JP2022023771A - 観察装置、光偏向ユニット、像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料を収容する容器によらず、高い観察性能を実現する。【解決手段】観察装置１０は、透過窓１１を有し光源ユニット１４と撮像ユニット１５を収容する筐体１２を備える。観察装置１０は、光源ユニット１４と撮像ユニット１５と光偏向ユニット１００を備える。撮像ユニット１５は、撮像素子と、培養容器Ｃ内の試料の像を形成するために透過窓１１を透過することにより筐体１２内に入射した光を集光する光学系を含む。光源ユニット１４は、撮像ユニット１５の光学系を経由せずに筐体１２外へ向けて光を出射する。光偏向ユニット１００は、光源ユニット１４から筐体１２外へ出射した光を透過窓１１へ向う第１の方向へ偏向する。第１の方向と撮像ユニット１５の光学系の光軸との間の角度である出射角は筐体１２外へ出射した光が光偏向ユニット１００へ入射する第２の方向と光軸との間の角度である入射角とは異なる。【選択図】図６

Description

本明細書の開示は、観察装置、光偏向ユニット、像形成方法に関する。

細胞などの生体試料の培養は、培養環境を維持するため、インキュベータ内で行われている。培養中は生体試料の状態が定期的に確認されるが、確認作業の都度、生体試料をインキュベータから取り出すと、生体試料の生育に悪影響を及ぼす虞がある。

このような課題に関連する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される偏射照明が採用された観察装置を用いることで、装置を大型化させることなく細胞等の試料を観察することができる。このため、培養中の生体試料をインキュベータ外に取り出すことなく、インキュベータ内の限られたスペースで培養中の生体試料を継続して観察することが可能となる。

米国特許出願公開第２０１９／０１８７４５０号明細書

ところで、特許文献１には、装置の小型化と高いコントラストとを両立するための条件が記載されている。特許文献１に記載された条件を満たすことで、高いコントラストで試料を立体的に観察することが可能である。しかしながら、この条件には、試料を収容する容器によって制約を受ける反射面の高さが含まれているため、条件を満たし得る容器が限られてしまう可能性がある。

以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、試料を収容する容器によらず、高い観察性能を実現する技術を提供することである。

本発明の一態様に係る観察装置は、透過窓を有する筐体と、前記筐体に収容された撮像ユニットであって、撮像素子と、前記撮像素子上に前記透過窓に載置された容器内の試料の像を形成するために前記透過窓を透過することによって前記筐体内に入射した光を集光する光学系と、を含む前記撮像ユニットと、前記筐体に収容された光源ユニットであって、前記光学系を経由することなく前記筐体外へ向けて光を出射する前記光源ユニットと、前記光源ユニットから前記筐体外へ出射した光を前記透過窓へ向う第１の方向へ偏向する光偏向ユニットであって、前記第１の方向と前記光学系の光軸との間の角度である出射角は、前記筐体外へ出射した光が前記光偏向ユニットへ入射する第２の方向と前記光軸との間の角度である入射角とは異なる、という前記光偏向ユニットと、を備える。

本発明の一態様に係る光偏向ユニットは、上記の態様に記載の光偏向ユニットである。

本発明の別の態様に係る像形成方法は、筐体内から前記筐体外へ向けて光を出射し、前記筐体外へ出射した光を前記筐体の透過窓へ向う第１の方向へ光偏向ユニットで偏向し、前記透過窓に載置された容器内の試料の像を形成するために、前記透過窓を透過することによって前記筐体内に入射した光を前記筐体内の光学系で集光し、前記第１の方向と前記光学系の光軸との間の角度である出射角は、前記筐体外へ出射した光が前記光偏向ユニットへ入射する第２の方向と前記光軸との間の角度である入射角とは異なる。

上記の態様によれば、試料を収容する容器によらず、高い観察性能を実現する技術を提供することができる。

第１の実施形態に係るシステム１の構成を例示した図である。 第１の実施形態に係る観察装置１０の構成を例示した図である。 培養容器の高さと光線束の関係を説明するための図である。 試料への光線束の入射角と瞳面での光線束の分布の関係を説明するための図である。 光偏向ユニットが装着された観察装置１０の外観図の図である。 光偏向ユニットの構成の一例を説明するための図である。 観察装置１０が行う像形成方法の一例を説明するためのフローチャートである。 光偏向ユニットの構成の別の例を説明するための図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 第２の実施形態に係る観察装置１０ａの構成を例示した図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る観察装置１０ｂの構成を例示した図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 第４の実施形態に係る観察装置１０ｃの構成を例示した図である。 光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。 観察装置１０ｃの用途について説明するための図である。 光偏向ユニットの使用方法について説明する図である。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係るシステム１の構成を例示した図である。図１に示すシステム１は、培養容器Ｃに収容された試料を観察する観察システムである。システム１は、培養容器Ｃ内で培養されている試料の画像を取得する観察装置１０と、観察装置１０を制御する制御装置３０を備えている。

試料をインキュベータ２０から取り出すことなく観察するために、観察装置１０は、例えば、図１に示すように、インキュベータ２０内に配置された状態で使用される。より詳細には、観察装置１０は、培養容器Ｃが観察装置１０の透過窓１１に載置された状態でインキュベータ２０内に配置され、制御装置３０からの指示に従って培養容器Ｃ内の試料の画像を取得する。なお、透過窓１１は、観察装置１０の筐体１２の上面を構成する透明な天板であり、例えば、ガラスや透明な樹脂などからなる。

制御装置３０は、インキュベータ２０内に置かれた観察装置１０へ画像取得指示を送信し、観察装置１０によって取得された画像を受信する。制御装置３０は、制御装置３０が備える表示装置に、観察装置１０で取得した画像を表示してもよい。制御装置３０は、クライアント端末（クライアント端末４０、クライアント端末５０）と通信してもよく、クライアント端末が備える表示装置に、観察装置１０で取得した画像を表示してもよい。なお、制御装置３０は、１つ以上のプロセッサと、１つ以上の非一時的なコンピュータ読取可能媒体と、を含んでいればよく、一般的なコンピュータであっても、専用装置であってもよい。

図１には、観察装置１０と制御装置３０が有線で接続されている例が示されている。しかしながら、観察装置１０と制御装置３０は、データをやり取りできればよい。従って、観察装置１０と制御装置３０は、有線に限らず、無線で接続されてもよい。

図２は、本実施形態に係る観察装置１０の構成を例示した図である。図３は、培養容器の高さと光線束の関係を説明するための図である。図４は、試料への光線束の入射角と瞳面での光線束の分布の関係を説明するための図である。以下、図２から図４を参照しながら、観察装置１０の構成と作用について説明する。

観察装置１０は、培養容器Ｃが配置される透明な透過窓１１を上面とする箱型の筐体１２を備えている。培養容器Ｃには、試料Ｓおよび培養液ＣＬが含まれている。観察装置１０は、さらに、筐体１２内部に収容された、試料を照明する光源ユニット１４と、試料の画像を取得する撮像ユニット１５と、を備えている。光源ユニット１４と撮像ユニット１５は、ステージ１３上に設置されていて、筐体１２内でステージ１３が移動することで培養容器Ｃに対して移動する。これにより、観察装置１０は、光源ユニット１４によって培養容器Ｃ内の任意の位置に存在する試料を照明して、撮像ユニット１５によって試料の画像を取得することができる。

なお、図２には、光源ユニット１４と撮像ユニット１５がステージ１３上に設置され、その結果、一体となって筐体１２内を移動する例が示されているが、光源ユニット１４と撮像ユニット１５は、それぞれ独立して筐体１２内を移動してもよい。

光源ユニット１４は、図３に示すように、光源１６と、拡散板１７を備えている。光源１６は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを含んでいる。光源１６は、白色ＬＥＤを含んでもよく、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）など、複数の異なる波長の光を出射する複数のＬＥＤを含んでもよい。光源１６から出射した光は、拡散板１７に入射する。光源１６の構成は特に限定されないが、ＬＥＤを採用すれば、一般的なハロゲンランプ等に比べて長寿命かつ低コスト化ができる。

拡散板１７は、光源１６から出射した光を拡散させる。拡散板１７は、特に限定しないが、例えば、表面に凹凸を形成したフロスト型の拡散板である。ただし、拡散板１７は、表面をコーティングしたオパール型の拡散板であってもよく、その他のタイプの拡散板であってもよい。さらに、拡散板１７には拡散光の出射領域を制限するためのマスク１７ａが形成されてもよい。拡散板１７から出射した光は、様々な方向に進行する。

撮像ユニット１５は、図３に示すように、光学系１８と、撮像素子１９を備えている。光学系１８は、試料Ｓおよび透過窓１１を透過することによって筐体１２内に入射した光を集光する。光学系１８は、特に限定しないが、例えば、有限な位置に像を形成する有限遠補正型の対物レンズである。ただし、光学系１８は、無限遠補正型の対物レンズを含んでもよく、光学系１８全体として有限遠補正光学系を構成すればよい。試料Ｓが存在する培養容器Ｃの内側底面に焦点を合わせた光学系１８が筐体１２内に入射した光を撮像素子１９上に集光することで、撮像素子１９上に試料Ｓの光学像が形成される。

撮像素子１９は、検出した光を電気信号に変換する光センサである。撮像素子１９は、具体的には、イメージセンサであり、特に限定しないが、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサなどである。

以上のように構成された観察装置１０では、位相物体である培養容器Ｃ内の試料Ｓを可視化するために、偏射照明が採用されている。具体的には、図３に示すように、光源１６が発した光は、拡散板１７で拡散し、光学系１８を経由することなく筐体１２外へ出射する。即ち、光源ユニット１４は、光学系１８を経由することなく、筐体１２外へ向けて様々な方向へ進行する光を出射する。その後、筐体１２外へ出射した光のうちの一部が、例えば、培養容器Ｃの上面などで反射することで、試料Ｓ上方で偏向され、さらに、試料Ｓ上方で偏向された光のうちの一部が、試料Ｓに照射され、試料Ｓ及び透過窓１１を透過することによって筐体１２内に入射する。そして、筐体１２内に入射した光のうちの一部が、光学系１８によって集光され、撮像素子１９上に試料の像を形成する。即ち、光学系１８は、透過窓１１に載置された培養容器Ｃ内の試料Ｓの像を撮像素子１９上に形成するために、透過窓１１を透過することによって筐体１２内に入射した光を集光する。最後に、観察装置１０は、撮像素子１９から出力された電気信号に基づいて試料Ｓの画像を生成し、制御装置３０へ出力する。

ところで、偏射照明により位相物体である試料Ｓを高いコントラストで可視化し、細胞などを認識可能とするためには、適切な角度で試料Ｓに入射した光線を集光して試料Ｓの像を形成することが重要である。観察装置１０では、拡散板１７で拡散し様々な方向へ進行した光が試料Ｓ上方で偏向され、様々な角度から光学系１８へ入射するが、光学系１８へ入射する光の角度分布は偏向面の高さ、例えば、培養容器上面の高さ、に依存する。より具体的には、偏向面である培養容器上面の高さが高いほど、入射角の小さい光が多くなる。

例えば、培養容器の上面での反射光を用いて試料Ｓの像を形成することを想定する。この場合、図３及び図４に示すように、標準的な高さ（例えば、６０ｍｍなど）の培養容器Ｃを用いた場合に試料Ｓ上の点Ｐを通過する光線束Ｌ１と、培養容器Ｃよりも背の高い培養容器Ｃ１を用いた場合に試料Ｓ上の点Ｐを通過する光線束Ｌ２を比較すると、光線束Ｌ２は、物体面において、光線束Ｌ１よりも小さな入射角に分布することになる。

物体面への入射角は光学系１８によって光学系１８の瞳面における光軸からの距離に変換される。このため、物体面での入射角が比較的大きな角度に分布している光線束Ｌ１は、瞳面において光軸から比較的離れた位置を通過する。その結果、光線束Ｌ１は、図４に示すように、瞳面において光学系１８の瞳ＰＬの外縁を跨って分布することになる。光線束Ｌ１のうち瞳ＰＬの外側に入射する光線は、光学系１８内でケラレてしまい、撮像素子１９まで到達しない。従って、光線束Ｌ１のうちの撮像素子１９に到達する光線束には、角度方向に不連続な強度分布、つまり、急峻な強度分布の変化が発生することになる。これによって、培養容器Ｃを用いた場合には、試料Ｓの画像に陰影が生じ、高いコントラストを有する立体的な画像を得ることができる。

一方で、物体面での入射角が比較的小さな角度に分布している光線束Ｌ２は、瞳面において光軸から比較的近い位置を通過する。このため、図４に示すように、光線束Ｌ２全体が瞳面において瞳ＰＬの内側を通過し、撮像素子１９に到達することになる。光線束Ｌ２の強度分布は、角度方向に連続に変化しているため、撮像素子１９に到達する光線束には、角度方向に急峻な強度分布の変化は生じない。その結果、培養容器Ｃ１を用いた場合には、培養容器Ｃを用いた場合と比較して試料Ｓの画像に十分な陰影が生じにくく、従って、高いコントラストの画像を得ることは難しい。

このように、培養容器の上面での反射光を頼りに試料Ｓを可視化すると、培養容器の高さによってコントラストが変化してしまい、観察装置１０の観察性能が十分に発揮されないことが起こり得る。この課題に対しては、光源ユニット１４と撮像ユニット１５の間の距離を長くとることで入射角を大きくするといった対処が考え得る。しかしながら、このような対処では、観察装置１０（特に、筐体１２）が大型化してしまうため、インキュベータ２０などの限られたスペースでの使用が想定される装置においては、望ましい解決策ではない。そこで、本実施形態に係る観察装置１０は、光偏向ユニットを設けることで、このような技術的な課題を解決し、観察装置１０を大型化することなく、かつ培養容器によらず高い観察性能を実現する。

図５は、光偏向ユニットが装着された観察装置１０の外観図の図である。図６は、光偏向ユニットの構成の一例を説明するための図である。図７は、観察装置１０が行う像形成方法の一例を説明するためのフローチャートである。以下、図５から図７を参照しながら、光偏向ユニット１００に注目して観察装置１０及び観察装置１０が行う像形成方法について説明する。

光偏向ユニット１００は、例えば、観察装置１０の装着される着脱式のユニットである。図５及び図６では、光偏向ユニット１００が筐体１２の透過窓１１に設置される例を示したが、光偏向ユニット１００が設置される位置はこの例に限らない。光偏向ユニット１００は、筐体１２の側面に設置されてもよい。また、光偏向ユニット１００が筐体１２に着脱可能に設置される例を示したが、光偏向ユニット１００は、筐体１２に取り外しできないように固定されてもよく、例えば、不使用時に筐体１２内に収容するための伸縮構造や折り畳み構造などを有してもよい。これにより、ユーザーが機器の運搬や実験操作等の際に光偏向ユニットを不本意に移動させてしまい観察光学系にずれが生じるのを防ぐことができる。また、図５及び図６では、光偏向ユニット１００が筐体１２に設置される例を示したが、光偏向ユニット１００は、観察装置１０に含まれていればよく、例えば、筐体１２から離間して配置されてもよい。

光偏向ユニット１００は、図６に示すように、支柱１０１と、反射面１０２を含んでいる。支柱１０１は、透過窓１１に固定される基端と自由端の間で屈曲した形状を有していて、基端を含み鉛直方向に延びる第１部分と、自由端を含み第１部分から斜めに延びる第２部分と、を含んでいる。より具体的には、第１部分は、背の高い培養容器が透過窓１１に置かれた場合であっても、培養容器が第２部分と接触しないように、十分な高さまで延びている。また、第２部分は、撮像ユニット１５に入射する光の角度分布を最適化するために、第１部分から水平方向に対して上向きに向かって延びている。なお光偏向ユニット１００は、支柱１０１がない構成であっても良い。

反射面１０２は、支柱１０１の第２部分のうちの透過窓１１に向かい合う面に形成されている。第２部分が水平方向に対して上向きに向かって延びているため、反射面１０２は、撮像ユニット１５に含まれる光学系１８の光軸に対して傾斜している。なお、反射面１０２が光軸に対して傾斜しているとは、反射面１０２の法線が光軸とは異なる方向に向けられていることをいう。また、反射面１０２は、例えば、基材である支柱１０１の表面に形成された、金属薄膜ミラー又は誘電体多層膜ミラーを含んでもよいし、特に反射加工を行わないまま入射した光を反射する構成でも良い。

以上のように構成された観察装置１０では、図７に示す像形成方法により光学像を撮像素子１９上に形成する。具体的には、まず、光源ユニット１４が筐体１２内から筐体１２外へ向けて光を出射する（ステップＳ１）。その後、光偏向ユニット１００が筐体１２外へ出射した光を透過窓１１へ向う方向（以降、第１の方向）へ偏向する（ステップＳ２）。

具体的には、ステップＳ２では、光軸に対して傾斜した反射面１０２が培養容器Ｃ上面を透過して光偏向ユニット１００へ入射した光を反射する。つまり、光偏向ユニット１００が、光源ユニット１４から筐体１２外へ出射した光を、入射角θｉｎとは異なる出射角θｅｘで、より具体的には、入射角θｉｎよりも大きな出射角θｅｘで、透過窓１１へ向う第１の方向へ偏向する。なお、図６に示すように、入射角θｉｎは、光源ユニット１４外へ出射した光が光偏向ユニット１００へ入射する方向（以降、第２の方向と記す。）と光学系１８の光軸との間の角度であり、出射角θｅｘは、第１の方向と光学系１８の光軸の間の角度である。

これにより、背の高い培養容器が用いられる場合であっても培養容器に接触しない十分に高い位置で光が偏向されるにもかかわらず、光偏向ユニット１００で偏向し試料Ｓ上の一点を通過する光からなる光線束が、光学系１８の瞳面において、標準的な高さの培養容器を使用した時のように光学系１８の瞳ＰＬの外縁を跨って分布することになる。即ち、光偏向ユニット１００では、反射面１０２の傾斜角度は、試料Ｓ上の一点を通過する光線束が光学系１８の瞳面において瞳ＰＬの外縁を跨って分布するように、予め決定されている。

そして、最後に、撮像ユニット１５の光学系１８が透過窓１１に載置された培養容器Ｃ内の試料Ｓの像を撮像素子１９上に形成するために、透過窓１１を透過することによって筐体１２内に入射した光を集光する（ステップＳ３）。これにより、撮像素子１９上に試料Ｓの光学像が形成され、試料Ｓの画像が取得される。

本実施形態に係る観察装置１０では、光偏向ユニット１００によって入射角θｉｎよりも大きな出射角θｅｘで偏向された光によって試料Ｓの光学像を形成することができる。このため、本実施形態に係る観察装置１０によれば、試料Ｓを収容する培養容器によらず高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、観察装置１０の高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。

また、本実施形態に係る観察装置１０では、反射面１０２が反射率の高いミラーを含むことで、光偏向ユニット１００が効率良く入射光を偏向することができる。このため、本実施形態に係る観察装置１０によれば、高いコントラストで明るい画像を得ることができる。

図８は、光偏向ユニットの構成の別の例を説明するための図である。図９は、光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。図１０は、光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。以上では、観察装置１０が光偏向ユニット１００を含む場合を例に説明したが、観察装置１０は、光偏向ユニット１００の代わりに、図８から図１０に示す光偏向ユニット１１０、光偏向ユニット１２０、光偏向ユニット１３０を含んでもよい。

図８に示す光偏向ユニット１１０は、支柱１１１と、軸１１４を有し回転自在に支柱１１１に支持された可動片１１２と、可動片１１２に形成された反射面１１３とを備えている。なお、可動片１１２は、反射面１１３の光軸に対する角度を調整する調整部の一例である。

観察装置１０は、光偏向ユニット１００の代わりに光偏向ユニット１１０を含む場合であっても、培養容器によらず高い観察性能を実現することができる。また、光偏向ユニット１１０を含むことで、可動片１１２を用いて反射面１１３の光軸に対する角度を調整し、光学系１８に入射する光の角度分布を調整することができる。このため、試料Ｓや観察者の好みなどに応じて画像のコントラストを調整することもできる。さらに、光学系１８の仕様（例えば、観察倍率、開口数）などに応じて反射面１１３の角度を調整し、画像のコントラストを調整してもよい。

図９に示す光偏向ユニット１２０は、支柱１２１と、軸１２４及び面１２５を有し回転自在に支柱１２１に支持された可動片１２２と、可動片１２２に形成された反射面１２３を備えている。なお、可動片１２２は、反射面１２３の光軸に対する角度を調整する調整部の一例である。光偏向ユニット１２０は、支柱１２１が透過窓１１に固定される基端と自由端の間で屈曲した形状を有している点は、光偏向ユニット１１０と同様である。ただし、光偏向ユニット１２０は、支柱１２１が、基端を含み鉛直方向に延びる第１部分と、自由端を含み第１部分から水平方向に延びる第２部分と、を含んでいる点が、光偏向ユニット１１０とは異なっている。

観察装置１０は、光偏向ユニット１００の代わりに光偏向ユニット１２０を含む場合であっても、培養容器によらず高い観察性能を実現することができる。また、光偏向ユニット１２０を含むことで、光偏向ユニット１１０と同様に、光学系１８に入射する光の角度分布を調整することができるため、試料Ｓや観察者の好みなどに応じて、また、光学系１８の仕様に応じて、コントラストを調整することもできる。

さらに、支柱１２１が水平方向に屈曲した光偏向ユニット１２０を含むことで、支柱１２１の上面である面１２５が水平となる。このため、面１２５に培養容器を配置することができる。これにより、スペースの限られたインキュベータ２０内を効率良く利用することが可能となる。

なお、面１２５は、光偏向ユニット１２０が有する透過窓１１と対向しない第１の面の一例である。図９では、面１２５全体が水平、即ち、透過窓１１と平行な平面である例を示したが、培養容器が載置可能なように、面１２５の少なくとも一部が透過窓１１と平行な平面であればよく、培養容器を水平に支持できればよい。培養容器を水平に支持できるのであれば、例えば、培養容器を載置しやすいよう位置決め部材が設けられていてもよく、面１２５の一部に凹凸が設けられていてもよい。なお、以降に記載する光偏向ユニットにおいても、それらの光偏向ユニットが有する透過窓に対向せず培養容器が載置可能な面は、第１の面の一例である。

図１０に示す光偏向ユニット１３０は、面１３３を有する支柱１３１と、支柱１３１に形成された反射面１３２を備えている。なお、光偏向ユニット１３０は、支柱１３１の第２部分の上面である面１３３が水平な平面である点が、光偏向ユニット１００とは異なっている。その他の点は、光偏向ユニット１００と同様である。

観察装置１０は、光偏向ユニット１００の代わりに光偏向ユニット１３０を含む場合であっても、培養容器によらず高い観察性能を実現することができる。また、光偏向ユニット１３０を含むことで、面１３３に培養容器を配置することができる。これにより、光偏向ユニット１２０と同様に、スペースの限られたインキュベータ２０内を効率良く利用することが可能となる。

［第２の実施形態］
図１１は、本実施形態に係る観察装置１０ａの構成を例示した図である。本実施形態に係る観察装置１０ａは、光偏向ユニット１００の代わりに光偏向ユニット１４０を含む点が、第１の実施形態に係る観察装置１０とは異なっている。より詳細には、観察装置１０ａ及び光偏向ユニット１４０は、反射面に加えて、光偏向ユニットによって入射した光を屈折する屈折面を有している点が観察装置１０及び光偏向ユニット１００とは異なっている。以下、図１１を参照しながら、具体的に説明する。

光偏向ユニット１４０は、面１４５を有する支柱１４１と、支柱１４１に形成された反射面１４２と、反射面１４２を覆うように配置されたプリズム１４３を備えている。なお、光偏向ユニット１４０のうちプリズム１４３を除く構成は、光偏向ユニット１３０と同様である。

プリズム１４３は、楔形状を有していて、支柱１４１の第２部分との組み合わせで厚さが均一な平板を構成する。また、プリズム１４３は、透過窓１１に対向する面１４４を有している。面１４４は、光偏向ユニット１４０へ入射した光を屈折する屈折面であり、透過窓１１と反射面１４２の間の光路上に設けられている。このため、面１４４は、反射面１４２での反射前と反射後の２度、光に対して作用することになる。特に、面１４４は、反射面１４２で反射され、その結果、入射時に比べて光軸に対して大きな角度で進行する光を、光軸に対してさらに大きな角度で進行するように偏向することができるため、光偏向ユニット１４０への入射角θｉｎと出射角θｅｘとを大きく異ならせることができる。

本実施形態に係る観察装置１０ａでも、光偏向ユニット１４０で入射角θｉｎよりも大きな出射角θｅｘで偏向された光によって試料Ｓの光学像を形成することができる。このため、本実施形態に係る観察装置１０ａによれば、観察装置１０と同様に、高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、試料Ｓを収容する培養容器によらず、観察装置１０ａの高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。

さらに、観察装置１０ａでは、反射面での反射に加えて屈折面での屈折により、入射角θｉｎと出射角θｅｘの角度差を稼ぐことができる。このため、より大きな開口数を有する光学系を用いた場合であってもその光学性能を十分に発揮することが可能となる。また、反射面１４２の傾斜を抑えても十分な角度差を稼ぐことが可能となるため、支柱１４１の第２部分の厚みを抑えることもできる。

図１２は、光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。以上では、観察装置１０ａが光偏向ユニット１４０を含む場合を例に説明したが、観察装置１０ａは、光偏向ユニット１４０の代わりに、図１２に示す光偏向ユニット１５０を含んでもよい。

図１２に示す光偏向ユニット１５０は、面１５５を有する支柱１５１と、支柱１５１に形成された反射面１５２と、反射面１５２を覆うように配置されたプリズム１５３を備えている。これらの点は、光偏向ユニット１４０と同様である。

プリズム１５３は、楔形状を有している点は、プリズム１４３と同様であるが、楔の角度がプリズム１４３よりも大きい点が、プリズム１４３とは異なっている。そして、これにより、透過窓１１に対向する面１５４（より厳密には、面１５４の法線）が光軸に対して傾斜している点も、プリズム１４３とは異なっている。なお、面１５４が傾斜している向きは、反射面１５２が傾斜している向きとは反対である。反射面１５２は水平方向に対して上向きに傾斜している場合であれば、面１５４は水平方向に対して下向きに傾斜している。

観察装置１０ａは、光偏向ユニット１４０の代わりに光偏向ユニット１５０を含む場合であっても、培養容器によらず高い観察性能を実現することができる。また、光軸に対して傾斜した屈折面を含む光偏向ユニット１５０を含むことで、図１２に示すように、最も強度が強いことが予想される鉛直方向に進行して光偏向ユニット１５０に入射する光を、面１５４において反射面１５２での反射前と反射後の両方で屈折させることができるため、屈折面（面１５４）でより大きな屈折作用を生じさせることができる。従って、より大きな開口数を有する光学系を用いた場合であってもその光学性能を十分に発揮することが可能となる。

［第３の実施形態］
図１３は、本実施形態に係る観察装置１０ｂの構成を例示した図である。本実施形態に係る観察装置１０ｂは、光偏向ユニット１４０の代わりに光偏向ユニット１６０を含む点が、第２の実施形態に係る観察装置１０ａとは異なっている。観察装置１０ｂ及び光偏向ユニット１６０は、屈折面を有するプリズム１４３の代わりに、複数の屈折面を有するリニアプリズム板１６３を含む点が、第２の実施形態に係る観察装置１０ａ及び光偏向ユニット１４０とは異なっている。以下、図１３を参照しながら、具体的に説明する。

光偏向ユニット１６０は、面１６５を有する支柱１６１と、支柱１６１に形成された反射面１６２と、反射面１６２を覆うように配置されたリニアプリズム板１６３を備えている。なお、支柱１６１は、基端から延長方向に延びる第１部分と、第１部分から水平方向に延びる第２部分と、を含み、反射面１６２は、透過窓１１と平行である。

リニアプリズム板１６３は、光軸と交差する方向に整列した複数の屈折面である面１６４を含んでいる。面１６４の各々は、光偏向ユニット１６０へ入射した光を屈折する光軸に対して傾斜した屈折面であり、反射面１６２と透過窓１１の間の光路上に設けられている。また、複数の屈折面は、同じ傾斜角度を有し、且つ、一定間隔で形成されている。即ち、光偏向ユニット１６０は、光軸と交差する方向に周期的な構造を有している。このような周期構造を有することで、リニアプリズム板１６３は、光偏向ユニット１６０への入射角θｉｎと出射角θｅｘとを大きく異ならせる十分な屈折作用を有しながら、比較的薄く形成することが可能である。

図１３に示すように、面１６４のそれぞれが、図１２に示す面１５４と同様に光に作用することで、本実施形態に係る観察装置１０ｂでも、光偏向ユニット１６０で入射角θｉｎよりも大きな出射角θｅｘで偏向された光によって試料Ｓの光学像を形成することができる。このため、本実施形態に係る観察装置１０ｂによれば、観察装置１０ａと同様に、高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、試料Ｓを収容する培養容器によらず、観察装置１０ｂの高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。

さらに、観察装置１０ｂでは、反射面１６２が水平で傾斜していないため、光偏向ユニット１６０の厚さを薄くすることができる。また、観察位置に応じて光源ユニット１４及び撮像ユニット１５が筐体１２内を移動した場合であっても、光源ユニット１４及び撮像ユニット１５から面１６４及び反射面１６２までの距離は実質的に変化しない。このため、観察位置によらず同じ条件で試料Ｓを観察することができる。加えて、第２部分が水平な上面を有するため、第２部分の上に追加で培養容器を配置することができる。これにより、スペースの限られたインキュベータ２０内を効率良く利用することが可能となる。

図１４から図１９は、それぞれ、光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。以上では、観察装置１０ｂが光偏向ユニット１６０を含む場合を例に説明したが、観察装置１０ｂは、光偏向ユニット１６０の代わりに、図１４から図１９に示す光偏向ユニット１７０から光偏向ユニット２２０を含んでもよい。

図１４に示す光偏向ユニット１７０は、面１７５を有する支柱１７１と、支柱１７１に形成された反射面１７２と、リニアプリズム板１７３を備えている。なお、光偏向ユニット１７０は、リニアプリズム板１７３が光偏向ユニット１６０のリニアプリズム板１６３とは上下反転した向きに向けられている点が光偏向ユニット１６０とは異なっている。即ち、光偏向ユニット１７０では、反射面１７２に近接してそれぞれ屈折面として機能する複数の面１７４が設けられていて、水平な面１７６が透過窓１１に向けられている。なお、面１７４が傾斜している向きは、光偏向ユニット１６０の面１６４が傾斜している向きとは反対である。面１６４が水平方向に対して下向きに傾斜している場合であれば、面１７４は水平方向に対して上向きに傾斜している。

観察装置１０ｂは、光偏向ユニット１６０の代わりに光偏向ユニット１７０を含む場合であっても、図１４に示すように、面１７４のそれぞれが、図１２に示す面１６４と同様に光に作用することで、光偏向ユニット１７０で入射角θｉｎよりも大きな出射角θｅｘで偏向された光によって試料Ｓの光学像を形成することができる。さらに、面１７４に加えて面１７６も入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを大きくする屈折面として作用するため、光偏向ユニット１６０よりもさらに大きさ角度差を生じさせることができる。従って、光偏向ユニット１７０を含む場合であっても、本実施形態に係る観察装置１０ｂによれば、高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、試料Ｓを収容する培養容器によらず、観察装置１０ｂの高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。また、光偏向ユニット１７０の厚さを薄くすることができる点、観察位置によらず同じ条件で試料Ｓを観察することができる点についても、光偏向ユニット１６０を含む場合と同様である。さらに、光偏向ユニット１７０では、複数の面１７４が光偏向ユニット１７０の内部に設けられ、外部に露出しない。その結果、平面部分のみを清掃すればよいため、光偏向ユニット１７０の清掃が容易になる。

図１５に示す光偏向ユニット１８０は、面１８２と面１８３を有する支柱１８１と、支柱１８１から離間した状態で支持されたリニアプリズム板１８４を備えている。なお、リニアプリズム板１８４は、リニアプリズム板１６３と実質的に同じものであってもよく、光軸と交差する方向に整列した複数の屈折面である面１８６と、面１８３と向かい合う面１８５を含んでいる。

光偏向ユニット１８０でも、面１８６が、面１６４と同様に作用することで、入射角θｉｎと出射角θｅｘとの角度差を生み出すことができる。また、光偏向ユニット１８０には、ミラーを含む反射面の代わりに、フレネル反射を生じさせる複数の反射面（面１８５、面１８３、面１８２）が設けられている。これらの反射面が、反射面１６２と同様に作用することで、光を透過窓１１に向けて偏向することができる。

このため、光偏向ユニット１８０を含む場合であっても、本実施形態に係る観察装置１０ｂによれば、高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、試料Ｓを収容する培養容器によらず、観察装置１０ｂの高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。また、光偏向ユニット１８０の厚さを薄くすることができる点、観察位置によらず同じ条件で試料Ｓを観察することができる点についても、光偏向ユニット１６０を含む場合と同様である。さらに、光偏向ユニット１８０はフレネル反射によって光を反射する構造を有しているため、観察者は、光偏向ユニット１８０の上方から光偏向ユニット１８０を透かして培養容器Ｃを目視することができる。

図１６に示す光偏向ユニット１９０は、面１９５を有する支柱１９１と、支柱１９１に形成された反射面１９２と、リニアプリズム板１９３を備えている。なお、光偏向ユニット１９０は、反射面１９２が、例えば、ハーフミラーなどの、入射光の一部を反射し、残りを透過する部分反射ミラー又はスプリッタである点が、光偏向ユニット１７０とは異なっている。その他の点については、光偏向ユニット１９０は、光偏向ユニット１７０と同様である。

このため、光偏向ユニット１９０を含む場合であっても、本実施形態に係る観察装置１０ｂによれば、光偏向ユニット１７０を含む場合と同様に、高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、試料Ｓを収容する培養容器によらず、観察装置１０ｂの高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。また、光偏向ユニット１９０の厚さを薄くすることができる点、観察位置によらず同じ条件で試料Ｓを観察することができる点についても、光偏向ユニット１７０を含む場合と同様である。さらに、光偏向ユニット１９０は部分反射ミラーによって光を反射する構造を有しているため、観察者は、光偏向ユニット１９０の上方から光偏向ユニット１９０を透かして培養容器Ｃを目視することができる。具体的には、培養容器Ｃをインキュベータ２０内に載置したままインキュベータ２０外部からインキュベータの透明な窓を経由して培養容器Ｃの様子を目視したい場合、インキュベータ２０内の下部（ユーザーの目線が光偏向ユニットに被る位置）に培養容器Ｃおよび光偏向ユニット１９０が載置されていたとしても、光偏向ユニット１９０を透かして培養容器Ｃを目視することができるため、作業者の作業効率が上昇する。

図１７に示す光偏向ユニット２００は、反射面２０２が形成されたリニアプリズム板２０１を含んでいる。リニアプリズム板２０１は、反射面２０２に加えて、光軸と交差する方向に整列した複数の屈折面である面２０３を含んでいる。面２０３の各々は、光偏向ユニット２００へ入射した光を屈折する光軸に対して傾斜した屈折面であり、反射面２０２と透過窓１１の間の光路上に設けられている。

光偏向ユニット２００は、リニアプリズム板２０１に形成された反射面２０２が光偏向ユニット１６０の支柱１６１に形成された反射面１６２と同様に作用し、面２０３が光偏向ユニット１６０の面１６４と同様に作用することで、入射角θｉｎと出射角θｅｘとの角度差を生み出すことができる。

このため、光偏向ユニット２００を含む場合であっても、本実施形態に係る観察装置１０ｂによれば、光偏向ユニット１６０を含む場合と同様に、高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、試料Ｓを収容する培養容器によらず、観察装置１０ｂの高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。また、リニアプリズム板２０１の表面に反射面を形成することで、光偏向ユニット２００の厚さをさらに薄くすることができる。なお、観察位置によらず同じ条件で試料Ｓを観察することができる点については、光偏向ユニット１６０を含む場合と同様である。

図１８に示す光偏向ユニット２１０は、リニアプリズム板２１１を含んでいる。リニアプリズム板２１１は、光軸と交差する方向に整列した複数の反射面である反射面２１２と、屈折面である面２１３を含んでいる。反射面２１２の各々は、光軸に対して傾斜した反射面であり、光偏向ユニット２１０では、反射面２１２で光を反射することで、入射角θｉｎと出射角θｅｘとの角度差を生み出すことが可能であり、さらに、面２１３によってその角度差を広げることができる。

このため、光偏向ユニット２１０を含む場合であっても、本実施形態に係る観察装置１０ｂによれば、光偏向ユニット１６０を含む場合と同様に、高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、試料Ｓを収容する培養容器によらず、観察装置１０ｂの高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。また、リニアプリズム板２１１の表面に反射面を形成することで、光偏向ユニット２１０の厚さをさらに薄くすることができる点、観察位置によらず同じ条件で試料Ｓを観察することができる点については、光偏向ユニット２００を含む場合と同様である。

図１９に示す光偏向ユニット２２０は、リニアプリズム板２２１を含んでいる。リニアプリズム板２２１は、光軸と交差する方向に整列した複数の反射面である反射面２２２と、面２２３を含んでいる。反射面２２２が透過窓１１と向かい合うように設けられている点を除き、光偏向ユニット２２０は、光偏向ユニット２１０と同様である。反射面２２２が傾斜している向きも、光偏向ユニット２１０の反射面２１２が傾斜している向きと同じである。即ち、反射面２１２が水平方向に対して上向きに傾斜している場合であれば、反射面２２２は水平方向に対して上向きに傾斜している。光偏向ユニット２２０では、反射面２２２で光を反射することで、入射角θｉｎと出射角θｅｘとの角度差を生み出すことが可能である。

このため、光偏向ユニット２２０を含む場合であっても、本実施形態に係る観察装置１０ｂによれば、光偏向ユニット２１０を含む場合と同様に、高いコントラストで試料Ｓを可視化することが可能であり、試料Ｓを収容する培養容器によらず、観察装置１０ｂの高い観察性能を発揮することが可能となる。従って、標準的な培養容器Ｃに限らず、任意の培養容器に収容された試料を良好に観察することができる。また、リニアプリズム板２２１の表面に反射面を形成することで、光偏向ユニット２２０の厚さをさらに薄くすることができる点、観察位置によらず同じ条件で試料Ｓを観察することができる点についても、光偏向ユニット２１０を含む場合と同様である。

［第４の実施形態］
図２０は、本実施形態に係る観察装置１０ｃの構成を例示した図である。図２１は、光偏向ユニットの構成の更に別の例を説明するための図である。図３を参照しながら上述したように、培養容器の上面での反射光を頼りに試料Ｓを可視化すると、培養容器の高さが高くなりすぎるとコントラストが低下してしまう。しかしながら、培養容器の高さが低いほどよいというものでもない。培養容器の高さが低すぎると、培養容器の上面での反射光では十分な範囲を照明することができないため、撮像ユニット１５の視野全体を観察することができなくなってしまう。特に、視野が広い比較的低倍の観察倍率を有する撮像ユニット１５が用いられる場合には、この課題は顕著に発生する。本実施形態に係る観察装置１０ｃは、このような技術的な課題を、光偏向ユニット２３０を用いることで解決する。

本実施形態に係る観察装置１０ｃは、光偏向ユニット１００の代わりに図２１に示す光偏向ユニット２３０を含む点が、第１の実施形態に係る観察装置１０とは異なっている。より詳細には、観察装置１０ｃ及び光偏向ユニット２３０は、光偏向ユニット２３０への入射角θｉｎよりも光偏向ユニット２３０からの出射角θｅｘを小さくする点が、観察装置１０及び光偏向ユニット１００とは異なっている。

図２１に示す光偏向ユニット２３０は、面２３３を有する支柱２３１と、支柱２３１に形成された反射面２３２と、リニアプリズム板２３４を備えている。なお、光偏向ユニット２３０は、リニアプリズム板２３４が光偏向ユニット１７０のリニアプリズム板１７３とは左右反転した向きに向けられている点が光偏向ユニット１７０とは異なっている。即ち、光偏向ユニット２３０では、反射面２３２に近接してそれぞれ屈折面として機能する複数の面２３５が設けられていて、水平な面２３６が透過窓１１に向けられている。なお、面２３５が傾斜している向きは、光偏向ユニット１７０の面１７４が傾斜している向きとは反対である。面１７４が水平方向に対して上向きに傾斜している場合であれば、面２３５は水平方向に対して下向きに傾斜している。この向きの違いが、面１７４が入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを大きくするように光に作用するのに対して、面２３５が入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを小さくするように光に作用するという違いを生じさせる。

本実施形態に係る観察装置１０ｃでは、光偏向ユニット２３０で入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを小さくすることで、光偏向ユニット２３０の高さを培養容器Ｃ２に合わせて低くした場合であっても、十分な照明範囲を確保することが可能となる。従って、観察装置１０ｃによれば、観察装置１０ｃの性能を十分に発揮して、高いコントラストを維持しながら視野全体を観察することができる。さらに、光偏向ユニット２３０の高さを抑えることができるため、観察装置１０ｃ全体を小型化することができる。

なお、以上では、観察装置１０ｃが光偏向ユニット２３０を含む例を示したが、観察装置１０ｃは、光偏向ユニット２３０の代わりに、入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを小さくする他の光偏向ユニットを含んでもよい。そのような光偏向ユニットは、例えば、光偏向ユニット２３０のように屈折面が入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを大きくする光偏向ユニットとは反対向きに傾斜したものであってもよい。また、反射面が入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを大きくする光偏向ユニットとは反対向きに傾斜したものであってもよい。さらに、それらの組み合わせであってもよい。また、そのような光偏向ユニットは、図２２に示す光偏向ユニット２４０のように屈折面が入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを大きくする光偏向ユニットとは同じ向きに傾斜したものであってもよい。また、反射面が入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを大きくする光偏向ユニットとは同じ向きに傾斜したものであってもよい。

なお、図２０では、培養容器の高さに合わせて光偏向ユニットの高さを低くしてコンパクトに構成した場合であっても十分な広い視野を確保可能な構成として、入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを小さくする光偏向ユニット２３０を含む観察装置１０ｃを例示したが、入射角θｉｎに対して出射角θｅｘを小さくする光偏向ユニットを含む観察装置は、図２２に示す観察装置１０ｄのように、試料を収容する部分の面積の小さな培養容器Ｃ３（例えば、１ウェル当たりの面積が小さいマルチウェルプレートなど）を使用する場合に用いられてもよい。

マルチウェルプレートが用いられる場合には、光偏向ユニットで偏向された光が大きな出射角を有すると、撮像ユニット１５に入射する前にウェルの側面などで遮られてしまう。一方で、光源ユニット１４と撮像ユニット１５の間にはある程度の距離が必要であり、この距離を調整して光偏向ユニットへの入射角を小さくするのにも限界がある。このため、小さな出射角を実現するためには、光偏向ユニット２４０のように、入射角よりも小さな出射角を実現する構成を用いることが望ましく、マルチウェルプレートが用いられる場合には、光偏向ユニット２４０を有する観察装置１０ｄが好適である。

具体的に説明すると、図２２に示す観察装置１０ｄでは、光源ユニット１４から出射した照明光は、観察対象の試料が収容されたウェルと撮像ユニット１５の間の隙間を通って、撮像ユニット１５（光学系１８）の光軸を横切って進行し、比較的大きな角度で光偏向ユニット２４０に入射する。光偏向ユニット２４０に入射した照明光は、その後、リニアプリズム板２４４で光軸に対する角度が小さくなるように屈折し、支柱２４１に形成された反射面２４２で反射する。反射面２４２で反射した照明光は、リニアプリズム板２４４の表面で光軸に近づく方向に屈折し、入射時よりも撮像ユニット１５（光学系１８）の光軸に対して小さな角度で出射する。

このように、リニアプリズム板２４４の表面の法線に対して大きな角度で照明光を入射させてリニアプリズム板２４４で照明光を大きく屈折させることで、照明光の光軸に対する角度を小さくし、且つ、元来た方向に戻すことができる。照明光を小さな角度で元来た方向に戻す上記の構成は、試料を収容する部分の面積の小さな培養容器の場合であっても容器の側面に干渉することなく撮像ユニット１５とウェルの間の狭い隙間から照明光を光学系１８に戻すことが可能である。このため、マルチウェルプレートのような培養容器を用いる場合に特に好適である。

上述した実施形態は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態を変形した変形形態および上述した実施形態に代替する代替形態が包含され得る。つまり、各実施形態は、その趣旨および範囲を逸脱しない範囲で構成要素を変形することが可能である。また、１つ以上の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、新たな実施形態を実施することができる。また、各実施形態に示される構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよく、または実施形態に示される構成要素にいくつかの構成要素を追加してもよい。さらに、各実施形態に示す処理手順は、矛盾しない限り順序を入れ替えて行われてもよい。即ち、本発明の観察装置、光偏向ユニット、及び、像形成方法は、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

上述した実施形態では、反射面を有する光偏向ユニットを例示したが、光偏向ユニットは、反射面の代わりに、回折格子、例えば、反射型の回折格子が用いられてもよい。反射型の回折格子により光偏向ユニットへ入射した光を大きく偏向してもよい。回折格子を用いることで、大きく傾斜した反射面を有する場合に比べて、光偏向ユニットの厚さを薄くすることが可能である。

上述した実施形態では、培養容器がディッシュやフラスコなど特定の形状を有する例を説明したが、培養容器の上面での反射光に頼ることなく試料を可視化することができるため、培養容器は、その形状が様々に変化するものであってもよく、例えば、透明又は半透明なバッグなどであってもよい。特に容器形状がフレキシブルに変化するバッグを採用する場合、筐体や光偏向ユニットにバッグの位置決め用部材を設置しても良い。これにより、安定した観察が可能となる。

図２３は、光偏向ユニットの使用方法について説明する図である。上述した実施形態では、光偏向ユニットが観察装置に含まれる例を示したが、光偏向ユニットは、観察装置と共に使用されればよく、観察装置の構成要素でなくてもよい。例えば、光偏向ユニット２５０は、図２３に示すように、観察装置１０を構成しない補助器具であってもよく、観察装置１０とは別に単独で市場に流通してもよい。光偏向ユニット２５０は、培養容器Ｃの上面に載せた状態で使用されてもよく、光偏向ユニット１００から光偏向ユニット２３０の同様に、筐体１２内から筐体１２外へ出射した光を、望ましい角度で再び筐体１２内に導くことができる。なお、光偏向ユニット２５０は、複数の培養容器Ｃを積み重ねる際に使用される補助器具として使用されてもよい。

本明細書において、“Ａに基づいて”という表現は、“Ａのみに基づいて”を意味するものではなく、“少なくともＡに基づいて”を意味し、さらに、“少なくともＡに部分的に基づいて”をも意味している。即ち、“Ａに基づいて”はＡに加えてＢに基づいてもよく、Ａの一部に基づいてよい。

本明細書において、“実質的に”という用語は、その用語によって修飾される特徴が有する利点が発揮される程度に十分に近いことを意味している。例えば、“実質的に平行”という表現は、完全な平行に限らず、平行によって得られる利点が発揮される程度に略平行なことを意味している。

本明細書において、名詞を修飾する“第１の”、“第２の”などの用語は、名詞で表現される要素の量又は順序を限定するものではない。これらの用語は、２つ以上の要素間を区別するために用いられ、それ以下でもそれ以上でもない。従って、“第１の”と“第２の”要素が特定されていることは、“第１の”要素が“第２の”要素に先行することを意味するものではなく、また、“第３の”要素の存在を否定するものでもない。

１・・・システム、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ・・・観察装置、１１・・・透過窓、１２・・・筐体、１４・・・光源ユニット、１５・・・撮像ユニット、１６・・・光源、１７・・・拡散板、１８・・・光学系、１９・・・撮像素子、２０・・・インキュベータ、３０・・・制御装置、４０、５０・・・クライアント端末、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０・・・光偏向ユニット、１０２、１１３、１２３、１３２、１４２、１５２、１６２、１７２、１９２、２０２、２１２、２２２、２３２、２４２・・・反射面、１４３、１５３・・・プリズム、１６３、１７３、１８４、１９３、２０１、２１１、２２１、２３４、２４４・・・リニアプリズム板、Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・培養容器、Ｌ１、Ｌ２・・・光線束、Ｐ・・・点、ＰＬ・・・瞳、Ｓ・・・試料

Claims (15)

1. 透過窓を有する筐体と、
   前記筐体に収容された撮像ユニットであって、撮像素子と、前記撮像素子上に前記透過窓に載置された容器内の試料の像を形成するために前記透過窓を透過することによって前記筐体内に入射した光を集光する光学系と、を含む前記撮像ユニットと、
   前記筐体に収容された光源ユニットであって、前記光学系を経由することなく前記筐体外へ向けて光を出射する前記光源ユニットと、
   前記光源ユニットから前記筐体外へ出射した光を前記透過窓へ向う第１の方向へ偏向する光偏向ユニットであって、前記第１の方向と前記光学系の光軸との間の角度である出射角は、前記筐体外へ出射した光が前記光偏向ユニットへ入射する第２の方向と前記光軸との間の角度である入射角とは異なる、という前記光偏向ユニットと、を備える
   ことを特徴とする観察装置。
2. 請求項１に記載の観察装置において、
   前記光偏向ユニットで前記第１の方向へ偏向した光であって前記試料上の一点を通過する光からなる光線束は、前記光学系の瞳面において、前記光学系の瞳の外縁を跨って分布する
   ことを特徴とする観察装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の観察装置において、
   前記出射角は、前記入射角よりも大きい
   ことを特徴とする観察装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の観察装置において、
   前記出射角は、前記入射角よりも小さい
   ことを特徴とする観察装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の観察装置において、
   前記光偏向ユニットは、前記光偏向ユニットへ入射した光を反射する少なくとも１つの反射面を含む
   ことを特徴とする観察装置。
6. 請求項５に記載の観察装置において、
   前記少なくとも１つの反射面は、前記光軸に対して傾斜した反射面を含む
   ことを特徴とする観察装置。
7. 請求項５又は請求項６に記載の観察装置において、
   前記光偏向ユニットは、さらに、前記少なくとも１つの反射面の前記光軸に対する角度を調整する調整部を含む
   ことを特徴とする観察装置。
8. 請求項６又は請求項７に記載の観察装置において、
   前記光軸に対して傾斜した前記反射面は、基材表面に形成された、金属薄膜ミラー又は誘電体多層膜ミラーを含む
   ことを特徴とする観察装置。
9. 請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の観察装置において、
   前記光偏向ユニットは、さらに、前記光偏向ユニットへ入射した光を屈折する少なくとも１つの屈折面を含み、
   前記少なくとも１つの屈折面は、前記少なくとも１つの反射面と前記透過窓の間の光路上に設けられる
   ことを特徴とする観察装置。
10. 請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の観察装置において、
    前記光偏向ユニットは、さらに、前記光軸と交差する方向に整列した複数の屈折面を有するプリズム板を含み、
    前記複数の屈折面の各々は、
    前記光偏向ユニットへ入射した光を屈折する、前記光軸に対して傾斜した屈折面であり、
    前記少なくとも１つの反射面と前記透過窓の間の光路上に設けられる
    ことを特徴とする観察装置。
11. 請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の観察装置において、
    前記少なくとも１つの反射面は、前記光軸と交差する方向に整列した複数の傾斜した面を含むことを特徴とする観察装置。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の観察装置において、
    前記少なくとも１つの反射面は、入射光の一部を反射し、残りを透過する部分反射ミラー又はスプリッタである
    ことを特徴とする観察装置。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の観察装置において、
    前記光偏向ユニットは、さらに、前記透過窓とは対向しない第１の面を含み、
    前記第１の面の少なくとも一部は、前記透過窓と平行な平面である
    ことを特徴とする観察装置。
14. 請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の光偏向ユニット。
15. 筐体内から前記筐体外へ向けて光を出射し、
    前記筐体外へ出射した光を前記筐体の透過窓へ向う第１の方向へ光偏向ユニットで偏向し、
    撮像素子上に前記透過窓に載置された容器内の試料の像を形成するために、前記透過窓を透過することによって前記筐体内に入射した光を前記筐体内の光学系で集光し、
    前記第１の方向と前記光学系の光軸との間の角度である出射角は、前記筐体外へ出射した光が前記光偏向ユニットへ入射する第２の方向と前記光軸との間の角度である入射角とは異なる
    ことを特徴とする像形成方法。

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