WO2018051514A1 - 観察装置 - Google Patents

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WO2018051514A1
WO2018051514A1 PCT/JP2016/077571 JP2016077571W WO2018051514A1 WO 2018051514 A1 WO2018051514 A1 WO 2018051514A1 JP 2016077571 W JP2016077571 W JP 2016077571W WO 2018051514 A1 WO2018051514 A1 WO 2018051514A1
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illumination
illumination light
objective optical
sample
optical system
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PCT/JP2016/077571
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English (en)
French (fr)
Inventor
平田　唯史
Original Assignee
オリンパス株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes

Definitions

  • the present invention relates to an observation apparatus, and more particularly to a line scanning observation apparatus.
  • an image of a document is acquired by relatively moving the document and the line sensor in a direction crossing the longitudinal direction of the line sensor while detecting light reflected by the document or transmitted through the document by a line sensor.
  • Image scanners are known (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an observation apparatus capable of observing an image with a contrast of a colorless and transparent phase object.
  • One embodiment of the present invention includes a stage that supports a sample, an illumination unit that irradiates the sample supported by the stage with illumination light, a plurality of objective optical systems that collect the illumination light that has passed through the sample, and the An imaging unit having a line sensor for detecting the illumination light disposed on the image planes of a plurality of objective optical systems, and a scanning mechanism for relatively moving the stage and the imaging unit in a scanning direction intersecting the longitudinal direction of the line sensor
  • the plurality of objective optical systems are arranged in a row so that optical axes are parallel to each other, each has an aperture stop that restricts the passage of the illumination light, and the line sensor includes the plurality of line sensors.
  • the illumination unit is disposed on the image plane along a row of the objective optical system, and the illumination unit is relative to the optical axis in a plane parallel to the optical axis of the plurality of objective optical systems from the side opposite to the imaging unit.
  • the illumination light is an observation apparatus in which a part of the plurality of the illumination light incident on each of the objective optical system has an angular distribution that is intercepted by the aperture stop.
  • the illumination light when the illumination light is irradiated from the illumination unit to the sample supported by the stage, the illumination light transmitted through the sample is condensed by the plurality of objective optical systems of the imaging unit, and the image plane of the objective optical system A plurality of optical images arranged in a line are formed on the line sensor positioned at, and a line-shaped image of the sample is acquired by the line sensor. Therefore, a two-dimensional image of the sample can be acquired by acquiring the sample image line by line while moving the stage and the imaging unit in the scanning direction by the scanning mechanism.
  • the illumination light applied to the sample obliquely with respect to the optical axis of the objective optical system is incident obliquely on each objective optical system. Therefore, the incident position of the illumination light in the aperture stop of each objective optical system is decentered from the optical axis, and part of the illumination light located on the optical axis side passes through the aperture stop and is located on the side away from the optical axis. Other parts of the light are blocked by the aperture stop. As a result, a shadowed three-dimensional sample optical image is formed on the image plane, so that a contrasted image can be observed even if the sample is a colorless and transparent phase object.
  • the entrance pupil position of each of the plurality of objective optical systems is closest to the image side of the lens on the sample side, and the plurality of objectives when the sample image is projected onto the image plane.
  • the absolute value of each projection magnification of the optical system may be 1 or less.
  • the imaging unit is disposed below the stage
  • the illumination unit is disposed below the stage and emits the illumination light obliquely upward, and above the stage.
  • a reflecting member that reflects the illumination light obliquely downward.
  • the reflecting member may be an upper plate of a container that accommodates the sample and is supported by the stage.
  • the illumination optical system includes a line light source that emits the illumination light having a linear cross section having a longitudinal direction in the scanning direction and a direction perpendicular to the optical axis of the plurality of objective optical systems. May be. By doing in this way, an illumination optical system can be reduced in size.
  • the illumination optical system includes a lens that transmits the illumination light emitted from the line light source, and the lens has a positive refractive power in a direction intersecting the longitudinal direction of the illumination light. And it does not need to have refractive power in the direction parallel to the longitudinal direction of the illumination light. By doing in this way, the illumination efficiency can be improved by converging the line-shaped illumination light emitted as a divergent light beam from the line light source in the direction intersecting the longitudinal direction.
  • the illumination optical system may include a deflection element that deflects the illumination light upward. It is preferable that the deflecting element is disposed above the plurality of objective optical systems and at a position spaced from the optical axes of the plurality of objective optical systems in a direction intersecting the optical axes.
  • the deflecting element is disposed above the plurality of objective optical systems and at a position spaced from the optical axes of the plurality of objective optical systems in a direction intersecting the optical axes.
  • the deflecting element is easier to layout than the line light source, it is arranged near the optical axis of the objective optical system, and the illumination light from the line light source is directed obliquely upward from a position close to the optical axis of the objective optical system. Can be injected.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an observation apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the illumination optical system in the observation apparatus of FIG. It is a side view which shows an example of the line light source in the illumination optical system of FIG. It is the front view which looked at the line light source of FIG. 3A in the optical axis direction. It is a figure which shows the other example of the line light source in the illumination optical system of FIG. It is a block diagram which shows the objective optical system group of the observation apparatus of FIG. It is a figure which shows the arrangement
  • the observation apparatus 100 includes a stage 2 that supports a container 1 that contains a sample A, and an illumination unit 3 that irradiates the sample A supported by the stage 2 with illumination light.
  • An imaging unit 4 that detects the illumination light transmitted through the sample A by the line sensor 13 to acquire an image of the sample A, a focus adjustment mechanism 5 that adjusts a focal position of the imaging unit 4 with respect to the sample A, and an imaging unit.
  • a scanning mechanism 6 that moves 4 in a scanning direction orthogonal to the longitudinal direction of the line sensor 13.
  • the direction along the optical axis of the imaging unit 4 is the Z direction
  • the scanning direction of the imaging unit 4 by the scanning mechanism 6 is the X direction
  • the longitudinal direction of the line sensor 13 is.
  • An XYZ orthogonal coordinate system for the Y direction is used.
  • the observation apparatus 100 is arranged so that the Z direction is a vertical direction and the X direction and the Y direction are horizontal directions.
  • the container 1 is a hermetically sealed container formed of an optically transparent resin, such as a cell culture flask or dish, and has a top plate 1a and a bottom plate 1b facing each other.
  • Sample A is, for example, a cell cultured in medium B.
  • the inner surface of the upper plate 1a is a reflecting surface that reflects the Fresnel of the illumination light.
  • the stage 2 includes a flat plate-like mounting table 2a arranged horizontally, and the container 1 is mounted on the mounting table 2a.
  • the mounting table 2a is made of an optically transparent material such as glass so as to transmit illumination light.
  • the illumination unit 3 includes an illumination optical system 7 that is disposed below the stage 2 and emits linear illumination light obliquely upward, and the illumination light is reflected obliquely downward on the upper plate (reflecting member) 1a.
  • the sample A is irradiated with illumination light from obliquely above.
  • the illumination optical system 7 includes a line light source 8 that is disposed on the side of the imaging unit 4 and emits illumination light toward the imaging unit 4 in the X direction, and the line light source 8.
  • the line light source 8 are provided with a cylindrical lens (lens) 9 that converts the illumination light emitted from the light into a parallel light beam, and a prism (deflection element) 10 that deflects the illumination light emitted from the cylindrical lens 9 upward.
  • the line light source 8 includes a light source body 81 having an exit surface for emitting light, and an illumination mask 82 provided on the exit surface of the light source body 81.
  • the illumination mask 82 has a rectangular opening 82a having a short side extending in the Z direction and a long side extending in the Y direction and longer than the short side.
  • illumination light having a linear cross section (cross section intersecting the optical axis of the illumination light) having a longitudinal direction in the Y direction is generated.
  • the light source body 81 includes an LED array 81a composed of LEDs arranged in a line in the Y direction, and a diffusion plate 81b that diffuses light emitted from the LED array 81a. .
  • the illumination mask 82 is provided on the exit side surface of the diffusion plate 81b.
  • the light source main body 81 includes a light diffusing optical fiber 81c and a light source 81d such as an LED or a super luminescent diode (LSD) that supplies light to the optical fiber 81c.
  • a light diffusing optical fiber 81c By using the light diffusing optical fiber 81c, the homogeneity of the light intensity of the illumination light can be improved as compared with the case where the LED array 81a is used.
  • the cylindrical lens 9 has a curved surface extending in the Y direction and curved only in the Z direction on the side opposite to the line light source 8. Therefore, the cylindrical lens 9 has refractive power in the Z direction and does not have refractive power in the Y direction.
  • the illumination mask 82 is located at or near the focal plane of the cylindrical lens 9. Thereby, the illumination light of the divergent light beam emitted from the opening 82a of the illumination mask 82 is bent only in the Z direction by the cylindrical lens 9 and converted into a light beam having a certain dimension in the Z direction (parallel light beam in the XZ plane). Is done.
  • the prism 10 has a deflection surface 10 a that is inclined at 45 ° with respect to the optical axis of the cylindrical lens 9 and deflects the illumination light transmitted through the cylindrical lens 9 upward.
  • the illumination light deflected on the deflection surface 10a is transmitted through the mounting table 2a and the bottom plate 1b of the container 1, reflected from the upper plate 1a to illuminate the sample A from above, and the illumination light transmitted through the sample A and the bottom plate 1b.
  • the light enters the imaging unit 4.
  • the imaging unit 4 includes an objective optical system group 12 having a plurality of objective optical systems 11 arranged in a line, and a line sensor 13 that captures an optical image of the sample A connected by the objective optical system group 12. Yes.
  • each objective optical system 11 includes a first lens group G1, an aperture stop AS, and a second lens group G2 in order from the object side (sample A side).
  • the plurality of objective optical systems 11 are arranged in the Y direction so that the optical axis is parallel to the Z direction, and forms an optical image on the same plane. Therefore, a plurality of optical images I arranged in a line in the Y direction are formed on the image plane (see FIG. 8).
  • the aperture stops AS are also arranged in a line in the Y direction.
  • the line sensor 13 has a plurality of light receiving elements arranged in the longitudinal direction, and acquires a linear one-dimensional image. As shown in FIG. 8, the line sensor 13 is arranged in the Y direction on the image planes of the plurality of objective optical systems 11. The line sensor 13 acquires a line-shaped one-dimensional image of the sample A by detecting the illumination light that connects the optical image I to the image plane.
  • the objective optical system group 12 satisfies the following two conditions.
  • the first condition is that, in each objective optical system 11, as shown in FIG. 5, the entrance pupil position is located closer to the image side than the first lens group G ⁇ b> 1 located closest to the sample A. This is realized by disposing the aperture stop AS closer to the object side than the image side focal point of the first lens group G1.
  • the off-axis principal ray approaches the optical axis of the objective optical system 11 as it approaches the first lens group G1 from the focal plane, so that the real field F in the direction perpendicular to the scanning direction (Y direction). Is larger than the diameter ⁇ of the first lens group G1. Therefore, the fields of the two adjacent objective optical systems 11 overlap each other in the Y direction, and an optical image of the sample A having no missing field is formed on the image plane.
  • the second condition is that the absolute value of the projection lateral magnification from the object plane to the image plane of each objective optical system 11 is 1 or less, as shown in FIG.
  • the line sensor 13 can capture a plurality of optical images I obtained by the plurality of objective optical systems 11 spatially separated from each other.
  • the projection lateral magnification is larger than 1, the two optical images I adjacent in the Y direction overlap each other on the image plane.
  • the transmission range of the illumination light is regulated in the vicinity of the image plane in order to reliably prevent the light passing outside the real field F from overlapping the adjacent optical image. It is preferable to provide a field stop FS.
  • Entrance pupil position (distance from the most object-side surface of the first lens group G1 to the entrance pupil) 20.1 mm
  • Projection lateral magnification -0.756 times real field of view F 2.66 mm Lens diameter ⁇ 2.1mm of the first lens group G1 Lens interval d in the Y direction of the first lens group G1 2.3 mm
  • the illumination unit 3 is configured to perform oblique illumination that irradiates the sample A with illumination light from an oblique direction with respect to the optical axis of the imaging unit 4.
  • the illumination mask 82 is positioned at or near the focal plane of the cylindrical lens 9 as described above, and the center of the short side of the illumination mask 82 is the center of the cylindrical lens 9. It is eccentric downward by a distance ⁇ with respect to the optical axis. Thereby, illumination light is emitted from the prism 10 in a direction inclined with respect to the Z direction in the XZ plane.
  • the illumination light reflected by the substantially horizontal upper plate 1a is incident on the sample surface (focal plane of the objective optical system 11) obliquely with respect to the Z direction in the XZ plane, and the illumination light transmitted through the sample A is Incidently enters the objective optical system 11.
  • the illumination light converted into a parallel light beam by the cylindrical lens 9 has an angular distribution because the illumination mask 82 has a width in the short side direction.
  • illumination light is incident on the objective optical system 11 obliquely, only a part located on the optical axis side reaches the image plane through the aperture stop AS, as indicated by a two-dot chain line in FIG. The other part located outside the optical axis is blocked by the outer edge of the aperture stop AS.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the action of oblique illumination when observing a cell having a high refractive index as the sample A.
  • the objective optical system 11 is moved from left to right.
  • the incident angle of the illumination light is equal to the taking-in angle of the objective optical system 11
  • the light rays a and e transmitted through the area where the cells do not exist and the light beam c incident substantially perpendicular to the cell surface are almost refracted. Instead, it passes near the edge of the entrance pupil and reaches the image plane.
  • Such light rays a, c, e form an optical image having a medium brightness on the image plane.
  • the light beam b transmitted through the left end of the cell is refracted to the outside, reaches the outside of the entrance pupil, and is vignetted by the aperture stop AS.
  • Such a light ray c forms a dark optical image on the image plane.
  • the light beam d that has passed through the right end of the cell is refracted inward and passes through the inside of the edge of the entrance pupil.
  • Such a light beam d forms a brighter optical image on the image plane.
  • FIG. 11 an image of a high-contrast cell A that is bright on one side and shaded on the other side and looks three-dimensional is acquired.
  • the objective optical system 11 has an angular distribution such that a part of the illumination light passes through the aperture stop AS and the other part is blocked by the aperture stop AS. It is preferable that the incident angle with respect to the optical axis of the illumination light when entering the lens satisfies the following conditional expressions (1) and (2).
  • ⁇ min is the minimum value of the incident angle of the illumination light with respect to the optical axis of the objective optical system 11 (incident angle of the light beam closest to the optical axis)
  • ⁇ max is the incident angle of the illumination light with respect to the optical axis of the objective optical system 11.
  • the maximum value (incident angle of a light beam positioned radially outward with respect to the optical axis)
  • NA is the numerical aperture of the objective optical system 11.
  • the deflection angle of the prism 10 (inclination angle of the deflection surface 10a with respect to the optical axis of the objective optical system 11) is 45 °
  • the shift amount of the center position of the short side of the illumination mask 82 with respect to the optical axis of the cylindrical lens 9 ( The eccentric distance ( ⁇ ) preferably satisfies the following conditional expression (4).
  • ⁇ NA / Fl (4)
  • ⁇ NA / Fl (4)
  • conditional expressions (1) to (4) By satisfying conditional expressions (1) to (4), an image with high contrast can be acquired even if the sample A is a phase object such as a cell. When the conditional expressions (1) to (4) are not satisfied, the contrast of the sample A is lowered.
  • the focus adjustment mechanism 5 moves the illumination optical system 7 and the imaging unit 4 integrally in the Z direction by using a linear actuator (not shown), for example. Thereby, the position of the illumination optical system 7 and the imaging unit 4 in the Z direction with respect to the stationary stage 2 can be changed, and the objective optical system group 12 can be focused on the sample A.
  • the scanning mechanism 6 moves the imaging unit 4 and the illumination optical system 7 in the X direction integrally with the focus adjustment mechanism 5 by, for example, a linear actuator that supports the focus adjustment mechanism 5.
  • the scanning mechanism 6 may be configured to move the stage 2 in the X direction instead of the imaging unit 4 and the illumination optical system 7, and both the imaging unit 4, the illumination optical system 7, and the stage 2 may be configured. May be configured to be movable in the X direction.
  • the linear illumination light emitted from the line light source 8 in the X direction is converted into a parallel light beam by the cylindrical lens 9, deflected upward by the prism 10, and emitted obliquely upward with respect to the optical axis.
  • the illumination light passes through the mounting table 2a and the bottom plate 1b of the container 1, is reflected obliquely downward on the upper plate 1a, passes through the cells, the bottom plate 1b and the mounting table 2a, and is collected by the plurality of objective optical systems 11. Is done.
  • Illumination light traveling obliquely inside each objective optical system 11 is partially vignetted at the aperture stop AS, and only part of the illumination light passes through the aperture stop AS, thereby connecting an optical image of the shaded cell to the image plane. .
  • the optical image of the cell formed on the image plane is picked up by the line sensor 13 arranged on the image plane, and a one-dimensional image of the cell is acquired.
  • the imaging unit 4 repeats acquisition of a one-dimensional image by the line sensor 13 while moving in the X direction by the operation of the scanning mechanism 6. Thereby, a two-dimensional image of the cells distributed on the bottom plate 1b is acquired.
  • the image connected to the image plane by each objective optical system 11 is an inverted image. Therefore, for example, when a two-dimensional image of the sample A shown in FIG. 12A is acquired, the image is inverted in the partial image P corresponding to each objective optical system 11 as shown in FIG. 12B. In order to correct the inversion of the image, as shown in FIG. 12C, a process of inverting each partial image P in a direction perpendicular to the scanning direction is performed.
  • the absolute value of the projection lateral magnification of the objective optical system 11 is larger than 1, the field of view of the edge of each partial image P overlaps the field of view of the edge of the adjacent partial image P. In such a case, as shown in FIG. 12C, a process of joining the partial images P so that the edges overlap each other is performed. When the projection lateral magnification of each objective optical system 11 is 1, such a joining process is not necessary.
  • the line scanning observation apparatus 100 that acquires the two-dimensional image of the sample A by scanning the line sensor 13 with respect to the sample A, by using oblique illumination, the cell Even if it is a colorless and transparent phase object like this, there exists an advantage that the image with high contrast can be acquired. Further, by using the upper plate 1a of the container as a reflecting member, all of the illumination unit 3, the imaging unit 4, the focus adjustment mechanism 5 and the scanning mechanism 6 are integrated below the stage 2, thereby realizing a compact device. There is an advantage that can be.
  • the prism 10 disposed in the vicinity of the objective optical system group 12 can also deal with the container 1 having a low upper plate 1a. That is, when the container 1 with the lower position of the upper plate 1a is used, in order to satisfy the conditional expressions (1) to (4), the emission position of the illumination light from the illumination unit 3 is set to the objective optical system group 12. Must be close to the optical axis. However, it is difficult to dispose the line light source 8 in the vicinity of the objective optical system group 12 because the lenses, frames, and the like of the objective optical system group 12 are in the way.
  • the prism 10 is inserted between the mounting table 2a and the objective optical system group 12, and is slightly shifted in the radial direction from the upper portion of the objective optical system group 12 and the optical axis.
  • the line light source 8 is arranged at a position away from the objective optical system group 12 in the horizontal direction. Thereby, illumination light can be emitted obliquely upward from the vicinity of the optical axis of the objective optical system group 12.
  • the illumination light is oblique from a position away from the optical axis of the objective optical system group 12. Injected upward. Therefore, as shown in FIG. 13, the line light source 8 may be arranged such that the prism 10 is omitted and the illumination light is emitted obliquely upward from the line light source 8.
  • the relative positional relationship between the sample surface, the reflecting surface of the reflecting member (upper plate 1a), and the illumination optical system 7 does not change.
  • the irradiation angle of the illumination light to is constant. Therefore, in this case, the prism 10 and the cylindrical lens 9 may be omitted as shown in FIG.
  • the upper plate 1a of the container 1 is used as a reflecting member for reflecting the illumination light. Instead, the illumination light is reflected by a reflecting member provided above the container 1. You may comprise as follows.
  • the objective optical system group 121 further includes a relay optical system 14 on the image side of each objective optical system 11 as shown in FIG. A standing image is formed.
  • Each objective optical system 11 includes, in order from the object side (sample A side), a first lens group G1, an aperture stop AS, a second lens group G2, and a third lens group G3.
  • Each relay optical system 14 includes a fourth lens group G4, a fifth lens group G5, and a sixth lens group G6 in order from the object side, and is arranged on an intermediate image plane between the objective optical system 11 and the relay optical system 14. Relay the formed intermediate image to the image plane.
  • Entrance pupil position 20.1mm Projection lateral magnification 1.00 times real field of view F 2.66 mm Lens diameter ⁇ 2.1mm Lens interval d in the Y direction of the first lens group G1 2.66 mm Field of view overlap width D 0 mm
  • the objective optical system group 122 includes lenslet arrays 111 and 112 as shown in FIGS. 15A and 15B instead of the plurality of objective optical systems 11.
  • the first lenslet array 111 has a plurality of lenslets constituting the first lens group G1.
  • the second lenslet array 112 has a plurality of lenslets constituting the second lens group G2.
  • Each lenslet array 111 and 112 is manufactured by molding a transparent substrate with a mold. By using a high-precision mold for molding the lenslet arrays 111 and 112, manufacturing variations for each lens can be reduced. Further, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a plurality of objective optical systems 11 are used.
  • a light shielding wall 15 for blocking light is placed between adjacent lenslets. It may be provided. By doing in this way, it can prevent that the light from an adjacent lenslet mixes with the light which injects into the line sensor 13 from each lenslet of the 2nd lenslet array 112.
  • a transmissive illumination unit 31 is provided as shown in FIG. 16 in place of the reflective illumination unit 3 including a reflective member.
  • the transmissive illumination unit 31 includes a line light source 8 and a cylindrical lens 91 disposed above the stage 2.
  • the illumination mask 82 is disposed on the focal plane of the cylindrical lens 91 or in the vicinity thereof. The center of the short side of the opening 82 a of the illumination mask 82 is decentered with respect to the optical axis of the cylindrical lens 91. Thereby, illumination light is emitted from the cylindrical lens 91 in an oblique direction with respect to the optical axis of the imaging unit 4.
  • the illumination unit 31 is stationary with respect to the stage 2, and the focus adjustment mechanism 5 and the scanning mechanism 6 move only the imaging unit 4. Therefore, the divergence angle of the light from the line light source 8 and the dimensions of the cylindrical lens 91 are designed so that the illumination light emitted from the cylindrical lens 91 is irradiated over a wide range, preferably the entire imaging range by the imaging unit 4.
  • the fourth modification is a further modification of the third modification provided with the transmission type illumination unit 31, and as shown in FIG. 17, the scanning mechanism 6 replaces the imaging unit 4 with the stage 2. Is moved in the X direction. By scanning the sample A by the imaging unit 4 by moving the stage 2, the luminous flux of the illumination light can be made narrower in the X direction than in the third modification, and the illumination unit 32 can be further downsized. Can do.
  • the center of the short side of the opening 82 a of the illumination mask 82 is decentered with respect to the optical axis of the cylindrical lens 92. Thereby, illumination light is emitted from the cylindrical lens 92 in an oblique direction with respect to the optical axis of the imaging unit 4.

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Abstract

観察装置（１００）は、ステージ（２）に支持された試料（Ａ）に照明光を照射する照明部（３）と、一列に配列され試料（Ａ）を透過した照明光を集光する複数の対物光学系（１１）および該複数の対物光学系（１１）の像面上に光学像の列に沿って配置されたラインセンサ（１３）を有する撮像部（４）と、ステージ（２）および撮像部（４）をラインセンサ（１３）の長手方向に交差する方向に相対移動させる走査機構（６）とを備え、照明光は、対物光学系（１１）の光軸に平行な平面内において該光軸に対して斜めに試料（Ａ）に照射され、各対物光学系（１１）に入射した照明光の一部が開口絞り（ＡＳ）によって遮られる角度分布を有する。

Description

観察装置
　本発明は、観察装置に関し、特にライン走査型の観察装置に関するものである。
　従来、原稿によって反射された光または原稿を透過した光をラインセンサによって検出しながら、原稿およびラインセンサを該ラインセンサの長手方向に交差する方向に相対移動させることにより、原稿の画像を取得するイメージスキャナが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開２０１５－４１９６５号公報 特開２０００－２１６９５３号公報
　しかしながら、細胞のような無色透明な位相物体の像にはコントラストが付かないため、特許文献１および２のようなイメージスキャナでは無色透明な位相物体を観察することができないという問題がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、無色透明な位相物体のコントラストの付いた像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する。
　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、試料を支持するステージと、該ステージによって支持された前記試料に照明光を照射する照明部と、前記試料を透過した照明光を集光する複数の対物光学系および該複数の対物光学系の像面上に配置され前記照明光を検出するラインセンサを有する撮像部と、前記ステージおよび前記撮像部を前記ラインセンサの長手方向に交差する走査方向に相対移動させる走査機構とを備え、前記複数の対物光学系は、光軸が互いに平行になるように一列に配列されるとともに、前記照明光の通過を制限する開口絞りを各々有し、前記ラインセンサが、前記複数の対物光学系の列に沿って前記像面上に配置され、前記照明部は、前記撮像部とは反対側から前記複数の対物光学系の光軸に平行な平面内において該光軸に対して斜めに前記照明光を前記試料に照射し、前記照明光は、前記複数の対物光学系の各々に入射した前記照明光の一部が前記開口絞りによって遮られる角度分布を有する観察装置である。
　本態様によれば、ステージに支持された試料に照明部から照明光が照射されると、試料を透過した照明光が撮像部の複数の対物光学系によって集光され、対物光学系の像面に位置するラインセンサ上に一列に並ぶ複数の光学像が形成され、試料のライン状の画像がラインセンサによって取得される。したがって、ステージおよび撮像部を走査機構によって走査方向に移動させながら試料の画像を１ラインずつ取得することにより、試料の２次元画像を取得することができる。
　この場合に、対物光学系の光軸に対して斜めに試料に照射された照明光は、各対物光学系に斜めに入射する。したがって、各対物光学系の開口絞りにおいて照明光の入射位置は光軸から偏心し、光軸側に位置する照明光の一部は開口絞りを通過し、光軸から離れた側に位置する照明光の他の部分は開口絞りによって遮られる。これにより、像面には、影の付いた立体的な試料の光学像が結ばれるので、試料が無色透明な位相物体であってもコントラストの付いた像を観察することができる。
　上記態様においては、前記複数の対物光学系の各々の入射瞳位置が最も前記試料側のレンズよりも像側にあり、かつ、前記試料の像を前記像面に投影したときの前記複数の対物光学系の各々の投影倍率の絶対値が１倍以下であってもよい。
　入射瞳位置を最も試料側のレンズよりも像側に配置することで、各対物光学系の実視野が最も試料側のレンズの直径よりも大きくなり、隣接する２つの対物光学系の視野が対物光学系の配列方向に互いに重複する。これにより、前記配列方向に切れ目のない試料の光学像を像面に形成し、視野の欠けが無い画像を取得することができる。また、投影倍率の絶対値を１倍以下にすることにより、像面において隣接する光学像が互いに重なり合うことを防止することができる。
　上記態様においては、前記撮像部が、前記ステージの下方に配置され、前記照明部が、前記ステージの下方に配置され斜め上方に向けて前記照明光を射出する照明光学系と、前記ステージの上方に配置され前記照明光を斜め下方に向けて反射する反射部材とを備えていてもよい。
　このようにすることで、撮像部および照明部の両方をステージの下方に配置することによって、装置を小型化することができる。
　上記態様においては、前記反射部材が、前記試料を収容し前記ステージによって支持される容器の上板であってもよい。
　このようにすることで、反射部材を別途設ける必要が無いので、装置構成を簡便にすることができる。
　上記態様においては、前記照明光学系が、前記走査方向および前記複数の対物光学系の光軸に垂直な方向に長手方向を有するライン状の横断面を有する前記照明光を発するライン光源を備えていてもよい。
　このようにすることで、照明光学系を小型化することができる。
　上記態様においては、前記照明光学系が、前記ライン光源から発せられた前記照明光を透過させるレンズを備え、該レンズが、前記照明光の前記長手方向に交差する方向に正の屈折力を有し、前記照明光の前記長手方向に平行な方向に屈折力を有しなくてもよい。
　このようにすることで、ライン光源から発散光束として発せられるライン状の照明光が前記長手方向に交差する方向に収斂されることによって、照明効率を向上することができる。
　上記態様においては、前記照明光学系が、前記照明光を上方に偏向する偏向素子を備えていてもよい。前記偏向素子は、前記複数の対物光学系の上部、かつ、前記複数の対物光学系の光軸から該光軸に交差する方向に間隔をあけた位置に配置されていることが好ましい。
　反射部材の位置が低い場合、反射部材によって反射されたライン状の照明光を対物光学系に入射させるためには、照明光を対物光学系の光軸に近い位置から斜め上方へ射出する必要がある。ただし、ライン光源を対物光学系のすぐ横に配置することは、対物光学系のレンズや枠等が邪魔となり難しい。偏向素子は、ライン光源に比べてレイアウトが容易であるので、対物光学系の光軸の近傍に配置し、ライン光源からの照明光を対物光学系の光軸に近い位置から斜め上方へ向けて射出することができる。
　本発明によれば、透明な位相物体のコントラストの付いた像を観察することができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係る観察装置の全体構成図である。 図１の観察装置における照明光学系を示す構成図である。 図２の照明光学系におけるライン光源の一例を示す側面図である。 図３Ａのライン光源を光軸方向に見た正面図である。 図２の照明光学系におけるライン光源の他の例を示す図である。 図１の観察装置の対物光学系群を示す構成図である。 対物光学系群における対物光学系の配列を示す図である。 対物光学系群における開口絞りの配列を示す図である。 対物光学系群の像面におけるラインセンサの配置を示す図である。 照明光学系におけるライン光源、シリンドリカルレンズおよびプリズムの配置を示す図である。 偏斜照明の作用を説明する図である。 偏斜照明によって照明された試料の画像の一例を示す図である。 試料の一例を示す図である。 図１の観察装置によって取得された図１２Ａの試料の２次元画像を示す図である。 図１２Ｂの画像を反転処理およびつなぎ合わせ処理して得られた画像である。 図１の観察装置の他の態様におけるライン光源の配置を示す図である。 図１の観察装置の第１の変形例における対物光学系群を示す図である。 図１の観察装置の第２の変形例における対物光学系群を示す平面図である。 図１５Ａの対物光学系群のＩ－Ｉ断面図である。 図１の観察装置の第２の変形例における対物光学系群の他の例を示す断面図である。 図１の観察装置の第３の変形例の全体構成図である。 図１の観察装置の第４の変形例の全体構成図である。
　本発明の一実施形態に係る観察装置１００について図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る観察装置１００は、図１に示されるように、試料Ａを収容した容器１を支持するステージ２と、該ステージ２に支持された試料Ａに照明光を照射する照明部３と、試料Ａを透過した照明光をラインセンサ１３により検出して試料Ａの画像を取得する撮像部４と、試料Ａに対する撮像部４の焦点の位置を調整するフォーカス調整機構５と、撮像部４をラインセンサ１３の長手方向に直交する走査方向に移動させる走査機構６とを備えている。
　本実施形態の説明において、撮像部４の光軸（対物光学系１１の光軸）に沿う方向をＺ方向、走査機構６による撮像部４の走査方向をＸ方向、ラインセンサ１３の長手方向をＹ方向とするＸＹＺ直交座標系を用いる。図１に示されるように、Ｚ方向が鉛直方向となり、Ｘ方向およびＹ方向が水平方向となるように、観察装置１００は配置される。
　容器１は、細胞培養用のフラスコまたはディッシュのような、全体的に光学的に透明な樹脂から形成された密閉容器であり、互いに対向する上板１ａおよび底板１ｂを有している。試料Ａは、例えば、培地Ｂ中で培養される細胞である。上板１ａの内側の面は、照明光をフレネル反射する反射面となっている。
　ステージ２は、水平に配置された平板状の載置台２ａを備え、載置台２ａ上に容器１が載置される。載置台２ａは、照明光を透過させるように光学的に透明な材質、例えばガラスからなる。
　照明部３は、ステージ２の下方に配置され斜め上方に向けてライン状の照明光を射出する照明光学系７を備え、上板（反射部材）１ａおいて照明光が斜め下方に反射されることにより、斜め上方から照明光を試料Ａに照射するようになっている。
　具体的には、照明光学系７は、図２に示されるように、撮像部４の側方に配置され照明光を撮像部４に向かってＸ方向に発するライン光源８と、該ライン光源８から発せられた照明光を平行光束に変換するシリンドリカルレンズ（レンズ）９と、シリンドリカルレンズ９から射出された照明光を上方へ偏向するプリズム（偏向素子）１０とを備えている。
　ライン光源８は、光を射出する射出面を有する光源本体８１と、該光源本体８１の射出面上に設けられた照明マスク８２とを備えている。照明マスク８２は、Ｚ方向に延びる短辺と、Ｙ方向に延び短辺よりも長い長辺とを有する長方形の開口部８２ａを有する。射出面から発せられた光が開口部８２ａのみを透過することによって、Ｙ方向に長手方向を有するライン状の横断面（照明光の光軸に交差する断面）を有する照明光が生成される。
　図３Ａから図４は、ライン光源８の具体的な構成の一例を示している。
　図３Ａおよび図３Ｂのライン光源８において、光源本体８１は、Ｙ方向に一列に配列したＬＥＤからなるＬＥＤ列８１ａと、ＬＥＤ列８１ａから発せられた光を拡散する拡散板８１ｂとを備えている。照明マスク８２は、拡散板８１ｂの射出側の面上に設けられている。
　図４のライン光源８において、光源本体８１は、光拡散性光ファイバ８１ｃと、該光ファイバ８１ｃに光を供給する、ＬＥＤまたはＬＳＤ（Ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｉｏｄｅ）のような光源８１ｄとを備えている。光拡散性光ファイバ８１ｃを用いることにより、ＬＥＤ列８１ａを用いた場合に比べて、照明光の光強度の均質性を高めることができる。
　シリンドリカルレンズ９は、Ｙ方向に延びＺ方向のみに湾曲する曲面をライン光源８とは反対側に有する。したがって、シリンドリカルレンズ９は、Ｚ方向に屈折力を有し、Ｙ方向に屈折力を有しない。また、照明マスク８２は、シリンドリカルレンズ９の焦点面または該焦点面の近傍に位置している。これにより、照明マスク８２の開口部８２ａから射出された発散光束の照明光は、シリンドリカルレンズ９によってＺ方向のみ曲げられて、Ｚ方向に一定の寸法を有する光束（ＸＺ平面において平行光束）に変換される。
　プリズム１０は、シリンドリカルレンズ９の光軸に対して４５°で傾斜し、シリンドリカルレンズ９を透過した照明光を上方へ偏向する偏向面１０ａを有する。偏向面１０ａにおいて偏向された照明光は、載置台２ａおよび容器１の底板１ｂを透過し、上板１ａにおいて反射されて試料Ａを上方から照明し、試料Ａおよび底板１ｂを透過した照明光が撮像部４に入射するようになっている。
　撮像部４は、一列に配列された複数の対物光学系１１を有する対物光学系群１２と、該対物光学系群１２によって結ばれた試料Ａの光学像を撮影するラインセンサ１３とを備えている。
　各対物光学系１１は、図５に示されるように、物体側（試料Ａ側）から順に、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＡＳ、および第２レンズ群Ｇ２を備えている。複数の対物光学系１１は、図６に示されるように、光軸がＺ方向に平行になるようにＹ方向に配列され、同一面上に光学像を結ぶ。したがって、像面には、Ｙ方向に一列に並ぶ複数の光学像Ｉが形成される（図８参照。）。開口絞りＡＳも、図７に示されるように、Ｙ方向に一列に配列する。
　ラインセンサ１３は、長手方向に配列された複数の受光素子を有し、ライン状の１次元画像を取得する。ラインセンサ１３は、図８に示されるように、複数の対物光学系１１の像面上にＹ方向に配置されている。ラインセンサ１３は、像面に光学像Ｉを結んだ照明光を検出することによって、試料Ａのライン状の１次元画像を取得する。
　隣接する対物光学系１１の間には隙間ｄが生じる。Ｙ方向において試料Ａの像に切れ目が無い画像を得るために、対物光学系群１２は以下の２つの条件を満たす。
　第１の条件は、各対物光学系１１において、図５に示されるように、入射瞳位置が最も試料Ａ側に位置する第１レンズ群Ｇ１よりも像側に位置することである。これは、開口絞りＡＳを第１レンズ群Ｇ１の像側焦点よりも物体側に配置することで実現している。第１の条件を満たすことにより、焦点面から第１レンズ群Ｇ１に近付くにつれて軸外主光線が対物光学系１１の光軸に近付くので、走査方向に垂直な方向（Ｙ方向）の実視野Ｆが第１レンズ群Ｇ１の直径φよりも大きくなる。したがって、隣接する２つの対物光学系１１の視野がＹ方向に互いに重なり合い、視野の欠けがない試料Ａの光学像が像面に形成される。
　第２の条件は、図５に示されるように、各対物光学系１１の物体面から像面への投影横倍率の絶対値が１倍以下であることである。第２の条件を満たすことにより、像面には、複数の対物光学系１１によって結ばれた複数の光学像ＩがＹ方向に互いに重なり合うことなく配列する。したがって、ラインセンサ１３は、複数の対物光学系１１による複数の光学像Ｉを互いに空間的に分離して撮像することができる。投影横倍率が１倍よりも大きい場合、Ｙ方向に隣接する２つの光学像Ｉが像面において互いに重なり合ってしまう。
　第２の条件を満たす場合であっても、実視野Ｆよりも外側を通る光が隣接する光学像に重なることを確実に防止するために、像面の近傍に照明光の透過範囲を規制する視野絞りＦＳを設けることが好ましい。
　対物光学系群１２の一実施例を以下に示す。
入射瞳の位置（第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から入射瞳までの距離）　２０．１ｍｍ
投影横倍率　－０．７５６倍
実視野Ｆ　２．６６ｍｍ
第１レンズ群Ｇ１のレンズ直径φ　２．１ｍｍ
第１レンズ群Ｇ１のＹ方向のレンズ間隔ｄ　２．３ｍｍ
視野の重なり幅Ｄ　０．３６ｍｍ（＝２．６６／２－（２．３－２．６６／２））
　ここで、照明部３は、撮像部４の光軸に対して斜め方向から試料Ａに照明光を照射する偏斜照明を行うように構成されている。具体的には、図９に示されるように、照明マスク８２は、上述したようにシリンドリカルレンズ９の焦点面またはその近傍に位置し、かつ、照明マスク８２の短辺の中心はシリンドリカルレンズ９の光軸に対して距離Δだけ下側に偏心している。これにより、プリズム１０からは、ＸＺ平面内においてＺ方向に対して傾斜する方向に照明光が射出される。そして、略水平な上板１ａにおいて反射された照明光は、ＸＺ平面内においてＺ方向に対して斜めに試料面（対物光学系１１の焦点面）に入射し、試料Ａを透過した照明光は斜めに対物光学系１１に入射する。
　シリンドリカルレンズ９によって平行光束に変換された照明光は、照明マスク８２が短辺方向に幅を有しているので、角度分布を有する。このような照明光が対物光学系１１に斜めに入射すると、図７において二点鎖線で示されるように、光軸側に位置する一部のみが開口絞りＡＳを通過して像面に到達し、光軸に対して外側に位置する他の部分は開口絞りＡＳの外縁によって遮られる。
　図１０は、試料Ａとして高い屈折率を有する細胞を観察する際の偏斜照明の作用を説明する図である。図１０において対物光学系１１を左から右へ移動させるものとする。照明光の入射角度が対物光学系１１の取り込み角と同等である場合、細胞が存在しない領域を透過した光線ａ，ｅおよび細胞の表面に略垂直に入射した光線ｃは、ほとんど屈折されることなく、入射瞳の辺縁の近傍を通過し、像面に到達する。このような光線ａ，ｃ，ｅは、像面において中くらいの明るさの光学像を結ぶ。図１０において細胞の左端を透過した光線ｂは、外側に屈折され、入射瞳の外側に達し、開口絞りＡＳによってケラレる。このような光線ｃは、像面において暗い光学像を結ぶ。図１０において細胞の右端を透過した光線ｄは、内側に屈折され、入射瞳の辺縁よりも内側を通過する。このような光線ｄは、像面においてより明るい光学像を結ぶ。上記の結果、図１１に示されるように、一方の側が明るく、他方の側に影が付き立体的に見える高コントラストの細胞Ａの画像が取得される。
　対物光学系１１に斜めに入射した照明光のうち、一部が開口絞りＡＳを通過し、他の部分が開口絞りＡＳにおいて遮られるような角度分布を照明光を有するために、対物光学系１１に入射する際の照明光の光軸に対する入射角度は、下記の条件式（１）および（２）を満たすことが好ましい。
　θｍｉｎ　＜　０．５ＮＡ　　　（１）
　θｍａｘ　＞　１．５ＮＡ　　　（２）
　θｍｉｎは、対物光学系１１の光軸に対する照明光の入射角度の最小値（最も光軸側に位置する光線の入射角度）、θｍａｘは、対物光学系１１の光軸に対する照明光の入射角度の最大値（光軸に対して最も径方向外側に位置する光線の入射角度）、ＮＡは対物光学系１１の開口数である。
　本実施形態に係る観察装置による観察において条件式（１）および（２）を満たすときにコントラストの高い細胞の画像が取得されることが実験的に確認されている。条件式（１）および（２）を満たすためには、シリンドリカルレンズ９の焦点距離Ｆｌと照明マスク８２の開口部８２ａの短辺の長さＬが、下記の条件式（３）を満たすことが好ましい。
　Ｌ　＞　（θｍａｘ－θｍｉｎ）Ｆｌ　　　（３）
　さらに、プリズム１０の偏向角（対物光学系１１の光軸に対する偏向面１０ａの傾斜角度）が４５°である場合、シリンドリカルレンズ９の光軸に対する照明マスク８２の短辺の中心位置のシフト量（偏心距離）Δは、下記の条件式（４）を満たすことが好ましい。
　Δ＝ＮＡ／Ｆｌ　　　（４）
　プリズムの偏向角が４５°でない場合には、偏向角の４５°からのずれ量に応じてΔが補正される。具体的には、偏向角が４５°よりも大きい場合には、Δをより大きくし、偏向角が４５°よりも小さい場合には、Δをより小さくする。
　条件式（１）～（４）を満たすことによって、試料Ａが細胞のような位相物体であっても高いコントラストの付いた画像を取得することができる。条件式（１）～（４）を満たさない場合には、試料Ａのコントラストが低下する。
　フォーカス調整機構５は、例えば図示しない直動アクチュエータによって、照明光学系７および撮像部４を一体的にＺ方向に移動させる。これにより、静止したステージ２に対する照明光学系７および撮像部４のＺ方向の位置を変更し、試料Ａに対する対物光学系群１２の焦点合わせを行うことができる。
　走査機構６は、例えばフォーカス調整機構５を支持する直動アクチュエータによって、フォーカス調整機構５と一体的に撮像部４および照明光学系７をＸ方向に移動させる。
　なお、走査機構６は、撮像部４および照明光学系７ではなく、ステージ２をＸ方向に移動させるように構成されていてもよく、撮像部４および照明光学系７と、ステージ２との両方をＸ方向に移動可能に構成されていてもよい。
　次に、このように構成された観察装置１００の作用について、容器１内で培養中の細胞を観察する場合を例に挙げて説明する。
　ライン光源８からＸ方向に発せられたライン状の照明光は、シリンドリカルレンズ９によって平行光束に変換され、プリズム１０によって上方に偏向され、光軸に対して斜め上方に射出される。照明光は、載置台２ａおよび容器１の底板１ｂを透過し、上板１ａにおいて斜め下方に向けて反射され、細胞、底板１ｂおよび載置台２ａを透過し、複数の対物光学系１１によって集光される。各対物光学系１１の内部を斜めに進む照明光は、開口絞りＡＳにおいて部分的にケラレ、一部のみが開口絞りＡＳを通過することにより、陰影の付いた細胞の光学像を像面に結ぶ。
　像面に形成された細胞の光学像は、像面に配置されたラインセンサ１３によって撮像されて細胞の一次元画像が取得される。撮像部４は、走査機構６の作動によってＸ方向に移動しながら、ラインセンサ１３による１次元画像の取得を繰り返す。これにより、底板１ｂ上に分布する細胞の２次元画像が取得される。
　ここで、各対物光学系１１によって像面に結ばれる像は倒立像になる。したがって、例えば、図１２Ａに示される試料Ａの２次元画像を取得した場合、図１２Ｂに示されるように、各対物光学系１１に対応する部分画像Ｐにおいて像が倒立する。この像の倒立を補正するために、図１２Ｃに示されるように、各部分画像Ｐを走査方向に垂直な方向に反転する処理が行われる。
　対物光学系１１の投影横倍率の絶対値が１よりも大きい場合、各部分画像Ｐの縁部の視野は、隣接する部分画像Ｐの縁部の視野と重複する。このような場合には、図１２Ｃに示されるように、縁部が互いに重なり合うように部分画像Ｐをつなぎ合わせる処理が行われる。各対物光学系１１の投影横倍率が１倍である場合、このようなつなぎ合わせ処理は不要となる。
　このように、本実施形態によれば、ラインセンサ１３を試料Ａに対して走査して試料Ａの２次元画像を取得するライン走査型の観察装置１００において、偏斜照明を用いることによって、細胞のような無色透明の位相物体であっても高いコントラストの付いた画像を取得することができるという利点がある。また、容器の上板１ａを反射部材として利用し、照明部３、撮像部４、フォーカス調整機構５および走査機構６の全てをステージ２の下方に集約することによって、コンパクトな装置を実現することができるという利点がある。
　また、対物光学系群１２の近傍に配置されたプリズム１０によって、上板１ａの低い容器１にも対応することができる。
　すなわち、上板１ａの位置が低い容器１を使用する場合、上述した条件式（１）～（４）を満たすためには、照明部３からの照明光の射出位置を、対物光学系群１２の光軸に近付ける必要がある。しかし、対物光学系群１２のレンズや枠等が邪魔となり、対物光学系群１２の近傍にライン光源８を配置することは難しい。
　そこで、図９に示されるように、プリズム１０を、載置台２ａと対物光学系群１２との間に挿入して、対物光学系群１２の上部、かつ、光軸からわずかに径方向にずれた位置に配置し、ライン光源８を対物光学系群１２から水平方向に離れた位置に配置する。これにより、対物光学系群１２の光軸の近傍から斜め上方に向けて照明光を射出することができる。
　上板１ａの位置が高い容器１を使用する場合、偏斜照明によりコントラストの付いた試料Ａの光学像を得るためには、対物光学系群１２の光軸から離れた位置から照明光が斜め上方に射出される。したがって、図１３に示されるように、プリズム１０を省略して、ライン光源８から斜め上方に向けて照明光が射出されるように、ライン光源８を配置してもよい。
　さらに、上板１ａの高さが同一である容器１しか使用しない場合には、試料面、反射部材の反射面（上板１ａ）および照明光学系７の相対位置関係が変化しないので、試料Ａへの照明光の照射角度は一定となる。したがって、この場合には、図１３に示されるように、プリズム１０とシリンドリカルレンズ９を省略してもよい。
　本実施形態においては、照明光を反射するための反射部材として容器１の上板１ａを利用することとしたが、これに代えて、容器１の上方に設けた反射部材によって照明光を反射するように構成してもよい。
　次に、本実施形態の変形例について説明する。
（第１の変形例）
　第１の変形例において、対物光学系群１２１が、図１４に示されるように、各対物光学系１１の像側にリレー光学系１４をさらに備え、ラインセンサ１３が配置される像面に正立像が形成されるように構成されている。各対物光学系１１は、物体側（試料Ａ側）から順に、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＡＳ、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３を備えている。また、各リレー光学系１４は、物体側から順に第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５および第６レンズ群Ｇ６からなり、対物光学系１１とリレー光学系１４との間の中間像面に形成された中間像を像面までリレーする。
　このようにすることで、ラインセンサ１３を走査して取得される２次元画像内の像は正立像となるので、画像の反転処理を不要にすることができる。
　図１４の対物光学系群１２１の一実施例を以下に示す。
入射瞳の位置　２０．１ｍｍ
投影横倍率　１．００倍
実視野Ｆ　２．６６ｍｍ
レンズ直径φ　２．１ｍｍ
第１レンズ群Ｇ１のＹ方向のレンズ間隔ｄ　２．６６ｍｍ
視野の重なり幅Ｄ　０ｍｍ
（第２の変形例）
　第２の変形例において、対物光学系群１２２が、複数の対物光学系１１に代えて、図１５Ａおよび図１５Ｂに示されるように、レンズレットアレイ１１１，１１２を備える。第１のレンズレットアレイ１１１は、第１レンズ群Ｇ１を構成する複数のレンズレットを有する。第２のレンズレットアレイ１１２は、第２レンズ群Ｇ２を構成する複数のレンズレットを有する。各レンズレットアレイ１１１，１１２は、透明基板を型で成形することによって製造される。
　レンズレットアレイ１１１，１１２の成形に高精度の型を用いることで、レンズ毎の製造ばらつきを低減することができる。また、複数の対物光学系１１を用いた場合と比べて、製造コストを低減することができる。
　本変形例において、レンズレットアレイ１１１，１１２が透明基板からなるため、迷光が混入し易い。したがって、図１５Ｃに示されるように、第１のレンズレットアレイ１１１の物体側と第２のレンズレットアレイ１１２の像側において、光を遮断するための遮光壁１５を隣接するレンズレットの間に設けてもよい。
　このようにすることで、第２のレンズレットアレイ１１２の各レンズレットからラインセンサ１３に入射する光に、隣接するレンズレットからの光が混入することを防止することができる。
（第３の変形例）
　第３の変形例において、反射部材を備える反射型の照明部３に代えて、図１６に示されるように、透過型の照明部３１が設けられている。透過型の照明部３１を用いることで、反射部材を不要にすることができる。
　透過型の照明部３１は、ステージ２の上方に配置されたライン光源８およびシリンドリカルレンズ９１を備える。照明マスク８２は、シリンドリカルレンズ９１の焦点面またはその近傍に配置されている。また、照明マスク８２の開口部８２ａの短辺の中心は、シリンドリカルレンズ９１の光軸に対して偏心している。これにより、シリンドリカルレンズ９１からは、撮像部４の光軸に対して斜め方向に照明光が射出される。
　本変形例において、照明部３１はステージ２に対して静止しており、フォーカス調整機構５および走査機構６は撮像部４のみを移動させる。したがって、シリンドリカルレンズ９１から射出された照明光が広範囲、好ましくは撮像部４による撮像範囲の全体に照射されるように、ライン光源８からの光の発散角やシリンドリカルレンズ９１の寸法等が設計される。
（第４の変形例）
　第４の変形例は、透過型の照明部３１を備える第３の変形例をさらに変形したものであり、図１７に示されるように、走査機構６が、撮像部４に代えて、ステージ２をＸ方向に移動させる。撮像部４による試料Ａの走査をステージ２の移動によって行うことで、第３の変形例に比べて、照明光の光束をＸ方向に細くすることができ、照明部３２をより小型化することができる。
　本変形例の照明部３２において、照明マスク８２の開口部８２ａの短辺の中心がシリンドリカルレンズ９２の光軸に対して偏心している。これにより、シリンドリカルレンズ９２からは、撮像部４の光軸に対して斜め方向に照明光が射出される。
１　容器
２　ステージ
３　照明部
４　撮像部
５　フォーカス調整機構
６　走査機構
７　照明光学系
８　ライン光源
８１　光源本体
８２　照明マスク
８２ａ　開口部
９，９１，９２　シリンドリカルレンズ（レンズ）
１０　プリズム（偏向素子）
１１　対物光学系
１２，１２１　対物光学系群
１３　ラインセンサ
１４　リレー光学系
１５　遮光壁
１００　観察装置
Ｇ１　第１レンズ群
Ｇ２　第２レンズ群
ＡＳ　開口絞り
ＦＳ　視野絞り

Claims (8)

  1. 　試料を支持するステージと、
    　該ステージによって支持された前記試料に照明光を照射する照明部と、
    　前記試料を透過した照明光を集光する複数の対物光学系および該複数の対物光学系の像面上に配置され前記照明光を検出するラインセンサを有する撮像部と、
    　前記ステージおよび前記撮像部を前記ラインセンサの長手方向に交差する走査方向に相対移動させる走査機構とを備え、
    　前記複数の対物光学系は、光軸が互いに平行になるように一列に配列されるとともに、前記照明光の通過を制限する開口絞りを各々有し、
    　前記ラインセンサが、前記複数の対物光学系の列に沿って前記像面上に配置され、
    　前記照明部は、前記撮像部とは反対側から前記複数の対物光学系の光軸に平行な平面内において該光軸に対して斜めに前記照明光を前記試料に照射し、
    　前記照明光は、前記複数の対物光学系の各々に入射した前記照明光の一部が前記開口絞りによって遮られる角度分布を有する観察装置。
  2. 　前記複数の対物光学系の各々の入射瞳位置が最も前記試料側のレンズよりも像側にあり、かつ、前記試料の像を前記像面に投影したときの前記複数の対物光学系の各々の投影倍率の絶対値が１倍以下である請求項１に記載の観察装置。
  3. 　前記撮像部が、前記ステージの下方に配置され、
    　前記照明部が、前記ステージの下方に配置され斜め上方に向けて前記照明光を射出する照明光学系と、前記ステージの上方に配置され前記照明光を斜め下方に向けて反射する反射部材とを備える請求項１または請求項２に記載の観察装置。
  4. 　前記反射部材が、前記試料を収容し前記ステージによって支持される容器の上板である請求項３に記載の観察装置。
  5. 　前記照明光学系が、前記走査方向および前記複数の対物光学系の光軸に垂直な方向に長手方向を有するライン状の横断面を有する前記照明光を発するライン光源を備える請求項３または請求項４に記載の観察装置。
  6. 　前記照明光学系が、前記ライン光源から発せられた前記照明光を透過させるレンズを備え、
    　該レンズが、前記照明光の前記長手方向に交差する方向に正の屈折力を有し、前記照明光の前記長手方向に平行な方向に屈折力を有しない請求項５に記載の観察装置。
  7. 　前記照明光学系が、前記照明光を上方に偏向する偏向素子を備える請求項３から請求項６のいずれかに記載の観察装置。
  8. 　前記偏向素子が、前記複数の対物光学系の上部、かつ、前記複数の対物光学系の光軸から該光軸に交差する方向に間隔をあけた位置に配置されている請求項７に記載の観察装置。
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