JP5996793B2 - 標本観察装置及び標本観察方法 - Google Patents

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Description

本発明は、標本観察装置及び標本観察方法に関するものである。
無色透明な標本を観察する方法として、変調コントラスト法がある。変調コントラスト法を行う観察装置では、照明光学系に開口板が配置され、観察光学系に変調器が配置されている。ここで、開口板と変調器とは共役な関係になっている。また、開口板には、光軸（開口板の中心）から離れた位置に透過部が矩形状に形成されている。一方、変調器には、互いに異なる透過率を持つ領域が複数形成されている。これらの領域は、隣接して形成されている。また、これらの領域は、いずれも透過部の像を含み得る大きさ（幅）になっている。
上述のように、透過部は光軸から離れた位置に形成されている。そのため、透過部を通過した照明光は、標本を斜め方向から照明するように、コンデンサレンズから出射する。コンデンサレンズを出射した照明光は標本を透過して、変調器に到達する。ここで、変調器には、例えば、３つの領域Ａ（透過率１００％）、領域Ｂ（透過率２０％）及び領域Ｃ（透過率０％）が形成されているとする。
標本の表面が平坦な場合、標本を透過した光束は変調器の領域Ｂに到達する。その結果、領域Ｂの透過率に応じた明るさの標本像が形成される。また、標本の表面が右肩上がりの斜面となっていると、標本を透過するとき光束は右方へ屈折する。この場合、標本を透過した光束は変調器の領域Ｃに到達する。その結果、領域Ｃの透過率に応じた明るさの標本像が形成される。また、標本の表面が左肩上がりの斜面となっていると、標本を透過するとき光束は左方へ屈折する。この場合、標本を透過した光束は変調器の領域Ａに到達する。その結果、領域Ａの透過率に応じた明るさの標本像が形成される。このように、標本が無色透明で、平坦面と斜面とを有する場合、標本像は、平坦面部分が灰色に、斜面部分が黒又は白く見える。
このように、変調コントラスト法では、標本が無色透明であっても、陰影（明暗）を持つ立体感のある像として観察することが可能となる。このような変調コントラスト法を用いた観察装置として、特許文献１や特許文献２に記載の観察装置がある。
特開昭５１−２９１４９号公報 特開２００４−１２６５９０号公報
特許文献１や特許文献２の観察装置では、変調器に、互いに透過率が異なる複数の領域が形成されている。この変調器は、対物レンズの内部に配置されている。さらに、変調器に形成された複数の領域は、矩形状（短冊状）に形成されている。一方、開口板の透過部も矩形状に形成されている。
ここで、対物レンズを顕微鏡本体に固定すると、対物レンズの瞳面内での複数の領域の位置が決まる。特許文献１や特許文献２の装置では、領域と透過部とが共役な関係となるように、開口板の調整を行わなくてはならない。具体的には、領域の長軸方向と透過部の長軸方向とを一致させなくてはならない。そのため、特許文献１や特許文献２の装置では、開口板の位置調整が煩雑になる。
また、特許文献１や特許文献２の装置では、対物レンズを装置に固定した時点で、対物レンズの瞳面内での複数の領域の位置が決まる。そのため、陰影が発生する方向は、複数の領域の位置に対応する方向に限られてしまう。
また、特許文献１や特許文献２の装置では、変調器が対物レンズの内部に配置されている。そのため、変調コントラスト法以外の観察法を行う場合には、変調器を取り除くか、対物レンズを取り替える必要がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、陰影の発生方向が限定されない標本観察装置及び標本観察方法を提供することを目的とする。また、開口部材の位置調整が簡素な標本観察装置及び標本観察方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の標本観察装置は、
照明光学系と、観察光学系と、を備え、
照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、
観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、
開口部材は、遮光部又は減光部と、透過部と、を有し、
開口部材は、遮光部又は減光部が照明光学系の光軸を含むように配置され、
透過部は、遮光部又は減光部の外縁よりも外側に位置し、
対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成され、
対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする。
また、本発明の別の標本観察装置は、
照明光学系と、観察光学系と、を備え、
照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、を有し、
観察光学系は、対物レンズと、開口部材と、結像レンズと、を有し、
開口部材は、遮光部又は減光部と、透過部と、を有し、
開口部材は、遮光部又は減光部が観察光学系の光軸を含むように配置され、
透過部は、遮光部又は減光部の外縁よりも外側に位置し、
透過部の内縁と透過部の外縁との間に、コンデンサレンズの瞳の外縁の像が形成されることを特徴とする。
また、本発明の標本観察方法は、
対物レンズの光軸と交差するように、所定の幅の光束を標本に照射して標本を観察する方法であって、
所定の幅の光束のうち、最も内側の光が、対物レンズの瞳の外縁よりも内側を通過し、
所定の幅の光束のうち、最も外側の光が、対物レンズの瞳の外縁よりも外側を通過することを特徴とする。
本発明によれば、陰影の発生方向が限定されない標本観察装置及び標本観察方法を提供できる。また、開口部材の位置調整が簡素な標本観察装置及び標本観察方法を提供できる。
実施形態の標本観察装置の構成を示す図である。 開口部材の構成を示す図であって、（ａ）は不透明な部材で構成された開口部材を示す図、（ｂ）は透明な部材で構成された開口部材を示す図である。 標本が存在しない場合の対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図であって、（ａ）は標本位置における光の屈折の様子を示す図、（ｂ）は対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図、（ｃ）は対物レンズの瞳を通過する光束の様子を示す図である。 標本が存在する場合の対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図であって、（ａ）は標本位置における光の屈折の様子を示す図、（ｂ）は対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図、（ｃ）は対物レンズの瞳を通過する光束の様子を示す図である。 本実施形態の標本観察装置で得られた標本の電子画像である。 対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図であって、（ａ）は、光軸から透過部の内縁までの長さ、光軸から透過部の外縁での長さ及び対物レンズの瞳の半径の関係を示す図、（ｂ）は対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれを示す図である。 （ａ）は対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれ量と、対物レンズの瞳を通過する光束の量との関係を示すグラフ、（ｂ）〜（ｄ）は、対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれを示す図であって、（ｂ）はずれがない場合、（ｃ）はずれが少ない場合、（ｄ）はずれが多い場合、を示す。 対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図あって、（ａ）は標本が存在しない場合の図、（ｂ）は標本が存在する場合の図である。 （ａ）は対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれ量と、対物レンズの瞳を通過する光束の量との関係を示すグラフ、（ｂ）〜（ｄ）は、対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれを示す図であって、（ｂ）はずれがない場合、（ｃ）はずれが少ない場合、（ｄ）はずれが多い場合、を示す。 開口部材に関する図であって、（ａ）は透過部の透過率が連続的に変化している開口部材を示す図、（ｂ）は透過部の透過率がステップ状に変化している開口部材を示す図である。 開口部材の構成を示す図であって、複数の光源が透過部に配置されている場合の図である。 実施形態の別の標本観察装置の構成を示す図である。 （ａ）は標本の表面の傾きと、標本から出射する光の向きとの関係を示すグラフ、（ｂ）は計算に用いたモデルを示す図、（ｃ）〜（ｆ）は標本のモデルを示す図である。 開口部材の構造を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図であって、遮光部を片面だけに形成した図、（ｃ）は断面図であって、遮光部を両面に形成した図である。 開口部材の構造を示す図であって、（ａ）は２つの透明な部材で構成された開口部材を示す断面図、（ｂ）は２つの不透明な部材で構成された開口部材を示す上面図である。 移動機構の構成を示す断面図であって、（ａ）は１つの回転板で構成された移動機構を示す図、（ｂ）は２つの回転板で構成された移動機構を示す図、（ｃ）は２つの回転板で構成された別の移動機構を示す図である。 開口部材の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は透過部の拡大図であって、微小開口の直径を同一にしたときの図、（ｃ）は透過部の拡大図であって、微小開口の直径を異ならせたときの図である。 開口部材の構成を示す図であって、（ａ）は透明な部材に減光部を設けた開口部材を示す図、（ｂ）は減光フィルタに開口部を設けた開口部材を示す図、（ｃ）は不透明な部材に微小開口を設けた開口部材を示す図である。 中心に透過部を有する開口部材の構成を示す図である。 開口部材の構成を示す図である。 照明光学系に反射光学系を用いた構成を示す図である。 照明光学系に別の反射光学系を用いた構成を示す図である。 画像処理の一例であって、（ａ）は第１の位置における標本の電子画像、（ｂ）は第２の位置における標本の電子画像、（ｃ）は２つの電子画像を加算したときの画像である。 画像処理の一例であって、（ａ）は第１の位置における標本の電子画像、（ｂ）は第２の位置における標本の電子画像、（ｃ）は２つの電子画像を減算したときの画像である。 画像処理の一例であって、（ａ）は本実施形態の標本観察方法で取得した標本の電子画像、（ｂ）は位相差観察法で取得した標本の電子画像、（ｃ）は２つの電子画像を加算したときの画像である。 本実施形態の別の標本観察装置の構成を示す図である。 開口部材の構成を示す図であって、（ａ）は照明光学系に配置された開口部材を示す図、（ｂ）は観察光学系に配置された開口部材を示す図である。 標本が存在しない場合のコンデンサレンズの瞳の像と開口部材との関係を示す図であって、（ａ）は標本位置における光の屈折の様子を示す図、（ｂ）はコンデンサレンズの瞳の像と開口部材との関係を示す図である。 標本が存在する場合のコンデンサレンズの瞳の像と開口部材との関係を示す図であって、（ａ）は標本位置における光の屈折の様子を示す図、（ｂ）はコンデンサレンズの瞳の像と開口部材との関係を示す図である。 所定の透過部を有する開口部材を示す図である。 複数の透過部を有する開口部材を示す図であって、（ａ）は照明側開口部材を示す図、（ｂ）は観察側開口部材を示す図である。 所定の波長域の光を遮光する特性を有する開口部材を示す図である。 画像処理装置を備えた標本観察装置の構成を示す図である。 本実施形態の標本観察装置で得られた標本の電子画像であって、（ａ）は原画像、（ｂ）はエッジ検出フィルタを適用した後の画像である。 本実施形態の標本観察装置で得られた標本の電子画像であって、（ａ）は２値化処理を行った後の画像、（ｂ）はモフォロジー処理を行った後の画像である。 位相差観察で得られた標本の電子画像であって、（ａ）は原画像、（ｂ）はエッジ検出フィルタを適用した後の画像である。 照明光の一部の領域が遮光された状態を説明するための図であって、（ａ）はアキシコンプリズムの図、（ｂ）はアキシコンプリズムの配置例を示す図、（ｃ）は照明光の集光状態を示す図である。
本発明のある態様にかかる実施形態の作用効果を説明する。なお、本実施形態の作用効果を具体的に説明するに際しては、具体的な例を示して説明することになる。しかし、それらの例示される態様はあくまでも本発明に含まれる態様のうちの一部に過ぎず、その態様には数多くのバリエーションが存在する。したがって、本発明は例示される態様に限定されるものではない。
実施形態の標本観察装置及び標本観察方法について説明する。以下の各実施形態の標本観察装置及び標本観察方法は、明視野観察の状態で用いられるものである。本実施形態における明視野観察では、蛍光観察のように、励起フィルタ、ダイクロイックミラー、吸収フィルタからなる蛍光ミラーユニットは用いられない。よって、明視野観察の状態では、標本が無色透明の場合、標本像を形成する光（以下、適宜、「結像光」という）の波長帯域は、標本を照明する光（以下、適宜、「照明光」という）の波長帯域のうちの一部と一致しているか、又は結像光の波長帯域と照明光の波長帯域とは一致している。
また、本実施形態の標本観察装置及び標本観察方法における明視野観察では、位相差観察における位相膜や、微分干渉観察における微分干渉プリズムは用いられない。また、本実施形態における明視野観察では、変調コントラスト観察における変調器は用いられない。
本実施形態の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、開口部材は、遮光部と、透過部と、を有し、開口部材は、遮光部が照明光学系の光軸を含むように配置され、透過部は、遮光部の外縁よりも外側に位置し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする。
本実施形態の標本観察装置について、図１を用いて説明する。図１は本実施形態の標本観察装置の構成を示す図である。
標本観察装置１００は、例えば、正立型顕微鏡であって、照明光学系と観察光学系とを備える。照明光学系は、光源１と、コンデンサレンズ４と、開口部材５とを有する。なお、必要に応じて、照明光学系は、レンズ２やレンズ３を有する。一方、観察光学系は、対物レンズ８と結像レンズ１０とを有する。
光源１から出射した光は、レンズ２とレンズ３を通過して、コンデンサレンズ４に到達する。コンデンサレンズ４には、開口部材５が設けられている。ここでは、コンデンサレンズ４と開口部材５とが、一体で構成されている。しかしながら、開口部材５とコンデンサレンズ４とを、それぞれ別体で構成しても良い。
開口部材５について説明する。開口部材の構成を図２に示す。（ａ）は不透明な部材で構成された開口部材を示し、（ｂ）は透明な部材で構成された開口部材を示している。
図２（ａ）に示すように、開口部材５は、遮光部５ａ１と透過部５ｂとを有する。更に、開口部材５は遮光部５ａ２を有する。遮光部５ａ１と５ａ２は不透明な部材、例えば、金属板で構成されている。透過部５ｂは金属板に形成された空隙（孔）である。
開口部材５では、遮光部５ａ１を保持するために、遮光部５ａ１と遮光部５ａ２との間に接続部５ａ３が３つ形成されている。そのため、透過部５ｂは３つに分かれている。透過部５ｂの各々形状は略扇状（離散的な輪帯形状）になっている。なお、接続部５ａ３の数は３つに限定されない。
開口部材５は、遮光部５ａ１が照明光学系の光軸を含むように配置されている。また、遮光部５ａ１の外縁５ｃは、照明光学系の光軸から所定の距離だけ離れた位置にある。よって、開口部材５に入射した照明光は、光束の中心が遮光部５ａ１によって遮光される。ここで、遮光部５ａ１と透過部５ｂとの境が、遮光部５ａ１の外縁５ｃになる。
遮光部５ａ２は、遮光部５ａ１や透過部５ｂよりも外側（光軸から離れる方向）に位置している。ここで、透過部５ｂと遮光部５ａ２との境が、遮光部５ａ２の内縁５ｄになる。
透過部５ｂは、遮光部５ａ１の外縁５ｃよりも外側に位置している。ここで、遮光部５ａ１と透過部５ｂとの境が、透過部５ｂの内縁になる。また、透過部５ｂと遮光部５ａ２との境が、透過部５ｂの外縁になる。よって、５ｃは、遮光部５ａ１の外縁と透過部５ｂの内縁とを示し、５ｄは、遮光部５ａ２の内縁と透過部５ｂの外縁とを示している。
また、図２（ｂ）に示すように、開口部材５’は、遮光部５’ａ１と透過部５’ｂとを有する。更に、開口部材５’は遮光部５’ａ２を有する。遮光部５’ａ１、５’ａ２及び透過部５’ｂは透明な部材、例えば、ガラス板や樹脂板で構成されている。遮光部５’ａ１と５’ａ２は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。一方、透過部５’ｂには何も塗布されていない。よって、透過部５’ｂはガラス板そのものである。
開口部材５’では、透過部５’ｂの形状は円環になっている。これは、遮光部５’ａ２を保持する必要が無いからである。そのため、開口部材５’では、遮光部５’ａ１と遮光部５’ａ２との間に接続部は形成されていない。
なお、開口部材５’と開口部材５との主な違いは、材料と接続部の有無である。よって、遮光部５’ａ１、５’ａ２及び透過部５’ｂについての詳細な説明は省略する。
なお、開口部材５の遮光部５ａ２と接続部５ａ３や開口部材５’の遮光部５’ａ２は、必ずしも必要ではない。例えば、照明光の光束径（直径）を、透過部５ｂの外縁や透過部５’ｂの外縁と一致させるようにすれば良い。
以上のように、開口部材５、５’は遮光部５ａ１、５’ａ１と透過部５ｂ、５’ｂとを備えている。よって、開口部材５、５’からは、略円環状又は円環状（以下、適宜、「円環状」という）の照明光が出射する。
図１に戻って説明を続ける。開口部材５と光源１とは共役な関係になっている。よって、光源１から出射した照明光は、開口部材５の位置で集光する。すなわち、開口部材５の位置に光源１の像が形成される。
開口部材５から出射した照明光は、コンデンサレンズ４に入射する。ここで、開口部材５の位置は、コンデンサレンズ４の焦点位置（あるいは、コンデンサレンズ４の瞳位置）と一致している。そのため、コンデンサレンズ４から出射する照明光は、平行光になる。また、透過部の形状が円環状になっているので、照明光の形状も円環状になる。そのため、コンデンサレンズ４から出射する照明光は、観察光学系の光軸（照明光学系の光軸）と交差するように出射する。
コンデンサレンズ４から出射した照明光は、標本７に到達する。標本７は保持部材６上に載置されている。標本７は、例えば細胞であって、無色透明である。
標本７を透過した光、すなわち、結像光は顕微鏡対物レンズ８（以下、適宜、「対物レンズ」という）に入射する。この対物レンズ８は、例えば、明視野観察用の顕微鏡対物レンズである。よって、対物レンズ８の光路中にはレンズが存在するだけで、位相板や変調板のように光の強度や位相を変化させる光学部材は存在していない。
対物レンズ８から出射した結像光は、結像レンズ１０に入射する。そして、結像レンズ１０を出射した結像光によって、像位置１１に標本７の像が形成される。
図１に示すように、標本７を透過した平行光は、対物レンズの瞳９に集光する。このように、対物レンズの瞳９と開口部材５とは共役な関係になっている。よって、対物レンズの瞳９の位置に開口部材５の像が形成される。
対物レンズの瞳９と開口部材５の像との関係について説明する。なお、以下の説明では、開口部材として、図２（ｂ）に示す開口部材５’が用いられているものとする。
図３は、対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図であって、標本が存在しない場合を示している。（ａ）は標本位置における光の屈折の様子を示す図、（ｂ）は対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図、（ｃ）は対物レンズの瞳を通過する光束の様子を示す図である。なお、標本が存在しない場合には、標本は存在するものの、その表面が平坦になっている場合が含まれる。
また、図４は、対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図であって、標本が存在する場合を示している。（ａ）は標本位置における光の屈折の様子を示す図、（ｂ）は対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図、（ｃ）は対物レンズの瞳を通過する光束の様子を示す図である。なお、標本が存在する場合とは、標本の表面が傾斜している（非平坦になっている）場合である。よって、標本は存在するものの、その表面が平坦になっている場合は、標本が存在する場合に含まれない。
標本が存在しない場合、図３（ａ）に示すように、保持部材６へ入射する光と保持部材６から出射する光とは、光の進行方向が同じになる。その結果、対物レンズの瞳位置に形成される開口部材の像は、図３（ｂ）に示すようになる。なお、符号９で示す円（円周）は対物レンズの瞳の外縁で、円（円周）の内側が対物レンズの瞳になる。
図３（ｂ）に示すように、透過部の像２０の形状は円環で、遮光部の像２１の形状は円で、対物レンズの瞳９の形状は円である。そして、透過部の像２０と、遮光部の像２１と、対物レンズの瞳９とが同心状になっている。また、透過部の像２０の中心と、遮光部の像２１の中心と、対物レンズの瞳９の中心とは一致している。遮光部の像２１は、例えば、図２における遮光部５ａ１や５’ａ１の像である。
ここで、透過部の像２０の中心とは、透過部の外縁の像２０ａを形作る円の中心のことである（透過部の像２０は円環なので、透過部の像２０の中心は、透過部の内縁の像２０ｂを形作る円の中心でもある）。
そして、透過部の内縁の像２０ｂは、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側（光軸に近づく方向）に位置している。また、透過部の外縁の像２０ａは、対物レンズの瞳９の外縁よりも外側（光軸から離れる方向）に位置している。このように、本実施形態の標本観察装置では、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像２０ｂが形成され、対物レンズの瞳９の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像２０ａが形成される。
ここで、対物レンズの瞳９の外縁よりも外側の光は、対物レンズの瞳９を通過しない（対物レンズ８から出射しない）。よって、対物レンズの瞳９を通過する光束の領域は、図３（ｃ）に示すように、透過部の内縁の像２０ｂから対物レンズの瞳９の外縁までの間の領域になる。そして、この領域全体の面積が、標本像の明るさに対応する。
一方、標本が存在する場合、図４（ａ）に示すように、保持部材６へ入射する光と標本から出射する光とは、光の進行方向が異なる。その結果、対物レンズの瞳位置に形成される開口部材の像は、図４（ｂ）に示すようになる。なお、図４（ｂ）においても、符号９で示す円（円周）は対物レンズの瞳の外縁で、円（円周）の内側が対物レンズの瞳になる。
図４（ｂ）に示すように、透過部の像２０の形状は円環で、遮光部の像２１の形状は円で、対物レンズの瞳９の形状は円である。ただし、透過部の像２０及び遮光部の像２１と、対物レンズの瞳９とは同心状になっていない。また、透過部の像２０の中心及び遮光部の像２１の中心と、対物レンズの瞳９の中心とは一致していない。すなわち対物レンズの瞳９の中心に対して、透過部の像２０の中心及び遮光部の像２１の中心は紙面内の左方向にずれている。
また、対物レンズの瞳９を通過する光束の領域は、図４（ｃ）に示すように、透過部の内縁の像２０ｂから対物レンズの瞳９の外縁までの間の領域になる。そして、この領域全体の面積が、標本像の明るさに対応する。
ここで、図４（ｂ）では、透過部の内縁の像２０ｂは、対物レンズの瞳９の外縁の内側に位置している。言い換えると、図４（ｂ）では、遮光部の像２１は、対物レンズの瞳９の外縁の内側に位置している。これは、標本の表面の傾斜が小さいからである。一方、標本が存在しない場合でも、遮光部の像２１は、対物レンズの瞳９の外縁の内側に位置している。そのため、標本が存在する場合であっても、標本の表面の傾斜が小さいと、標本像の明るさは、標本が存在しない場合と同じになる。
しかしながら、標本の表面の傾斜が更に大きくなると、対物レンズの瞳９の中心に対する透過部の像２０の中心のずれ（以下、適宜、「透過部の像のずれ」という）が更に大きくなる。この場合、後述（図７）するように、透過部の内縁の像２０ｂの一部が、対物レンズの瞳９の外縁よりも外側に位置するようになる。また、透過部の外縁の像２０ａの一部が、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側に位置するようになる。言い換えると、遮光部の像２１の一部が、対物レンズの瞳９の外縁の外側に位置する。その結果、対物レンズの瞳９を通過する光束の領域は大きく変化する。すなわち、標本が存在しない場合と、標本像の明るさが異なる。
このように、本実施形態の標本観察装置では、対物レンズの光軸と交差するように、所定の幅の光束を標本に照射して標本の観察を行う方法であって、所定の幅の光束のうち、最も内側の光が対物レンズの瞳の外縁よりも内側を通過し、所定の幅の光束のうち、最も外側の光が対物レンズの瞳の外縁よりも外側を通過するようにして、標本の観察を行う方法を用いている。
これにより、本実施形態の標本観察装置では、標本における形状の変化（傾斜の変化）が、透過部の像のずれの変化に変換される。そして、透過部の像のずれの変化によって、対物レンズの瞳を通過する光束の量に変化が生じる。すなわち、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
しかも、本実施形態の標本観察装置では、変調コントラスト法のように変調器を用いる必要がない。そのため、変調器に対する開口部材の位置調整が不要になる。その結果、開口部材の位置調整が簡素になる。更に、変調器を用いないことで、対物レンズは明視野観察法の対物レンズを使用できる。よって、同じ対物レンズで、様々な観察方法（例えば、明視野観察や、蛍光観察や、偏光観察等の観察方法）が手軽に行える。
また、陰影の発生方向は、対物レンズの瞳９に対する透過部の像２０のずれの方向で決まるが、透過部の像のずれの方向は制限されない。そのため、本実施形態の標本観察装置では、陰影の発生方向が限定されない。
また、本実施形態における、対物レンズを備える標本観察装置用の開口部材は、標本観察装置の照明光学系に配置され、遮光部と、透過部と、を有し、透過部は遮光部の外縁よりも外側に位置し、透過部は、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に透過部の内縁の像が形成され、かつ、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成できるように形成されている。
このような対物レンズを備える標本観察装置用の開口部材を、標本観察装置に適用する場合、対物レンズに応じたリング状の照明光を対物レンズに照射することができる。また、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に透過部の内縁の像が形成され、かつ、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成されるため、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。
本実施形態の標本観察装置における観察結果の例を図５に示す。図５は、細胞の電子画像である。図５に示すように、本実施形態の標本観察装置によれば、無色透明な細胞の輪郭や内部構造を明瞭に観察できる。
また、本実施形態の標本観察装置では、対物レンズの瞳位置における遮光部の像の面積は、対物レンズの瞳の面積の５０％以上であることが好ましい。
このようにすることで、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
なお、対物レンズの瞳の５０％範囲を遮光できない場合、透過部の内縁の像２０ｂから対物レンズの瞳９の外縁までの間隔が広くなり過ぎる。この場合、透過部の像２０のずれがある場合とずれがない場合とで、対物レンズの瞳９を通過する光束の量に差がつきにくくなくなる。そのため、標本における形状の変化を明暗の変化として検出することが困難になる。その結果、陰影のある標本像を得ることが困難になる。あるいは、標本像のコントラストが悪くなってしまう。
なお、対物レンズの瞳位置における遮光部の像の面積は、対物レンズの瞳の面積の７０％以上が良い。更に、対物レンズの瞳位置における遮光部の像の面積は、対物レンズの瞳の面積の８５％以上がなお良い。
また、本実施形態の標本観察装置では、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
Ｒ0×β＜Ｒob＜Ｒ1×β （１）
ここで、
Ｒ0は、観察光学系の光軸から透過部の内縁までの長さ、
Ｒ1は、観察光学系の光軸から透過部の外縁までの長さ、
Ｒobは、対物レンズの瞳の半径、
βは、対物レンズの焦点距離をコンデンサレンズの焦点距離で割った値、
である。
条件式（１）を満足することで、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
図６は、対物レンズの瞳と開口部材の像との関係を示す図である。ここで、図６（ａ）に、光軸から透過部の内縁までの長さＲ0、光軸から透過部の外縁までの長さＲ1及び対物レンズの瞳の半径Ｒobの関係を示している。
図６（ａ）に示すように、Ｒ0、Ｒ1及びＲobの関係は、Ｒ0×β＜Ｒob、Ｒob＜Ｒ1×βになっている。Ｒ0×β＜Ｒobとなるようにすることで、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成される。また、Ｒob＜Ｒ1×βとなるようにすることで、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成される。その結果、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。
なお、開口部材の形状は、軸対称な形状であることが好ましい。このようにすることで、陰影の発生方向が限定されない。
なお、軸対称な形状としては、例えば、円や多角形がある。遮光部の形状を円とし、透過部の形状を円環とすると、Ｒ0は円環の内縁の半径、Ｒ1は円環の外縁の半径である。また、遮光部の形状を多角形とし、透過部の形状を環状の多角形とすると、Ｒ0は透過部の内側の多角形に内接する円の半径、Ｒ1は透過部の外側の多角形に外接する円の半径である。
また、本実施形態の標本観察装置では、対物レンズの瞳位置において、透過部の像の中心は、対物レンズの瞳の中心と一致することが好ましい。
このようにすることで、陰影の発生方向が限定されない。
また、本実施形態の標本観察装置では、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
（Ｒob−Ｒ0×β）／（Ｒ1×β−Ｒob）＜１ （２）
ここで、
Ｒ0は、観察光学系の光軸から透過部の内縁までの長さ、
Ｒ1は、観察光学系の光軸から透過部の外縁までの長さ、
Ｒobは、対物レンズの瞳の半径、
βは、対物レンズの焦点距離をコンデンサレンズの焦点距離で割った値、
である。
条件式（２）を満足することで、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
図６（ｂ）は対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれを示す図である。図６（ｂ）では、対物レンズの瞳の中心に対して、開口部材の像の中心がずれている。このずれ量をΔ、対物レンズの瞳を通過する光束の領域（面積）をＳで示している。なお、図６（ｂ）では、遮光部の像（例えば、図３に示す遮光部の像２１）の形状が円で、透過部の像の形状が円環で、しかも両者が同心状になっている。このような場合、透過部の像のずれは、対物レンズの瞳の中心に対する開口部材の像の中心のずれと等しい。よって、図６（ｂ）におけるずれ量Δは、透過部の像のずれ量でもある。
図６（ｂ）において、ずれ量Δを変化させると、面積Ｓも変化する。そこで、ずれ量Δを変化させて、そのときの面積Ｓを求めた結果を図７に示す。図７において（ａ）は、対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれ量と、対物レンズの瞳を通過する光束の量との関係を示すグラフ、（ｂ）〜（ｄ）は、対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれを示す図である。ここで、（ｂ）はずれがない場合、（ｃ）はずれが少ない場合、（ｄ）はずれが多い場合、を示す。
図７（ａ）では、Ｒ0×β＝０．９７×Ｒob、Ｒ1×β＝１．１５×Ｒobで、計算を行っている。また、透過部の透過率は１００％にしている。また、図７（ａ）において、横軸の数値は、ずれ量Δを対物レンズの瞳の半径Ｒobで規格化している。また、縦軸の数値は、ずれ量Δが０のときの面積（π（Ｒob ２−（Ｒ0×β）２））で規格化している。
なお、面積Ｓは対物レンズの瞳を通過する光束の範囲を示している。よって、面積Ｓは光束の量Ｉに置き換えることができる。そこで、図７（ａ）では、縦軸の変数としてＩを用いている。
標本が存在しない場合（あるいは、標本の表面が平坦な場合）、ずれ量Δは０である。この場合、対物レンズの瞳と開口部材の像との関係はＡのようになる（図７（ｂ））。よって、矢印Ａで示すように、光束の量Ｉは１になる。
次に、標本が存在する場合、ずれ量Δは０でない。ここで、標本の表面の傾斜が小さいと、対物レンズの瞳と開口部材の像との関係はＢのようになる（図７（ｃ））。しかしながら、ＡとＢとでは、遮光部の像の位置は対物レンズの瞳内において異なっているものの、どちらも、対物レンズの瞳の外縁の内側に遮光部の像が位置している。そのため、矢印Ｂで示すように、光束の量Ｉは１になる。
一方、標本の表面の傾斜が大きいと、対物レンズの瞳と開口部材の像との関係はＣのようになる。この場合、遮光部の像の一部が対物レンズの瞳の外側に位置する状態になる（図７（ｄ））。そのため、矢印Ｃで示すように、光束の量Ｉは１よりも大きくなる。
このように、本実施形態の標本観察装置では、矢印Ｂから矢印Ｃまでの間で、ずれ量Δの変化に応じて光束の量Ｉが変化する。そのため、本実施形態の標本観察装置によれば、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
なお、本実施形態において、「対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成される」には、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、図７（ｂ）が示すように、透過部の内縁の像が全部含まれる場合のみならず、図７（ｃ）が示すように、透過部の内縁の像が一部含まれる場合も含まれる。
なお、（Ｒob−Ｒ0×β）が大きくなりすぎると、条件式（２）を満足しなくなる。この場合、遮光部の像の大きさが小さくなりすぎる。そのため、矢印Ａから矢印Ｂまでの間が長くなってしまう。この場合、標本における細やかな形状の変化（傾斜の変化）を、明暗の変化として検出することが難しくなる。
また、（Ｒ1×β−Ｒob）が小さくなり過ぎると、条件式（２）を満足しなくなる。この場合、透過部の外縁の像から対物レンズの瞳の外縁までの間隔が狭くなりすぎる。ずれ量Δが大きくなると、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に円環状の遮光部（例えば、図２（ｂ）の遮光部５’ａ２）が位置するようになる。そのため、対物レンズの瞳を通過する光束が少なくなる。その結果、標本像が暗くなる。
また、本実施形態の標本観察装置では、以下の条件式（３）、（４）を満足することが好ましい。
０．７≦（Ｒ0×β）／Ｒob＜１ （３）
１＜（Ｒ1×β）／Ｒob≦２ （４）
ここで、
Ｒ0は、観察光学系の光軸から透過部の内縁までの長さ、
Ｒ1は、観察光学系の光軸から透過部の外縁までの長さ、
Ｒobは、対物レンズの瞳の半径、
βは、対物レンズの焦点距離をコンデンサレンズの焦点距離で割った値、
である。
条件式（３）の下限値を下回ると、透過部の内縁の像から対物レンズの瞳の外縁までの間隔が広くなり過ぎる。この場合、ずれ量Δが０の場合と０でない場合とで、対物レンズの瞳を通過する光束の量に差がつきにくくなくなる。そのため、標本における形状の変化を、明暗の変化として検出することが困難になる。その結果、陰影のある標本像を得ることが困難になる。あるいは、標本像のコントラストが悪くなってしまう。
条件式（３）の上限値を上回ると、透過部の像が、常に対物レンズの瞳の外側に位置する。そのため、標本における形状の変化を、明暗の変化として検出することができない。よって、条件式（３）の上限値を上回ることはない。
条件式（４）の下限値を下回ると、透過部の像が、対物レンズの瞳の内側に位置する。そのため、標本における形状の変化を、明暗の変化として検出することが困難になる。よって、条件式（４）の下限値を下回ることはない。
条件式（４）の上限値を上回らないようにすることで、対物レンズの有効口径よりも外側の部分を通過する光束を少なくできる。そのため、フレアやゴーストの発生を防止できる。
なお、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足すると良い。
０．８≦（Ｒ0×β）／Ｒob＜１ （３’）
さらに、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３”）を満足するとなお良い。
０．９≦（Ｒ0×β）／Ｒob＜１ （３”）
なお、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足すると良い。
１＜（Ｒ1×β）／Ｒob≦１．５ （４’）
さらに、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４”）を満足するとなお良い。
１＜（Ｒ1×β）／Ｒob≦１．３ （４”）
また、条件式（３）、（３’）、（３”）において、上限値を、０．９９、更には０．９８とすることが好ましい。また、条件式（４）、（４’）、（４”）において、下限値を、１．０１や１．０５、更には１．１０とすることが好ましい。
また、本実施形態の標本観察装置では、透過部における透過率は場所によって異なることが好ましい。また、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
Ｔin＜Ｔout （５）
ここで、
Ｔinは、透過部の内縁近傍における透過率、
Ｔoutは、透過部の外側近傍における透過率、
である。
上述のように、透過部の全ての場所で透過率が同じ場合、ずれ量Δが変化しても光束の量Ｉが変化しない状態（図７、矢印Ａから矢印Ｂまでの間）が生じる。そこで、透過部における透過率を場所によって異ならせることが好ましい。また、このとき、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
Ｔin＜Ｔout （５）
ここで、
Ｔinは、透過部の内縁近傍における透過率、
Ｔoutは、透過部の外側近傍における透過率、
である。
条件式（５）を満足することで、ずれ量Δが変化しても光束の量Ｉが変化しない状態を少なくすることができる。その結果、標本におけるより細やかな形状の変化（傾斜の変化）を、明暗の変化として検出することができる。
図８は、対物レンズの瞳と開口部材の像の関係を示す図であって、（ａ）は標本が存在しない場合、（ｂ）は標本が存在する場合を示している。図８では図示を省略しているが、開口部材は、透過率は場所によって異なる透過部を有している。
標本が存在しない場合、図８（ａ）に示すように、透過部の像３０の形状は円環で、対物レンズの瞳９の形状は円である。そして、透過部の像３０と対物レンズの瞳９とが同心状になっている。また、透過部の像３０の中心と対物レンズの瞳９の中心とは一致している。
透過部の像３０は、領域３１と領域３２とからなる。領域３１は、対物レンズの瞳９の外縁から透過部の外縁の像３０ａまでの間の領域である。また、領域３２は、透過部の内縁の像３０ｂから対物レンズの瞳９の外縁までの間の領域である。そして、領域３１を形成する開口部材５の透過部の透過率が、領域３２を形成する開口部材５の透過部の透過率よりも高くなっている。
標本が存在しない場合、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側には、領域３２のみが位置する状態になる。よって、この領域全体の面積が、標本像の明るさに対応する。
一方、標本が存在する場合、図８（ｂ）に示すように、透過部の像３０と対物レンズの瞳９とは同心状になっていない。また、透過部の像３０の中心と対物レンズの瞳９の中心は一致していない。すなわち、対物レンズの瞳９の中心に対して、透過部の像３０の中心が紙面内の左方向にずれている。
この場合、領域３２の一部は、対物レンズの瞳９の外縁よりも外側に位置する。一方、領域３１の一部が、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側に位置する。その結果、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側には、領域３１と領域３２とが位置する。よって、この領域全体の面積が、標本像の明るさに対応する。
上述のように、標本が存在しない場合は、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側に、領域３２のみが位置する。一方、標本が存在する場合は、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側に、領域３１と領域３２とが位置する。そのため、標本が存在しない場合と標本が存在する場合とで、標本像の明るさに差が生じる。
標本が存在する場合、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側では、領域３１の占める割合が増え、領域３２の占める割合が減る。よって、標本像の明るさは、標本が存在する場合の方が、標本が存在しない場合よりも明るくなる。
また、標本が存在しない場合と標本が存在する場合のいずれにおいても、遮光部の像は、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側に位置している。それにもかかわらず、上述のように、標本が存在しない場合と標本が存在する場合とで、標本像の明るさに差が生じる。
ずれ量Δを変化させて、そのときの面積Ｓを求めた結果を図９に示す。図９において（ａ）は、対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれ量と、対物レンズの瞳を通過する光束の量との関係を示すグラフ、（ｂ）〜（ｄ）は、対物レンズの瞳に対する開口部材の像のずれを示す図である。ここで、（ｂ）はずれがない場合、（ｃ）はずれが少ない場合、（ｄ）はずれが多い場合、を示す。
図９（ａ）では、Ｒ0×β＝０．９７×Ｒob、Ｒ1×β＝１．１５×Ｒobで、計算を行っている。また、透過部は２つの領域に分かれており、内側の領域（透過率が低い領域３２、図８）の透過率を５０％、外側の領域（透過率が高い領域３１、図８）の透過率を１００％にしている。また、図９（ａ）において、横軸と縦軸の数値は規格化されている。
また、図９においても、対物レンズの瞳と開口部材の像の関係を示す図をＡ（図９（ｂ））、Ｂ（図９（ｃ））、Ｃ（図９（ｄ））で示している。これらの図は、図７における対物レンズの瞳と開口部材の像の関係を示す図（Ａ、Ｂ、Ｃ）に対応するものなので、詳細な説明は省略する。
図７（ａ）と図９（ａ）とを比較すると分かるように、透過部における透過率が場所によって異なる開口部材では、矢印Ａから矢印Ｂまでの間においても、ずれ量Δの変化に応じて光束の量Ｉが変化する。したがって、本実施形態の観察装置によれば、標本における細やかな形状の変化（傾斜の変化）を、明暗の変化として検出することができる。
なお、標本が存在しない場合、対物レンズの瞳９の内側に位置する透過部（透過率が低い領域３２、図８）の透過率は、図９（ｂ）〜（ｄ）では５０％で、図７（ｂ）〜（ｄ）では１００％である。このように、ずれがない場合の透過率は、図９（ｂ）の方が図７（ｂ）よりも小さい。そのため、標本像の明るさは、図９（ｂ）の方が図７（ｂ）よりも暗くなる。
透過率が場所によって異なる透過部を有する開口部材の別の例を示す。図１０は、開口部材の構成を示す図であって、（ａ）は透過部の透過率が連続的に変化している開口部材を示し、（ｂ）は透過部の透過率がステップ状に変化している開口部材を示している。
図１０（ａ）に示すように、開口部材５０は、遮光部５０ａ１と透過部５０ｂとを有する。更に、開口部材５０は遮光部５０ａ２を有する。遮光部５０ａ１、５０ａ２及び透過部５０ｂは透明な部材、例えば、ガラス板で構成されている。遮光部５０ａ１と５０ａ２は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。
一方、透過部５０ｂでは、透過率が連続的に変化している。そのために、透過部５０ｂには、例えば、透過率が連続的に変化する反射膜（吸収膜）が形成されている。ここで、透過率が変化する方向は、中心から周辺（遮光部５０ａ１側から遮光部５０ａ２側）に向かう方向である。また、透過率は、中心から周辺に向かって、透過率が徐々に大きくなるように変化している。
また、図１０（ｂ）に示すように、開口部材５１は、遮光部５１ａ１と透過部５１ｂとを有する。更に、開口部材５１は遮光部５１ａ２を有する。遮光部５１ａ１、５１ａ２及び透過部５１ｂは透明な部材、例えば、ガラス板で構成されている。遮光部５１ａ１と５１ａ２は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。
一方、透過部５１ｂでは、透過率がステップ状に変化する領域と、透過率が一定の領域を有している。ここで、透過率がステップ状に変化する領域は遮光部５１ａ１側に位置し、透過率が一定の領域は遮光部５１ａ２側に位置している。透過率がステップ状に変化する領域では、遮光部５１ａ１の中心を軸とした円周に沿って、透過率が１００％の領域と透過率が０％の領域とが交互に形成されている。また、透過率が一定の領域は透過率が１００％になっている。透過率が１００％の領域と透過率が０％の領域の境界は矩形状になっているが、鋸歯状や正弦状であっても良い。また、各領域の透過率は、上述の値に限られない。
開口部材５０や開口部材５１では、透過部における透過率が場所によって異なる。したがって、このような開口部材を用いた本実施形態の観察装置によれば、標本における細やかな形状の変化（傾斜の変化）を、明暗の変化として検出することができる。
また、本実施形態の標本観察装置では、光源を複数有し、複数の光源が透過部に配置されていることが好ましい。この場合、図１において、光源１とレンズ２、３とを省略することができる。
図１１は、開口部材の構成を示す図であって、複数の光源が透過部に配置されている場合を示している。図１１に示すように、開口部材５３は、遮光部５３ａ１と透過部５３ｂとを有する。更に、開口部材５３は遮光部５３ａ２を有する。遮光部５３ａ１、５３ａ２及び透過部５３ｂは透明な部材、例えば、ガラス板で構成されている。遮光部５３ａ１と５３ａ２は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。
一方、透過部５３ｂには複数の光源、例えば、ＬＥＤ５３ｃが配置されている。図１１では、複数のＬＥＤ５３ｃを円環状に２列配置している。このようにすると、発光させる列の数を変化させることで、透過部の大きさ（幅）を変えることができる。また、ＬＥＤ５３ｃの明るさを異ならせることで、透過部における透過率を場所によって異ならせることができる。
なお、本実施形態の標本観察装置は、端的に言えば、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、複数の光源と、コンデンサレンズと、を有し、観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、複数の光源の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、複数の光源の外縁の像が形成される。
また、遮光部５３ａ１にもＬＥＤ５３ｃを配置しても良い。遮光部５３ａ１に配置したＬＥＤ５３ｃを消灯させたり点灯させたりすることで、観察方法に応じた照明が行える。
また、本実施形態の標本観察装置では、開口部材とは別の開口部材を有し、開口部材と別の開口部材とを移動させる移動機構を有することが好ましい。
このようにすることで、透過部の像の大きさや位置を変化させることができる。すなわち、開口部材を異なる開口部材に変更することで、光軸から透過部の内縁までの長さＲ0や光軸から透過部の外縁までの長さＲ1を、自由に変化させることができる。そのため、標本に応じて、陰影が最も良く発生するような照明状態を作り出すことができる。
さらに、位相差用対物レンズを使用する場合は以下の効果がある。照明開口に位相差観察用のリングスリットを用いれば位相差観察ができ、図２に示す開口部材を用いることで、本実施形態の標本観察装置による観察ができる。つまり、対物レンズを交換することなく、本実施形態の標本観察装置による観察と位相差観察とができる。なお、微分干渉観察やホフマンモジュレーションコントラスト観察などの方法でも、同様に対物レンズを交換することなく、本実施形態の標本観察装置による観察とこれらの観察ができる。
また、本実施形態の標本観察装置では、観察光学系は開口部材を有し、開口部材は対物レンズの瞳位置、あるいは対物レンズの瞳位置と共役な位置に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、透過部の像に対して、対物レンズの瞳の大きさを変化させることができる。そのため、標本に応じて、陰影を最も良く発生するようにできる。
また、ビネッティング（口径食）が生じると、標本の中心から出射して標本像の中心に到達する光束（以下、適宜、「軸上光束」という）と、標本の周辺から出射して標本像の周辺に到達する光束（以下、適宜、「軸外光束」という）とで、光束の大きさに違いが生じる。通常、ビネッティングが生じると、軸上光束の形状が円であるのに対して、軸外光束の形状は略楕円になる。
そのため、軸外光束において、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に透過部の像が形成される、という状態が生じる。そうすると、ズレ量△と光束の量Ｉの関係は、標本像の中心と周辺とで異なる。
そこで、観察光学系に開口部材を配置することで、ビネッティングを小さくすることができる。このようにすると、軸外光束の形状を円にすることができる。そのため、軸外光束においても、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成される。その結果、ズレ量△と光束の量Ｉの関係は、標本像の周辺においても中心と同じ関係になる。よって、中心から周辺にわたって明るさのむらがない標本像が得られる。
なお、ビネッティングの小さい対物レンズを用いても同様の効果が得られる。ビネッティングの小さい対物レンズでは、ビネッティングの大きい対物レンズに比べて、レンズの外径が大きいレンズが用いられる。この場合、軸外光束の径と軸上光束の径との差が、少なくなる。その結果、中心から周辺にわたって明るさのむらがない標本像が得られる。このようなことから、ビネッティングの小さい対物レンズを用いることが好ましい。
また、本実施形態の標本観察装置では、光源は単色光源であるか、又は照明光学系は波長選択手段を有することが好ましい。
照明光の波長域を狭くできるので、瞳の色収差の発生を抑制できる。そのため、標本像のコントラストを良くすることができる。
また、上述の本実施形態の標本観察装置と、以下に述べる本実施形態の標本観察装置では、画像処理装置を備えることが好ましい。
更にコントラストの良い画像が得られる。また、標本の画像を単色で得た場合、標本の画像を観察に適した色に変換できる。
図１２は、本実施形態の別の標本観察装置の構成を示す図である。なお、図１と同じ構成については同じ番号を付し、説明は省略する。
標本観察装置１１０は、開口部材５と開口部材５４とを備えている。開口部材５と開口部材５４は、移動機構５５に保持されている。移動機構５５としては、例えば、スライダーやターレットがある。移動機構５５がスライダーの場合、開口部材５と開口部材５４は、観察光学系の光軸と直交する方向に移動する。移動機構５５がターレットの場合、開口部材５と開口部材５４は、観察光学系の光軸と平行な軸を中心に回転する。
このように、本実施形態における、対物レンズを備える標本観察用の開口部材は、標本観察装置の照明光学系に配置され、第１の開口部材と、第２の開口部材と、を備え、第１の開口部材と、第２の開口部材と、は異なる開口であることが好ましい。そして、第１の開口部材の透過部は、第１の対物レンズの瞳の外縁よりも内側に透過部の内縁の像が形成され、かつ、第１の対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、第１の開口部材の透過部の外縁の像が形成できるように形成されていることが好ましい。なお、第１の開口部材と第２の開口部材とで開口が異なるとは、透過部の位置や大きさが、第１の開口部材と第２の開口部材とで異なるということである。
また、第２の開口部材は、第１の開口部材に対応する第１の対物レンズと、異なる倍率を有する第２の対物レンズに対応する透過部を有してもよい。すなわち、第２の開口部材の透過部は、第２の対物レンズの瞳の外縁よりも内側に透過部の内縁の像が形成され、かつ、第２の対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、第２の開口部材の透過部の外縁の像が形成できるように形成されていることが好ましい。
また、第２の開口部材により明視野観察する場合には、第２の開口部材は、中央に透過部を有する構成であってもよい。また、第２の開口部材により第１の対物レンズを用いて位相差観察する場合には、第２の開口部材は、第１の開口部材の透過部の直径よりも小さい直径を有する透過部を備える構成であってもよい。
また、本実施形態における、対物レンズを備える標本観察用の開口部材は、更に第３の開口部材を備え、第２の開口部材が、位相差観察用の透過部を有し、第３の開口部材が、明視野観察用の透過部を有してもよい。
このように、本実施形態における、対物レンズを備える標本観察用の開口部材によれば、様々な観察方法に応じた照明光を対物レンズに照射することができる。これにより、第１の開口部材を用いて観察する際、標本の注目すべき領域があった場合に、開口部材を変更することで、当該領域について、位相差観察することや、明視野観察することが容易となる。
なお、開口部材は、透過部の透過領域を可変にする透過領域可変部を備えてもよい。透過領域可変部は、例えば、液晶シャッターで構成しても良い。このようにすれば、１つの開口で、開口部材５と開口部材５４とを実現できる。また、この場合、移動機構が不要になる。
また、標本観察装置１１０では、対物レンズの瞳９の位置に、開口部材５６が設けられている。なお、図１２では、見易さのために、対物レンズの瞳９の位置と開口部材５６の位置を離して描いている。
また、標本観察装置１１０では、照明光学系の光路、例えば、光源１とレンズ２と間に波長選択素子５７が挿脱可能になっていても良い。光源１が白色光の場合、波長範囲の広い光が光源１から出射する。そこで、波長選択素子５７を光路中に挿入することで、白色光よりも波長範囲の狭い光を照明光として取り出すことができる。なお、光源１を単色光源１’にしても良い。
また、標本観察装置１１０は、撮像素子５８と画像処理装置５９を備えていても良い。撮像素子５８は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳである。撮像素子５８は像位置１１に配置される。撮像素子５８で撮像した標本像は、画像処理装置５９に送られる。画像処理装置５９では、コントラスト強調、ノイズ除去、色変換等の処理が行えるようになっている。
ところで、顕微鏡対物レンズはテレセントリック光学系である。そのため、コンデンサレンズもテレセントリック光学系になっている。従って、コンデンサレンズの瞳位置は、コンデンサレンズの前側焦点位置になる。ここで、上述のように、本実施形態の標本観察装置では、コンデンサレンズ４の焦点位置（前側焦点位置）に開口部材を配置している。これにより、コンデンサレンズの瞳位置において、照明光の中心部を遮光している。しかしながら、照明光の中心部を遮光する位置は、厳密にコンデンサレンズの瞳位置である必要は無く、コンデンサレンズの瞳位置近傍であれば良い。
ここで、開口部材とコンデンサレンズの瞳位置とのずれ（光軸方向のずれ）が大きくなると、透過部の像も対物レンズの瞳からずれていく。例えば、開口部材がコンデンサレンズの瞳位置と一致している場合、透過部の最も内側を通過する光線（以下、適宜、「光線Ｌin」という）は、対物レンズの瞳の内側に到達する。ところが、開口部材がコンデンサレンズの瞳位置からずれていくと、光線Ｌinは、対物レンズの瞳の内側から外側に向かうようになる。すなわち、透過部の像が対物レンズの瞳からずれていく。
また、対物レンズを変えると、観察範囲が変化する。観察範囲が変化すると、光線Ｌinの光軸に対する角度も変化する。この角度が変化すると、対物レンズの瞳に到達する光線Ｌinの位置が変化する。すなわち、透過部の像が対物レンズの瞳からずれていく。その結果、陰影の発生が変化してしまう。
そこで、開口部材とコンデンサレンズの瞳位置とのずれの許容範囲は、観察範囲の変化を考慮して設定することになる。本実施形態の標本観察装置では、瞳位置近傍の範囲（許容範囲）は、コンデンサレンズの焦点距離の２０％以内であることが望ましい。この範囲であれば、標本の中心と周辺とで、陰影の発生方向や発生量の違いを小さくできる。なお、瞳位置近傍の範囲は、コンデンサレンズの焦点距離の１０％以内であればなお良い。
上述のように、本実施形態の標本観察装置では、標本の表面の傾きに応じて、標本から出射する光の向きが変化する。この様子を図１３に示す。図１３において、（ａ）は標本の表面の傾きと、標本から出射する光の向きとの関係を示すグラフ、（ｂ）は計算に用いたモデルを示す図、（ｃ）〜（ｆ）は標本のモデルを示す図である。
図１３（ｂ）に示すように、水６１で満たされたガラス容器６０の内側に、標本６２が保持されている状態で、計算が行われている。この状態で、光軸と平行に光線を入射させていく。光線の入射は光軸上から始め、徐々に光軸から離れる方向に光線の入射位置を移動させる。光軸から最も離れた位置が標本の端になる。
また、標本の形状のモデルの数は、扁平状のものから半球状のものまで、合計で４つである。標本の高さをａ、横幅をｂとしたとき、図１３（ｃ）に示すモデルはｂ／ａ＝１（半球）、図１３（ｄ）に示すモデルはｂ／ａ＝１．４１、図１３（ｅ）に示すモデルはｂ／ａ＝２、図１３（ｆ）に示すモデルはｂ／ａ＝４となっている。
また、図１３（ａ）のグラフにおいて、横軸は、光線の入射位置である。０が光軸上（標本の中央）、１が光軸から最も離れた位置（標本の端）である。また、縦軸は振れ角であって、ガラス容器６０から出射した光線と光軸とのなす角度である。
図１３（ａ）に示すように、いずれのモデルにおいても、標本の周辺部に向かうほど、表面の傾きが大きくなる。よって、振れ角も、標本の周辺部に向かうほど大きくなっている。また、標本の形状が半球に近くなるほど、表面の傾きが大きくなる。よって、振れ角も、標本の形状が半球に近くなるほど大きくなっている。
また、本実施形態の標本観察装置では、開口部材は１つの透明な部材で構成され、透明な部材の一方の面に遮光部が形成され、一方の面もしくは他方の面に外側遮光部が形成され、外側遮光部は、遮光部よりも外側に位置していることが好ましい。
図１４は開口部材の構造を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図であって、遮光部を片面だけに形成した図、（ｃ）は断面図であって、遮光部を両面に形成した図である。なお、図１４（ａ）に示す開口部材の上面図は、図２（ｂ）に示す開口部材の上面図と同じなので、構造の説明は省略する。
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸＸ’における断面図である。ここで、図１４（ｂ）では、開口部材５’の片面だけに遮光部が形成されている。透明な部材５’ｅは、例えば、ガラス板や樹脂板である。開口部材５’では、透明な部材５’ｅの上面５’ｆだけに、遮光部５’ａ１と遮光部５’ａ２とが形成されている。一方、透明な部材５’ｅの下面５’ｇには何も形成されていない。透過部５’ｂは、遮光部５’ａ１と遮光部５’ａ２との間に形成されている。
図１４（ｃ）も、図１４（ａ）のＸＸ’における断面図である。ここで、図１４（ｃ）では、開口部材５’の両面に遮光部が形成されている。図１４（ｃ）に示す開口部材５’では、透明な部材５’ｅの上面５’ｆに遮光部５’ａ２だけが形成されている。一方、透明な部材５’ｅの下面５’ｇに遮光部５’ａ１だけが形成されている。透過部５’ｂは、上面５’ｆの遮光部５’ａ２と下面５’ｇの遮光部５’ａ１との間に形成されている。
なお、図１４（ｂ）と図１４（ｃ）のいずれにおいても、遮光部５’ａ１は、照明光学系の光軸を含むように配置されている。一方、遮光部５’ａ２は外側遮光部であって、遮光部５’ａ１よりも外側に位置している。
また、本実施形態の標本観察装置では、開口部材は複数の透明な部材で構成され、複数の透明な部材のうち、１つの透明な部材に遮光部が形成され、他の１つの透明な部材に外側遮光部が形成され、外側遮光部は、遮光部よりも外側に位置していることが好ましい。
図１５は開口部材の構造を示す図であって、（ａ）は２つの透明な部材で構成された開口部材を示す断面図、（ｂ）は２つの不透明な部材で構成された開口部材を示す上面図である。
図１５（ａ）では、開口部材７０は、第１の透明な部材７１と第２の透明な部材７５とを有する。第１の透明な部材７１では、上面７２だけに遮光部７３が形成され、下面７４には何も形成されていない。また、第２の透明な部材７５では、上面７６には何も形成されておらず、下面７７だけに遮光部７８が形成されている。透過部７９は、上面７２の遮光部７３と下面７７の遮光部７８との間に形成されている。
遮光部７８は、照明光学系の光軸を含むように配置されている。一方、遮光部７３は外側遮光部であって、遮光部７８よりも外側に位置している。なお、第１の透明部材７１の遮光部７３は、上面７２のみに形成されても、下面７４のみに形成されてもよい。また、第２の透明部材７５の遮光部７８は、上面７６のみに形成されても、下面７７のみに形成されてもよい。
また、本実施形態の標本観察装置では、開口部材は複数の不透明な部材で構成され、複数の不透明な部材のうち、１つの不透明な部材は遮光部を有し、他の１つの透明な部材は外側遮光部を有し、外側遮光部は、遮光部よりも外側に位置していることが好ましい。
図１５（ｂ）では、開口部材８０は、第１の不透明な部材８１と第２の不透明な部材８４とを有する。第１の不透明な部材８１と第２の不透明な部材８４は、例えば、金属板である。第１の不透明な部材８１は、図２（ａ）の開口部材５と同じなので、構造の説明は省略する。
第１の不透明な部材８１は、遮光部８２と透過部８３とを有する。なお、透過部８３の幅（径方向の幅）は十分に広くなっている。一方、第２の不透明な部材８４は透過部８５を有する。ここで、透過部８５の直径は、遮光部８２の直径よりも大きく、透過部８３の外縁の直径よりも小さくなっている。第１の不透明な部材８１と、第２の不透明な部材８４と、を互いの中心が略同一軸上になるように、平行に配置することで、透過部８６は、遮光部８２と透過部８５の外縁との間に、略円環状に形成される。
遮光部８２は、照明光学系の光軸を含むように配置されている。一方、第２の不透明な部材８４の略円環状の領域は外側遮光部であって、遮光部８２よりも外側に位置している。
ところで、対物レンズの瞳径は対物レンズによって異なる。そのため、開口部材が１種類だと、対物レンズによっては、対物レンズの瞳の面内において、開口部材の像が所望の位置に投影されない場合がある。すなわち、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に透過部の内縁の像が形成されなくなる可能性や、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に透過部の外縁の像が形成されなくなる可能性がある。このようなことから、対物レンズに適した開口部材が用いられるようにすることが好ましい。
このようなことから、本実施形態の標本観察装置は、開口部材を移動させる移動機構を有し、移動機構は、回転板と、軸部材と、を有し、回転板は複数の保持部を有することが好ましい。
図１６は移動機構の構成を示す断面図であって、（ａ）は１つの回転板で構成された移動機構を示す図、（ｂ）は２つの回転板で構成された移動機構を示す図、（ｃ）は２つの回転板で構成された別の移動機構を示す図である。
図１６（ａ）の移動機構９０は、回転板９１と軸部材９２とを有する。回転板９１は軸部材９２を軸に回転する。回転板９１には複数の保持部が形成されている。保持部は、凹部９３と貫通孔９４で構成されている。凹部９３と貫通孔９４は共に円形で、凹部９３は貫通孔９４の上側に形成されている。また、凹部９３の直径は、貫通孔９４の直径よりも大きい。そのため、凹部９３と貫通孔９４の境界には、受け面９５が形成されている。
開口部材９６は円形で、その直径は、凹部９３の直径よりも小さく、貫通孔９４の直径よりも大きくなっている。そのため、開口部材９６を保持部に挿入すると、開口部材９６の周辺部が受け面９５に当接する。これにより、開口部材９６を保持できる。また、他の保持部には、開口部材９７が同様にして保持される。なお、開口部材９６と開口部材９７とは、透過部の幅が異なっている。
このように、透過部の幅が異なる２つの開口部材を回転板で保持しておけば、回転板を回転させることで、使用する対物レンズに適した開口部材を照明光学系中に配置することができる。なお、保持部の数は２つに限られない。保持部を３つ以上設けても良い。
なお、移動機構９０では、開口部材と対物レンズが一対一で対応するため、対物レンズの数だけ開口部材を用意しなくてはならない。そのため、使用する対物レンズの数が多くなればなるほど、開口部材の種類も増えていく。
そこで、開口部材を２つの透明な部材で構成することが好ましい。例えば、図１５（ａ）に示す第１の透明な部材７１と第２の透過部材７５とを、各々複数枚用意する。そして、第１の透明な部材７１では、遮光部７３の径を様々に変えておき、第２の透明な部材７５では、遮光部７８の径を様々に変えておく。そして、第１の透明な部材７１と第２の透明な部材７５とを、様々に組み合わせられるようにすれば良い。このようにすることで、透過部７９の位置と幅を様々に変えることができる。
このようなことから、本実施形態の標本観察装置は、開口部材を移動させる移動機構を有し、移動機構は、複数の回転板と、軸部材と、を有し、各々の回転板は複数の保持部を有することが好ましい。
図１６（ｂ）に示すように、移動機構２００は、第１の回転板２０１と、第２の回転板２０２と、軸部材２０３と、を有する。第１の回転板２０１と第２の回転板２０２は、回転板９１と同じなので、構造の説明は省略する。なお、保持部の直径は、第１の回転板２０１と第２の回転板２０２とで同じになっている。
移動機構２００では、第１の回転板２０１にも第２の回転板２０２にも、透明な部材が保持されている。ここで、第１の回転板２０１には透明な部材２０４と２０６が保持され、回転板２０２には透明な部材２０５と２０７が保持されている。透明な部材２０４と２０６の構造は、図１５（ａ）における透明な部材７１の構造と同様で、透明な部材の片面の周辺部に遮光部が形成されている。透明な部材２０５と２０７の構造は、図１５（ａ）における透明な部材７５の構造と同様で、透明な部材の片面の中央部に遮光部が形成されている。
透明な部材２０４と透明な部材２０６とでは、周辺部に形成された遮光部の径が異なる。また、透明な部材２０５と透明な部材２０７とでは、中央部に形成された遮光部の径が異なる。
移動機構２００では、１つの回転板に設けられた保持部の数は、移動機構９０と同じく２つである。しかしながら、４つの透明な部材が用いられているため、これらの組み合わせによって、４種類の開口部材が実現できる（透明な部材２０４と２０５、透明な部材２０４と２０７、透明な部材２０６と２０５、透明な部材２０６と２０７）。
その結果、移動機構２００においても、回転板を回転させることで、使用する対物レンズに適した開口部材を照明光学系中に配置することができるが、加えて、開口部材の数を増やすことなく様々な対物レンズに対応できる。なお、保持部の数は２つに限られない。保持部を３つ以上設けても良い。
なお、移動機構２００では、透明な部材の挿脱を回転板の上面側から行う。そのため、第２の回転板２０２において透明な部材の挿脱を行う際は、第１の回転板２０１と第２の回転板２０２とを離しておく必要がある。このようなことから、移動機構２００では、第１の回転板２０１と第２の回転板２０２の少なくとも一方を、軸部材２０３の軸方向に沿って移動できるようになっている。ただし、このような移動は省略できた方が好ましい。
このようなことから、本実施形態の標本観察装置は、開口部材を移動させる移動機構を有し、移動機構は、複数の回転板と、軸部材と、を有し、各々の回転板は複数の保持部を有し、保持部の直径が、各々の回転板で異なることが好ましい。
図１６（ｃ）に示すように、移動機構２１０は、第１の回転板２１１と、第２の回転板２１２と、軸部材２１３と、を有する。第１の回転板２１１と第２の回転板２１２の構造は、第１の回転板２０１と第２の回転板２０２の構造と同じである。ただし、移動機構２１０では、保持部の直径が、第１の回転板２１１と第２の回転板２１２とで異なっている。
第１の回転板２１１の保持部は、凹部２１４と貫通孔２１５で構成されている。凹部２１４と貫通孔２１５は共に円形で、凹部２１４は貫通孔２１５の上側に形成されている。また、凹部２１４の直径は、貫通孔２１５の直径よりも大きい。
第２の回転板２１２の保持部は、凹部２１６と貫通孔２１７で構成されている。凹部２１６と貫通孔２１７は共に円形で、凹部２１６は貫通孔２１７の上側に形成されている。また、凹部２１６の直径は、貫通孔２１７の直径よりも大きいが、貫通孔２１５の直径よりも小さくなっている。
そのため、第２の回転板２１２における透明な部材２１９の挿脱は、第１の回転板２１１側から、貫通孔２１５を介して行うことができる。このとき、第１の回転板２１１と第２の回転板２１２を近接させたままにしておくことができる。また、透明な部材２１８の挿脱は、透明な部材２１９の挿脱の終了後に行う。
このように、移動機構２１０においても、回転板を回転させることで、使用する対物レンズに適した開口部材を照明光学系中に配置することができ、しかも、開口部材の数を増やすことなく様々な対物レンズに対応できる。更に、回転板を軸部材の方向に移動させずに、透明な部材の挿脱が容易に行える。なお、保持部の数は２つに限られない。保持部を３つ以上設けても良い。
なお、対物レンズの取り付けや開口部材取り付けでは、取り付け位置に関して機械的な誤差を含む。そのため、対物レンズの瞳の面内において、開口部材の像が所望の位置に投影されない場合がある。
このようなことから、本実施形態の標本観察装置では、移動機構は、３つの支持部材を有し、３つの支持部材で開口部材を支持することが好ましい。
支持部材としては、例えば、１つのバネと、２つのねじがある。バネとねじは、各々の長手方向の軸が、保持部の中心で交差するように配置される。回転板には、バネやねじを格納するための空間が形成されている。開口部材の側面の一点にバネを当接させ、他の２点にねじを当接させる。そして、２つのねじを前後させることで、開口部材を保持部内で移動させることができる。
このようにすることで、対物レンズの瞳の面内において、開口部材の像を所望の位置に投影することができる。すなわち、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成される。
なお、開口部材の位置の調整は、対物レンズの瞳を観察することで行える。そのために、レンズを移動する機構やレンズを挿脱する機構を観察光学系に設け、対物レンズの瞳が観察できるようにしておくことが好ましい。
対物レンズの瞳を観察しながら、開口部材の位置の調整を行う場合、遮光部が対物レンズの瞳の中心に位置するように調整を行う。このような調整だと、高い精度で調整が行えない可能性がある。
このようなことから、本実施形態の標本観察装置では、開口部材は位置調整用のマークを有し、マークは少なくとも遮光部に設けられていることが好ましい。マークは、例えば、開口部材の中心の遮光部に施された微小開口である。マークが対物レンズの瞳中心に位置するように開口部材を位置調整する。
図１４（ｂ）に示す開口部材５’の場合は、遮光部５’ａ１にマークを設ければ良い。図１４（ｃ）に示す開口部材５’の場合も、遮光部５’ａ１にマークを設ければ良い。
また、図１５（ａ）に示す開口部材７０の場合は、図１４（ｃ）に示す開口部材５’の場合と同じように、遮光部７８にマークを設ければよい。更に、透明な部材７１に、遮光部７８に設けたマークの位置と対応する位置に、マークを設ければなお良い。透明な部材７１に設けるマークは、微小の吸収物質である。まず、透明な部材７１上のマークと遮光部７８のマークとを一致させるように、透明な部材７１と透明な部材７５の位置を調整する。次に、上記マークが対物レンズの瞳中心に位置するように開口部材を位置調整する。
本実施形態の標本観察装置では、開口部材は不透明な部材で構成され、透過部は、不透明な部材に形成された複数の開口を有することが好ましい。ここで、開口は微小開口であっても良い。開口又は微小開口の直径は同一であっても、異なっていても良い。また、開口又は微小開口の配列はランダムであっても、規則的であっても良い。
図１７は開口部材の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は透過部の拡大図であって、微小開口の直径を同一にしたときの図、（ｃ）は透過部の拡大図であって、微小開口の直径を異ならせたときの図である。
図１７（ａ）に示すように、開口部材２２０は、遮光部２２１、遮光部２２２及び透過部２２３を有する。遮光部２２１と遮光部２２２は不透明な部材、例えば、金属板である。透過部２２３は、遮光部２２１と遮光部２２２との間に形成されている。
図１７（ｂ）に示すように、透過部２２３は、複数の微小開口２２４で構成されている。微小開口２２４は、金属板に形成された空隙（孔）である。微小開口２２４は、金属板にレーザを照射して形成することができる。図１７（ｂ）では、微小開口２２４の直径はいずれも同一である。
このようにすることで、透過部２２３を簡便に形成することができる。また、微小開口２２４の直径や密度を変えることで、様々な透過率を有する透過部２２３を得ることができる。
なお、図１７（ｂ）では、微小開口の位置はランダムになっているが、微小開口の位置を規則的にしても良い。あるいは、複数の微小開口を１つの群とし、その群が特定のパターンで繰り返して配置されているようにしても良い。また、図１７（ｂ）では、微小開口は２列になっているが、１列でもよく、３列以上であっても良い。
また、微小開口の直径を異ならせても良い。図１７（ｃ）は、微小開口の直径を異ならせた場合である。図１７（ｃ）に示すように、透過部２２５は、複数の微小開口２２６、２２７及び２２８で構成されている。ここで、微小開口の直径は、内側から外側に向かって大きくなっている。
このようにすることで、透過率が変化する透過部２２３を簡便に形成することができる。また、微小開口２２６、２２７及び２２８の直径や密度を変えることで、透過率の変化の度合いを様々に変えることができる。
上述のように、図２（ａ）に示す開口部材５や図２（ｂ）に示す開口部材５’を用いた標本観察装置では、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。しかしながら、例えば、無色透明な標本と染色された標本とを、同時に（同一視野内で）観察しなければならない場合もある。
このような場合、染色された標本では、染色に応じた色や濃淡によって照明光が減衰されてしまう。そのため開口部材５や開口部材５’を用いた標本観察装置では、染色された標本の標本像が暗くなってしまい、染色された標本を明瞭に観察できない可能性がある。そのため、無色透明な標本と染色された標本の両方を良好に観察できるようにすることが好ましい。
このようなことから、本実施形態の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、開口部材は、減光部と、透過部と、を有し、開口部材は、減光部が照明光学系の光軸を含むように配置され、透過部は、減光部の外縁よりも外側に位置し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする。
図１８は開口部材の構成を示す図であって、（ａ）は透明な部材に減光部を設けた開口部材を示す図、（ｂ）は減光フィルタに開口部を設けた開口部材を示す図、（ｃ）は不透明な部材に微小開口を設けた開口部材を示す図である。
図１８（ａ）に示すように、開口部材２３０は、減光部２３１、遮光部２３２及び透過部２３３を有する。なお、遮光部２３２は、必ずしも必要ではない。開口部材２３０では、減光部２３１が照明光学系の光軸を含むように配置されている。また、透過部２３３は、減光部２３１の外縁よりも外側に位置している。
減光部２３１、遮光部２３２及び透過部２３３は透明な部材、例えば、ガラス板や樹脂板で構成されている。減光部２３１では、例えば、減光膜（薄膜）がガラス板上に形成されている。また、遮光部２３２は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。一方、透過部２３３には何も塗布されていない。よって、透過部２３３はガラス板そのものである。なお、開口部材２３０では、減光部２３１と透過部２３３とが接しているが、両者の間に遮光部を設けても良い。
開口部材２３０に入射した照明光は、透過部２３３では減光されないが、減光部２３１で減光される。開口部材２３０からは、円環状の照明光と円形の照明光とが出射する。ここで、円形の照明光は円環状の照明光よりも暗くなっている。開口部材２３０を用いると、無色透明な標本にも染色された標本にも、円環状の照明光と円形の照明光が照射される。なお、円形の照明光は、明視野観察時の照明光と同じである。
無色透明な標本では、円環状の照明光によって、陰影のある標本像（以下、適宜、陰影像とする）が形成される。一方、円形の照明光では、陰影像は形成されず、一定の明るさの光が像位置に到達する。その結果、標本像は、一定の明るさの光と陰影像とが重なったものになる。ただし、円形の照明光は、円環状の照明光よりも暗くなっている。よって、一定の明るさの光が陰影像に重なっても、陰影像のコントラストはそれほど低下しない。このようなことから、無色透明な標本については、陰影のある標本像を得ることができる。
一方、染色された標本では、円環状の照明光によって、陰影像が形成される。このとき、陰影像には、陰影が付くだけではなく、染色に応じた色や濃淡も加わる。一方、円形の照明光では、陰影像は形成されず、染色に応じた色や濃淡を持つ標本像（以下、適宜、濃淡像という）が形成される。その結果、標本像は、陰影像と濃淡像とが重なったものになる。ただし、円環状の照明光は、染色に応じた色や濃淡によって減衰される。よって、陰影像が濃淡像に重なっても、濃淡像のコントラストはそれほど低下しない。このようなことから、染色された標本については、染色に応じた色や濃淡を持つ標本像を得ることができる。
以上のように、開口部材２３０を用いることで、無色透明な標本と染色された標本の両方を良好に観察することができる。
図１８（ｂ）は、開口部材の別の例である。図１８（ｂ）に示すように、開口部材２４０は、減光部２４１、遮光部２４２及び透過部２４３を有する。減光部２４１と遮光部２４２は減光フィルタで構成されている。また、透過部２４３は、減光フィルタに形成された空隙（孔）である。
図１８（ｃ）は、開口部材の別の例である。図１８（ｃ）に示すように、開口部材２５０は、減光部２５１、遮光部２５２及び透過部２５３を有する。ここで、開口部材２５０の構造は、図１７（ａ）に示す開口部材２２０の構造と同様であるが、開口部材２５０では、開口部材２２０の遮光部２２１が減光部２５１になっている点で相違する。減光部２５１は、開口部材２２０の遮光部２２１に複数の微小開口を形成したものである。
このように、開口部材２４０や開口部材２５０は、開口部材２３０と同様に減光部を備えている。よって、開口部材２４０や開口部材２５０を用いることで、無色透明な標本と染色された標本の両方を良好に観察することができる。
なお、本実施形態の標本観察装置では、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０．０１＜（ＳT×ＴT）／（ＳND×ＴND）＜１００ （６）
ここで、
ＳNDは、減光部の面積、
ＴNDは、減光部における透過率（％）、
ＳTは、透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域の面積、
ＴTは、透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域における透過率（％）、
である。
条件式（６）を満足することで、無色透明な標本と染色された標本の両方を良好に観察することができる。なお、透過率は平均透過率であって、どの場所でも透過率が同じ場合は任意の場所での透過率、場所によって透過率が異なる場合は、各場所の透過率の平均である。
条件式（６）の下限値を下回ると、透過部から出射する照明光の光量が相対的に少なくなるので、陰影像が暗くなりすぎる。あるいは、減光部から出射する照明光の光量が相対的に多くなるので、陰影像のコントラストが低下する。その結果、無色透明な標本の観察が困難になる。
条件式（６）の上限値を上回ると、減光部から出射する照明光の光量が相対的に少なくなるので、濃淡像が暗くなりすぎる。その結果、染色された標本の観察が困難になる。
なお、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６’）を満足すると良い。
０．０３＜（ＳT×ＴT）／（ＳND×ＴND）＜３０ （６’）
さらに、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６”）を満足するとなお良い。
０．１＜（ＳT×ＴT）／（ＳND×ＴND）＜１０ （６”）
上述のように、図２（ａ）示す開口部材５や図２（ｂ）に示す開口部材５’を用いた標本観察装置では、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。しかしながら、表面の傾斜が異なる標本を、同時に（同一視野内で）観察しなければならない場合もある。
このような場合、標本の表面の傾斜によっては、使用している開口部材では、十分に陰影のある標本像が得られない場合がある。そのため、表面の傾斜が異なる標本がある場合であっても、無色透明な標本を観察できることが好ましい。
そこで、本実施形態の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、開口部材は、遮光部と、第１の透過部と、第２の透過部と、を有し、開口部材は、第１の透過部が照明光学系の光軸を含むように形成され、遮光部は、第１の透過部の外縁よりも外側に位置し、第２の透過部は、遮光部の外縁よりも外側に位置し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、第２の透過部の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、第２の透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする。
図１９は、中心に透過部を有する開口部材の構成を示す図である。開口部材２６０は、第１の遮光部２６１、第２の遮光部２６２、第１の透過部２６３及び第２の透過部２６４を有する。なお、第２の遮光部２６２は、必ずしも必要ではない。開口部材２６０では、第１の透過部２６３が照明光学系の光軸を含むように形成され、第１の遮光部２６１は、第１の透過部２６３の外縁よりも外側に位置し、第２の透過部２６４は、第１の遮光部２６１の外縁よりも外側に位置している。
第１の遮光部２６１、第２の遮光部２６２、第１の透過部２６３及び第２の透過部２６４は透明な部材、例えば、ガラス板や樹脂板で構成されている。第１の遮光部２６１や第２の遮光部２６２は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。一方、第１の透過部２６３や第２の透過部２６４には何も塗布されていない。よって、第１の透過部２６３や第２の透過部２６４はガラス板そのものである。開口部材２６０は、図２（ｂ）に示す開口部材５’の遮光部５ａ１の中心に第１の透過部２６３を設けたものになる。
開口部材２６０では、第１の透過部２６３を通過した照明光の形状は円形であるので、明視野観察時の照明光の形状と同じになる。
ところで、明視野観察において、照明光の光束径を変化させると、照明光のコヒーレンス度（コヒーレンシー）が変化する。照明光のコヒーレンス度は、像のコントラストや、分解能や鮮明さに影響を及ぼす。照明光の光束径を細くすると、照明光のコヒーレンス度は高くなる。その結果、像のコントラストが高くなるので、例えば、無色透明な標本であってもコントラストを有する像（以下、適宜、コヒーレント照明像という）が得られる。このコヒーレント照明像は明視野像と同一ではないが、明視野像に類似した像になる。
なお、上述のコヒーレント照明像には、コヒーレント照明で得られた像だけでなく、部分的コヒーレント照明で得られた像も含まれる。一方、明視野像は部分的コヒーレント照明で得られる像である。このように、コヒーレント照明像と明視野像とは、互いに部分的コヒーレント照明で得られた像を含むが、コヒーレント照明像の方が明視野像に比べてよりコヒーレントな照明光で得られた像になっている点で相違する。
開口部材２６０では、第１の透過部２６３の直径は、第１の遮光部２６１の直径よりも小さくなっている。この場合、第１の透過部２６３を通過した照明光の光束径は、第１の遮光部２６１が存在しない場合の光束径より小さくなる。そのため、第１の透過部２６３を通過した照明光は、コヒーレンス度の高い光になっている。
そのため、開口部材２６０を用いると、円環状の照明光によって陰影像が形成され、円形の照明光によってコヒーレント照明像が形成される。その結果、標本像は、陰影像とコヒーレント照明像とが重なったものになる。ここで、第２の透過部２６４の幅が標本の表面の傾斜に適合していると、陰影像とコヒーレント照明像とが重なった標本像が得られる。一方、第２の透過部２６４の幅が標本の表面の傾斜に適合していない場合、陰影が十分にある標本像は得られないものの、コントラストを有する標本像は得られる。よって、観察視野内にある無色透明な標本を観察することができる。
以上のように、開口部材２６０を用いることで、無色透明な標本において、陰影のある標本像とコントラストを有する標本像が得られる。また、陰影のある標本像を観察できない場合であっても、観察視野内にある無色透明な標本を観察することができる。また、無色透明な標本の輪郭を陰影のある標本像で観察し、無色透明な標本の内部をコヒーレント照明像で観察することができる。
なお、本実施形態の標本観察装置では、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．０１＜（ＳT2×ＴT2）／（ＳT1×ＴT1）＜１００ （７）
ここで、
ＳT1は、第１の透過部の面積、
ＴT1は、第１の透過部における透過率（％）、
ＳT2は、第２の透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域の面積、
ＴT2は、第２の透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域における透過率（％）、である。
条件式（７）を満足することで、無色透明な標本において、陰影のある標本像とコヒーレント照明像が得られる。なお、透過率は平均透過率であって、どの場所でも透過率が同じ場合は任意の場所での透過率、場所によって透過率が異なる場合は、各場所の透過率の平均である。
条件式（７）の下限値を下回ると、第２の透過部から出射する照明光の光量が相対的に少なくなるので、陰影像が暗くなりすぎる。あるいは、第１の透過部から出射する照明光の光量が相対的に多くなるので、陰影像のコントラストが低下する。その結果、無色透明な標本において、陰影のある標本像を得ることが困難になる。また、照明光のコヒーレンス度が低下するので、コヒーレント照明像においてコントラストが低下する。
条件式（７）の上限値を上回ると、第１の透過部から出射する照明光の光量が相対的に少なくなるので、コヒーレント照明像が暗くなりすぎる。その結果、無色透明な標本において、明るいコヒーレント照明像を得ることが困難になる。
なお、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７’）を満足すると良い。
０．０３＜（ＳT2×ＴT2）／（ＳT1×ＴT1）＜３０ （７’）
さらに、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７”）を満足するとなお良い。
０．１＜（ＳT2×ＴT2）／（ＳT1×ＴT1）＜１０ （７”）
また、本実施形態の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、開口部材は、第１の遮光部と、第２の遮光部と、第１の透過部と、第２の透過部と、を有し、開口部材は、第１の遮光部が照明光学系の光軸を含むように配置され、第１の透過部は、第１の遮光部の外縁よりも外側に位置し、第２の遮光部は、第１の透過部の外縁よりも外側に位置し、第２の透過部は、第２の遮光部の外縁よりも外側に位置し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、第２の透過部の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、第２の透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする。
図２０は開口部材の構成を示す図である。開口部材２７０は、第１の遮光部２７１、第２の遮光部２７２、第３の遮光部２７３、第１の透過部２７４及び第２の透過部２７５を有する。なお、第３の遮光部２７３は、必ずしも必要ではない。開口部材２７０では、第１の遮光部２７１が照明光学系の光軸を含むように配置され、第１の透過部２７４は、第１の遮光部２７１の外縁よりも外側に位置し、第２の遮光部２７２は、第１の透過部２７４の外縁よりも外側に位置し、第２の透過部２７５は、第２の遮光部２７２の外縁よりも外側に位置している。
第１の遮光部２７１、第２の遮光部２７２、第３の遮光部２７３、第１の透過部２７４及び第２の透過部２７５は透明な部材、例えば、ガラス板や樹脂板で構成されている。第１の遮光部２７１や、第２の遮光部２７２や第３の遮光部２７３は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。一方、第１の透過部２７４や第２の透過部２７５には何も塗布されていない。よって、第１の透過部２７４や第２の透過部２７５はガラス板そのものである。開口部材２７０は、図２（ｂ）に示す開口部材５’の遮光部５’ａ１に第１の透過部２７４を設けたものになる。
開口部材２７０では、第１の透過部２７４が位相差観察用の照明リングになる。そのため、開口部材２７０を用いることで、位相差用の顕微鏡対物レンズによる観察が可能になる。この場合、内側の円環状の照明光によって位相差像が形成され、外側の円環状の照明光によって陰影像が形成される。その結果、標本像は、陰影像と位相差像とが重なったものになる。また、上述のように、第２の透過部２７５の幅が標本の表面の傾斜に適合していな場合、陰影が十分にある標本像は得られないが、位相差像が得られる。よって、観察視野内にある無色透明な標本を観察することができる。
以上のように、開口部材２７０を用いることで、無色透明な標本において、陰影のある標本像と位相差像が得られる。また、陰影のある標本像が観察できない場合であっても、観察視野内にある無色透明な標本を観察することができる。
なお、本実施形態の標本観察装置では、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
０．０１＜（ＳOUT×ＴOUT）／（ＳIN×ＴIN×Ｔ1ob）＜１００ （８）
ここで、
ＳINは、第１の透過部の面積、
ＴINは、第１の透過部における透過率（％）、
Ｔ1obは、対物レンズの位相膜における透過率（％）、
ＳOUTは、第２の透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域の面積、
ＴOUTは、第２の透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域における透過率（％）、
である。
条件式（８）を満足することで、無色透明な標本において、陰影のある標本像と位相差像が得られる。なお、透過率は平均透過率であって、どの場所でも透過率が同じ場合は任意の場所での透過率、場所によって透過率が異なる場合は、各場所の透過率の平均である。
条件式（８）の下限値を下回ると、第２の透過部から出射する照明光の光量が相対的に少なくなるので、陰影像が暗くなりすぎる。あるいは、第１の透過部から出射する照明光の光量が相対的に多くなるので、陰影像のコントラストが低下する。その結果、無色透明な標本において、陰影のある標本像を得ることが困難になる。また、第１の透過部２７４の対物レンズの瞳位置での像が、位相差用対物レンズの位相板よりも大きくなるため、位相像のコントラストが低下する。
条件式（８）の上限値を上回ると、第１の透過部から出射する照明光の光量が相対的に少なくなるので、位相差像が暗くなりすぎる。その結果、無色透明な標本において、位相差像を得ることが困難になる。
なお、条件式（８）に代えて、以下の条件式（８’）を満足すると良い。
０．０３＜（ＳOUT×ＴOUT）／（ＳIN×ＴIN×Ｔ1ob）＜３０ （８’）
さらに、条件式（８）に代えて、以下の条件式（８”）を満足するとなお良い。
０．１＜（ＳOUT×ＴOUT）／（ＳIN×ＴIN×Ｔ1ob）＜１０ （８”）
また、明瞭な標本像を得るためには、色むらの少ない照明を行うことが好ましい。
また、本実施形態の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサ部と、開口部材と、を有し、観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、開口部材は、遮光部と、透過部と、を有し、開口部材は、遮光部が照明光学系の光軸を含むように配置され、透過部は、遮光部の外縁よりも外側に位置し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする。
図２１は、本実施形態の標本観察装置の照明光学系に、反射光学系を用いた構成を示す図である。なお、観察光学系は図１と同じなので、図示を省略している。
照明光学系２８０は、光源１と、コンデンサ部２８１と、開口部材２８２と、を有する。コンデンサ部２８１は、円錐ミラー２８３と凹面ミラー２８４とを有する。なお、必要に応じて、照明光学系２８０は、レンズ２やレンズ３を有する。
光源１から出射した光は、レンズ２とレンズ３を通過して、コンデンサ部２８１に入射する。ここで、開口部材２８２の位置は、コンデンサ部２８１の焦点位置（あるいは、コンデンサ部２８１の瞳位置）と一致している。そのため、円錐ミラー２８３に入射した照明光は、円錐ミラー２８３と凹面ミラー２８４で反射され、平行光となってコンデンサ部２８１から出射する。
また、開口部材２８２の透過部の形状が円環状になっているので、照明光の形状も円環状になる。そのため、コンデンサ部２８１から出射する照明光は、観察光学系の光軸（照明光学系の光軸）と交差するように出射する。コンデンサ部２８１から出射した照明光は、標本７に到達する。
このように、本実施形態の標本観察装置では、照明光に反射光学系を用いているため、照明光学系における色収差の発生を抑えることができる。その結果、色ムラが少ない照明ができる。
図２２は、本実施形態の標本観察装置の照明光学系に、別の反射光学系を用いた構成を示す図である。なお、観察光学系は図１と同じなので、図示を省略している。
照明光学系２９０は、光源１と、コンデンサ部２９１と、を有する。コンデンサ部２９１は、開口部材２９２と、円錐ミラー２９３と、凹面ミラー２９４と、を有する。なお、必要に応じて、照明光学系２９０は、レンズ２やレンズ３を有する。
照明光学系２９０では、開口部材２９２が、円錐ミラー２９３の反射面に設けられている。照明光学系２９０における技術的意義は、照明光学系２８０における技術的意義と同じなので、詳細な説明は省略する。
なお、コンデンサ部２８１やコンデンサ部２９１は、コンデンサレンズと切り替え可能になっていても良い。このようにすることで、様々な観察方法に対応することができる。
また、本実施形態の標本観察装置は、画像処理装置を備え、複数の画像から合成画像を生成することが好ましい。
図２３は、画像処理の一例であって、（ａ）は第１の位置における標本の電子画像、（ｂ）は第２の位置における標本の電子画像、（ｃ）は２つの電子画像を加算したときの画像である。２つの電子画像は、いずれも本実施形態の標本観察方法で取得した電子画像である。
細胞は厚みを持つため、対物レンズとの相対距離を変化させることで、様々なところにピントが合った電子画像が得られる。図２３（ａ）は第１の位置における標本の電子画像であって、中央上の細胞にピントが合ったときの電子画像である。この電子画像では、中央上の細胞内部のコロニーが明瞭になっている。
図２３（ａ）は第２の位置における標本の電子画像であって、標本を、第１の位置よりも２０μｍ対物レンズから遠ざけたときの電子画像である。この電子画像は、中央下の細胞にピントが合ったときの電子画像である。この電子画像では、中央下の細胞内部のコロニーが明瞭になっている。
図２３（ａ）では、中央上の細胞内部のコロニーは明瞭だが、中央下の細胞内部のコロニーは明瞭ではない。一方、図２３（ｂ）では、中央上の細胞内部のコロニーは明瞭ではないが、中央下の細胞内部のコロニーは明瞭である。そこで、図２３（ａ）の電子画像と図２３（ｂ）の電子画像を加算する。このようにすると、図２３（ｃ）に示すように、中央上の細胞内部のコロニーも、中央下の細胞内部のコロニーも明瞭になる。すなわち、焦点深度の深い電子画像を得ることができる。なお、図２３（ａ）の電子画像と図２３（ｂ）の電子画像の加算に際しては、各電子画像におけるオフセット成分を減算して、適切な明るさの電子画像を得ている。また、必要に応じて、コントラストを調整しても良い。
また、対物レンズとの相対距離を一定にしておいて、異なる波長で電子画像を取得しても良い。色収差によって、対物レンズとの相対距離が異なる電子画像が得られる。
また、電子画像の加算を行う代わりに、電子画像の減算を行っても良い。図２４は、画像処理の一例であって、（ａ）は第１の位置における標本の電子画像、（ｂ）は第２の位置における標本の電子画像、（ｃ）は２つの電子画像を減算したときの電子画像である。２つの電子画像は、いずれも本実施形態の標本観察方法で取得した電子画像である。
なお、図２４（ａ）の電子画像から図２４（ｂ）の電子画像を減算するに際しては、各画像にオフセット成分を加算して、適切な明るさの画像を得ている。また、必要に応じて、コントラストを調整しても良い。
また、２つの異なる標本観察方法で取得した電子画像を加算しても良い。図２５は、画像処理の一例であって、（ａ）は本実施形態の標本観察方法で取得した標本の電子画像、（ｂ）は位相差観察法で取得した標本の電子画像、（ｃ）は２つの電子画像を加算したときの画像である。
本実施形態の標本観察方法と位相差観察法とを用いると、無色透明な標本において、陰影のある標本像（図２５（ａ））と位相差像（図２５（ｂ））が得られる。ここで、図２（ａ）に示す透過部５ｂの幅が標本の表面の傾斜に適合していない場合、陰影が十分にある標本像は得られないが、位相差像が得られる。よって、観察視野内にある無色透明な標本を観察することができる。なお、上述のように、図２５（ａ）の電子画像と図２５（ｂ）の電子画像の加算に際しては、各電子画像におけるオフセット成分を減算して、適切な明るさの電子画像を得ている。また、必要に応じて、コントラストを調整しても良い。
なお、開口部材５や開口部材５’の説明では、開口部材５の遮光部５ａ２と接続部５ａ３や開口部材５’の遮光部５’ａ２は、必ずしも必要ではないと述べた。開口部材５において、遮光部５ａ２と接続部５ａ３を設けない場合、透過部５ｂの外縁が物理的に存在しなくなる。
また、開口部材５’において、遮光部５’ａ２を設けない場合、透過部５’ｂの外縁として、透明部材の外縁が物理的に存在する。しかしながら、光学的には、透過部５’ｂと透明部材の外縁の外側とは実質的に同じである。よって、透過部５’ｂの外縁が物理的に存在しているとは言い難い。また、遮光部５’ａ１だけを透明部材に形成した場合は、開口部材５と同様に、透過部５’ｂの外縁が物理的に存在しなくなる。
このように、遮光部５ａ２と接続部５ａ３を設けない場合や遮光部５’ａ２を設けない場合、対物レンズの瞳９の位置において、透過部の外縁の像を規定することが難しい。
ここで、透過部は光が通過する領域である。そうすると、開口部材５や開口部材５’に入射する光束の径は有限であるから、開口部材５や開口部材５’を通過した後の光束では、光束の最も外側に位置する光線が透過部の外縁の代わりになる。そこで、光束の最も外側に位置する光線が透過部５ｂの外縁や透過部５’ｂの外縁を通過するように、光束の径を設定すれば良い。すなわち、対物レンズの瞳９の位置において、光束の最も外側に位置する光線が対物レンズの瞳９の外縁よりも外側に位置するようになっていれば良い。
また、以下の遮光部（Ｉ）〜（ＩＩＩ）については、図１８（ａ）に示すような減光部２３１にしても良い。
（Ｉ） 第１の遮光部２６１（図１９）。
（ＩＩ） 第１の遮光部２７１と第２の遮光部２７２（図２０）。
（ＩＩＩ）開口部材２８２と開口部材２９２における遮光部（図２１、２２）。
また、図２１におけるコンデンサ部２８１は、反射面を含む構成になっている。
また、開口部材は照明光学系に配置されているので、条件式（１）〜（４）におけるＲ0とＲ1の各々は、照明光学系の光軸から測った距離ということもできる。
また、本実施形態の標本観察装置では、上述のように、照明光学系に、第１の開口部材と第２の開口部材とを配置することができる。ここで、第１の開口部材は、第１の遮光部又は減光部と、第１の透過部と、を有する。また、第２の開口部材は、第２の遮光部又は減光部と、第２の透過部と、を有する。
このような標本観察装置では、対物レンズとして、様々な種類の対物レンズを使用することができる。使用できる対物レンズとしては、例えば、瞳位置に位相膜を有する位相差用対物レンズがある。位相差用対物レンズを用いる場合、第２の開口部材は、位相差用対物レンズの位相膜と共役な位置に、透過部を有することが好ましい。
また、第１の開口部材については、位相差用対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成され、位相差用対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成されるようにしておく。
このようにすることで、第１の開口部材を用いることで陰影像が得られ、第２の開口部材を用いることで位相差像が得られる。
また、第１の開口部材と、第２の開口部材と、を備え、第１の対物レンズとして位相差用対物レンズを用いる場合、本実施形態の標本観察装置は、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
０．０１＜（Ｓ1×Ｔ1）／（Ｓ2×Ｔ2×Ｔob）＜１００ （９）
ここで、
Ｓ1は、第１の透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域の面積、
Ｔ1は、第１の透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域における透過率（％）、
Ｓ2は、第２の透過部の面積、
Ｔ2は、第２の透過部における透過率（％）、
Ｔobは、第１の対物レンズの位相膜における透過率（％）
である。
上述のように、第１の開口部材を用いることで陰影像が得られ、第２の開口部材を用いることで位相差像が得られる。ここで、条件式（９）を満足することで、陰影像と位相差像の明るさが略同じになる。そのため、目視による観察では、開口部材を切り替えて観察方法を変えても、見やすい像が得られる。また、撮像装置による撮像では、２つの像で明るさが略同じなので撮像が容易になる。
なお、条件式（６）〜（９）における「透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域」とは、詳しくは「透過部を通過した光のうち、対物レンズの瞳を通過する光の領域」のことである。
また、本実施形態の別の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、を有し、観察光学系は、対物レンズと、開口部材と、結像レンズと、を有し、開口部材は、遮光部又は減光部と、透過部と、を有し、開口部材は、遮光部又は減光部が観察光学系の光軸を含むように配置され、透過部は、遮光部又は減光部の外縁よりも外側に位置し、透過部の内縁と透過部の外縁との間に、コンデンサレンズの瞳の外縁の像が形成されることを特徴とする。
図２６は本実施形態の別の標本観察装置の構成を示す図である。標本観察装置３００は、例えば、正立型顕微鏡であって、照明光学系と観察光学系とを備える。照明光学系は、光源１と、コンデンサレンズ４と、を有する。なお、必要に応じて、照明光学系は、レンズ２やレンズ３や開口部材３０１を有する。一方、観察光学系は、対物レンズ８と、開口部材３０２と、結像レンズ１０とを有する。
光源１から出射した光は、レンズ２とレンズ３を通過して、コンデンサレンズ４に到達する。コンデンサレンズ４に入射した光は、円形の光束となってコンデンサレンズ４から出射する。
なお、照明光学系中に、開口部材３０１を配置しても良い。このようにすることで、光束の径を変えることができる。以下の説明では、照明光学系中に開口部材３０１を配置した構成を用いて説明する。なお、図２６に示す構成では、開口部材３０１とコンデンサレンズ４とが、一体で構成されている。しかしながら、開口部材３０１とコンデンサレンズ４とを、それぞれ別体で構成しても良い。
開口部材３０１と光源１とは共役な関係になっている。よって、光源１から出射した照明光は、開口部材３０１の位置で集光する。すなわち、開口部材３０１の位置に光源１の像が形成される。
開口部材３０１から出射した照明光は、コンデンサレンズ４に入射する。ここで、開口部材３０１の位置は、コンデンサレンズ４の焦点位置（あるいは、コンデンサレンズ４の瞳位置）と一致している。そのため、コンデンサレンズ４の１点から出射した照明光は、平行光になる。また、開口部材３０１の透過部の形状が円形になっているので、照明光の形状も円形になる。
コンデンサレンズ４から出射した照明光は、標本７に到達する。標本７は保持部材６上に載置されている。標本７は、例えば細胞であって、無色透明である。
標本７を透過した光、すなわち、結像光は対物レンズ８に入射する。この対物レンズ８は開口部材３０２を備えている。開口部材３０２は、対物レンズの瞳位置に配置されている。また、開口部材は透過部の形状が円環状になっている。
対物レンズ８から出射した結像光は、結像レンズ１０に入射する。そして、結像レンズ１０を出射した結像光によって、像位置１１に標本７の像が形成される。
図２６に示すように、標本７を透過した平行光は、対物レンズの瞳位置に集光する。対物レンズ８の瞳位置には開口部材３０２が配置されている。よって、開口部材３０１と開口部材３０２とは共役な関係になっている。なお、開口部材３０１の位置はコンデンサレンズ４の瞳位置でもあるので、コンデンサレンズ４の瞳と開口部材３０２とは共役な関係になる。その結果、開口部材３０２の位置に、コンデンサレンズ４の瞳の像が形成される。
図２７は、開口部材の構成を示す図であって、（ａ）は照明光学系に配置された開口部材を示す図、（ｂ）は観察光学系に配置された開口部材を示す図である。
照明光学系に配置された開口部材３０１は、コンデンサレンズ４の瞳位置に配置されている。図２７（ａ）に示すように、開口部材３０１は、透過部３０１ａと遮光部３０１ｂとを有する。透過部３０１ａは円形である。遮光部３０１ｂは透過部３０１ａの外側に位置している。
一方、観察光学系に配置された開口部材３０２は、対物レンズ８の瞳位置に配置されている。図２７（ｂ）に示すように、開口部材３０２は、遮光部３０２ａ１、遮光部３０２ａ２及び透過部３０２ｂを有する。ここで、開口部材３０２の構造は、図２（ｂ）に示した開口部材５’の構造と同じなので、開口部材３０２の構造の説明は省略する。なお、遮光部３０２ａ１は減光部材で構成しても良い。
ここで、開口部材３０１の透過部３０１ａの外縁の像、すなわち、コンデンサレンズ４の瞳の外縁の像（以下、適宜、外縁像とする）は、図２６に示すように、開口部材３０２の位置に形成されている。図２８、２９はこの様子を示している。
図２８は、コンデンサレンズの瞳の像と開口部材との関係を示す図であって、標本が存在しない場合を示している。（ａ）は標本位置における光の屈折の様子を示す図、（ｂ）はコンデンサレンズの瞳の像と開口部材との関係を示す図である。なお、標本が存在しない場合には、標本は存在するものの、その表面が平坦になっている場合が含まれる。
また、図２９は、コンデンサレンズの瞳の像と開口部材との関係を示す図であって、標本が存在する場合を示している。（ａ）は標本位置における光の屈折の様子を示す図、（ｂ）はコンデンサレンズの瞳の像と開口部材との関係を示す図である。なお、標本が存在する場合とは、標本の表面が傾斜している（非平坦になっている）場合である。よって、標本は存在するものの、その表面が平坦になっている場合は、標本が存在する場合に含まれない。
標本が存在しない場合、図２８（ａ）に示すように、保持部材６へ入射する光と保持部材６から出射する光とは、光の進行方向が同じになる。その結果、対物レンズの瞳位置、すなわち、開口部材３０２の位置に形成されるコンデンサレンズの瞳の像は、図２８（ｂ）に示すようになる。なお、符号３０９で示す円（円周）は外縁像で、円（円周）の内側がコンデンサレンズの瞳の像になる。
図２８（ｂ）に示すように、透過部３２０の形状は円環で、遮光部３２１の形状は円で、外縁像３０９の形状は円である。そして、透過部３２０と、遮光部３２１と、外縁像３０９とが同心状になっている。また、透過部３２０の中心と、遮光部３２１の中心と、外縁像３０９の中心とは一致している。
ここで、透過部３２０の中心とは、透過部の外縁３２０ａを形作る円の中心のことである（透過部３２０は円環なので、透過部３２０の中心は、透過部の内縁３２０ｂを形作る円の中心でもある）。
外縁像３０９は、透過部の内縁３２０ｂよりも外側（光軸から離れる方向）に位置すると共に、透過部の外縁３２０ａよりも内側（光軸に近づく方向）に位置している。このように、本実施形態の標本観察装置では、透過部の内縁３２０ｂと透過部の外縁３２０ａとの間に、コンデンサレンズの瞳の外縁の像３０９が形成される。
ここで、外縁像３０９よりも外側の光は、開口部材３０１の遮光部３０１ｂで遮光されているので、透過部３２０を通過しない（対物レンズ８から出射しない）。よって、透過部３２０を通過する光束の領域は、透過部の内縁３２０ｂから外縁像３０９までの間の領域になる。そして、この領域全体の面積が、標本像の明るさに対応する。
標本が存在する場合、図２９（ａ）に示すように、保持部材６へ入射する光と標本から出射する光とは、光の進行方向が異なる。その結果、開口部材３０２の位置に形成されるコンデンサレンズの瞳の像は、図２９（ｂ）に示すようになる。なお、図２９（ｂ）においても、符号３０９で示す円（円周）は外縁像で、円（円周）の内側がコンデンサレンズの瞳の像になる。
図２９（ｂ）に示すように、透過部３２０の形状は円環で、遮光部３２１の形状は円で、外縁像３０９の形状は円である。ただし、透過部３２０及び遮光部３２１と、外縁像３０９とは同心状になっていない。また、透過部３２０の中心及び遮光部３２１の中心と、外縁像３０９の中心とは一致していない。すなわち、透過部３２０の中心及び遮光部３２１の中心に対して、外縁像３０９の中心は紙面内の左方向にずれている。
図２９（ｂ）においても、外縁像３０９よりも外側の光は、開口部材３０１の遮光部３０１ｂで遮光されているので、透過部３２０を通過しない（対物レンズ８から出射しない）。よって、透過部３２０を通過する光束の領域は、透過部の内縁３２０ｂから外縁像３０９までの間の領域になる。そして、この領域全体の面積が、標本像の明るさに対応する。
ここで、外縁像３０９は、透過部の内縁３２０ｂよりも外側に位置している。言い換えると、図２９（ｂ）では、遮光部３２１は、外縁像３０９の内側に位置している。これは、標本の表面の傾斜が小さいからである。一方、標本が存在しない場合でも、遮光部３２１は、外縁像３０９の内側に位置している。そのため、標本が存在する場合であっても、標本の表面の傾斜が小さいと、標本像の明るさは、標本が存在しない場合と同じになる。
しかしながら、標本の表面の傾斜が更に大きくなると、透過部３２０の中心に対する外縁像３０９の中心のずれが更に大きくなる。この場合、外縁像３０９の一部が、透過部の内縁３２０ｂよりも内側に位置するようになる。また、外縁像３０９の一部が、透過部の外縁３２０ａよりも外側に位置するようになる。言い換えると、外縁像３０９の一部が、遮光部３２１の内側に位置する。その結果、透過部３２０を通過する光束の領域は大きく変化する。すなわち、標本が存在しない場合と、標本像の明るさが異なる。
ところで、標本観察装置１００では、対物レンズの瞳９に対して開口部材の透過部２０の像がずれる。これに対して、標本観察装置３００では、透過部３２０に対してして外縁像３０９がずれる。ここで、透過部３２０とコンデンサレンズの瞳とは、光学的に共役な関係になっている。そのため、コンデンサレンズの瞳位置を基準にすると、標本観察装置３００においても、コンデンサレンズの瞳に対して透過部３２０の像がずれていることになる。
このように、標本観察装置３００におけるずれの現象と標本観察装置１００におけるずれの現象は、光学系の瞳に対して透過部の像がずれるという点で同じである。よって、標本観察装置３００においても、図７（ａ）に示すように、偏心した量、すなわち、ずれ量Δに応じて対物レンズを通過する光量が増加する。
以上のように、本実施形態の標本観察装置では、標本における形状の変化（傾斜の変化）が、コンデンサレンズの瞳の像のずれの変化に変換される。そして、コンデンサレンズの瞳の像のずれの変化によって、観察光学系に設けた透過部を通過する光束の量に変化が生じる。すなわち、標本における形状の変化を結像光の明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
また、陰影の発生方向は、透過部３２０に対する外縁像３０９のずれの方向で決まるが、外縁像３０９のずれの方向は制限されない。そのため、本実施形態の標本観察装置では、陰影の発生方向が限定されない。
また、本実施形態の標本観察装置では、所定の透過部を有する開口部材を照明光学系に配置し、所定の透過部の透過率が、中心から周辺に向かって徐々に変化することが好ましい。更に、透過率は、中心から周辺に向かって徐々に小さくなることが好ましい。
図２７（ａ）に示した開口部材３０１では、透過部３０１ａの全ての場所で透過率が同じである。そのため、対物レンズ８から出射する光束の量は、図７に示すように、ＡからＢまでの間で変化しない。このようなことから、所定の透過部を有する開口部材を照明光学系に配置することが好ましい。図３０は、所定の透過部を有する開口部材を示す図である。
図３０に示すように、開口部材３３０は、透過部３３０ａと、遮光部３３０ｂと、を有する。ここで、透過部３３０ａでは、透過率が、中心から周辺に向かって徐々に変化している。なお、透過率は、中心から周辺に向かって徐々に小さくなることが好ましい。
このようにすることで、本実施形態の標本観察装置では、標本における形状の変化（傾斜の変化）が、コンデンサレンズの瞳の像のずれの変化に変換される。そして、コンデンサレンズの瞳の像のずれの変化によって、観察光学系に設けた透過部を通過する光束の量に変化が生じる。しかも、コンデンサレンズの瞳の像のずれが少しであっても、観察光学系に設けた透過部を通過する光束の量に変化が生じる。すなわち、標本における形状の変化を、結像光の明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影像を得ることができる。
また、開口部材３０２の構造は、図２７（ｂ）に示した構造に限られない。例えば、以下の開口部材（Ｉ）〜（Ｖ）の構造を、開口部材３０２に持たせても良い。
（Ｉ） 開口部材５（図２（ａ））。
（ＩＩ） 開口部材（図８）。
（ＩＩＩ）開口部材５０、５１（図１０）。
（ＩＶ） 開口部材２３０、２４０、２５０（図１８）。
（Ｖ） 開口部材２６０（図１９）。
（ＩＩ）や（ＩＩＩ）の開口部材の構造を開口部材３０２に持たせることで、標本における形状の変化（傾斜の変化）が、コンデンサレンズの瞳の像のずれの変化に変換される。そして、コンデンサレンズの瞳の像のずれの変化によって、観察光学系に設けた透過部を通過する光束の量に変化が生じる。しかも、コンデンサレンズの瞳の像のずれが少しであっても、観察光学系に設けた透過部を通過する光束の量に変化が生じる。すなわち、標本における形状の変化を、結像光の明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影像を得ることができる。
また、（ＩＶ）の開口部材の構造を開口部材３０２に持たせることで、無色透明な標本と染色された標本の両方を良好に観察することができる。
また、（Ｖ）の開口部材の構造を開口部材３０２に持たせることで、無色透明な標本において、陰影像とコントラストを有する標本像が得られる。また、陰影像を観察できない場合であっても、観察視野内にある無色透明な標本を観察することができる。また、無色透明な標本の輪郭を陰影像で観察し、無色透明な標本の内部をコヒーレント照明像で観察することができる。
また、本実施形態の標本観察装置では、遮光部又は減光部の面積は、コンデンサレンズの瞳の像の面積の５０％以上であることが好ましい。
このようにすることで、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
なお、コンデンサレンズの瞳の像の５０％範囲を遮光できない場合、透過部の内縁３２０ｂからコンデンサレンズの瞳の像の外縁までの間隔が広くなり過ぎる。この場合、透過部３２０のずれがある場合とずれがない場合とで、透過部３２０を通過する光束の量に差がつきにくくなくなる。そのため、標本における形状の変化を明暗の変化として検出することが困難になる。その結果、陰影のある標本像を得ることが困難になる。あるいは、標本像のコントラストが悪くなってしまう。
なお、遮光部３２１の面積は、コンデンサレンズの瞳の像の面積の７０％以上が良い。更に、遮光部３２１の面積は、コンデンサレンズの瞳の像の面積の８５％以上がなお良い。
また、本実施形態の標本観察装置は、以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
Ｒ’0＜Ｒoc×β＜Ｒ’1 （１０）
ここで、
Ｒ’0は、観察光学系の光軸から透過部の内縁までの長さ、
Ｒ’1は、観察光学系の光軸から透過部の外縁までの長さ、
Ｒocは、コンデンサレンズの瞳の半径、
βは、対物レンズの焦点距離をコンデンサレンズの焦点距離で割った値、
である。
条件式（１０）を満足することで、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
また、本実施形態の標本観察装置では、透過部の位置において、コンデンサレンズの瞳像の中心は、透過部の中心と一致することが好ましい。
このようにすることで、陰影の発生方向が限定されない。
また、本実施形態の標本観察装置は、以下の条件式（１１）を満足することが好ましい。
（Ｒoc×β−Ｒ’0）／（Ｒ’1−Ｒoc×β）＜１ （１１）
ここで、
Ｒ’0は、観察光学系の光軸から透過部の内縁までの長さ、
Ｒ’1は、観察光学系の光軸から透過部の外縁までの長さ、
Ｒocは、コンデンサレンズの瞳の半径、
βは、対物レンズの焦点距離をコンデンサレンズの焦点距離で割った値、
である。
条件式（１１）を満足することで、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
なお、（Ｒoc×β−Ｒ’0）が大きくなりすぎると、条件式（１１）を満足しなくなる。この場合、遮光部の大きさが小さくなりすぎる。そのため、図７（ａ）の矢印Ａから矢印Ｂまでの間が長くなってしまう。この場合、標本における細やかな形状の変化（傾斜の変化）を、明暗の変化として検出することが難しくなる。
また、（Ｒ’1−Ｒoc×β）が小さくなり過ぎると、条件式（１１）を満足しなくなる。この場合、透過部の外縁から外縁像までの間隔が狭くなりすぎる。ずれ量Δ’が大きくなると、外縁像よりも内側に円環状の遮光部（例えば、図２７（ｂ）の遮光部３０２ａ２）が位置するようになる。そのため、対物レンズの瞳を通過する光束が少なくなる。その結果、標本像が暗くなる。なお、ずれ量Δ’は、コンデンサレンズの瞳の像の中心と開口部材の中心との差である。
また、本実施形態の標本観察装置は、以下の条件式（１２）、（１３）を満足することが好ましい。
０．７≦Ｒ’0／（Ｒoc×β）＜１ （１２）
１＜Ｒ’1／（Ｒoc×β）≦２ （１３）
ここで、
Ｒ’0は、観察光学系の光軸から透過部の内縁までの長さ、
Ｒ’1は、観察光学系の光軸から透過部の外縁までの長さ、
Ｒocは、コンデンサレンズの瞳の半径、
βは、対物レンズの焦点距離をコンデンサレンズの焦点距離で割った値、
である。
条件式（１２）の下限値を下回ると、透過部の内縁から外縁像までの間隔が広くなり過ぎる。この場合、ずれ量Δ’が０の場合と０でない場合とで、対物レンズの瞳を通過する光束の量に差がつきにくくなくなる。そのため、標本における形状の変化を、明暗の変化として検出することが困難になる。その結果、陰影のある標本像を得ることが困難になる。あるいは、標本像のコントラストが悪くなってしまう。
条件式（１２）の上限値を上回ると、透過部が、常にコンデンサレンズの瞳の像の外側に位置する。そのため、標本における形状の変化を、明暗の変化として検出することができない。よって、条件式（１２）の上限値を上回ることはない。
条件式（１３）の下限値を下回ると、透過部が、コンデンサレンズの瞳の像の内側に位置する。そのため、標本における形状の変化を、明暗の変化として検出することが困難になる。よって、条件式（１３）の下限値を下回ることはない。
条件式（１３）の上限値を上回らないようにすることで、透過部よりも外側の部分を通過する光束を少なくできる。そのため、フレアやゴーストの発生を防止できる。
なお、条件式（１２）に代えて、以下の条件式（１２’）を満足すると良い。
０．８≦Ｒ’0／（Ｒoc×β）＜１ （１２’）
さらに、条件式（１２）に代えて、以下の条件式（１２”）を満足するとなお良い。
０．９≦Ｒ’0／（Ｒoc×β）＜１ （１２”）
なお、条件式（１３）に代えて、以下の条件式（１３’）を満足すると良い。
１＜Ｒ’1／（Ｒoc×β）≦１．５ （１３’）
さらに、条件式（１３）に代えて、以下の条件式（１３”）を満足するとなお良い。
１＜Ｒ’1／（Ｒoc×β）≦１．３ （１３”）
また、本実施形態の標本観察装置では、透過部における透過率は場所によって異なることが好ましい。
上述のように、透過部の全ての場所で透過率が同じ場合、ずれ量Δ’が変化しても光束の量Ｉが変化しない状態（図７、矢印Ａから矢印Ｂまでの間）が生じる。そこで、透過部における透過率を場所によって異ならせることが好ましい。このようにすることで、ずれ量Δ’が変化しても光束の量Ｉが変化しない状態を、少なくすることができる。
透過部における透過率が場所によって異なる開口部材の構造は、図８や図１０に示されている。これらの図における開口部材の構造を、開口部材３０２に持たせれば良い。
また、本実施形態の標本観察装置は、以下の条件式（１４）を満足することが好ましい。
Ｔ’in＜Ｔ’out （１４）
ここで、
Ｔ’inは、透過部の内縁近傍における透過率、
Ｔ’outは、透過部の外側近傍における透過率、
である。
条件式（１４）を満足することで、ずれ量Δ’が変化しても光束の量Ｉが変化しない状態を少なくすることができる。その結果、標本におけるより細やかな形状の変化（傾斜の変化）を、明暗の変化として検出することができる。
また、本実施形態の標本観察装置では、開口部材は不透明な部材で構成され、透過部は、不透明な部材に形成された複数の開口を有することが好ましい。
図１７に示す開口部材２２０では、透過部が不透明な部材に形成された複数の開口を有する。この開口部材２２０の構造を、開口部材３０２に持たせれば良い。なお、この場合の開口部材３０２の技術的意義は、開口部材２２０の技術的意義と同様なので詳細な説明は省略する。
このように、本実施形態の標本観察装置によれば、透過部２２３を簡便に形成することができる。また、微小開口２２４の直径や密度を変えることで、様々な透過率を有する透過部２２３を得ることができる。また、透過率の変化の度合いを様々に変えることができる。
また、本実施形態の標本観察装置は、以下の条件式（１５）を満足することが好ましい。
０．０１＜（Ｓ’T×Ｔ’T）／（Ｓ’ND×Ｔ’ND）＜１００ （１５）
ここで、
Ｓ’NDは、減光部の面積、
Ｔ’NDは、減光部における透過率（％）、
Ｓ’Tは、コンデンサレンズの瞳を通過した光のうち、透過部を通過する光の領域の面積、
Ｔ’Tは、コンデンサレンズの瞳を通過した光のうち、透過部を通過する光の領域における透過率（％）、
である。
条件式（１５）を満足することで、無色透明な標本と染色された標本の両方を良好に観察することができる。なお、透過率は平均透過率であって、どの場所でも透過率が同じ場合は任意の場所での透過率、場所によって透過率が異なる場合は、各場所の透過率の平均である。
条件式（１５）の下限値を下回ると、透過部から出射する結像光の光量が相対的に少なくなるので、陰影像が暗くなりすぎる。あるいは、減光部から出射する結像光の光量が相対的に多くなるので、陰影像のコントラストが低下する。その結果、無色透明な標本の観察が困難になる。
条件式（１５）の上限値を上回ると、減光部から出射する結像光の光量が相対的に少なくなるので、濃淡像が暗くなりすぎる。その結果、染色された標本の観察が困難になる。
なお、条件式（１５）に代えて、以下の条件式（１５’）を満足すると良い。
０．０３＜（Ｓ’T×Ｔ’T）／（Ｓ’ND×Ｔ’ND）＜３０ （１５’）
さらに、条件式（１５）に代えて、以下の条件式（１５”）を満足するとなお良い。
０．１＜（Ｓ’T×Ｔ’T）／（Ｓ’ND×Ｔ’ND）＜１０ （１５”）
また、本実施形態の別の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、を有し、観察光学系は、対物レンズと、開口部材と、結像レンズと、を有し、開口部材は、遮光部又は減光部と、第１の透過部と、第２の透過部と、を有し、開口部材は、第１の透過部が観察光学系の光軸を含むように形成され、遮光部又は減光部は、第１の透過部の外縁よりも外側に位置し、第２の透過部は、遮光部又は減光部の外縁よりも外側に位置し、第２の透過部の内縁と第２の透過部の外縁との間に、コンデンサレンズの瞳の外縁の像が形成されることを特徴とする。
図１９に示す開口部材２６０では、第１の透過部が照明光学系の光軸を含むように形成されている。この開口部材２６０の構造を、開口部材３０２に持たせれば良い。なお、この場合の開口部材３０２の技術的意義は、開口部材２６０の技術的意義と同様なので詳細な説明は省略する。
このように、本実施形態の標本観察装置によれば、無色透明な標本において、陰影のある標本像とコントラストを有する標本像が得られる。また、陰影のある標本像を観察できない場合であっても、観察視野内にある無色透明な標本を観察することができる。また、無色透明な標本の輪郭を陰影のある標本像で観察し、無色透明な標本の内部をコヒーレント照明像で観察することができる。
また、本実施形態の標本観察装置は、以下の条件式（１６）を満足することが好ましい。
０．０１＜（Ｓ’T2×Ｔ’T2）／（Ｓ’T1×Ｔ’T1）＜１００ （１６）
ここで、
Ｓ’T1は、第１の透過部の面積、
Ｔ’T1は、第１の透過部における透過率（％）、
Ｓ’T2は、コンデンサレンズの瞳を通過した光のうち、第２の透過部を通過する光の領域の面積、
Ｔ’T2は、コンデンサレンズの瞳を通過した光のうち、第２の透過部を通過する光の領域における透過率（％）、
である。
条件式（１６）を満足することで、無色透明な標本において、陰影のある標本像とコヒーレント照明像が得られる。なお、透過率は平均透過率であって、どの場所でも透過率が同じ場合は任意の場所での透過率、場所によって透過率が異なる場合は、各場所の透過率の平均である。
条件式（１６）の下限値を下回ると、第２の透過部から出射する結像光の光量が相対的に少なくなるので、陰影像が暗くなりすぎる。あるいは、第１の透過部から出射する結像光の光量が相対的に多くなるので、陰影像のコントラストが低下する。その結果、無色透明な標本において、陰影のある標本像を得ることが困難になる。また、照明光のコヒーレンス度が低下するので、コヒーレント照明像においてコントラストが低下する。
条件式（１６）の上限値を上回ると、第１の透過部から出射する結像光の光量が相対的に少なくなるので、コヒーレント照明像が暗くなりすぎる。その結果、無色透明な標本において、明るいコヒーレント照明像を得ることが困難になる。
なお、条件式（１６）に代えて、以下の条件式（１６’）を満足すると良い。
０．０３＜（Ｓ’T2×Ｔ’T2）／（Ｓ’T1×Ｔ’T1）＜３０ （１６’）
さらに、条件式（１６）に代えて、以下の条件式（１６”）を満足するとなお良い。
０．１＜（Ｓ’T2×Ｔ’T2）／（Ｓ’T1×Ｔ’T1）＜１０ （１６”）
また、本実施形態の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、照明側開口部材と、を有し、観察光学系は、対物レンズと、観察側開口部材と、結像レンズと、を有し、照明側開口部材は、帯状の透過部を複数有し、観察側開口部材は、帯状の透過部と同数の透過部を有し、透過部の外形と帯状の透過部の外形とは、相似形であって、帯状の透過部と透過部の各々は、対をなす帯状の透過部と透過部が、互いの中心が共役になるように配置され、透過部の外縁よりも内側に、帯状の透過部の内縁の像が形成され、透過部の外縁よりも外側に、帯状の透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする。
図１に示した標本観察装置１００では、照明光学系に１つの透過部を有する開口部材が配置されている。一方、観察光学系に開口部材は配置されていないが、対物レンズの瞳が開口部材の透過部の役割を果たしている。よって、観察光学系にも、１つの透過部を有す開口部材が配置されていることになる。このように、標本観察装置１００では、照明光学系と観察光学系は、共に１つの透過部を有する。
これに対して、本実施形態の標本観察装置では、照明光学系と観察光学系の両方に、開口部材を配置している。ここで、照明光学系には照明側開口部材が配置され、観察光学系には観察側開口部材が配置されている。そして、照明側開口部材と観察側開口部材は、共に複数の透過部を有している。図３１は、複数の透過部を有する開口部材を示す図であって、（ａ）は照明側開口部材を示す図、（ｂ）は観察側開口部材を示す図である。
照明側開口部材３４０は、図３１（ａ）に示すように、遮光部３４０ａ１と透過部３４０ｂとを有する。更に、開口部材３４０は遮光部３４０ａ２を有する。遮光部３４０ａ１、３４０ａ２及び透過部３４０ｂは透明な部材、例えば、ガラス板や樹脂板で構成されている。遮光部３４０ａ１と３４０ａ２は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。一方、透過部３４０ｂには何も塗布されていない。よって、透過部３４０ｂはガラス板そのものである。
遮光部３４０ａ１の形状は円である。一方、透過部３４０ｂの形状は帯状で、具体的には円環になっている。
照明側開口部材３４０では、遮光部３４０ａ１が複数形成されている。そのため、透過部３４０ｂも複数生成されている。具体的には、４つの透過部３４０ｂが形成されている。そして、４つの透過部３４０ｂは、２次元状に配置されている。照明側開口部材３４０は、標本観察装置１００（図１）の開口部材５の位置に配置されている。
一方、観察側開口部材３５０は、図３１（ｂ）に示すように、遮光部３５０ａと透過部３５０ｂとを有する。遮光部３５０ａと透過部３５０ｂは透明な部材、例えば、ガラス板や樹脂板で構成されている。遮光部３５０ａは、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。一方、透過部３５０ｂには何も塗布されていない。よって、透過部３５０ｂはガラス板そのものである。
ここで、透過部３５０ｂの外形は、透過部３４０ｂの外形と相似形になっている。具体的には、透過部３４０ｂの外形は円なので、透過部３５０ｂの外形も円になっている。
観察側開口部材３５０では、透過部３５０ｂが複数形成されている。具体的には、４つの透過部３５０ｂが形成されている。そして、４つの透過部３５０ｂは、２次元状に配置されている。観察側開口部材３５０は、標本観察装置１００（図１）の対物レンズの瞳９の位置に配置されている。
また、１つの透過部３４０ｂと１つの透過部３５０ｂは、対をなしている。そして、１対の透過部３４０ｂと透過部３５０ｂとは、互いの中心が共役になるように配置されている。例えば、照明側開口部材３４０の右上の透過部３４０ｂと、観察側開口部材３５０の左下の透過部３５０ｂとが対をなしている。また、左下の透過部３５０ｂの位置に、右上の透過部３４０ｂの像が形成されたとき、左下の透過部３５０ｂの中心と右上の透過部３４０ｂの像とは一致する。
また、透過部３５０ｂの外縁よりも内側に、透過部３４０ｂの内縁の像が形成され、透過部３５０ｂの外縁よりも外側に、透過部３４０ｂの外縁の像が形成される。そのため、図３〜図７で説明した作用効果が、１対の透過部３４０ｂと透過部３５０ｂを用いた場合にも同様に生じる。
その結果、本実施形態の標本観察装置では、標本における形状の変化（傾斜の変化）が、透過部の像のずれの変化に変換される。そして、透過部の像のずれの変化によって、対物レンズの瞳を通過する光束の量に変化が生じる。すなわち、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
更に、本実施形態の標本観察装置では、対物レンズの瞳の周辺を通過する光だけでなく、対物レンズの瞳の中心を通過する光も結像に寄与することになる。そのため、より明るい陰影像を得ることができる。
例えば、図３１（ａ）において、遮光部３４０ａ１の半径をｒa、透過領域の幅をΔb、透過領域の面積をＳMとする。一方、図２８（ｂ）において、遮光部３２１半径を３×ｒa、透過領域の幅をΔb、透過領域の面積をＳsとする。なお、透過領域は、透過部を通過する光束の領域であって、図２８（ｂ）では、透過部の内縁３２０ｂから外縁像３０９までの間の領域になる。
この場合、面積ＳMと面積ＳSは、それぞれ以下のようになるので、ＳM＞ＳSになる。
ＳM＝４×π×｛（ｒa＋Δb）２−ｒa ２｝＝８πｒaΔb−４πΔb
ＳS＝π｛（３×ｒa＋Δb）２−（３×ｒa）２｝＝６πｒaΔb−πΔb
このように、開口部材における透過部を複数設けることで、透過部が１つの場合に比べて、透過部を通過する結像光の光量を増やすことができる。そのため、より明るい陰影像を得ることができる。
また、本実施形態の標本観察装置は、照明光学系と、観察光学系と、を備え、照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、開口部材は、遮光部と、透過部と、を有し、開口部材は、遮光部が照明光学系の光軸を含むように配置され、遮光部は、所定の波長域の光を遮光する特性を有し、透過部は、遮光部の外縁よりも外側に位置し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成され、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする。
図２に示した開口部材５，５’では、光源から出射した光は、遮光部５ａ１や５’ａ１で遮光される。ここで、遮光部５ａ１や５’ａ１は、全ての波長の光を遮光する。そのため、開口部材５，５’を用いた場合は、陰影像のみが得られる。
これに対して、本実施形態の標本観察装置では、照明光学系に配置した開口部材の遮光部は、所定の波長域の光を遮光する特性を有する。図３２は、所定の波長域の光を遮光する特性を有する開口部材を示す図である。
開口部材３６０は、図３２に示すように、遮光部３６０ａ１と透過部３６０ｂとを有する。更に、開口部材３６０は遮光部３６０ａ２を有する。遮光部３６０ａ１、３６０ａ２及び透過部３６０ｂは透明な部材、例えば、ガラス板や樹脂板で構成されている。遮光部３６０ａ２は、例えば、遮光塗料をガラス板上に塗布することで形成されている。一方、透過部３６０ｂには何も塗布されていない。よって、透過部３６０ｂはガラス板そのものである。開口部材３６０は、遮光部３６０ａ１が照明光学系の光軸を含むように配置されている。
一方、遮光部３６０ａ１は、所定の波長域の光を遮光する特性を有する。そのために、遮光部３６０ａ１には、例えば、光学多層膜が形成されている。この光学多層膜は、例えば、緑色の波長域の光を透過し、それ以外の波長の光を反射する。
この開口部材３６０を、標本観察装置１００（図１）の開口部材５の位置に配置する。そして、照明光として、例えば、赤色の波長域の光を開口部材３６０に入射させる。この場合、赤色の光は透過部３６０ｂを透過するが、遮光部３６０ａ１では反射される。その結果、円環状になった赤色の光が、コンデンサレンズ４から出射する。
コンデンサレンズ４から出射した赤色の光は、対物レンズの瞳９に到達し、ここに、透過部３６０ｂの像を形成する。ここで、対物レンズの瞳９の外縁よりも内側に、透過部３６０ｂの内縁の像が形成され、対物レンズの瞳９の外縁よりも外側に、透過部３６０ｂの外縁の像が形成される。そのため、図３〜図７で説明した作用効果が、開口部材３６０を用いた場合にも同様に生じる。
その結果、本実施形態の標本観察装置では、標本における形状の変化（傾斜の変化）が、透過部の像のずれの変化に変換される。そして、透過部の像のずれの変化によって、対物レンズの瞳を通過する光束の量に変化が生じる。すなわち、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
一方、照明光として、例えば、緑色の波長域の光を開口部材３６０に入射させる。この場合、緑色の光は透過部３６０ｂと遮光部３６０ａ１の両方を透過する。その結果、円形の緑色の光が、コンデンサレンズ４から出射する。コンデンサレンズ４から出射した緑色の光の形状は、明視野観察時の照明光の形状と同じになる。よって、緑色の波長域の光を用いた場合は、明視野観察が行える。
なお、所定の波長域の光を照明光として得るには、所定の波長域の光を透過する光学フィルタを白色光源とコンデンサレンズの間に配置すれば良い。また、発光波長域が異なるＬＥＤを複数配置し、このうちの１つのＬＥＤを、所定の波長域の光を発光するＬＥＤにすれば良い。
このように、本実施形態の標本観察装置によれば、照明光の波長を変えることで、陰影像による観察と明視野像による観察とが行える。
また、本実施形態の標本観察装置は、光源と、光学系と、物体を保持する保持部材と、を有し、光学系は、第１の光学系と、第２の光学系と、を有し、第１の光学系と第２の光学系は、保持部材を挟んで対向して配置され、第１の光学系は開口部材を有し、開口部材の透過部の像が、第２の光学系の瞳位置に形成されるように、光学系は構成され、透過部の像は、物体で生じた屈折によって、第２の光学系の瞳に対して偏心し、偏心によって、第２の光学系の瞳を通過する光量が増加することを特徴とする。
第１の光学系を照明光学系とし、第２の光学系を観察光学系とした場合、本実施形態の標本観察装置の構成は、図１に示す標本観察装置１００の構成になる。一方、第１の光学系を観察光学系とし、第２の光学系を照明光学系とした場合、本実施形態の標本観察装置の構成は、図２６に示す標本観察装置３００の構成になる。
標本観察装置１００では、図４（ｂ）に示すように、開口部材の透過部２０の像が、対物レンズの瞳９の位置に形成される。そして、透過部２０の像は、標本で生じた屈折によって、対物レンズの瞳９に対して偏心する。その結果、図７（ａ）に示すように、偏心した量、すなわち、ずれ量Δに応じて対物レンズを通過する光量が増加する。
次に、標本観察装置３００では、図２９（ｂ）に示すように、コンデンサレンズの瞳の像が、開口部材の透過部３２０の位置に形成される。そして、コンデンサレンズの瞳の像は、標本で生じた屈折によって、透過部３２０に対して偏心する。
ここで、上述のように、透過部３２０とコンデンサレンズの瞳とは、光学的に共役な関係になっている。そのため、透過部３２０の像が、コンデンサレンズの瞳に対して偏心するということもできる。その結果、図７（ａ）に示すように、偏心した量、すなわち、ずれ量Δに応じて対物レンズを通過する光量が増加する。
以上のように、本実施形態の標本観察装置では、標本における形状の変化（傾斜の変化）が、透過部の像のずれの変化に変換される。そして、透過部の像のずれの変化によって、対物レンズの瞳を通過する光束の量に変化が生じる。すなわち、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
また、陰影の発生方向は、透過部の像と光学系の瞳とのずれの方向で決まるが、透過部の像のずれの方向は制限されない。そのため、本実施形態の標本観察装置では、陰影の発生方向が限定されない。
また、本実施形態の標本観察装置では、透過部の像と第２の光学系の瞳とが、共に回転対称な形状であることが好ましい。
このようにすることで、第２の光学系の瞳と開口部材の位置とのずれの許容量を大きくすることができる。第２の光学系の瞳に対する開口部材の位置合わせが容易になる。なお、回転対称となる軸は、例えば、照明光学系の光軸や観察光学系の光軸である。
上述のように、本実施形態の標本観察装置は、画像処理装置を備えることが好ましい。図３３は、画像処理装置を備えた標本観察装置の構成を示す図である。
標本観察装置４００は、本体部４１０と、照明光学系４２０と、観察光学系４３０と、撮像装置４４０と、画像処理装置４５０と、を備える。
本体部４１０は、光源４１１と、ステージ４１２と、レボルバ４１３と、を備える。照明光学系４２０は、各種の光学フィルタ４２１と、視野絞り４２２と、ミラー４２３と、レンズ４２４と、開口部材４２５と、コンデンサレンズ４２６と、を備える。観察光学系４３０は、対物レンズ４３１と、結像レンズ４３３と、接眼レンズ４３４と、を備える。また、対物レンズ４３１の近傍には、対物レンズの瞳４３２が位置している。
本体部４１０には、光源４１１が接続されている。光源４１１を出射した照明光は、照明光学系４２０に入射してコンデンサレンズ４２６に到達する。ここで、開口部材４２５は、コンデンサレンズ４２６の瞳位置に配置されている。また、開口部材４２５には、例えば、図２（ａ）に示した開口部材５が用いられている。
コンデンサレンズ４２６の上方には、ステージ４１２が配置されている。また、ステージ４１２上に標本４６０が載置されている。更に、ステージ４１２の上方にはレボルバ４１３が位置し、レボルバ４１３に対物レンズ４３１が保持されている。
コンデンサレンズ４２６から出射した照明光は、標本４６０に照射される。標本４６０からの光は、対物レンズ４３１に入射する。ここで、対物レンズの瞳４３２と開口部材４２５は共役な関係になっている。よって、対物レンズの瞳４３２の位置に、開口部材４２５の像が形成される。
ここで、標本観察装置４００では、対物レンズ４３１の瞳の外縁よりも内側に、開口部材４２５の透過部の内縁の像が形成され、対物レンズ４３１の瞳の外縁よりも外側に、開口部材４２５透過部の外縁の像が形成されるようになっている。
そのため、標本４６０における形状の変化（傾斜の変化）に応じて、対物レンズ４３１を出射する結像光の光量が変化する。これにより、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても、陰影のある標本像を得ることができる。
対物レンズ４３１を出射した結像光は、結像レンズ４３３によって集光され、集光位置に標本４６０の像が形成される。標本観察装置４００では、結像レンズ４３３に続いてプリズムが配置されている。このプリズムによって、結像光の一部は接眼レンズ４３４側に反射される。その結果、接眼レンズ４３４の近傍に、標本の光学像４３５が形成される。なお、接眼レンズ４３４による観察を行わない場合は、プリズムを光路外に移動させても良い。
一方、プリズムを通過した結像光は、撮像装置４４０に入射する。撮像装置４４０は撮像素子４４１を備えている。結像レンズ４３３によって、撮像素子４４１上に標本４６０の光学像が形成され、これにより標本４６０の光学像の撮像が行われる。このようにして、陰影のある標本画像が得られる。なお、結像レンズ４３３と撮像素子４４１との間に、光学系を配置しても良い。この場合、結像レンズ４３３とこの光学系によって、撮像素子４４１上に標本４６０の光学像が形成される。
また、撮像装置４４０には、カメラコントローラ４４２と、ビデオボード４４３と、が接続されている。また、カメラコントローラ４４２とビデオボード４４３は、共に画像処理装置４５０に接続されている。
撮像の制御は、カメラコントローラ４４２によって行われる。また、カメラコントローラ４４２の制御は、画像処理装置４５０によって行われる。なお、カメラコントローラ４４２の制御を、他の機器、例えばコンピュータによって行っても良い。また、撮像装置４４０から出力された画像信号は、ビデオボード４４３を介して画像処理装置４５０に入力される。画像処理装置４５０では、様々な電気的な処理が行われる。処理結果は、表示装置４５１に表示される。
標本観察装置が画像処理装置を備えることで、様々な画像処理を行うことができる。画像処理の例を次に説明する。
また、本実施形態の標本観察装置は、観察光学系側に配置された撮像装置を有し、画像処理装置は、領域分離部と、解析部と、を有し、領域分離部は、撮像装置により取得した画像の全領域を、所定の条件に合致する特定領域と、特定領域以外の非特定領域と、に分離し、解析部は、特定領域の画像を解析して、特定領域に関する情報を取得することが好ましい。
本実施形態の標本観察装置は領域分離部を有し、領域分離部は、撮像装置により取得した画像の全領域を、所定の条件に合致する特定領域と、特定領域以外の非特定領域と、に分離する。そこで、コロニーの存在の有無を所定の条件とした場合について説明する。
この場合、特定の領域はコロニーが存在する領域（以下、適宜、コロニー領域とする）になり、非特定領域はコロニー領域以外の領域（以下、適宜、背景領域とする）になる。よって、領域分離部は、取得した画像の全領域を、コロニー領域と背景領域とに分離する。
コロニー領域の分離方法については、様々な方法がある。以下、最もシンプルな分離方法について説明する。撮像装置により取得した画像の全領域には、コロニー領域と背景領域とが存在する。一般に、コロニー領域には、背景領域に比べて、様々な形状を持つ構造が存在する。そのため、形状の変化の周期はコロニー領域では短く、背景領域では長い。また、形状の変化の変化量はコロニー領域では大きく、背景領域では小さい。
そのため、標本における形状の変化を明るさの変化として検出した画像では、濃淡あるいは明暗の周期（以下、適宜、輝度変化の周期とする）はコロニー領域では短く、背景領域では長い。すなわち、輝度変化の周期が短い領域の多くがコロニー領域に存在し、輝度変化の周期が短い領域の多くが背景領域に存在する。一方、輝度変化の大きさは、検出方法によって異なる。
そこで、輝度変化の大きさや周期の違いに着目し、例えば、以下の手順１〜３を用いてコロニー領域を検出することができる。図３４は本実施形態の標本観察装置で得られた標本の電子画像であって、（ａ）は原画像、（ｂ）はエッジ検出フィルタを適用した後の画像である。また、図３５は本実施形態の標本観察装置で得られた標本の電子画像であって、（ａ）は２値化処理を行った後の画像、（ｂ）はモフォロジー処理を行った後の画像である。
ここで、原画像は撮像装置により取得した画像であって、画像処理等が実施されていない画像である。図３４（ａ）に示す原画像では、比較的大きなコロニーが画像の中央に３つ存在し、その周囲に４つ存在している。
手順１では、原画像に対してエッジ検出フィルタを適用する。エッジ検出フィルタによって、設定された閾値よりも大きい輝度変化が生じている画素のみが抽出される。その結果、図３４（ａ）に示す原画像は、図３４（ｂ）に示すように、エッジが強調された画像（以下、適宜、エッジ検出画像とする）になる。
図３４（ｂ）に示すエッジ検出画像では、中央に存在するコロニーが、白い線で囲まれている様子が分かる。また、３つの領域の周囲に存在する４つのコロニーについても、白い線で囲まれている様子が分かる。
なお、エッジ強度は輝度値の勾配であって、これは、隣り合う２つの画素における輝度値の差の大きさを表す。輝度値の差が大きいほど、輝度の変動が大きくなる。そこで、輝度の変動に関して閾値を設けることで、輝度の変動が大きい領域と、画素と輝度の変動の小さい領域と、を区別することができる。エッジ強度の大小の区別は、公知のエッジ検出フィルタを用いれば良い。公知のエッジ検出フィルタとしては、例えば、Ｓｏｂｅｌフィルタ、Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ、Ｌａｐｌａｃｉａｎフィルタ等がある。
手順２では、エッジ検出画像に対して２値化処理を行う。２値化処理においても、閾値が設定されている。２値化処理では、閾値よりも大きい輝度の画素に、最大輝度の値が設定される。通常、最大輝度の値が設定された画素は、画像上では白で表示される。一方、閾値よりも小さい輝度の画素には、最小輝度の値が設定される。最大輝度の値が設定された画素は、画像上では黒で表示される。その結果、図３４（ｂ）に示すエッジ検出画像は、図３５（ａ）に示すように、白黒で表された画像（以下、２値化画像とする）になる。
図３５（ａ）に示す２値化画像では、７つのコロニーの全てにおいて、白い線で囲まれている領域の内部も、エッジ検出画像よりも広い範囲が白で表されている。よって、エッジ検出画像と比べると、２値化画像ではコロニー領域がより明確に分かる。
２値化処理を行った画像では、特定領域と非特定領域の一方が白色で表示され、他方が黒色で表示されていることが好ましい。しかしながら、図３５（ａ）に示す２値化画像では、本来、白色で表示されるコロニー領域に、黒色の領域が存在している。また、本来、黒色で表示される背景領域に、白色の領域が存在している。
コロニー領域内における黒色の領域は、例えば、コロニー領域内での輝度変化が局所的に緩やかであった領域である。また、背景領域における白の領域は、例えば、小さなゴミにより輝度の変動が大きくなった領域である。
そこで、手順３では、２値化画像に対してモフォロジー処理を行う。モフォロジー処理では、領域の膨張処理、収縮処理、膨張と収縮を組み合わせた処理（オープニング、クロージング処理）を複数回行う。膨張処理では、２値化した白黒画像内の図形を、１画素分膨らませる処理が行われる。収縮処理では、２値化した白黒画像内の図形を、１画素分縮める処理が行われる。
２値化画像に対して、この処理を行うことで、コロニー領域における黒領域の穴埋めや、背景領域における白領域の削除を行うことができる。その結果、図３５（ａ）に示す２値化画像は、図３５（ｂ）に示すように、コロニー領域と背景領域とが明確に分離された画像（以下、適宜、領域分離画像とする）になる。
図３５（ｂ）に示す領域分離画像では、７つのコロニーの全てにおいて、コロニー領域全体が白で表されている。また、７つのコロニー領域以外の小さなコロニー領域も、全体が白で表されている。また、背景領域は黒で表されている。よって、２値化画像に比べると、コロニー領域の形状がより正確に整えられると共に、コロニー領域と背景領域とを明確に分離されている。
領域分離部による処理が終わると、その処理結果を用いて、解析部による処理が行われる。解析部では、特定領域の画像の解析と特定領域に関する情報の取得とが行われる。特定領域に関する情報としては、コロニー領域の数や、画像全体の領域に対するコロニー領域の占有率、例えば面積占有率がある。
本実施形態の標本観察装置では、標本における形状の変化を明暗の変化として検出できる。その結果、標本が無色透明であっても陰影像を得ることができるが、陰影像は、位相差観察でも得ることができる。
図３６は位相差観察で得られた標本の電子画像であって、（ａ）は原画像、（ｂ）はエッジ検出フィルタを適用した後の画像である。図３６（ａ）における標本の画像と図３４（ａ）における標本の画像は、同じ場所における画像である。
図３４（ａ）における陰影像と図３６（ａ）における位相差像とでは、共にコロニーの間に長細い組織が多数存在している。ここで、長細い組織と背景とのコントラストについ陰影像と位相差像とを比較すると、長細い組織と背景とのコントラストは、陰影像に比べて位相差像の方が大きい。
そのため、エッジ検出画像を比べると、図３４（ｂ）と図３６（ｂ）に示すように、背景領域における白い線の数は、陰影像に比べて位相差像の方が圧倒的に多い。このように、位相差像では背景領域における白い線の数が多いことから、背景領域の特定が陰影像に比べて困難になり易い。その結果、位相差像では、２値化処理やモフォロジー処理において、処理回数の増加や処理の複雑化が予想される。
このように、本実施形態の標本観察装置で取得した標本の電子画像は、位相差観察で得られた標本の電子画像に比べて、背景領域内でのコントラスト変化が小さいという特徴を有する。そのため、特定領域と非特定領域の分離を容易に行うことができる。
また、本実施形態の標本観察装置では、所定の時間間隔で画像の取得を行い、複数の画像から、特定領域に関する情報の径時的変化を取得することが好ましい。
例えば、一定の時間間隔で画像の取得を行う。このようにして取得した画像は、時系列画像（タイムラプス画像）と呼ばれる。時系列画像を解析することで、例えば、コロニーに関する情報の径時的変化を得ることができる。
また、本実施形態の開口部材は、対物レンズを備える標本観察装置の照明光学系に配置可能な開口部材であって、開口部材は、減光部と、透過部と、を有し、透過部は、減光部の外縁よりも外側に位置し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、透過部の内縁の像が形成されるように、かつ、対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、透過部の外縁の像が形成されるように、透過部が形成されたことを特徴とする。
このような開口部材を用いることで、無色透明な標本と染色された標本の両方を良好に観察することができる。
また、本実施形態の開口部材では、対物レンズを備える標本観察装置の照明光学系に配置可能な開口部材であって、開口部材には、照明光学系の光軸を含むように形成された透過部が形成され、透過部の外縁よりも外側に位置する遮光部を備え、遮光部は外縁を有し、対物レンズの瞳の外縁よりも内側に遮光部の外縁の像が形成されるように、遮光部の外縁が形成されることが好ましい。
また、本実施形態の標本観察装置は、光源と、光学系と、物体を保持する保持部材と、を有し、光学系は、第１の光学系と、第２の光学系と、を有し、第１の光学系と第２の光学系は、保持部材を挟んで対向して配置され、第１の光学系は光学部材を有し、光学部材は、所定の照明光を形成し、所定の照明光の像が、第２の光学系の瞳位置に形成されるように、光学系は構成され、所定の照明光の像は、物体で生じた屈折によって、第２の光学系の瞳に対して偏心し、偏心によって、第２の光学系の瞳を通過する光量が増加することを特徴とする。
上述のように、開口部材５、５’を照明光学系の光路に配置すると、開口部材５、５’から円環状の照明光が出射する。この時、出射した照明光は、照明光の一部の領域が遮光された状態になっている。所定の照明光とは、このような状態の照明光である。よって、所定の照明光では、照明光の一部の領域が遮光された状態になっている。所定の照明光は、以下のようにして得ても良い。
図３７は、照明光の一部の領域が遮光された状態を説明するための図であって、（ａ）はアキシコンプリズムの図、（ｂ）はアキシコンプリズムの配置例を示す図、（ｃ）は照明光の集光状態を示す図である。
アキシコンプリズム５３２は光学部材であって、図３７（ａ）に示すように、二つの光学面を有する。一方の光学面は円錐面５３２ａで、他方の光学面は平面５３２ｂである。平面５３２ｂは、円錐面５３２ａに対向している。また、平面５３２ｂは、その光学面が円錐の中心軸に対して垂直になるように設けられている。
図３７（ｂ）に示すように、アキシコンプリズム５３２は、照明光学系５２０の光路中に配置されている。具体的には、アキシコンプリズム５３２は、レンズ５２４とレンズ５２５との間に配置されている。光源５３３から出射した照明光は、レンズ５２４で平行光に変換され、アキシコンプリズム５３２に入射する。平面５３２ｂに対して垂直に入射した平行光は、円錐面５３２ａで光軸方向に屈折される。
円錐面５３２ａから出射した照明光は、アキシコンプリズム５３２からある程度離れた位置で光軸と交差する。光軸と交差した後は、照明光は光軸から離れるように進む。その結果、レンズ５２５には、円環状の照明光が入射する。円環状の照明光はレンズ５２５によって、例えば瞳位置Ｐconに集光される。
瞳位置Ｐconに集光した照明光は、コンデンサレンズ２３に入射する。ここで、瞳位置Ｐconはコンデンサレンズ２３の焦点位置と一致している。よって、照明光は平行光となって、コンデンサレンズ２３から出射する。この平行光によって、対物レンズの焦点位置５２８にある標本が照明される。
図３７（ｂ）に示すように、瞳位置Ｐconでは、円環状の照明光は光軸から離れた位置に集光するが、光軸の近傍には集光しない。この場合、図３７（ｃ）に示すように、観察光学系の光軸と直交する面内では、照明光全体の領域５３４は、領域５３４ａと領域５３４ｂとに分かれる。そして、コンデンサレンズの瞳の外縁５３５よりも内側に、領域５３４ａが形成されている。領域５３４ａでは照明光は集光していない。よって、領域５３４ａは遮光領域になる。このように、アキシコンプリズム５３２を用いることで、照明光の一部の領域が遮光される。一方、円環状の照明光は、コンデンサレンズの瞳の外縁５３５の内側と外側に集光する。領域５３４ｂは、照明光を透過する領域である。
なお、アキシコンプリズム５３２を用いた場合、光源から出射した光は全て屈折されるので、照明光は物理的に遮光されていない。しかしながら、コンデンサレンズの瞳全体を照明光が透過している状態を基準にすると、図３７（ｃ）に示すように、コンデンサレンズの瞳の中心部に照明光が存在しない領域５３４ａが形成される。よって、アキシコンプリズム５３２を用いた場合においても、照明光の一部の領域が遮光されている、と言うことができる。
なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。例えば、図１と図１２、図２１、図２２、図２６及び図３３では、正立型顕微鏡を用いて本発明の標本観察装置を説明した。しかしながら、本発明の標本観察装置は倒立型顕微鏡であっても良い。すなわち、本発明は倒立型顕微鏡にも適用できる。
以上のように、本発明は、陰影の発生方向が限定されない標本観察装置及び標本観察方法に適している。また、本発明は、開口部材の位置調整が簡素な標本観察装置及び標本観察方法に適している。
１、１’ 光源
２、３ レンズ
４ コンデンサレンズ
５、５’ 開口部材
５ａ１、５ａ２、５’ａ１、５’ａ２ 遮光部
５ａ３ 接続部
５ｂ、５’ｂ 透過部
５ｃ 遮光部の外縁
５ｄ 遮光部の内縁
５’ｅ 透明な部材
５’ｆ 上面
５’ｇ 下面
６ 保持部材
７ 標本
８ 対物レンズ
９ 対物レンズの瞳
１０ 結像レンズ
１１ 像位置
２０、３０ 透過部の像
２０ａ、３０ａ 透過部の外縁の像
２０ｂ、３０ｂ 透過部の内縁の像
２１ 遮光部の像
３１、３２ 領域
５０、５１、５３ 開口部材
５０ａ１、５１ａ１、５３ａ１ 遮光部
５０ａ２、５１ａ２、５３ａ２ 遮光部
５０ｂ、５１ｂ、５３ｂ 透過部
５３ｃ ＬＥＤ
５４ 開口部材
５５ 移動機構
５６ 開口部材
５７ 波長選択素子
５８ 撮像素子
５９ 画像処理装置
６０ ガラス容器
６１ 水
６２ 標本
７０、８０ 開口部材
７１、７５ 透明な部材（第１、第２）
７２、７６ 上面
７３、７８ 遮光部
７４、７７ 下面
７９ 透過部
８１、８４ 不透明な部材（第１、第２）
８２ 遮光部
８３、８５、８６ 透過部
９０ 移動機構
９１ 回転板
９２ 軸部材
９３ 凹部
９４ 貫通孔
９５ 受け面
９６、９７ 開口部材
１００、１１０ 標本観察装置
２００、２１０ 移動機構
２０１、２０２、２１１、２１２ 回転板（第１、第２）
２０３、２１３ 軸部材
２０４、２０５、２０６、２０７、２１８、２１９ 透明な部材
２１４、２１６、凹部
２１５、２１７ 貫通孔
２２０、２３０、２４０、２５０ 開口部材
２２１、２２２、２３２、２４２、２５２ 遮光部
２２３、２２５、２３３、２４３、２５３ 透過部
２２４、２２６、２２７、２２８ 微小開口
２３１、２４１、２５１ 減光部
２６０、２７０ 開口部材
２６１、２６２、２７１、２７２、２７３ 遮光部（第１、第２、第３）
２６３、２６４、２７４、２７５ 透過部（第１、第２）
２８０、２９０ 照明光学系
２８１、２９１ コンデンサ部
２８２、２９２ 開口部材
２８３、２９３ 円錐ミラー
２８４、２９４ 凹面ミラー
３００ 標本観察装置
３０１、３０２ 開口部材
３０１ａ、３０２ｂ、３２０ 透過部
３０１ｂ、３０２ａ１、３０２ａ２、３２１ 遮光部
３０９ コンデンサレンズの瞳の外縁の像
３２０ａ 透過部の外縁
３２０ｂ 透過部の内縁
３３０、３６０ 開口部材
３３０ａ、３６０ｂ 透過部
３３０ｂ、３６０ａ１、３６０ａ２、 遮光部
３４０ 照明側開口部材
３４０ａ１、３４０ａ２、３５０ａ 遮光部
３４０ｂ、３５０ｂ 透過部
３５０ 観察側開口部材
４００ 標本観察装置
４１０ 本体部
４１１ 光源
４１２ ステージ
４１３ レボルバ
４２０ 照明光学系
４２１ 光学フィルタ
４２２ 視野絞り
４２３ ミラー
４２４ レンズ
４２５ 開口部材
４２６ コンデンサレンズ
４３０ 観察光学系
４３１ 対物レンズ
４３２ 対物レンズの瞳
４３３ 結像レンズ
４３４ 接眼レンズ
４３５ 標本の光学像
４４０ 撮像装置
４４１ 撮像素子
４４２ カメラコントローラ
４４３ ビデオボード
４５０ 画像処理装置
４５１ 表示装置
４６０ 標本
Ｐcon 瞳位置
Ｒ0 観察光学系の光軸から透過部の内縁までの長さ
Ｒ1 観察光学系の光軸から透過部の外縁までの長さ
Ｒob 対物レンズの瞳の半径
β 倍率
Ｓ 面積
Δ ずれ量
Ｉ 光束の量
５２０ 照明光学系
５２３ コンデンサレンズ
５２４、５２５ レンズ
５２８ 対物レンズの焦点位置
５３２ アキシコンプリズム
５３２ａ 円錐面
５３２ｂ 平面
５３３ 光源
５３４ 照明光全体の領域
５３４ａ 遮光領域
５３４ｂ 照明光を透過する領域
５３５ コンデンサレンズの瞳の外縁

Claims (50)

  1. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系と前記観察光学系とは対向して配置され、
    前記照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、
    前記開口部材は、遮光部又は減光部と、透過部と、を有し、
    前記開口部材は、前記遮光部又は前記減光部が前記照明光学系の光軸を含むように配置され、
    前記透過部は、前記遮光部又は前記減光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記透過部の像が、前記対物レンズの瞳位置に形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記透過部の内縁の像が形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記透過部の外縁の像が形成され、以下の条件式を満足することを特徴とする標本観察装置。
    （Ｒob−Ｒ0×β）／（Ｒ1×β−Ｒob）＜１
    ここで、
    Ｒ0は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の内縁までの長さ、
    Ｒ1は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の外縁までの長さ、
    Ｒobは、前記対物レンズの瞳の半径、
    βは、前記対物レンズの焦点距離を前記コンデンサレンズの焦点距離で割った値、
    である。
  2. 前記対物レンズの瞳位置における前記遮光部又は前記減光部の像の面積は、前記対物レンズの瞳の面積の５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の標本観察装置。
  3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の標本観察装置。
    Ｒ0×β＜Ｒob＜Ｒ1×β
    ここで、
    Ｒ0は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の内縁までの長さ、
    Ｒ1は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の外縁までの長さ、
    Ｒobは、前記対物レンズの瞳の半径、
    βは、前記対物レンズの焦点距離を前記コンデンサレンズの焦点距離で割った値、
    である。
  4. 前記対物レンズの瞳位置において、前記透過部の像の中心は、前記対物レンズの瞳の中心と一致することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  5. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系と前記観察光学系とは対向して配置され、
    前記照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、
    前記開口部材は、遮光部又は減光部と、透過部と、を有し、
    前記開口部材は、前記遮光部又は前記減光部が前記照明光学系の光軸を含むように配置され、
    前記透過部は、前記遮光部又は前記減光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記透過部の像が、前記対物レンズの瞳位置に形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記透過部の内縁の像が形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記透過部の外縁の像が形成され、
    前記開口部材とは別の開口部材を有し、
    前記開口部材と前記別の開口部材とを移動させる移動機構を有し、
    前記開口部材は第１の開口部材であり、
    前記別の開口部材は第２の開口部材であり、
    前記第１の開口部材と、前記第２の開口部材と、は異なる開口であり、
    第１の対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記第１の開口部材の透過部の内縁の像が形成され、かつ、前記第１の対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記第１の開口部材の透過部の外縁の像が形成できるように、前記第１の開口部材の透過部が形成され、
    前記第２の開口部材は、前記第１の対物レンズとは異なる倍率を有する第２の対物レンズに対応する透過部を有し、
    前記第２の対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記第２の開口部材の透過部の内縁の像が形成され、かつ、前記第２の対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記第２の開口部材の透過部の外縁の像が形成できるように、前記第２の開口部材の透過部が形成されていることを特徴とする標本観察装置。
  6. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の標本観察装置。
    ０．７≦（Ｒ0×β）／Ｒob＜１
    １＜（Ｒ1×β）／Ｒob≦２
    ここで、
    Ｒ0は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の内縁までの長さ、
    Ｒ1は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の外縁までの長さ、
    Ｒobは、前記対物レンズの瞳の半径、
    βは、前記対物レンズの焦点距離を前記コンデンサレンズの焦点距離で割った値、
    である。
  7. 前記透過部における透過率は場所によって異なることを特徴とする請求項１から４、６のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  8. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４、６、７のいずれか一項に記載の標本観察装置。
    Ｔin＜Ｔout
    ここで、
    Ｔinは、前記透過部の内縁近傍における透過率、
    Ｔoutは、前記透過部の外側近傍における透過率、
    である。
  9. 前記光源を複数有し、
    複数の前記光源が前記透過部に配置されていることを特徴とする請求項１から４、６から８のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  10. 前記開口部材とは別の開口部材を有し、
    前記開口部材と前記別の開口部材とを移動させる移動機構を有することを特徴とする請求項１から４、６から９のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  11. 前記観察光学系は開口部材を有し、
    前記開口部材は前記対物レンズの瞳位置、あるいは前記対物レンズの瞳位置と共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項１から４、６から１０のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  12. 前記光源は単色光源であるか、又は前記照明光学系は波長選択手段を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  13. 画像処理装置を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  14. 前記開口部材は第１の開口部材であり、
    前記別の開口部材は第２の開口部材であり、
    前記第１の開口部材と、前記第２の開口部材と、は異なる開口であり、
    第１の対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記第１の開口部材の透過部の内縁の像が形成され、かつ、前記第１の対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記第１の開口部材の透過部の外縁の像が形成できるように、前記第１の開口部材の透過部が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の標本観察装置。
  15. 前記第２の開口部材は、前記第１の対物レンズとは異なる倍率を有する第２の対物レンズに対応する透過部を有し、
    前記第２の対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記第２の開口部材の透過部の内縁の像が形成され、かつ、前記第２の対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記第２の開口部材の透過部の外縁の像が形成できるように、前記第２の開口部材の透過部が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の標本観察装置。
  16. 前記第１の対物レンズは、瞳位置に位相膜を有する位相差用対物レンズであり、
    前記第２の開口部材は、前記第１の対物レンズの位相膜と共役な位置に、前記透過部を有することを特徴とする請求項１４に記載の標本観察装置。
  17. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１６に記載の標本観察装置。
    ０．０１＜（Ｓ1×Ｔ1）／（Ｓ2×Ｔ2×Ｔob）＜１００
    ここで、
    Ｓ1は、第１の透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域の面積、
    Ｔ1は、第１の透過部のうち、対物レンズの瞳を通過する領域における透過率（％）、
    Ｓ2は、第２の透過部の面積、
    Ｔ2は、第２の透過部における透過率（％）、
    Ｔobは、前記第１の対物レンズの位相膜における透過率（％）
    である。
  18. 前記開口部材は不透明な部材で構成され、
    前記透過部は、前記不透明な部材に形成された複数の開口を有することを特徴とする請求項１に記載の標本観察装置。
  19. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系と前記観察光学系とは対向して配置され、
    前記照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、
    前記開口部材は、遮光部又は減光部と、第１の透過部と、第２の透過部と、を有し、
    前記第１の透過部の像及び前記第２の透過部の像が、前記対物レンズの瞳位置に形成され、
    前記開口部材は、前記第１の透過部が前記照明光学系の光軸を含むように形成され、
    前記遮光部又は前記減光部は、前記第１の透過部の外縁よりも外側に位置し、
    前記第２の透過部は、前記遮光部又は前記減光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記第２の透過部の内縁の像が形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記第２の透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする標本観察装置。
  20. 以下の条件式を満足すること特徴とする請求項１９に記載の標本観察装置。
    ０．０１＜（ＳT2×ＴT2）／（ＳT1×ＴT1）＜１００
    ここで、
    ＳT1は、前記第１の透過部の面積、
    ＴT1は、前記第１の透過部における透過率（％）、
    ＳT2は、前記第２の透過部のうち、前記対物レンズの瞳を通過する領域の面積、
    ＴT2は、前記第２の透過部のうち、前記対物レンズの瞳を通過する領域における透過率（％）、
    である。
  21. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系と前記観察光学系とは対向して配置され、
    前記照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、
    前記開口部材は、第１の遮光部又は減光部と、第２の遮光部又は減光部と、第１の透過部と、第２の透過部と、を有し、
    前記第１の透過部の像及び前記第２の透過部の像が、前記対物レンズの瞳位置に形成され、
    前記開口部材は、前記第１の遮光部又は減光部が前記照明光学系の光軸を含むように配置され、
    前記第１の透過部は、前記第１の遮光部又は減光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記第２の遮光部又は減光部は、前記第１の透過部の外縁よりも外側に位置し、
    前記第２の透過部は、前記第２の遮光部又は減光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記第２の透過部の内縁の像が形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記第２の透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする標本観察装置。
  22. 前記対物レンズは位相差対物レンズであり、
    前記第１の透過部は、位相差観察用の照明リングであることを特徴とする請求項２１に記載の標本観察装置。
  23. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２２に記載の標本観察装置。
    ０．０１＜（ＳOUT×ＴOUT）／（ＳIN×ＴIN×Ｔ1ob）＜１００
    ここで、
    ＳINは、前記第１の透過部の面積、
    ＴINは、前記第１の透過部における透過率（％）、
    Ｔ1obは、前記対物レンズの位相膜における透過率（％）、
    ＳOUTは、前記第２の透過部のうち、前記対物レンズの瞳を通過する領域の面積、
    ＴOUTは、前記第２の透過部のうち、前記対物レンズの瞳を通過する領域における透過率（％）、
    である。
  24. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系と前記観察光学系とは対向して配置され、
    前記照明光学系は、光源と、反射面を有するコンデンサ部と、開口部材と、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、
    前記開口部材は、遮光部又は減光部と、透過部と、を有し、
    前記開口部材は、前記遮光部又は前記減光部が前記照明光学系の光軸を含むように配置され、
    前記透過部は、前記遮光部又は前記減光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記透過部の像が、前記対物レンズの瞳位置に形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記透過部の内縁の像が形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする標本観察装置。
  25. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系と前記観察光学系とは対向して配置され、
    前記照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、開口部材と、結像レンズと、を有し、
    前記開口部材は、遮光部又は減光部と、透過部と、を有し、
    前記開口部材は、前記遮光部又は前記減光部が前記観察光学系の光軸を含むように配置され、
    前記透過部は、前記遮光部又は前記減光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記透過部の内縁と前記透過部の外縁との間に、前記コンデンサレンズの瞳の外縁の像が形成されることを特徴とする標本観察装置。
  26. 前記遮光部又は前記減光部の面積は、前記コンデンサレンズの瞳の像の面積の５０％以上であることを特徴とする請求項２５に記載の標本観察装置。
  27. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２５又は２６に記載の標本観察装置。
    Ｒ’0＜Ｒoc×β＜Ｒ’1
    ここで、
    Ｒ’0は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の内縁までの長さ、
    Ｒ’1は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の外縁までの長さ、
    Ｒocは、前記コンデンサレンズの瞳の半径、
    βは、前記対物レンズの焦点距離を前記コンデンサレンズの焦点距離で割った値、
    である。
  28. 前記透過部の位置において、前記コンデンサレンズの瞳の像の中心は、前記透過部の中心と一致することを特徴とする請求項２５から２７のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  29. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２５から２８のいずれか一項に記載の標本観察装置。
    （Ｒoc×β−Ｒ’0）／（Ｒ’1−Ｒoc×β）＜１
    ここで、
    Ｒ’0は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の内縁までの長さ、
    Ｒ’1は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の外縁までの長さ、
    Ｒocは、前記コンデンサレンズの瞳の半径、
    βは、前記対物レンズの焦点距離を前記コンデンサレンズの焦点距離で割った値、
    である。
  30. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２５から２９のいずれか一項に記載の標本観察装置。
    ０．７≦Ｒ’0／（Ｒoc×β）＜１
    １＜Ｒ’1／（Ｒoc×β）≦２
    ここで、
    Ｒ’0は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の内縁までの長さ、
    Ｒ’1は、前記観察光学系の光軸から前記透過部の外縁までの長さ、
    Ｒocは、前記コンデンサレンズの瞳の半径、
    βは、前記対物レンズの焦点距離を前記コンデンサレンズの焦点距離で割った値、
    である。
  31. 前記透過部における透過率は場所によって異なることを特徴とする請求項２５から３０のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  32. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２５から３１のいずれか一項に記載の標本観察装置。
    Ｔ’in＜Ｔ’out
    ここで、
    Ｔ’inは、前記透過部の内縁近傍における透過率、
    Ｔ’outは、前記透過部の外側近傍における透過率、
    である。
  33. 前記開口部材は不透明な部材で構成され、
    前記透過部は、前記不透明な部材に形成された複数の開口を有することを特徴とする請求項２５から３２のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  34. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２５から３２のいずれか一項に記載の標本観察装置。
    ０．０１＜（Ｓ’T×Ｔ’T）／（Ｓ’ND×Ｔ’ND）＜１００
    ここで、
    Ｓ’NDは、前記減光部の面積、
    Ｔ’NDは、前記減光部における透過率（％）、
    Ｓ’Tは、前記コンデンサレンズの瞳を通過した光のうち、前記透過部を通過する光の領域の面積、
    Ｔ’Tは、前記コンデンサレンズの瞳を通過した光のうち、前記透過部を通過する光の領域における透過率（％）、
    である。
  35. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、開口部材と、結像レンズと、を有し、
    前記開口部材は、遮光部又は減光部と、第１の透過部と、第２の透過部と、を有し、
    前記開口部材は、前記第１の透過部が前記観察光学系の光軸を含むように形成され、
    前記遮光部又は前記減光部は、前記第１の透過部の外縁よりも外側に位置し、
    前記第２の透過部は、前記遮光部又は前記減光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記第２の透過部の内縁と前記第２の透過部の外縁との間に、前記コンデンサレンズの瞳の外縁の像が形成されることを特徴とする標本観察装置。
  36. 以下の条件式を満足すること特徴とする請求項３５に記載の標本観察装置。
    ０．０１＜（Ｓ’T2×Ｔ’T2）／（Ｓ’T1×Ｔ’T1）＜１００
    ここで、
    Ｓ’T1は、前記第１の透過部の面積、
    Ｔ’T1は、前記第１の透過部における透過率（％）、
    Ｓ’T2は、前記コンデンサレンズの瞳を通過した光のうち、前記第２の透過部を通過する光の領域の面積、
    Ｔ’T2は、前記コンデンサレンズの瞳を通過した光のうち、前記第２の透過部を通過する光の領域における透過率（％）、
    である。
  37. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系と前記観察光学系とは対向して配置され、
    前記照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、照明側開口部材と、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、観察側開口部材と、結像レンズと、を有し、
    前記照明側開口部材は、帯状の透過部を複数有し、
    前記観察側開口部材は、前記帯状の透過部と同数の透過部を有し、
    前記透過部の外形と前記帯状の透過部の外形とは、相似形であって、
    前記帯状の透過部と前記透過部の各々は、対をなす前記帯状の透過部と前記透過部が、互いの中心が共役になるように配置され、
    前記透過部の外縁よりも内側に、前記帯状の透過部の内縁の像が形成され、
    前記透過部の外縁よりも外側に、前記帯状の透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする標本観察装置。
  38. 照明光学系と、観察光学系と、を備え、
    前記照明光学系と前記観察光学系とは対向して配置され、
    前記照明光学系は、光源と、コンデンサレンズと、開口部材と、を有し、
    前記観察光学系は、対物レンズと、結像レンズと、を有し、
    前記開口部材は、遮光部と、透過部と、を有し、
    前記開口部材は、前記遮光部が前記照明光学系の光軸を含むように配置され、
    前記遮光部は、所定の波長域の光を遮光する特性を有し、
    前記透過部は、前記遮光部の外縁よりも外側に位置し、
    前記透過部の像が、前記対物レンズの瞳位置に形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも内側に、前記透過部の内縁の像が形成され、
    前記対物レンズの瞳の外縁よりも外側に、前記透過部の外縁の像が形成されることを特徴とする標本観察装置。
  39. 光源と、光学系と、物体を保持する保持部材と、を有し、
    前記光学系は、第１の光学系と、第２の光学系と、を有し、
    前記第１の光学系と前記第２の光学系は、前記保持部材を挟んで対向して配置され、
    前記第１の光学系は開口部材を有し、
    前記開口部材の透過部の像が、前記第２の光学系の瞳位置に形成されるように、前記光学系は構成され、
    前記透過部の像は、物体で生じた屈折によって、前記第２の光学系の瞳に対して偏心し、
    前記偏心の方向によらず、前記偏心によって、前記第２の光学系の瞳を通過する光量が増加するように、前記開口部材と前記第２の光学系が構成されることを特徴とする標本観察装置。
  40. 前記透過部の像と前記第２の光学系の瞳とが、共に回転対称な形状であることを特徴とする請求項３９に記載の標本観察装置。
  41. 画像処理装置を備えることを特徴とする請求項１４から３８のいずれか一項に記載の標本観察装置。
  42. 複数の画像から合成画像を生成することを特徴とする請求項１３又は４１に記載の標本観察装置。
  43. 前記対物レンズと対象物との間隔を変化させて、前記複数の画像を取得することを特徴とする請求項４２に記載の標本観察装置。
  44. ２つの異なる標本観察方法を用いて、前記複数の画像を取得することを特徴とする請求項４２に記載の標本観察装置。
  45. 前記観察光学系側に配置された撮像装置を有し、
    前記画像処理装置は、領域分離部と、解析部と、を有し、
    前記領域分離部は、前記撮像装置により取得した画像の全領域を、所定の条件に合致する特定領域と、前記特定領域以外の非特定領域と、に分離し、
    前記解析部は、前記特定領域の画像を解析して、特定領域に関する情報を取得することを特徴とする請求項１３又は４１に記載の標本観察装置。
  46. 所定の時間間隔で前記画像の取得を行い、
    複数の前記画像から、前記特定領域に関する情報の径時的変化を取得することを特徴とする請求項４５に記載の標本観察装置。
  47. 光源と、光学系と、物体を保持する保持部材と、を有し、
    前記光学系は、第１の光学系と、第２の光学系と、を有し、
    前記第１の光学系と前記第２の光学系は、前記保持部材を挟んで対向して配置され、
    前記第１の光学系は光学部材を有し、
    前記光学部材は、所定の照明光を形成し、
    前記所定の照明光の像が、前記第２の光学系の瞳位置に形成されるように、前記光学系は構成され、
    前記所定の照明光の像は、物体で生じた屈折によって、前記第２の光学系の瞳に対して偏心し、
    前記偏心の方向によらず、前記偏心によって、前記第２の光学系の瞳を通過する光量が増加するように、前記第１の光学系と前記第２の光学系が構成されることを特徴とする標本観察装置。
  48. 前記透過部の像は、標本で生じた屈折によって、前記対物レンズの瞳に対して偏心し、
    前記偏心の方向によらず、前記偏心によって、前記対物レンズの瞳を通過する光量が増加するように、前記開口部材と前記対物レンズは配置され、
    前記透過部の内縁の像が前記対物レンズの瞳の外縁に接するとき、前記透過部の外縁の像が前記対物レンズの瞳の外縁とは離れていることを特徴とする請求項１に記載の標本観察装置。
  49. 前記偏心によって、前記第２の光学系の瞳を通過する光量が増加するように、前記開口部材と第２の光学系は配置され、
    前記開口部材は遮光部をもち、その遮光部の像の一部は前記偏心にて前記第２の光学系の瞳の外に出ることを特徴とする請求項３９に記載の標本観察装置。
  50. 前記偏心によって、前記第２の光学系の瞳を通過する光量が増加するように、前記光学部材と第２の光学系は配置され、
    前記光学部材により形成される前記照明光の一部が、前記偏心により前記第２の光学系の瞳内に入り込む照明光となるように構成されたことを特徴とする請求項４７に記載の標本観察装置。
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