CN109690381B

CN109690381B - 观察装置

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Publication number: CN109690381B
Application number: CN201780053189.2A
Authority: CN
Inventors: 平田唯史
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Yijingtong Co ltd
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2017-08-15
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2037-08-15
Also published as: US20190187450A1; DE112017004467T5; WO2018047218A1; JPWO2018047583A1; US11163143B2; JP6894908B2; CN109690381A; WO2018047583A1

Abstract

观察装置(1)具有：照明光学系统(5)，其从试样(X)的下方朝向上方射出照明光；以及摄影光学系统(6)，其在试样(X)的下方拍摄照明光在试样(X)的上方被反射而透过试样(X)的透过光，照明光学系统(5)具有扩散板(8)，摄影光学系统(6)具有物镜光学系统(4)，该观察装置(1)满足以下条件，以使得在照明光学系统(5)的射出区域投影于摄影光学系统(6)的光瞳的情况下，照明光的一部分被物镜光学系统(4)的光瞳的边缘部遮挡。NAmin＞(D+FOVy)/(4Htmin‑4Hbmin+2WD)NAmin＞(FOVy+T/2)/(2Htmin‑2Hbmin)Y2＞NA(2Htmax+H″‑Hbmax)+(FOVy/2)Y1＞NA(2Htmin+H″‑Hbmin)+(FOVy/2)。

Description

观察装置

技术领域

本发明涉及观察装置。

背景技术

以往，作为未对细胞等被摄体进行标记而进行观察的装置，公知有利用了相位差观察法、微分干涉观察法的观察装置(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-261089号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1的观察装置需要以隔着被摄体的方式配置摄影光学系统和照明光学系统，因而存在装置大型化、复杂化这样的不良情况。

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种观察装置，该观察装置能够通过偏射照明而立体地对比度良好地观察细胞等试样，而不会使装置大型化。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明提供以下的手段。

本发明的一个方式是观察装置，该观察装置具有：照明光学系统，其从试样的下方朝向上方射出照明光；以及摄影光学系统，其在所述试样的下方拍摄从该照明光学系统射出的照明光在所述试样的上方被反射而透过所述试样的透过光，所述照明光学系统具有扩散部件，该扩散部件使所述照明光扩散并从特定宽度的射出区域射出，所述摄影光学系统具有会聚所述透过光的物镜光学系统，该观察装置满足以下条件，以使得在所述照明光学系统的所述射出区域投影于所述物镜光学系统的光瞳的情况下，所述照明光的一部分被该物镜光学系统的光瞳的边缘部遮挡。

NAmin＞(D+FOVy)/(4Htmin-4Hbmin+2WD)

NAmin＞(FOVy+T/2)/(2Htmin-2Hbmin)

Y2＞NA(2Htmax+H″-Hbmax)+(FOVy/2)

Y1＞NA(2Htmin+H″-Hbmin)+(FOVy/2)

其中，NAmin：由偏射照明条件要求的物镜光学系统的试样侧的数值孔径的最低值，D：物镜光学系统的框的靠近试样的部分的直径，FOVy：物镜光学系统的实际视野，Htmin：以试样的载置面为基准的、试样的上方的照明光的反射面的高度的最低值，Hbmin：以试样的载置面为基准的、试样处的照明光的入射面的高度的最低值，WD：物镜光学系统的工作距离，T：物镜光学系统的框的靠近试样的部分的直径与该部分处的物镜光学系统的有效光束直径的差，Y2：从物镜光学系统的光轴至扩散部件的射出区域中的远离物镜光学系统的一端的距离，Htmax：以试样的载置面为基准的、试样的上方的照明光的反射面的高度的最高值，H″：以扩散部件的射出区域为基准的、试样的载置面的高度，Hbmax：以试样的载置面为基准的、试样处的照明光的入射面的高度的最高值，Y1：从物镜光学系统的光轴至扩散部件的射出区域中的靠近物镜光学系统的一端的距离。

根据本方式，在试样的下方从照明光学系统射出的照明光在试样的上方被反射而从上方向下方透过试样。透过试样的透过光由配置在试样的下方的摄影光学系统进行拍摄。由于将照明光学系统和摄影光学系统这两者配置在试样的下方，因此能够通过拍摄透过光来观察试样而不用对该试样进行标记，不会使装置大型化。在该情况下，通过满足上述条件，能够利用偏射照明而立体地对比度良好地观察容器内的试样。

在上述方式中，也可以是，所述观察装置具有驱动部，该驱动部使所述扩散部件向沿着所述物镜光学系统的光轴的方向和与该光轴交叉的方向中的至少一方移动。

通过这样构成，在以试样的载置面为基准的、试样的上方的照明光的反射面的高度低的情况下，驱动部使扩散部件沿着物镜光学系统的光轴向远离容器的方向移动，在以试样的载置面为基准的、试样的上方的照明光的反射面的高度高的情况下，驱动部使扩散部件沿着物镜光学系统的光轴向靠近容器的方向移动，由此能够满足用于利用偏射照明对容器内的试样对比度良好地进行观察的条件。由此，不用增大Y2(从物镜光学系统的光轴至扩散部件的射出区域中的远离物镜光学系统的一端的距离)，就能够减小整个装置的设置面积。

另外，在以试样的载置面为基准的、试样的上方的照明光的反射面的高度低的情况下，驱动部使扩散部件靠近物镜光学系统，在以试样的载置面为基准的、试样的上方的照明光的反射面的高度高的情况下，驱动部使扩散部件远离物镜光学系统，由此能够满足用于利用偏射照明对容器内的试样对比度良好地进行观察的条件。由此，能够减小扩散部件的面积，从而缩短扩散部件与产生照明光的光源的距离，从而能够提高扩散部件处的光密度而实现明亮的照明。

在上述方式中，也可以是，所述观察装置具有高度校正工具，该高度校正工具具有所述反射面且能够配置在所述试样的上方。

通过在试样的上方、例如收纳试样的容器的上方配置高度校正工具，能够增大反射面的高度的最低值Htmin。

发明效果

根据本发明实现了如下效果：能够通过偏射照明而立体地对比度良好地观察细胞等试样，而不会使装置大型化。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的观察装置的纵剖视图。

图2是示出从图1的照明光学系统射出并在容器的顶板被反射而入射到物镜光学系统的照明光的光线的轨迹的一例的纵剖视图。

图3是示出视野周边变暗的图像的一例的图。

图4是示出从图1的扩散板中的远离物镜光学系统的射出区域端射出的照明光的光线的轨迹的一例的纵剖视图。

图5A是示出通过视野的左端的光的光瞳面处的光束的位置的一例的图。

图5B是示出通过视野的右端的光的光瞳面处的光束的位置的一例的图。

图6A是示出通过视野的左端的光的光瞳面处的光束的位置的一例的图。

图6B是示出通过视野的右端的光的光瞳面处的光束的位置的一例的图。

图7是示出从图1的扩散板中的远离物镜光学系统的射出区域端射出的照明光的光线的轨迹的另一例的纵剖视图。

图8A是示出容器的顶板低的情况下的光瞳面处的照明光的光束的位置的一例的图。

图8B是示出容器的顶板高的情况下的光瞳面处的照明光的光束的位置的一例的图。

图9是示出从图1的扩散板中的靠近物镜光学系统的射出区域端射出的照明光的光线的轨迹的一例的纵剖视图。

图10A是示出通过视野的左端的光的光瞳面处的光束的位置的一例的图。

图10B是示出通过视野的右端的光的光瞳面处的光束的位置的一例的图。

图11A是示出通过视野的左端的光的光瞳面处的光束的位置的一例的图。

图11B是示出通过视野的右端的光的光瞳面处的光束的位置的一例的图。

图12是示出从图1的扩散板中的靠近物镜光学系统的射出区域端射出的照明光的光线的轨迹的另一例的纵剖视图。

图13A是示出容器的顶板低的情况下的光瞳面处的照明光的光束的位置的一例的图。

图13B是示出容器的顶板高的情况下的光瞳面处的照明光的光束的位置的一例的图。

图14是示出图1的物镜光学系统中的每个照明光的通过位置的轨迹的一例的图。

图15是示出通过偏射照明而能够立体地看到的试样的一例的图。

图16是示出本发明的一个实施方式的第一实施例的观察装置的概略结构的纵剖视图。

图17是从上方沿着物镜光学系统的光轴观察图16的观察装置的横剖视图。

图18是示出图16的观察装置中的满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)的各种参数的一例的图。

图19是示出本发明的一个实施方式的第二实施例的观察装置的概略结构的纵剖视图。

图20是示出图19的观察装置中的满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)的各种参数的一例的图。

图21是示出本发明的一个实施方式的第三实施例的观察装置的概略结构的纵剖视图。

图22是示出图21的观察装置中的满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)的各种参数的一例的图。

图23是示出本发明的一个实施方式的第四实施例的观察装置的概略结构的纵剖视图。

图24是示出图23的观察装置中的满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)的各种参数的一例的图。

图25是示出图23的观察装置的变形例的概略结构的纵剖视图。

具体实施方式

参照附图对本发明的一个实施方式的观察装置1进行以下说明。

如图1所示，本实施方式的观察装置1具有：工作台3，其载置收纳有试样X的容器2；摄影光学系统6，其具有物镜光学系统(物镜)4，对透过试样X并被物镜光学系统4会聚后的光进行拍摄，该物镜光学系统4配置在工作台3的下方，对从上方透过工作台3而来的光进行会聚；以及照明光学系统5，其配置在物镜光学系统4的径向外侧，透过工作台3向上方射出照明光。

在工作台3上，以覆盖物镜光学系统4和照明光学系统5的上方的方式配置光学上透明的材质、例如玻璃板3a，容器2载置于玻璃板3a的上表面。

容器2例如是具有对光进行反射的顶板(反射面)2a和载置试样X的底面(试样载置面)2b的细胞培养烧瓶，整体由光学上透明的树脂构成。

照明光学系统5具有产生照明光的LED光源7和使从LED光源7发出的照明光扩散的扩散板(扩散部件)8。

在扩散板8上设置有照明掩模10，该照明掩模10限制使来自LED光源7的照明光射出的射出区域9。

摄影光学系统6除了物镜光学系统4之外，还具有摄像元件12和处理器(省略图示)等，该摄像元件12拍摄被物镜光学系统4会聚后的透过光，该处理器根据摄像元件12所拍摄的透过光的信息而生成图像。

物镜光学系统4具有：前端透镜13，其配置在前端；基端透镜14，其相对于前端透镜13在沿着光轴的方向上以隔开间隔的方式配置在基端侧；光瞳(明亮度光圈)15，其配置在前端透镜13与基端透镜14之间的光轴上；以及框16，其收纳该前端透镜13、基端透镜14以及光瞳15。

在这样构成的观察装置1中，对从LED光源7入射到容器2的照明光的光束不会被物镜光学系统4的框16遮挡的条件进行说明。

首先，如图2所示，关于以NA的角度通过视野的右端(远离照明光学系统5的一侧的一端)X1a的照明光，通过以下的式子来求出物镜光学系统4的前端4b处的光线的轨迹的水平方向的位置。

-FOVy/2+NA(2H+WD)

而且，为了使照明光的光线不会被物镜光学系统4的框16遮挡，需要照明光比物镜光学系统4的框16靠向左侧通过，因而需要满足以下的条件式。

-FOVy/2+NA(2H+WD)＞D/2

这里，FOVy：物镜光学系统4的实际视野(实际视野是与照明方向有关的最大值，可以不是对角。)，NA：物镜光学系统4的试样X侧的数值孔径，H：以试样X中的照明光的入射面(对焦面，以下称为“样本面”。)X1为基准的、容器2的顶板2a的高度，WD：物镜光学系统4的工作距离(物镜光学系统4的框16的最靠近试样X的部分和物镜光学系统4的前端透镜13中的哪一个高以哪一个为基准的、样本面X1的高度。

在容器2的顶板2a的高度被确定的情况下，物镜光学系统4所需的NA的最小值NAmin满足条件式(1′)、(2′)。

NAmin＞(D+FOVy)/(4H+2WD)···(1′)

NAmin＞(D+FOVy)/(4Ht-4Hb+2WD)···(2′)

这里，NAmin：由偏射照明的条件要求的NA的最低值，D：物镜光学系统4的框16中的靠近试样X的部分的直径，Ht：以容器2的底面2b为基准的、顶板2a的高度，Hb：以容器2的底面2b为基准的、样本面X1的高度。

容器2的顶板2a的高度越低，则越需要NA高的物镜光学系统4。因此，期望物镜光学系统4的NA依照容器2的顶板2a的高度最低的情况满足条件式(1)、(2)。

NAmin＞(D+FOVy)/(4Hmin+2WD)···(1)

NAmin＞(D+FOVy)/(4Htmin-4Hbmin+2WD)···(2)

这里，Hmin：以样本面X1为基准的、容器2的顶板2a的高度的最低值，Htmin：以容器2的底面2b为基准的、顶板2a的高度的最低值，Hbmin：以容器2的底面2b为基准的、样本面X1的高度的最低值。

物镜光学系统4的框16中的靠近试样X的部分处的物镜光学系统4的有效光束直径d通过以下的式子来求出。

d＝FOVy+2WD·NAmin

另外，关于由偏射照明的条件要求的物镜光学系统4的框16中的靠近试样X的部分的直径的最小值Dmin，由于需要比d还大的富余量(物镜光学系统4的框16中的靠近试样X的部分的直径与该部分处的光束直径的差)T，以使得照明光的光线不会被框16遮挡，因此通过以下的式(3)来求出。

Dmin＝FOVy+2NAmin·WD+T···(3)

若将式(3)应用于条件式(2)，则变为条件式(4)。

NAmin＞(FOVy+T/2)/(2Htmin-2Hbmin)···(4)

若NA低于条件式(1)、(2)、(3)、(4)，则如图3所示，物镜光学系统4的视野周边、尤其是视野的右侧变暗，而无法观察试样X。

接下来，对照明光在物镜光学系统4的光瞳面处与光瞳端有关的条件进行说明。

如图4所示，入射到物镜光学系统4的角度最大的是从扩散板8中的远离物镜光学系统4的射出区域端9a射出的照明光。而且，在观察的整个视野中成为偏射照明的条件为：从扩散板8的射出区域端9a射出而通过视野的左端(靠近照明光学系统5的一侧的一端)的照明光的像形成在物镜光学系统4的光瞳15的外侧。

在该情况下，从物镜光学系统4的光轴至扩散板8中的远离物镜光学系统4的射出区域端9a的距离Y2需要满足条件式(5′)。

Y2＞NA(2H+H′)+(FOVy/2)···(5′)

这里，H′：以扩散板8的射出区域9为基准的、样本面X1的高度。

图5A示出通过视野的左端的照明光在物镜光学系统4的光瞳面处的光束W的位置，图5B示出通过视野的右端X1a的照明光在物镜光学系统4的光瞳面处的光束W的位置。

若Y2低于条件式(5′)，则物镜光学系统4中的照明光的入射角变小从而光束W全部通过光瞳15内，因此会偏离偏射照明的条件，对比度降低。

图6A示出通过视野的左端的照明光在物镜光学系统4的光瞳面处的光束W的位置，图6B示出通过视野的右端X1a的照明光在物镜光学系统4的光瞳面处的光束W的位置。另外，在图4中实线所示的光线变为图6A所示的光瞳面处的光束W中的远离光轴的一侧的端面。

如图7所示，当容器2的顶板2a的高度改变时，入射到物镜光学系统4的照明光的角度改变。顶板2a的高度越高，则照明光的入射角度越小，光瞳面处的照明光的像容易进入到比光瞳端靠内侧的位置。因此，针对顶板2a的高度最高的容器2(高度Hmax)，优选满足条件式(1′)。

在该情况下，从物镜光学系统4的光轴至扩散板8中的远离物镜光学系统4的射出区域端9a的距离Y2需要满足条件式(5)、(6)。

Y2＞NA(2Hmax+H′max)+(FOVy/2)···(5)

Y2＞NA(2Htmax+H″-Hbmax)+(FOVy/2)···(6)

这里，Hmax：以样本面X1为基准的、容器2的顶板2a的高度的最高值，H′max：以扩散板8的射出区域9为基准的、样本面X1的高度的最高值，Htmax：以容器2的底面2b为基准的、顶板2a的高度的最高值，H″：以扩散板8的射出区域9为基准的、容器2的底面2b的高度，Hbmax：以容器2的底面2b为基准的、样本面X1的高度。

图8A示出容器2的顶板2a低的情况下的光瞳面处的照明光的光束W的位置，图8B示出容器2的顶板2a的高度高的情况下的光瞳面处的照明光的光束W的位置。

若Y2低于条件式(5)、(6)，则物镜光学系统4中的照明光的入射角变小，光束W全部通过光瞳15的内侧，因此会偏离偏射照明的条件，对比度降低。

接下来，对用于使照明光的光束不会出现在物镜光学系统4的光瞳15外的条件进行说明。

如图9所示，入射到物镜光学系统4的角度最小的是从扩散板8中的靠近物镜光学系统4的射出区域端9b射出的照明光。而且，在观察的整个视野中成为偏射照明的条件为：从扩散板8的射出区域端9b射出而通过视野的右端X1a的照明光的像形成在物镜光学系统4的光瞳15的内侧。

在该情况下，从物镜光学系统4的光轴至扩散板8中的靠近物镜光学系统4的射出区域端9b的距离Y1满足条件式(7′)。

Y1+(FOVy/2)＜NA(2H+H′)···(7′)

图10A示出通过视野的左端的照明光在物镜光学系统4的光瞳面处的光束W的位置，图10B示出通过视野的右端X1a的照明光在物镜光学系统4的光瞳面处的光束W的位置。

若Y1高于条件式(7′)，则如图11B所示，照明光的光束W全部出现在光瞳15外，因此像变暗。

图11A示出通过视野的左端的照明光在物镜光学系统4的光瞳面处的光束W的位置，图11B示出通过视野的右端X1a的照明光在物镜光学系统4的光瞳面处的光束W的位置。另外，在图9中虚线所示的光线变为图11B所示的光瞳面处的光束W中的靠近光轴的一侧的端面。

如图12所示，容器2的顶板2a的高度越低，则入射到物镜光学系统4的照明光的角度越大，光瞳面处的照明光的像容易偏离到比光瞳端靠外侧的位置。因此，针对顶板2a的高度最低的容器2(高度Hmin)，优选满足条件式(2′)。

在该情况下，从物镜光学系统4的光轴至扩散板8中的靠近物镜光学系统4的射出区域端9b的距离Y1需要满足条件式(7)、(8)。

Y1＜NA(2Hmin+H′min)-(FOVy/2)···(7)

Y1＜NA(2Htmin+H″-Hbmin)-(FOVy/2)···(8)

这里，H′min：以扩散板8的射出区域9为基准的、样本面X1的高度的最低值。

图13A示出容器2的顶板2a的高度高的情况下的光瞳面处的照明光的光束W的位置，图13B示出容器2的顶板2a的高度低的情况下的光瞳面处的照明光的光束W的位置。

若Y1高于条件式(7)、(8)，则如图13B所示，照明光的光束W全部出现在光瞳15外，因此像变暗。

本实施方式的观察装置1要满足上述条件式(2)、(4)、(6)、(8)，以使得在照明光学系统5的射出区域9投影到物镜光学系统4的光瞳15上的情况下，照明光的一部分被物镜光学系统4的光瞳15的边缘部15a遮挡。

对这样构成的观察装置1的作用进行说明。

在通过本实施方式的观察装置1来观察像收纳在容器2中的细胞那样透明的试样X的情况下，如图1所示，在将试样X收纳在容器2内并粘接在底面2b的状态下，将容器2载置于工作台3的玻璃板3a上，以使得底面2b成为下侧。

在该状态下，使LED光源7进行工作而产生照明光。从LED光源7发出的照明光在被扩散板8扩散的状态下从下朝向上透过玻璃板3a和容器2的底面2b，并在容器2的顶板2a内表面处反射而从斜上方照射到试样X。

照射到试样X的照明光中的透过试样X的透过光从上朝向下透过容器2的底面2b和玻璃板3a，而相对于光轴倾斜地入射到物镜光学系统4。此时，照明光根据试样X的形状、折射率而折射、散射、或者根据试样X的透射率而衰减，由此成为载有试样X的信息的透过光而被物镜光学系统4会聚，由摄像元件12进行拍摄。

这里，在物镜光学系统4内，通过比光瞳15靠外侧的位置的透过光被遮挡。如图14所示，在物镜光学系统4中的照明光的入射角与物镜光学系统4的纳入角(取り込み角)相等的情况下，未通过试样X的照明光L1、L5通过光瞳15的边缘部15a附近而到达像面12a。另外，通过试样X的左端的照明光L2在试样X处折射而到达光瞳15的外侧，不到达像面12a。另外，通过试样X的中央附近的照明光L3和通过试样X的右侧的照明光L4在试样X处折射，通过比光瞳15的边缘部15a靠内侧的位置而到达像面12a。其结果是，如图15所示，在试样X上带有阴影，可以立体地看到。

这样，根据本实施方式的观察装置1，通过在试样X的下方配置照明光学系统5和摄影光学系统6这两者，若与以往在夹着试样的两侧配置照明光学系统和摄影光学系统的透过光的观察装置进行比较，则存在如下优点：仅在试样X的单侧集中配置照明光学系统5和摄影光学系统6从而使装置薄型化。另外，在那样薄型化的观察装置1中也存在如下优点：能够通过拍摄透过光来观察细胞等被摄体，而不用对该被摄体进行标记。

在该情况下，通过满足上述条件式(2)、(4)、(6)、(8)，在照明光学系统5的射出区域9投影到物镜光学系统4的光瞳15上的情况下，照明光的一部分被物镜光学系统4的光瞳15的边缘部15a遮挡，由此能够在试样X的像上形成明暗，从而可以立体地看到试样X。因此，能够利用偏射照明而立体地对比度良好地观察容器2内的试样X。

另外，在本实施方式中，能够通过扩散板8使从LED光源7发出的照明光均匀地扩散，从而将照明不均较少的均匀强度的照明光照射到试样X。

在本实施方式中，所述观察装置还可以具有用于增大反射面的高度的最低值Htmin的高度校正工具。

高度校正工具具有反射照明光的反射面且能够配置在容器2的上方。作为这样的高度校正工具，例如使用具有顶板的空的容器或者带盖的空的容器。空的容器与收纳试样X的容器2可以是相同种类，也可以是不同种类。也可以仅将培养皿或孔板那样的带盖的容器的盖用作高度校正工具。

通过在收纳试样X的容器2的上方载置高度校正工具，反射面的位置变得更高。由此，缓和了被条件式(3)和(4)规定的NAmin的条件，可以使用NA更低、视野更宽的物镜光学系统4。

＜第一实施例＞

接下来，对本发明的一个实施方式的观察装置21的第一实施例进行以下说明。

如图16和图17所示，本实施例的观察装置21具有两个照明光学系统5A、5B，这些照明光学系统5A、5B隔着摄影光学系统6的物镜光学系统4在与物镜光学系统4的光轴垂直的方向上隔开间隔地配置。

另外，这些照明光学系统5A、5B和物镜光学系统4搭载于XY工作台(省略图示，驱动部)上，能够通过XY工作台使观察位置在XY方向上移动。摄影光学系统6搭载于Z工作台(省略图示)上，并被对焦。另外，照明光学系统5A、5B只要根据观察位置采用适当的方式即可。

容器2设想为细胞培养用的烧瓶、孔板，顶板2a的高度Ht以空气换算长度来说为15mm至40mm左右。以容器2的底面2b为基准的、样本面X1(细胞粘接面)的高度Hb以空气换算长度来说为2mm左右。

能够判别细胞那样的试样X的形状并且适于分析收纳在容器2中的细胞的数量、密度的物镜光学系统4的实际视野FOVy为3mm左右。

另外，根据构造上的要求，物镜光学系统4的工作距离WD为5mm左右，物镜光学系统4的框16相对于光束的富余量T为3mm左右。

根据上述条件式(3)、(4)，由偏射照明的条件要求的物镜光学系统4的框16的靠近试样X的部分的直径的最小值Dmin为7.33mm，由偏射照明的条件要求的物镜光学系统4的试样X侧的数值孔径(NA)的最低值NAmin为0.17。

考虑到容器2的顶板2a的倾斜的偏差或制造误差，NA比条件式(3)稍大，为NA＝0.25，物镜光学系统4的框16的靠近试样X的部分的直径D为8.5mm。

在使用该NA和D的值时，在图18中示出改变以照明光学系统5的扩散板8的射出区域9为基准的、容器2的底面2b的高度H″而满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)的条件。

根据本实施例的观察装置21，物镜光学系统4的规格和照明光学系统5的布局全部满足条件，从而能够利用偏射照明而立体地对比度良好地观察各种容器2的细胞。

＜第二实施例＞

接下来，对本发明的一个实施方式的观察装置21的第二实施例进行以下说明。

在本实施例中，如图19所示，扩散板8和LED光源7搭载于Z工作台(省略图示，驱动部)上，通过Z工作台使扩散板8和LED光源7在沿着物镜光学系统4的光轴的方向上移动，并根据采用的容器2的顶板2a的高度来变更扩散板8和LED光源7的位置。

以扩散板8的射出区域9为基准的、容器2的底面2b的高度H″在3mm～8mm的范围内可变，使从物镜光学系统4的光轴至扩散板8中的靠近物镜光学系统4的射出区域端9b的距离Y1为9.3mm，使从物镜光学系统4的光轴至扩散部件8的射出区域9中的远离物镜光学系统4的射出区域端9a的距离Y2为26mm。

容器2也可以使用像盘子那样顶板2a的高度低的容器、例如以容器2的底面2b为基准的、顶板2a的高度Ht为10mm且以容器2的底面2b为基准的、样本面X1的高度Hb为1mm的容器。

根据条件式(3)、(4)，由偏射照明的条件要求的物镜光学系统4的框16的靠近试样X的部分的直径的最小值Dmin为8.5mm，由偏射照明的条件要求的物镜光学系统4的试样X侧的数值孔径(NA)的最低值NAmin比0.25大。

考虑到容器2的顶板2a的倾斜的偏差或制造误差，NA比条件式(3)稍大，为NA＝0.3，物镜光学系统4的框16的靠近试样X的部分的直径D为9.0mm。

在使用该NA和D的值时，在图20中示出改变以照明光学系统5的扩散板8的射出区域9为基准的、容器2的底面2b的高度H″而满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)的条件。

根据本实施例的观察装置21，在容器2的顶板2a的高度低的情况(Ht小的情况)下，通过Z工作台使扩散板8和LED光源7沿着物镜光学系统4的光轴向远离容器2的方向移动(增大H″)，由此满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)。另外，容器2的顶板2a的高度高的情况下，通过Z工作台使扩散板8和LED光源7沿着物镜光学系统4的光轴向靠近容器2的方向移动(减小H″)，由此满足了条件式(5)、(6)、(7)、(8)。

由此，即使不增大Y2(从物镜光学系统4的光轴至扩散部件8的射出区域9中的远离物镜光学系统4的射出区域端9a的距离)，也能够满足用于利用偏射照明而对比度良好地观察容器2内的试样X的条件，从而能够减小整个装置的设置面积。

＜第三实施例＞

接下来，对本发明的一个实施方式的观察装置21的第三实施例进行以下说明。

在本实施例中，如图21所示，通过XY工作台使扩散板8和LED光源7在与物镜光学系统4的光轴垂直的方向上移动，并根据采用的容器2的顶板2a的高度来变更扩散板8和LED光源7的位置。

以扩散板8的射出区域9为基准的、容器2的底面2b的高度H″为18mm。另外，使从物镜光学系统4的光轴至扩散板8中的靠近物镜光学系统4的射出区域端9b的距离Y1在9.3mm～19mm的范围内可变，使从物镜光学系统4的光轴至扩散部件8的射出区域9中的远离物镜光学系统4的射出区域端9a的距离Y2在21.3mm～31mm的范围内可变，并使Y2-Y1为12mm。

以下，对与第二实施例不同的点进行说明。

在使用NA＝0.3、D＝9.0mm的值时，在图22中示出改变以照明光学系统5的扩散板8的射出区域9为基准的、容器2的底面2b的高度H″而满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)的条件。

根据本实施例的观察装置21，在容器2的顶板2a的高度低的情况(Ht小的情况)下，通过XY工作台使扩散板8和LED光源7靠近物镜光学系统4，由此满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)。另外，在容器2的顶板2a的高度高的情况下，通过XY工作台使扩散板8和LED光源7远离物镜光学系统4，由此满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)。由此，能够减小扩散板8的面积，从而缩短扩散板8与LED光源7的距离，从而能够提高扩散板8处的光密度来实现明亮的照明。

＜第四实施例＞

接下来，对本发明的一个实施方式的观察装置21的第四实施例进行以下说明。

在本实施例中，如图23所示，观察装置21具有用于增大反射面的高度的最小值Htmin的高度校正工具17。

容器2设想为带盖2c的培养皿，盖2c的内表面为反射面。高度校正工具17是与收纳试样X的容器2不同的空的容器2，盖2c的内表面为反射面17a。高度校正工具17载置于收纳试样X的容器2的盖2c上。在图23的例子中，仅使用盖2c作为高度校正工具17。

根据本实施例的观察装置21，通过使用高度校正工具17，从而与仅使用收纳试样X的容器2的情况相比，反射面的高度的最小值Htmin变大，由此，被条件式(3)和(4)规定的数值孔径的最低值NAmin的值变小。即，与仅使用收纳试样X的容器2的情况相比，能够使用NA低、实际视野FOVy宽的物镜光学系统4。

在使用NA＝0.16、D＝8.6mm的值时，在图24中示出改变以照明光学系统5的扩散板8的射出区域9为基准的、容器2的底面2b的高度H″而满足条件式(5)、(6)、(7)、(8)的条件。

图25示出使用带盖2c的孔板作为收纳试样X的容器2的例子。作为高度校正工具17，优选使用孔板的盖2c。也可以使用与容器2相同种类的空的带盖2c的孔板作为高度校正工具17。

在图25的例子中，各孔内的样本面X1被入射到相邻的孔内并在高度校正工具17的反射面17a处被反射的照明光照明。因此，可以在试样X的观察上使用孔的直径小的孔板。

以上，参照附图对本发明的一个实施方式进行详细说明，但具体结构不限于该实施方式，也包含不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等。例如，在本实施方式中，在细胞培养烧瓶那样的具有顶板2a的容器2内收纳试样X，使照明光在容器2的顶板2a内表面处进行菲涅耳反射，但不限于此。

例如，在作为容器的不具有顶板2a的培养皿(没有盖)那样的装置中收纳试样X的情况下，可以在封闭培养皿的上部开口的位置配置镜子那样的反射部件，由该反射部件的一个表面(反射面)反射从下朝向上透过培养皿的底面的照明光。反射部件被设置成能够根据直动或者摆动而相对于试样X的上方位置进行插拔。

另外，在作为容器的不具有顶板2a的培养皿(没有盖)那样的装置中收纳有试样X的情况下，可以将溶液(例如培养用培养基、磷酸缓冲液等)放入培养皿内，使试样X浸入到溶液内，由溶液上方的液面(反射面)反射从下朝向上透过培养皿的底面的照明光。在具有顶板2a的容器2中收纳有试样X的情况下，也可以将溶液(例如培养用培养基、磷酸缓冲液等)放入容器2内，使试样X浸入到溶液内。在这些变形例中，可以代替容器2的顶板2a的高度，只要将反射部件的一个表面的高度或溶液上方的液面的高度应用于上述的各条件式即可。

标号说明

1、21：观察装置；2：容器；2a：顶板(反射面)；2b：底面(载置面)；4：物镜光学系统(物镜)；5：照明光学系统；6：摄影光学系统；7：LED光源；8：扩散板(扩散部件)；9：射出区域；15：光瞳(明亮度光圈)；16：框；17：高度校正工具；17a：反射面；X：试样。

Claims

1.一种观察装置，其中，

该观察装置具有：

照明光学系统，其从试样的下方朝向上方射出照明光；以及

摄影光学系统，其在所述试样的下方拍摄从该照明光学系统射出的照明光在所述试样的上方被反射而透过所述试样的透过光，

所述照明光学系统具有扩散部件，该扩散部件使所述照明光扩散并从特定宽度的射出区域射出，

所述摄影光学系统具有会聚所述透过光的物镜光学系统，

该观察装置满足以下条件，以使得在所述照明光学系统的所述射出区域投影于所述物镜光学系统的光瞳的情况下，所述照明光的一部分被该物镜光学系统的光瞳的边缘部遮挡，

NAmin＞(D+FOVy)/(4Htmin-4Hbmin+2WD)

NAmin＞(FOVy+T/2)/(2Htmin-2Hbmin)

Y2＞NA(2Htmax+H″-Hbmax)+(FOVy/2)

Y1＞NA(2Htmin+H″-Hbmin)+(FOVy/2)

其中，NA：物镜光学系统的试样侧的数值孔径，NAmin：由偏射照明条件要求的物镜光学系统的试样侧的数值孔径的最低值，D：物镜光学系统的框的靠近试样的部分的直径，FOVy：物镜光学系统的实际视野，Htmin：以试样的载置面为基准的、试样的上方的照明光的反射面的高度的最低值，Hbmin：以试样的载置面为基准的、试样处的照明光的入射面的高度的最低值，WD：物镜光学系统的工作距离，T：物镜光学系统的框的靠近试样的部分的直径与该部分处的物镜光学系统的有效光束直径的差，Y2：从物镜光学系统的光轴至扩散部件的射出区域中的远离物镜光学系统的一端的距离，Htmax：以试样的载置面为基准的、试样的上方的照明光的反射面的高度的最高值，H″：以扩散部件的射出区域为基准的、试样的载置面的高度，Hbmax：以试样的载置面为基准的、试样处的照明光的入射面的高度的最高值，Y1：从物镜光学系统的光轴至扩散部件的射出区域中的靠近物镜光学系统的一端的距离。

2.根据权利要求1所述的观察装置，其中，

该观察装置具有驱动部，该驱动部使所述扩散部件向沿着所述物镜光学系统的光轴的方向和与该光轴交叉的方向中的至少一方移动。

3.根据权利要求1或2所述的观察装置，其中，

该观察装置具有高度校正工具，该高度校正工具具有所述反射面且能够配置在所述试样的上方。