WO2016158782A1 - 観察装置 - Google Patents

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stage
objective lens
observation apparatus
light
sample
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平田　唯史
高橋　晋太郎
靖展 伊賀
真一 瀧本
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オリンパス株式会社
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    • C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Definitions

  • the present invention relates to an observation apparatus.
  • an observation apparatus that observes the state of a cell while culturing the cell in an incubator is known (for example, see Patent Document 1).
  • an objective lens that collects light from cells adhered to the bottom surface of the culture container is disposed below the culture container so as to face the bottom surface of the culture container, and the optical axis is disposed in the vertical direction.
  • an imaging optical system including an imaging device for imaging light from the cells collected by the objective lens is disposed below the objective lens.
  • the observation apparatus of Patent Document 1 requires a length dimension of the objective lens and a height dimension sufficient to accommodate a photographing optical system such as a lens or an imaging element disposed below the objective lens. There is an inconvenience that it is difficult to reduce the size.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an observation apparatus that can observe a subject such as a cell without increasing the size of the apparatus.
  • the present invention provides the following means.
  • a flat plate-like stage that can transmit light on which a container that stores a sample is placed, and the light from the sample on the stage are deflected in a substantially horizontal direction.
  • an observation apparatus including a deflecting member, an objective lens that condenses light deflected by the deflecting member, and an imaging element that photographs the light condensed by the objective lens.
  • the light transmitted or reflected through the sample is transmitted downward through the stage and deflected. It is deflected by. Since the objective lens having the optical axis arranged in the substantially horizontal direction is arranged at the deflection destination, the light from the deflected sample is condensed by the objective lens and photographed by the imaging device.
  • the space below the stage need only be a height dimension that is only the diameter dimension of the objective lens. That is, by arranging the objective lens so that the optical axis thereof is substantially horizontal, an image pickup device for photographing the light collected by the objective lens can be arranged on the extension of the optical axis of the objective lens. . Therefore, the dimension in the height direction can be reduced and the thickness can be reduced. According to the thin observation apparatus, it can be accommodated in the incubator together with the container mounted on the stage, and the state of the cells can be observed while culturing the cells.
  • the objective lens may include one or more movable lenses movable in the optical axis direction, and may include a focus adjustment mechanism that moves the movable lens in the optical axis direction.
  • the focus adjustment mechanism when operated, one or more movable lenses constituting the objective lens are moved in the optical axis direction, and the distance between the objective lens and the deflecting member fluctuates so that it is above the stage.
  • the focal position of the arranged objective lens can be moved in the vertical direction. That is, in the conventional observation apparatus in which the optical axis of the objective lens is arranged in the vertical direction, the focus position is adjusted by moving the objective lens in the vertical direction, but this requires a further height dimension. On the other hand, according to this aspect, the focal position can be adjusted without increasing the height dimension.
  • an imaging unit including the deflection member, the objective lens, and the imaging element, and a moving mechanism that moves the imaging unit in a direction along the stage may be provided.
  • a moving mechanism that moves the imaging unit in a direction along the stage.
  • the stage may be made of an optically transparent material, and the stage may be a top plate, and may include a housing that houses the photographing unit and the moving mechanism in a sealed state.
  • the sealed housing prevents moisture from coming into contact with the photographing unit and the moving mechanism, so that these devices can be sound. Can be maintained in a stable state.
  • the state of the sample can be observed over a long period of time by an image transmitted by the transmission unit without touching the container with the container placed on the stage.
  • the image acquired by the imaging device is transmitted outside the incubator by the transmission unit.
  • the state of the sample during culture can be observed outside without taking out the container.
  • the observation apparatus 1 includes a housing 4 having an optically transparent stage 3 on which a container 2 containing a sample P is placed as a top plate, and the housing 4.
  • a photographing unit 6 disposed inside and a moving mechanism 7 for moving the photographing unit 6 two-dimensionally in a direction along the top plate are provided.
  • the stage 3 is, for example, a glass flat plate, and can transmit light from the placed sample P and enter the housing 4.
  • the housing 4 has a sealed structure, and prevents external moisture from entering the housing 4.
  • the photographing unit 6 is disposed below the stage 3, and includes a mirror (deflecting member) 8 that deflects light transmitted through the stage 3 from above, and an objective lens 9 that condenses the light deflected by the mirror 8. And an image sensor 10 for photographing the light collected by the objective lens 9.
  • the mirror 8 has a reflecting surface 8a disposed at an angle of about 45 ° with respect to the stage 3, and deflects light from the sample P by about 90 ° to direct it in a substantially horizontal direction.
  • the objective lens 9 includes one or more lenses (movable lenses) 11 disposed so as to have a substantially horizontal optical axis S so as to collect the light deflected by the mirror 8.
  • the photographing unit 6 is provided with a focus adjustment mechanism 12 that moves one or more lenses 11 constituting the objective lens 9 in the direction of the optical axis S.
  • the focus adjustment mechanism 12 is, for example, a linear motion mechanism including a motor 13 and a ball screw 14.
  • the ball screw 14 is rotated by the operation of the motor 13, and a nut 15 engaged with the ball screw 14 is set to the optical axis S of the objective lens 9.
  • the lens 11 fixed to the nut 15 can be moved along the optical axis S of the objective lens 9 by linear movement along the axis.
  • the moving mechanism 7 includes two linear motion mechanisms 16 and 17 arranged orthogonally.
  • the first linear motion mechanism 16 includes a guide rail 18 fixed to the housing 4, a slider 19 supported so as to be movable in the first horizontal direction X along the guide rail 18, and a drive for moving the slider 19. And a mechanism 20.
  • the drive mechanism 20 includes a motor 21 and a ball screw 22.
  • the second linear motion mechanism 17 includes a guide rail 23 fixed to the slider 19 of the first linear motion mechanism 16 and a slider 24 supported so as to be movable in the second horizontal direction Y along the guide rail 23. And a drive mechanism 25 for moving the slider 24.
  • the drive mechanism 25 also includes a motor 26 and a ball screw 27.
  • an image signal acquired by the image sensor 10 is wirelessly transmitted to the outside, and a transmission / reception unit (transmission unit) 28 that receives a command signal from the outside, and a command received by the transmission / reception unit 28.
  • a control unit 29 that controls the focus adjusting mechanism 12 and the moving mechanism 7 based on the signal is provided.
  • the command signal an operator or a program that has confirmed the in-focus state of the image by the image signal transmitted from the transmission / reception unit 28 to the outside causes the focus adjustment mechanism 12 to operate in either direction, and A command signal for an operator who wants to check another visual field range to move the photographing unit 6 in any direction by the moving mechanism 7 can be mentioned.
  • the observation apparatus 1 configured as described above will be described below.
  • the cell is accommodated in a container 2 such as an optically transparent cell culture flask and adhered to the bottom surface.
  • the container 2 is placed on the stage 3 of the observation apparatus 1, the container 2 and the observation apparatus 1 are accommodated in an incubator, and culture is started.
  • the illumination light with which the sample P is irradiated may be emitted from a light source in the incubator, or may be emitted from an illumination device (light source) 30 fixed for each container 2 as shown in FIG.
  • the illuminating device 30 shown by FIG. 1 is the example fixed to the top plate of the container 2, it may replace with this and may be fixed to the side surface of the container 2 as shown in FIG.
  • reference numeral 31 denotes a belt that integrally fixes the observation device 1, the container 2, and the illumination device 30.
  • the illumination light from the illumination device 30 When the illumination light from the illumination device 30 is applied to the sample P in the container 2, the illumination light is refracted by the shape and refractive index of the sample P, or is attenuated by the transmittance of the sample P. It becomes the transmitted light carrying the information of P, passes through the stage 3, and enters the housing 4.
  • the light that has entered the housing 4 is deflected by 90 ° by the mirror 8, collected by the objective lens 9 having the optical axis S in a substantially horizontal direction, and photographed by the image sensor 10.
  • the acquired image is transmitted to the outside wirelessly by the transmission / reception unit 28 and can be observed outside the incubator.
  • An operator or a program checks whether or not the focus of the objective lens 9 properly matches the sample P based on the image acquired by the image sensor 10.
  • a command signal for operating in either direction is transmitted.
  • the transmitted command signal is received by the transmission / reception unit 28 and operates the focus adjustment mechanism 12.
  • the nut 15 moves in one of the horizontal directions according to the rotation direction of the ball screw 14, and the lens 11 fixed to the nut 15 moves in the horizontal direction.
  • the focal position of the objective lens 9 is moved in the vertical direction. That is, when the lens 11 is moved in the direction approaching the mirror 8, the focal position is raised, and when the lens 11 is moved in the direction away from the mirror 8, the focal position is lowered. Thereby, it is possible to obtain a clear image by adjusting the focal position to an appropriate position.
  • the operator When the operator wants to observe a different position, the operator transmits a command signal for moving the moving mechanism 7 in either direction.
  • the transmitted command signal is received by the transmission / reception unit 28 to operate the moving mechanism 7.
  • the observation position By moving the photographing unit 6 along the second linear movement mechanism 17, the observation position is moved in one horizontal direction Y, and along the first linear movement mechanism 16, the second linear movement mechanism 17 and the photographing unit are moved.
  • the observation position is moved in the other horizontal direction X by moving 6. Thereby, the observation position can be adjusted two-dimensionally.
  • the observation device 1 As described above, according to the observation device 1 according to the present embodiment, the light that has passed through the stage 3 and entered the housing 4 is deflected in the substantially horizontal direction by the mirror 8, and has an approximately horizontal optical axis S. Since the light is condensed by the lens 9, there is an advantage that the height dimension of the space inside the housing 4 can be suppressed to about the diameter of the objective lens 9. That is, as shown in FIG. 1, the observation apparatus 1 with the height dimension minimized can be accommodated in the incubator together with the container 2 and the culture state can be observed while culturing.
  • the focal position of the objective lens 9 is moved in the vertical direction by moving one or more lenses 11 constituting the objective lens 9 in the horizontal direction.
  • the focal position can be adjusted without ensuring a large height dimension of the space. This also has the advantage that the observation apparatus 1 can be thinned.
  • the photographing unit 6 since the photographing unit 6 is moved two-dimensionally in the horizontal directions X and Y by the moving mechanism 7, the photographing unit 6 can be moved even if the visual field range that can be photographed at a time is small. By photographing while moving in the horizontal directions X and Y, the state of the sample P in a wider range can be observed. Even in this case, since the small photographing unit 6 is moved in the horizontal directions X and Y to secure a large observation range, there is an advantage that a large optical component is unnecessary and the thinning can be achieved.
  • this invention is not limited to this. That is, when the objective lens 9 having a large depth of field is used, or when adjustment of the focus position is not necessary, the focus adjustment mechanism 12 may be omitted.
  • the moving mechanism 7 need not be provided.
  • the receiving function of the transmitting / receiving unit 28 is not necessary. Further, even when the moving mechanism 7 and the focus adjusting mechanism 12 are not provided, the receiving function of the transmitting / receiving unit 28 and the control unit 29 are not necessary.
  • the housing 4 is provided with a storage unit (not shown) for storing an image acquired by the image sensor 10, there is no need to transmit the acquired image signal to the outside, and the transmission / reception unit 28 is provided. It does not have to be provided.
  • the illumination light is irradiated onto the sample P by the light source in the incubator or the illumination device 30 fixed to the container 2.
  • a light source 32 that emits illumination light from the lower side to the upper side of the stage 3 may be provided around the.
  • the light source 32 preferably employs, for example, a plurality of LED light sources that can be lit independently.
  • the illumination light emitted upward from the periphery of the mirror 8 is reflected by the inner surface of the top plate of the container 2, passes through the sample P obliquely from above, and enters the mirror 8 below the stage 3.
  • a shadow can be formed on the image of the sample P. Therefore, the visibility of the sample P such as transparent cells can be improved.
  • a plurality of light sources 32 may be arranged at intervals in the radial direction around the mirror 8, and the light sources 32 to be turned on may be switched.
  • a prism 33 that deflects light that has passed through the objective lens 9 again by about 90 ° may be disposed.
  • the imaging device 10 and the substrate to which the imaging device 10 is fixed can be arranged substantially horizontally, and even if the imaging device 10 having a large imaging surface is adopted, the space inside the housing 4 is high. There is an advantage that it is not necessary to increase the size.
  • a deflecting prism 34 having a reflecting surface may be employed as the deflecting member. By further folding the optical path as shown in FIG. 7, the optical components from the mirror 8 to the image sensor 10 can be arranged more compactly.
  • a cell culture flask is exemplified as the container 2, but a petri dish, a microplate, a cell culture bag, or the like may be used instead.
  • the focus adjusting mechanism 12 is exemplified by adjusting the focal position by moving the lens 11 in the direction of the optical axis S with respect to the image pickup device 10.
  • the focus position may be adjusted by moving the image sensor 10 in the optical axis S direction.
  • the image sensor 10 and the lens 11 may be moved integrally in the optical axis S direction.
  • an optically transparent glass flat plate is exemplified as the stage 3, but a flat light shielding member that shields illumination light may be used instead.
  • the light shielding member is provided with an opening that opens in a part in the circumferential direction or a part in the radial direction so that light from the sample P passes through the opening and passes into the housing 4. It has become.
  • the opening is formed with a size smaller than the bottom surface of the container 2.
  • the space in the housing 4 and the outside are connected by the opening, so that the optical system such as the objective lens 9 in the housing 4 is connected through the opening. Access to is easier. Thereby, the optical system such as the objective lens 9 can be easily replaced with a lens having a different magnification. Moreover, you may provide an opening part in an optically transparent glass flat plate.

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Abstract

装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を観察することができる。試料（Ｐ）を収容した容器（２）を載置する光学的に透明な材質からなる平板状のステージ（３）と、該ステージ（３）の下方に配置され、ステージ（３）上の試料（Ｐ）からの光を略水平方向に偏向する偏向部材（８）と、該偏向部材（８）により偏向された光を集光する対物レンズ（９）と、該対物レンズ（９）により集光された光を撮影する撮像素子（１０）とを備える観察装置（１）を提供する。

Description

観察装置
　本発明は、観察装置に関するものである。
　従来、インキュベータ内で細胞を培養しながら、細胞の状態を観察する観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この観察装置においては、培養容器の底面に接着した細胞からの光を集光する対物レンズが、培養容器の下方に、培養容器の底面に対向して配置され光軸を鉛直方向に配置されているとともに、該対物レンズにより集光された細胞からの光を撮影する撮像素子を含む撮影光学系が、対物レンズの下方に配置されている。
特開２００５－３２６４９５号公報
　このため、特許文献１の観察装置には、対物レンズの長さ寸法および対物レンズの下方に配置されているレンズや撮像素子等の撮影光学系を収容するための十分な高さ寸法が必要であり、小型化することが困難であるという不都合がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を観察することができる観察装置を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の一態様は、試料を収容した容器を載置する光を透過可能な平板状のステージと、該ステージの下方に配置され、前記ステージ上の試料からの光を略水平方向に偏向する偏向部材と、該偏向部材により偏向された光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光された光を撮影する撮像素子とを備える観察装置を提供する。
　本態様によれば、試料を収容した容器をステージ上に載置して、試料に対して照明光を照射することにより、試料を透過もしくは反射した光が、ステージを下向きに透過して偏向部材により偏向される。偏向先には、略水平方向に光軸を配置した対物レンズが配置されているので、偏向された試料からの光は対物レンズによって集光され撮像素子により撮影される。
　この場合において、対物レンズの光軸を略水平方向に配置することにより、ステージ下のスペースとしては、対物レンズの径寸法だけの高さ寸法で足りる。すなわち、対物レンズを、その光軸が略水平方向となるように配置することにより、対物レンズにより集光された光を撮影する撮像素子も対物レンズの光軸の延長上に配置することができる。したがって、高さ方向の寸法を低減して薄型化することができる。薄型の観察装置によれば、ステージ上に搭載した容器とともにインキュベータ内に収容することができ、細胞を培養しながら細胞の状態を観察することができる。
　上記態様においては、前記対物レンズが、光軸方向に移動可能な１以上の可動レンズを備え、該可動レンズを前記光軸方向に移動させる焦点調節機構を備えていてもよい。
　このようにすることで、焦点調節機構を作動させると対物レンズを構成する１以上の可動レンズが光軸方向に移動させられ、対物レンズと偏向部材との距離が変動して、ステージの上方に配置されている対物レンズの焦点位置を上下方向に移動させることができる。すなわち、対物レンズの光軸を鉛直方向に配置している従来の観察装置では焦点位置の調節は対物レンズを上下方向に移動させることで行われるが、これでは、さらに高さ寸法を必要とするのに対し、本態様によれば、高さ寸法を増大させることなく焦点位置の調節を行うことができる。
　上記態様においては、前記偏向部材、前記対物レンズおよび前記撮像素子を備える撮影ユニットと、該撮影ユニットを前記ステージに沿う方向に移動させる移動機構とを備えていてもよい。
　このようにすることで、撮影ユニット自体の視野範囲が狭くても、移動機構を作動させて撮影ユニットを水平方向に移動させることにより、広い観察範囲を確保することができる。この場合においても、移動機構は水平方向に広がる形態を有するものを採用でき、高さ寸法を大きく増大させることなく、薄型化を図ることができる。
　上記態様においては、前記ステージが、光学的に透明な材質からなり、該ステージを天板とし、前記撮影ユニットおよび前記移動機構を密封状態に収容する筐体を備えていてもよい。
　このようにすることで、湿度の高いインキュベータ内に容器とともに長時間にわたって収容しても、密封状態の筐体によって、湿気が撮影ユニットや移動機構に接触することを阻止して、これら装置を健全な状態に維持することができる。
　上記態様においては、前記撮像素子により取得された画像を外部に送信する送信部を備えていてもよい。
　このようにすることで、容器をステージ上に載せた状態で、容器に触れることなく、送信部により送信されてくる画像により、長時間にわたって試料の状態を観察することができる。例えば、容器をステージ上に載せた状態で、インキュベータ内に収容して培養を開始すると、撮像素子により取得された画像が送信部によりインキュベータ外に送信されてくるので、長時間にわたって、インキュベータ内から容器を取り出すことなく、培養中の試料の状態を外部で観察することができる。
　本発明によれば、装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を観察することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る観察装置に容器を搭載した状態を示す縦断面図である。 図１の観察装置の内部構造を示す平面図である。 図１の観察装置に搭載した容器への照明装置の他の取付例を示す斜視図である。 図１の観察装置の変形例を示す撮影ユニットの拡大平面図である。 図１の観察装置の他の変形例を示す撮影ユニットの拡大平面図である。 図１の観察装置の他の変形例を示す撮影ユニットの拡大側面図である。 図１の観察装置の他の変形例を示す撮影ユニットの拡大平面図である。
　本発明の一実施形態に係る観察装置１について図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置１は、図１に示されるように、試料Ｐを収容した容器２を載置する光学的に透明なステージ３を天板とする筐体４と、該筐体４内に配置された撮影ユニット６と、該撮影ユニット６を天板に沿う方向に２次元的に移動させる移動機構７とを備えている。
　ステージ３は、例えば、ガラス平板であり、載置した試料Ｐからの光を透過させて筐体４内部に入射させることができる。筐体４は、密封構造を有しており、外部の湿気が筐体４内に入ることを阻止するようになっている。
　撮影ユニット６は、ステージ３の下方に配置され、ステージ３を上方から透過して来る光を偏向するミラー（偏向部材）８と、該ミラー８により偏向された光を集光する対物レンズ９と、該対物レンズ９により集光された光を撮影する撮像素子１０とを備えている。
　ミラー８は、ステージ３に対して略４５°の角度をなして配置された反射面８ａを有し、試料Ｐからの光を略９０°偏向して、略水平方向に指向させるようになっている。対物レンズ９は、ミラー８により偏向された光を集光するように、略水平な光軸Ｓを有するように配置された１以上のレンズ（可動レンズ）１１を備えている。
　撮影ユニット６には、図２に示されるように、対物レンズ９を構成する１以上のレンズ１１を光軸Ｓ方向に移動させる焦点調節機構１２が設けられている。焦点調節機構１２は、例えば、モータ１３およびボールネジ１４を備えた直動機構であり、モータ１３の作動によってボールネジ１４を回転させ、ボールネジ１４に噛み合っているナット１５を対物レンズ９の光軸Ｓに沿って直線移動させることで、ナット１５に固定されたレンズ１１を対物レンズ９の光軸Ｓに沿って移動させることができるようになっている。
　移動機構７は、図２に示されるように、直交配置された２つの直動機構１６，１７により構成されている。第１の直動機構１６は、筐体４に固定されたガイドレール１８と、ガイドレール１８に沿って第１の水平方向Ｘに移動可能に支持されたスライダ１９と、スライダ１９を移動させる駆動機構２０とを備えている。駆動機構２０は、モータ２１とボールネジ２２とを備えている。
　第２の直動機構１７は、第１の直動機構１６のスライダ１９に固定されたガイドレール２３と、該ガイドレール２３に沿って第２の水平方向Ｙに移動可能に支持されたスライダ２４と、スライダ２４を移動させる駆動機構２５とを備えている。この駆動機構２５も、モータ２６とボールネジ２７とを備えている。
　筐体４内には、撮像素子１０により取得された画像信号を外部に無線送信する一方、外部からの指令信号を受信する送受信部（送信部）２８と、該送受信部２８により受信された指令信号に基づいて焦点調節機構１２および移動機構７を制御する制御部２９とが設けられている。
　指令信号としては、送受信部２８から外部に送信されてきた画像信号により画像の合焦状態を確認した操作者またはプログラムが、焦点調節機構１２をいずれかの方向に作動させるための指令信号、および、他の視野範囲を確認したい操作者が、移動機構７によって撮影ユニット６をいずれかの方向に移動させるための指令信号が挙げられる。
　このように構成された本実施形態に係る観察装置１の作用について以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置１を用いて、培養中の細胞（試料）Ｐの観察を行うには、光学的に透明な細胞培養フラスコのような容器２内に細胞を収容し、底面に接着させる。
　この状態で底面を下向きにして、容器２を観察装置１のステージ３上に載置し、容器２および観察装置１をインキュベータ内に収容し、培養を開始する。試料Ｐに照射する照明光は、インキュベータ内の光源から発せられてもよいし、図１に示されるように、容器２毎に固定された照明装置（光源）３０から発せられてもよい。図１に示される照明装置３０は容器２の天板に固定した例であるが、これに代えて、図３に示されるように、容器２の側面に固定してもよい。図３中、符号３１は、観察装置１と容器２と照明装置３０とを一体に固定するベルトである。
　照明装置３０からの照明光が容器２内の試料Ｐに照射されると、照明光は試料Ｐの形状や屈折率によって屈折され、あるいは、試料Ｐの透過率によって減光されることで、試料Ｐの情報を載せた透過光となってステージ３を透過し、筐体４内に入射する。
　筐体４内に入射した光は、ミラー８によって９０°偏向されて略水平方向に光軸Ｓを有する対物レンズ９により集光されて、撮像素子１０により撮影される。取得された画像は送受信部２８によって外部に向けて無線で送信され、インキュベータ外において観察することができる。
　操作者またはプログラムは、撮像素子１０により取得された画像によって、対物レンズ９の焦点が適正に試料Ｐに合致しているか否かを確認し、合致していない場合には、焦点調節機構１２をいずれかの方向に作動させるための指令信号を送信する。送信されてきた指令信号は送受信部２８において受信され、焦点調節機構１２を作動させる。
　モータ１３の回転によりボールネジ１４が回転させられると、ボールネジ１４の回転方向に応じてナット１５が水平方向のいずれかの方向に移動し、ナット１５に固定されているレンズ１１が水平方向に移動させられる結果、対物レンズ９の焦点位置が上下方向に移動させられる。
　すなわち、レンズ１１が、ミラー８に近接する方向に移動させられると、焦点位置が上昇させられ、レンズ１１がミラー８から離間する方向に移動させられると、焦点位置が下降させられる。これにより、焦点位置を適正な位置に調節して、鮮明な画像を得ることができる。
　操作者は、異なる位置を観察したい場合には、移動機構７をいずれかの方向に移動させるための指令信号を送信する。送信されてきた指令信号は送受信部２８において受信され、移動機構７を作動させる。第２の直動機構１７に沿って撮影ユニット６を移動させることにより、観察位置を水平一方向Ｙに移動させ、第１の直動機構１６に沿って第２の直動機構１７および撮影ユニット６を移動させることにより観察位置を水平他方向Ｘに移動させる。これにより、観察位置を２次元的に調節することができる。
　このように、本実施形態に係る観察装置１によれば、ステージ３を透過して筐体４内に入射した光をミラー８によって略水平方向に偏向し、略水平な光軸Ｓを有する対物レンズ９によって集光するので、筐体４内部の空間の高さ寸法を対物レンズ９の直径程度に抑えることができるという利点がある。
　すなわち、図１に示されるように、高さ寸法を最小限に抑えた観察装置１を容器２とともにインキュベータ内に収容して、培養しながら培養状態を観察することができる。
　本実施形態に係る観察装置１によれば、対物レンズ９を構成する１以上のレンズ１１を水平方向に移動させることにより、対物レンズ９の焦点位置を上下方向に移動させるので、筐体４内部の空間の高さ寸法を大きく確保すること無く焦点位置の調節を行うことができる。これによっても、観察装置１を薄型化することができるという利点がある。
　本実施形態に係る観察装置１によれば、移動機構７によって撮影ユニット６を水平方向Ｘ，Ｙに２次元的に移動させるので、一度に撮影可能な視野範囲は小さくても、撮影ユニット６を水平方向Ｘ，Ｙに移動しながら撮影することによって、より広い範囲の試料Ｐの状態を観察することができる。この場合においても、小型の撮影ユニット６を水平方向Ｘ，Ｙに移動させて観察範囲を大きく確保する構造なので、大きな光学部品は不要であり、薄型化を図ることができるという利点がある。
　本実施形態においては、焦点調節機構１２、移動機構７、送受信部２８および制御部２９を備える観察装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
　すなわち、被写界深度の大きな対物レンズ９を使用する場合、あるいは、焦点位置の調節が必要ない場合には、焦点調節機構１２は無くてもよい。
　試料Ｐが比較的狭い領域に配置される場合、あるいは、試料Ｐの一部の特定範囲のみを観察すれば済む場合には、移動機構７を備えている必要はない。移動機構７および焦点調節機構１２を外部から遠隔操作しない場合には、送受信部２８の受信機能は不要である。また、移動機構７および焦点調節機構１２がない場合にも送受信部２８の受信機能および制御部２９は不要である。
　撮像素子１０により取得された画像を記憶しておく記憶部（図示略）を筐体４内に備えている場合には、取得された画像信号を外部に送信する必要が無く、送受信部２８を備えていなくてもよい。
　本実施形態の説明では、照明光をインキュベータ内の光源あるいは、容器２に固定する照明装置３０によって試料Ｐに照射することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、ミラー８の周囲に、ステージ３の下方から上方に向かって照明光を射出する光源３２を設けることにしてもよい。
　光源３２は、例えば、独立して点灯可能な複数のＬＥＤ光源を採用することが好ましい。ミラー８の周囲から上向きに射出された照明光は、容器２の天板の内面によって反射され、斜め上方から試料Ｐを透過して、ステージ３下方のミラー８に入射されるので、斜照明のように試料Ｐの像に陰影を形成することができる。したがって、透明な細胞のような試料Ｐの見やすさを向上することができる。
　この場合に、図５に示されるように、ミラー８を中心として放射方向に間隔をあけて複数の光源３２を配置し、点灯させる光源３２を切り替えることにしてもよい。このようにすることで、試料Ｐを透過する照明光の入射角度を変化させることができ、試料Ｐの像に形成される陰影を変化させて、見やすさを向上することができる。
　本実施形態においては、図６に示されるように、対物レンズ９を通過した光を再度約９０°偏向するプリズム３３を配置してもよい。このようにすることで、撮像素子１０および撮像素子１０が固定される基板を略水平に配置することができ、撮像面が大きな撮像素子１０を採用しても、筐体４内部の空間の高さ寸法を増大させずに済むという利点がある。偏向部材としては、ミラー８の他、反射面を有する偏向プリズム３４を採用してもよい。図７に示されるようにさらに光路を折り返すことにより、ミラー８から撮像素子１０までの光学部品をさらにコンパクトに配置することができる。
　本実施形態の説明では、容器２として、細胞培養フラスコを例示したが、これに代えて、シャーレ、マイクロプレートまたは細胞培養バッグ等を用いてもよい。
　本実施形態においては、焦点調節機構１２として、撮像素子１０に対してレンズ１１を光軸Ｓ方向に移動させて焦点位置を調節するものを例示したが、これに代えて、レンズ１１に対して撮像素子１０を光軸Ｓ方向に移動させて焦点位置を調節してもよい。撮像素子１０とレンズ１１とを光軸Ｓ方向に一体的に移動させてもよい。これにより、撮像素子１０とレンズ１１とが所定の間隔に保持された状態で焦点位置を調節するため、焦点位置を調節しても取得される画像の倍率が変化しないようにすることができる。
　本実施形態においては、ステージ３として、光学的に透明なガラス平板を例示したが、これに代えて、照明光を遮蔽する平板状の遮光部材を用いてもよい。
　この場合、遮光部材にはその周方向の一部あるいは径方向の一部に開口する開口部が設けられており、試料Ｐからの光が開口部を透過して筐体４内部に透過するようになっている。開口部は、容器２の底面よりも小さな寸法で形成されている。これにより、容器２の底面が開口部を被覆するようにステージ３上に容器２を載置することで、筐体４内を密封状態にすることができる。
　ステージ３上に容器２を載置していない場合、開口部により筐体４内の空間と外部とが連結されているため、開口部を介して筐体４内の対物レンズ９等の光学系へのアクセスが簡便になる。これにより、対物レンズ９等の光学系を倍率の異なるレンズに容易に交換することができる。
　また、光学的に透明なガラス平板に開口部を設けてもよい。
　１　観察装置
　２　容器
　３　ステージ
　４　筐体
　６　撮影ユニット
　７　移動機構
　８　ミラー（偏向部材）
　９　対物レンズ
　１０　撮像素子
　１１　レンズ（可動レンズ）
　１２　焦点調節機構
　２８　送受信部（送信部）
　Ｐ　試料

Claims (5)

  1. 　試料を収容した容器を載置する光を透過可能な平板状のステージと、
    　該ステージの下方に配置され、前記ステージ上の試料からの光を略水平方向に偏向する偏向部材と、
    　該偏向部材により偏向された光を集光する対物レンズと、
    　該対物レンズにより集光された光を撮影する撮像素子とを備える観察装置。
  2. 　前記対物レンズが、光軸方向に移動可能な１以上の可動レンズを備え、
    　該可動レンズを前記光軸方向に移動させる焦点調節機構を備える請求項１に記載の観察装置。
  3. 　前記偏向部材、前記対物レンズおよび前記撮像素子を備える撮影ユニットと、
    　該撮影ユニットを前記ステージに沿う方向に移動させる移動機構とを備える請求項１または請求項２に記載の観察装置。
  4. 　前記ステージが、光学的に透明な材質からなり、
    　該ステージを天板とし、前記撮影ユニットおよび前記移動機構を密封状態に収容する筐体を備える請求項３に記載の観察装置。
  5. 　前記撮像素子により取得された画像を外部に送信する送信部を備える請求項４に記載の観察装置。
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