別するために、「撮像装置１０５ｄ」と称する場合がある。

図１２及び図１３に示すように、本実施形態に係る撮像装置１０５ｄは、マウント台２４０と、分岐光学系５００と、第１の撮像素子２３５～第４の撮像素子２３８と、基板２２５～２２８とを含む。第１の撮像素子２３５～第４の撮像素子２３８は、基板２２５～２２８によりそれぞれ保持される。また、撮像装置１０５ｄは、開口マスク２５０を含んでもよく、カバーガラス５２５～５２８を含んでもよい。なお、マウント台２４０及び開口マスク２５０の構成は、図３及び図４を参照して前述した実施形態に係る撮像装置１０５ｂにおけるマウント台２４０及び開口マスク２５０と同様である。そこで、以降では、変形例に係る撮像装置１０５ｄの構成について、前述した実施形態に係る撮像装置１０５ｂと異なる部分に着目して説明し、当該撮像装置１０５ｂと実質的に同様の部分については、詳細な説明は省略する。

なお、図１２及び図１３において、ｚ方向は、撮像装置１０５ｄに入射する光（即ち、入射光）の光軸方向に相当し、換言すると、詳細を後述する分岐光学系５００の入射面の法線方向に相当する。また、ｘ方向及びｙ方向は、双方ともに当該ｚ方向に直交する方向であり、ｘ方向とｙ方向とは互いに直交するものとする。なお、図１２及び図１３においては、ｘ方向は、撮像装置１０５ｄの水平方向に相当し、ｙ方向は、当該撮像装置１０５ｄの垂直方向に相当する。また、図１２は、撮像装置１０５ｄを、入射光の光軸（ｚ軸）を含む水平面（ｘｚ平面）で切断した場合における、当該撮像装置１０５ｄの構成を模式的に示しており、当該撮像装置１０５ｄに入射した光の光路をあわせて提示している。即ち、図１２において、図面の横方向、縦方向、及び奥行き方向は、それぞれｚ方向、ｘ方向、及びｙ方向に対応している。また、図１３は、撮像装置１０５ｄを、入射光の光軸（ｚ軸）を含む垂直面（ｙｚ平面）で切断した場合における、当該撮像装置１０５ｄの構成を模式的に示しており、当該撮像装置１０５ｄに入射した光の光路をあわせて提示している。即ち、図１３において、図面の横方向、縦方向、及び奥行き方向は、それぞれｚ方向、ｙ方向、及びｘ方向に対応している。

図１２及び図１３に示すように、分岐光学系５００は、第１の分岐光学系５０１と、第２の分岐光学系５０２と、ＩＲカットフィルタ５２４とを含む。

第１の分岐光学系５０１は、第１のプリズム５１１と第２のプリズム５１２とが、ダイクロイック膜５２１を介して互いに接続されたプリズムである。即ち、第１のプリズム５１１と第２のプリズム５１２との界面には、ダイクロイック膜５２１が設けられている。また、マウント台２４０と、第１のプリズム５１１の入射面５３５と、の間にはＩＲカットフィルタ５２４が設けられている。なお、図１２及び図１３では、詳細な図示は省略しているが、ＩＲカットフィルタ５２４と、第１のプリズム５１１の入射面５３５と、の間の界面には、参照符号５３１として示すようにエアギャップが設けられている。

ＩＲカットフィルタ５２４は、赤外光をカットするフィルタである。ＩＲカットフィルタ５２４としては、例えば、図８を参照して前述したＩＲカットフィルタ４２６と同様のものを適用することが可能である。即ち、マウント台２４０の開口部を介して撮像装置１０５ｄ内に入射した、可視光波長帯域に属する光及び近赤外波長帯域に属する光（即ち、入射光）は、ＩＲカットフィルタ５２４を透過した後に、入射面５３４から第１のプリズム５１１に入射する。このとき、入射光のうち、近赤外波長帯域に属する光はＩＲカットフィルタ５２４により遮蔽され、可視光波長帯域に属する光（即ち、可視光線）が入射面５３５から第１のプリズム５１１に入射することとなる。

第１のプリズム５１１は、可視光波長帯域に属する光が入射するとともに、Ｂ成分を含む短波長側の波長帯域に属する光が導光される青色光用光路として機能するプリズムである。また、第２のプリズム５１２は、可視光波長帯域に属する光のうちＲ成分及びＧ成分を含む長波側の波長帯域に属する光が導光される赤色光及び緑色光用光路として機能するプリズムである。

入射面５３５から第１のプリズム５１１に入射した可視光線は、第１のプリズム５１１内を直進し、光軸上に斜めに設けられたダイクロイック膜５２１によって、Ｂ成分を含む短波長側の波長帯域に属する光と、Ｒ成分及びＧ成分を含む長波側の波長帯域に属する光と、に分離される。

ここで、反射分離されたＢ成分を含む短波長側の波長帯域に属する光（即ち、青色光線）は、図１２に示すように、入射面５３５に達する。また、前述したように、入射面５３５とＩＲカットフィルタ５２４との間には、参照符号５３１で示すようにエアギャップが設けられている。そのため、青色光線は、入射面５３５で一度だけ全反射して第１のプリズム５１１の外部へと透過する。これにより、ダイクロイック膜５２１の成膜面の光軸に対する角度を垂直に近づけることができる。逆に言えば、本実施形態に係るダイクロイック膜５２１の光軸上への設置角度は、上述した全反射の条件が成立するように設定されている。このようにダイクロイック膜５２１を配置することで、Ｆ値の明るい光線が第１のプリズム５１１に入射した場合であっても、左光線と右光線との入射角度の違いによるダイクロイック膜５２１の分光特性の変化を抑制することが可能となり、精度良く波長分離を行うことが可能となる。

第１のプリズム５１１を透過した青色光線は、第１の撮像素子２３５へと導光される。第１の撮像素子２３５は、第１のプリズム５１１を透過して当該第１の撮像素子２３５に導光される光（即ち、青色光線）の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。なお、第１のプリズム５１１と第１の撮像素子２３５との間には、当該第１の撮像素子２３５の受光面を保護するカバーガラス５２５が介在してもよい。カバーガラス５２５としては、例えば、ＢＫ７として一般的に知られている硝材を使用したものが適用される。また、第１の撮像素子２３５としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、Ｂ成分を含む波長帯域に高い感度を有するものが適用されるとなお良い。

一方、ダイクロイック膜５２１を透過したＲ成分及びＧ成分を含む長波側の波長帯域に属する光は、第２のプリズム５１２に入射して、当該第２のプリズム５１２の内部を直進する。第２のプリズム５１２におけるダイクロイック膜４２１が設けられている側とは逆側の端面（換言すれば、第２のプリズム５１２の光軸下流側の出射面）は、光軸に対して垂直となるように設けられている。そのため、第２のプリズム５１２の内部を導光される当該長波側の波長帯域に属する光は、第２のプリズム５１２の出射面に対して垂直となる状態を維持したまま、第２のプリズム５１２の外部に透過する。

第２のプリズム５１２の出射面には、第２の分岐光学系５０２が接続されている。なお、図１２及び図１３では、詳細な図示は省略しているが、第１の分岐光学系５０１と第２の分岐光学系５０２との間の界面には、参照符号５３３として示すようにエアギャップが設けられている。

続いて、主に図１３を参照して、第１の分岐光学系５０１の第２のプリズム５１２よりも後段に位置する各部の構成について説明する。第１の分岐光学系５０１の第２のプリズム５１２から出射したＲ成分及びＧ成分を含む長波側の波長帯域に属する光は、第２の分岐光学系５０２に入射する。

第２の分岐光学系５０２は、当該第２の分岐光学系５０２に入射したＲ成分及びＧ成分を含む長波側の波長帯域に属する光を、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光と、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光とに分離する。具体的には、第２の分岐光学系５０２は、第３のプリズム５１３と第４のプリズム５１４とがダイクロイック膜５２２を介して互いに接続され、かつ、当該第４のプリズム５１４と第５のプリズム５１５とがハーフミラー膜５２３を介して互いに接続されたプリズムである。即ち、第３のプリズム５１３と第４のプリズム５１４との界面に、ダイクロイック膜５２２が設けられており、当該第４のプリズム５１４と第５のプリズム５１５の界面に、ハーフミラー膜５２３が設けられている。

ダイクロイック膜５２２は、第２の分岐光学系５０２に入射した、Ｒ成分及びＧ成分を含む長波側の波長帯域に属する光を含む入射光について、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光と、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光と、を分離する光学膜である。具体的には、ダイクロイック膜５２２は、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光を反射するとともに、Ｇ成分を含の波長帯域に属する光を透過する特性を有する。

また、ハーフミラー膜５２３は、ダイクロイック膜５２２を透過したＧ成分を含む波長帯域に属する光を含む入射光の光路を、２つの光路に分岐させる光学膜である。具体的には、ハーフミラー膜５２３は、入射光の一部の光を反射するとともに、他の一部の光を透過する特性を有する。

第３のプリズム５１３は、Ｒ成分及びＧ成分を含む長波側の波長帯域に属する光が入射するとともに、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光が導光される赤色光用光路として機能するプリズムである。また、第４のプリズム５１４は、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光が入射するとともに、当該Ｇ成分を含む波長帯域に属する光のうち一部の光が導光される第１の緑色光用光路として機能するプリズムである。また、第５のプリズム５１５は、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光のうち他の一部の光が導光される第２の緑色光用光路として機能するプリズムである。

入射面５３７から第３のプリズム５１３に入射したＲ成分及びＧ成分を含む長波側の波長帯域に属する光は、第３のプリズム５１３内を直進し、光軸上に斜めに設けられたダイクロイック膜５２２によって、Ｒ成分を含む波長帯域に属する光（即ち、赤色光線）と、Ｇ成分を含む波長帯域に属する光（即ち、緑色光線）と、に分離される。

赤色光線は、ダイクロイック膜５２２によって反射され、第３のプリズム５１３内を導光される。このとき、ダイクロイック膜５２２は、分岐光学系５００への入射光の光軸（即ち、ｚ軸）を軸として、前述したダイクロイック膜５２１が青色光線を反射する方向に対して、相対的にねじれた方向に、赤色光線を反射させる。即ち、図１２に示すように、ダイクロイック膜５２１が青色光線をｘｚ平面の面方向に反射させる場合に、ダイクロイック膜５２２は、当該ｘｚ平面に交差する方向に、赤色光線を反射させる。具体的な一例として、図１３に示す例では、ダイクロイック膜５２２は、ｚ方向を含む水平面（即ち、ｘｚ平面と法線方向が互いに直交するｙｚ平面）の面方向に、赤色光線を反射させている。換言すると、図１３に示す例では、ダイクロイック膜５２２は、分岐光学系５００への入射光の光軸と、ダイクロイック膜５２１が青色光線を反射させる方向と、のそれぞれに略垂直な方向に、赤色光線を反射させている。

ここで、反射分離された赤色光線は、図１３に示すように、入射面５３７に達する。また、前述したように、入射面５３７と、第２のプリズム５１２の出射面と、の間には、参照符号５３３で示すようにエアギャップが設けられている。そのため、赤色光線は、入射面５３７で一度だけ全反射して第３のプリズム５１３の外部へと透過する。これにより、ダイクロイック膜５２２の成膜面の光軸に対する角度を垂直に近づけることができる。逆に言えば、本実施形態に係るダイクロイック膜５２２の光軸上への設置角度は、上述した全反射の条件が成立するように設定されている。このようにダイクロイック膜５２２を配置することで、Ｆ値の明るい光線が第３のプリズム５１３に入射した場合であっても、上光線と下光線との入射角度の違いによるダイクロイック膜５２２の分光特性の変化を抑制することが可能となり、精度良く波長分離を行うことが可能となる。

第３のプリズム５１３を透過した赤色光線は、第２の撮像素子２３６へと導光される。第２の撮像素子２３６は、第３のプリズム５１３を透過して当該第２の撮像素子２３６に導光される光の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。なお、第３のプリズム５１３と第２の撮像素子２３６との間には、当該第２の撮像素子２３６の受光面を保護するカバーガラス５２６が介在してもよい。カバーガラス５２６としては、前述したカバーガラス５２５と同様のものを適用することが可能である。また、第２の撮像素子２３６としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、Ｒ成分を含む波長帯域に高い感度を有するものが適用されるとなお良い。

一方、ダイクロイック膜５２２を透過した緑色光線は、第４のプリズム５１４に入射する。そして、第４のプリズム５１４に入射した緑色光線は、当該第４のプリズム５１４を直進し、光軸上に斜めに設けられたハーフミラー膜５２３によって、一部の光と他の一部の光とに分離される（即ち、入射した緑色光線の光路が２つの光路に分岐される）。

緑色光線のうち一部の光は、ハーフミラー膜５２３によって反射され、第４のプリズム５１４内を導光される。このとき、ハーフミラー膜５２３は、分岐光学系５００への入射光の光軸（即ち、ｚ軸）を軸として、前述したダイクロイック膜５２１が青色光線を反射する方向に対して、相対的にねじれた方向に、緑色光線のうち一部の光を反射させる。即ち、図１２に示すように、ダイクロイック膜５２１が青色光線をｘｚ平面の面方向に反射させる場合に、ハーフミラー膜５２３は、当該ｘｚ平面に交差する方向に、緑色光線のうち一部の光を反射させる。具体的な一例として、図１３に示す例では、ハーフミラー膜５２３は、ｚ方向を含む水平面（即ち、ｘｚ平面と法線方向が互いに直交するｙｚ平面）の面方向であり、かつ、ダイクロイック膜５２２が赤色光線を反射させる方向とは異なる方向に、緑色光線のうち一部の光を反射させている。

反射分離された緑色光線のうち一部の光は、第４のプリズム５１４内を導光される。また、第４のプリズム５１４を透過した緑色光線のうち一部の光は、第３の撮像素子２３７へと導光される。第３の撮像素子２３７は、第４のプリズム５１４を透過して当該第３の撮像素子２３７に導光される光の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。なお、第４のプリズム５１４と第３の撮像素子２３７との間には、当該第３の撮像素子２３７の受光面を保護するカバーガラス５２７が介在してもよい。カバーガラス５２７としては、前述したカバーガラス５２５と同様のものを適用することが可能である。また、第３の撮像素子２３７としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、Ｇ成分を含む波長帯域に高い感度を有するものが適用されるとなお良い。

また、ハーフミラー膜５２３を透過した緑色光線のうちの他の一部の光は、第５のプリズム５１５に入射して、当該第５のプリズム５１５の内部を直進する。第５のプリズム５１５におけるハーフミラー膜５２３が設けられている側とは逆側の端面（換言すれば、第５のプリズム５１５の光軸下流側の出射面）は、光軸に対して垂直となるように設けられている。そのため、第５のプリズム５１５内を導光された緑色光線のうちの他の一部の光は、第５のプリズム５１５の出射面に対して垂直となる状態を維持したまま、第５のプリズム５１５の外部に透過する。そして、第５のプリズム５１５を透過した緑色光線うちの他の一部の光は、第４の撮像素子２３８へと導光される。第４の撮像素子２３８は、第５のプリズム５１５を透過して当該第４の撮像素子２３８に導光される光の光軸に対して、受光面が垂直になるように配設されている。なお、第５のプリズム５１５と第４の撮像素子２３８との間には、当該第４の撮像素子２３８の受光面を保護するカバーガラス５２８が介在してもよい。カバーガラス５２８としては、前述したカバーガラス５２５と同様のものを適用することが可能である。また、第４の撮像素子２３８としては、例えば、カラーフィルタが設けられておらず、Ｇ成分を含む波長帯域に高い感度を有するものが適用されるとなお良い。

このように、変形例に係る撮像装置１０５ｄにおいては、入射光に含まれる可視光線を、赤色光線、緑色光線、及び青色光線に分離し、それぞれを互いに異なる撮像素子に結像させる。また、このとき撮像装置１０５ｄは、入射光から分離された緑色光線のうち一部の光を分離し、分離された当該一部の光と他の一部の光とを互いに異なる撮像素子に結像させる。そして、変形例に係る撮像装置１０５ｄは、各撮像素子に結像される光（即ち、赤色光線、緑色光線、及び青色光線）それぞれに基づく画像を個別に撮像する。このような構成により、変形例に係る撮像装置１０５ｄは、各撮像素子にカラーフィルタを設ける必要がなく光の利用効率が向上するため、色分解光学系を利用しない撮像装置に比べて、色再現性や解像度をより向上させた画像を撮像することが可能である。

また、変形例に係る撮像装置１０５ｄは、入射光が分離された各光が結像する各撮像素子のうち、一部の撮像素子が、光軸を基準として他の撮像素子に対して相対的に、画素が配列された水平方向及び垂直方向の双方に１／２画素分ずれた位置に配設されるように構成されてもよい。例えば、図１４は、変形例に係る撮像装置１０５ｄの一態様について説明するための説明図であり、第３の撮像素子２３７と第４の撮像素子２３８との間の相対的な位置関係の一例について示している。

図１４において、参照符号２３７１は、第３の撮像素子２３７の一画素を示している。また、参照符号２３８１は、第４の撮像素子２３８の一画素を示している。また、参照符号Ｌ１１は、第３の撮像素子２３７の画素２３７１の水平方向の幅を示しており、参照符号Ｌ２１は、当該画素２３７１の垂直方向の幅を示している。また、幅Ｌ１３は、幅Ｌ１１の１／２に相当し、即ち、画素２３７１の水平方向における１／２画素分の距離に相当する。同様に、幅Ｌ２３は、幅Ｌ２１の１／２に相当し、即ち、画素２３７１の垂直方向における１／２画素分の距離に相当する。また、画素２３７１と画素２３８１とは、垂直方向及び水平方向のサイズが同様であるものとする。

図１４に示すように、第４の撮像素子２３８は、第３の撮像素子２３７及び第４の撮像素子２３８に結像する光の光軸を基準として、第３の撮像素子２３７に対して相対的に、画素２３８１が配列された水平方向及び垂直方向の双方に１／２画素分ずれた位置に配設される。即ち、第４の撮像素子２３８の各画素２３８１は、第３の撮像素子２３７の各画素２３７１が配設された水平方向及び垂直方向の双方において、相対的に、当該第３の撮像素子の各画素２３７１が配設された位置の間に位置することとなる。このような構成に基づき、例えば、第３の撮像素子２３７及び第４の撮像素子２３８それぞれに結像する光の光軸が略一致するように、当該第３の撮像素子２３７及び第４の撮像素子２３８それぞれによる撮像結果を合成することで、撮像画像が生成されてもよい。以上のような構成により、一方の撮像素子による撮像結果が、他方の撮像素子における画素間の情報を補間することが可能となるため、１つの撮像素子による撮像結果に基づく撮像画像に比べて、生成される撮像画像の解像度をより向上させることが可能となる。

一般的に、人間の眼は、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分のうち、Ｇ成分に属する光の解像感を強く感じる傾向にあることがわかっている。そのため、例えば、図１４を参照して説明した構成に基づき、緑色光線の結像結果に基づく画像の解像度をより向上させることで、第１の撮像素子２３５～第４の撮像素子２３８それぞれの撮像結果に基づく可視光画像として、より解像感の高い画像をユーザに提示することが可能となる。

以上、図１２及び図１３を参照して、本実施形態に係る撮像装置の変形例として、可視光波長帯域に属する光を赤色光線、緑色光線、及び青色光線に分離し、分離後の各光線を４つの撮像素子それぞれに結像させる撮像装置の構成の一例について説明した。

（実施例３）
続いて、実施例３として、図１２及び図１３を参照して説明した撮像装置１０５ｄのより詳細な構成の一例について説明する。なお、本実施例では、変形例に係る撮像装置１０５ｄを、Ｃマウントの規格に基づく撮像装置として構成する場合の一例について説明する。即ち、実施例３では、Ｃマウントの規格で規定するフランジバック長の条件（１７．５２６ｍｍ）を満たすために、少なくとも分岐光学系５００の入射面から、分岐光学系５００の後段に位置する撮像素子までの間の光学的距離が１７．５２６ｍｍ以下となる、撮像装置１０５ｂの構成の一例について説明する。

分岐光学系５００を構成する第１のプリズム５１１～第５のプリズム５１５を構成する硝材としては、屈折率Ｎｄ＝１．８３４８０５、アッベ数νd＝４２．７２１８の条件を満たす硝材を使用するものとする。なお、同条件を満たす硝材としては、例えば、ＨＯＹＡ株式会社製のＴＡＦＤ５Ｆが挙げられる。

また、カバーガラス５２５～５２８としては、例えば、硝材としてＢＫ７を利用した、厚さ１．２ｍｍのものを使用している。また、ＩＲカットフィルタ５２４は、光軸方向の厚さが１．０９ｍｍとなっている。

なお、実施例３に係る撮像装置１０５ｄにおいては、各撮像素子に結像する像のサイズ（即ち、像高）、開口マスク２５０に設けられた開口部の寸法及び形状、並びに、各撮像素子の受光面の中心におけるＦナンバーは、図３及び図４を参照して説明した実施例１に係る撮像装置１０５ｂと同様である。また、図１２及び図１３において参照符号θ１１、θ１３、及びθ１５で示された部分の角度は、図４及び図５において同様の参照符号が付された部分の角度と同様である。

以上のような条件に基づき、実施例３に係る撮像装置１０５ｄにおいては、分岐光学系５００のガラス厚ｄ３＝１８．０６０ｍｍとなる。このように、実施例３に係る撮像装置１０５ｄにおいても、フランジバック長の条件を満たしながら、分岐光学系５００のガラス厚をより厚く形成することが可能となる。そのため、実施例３に係る撮像装置１０５ｄに依れば、第１の撮像素子２３５～第４の撮像素子２３８（ひいては、基板２２５～２２８）間における物理的干渉を回避し、かつ各撮像素子の配置に係る自由度をより向上させることが可能となる。

また、実施例３に係る撮像装置１０５ｄは、比較的明るいＦナンバーを実現している。そのため、実施例３に係る撮像装置１０５ｄに依れば、手術用顕微鏡のように比較的Ｆナンバーの明るい光学系から、内視鏡のように比較的Ｆナンバーの暗い光学系まで、多様な光学系を幅広く使用することが可能である。

なお、上記実施例３はあくまで一例であり、所定の規格（例えば、Ｃマウントの規格）で定められた各種条件と、用途に応じた色再現性の条件と、を満たすことが可能であれば、分岐光学系５００の各プリズムを構成する硝材は、必ずしも上記に説明した例には限定されない。具体的な一例として、分岐光学系５００として適用可能な硝材としては、ＨＯＹＡ株式会社製のＴＡＦＤ５Ｆ、ＴＡＦＤ３０、ＴＡＦＤ３３、ＴＡＦＤ３７、ＴＡＦＤ３５、ＴＡＦＤ４５等が挙げられる。一方で、分岐光学系５００の各プリズムの屈折率Ｎｄ及びアッベ数νｄそれぞれの上限については、当該各プリズムに適用可能な硝材に応じて実質的に決定されることとなる。

以上、実施例３として、図１２及び図１３に示す撮像装置１０５ｄのより詳細な構成の一例について説明した。

＜＜４．ハードウェア構成の一例＞＞
続いて、図１５を参照しながら、前述した内視鏡撮像システム（即ち、内視鏡手術システム）におけるＣＣＵのように、各種処理を実行する所謂情報処理装置のハードウェア構成の一例について、詳細に説明する。図１５は、本開示の一実施形態に係る内視鏡撮像システムを構成する情報処理装置のハードウェア構成の一構成例を示す機能ブロック図である。

本実施形態に係る内視鏡撮像システムを構成する情報処理装置９００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、情報処理装置９００は、更に、ホストバス９０７と、ブリッジ９０９と、外部バス９１１と、インターフェース９１３と、入力装置９１５と、出力装置９１７と、ストレージ装置９１９と、ドライブ９２１と、接続ポート９２３と、通信装置９２５とを備える。

ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９又はリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、情報処理装置９００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。

ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。また、外部バス９１１には、インターフェース９１３を介して、入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９、ドライブ９２１、接続ポート９２３及び通信装置９２５が接続される。

入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ、レバー及びペダル等、ユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、情報処理装置９００の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。情報処理装置９００のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、情報処理装置９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプ等の表示装置や、スピーカ及びヘッドホン等の音声出力装置や、プリンタ装置等がある。出力装置９１７は、例えば、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。

ストレージ装置９１９は、情報処理装置９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ等を格納する。

ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、情報処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ－ＤＶＤメディア又はＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣＦ：ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ）、フラッシュメモリ又はＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。

接続ポート９２３は、情報処理装置９００に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ－２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、情報処理装置９００は、外部接続機器９２９から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２９に各種のデータを提供したりする。

通信装置９２５は、例えば、通信網（ネットワーク）９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線若しくは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）用のルータ又は各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信網、ラジオ波通信網又は衛星通信網等であってもよい。

以上、本開示の実施形態に係る内視鏡撮像システムを構成する情報処理装置９００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。なお、図１５では図示しないが、内視鏡撮像システムを構成する情報処理装置９００に対応する各種の構成を当然備える。

なお、上述のような本実施形態に係る内視鏡撮像システムを構成する情報処理装置９００の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。また、当該コンピュータプログラムを実行させるコンピュータの数は特に限定されない。例えば、当該コンピュータプログラムを、複数のコンピュータ（例えば、複数のサーバ等）が互いに連携して実行してもよい。

＜＜５．応用例＞＞
続いて、本開示の一実施形態に係る撮像システムの応用例として、図１６を参照して、当該撮像システムを、顕微鏡ユニットを備えた顕微鏡撮像システムとして構成した場合の一例について説明する。

図１６は、本開示の一実施形態に係る撮像システムの応用例について説明するための説明図であり、顕微鏡撮像システムの概略的な構成の一例について示している。具体的には、図１６には、本開示の一実施形態に係る顕微鏡撮像システムが用いられる場合の一適用例として、アームを備えた手術用ビデオ顕微鏡装置が用いられる場合の一例について示されている。

例えば、図１６は、手術用ビデオ顕微鏡装置を用いた施術の様子を模式的に表している。具体的には、図１６を参照すると、施術者（ユーザ）８２０である医師が、例えばメス、鑷子、鉗子等の手術用の器具８２１を使用して、施術台８３０上の施術対象（患者）８４０に対して手術を行っている様子が図示されている。なお、以下の説明においては、施術とは、手術や検査等、ユーザ８２０である医師が施術対象８４０である患者に対して行う各種の医療的な処置の総称であるものとする。また、図１６に示す例では、施術の一例として手術の様子を図示しているが、手術用ビデオ顕微鏡装置８１０が用いられる施術は手術に限定されず、他の各種の施術であってもよい。

施術台８３０の脇には手術用ビデオ顕微鏡装置８１０が設けられる。手術用ビデオ顕微鏡装置８１０は、基台であるベース部８１１と、ベース部８１１から延伸するアーム部８１２と、アーム部８１２の先端に先端ユニットとして接続される撮像ユニット８１５とを備える。アーム部８１２は、複数の関節部８１３ａ、８１３ｂ、８１３ｃと、関節部８１３ａ、８１３ｂによって連結される複数のリンク８１４ａ、８１４ｂと、アーム部８１２の先端に設けられる撮像ユニット８１５を有する。図１６に示す例では、簡単のため、アーム部８１２は３つの関節部８１３ａ～８１３ｃ及び２つのリンク８１４ａ、８１４ｂを有しているが、実際には、アーム部８１２及び撮像ユニット８１５の位置及び姿勢の自由度を考慮して、所望の自由度を実現するように関節部８１３ａ～８１３ｃ及びリンク８１４ａ、８１４ｂの数や形状、関節部８１３ａ～８１３ｃの駆動軸の方向等が適宜設定されてもよい。

関節部８１３ａ～８１３ｃは、リンク８１４ａ、８１４ｂを互いに回動可能に連結する機能を有し、関節部８１３ａ～８１３ｃの回転が駆動されることにより、アーム部８１２の駆動が制御される。ここで、以下の説明においては、手術用ビデオ顕微鏡装置８１０の各構成部材の位置とは、駆動制御のために規定している空間における位置（座標）を意味し、各構成部材の姿勢とは、駆動制御のために規定している空間における任意の軸に対する向き（角度）を意味する。また、以下の説明では、アーム部８１２の駆動（又は駆動制御）とは、関節部８１３ａ～８１３ｃの駆動（又は駆動制御）、及び、関節部８１３ａ～８１３ｃの駆動（又は駆動制御）を行うことによりアーム部８１２の各構成部材の位置及び姿勢が変化される（変化が制御される）ことをいう。

アーム部８１２の先端には、先端ユニットとして撮像ユニット８１５が接続されている。撮像ユニット８１５は、撮像対象物の画像を取得するユニットであり、例えば動画や静止画を撮像できるカメラ等である。図１６に示すように、アーム部８１２の先端に設けられた撮像ユニット８１５が施術対象８４０の施術部位の様子を撮像するように、手術用ビデオ顕微鏡装置８１０によってアーム部８１２及び撮像ユニット８１５の姿勢や位置が制御される。なお、アーム部８１２の先端に先端ユニットとして接続される撮像ユニット８１５の構成は特に限定されず、例えば、撮像ユニット８１５は、撮像対象物の拡大像を取得する顕微鏡として構成されている。また、撮像ユニット８１５は、当該アーム部８１２に対して着脱可能に構成されていてもよい。このような構成により、例えば、利用用途に応じた撮像ユニット８１５が、アーム部８１２の先端に先端ユニットとして適宜接続されてもよい。なお、当該撮像ユニット８１５として、例えば、前述した実施形態に係る分岐光学系が適用された撮像装置を適用することが可能である。また本説明では、先端ユニットとして撮像ユニット８１５が適用されている場合に着目して説明したが、アーム部８１２の先端に接続される先端ユニットは、必ずしも撮像ユニット８１５に限定されない。

また、ユーザ８２０と対向する位置には、モニタやディスプレイ等の表示装置８５０が設置される。撮像ユニット８１５によって撮像された施術部位の画像は、表示装置８５０の表示画面に電子画像として表示される。ユーザ８２０は、表示装置８５０の表示画面に表示される施術部位の電子画像を見ながら各種の処置を行う。

以上のような構成により、手術用ビデオ顕微鏡装置８１０によって施術部位の撮像を行いながら手術を行うことが可能となる。

＜＜６．むすび＞＞
以上説明したように、本実施形態に係る撮像装置に適用される分岐光学系は、第１の分岐光学系と第２の分岐光学系とを含む。第１の分岐光学系は、入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、当該入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する。また、第２の分岐光学系は、第１の分岐光学系の後段に設けられ、入射光から上記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、上記平面と交わる第２の方向に分離する。

以上のような構成により、本実施形態に係る撮像装置は、上記分岐光学系により分離された各光が結像する複数の撮像素子（ひいては、複数の撮像素子それぞれを支持する各基板）を、限られた空間に効率よく配設することが可能となる。そのため、例えば、本実施形態に係る撮像装置に依れば、複数の撮像素子間における物理的干渉（ひいては、各撮像素子を支持する基板間における物理的干渉）を回避することが可能となる。

また、本実施形態に係る撮像装置を、医療の分野での利用を想定し、Ｃマウントの規格に基づく撮像装置として構成する場合には、上記分岐光学系を構成する第１の分岐光学系及び第２の分岐光学系が、屈折率Ｎｄ≧１．８０の条件を満たすとよい。また、この場合においては、当該第１の分岐光学系及び第２の分岐光学系が、屈折率Ｎｄ≧１．９０、かつアッベ数νｄ≧３０の条件を満たすとなお良い。このような構成とすることで、医療の分野において求められる色再現性の条件を満たし、かつ、Ｃマウントの規格で規定した各種条件を満たすように光学系を小型化することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
を備える、分岐光学系。
（２）
前記第２の分岐光学系は、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光から、当該第４の光の一部である第５の光を、前記平面と交わり、かつ前記第２の方向とは異なる第３の方向に分離する、前記（１）に記載の分岐光学系。
（３）
前記第２の方向と前記第３の方向とは、前記平面である第１の平面とは法線方向が異なる第２の平面の面方向である、前記（２）に記載の分岐光学系。
（４）
前記第２の方向は、前記光軸と前記第１の方向とのそれぞれに対して略垂直な方向である、前記（１）～（３）のいずれか一項に記載の分岐光学系。
（５）
前記第２の光が出射する前記第１の分岐光学系の出射面と、前記第２の分岐光学系の入射面と、の間にエアギャップが設けられた、前記（１）～（４）のいずれか一項に記載の分岐光学系。
（６）
前記第３の光は、前記第２の光から分離された後に、前記第２の分岐光学系の入射面で反射されて、当該前記第２の分岐光学系の外部に出射する、前記（５）に記載の分岐光学系。
（７）
前記第１の分岐光学系と前記第２の分岐光学系との間に介在するように配設され、前記所定の波長帯域に属する光を阻止する第１のフィルタを備える、前記（１）～（６）のいずれか一項に記載の分岐光学系。
（８）
前記第１の分岐光学系の前段に配設され、第１の波長帯域に属する光を阻止する第２のフィルタを備え、
前記第１の光は、前記第２のフィルタを透過した光のうち、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域に属する光である、
前記（１）～（６）のいずれか一項に記載の分岐光学系。
（９）
前記第１の分岐光学系は、前記入射光から前記第１の光を分離するダイクロイック膜を有する、前記（１）～（８）のいずれか一項に記載の分岐光学系。
（１０）
前記第２の分岐光学系は、前記第２の光のうち少なくとも一部から、前記所定の波長帯域とは異なる他の波長帯域に属する光を分離するダイクロイック膜を有する、前記（１）～（９）のいずれか一項に記載の分岐光学系。
（１１）
前記第２の分岐光学系は、前記第２の光のうち少なくとも一部の光路を複数の光路に分岐させるハーフミラーを有する、前記（１）～（１０）のいずれか一項に記載の分岐光学系。
（１２）
前記第１の分岐光学系及び前記第２の分岐光学系は、屈折率Ｎｄ≧１．８０の条件を満たす、前記（１）～（１１）のいずれか一項に記載の分岐光学系。
（１３）
前記第１の分岐光学系及び前記第２の分岐光学系は、屈折率Ｎｄ≧１．９０、かつアッベ数νｄ≧３０．０の条件を満たす、前記（１２）に記載の分岐光学系。
（１４）
入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、
前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、
前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、
を備える、撮像装置。
（１５）
前記第２の分岐光学系により分離された複数の光それぞれが結像する複数の撮像素子のうちの一部の撮像素子は、光軸を基準として、当該複数の撮像素子のうちの他の撮像素子に対して相対的に、画素が配列された水平方向及び垂直方向の双方に１／２画素分ずれた位置に配設される、前記（１４）に記載の撮像装置。
（１６）
前記第１の分岐光学系の入射面と、前記第１の撮像素子～前記第３の撮像素子の少なくともいずれかと、の間の光学的距離が、所定のマウント規格で定められたフランジバック長の条件を満たす、前記（１４）または（１５）に記載の撮像装置。
（１７）
前記所定のマウント規格はＣマウントであり、
前記光学的距離は、１７．５２６ｍｍ以下である、
前記（１６）に記載の撮像装置。
（１８）
光学系ユニットと、
前記光学系ユニットにより取得された像を撮像する撮像装置と、
を備え、
前記撮像装置は、
入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、
前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、
前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、
を有する、
撮像システム。
（１９）
前記光学系ユニットとして、被検体の体腔内に挿入される鏡筒を含む内視鏡部を備える、前記（１８）に記載の撮像システム。
（２０）
前記光学系ユニットとして、撮像対象物の拡大像を取得する顕微鏡部を備える、前記（１８）に記載の撮像システム。

１００ 内視鏡手術システム
１０５ カメラヘッド
２２１～２２８ 基板
２３１、２３５ 第１の撮像素子
２３２、２３６ 第２の撮像素子
２３３、２３７ 第３の撮像素子
２３４、２３８ 第４の撮像素子
２４０ マウント台
２５０ 開口マスク
４００ 分岐光学系
４０１、５０１ 第１の分岐光学系
４０２、５０２ 第２の分岐光学系
４１１、５１１ 第１のプリズム
４１２、５１２ 第２のプリズム
４１３、５１３ 第３のプリズム
４１４、５１４ 第４のプリズム
４１５、５１５ 第５のプリズム
４２１、５２１ ダイクロイック膜
４２２、５２２ ダイクロイック膜
４２３ ダイクロイック膜
４２４ バンドパスフィルタ
４２５、４２７～４２９、５２５～５２８ カバーガラス
４２６ ＩＲカットフィルタ
４３４ バンドパスフィルタ
５２３ ハーフミラー膜
５２４ ＩＲカットフィルタ

Claims (31)

1. 入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
   前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
   を備え、
   前記第２の分岐光学系は、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光から、当該第４の光の一部である第５の光を、前記平面と交わり、かつ前記第２の方向とは異なる第３の方向に分離する、分岐光学系。
2. 前記第２の方向と前記第３の方向とは、前記平面である第１の平面とは法線方向が異なる第２の平面の面方向である、請求項１に記載の分岐光学系。
3. 前記第２の方向は、前記光軸と前記第１の方向とのそれぞれに対して略垂直な方向である、請求項１または２に記載の分岐光学系。
4. 前記第２の光が出射する前記第１の分岐光学系の出射面と、前記第２の分岐光学系の入射面と、の間にエアギャップが設けられた、請求項１～３のいずれか一項に記載の分岐光学系。
5. 前記第３の光は、前記第２の光から分離された後に、前記第２の分岐光学系の入射面で反射されて、前記第２の分岐光学系の外部に出射する、請求項４に記載の分岐光学系。
6. 前記第１の分岐光学系と前記第２の分岐光学系との間に介在するように配設され、前記所定の波長帯域に属する光を阻止する第１のフィルタを備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の分岐光学系。
7. 前記第１の分岐光学系の光路上に配設され、第１の波長帯域に属する光を阻止する第２のフィルタを備え、
   前記第１の光は、前記第２のフィルタを透過した光のうち、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域に属する光である、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の分岐光学系。
8. 前記第１の分岐光学系は、前記入射光から前記第１の光を分離するダイクロイック膜を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の分岐光学系。
9. 前記第２の分岐光学系は、前記第２の光のうち少なくとも一部から、前記所定の波長帯域とは異なる他の波長帯域に属する光を分離するダイクロイック膜を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の分岐光学系。
10. 前記第２の分岐光学系は、前記第２の光のうち少なくとも一部の光路を複数の光路に分岐させるハーフミラーを有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の分岐光学系。
11. 前記第１の分岐光学系及び前記第２の分岐光学系は、屈折率Ｎｄ≧１．８０の条件を満たす、請求項１～１０のいずれか一項に記載の分岐光学系。
12. 前記第１の分岐光学系及び前記第２の分岐光学系は、屈折率Ｎｄ≧１．９０、かつアッベ数νｄ≧３０．０の条件を満たす、請求項１１に記載の分岐光学系。
13. 入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
    を備え、
    前記第２の光が出射する前記第１の分岐光学系の出射面と、前記第２の分岐光学系の入射面と、の間にエアギャップが設けられ、
    前記第３の光は、前記第２の光から分離された後に、前記第２の分岐光学系の入射面で反射されて、前記第２の分岐光学系の外部に出射する、分岐光学系。
14. 入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
    を備え、
    前記第１の分岐光学系の光路上に配設され、第１の波長帯域に属する光を阻止する第２のフィルタを備え、
    前記第１の光は、前記第２のフィルタを透過した光のうち、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域に属する光である、分岐光学系。
15. 入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
    を備え、
    前記第２の分岐光学系は、前記第２の光のうち少なくとも一部の光路を複数の光路に分岐させるハーフミラーを有する、分岐光学系。
16. 入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、
    を備え、
    前記第２の分岐光学系は、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光から、当該第４の光の一部である第５の光を、前記平面と交わり、かつ前記第２の方向とは異なる第３の方向に分離する、撮像装置。
17. 前記第２の分岐光学系により分離された複数の光それぞれが結像する複数の撮像素子のうちの一部の撮像素子は、光軸を基準として、当該複数の撮像素子のうちの他の撮像素子に対して相対的に、画素が配列された水平方向及び垂直方向の双方に１／２画素分ずれた位置に配設される、請求項１６に記載の撮像装置。
18. 前記第１の分岐光学系の入射面と、前記第１の撮像素子～前記第３の撮像素子の少なくともいずれかと、の間の光学的距離が、所定のマウント規格で定められたフランジバック長の条件を満たす、請求項１６または１７に記載の撮像装置。
19. 前記所定のマウント規格はＣマウントであり、
    前記光学的距離は、１７．５２６ｍｍ以下である、
    請求項１８に記載の撮像装置。
20. 入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、
    を備え、
    前記第２の分岐光学系により分離された複数の光それぞれが結像する複数の撮像素子のうちの一部の撮像素子は、光軸を基準として、当該複数の撮像素子のうちの他の撮像素子に対して相対的に、画素が配列された水平方向及び垂直方向の双方に１／２画素分ずれた位置に配設される、撮像装置。
21. 入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、
    を備え、
    前記第１の分岐光学系の入射面と、前記第１の撮像素子～前記第３の撮像素子の少なくともいずれかと、の間の光学的距離が、所定のマウント規格で定められたフランジバック長の条件を満たす、撮像装置。
22. 前記所定のマウント規格はＣマウントであり、
    前記光学的距離は、１７．５２６ｍｍ以下である、
    請求項２１に記載の撮像装置。
23. 前記第１の分岐光学系は、前記入射光から前記第１の光を分離するダイクロイック膜を有する、請求項２０～２２のいずれか一項に記載の撮像装置。
24. 前記第２の分岐光学系は、前記第２の光のうち少なくとも一部の光路を複数の光路に分岐させるハーフミラーを有する、請求項２０～２３のいずれか一項に記載の撮像装置。
25. 前記第１の分岐光学系及び前記第２の分岐光学系は、屈折率Ｎｄ≧１．８０の条件を満たす、請求項２０～２４のいずれか一項に記載の撮像装置。
26. 前記第１の分岐光学系及び前記第２の分岐光学系は、屈折率Ｎｄ≧１．９０、かつアッベ数νｄ≧３０．０の条件を満たす、請求項２５に記載の撮像装置。
27. 光学系ユニットと、
    前記光学系ユニットにより取得された像を撮像する撮像装置と、
    を備え、
    前記撮像装置は、
    入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、
    を有し、
    前記第２の分岐光学系は、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光から、当該第４の光の一部である第５の光を、前記平面と交わり、かつ前記第２の方向とは異なる第３の方向に分離する、撮像システム。
28. 光学系ユニットと、
    前記光学系ユニットにより取得された像を撮像する撮像装置と、
    を備え、
    前記撮像装置は、
    入射光から所定の波長帯域に属する第１の光を、前記入射光が入射する入射面の法線方向に対応する光軸を含む平面の面方向である第１の方向に分離する第１の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記入射光から前記第１の光が分離された第２の光から、当該第２の光の一部である第３の光を、前記平面と交わる第２の方向に分離する第２の分岐光学系と、
    前記第１の分岐光学系の後段に設けられ、前記第１の光が結像する第１の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第３の光のうち少なくとも一部が結像する第２の撮像素子と、
    前記第２の分岐光学系の後段に設けられ、前記第２の光から前記第３の光が分離された第４の光のうち少なくとも一部が結像する第３の撮像素子と、
    を有し、
    前記第１の分岐光学系の入射面と、前記第１の撮像素子～前記第３の撮像素子の少なくともいずれかと、の間の光学的距離が、所定のマウント規格で定められたフランジバック長の条件を満たす、撮像システム。
29. 前記光学系ユニットとして、被検体の体腔内に挿入される鏡筒を含む内視鏡部を備える、請求項２７または２８に記載の撮像システム。
30. 前記光学系ユニットとして、撮像対象物の拡大像を取得する顕微鏡部を備える、請求項２７または２８に記載の撮像システム。
31. 前記撮像装置により得られた画像を処理する画像処理部をさらに備える、請求項２７～３０のいずれか一項に記載の撮像システム。

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