特開 2022-189083 観察装置、リフレクター、及び、位相物体の観察方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189083

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】観察装置、リフレクター、及び、位相物体の観察方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/06 20060101AFI20221215BHJP

   G02B 5/10 20060101ALI20221215BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20221215BHJP

   C12Q 1/02 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

G02B21/06

G02B5/10 A

C12M1/34 A

C12Q1/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097451

(22)【出願日】2021-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】322004393

【氏名又は名称】株式会社エビデント

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100182936

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 直樹

(72)【発明者】

【氏名】平田 唯史

【テーマコード（参考）】

2H042

2H052

4B029

4B063

【Ｆターム（参考）】

2H042DB08

2H042DD04

2H042DD09

2H042DD10

2H042DE04

2H052AA00

2H052AC09

2H052AC25

2H052AC27

2H052AC33

2H052AE13

2H052AF14

4B029AA07

4B029AA08

4B029BB11

4B029GA03

4B029GB06

4B029GB09

4B063QA05

4B063QQ08

4B063QR77

4B063QS39

4B063QX01

(57)【要約】

【課題】マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察において、高い観察性能を確保する。
【解決手段】観察装置１０ａは、照明光学系１７とリフレクター７０と観察光学系１８を備える。リフレクター１００は、照明光学系１７から出射した光が入射する複数の曲面１０５を有し、複数の曲面１０５の各々は、マルチウェルプレートに含まれる１つ以上のウェルに対応し、照明光学系１７と観察光学系１８が整列する第１方向に正のパワーを有し、且つ、マルチウェルプレートのウェルの中心軸ＷＣから逸れた位置に曲率中心を有する。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マルチウェルプレートの設置位置に対して下方に設けられた照明光学系と、
前記設置位置に対して上方に設けられたリフレクターであって、前記照明光学系から出射した光を反射するリフレクターと、
前記設置位置に対して下方に設けられた観察光学系であって、前記リフレクターで反射した光を集光する観察光学系と、を備え、
前記リフレクターは、前記照明光学系から出射した光が入射する複数の曲面を有し、
前記複数の曲面の各々は、
前記マルチウェルプレートに含まれる１つ以上のウェルに対応し、
前記照明光学系と前記観察光学系が整列する第１方向に正のパワーを有し、且つ、
前記マルチウェルプレートのウェルの中心軸から逸れた位置に曲率中心を有する
ことを特徴とする観察装置。

【請求項2】

請求項１に記載の観察装置において、
前記複数の曲面は、前記第１方向に整列し、
前記複数の曲面の各々は、前記マルチウェルプレートに含まれるウェル列であって、前記第１方向と交差する第２方向に整列した複数のウェルからなるウェル列に対応する
ことを特徴とする観察装置。

【請求項3】

請求項２に記載の観察装置において、
前記複数の曲面は、各ウェル列に対応する１対の曲面を含み、
前記１対の曲面は、前記ウェル列の中心軸に対して対称な第１曲面と第２曲面を含む
ことを特徴とする観察装置。

【請求項4】

請求項１に記載の観察装置において、
前記複数の曲面は、前記マルチウェルプレートのウェルの中心軸に直交する２次元に整列し、
前記複数の曲面の各々は、前記マルチウェルプレートに含まれるウェルに対応する
ことを特徴とする観察装置。

【請求項5】

請求項４に記載の観察装置において、
前記複数の曲面は、各ウェルに対応する１対の曲面を含み、
前記１対の曲面は、前記ウェルの中心に対して対称な第１曲面と第２曲面を含む
ことを特徴とする観察装置。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の観察装置において、
前記複数の曲面の各々は、前記観察光学系に凹面を向けた反射面である
ことを特徴とする観察装置。

【請求項7】

請求項６に記載の観察装置において、
前記複数の曲面の各々は、裏面鏡の反射面である
ことを特徴とする観察装置。

【請求項8】

請求項７に記載の観察装置において、
前記リフレクターは、さらに、前記裏面鏡の反射面に対向して配置された保護カバーを含む
ことを特徴とする観察装置。

【請求項9】

請求項６に記載の観察装置において、
前記複数の曲面の各々は、表面鏡の反射面である
ことを特徴とする観察装置。

【請求項10】

請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の観察装置において、
前記リフレクターは、以下の条件式を満たす
ことを特徴とする観察装置。
０．３＜（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}／ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＜１ ・・・（１）
Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}（ＮＡ^２＋ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ} ^２）^１／２／（ＮＡ（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}－ｈ））＞１
・・・（２）
ここで、Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}は前記反射面の曲率半径である。ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}は前記反射面の入射側の媒質の屈折率である。Ｒ_ｗｅｌｌは前記マルチウェルプレートのウェルの半径である。ｈは前記ウェルのウェル底面から前記反射面までのウェル中心における高さの空気換算長である。Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}は前記ウェルの中心に対する前記反射面の曲率中心の前記第１方向についてのシフト量である。ＮＡは前記観察光学系の物体側の開口数である。

【請求項11】

請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の観察装置において、
前記リフレクターは、前記観察光学系側から順に、
正のパワーを有する屈折面と、
反射面と、を含み、
前記複数の曲面の各々は、前記屈折面である
ことを特徴とする観察装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の観察装置において、
前記リフレクターは、以下の条件式を満たす
ことを特徴とする観察装置。
０．３＜Ｒ_ｌｅｍｓ／（ｎ_ｌｅｍｓ－１）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＜１．５ ・・・（３）
Ｙ_ｌｅｍｓ（ｎ_ｌｅｍｓ－１）／（ＮＡ（Ｒ_ｌｅｍｓ－ｈ））＞１ ・・・（４）
ここで、Ｒ_ｌｅｍｓは前記屈折面の曲率半径である。ｎ_ｌｅｍｓは前記屈折面を有する光学素子の屈折率である。Ｒ_ｗｅｌｌは前記マルチウェルプレートの前記ウェルの半径である。ｈは前記ウェルの底面から前記屈折面までの前記ウェルの中心における高さの空気換算長である。Ｙ_ｌｅｍｓは前記ウェルの中心に対する前記屈折面の曲率中心の前記第１方向についてのシフト量である。ＮＡは前記観察光学系の物体側の開口数である。

【請求項13】

請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の観察装置において、
前記リフレクターは、さらに、前記リフレクターを前記マルチウェルプレートに対して所定位置に位置決めする位置決め構造を有する
ことを特徴とする観察装置。

【請求項14】

マルチウェルプレートに取り付けられるリフレクターであって、
前記マルチウェルプレートの上面を覆うように置かれた前記リフレクターを、前記マルチウェルプレートに対して所定位置に位置決めする位置決め構造と、
前記マルチウェルプレートからの光が入射する複数の曲面と、を含み、
前記複数の曲面の各々は、
前記マルチウェルプレートに含まれる１つ以上のウェルに対応するように構成され、
正パワーを有し、且つ、
対応する１つ以上のウェルの全ての中心から逸れた位置に曲率中心を有する
ことを特徴とするリフレクター。

【請求項15】

マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察方法であって、
マルチウェルプレートの設置位置に対して下方に設けられた照明光学系から光を出射し、
前記設置位置に対して上方に設けられたリフレクターで、前記照明光学系から出射した光を反射し、
前記設置位置に対して下方に設けられた観察光学系で、前記リフレクターで反射した光を集光し、
前記リフレクターは、前記照明光学系から出射した光が入射する複数の曲面を有し、
前記複数の曲面の各々は、
前記マルチウェルプレートに含まれる１つ以上のウェルに対応し、
前記照明光学系と前記観察光学系が整列する第１方向に正のパワーを有し、且つ、
前記マルチウェルプレートのウェルの中心軸から逸れた位置に曲率中心を有する
ことを特徴とする観察方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の開示は、観察装置、リフレクター、及び、位相物体の観察方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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

【0003】

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

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１９／０１８７４５０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、培養容器にマルチウェルプレートが、特に、例えば９６ウェルプレートのようにウェル径の小さいマルチウェルプレートが、使用される場合、上述した観察装置のような偏射照明で高い観察性能を発揮することが難しい。

【0006】

以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察において、高い観察性能を確保する技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る観察装置は、マルチウェルプレートの設置位置に対して下方に設けられた照明光学系と、前記設置位置に対して上方に設けられたリフレクターであって、前記照明光学系から出射した光を反射するリフレクターと、前記設置位置に対して下方に設けられた観察光学系であって、前記リフレクターで反射した光を集光する観察光学系と、を備え、前記リフレクターは、前記照明光学系から出射した光が入射する複数の曲面を有し、前記複数の曲面の各々は、前記マルチウェルプレートに含まれる１つ以上のウェルに対応し、前記照明光学系と前記観察光学系が整列する第１方向に正のパワーを有し、且つ、前記マルチウェルプレートのウェルの中心軸から逸れた位置に曲率中心を有する。

【0008】

本発明の一態様に係るリフレクターは、マルチウェルプレートに取り付けられるリフレクターであって、前記マルチウェルプレートの上面を覆うように置かれた前記リフレクターを、前記マルチウェルプレートに対して所定位置に位置決めする位置決め構造と、前記マルチウェルプレートからの光が入射する複数の曲面と、を含み、前記複数の曲面の各々は、前記マルチウェルプレートに含まれる１つ以上のウェルに対応するように構成され、正パワーを有し、且つ、対応する１つ以上のウェルの全ての中心から逸れた位置に曲率中心を有する。

【0009】

本発明の一態様に係る位相物体の観察方法は、マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察方法であり、マルチウェルプレートの設置位置に対して下方に設けられた照明光学系から光を出射することと、前記設置位置に対して上方に設けられたリフレクターで、前記照明光学系から出射した光を反射することと、前記設置位置に対して下方に設けられた観察光学系で、前記リフレクターで反射した光を集光することと、を含む。前記リフレクターは、前記照明光学系から出射した光が入射する複数の曲面を有し、前記複数の曲面の各々は、前記マルチウェルプレートに含まれる１つ以上のウェルに対応し、前記照明光学系と前記観察光学系が整列する第１方向に正のパワーを有し、且つ、前記マルチウェルプレートのウェルの中心軸から逸れた位置に曲率中心を有する。

【発明の効果】

【0010】

上記の態様によれば、マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察において、高い観察性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】システム１の構成を例示した図である。

【図2】観察装置１０の斜視図である。

【図3】マルチウェルプレートＣの平面図である。

【図4】観察装置１０の構成を示した図である。

【図5】光源ユニット１４と撮影ユニット１５の構成を例示した図である。

【図6】制御装置３０の構成を例示した図である。

【図7】リフレクター７０の斜視図である。

【図8】マルチウェルプレートＣにリフレクター７０を取り付けた様子を示した図である。

【図9】第１の実施形態に係るリフレクター１００の断面図である。

【図10】リフレクター１００とマルチウェルプレートＣの位置関係を説明する図である。

【図11】第１の実施形態に係る観察装置１０ａの断面図である。

【図12】第２の実施形態に係るリフレクター２００の断面図である。

【図13】リフレクター２００とマルチウェルプレートＣの位置関係を説明する図である。

【図14】第２の実施形態に係る観察装置１０ｂの断面図である。

【図15】第３の実施形態に係るリフレクター３００とマルチウェルプレートＣの位置関係を説明する図である。

【図16】ウェルの中心とウェルに対応する曲面の曲率中心の位置関係を説明する図である。

【図17】第４の実施形態に係るリフレクター４００の断面図である。

【図18】第４の実施形態に係る観察装置１０ｄの断面図である。

【図19】第５の実施形態に係るリフレクター５００の断面図である。

【図20】第５の実施形態に係る観察装置１０ｅの断面図である。

【図21】第６の実施形態に係るリフレクター６００の断面図である。

【図22】第６の実施形態に係る観察装置１０ｆの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、システム１の構成を例示した図である。図２は、観察装置１０の斜視図である。図３は、マルチウェルプレートＣの平面図である。図４は、観察装置１０の構成を示した図である。図５は、光源ユニット１４と撮影ユニット１５の構成を例示した図である。図６は、制御装置３０の構成を例示した図である。以下、図１から図６を参照しながら、システム１の構成について説明する。

【0013】

図１に示すシステム１は、マルチウェルプレートに収容された試料を培養しながら観察する観察システムである。観察対象の試料は、任意の培養細胞であり、例えば、無色透明な位相物体である。マルチウェルプレートのウェル数は、特に限定しないが、以降では、９６ウェルプレートが使用される場合を例に説明する。

【0014】

システム１は、マルチウェルプレート内で培養されている試料の画像を取得する１つ以上の観察装置１０と、観察装置１０を制御する制御装置３０と、を備えている。観察装置１０の各々と制御装置３０は、互いにデータをやり取りできればよい。従って、観察装置１０の各々と制御装置３０は、図１に示すように有線で通信可能に接続されてもよく、無線で通信可能に接続されてもよい。

【0015】

観察装置１０は、マルチウェルプレートに収容された試料を、マルチウェルプレートの下方から撮影する撮影装置である。試料をインキュベータ２０から取り出すことなく撮影するために、観察装置１０は、例えば、図１に示すように、インキュベータ２０内に配置された状態で使用される。より詳細には、観察装置１０は、図２に示すように、マルチウェルプレートＣが観察装置１０の透過窓１１に載置された状態でインキュベータ２０内に配置され、制御装置３０からの指示に従ってマルチウェルプレートＣのウェル内に収容された試料の画像を取得する。

【0016】

観察装置１０は、図２に示すように、マルチウェルプレートＣが配置される透明な透過窓１１を上面とする箱型の筐体１２と、透過窓１１（載置面）上でマルチウェルプレートＣを観察装置１０に対して所定の位置へ位置決めする位置決め部材６０と、マルチウェルプレートＣに取り付けられるリフレクター７０を備えている。

【0017】

筐体１２に設けられた透過窓１１は、観察装置１０の筐体１２の上面を構成する透明な天板であり、マルチウェルプレートＣを載置する載置面を構成する。即ち、観察装置１０では、透過窓１１上の位置がマルチウェルプレートＣの設置位置である。透過窓１１は、例えば、ガラスや透明な樹脂などからなる。

【0018】

位置決め部材６０は、筐体１２に固定されている。ただし、位置決め部材６０は、必要に応じて取り外すことが可能である。

【0019】

リフレクター７０は、マルチウェルプレートＣに取り付けられることで、図２に示すように、マルチウェルプレートＣの設置位置に対して上方に設けられる。リフレクター７０は、観察装置１０が試料をマルチウェルプレートＣの下方から撮影する際に、後述する照明光学系１７から出射した光、つまり、マルチウェルプレートＣからの光を反射する。

【0020】

なお、マルチウェルプレートＣは、図３に示すように、例えば、９６個（＝１２×８）のウェルＷを有している。マルチウェルプレートＣの縦方向と横方向の幅（幅Ｄ１、Ｄ２）は、例えば、ＡＮＳＩ／ＳＢＳ規格によって予め決められている。

【0021】

観察装置１０は、さらに、図４及び図５に示すように、筐体１２内を移動するステージ１３と、マルチウェルプレートＣに収容された試料を照明する１対の光源ユニット１４と、試料の画像を取得する撮影ユニット１５と、を備えている。ステージ１３と光源ユニット１４と撮影ユニット１５は、筐体１２内部に収容されている。光源ユニット１４と撮影ユニット１５は、ステージ１３上に設置されていて、筐体１２内でステージ１３が移動することでマルチウェルプレートＣに対して移動する。

【0022】

ステージ１３は、観察装置１０内を移動する移動ユニットの一例であり、マルチウェルプレートＣに対する撮影ユニット１５の相対位置を変更する。ステージ１３は、透過窓１１（載置面）と平行で且つ互いに直交しているＸ方向とＹ方向に移動可能である。ただし、ステージ１３は、さらに、Ｘ方向とＹ方向の両方に直交するＺ方向にも移動してもよい。

【0023】

なお、図４及び図５には、光源ユニット１４と撮影ユニット１５がステージ１３上に設置され、その結果、一体となって筐体１２内を移動する例が示されているが、光源ユニット１４と撮影ユニット１５は、それぞれ独立して筐体１２内を移動してもよい。また、図４及び図５には、１対の光源ユニット１４が撮影ユニット１５を挟んで左右に配置されている例を示したが、光源ユニット１４の配置と数はこの例に限らない。例えば、光源ユニット１４は、ステージ１３上に３つ以上設けられてもよく、１つだけ設けられてもよい。

【0024】

光源ユニット１４は、図５に示すように、光源１６と、照明光学系１７を備えている。光源１６は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを含んでいる。光源１６は、白色ＬＥＤを含んでもよく、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）など、複数の異なる波長の光を出射する複数のＬＥＤを含んでもよい。光源１６から出射した光は、照明光学系１７に入射する。

【0025】

照明光学系１７は、図５に示すように、マルチウェルプレートＣの設置位置（即ち、透過窓１１の上面）に対して下方に設けられていて、光源１６から出射した光をマルチウェルプレートＣの下方からマルチウェルプレートＣに向けて出射する。

【0026】

照明光学系１７は、拡散板１７ａとマスク１７ｂを含んでいる。拡散板１７ａは、光源１６から出射した光を拡散させる。拡散板１７ａは、特に限定しないが、例えば、表面に凹凸を形成したフロスト型の拡散板である。ただし、拡散板１７ａは、表面をコーティングしたオパール型の拡散板であってもよく、その他のタイプの拡散板であってもよい。さらに、拡散板１７ａに付されたマスク１７ｂは拡散光の出射領域を制限する。拡散板１７ａから出射した光は、様々な方向に進行し、様々な角度でウェル内に入射する。

【0027】

撮影ユニット１５は、図５に示すように、観察光学系１８と、撮像素子１９を備えている。観察光学系１８は、マルチウェルプレートＣの設置位置に対して下方に設けられていて、透過窓１１を透過することによって筐体１２内に入射した光を集光する。より具体的には、観察光学系１８は、試料が存在するウェルＷの底面からの光を撮像素子１９上に集光することで、撮像素子１９上に試料の光学像を形成する。

【0028】

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

【0029】

以上のように構成された観察装置１０では、位相物体である試料を可視化するために、偏射照明が採用されている。具体的には、図５に示すように、光源１６が発した光は、拡散板１７ａで拡散し、透過窓１１を透過して筐体１２外へ出射する。即ち、光源ユニット１４の照明光学系１７は、筐体１２外へ向けて様々な方向へ進行する光を出射する。その後、筐体１２外へ出射した光のうちの一部が、例えば、ウェルＷ内の液体界面、マルチウェルプレートＣの容器本体Ｃ１に被せた蓋Ｃ２、マルチウェルプレートＣに取り付けられたリフレクター７０などで、反射することで、試料上方で偏向される。さらに、試料上方で偏向された光のうちの一部が、試料に照射され、試料及び透過窓１１を透過することによって筐体１２内に入射する。そして、筐体１２内に入射した光のうちの一部が、観察光学系１８によって集光されることにより、撮像素子１９上に試料の像が形成される。即ち、観察光学系１８は、ウェルＷ内の液体界面で反射した光を集光し、マルチウェルプレートＣの蓋Ｃ２で反射した光を集光し、マルチウェルプレートＣに取り付けられたリフレクター７０で反射した光を集光し、その結果、撮像素子１９上に試料の光学像を形成する。最後に、観察装置１０は、撮像素子１９から出力された電気信号に基づいて試料の画像を生成し、制御装置３０へ出力する。

【0030】

制御装置３０は、観察装置１０を制御する装置である。制御装置３０は、具体的には、移動ユニットであるステージ１３と、光源ユニット１４と、撮影ユニット１５を制御する。なお、制御装置３０は、１つ以上のプロセッサと、１つ以上の非一時的なコンピュータ読取可能媒体と、を含んでいればよく、例えば、一般的なコンピュータであってもよい。

【0031】

より具体的には、制御装置３０は、例えば、図６に示すように、例えば、１つ以上のプロセッサ３１と、１つ以上の記憶装置３２と、入力装置３３と、表示装置３４と、通信装置３５を備えていてもよく、それがバス３６を通じて接続されていてもよい。

【0032】

１つ以上のプロセッサ３１のそれぞれは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを含むハードウェアであり、１つ以上の記憶装置３２に記憶されているプログラム３２ａを実行することで、プログラムされた処理を行う。また、１つ以上のプロセッサ３１は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などを含んでもよい。

【0033】

１つ以上の記憶装置３２のそれぞれは、例えば、１つ又は複数の任意の半導体メモリを含み、さらに、１つ又は複数のその他の記憶装置を含んでもよい。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、プログラマブルＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含んでいる。ＲＡＭには、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などが含まれてもよい。その他の記憶装置には、例えば、磁気ディスクを含む磁気記憶装置、光ディスクを含む光学記憶装置などが含まれてもよい。なお、１つ以上の記憶装置３２は、非一時的なコンピュータ読取可能媒体である。

【0034】

入力装置３３は、利用者が直接操作する装置であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどである。表示装置３４は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイなどである。ディスプレイには、タッチパネルが内蔵されてもよい。通信装置３５は、有線通信モジュールであっても、無線通信モジュールであってもよい。

【0035】

なお、図６に示す構成は、制御装置３０のハードウェア構成の一例であり、制御装置３０はこの構成に限定されるものではない。制御装置３０は、汎用装置に限らず、専用装置であってもよい。

【0036】

以上のように構成された制御装置３０は、インキュベータ２０内に置かれた観察装置１０へ画像取得指示を送信し、観察装置１０によって取得された画像を受信する。制御装置３０は、制御装置３０が備える表示装置３４に、観察装置１０で取得した画像を表示してもよく、これにより、システム１は、利用者が培養中の試料を観察するための観察システムとして機能してもよい。なお、制御装置３０は、図１に示すクライアント端末（クライアント端末４０、クライアント端末５０）と通信してもよく、クライアント端末が備える表示装置に、観察装置１０で取得した画像を表示してもよい。クライアント端末は、表示部を備えていればよく、例えば、デスクトップ型やノート型のコンピュータ、タブレット、スマートフォンなどであってもよい。

【0037】

位相物体である試料を高いコントラストで可視化し、細胞などを認識可能とするためには、適切な角度で試料に入射した光を集光して試料の像を形成すること、つまり、偏射照明を成立させること、が重要である。具体的には、試料に入射した光は、観察光学系１８の開口数に対応する角度を上回る入射角の光と下回る入射角の光とを含んでいることが望ましい。

【0038】

その理由は、以下のように説明することができる。物体面への入射角は観察光学系１８によって観察光学系１８の瞳面における光軸からの距離に変換される。このため、物体面での入射角が上記のような条件を満たす比較的大きな角度に広く分布している光線束は、瞳面において観察光学系１８の瞳の外縁を跨って分布することになる。この光線束のうち瞳の外側に入射する光線（つまり、物体面において開口数に対応する角度を上回る入射角の光）は、観察光学系１８内でケラレてしまうため、撮像素子１９まで到達しない。従って、撮像素子１９に到達する光線束によって、撮像面では、角度方向に不連続な強度分布、つまり、急峻な強度分布の変化が発生することになる。その結果、試料の画像に陰影が生じ、高いコントラストを有する立体的な画像を得ることができる。

【0039】

ところで、観察装置１０では、照明光学系１７から出射してあるウェルＷの底面からマルチウェルプレートＣに入射した光を同じウェルＷの底面から観察光学系１８へ導くことで、ウェルＷ内の試料を観察する。つまり、マルチウェルプレートＣを用いる場合、マルチウェルプレートＣへの入射領域とマルチウェルプレートＣからの出射領域がウェル径程度の狭い領域に制限されることになる。

【0040】

このため、培養容器がマルチウェルプレートＣの場合、物体面に上述した適切な角度で光を入射させ、さらに、その光を観察光学系１８へ導くことは容易ではない。ウェル数が増えるほどウェル径は狭くなることから、例えば９６ウェルなど多数のウェルを有するマルチウェルプレートを用いた場合には、特に難しい。そして、仮に偏射照明を実現できたとしても、従来の観察装置では、ウェルＷ内の位置によって観察光学系１８へ導くことができる光の入射角範囲は大きく異なってしまう。このため、ウェル内での明るさのばらつきが大きく、高いコントラストを実現できる領域はウェル内の極めて限られた範囲に限定されてしまう。つまり、従来の観察装置では、マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察において、高い観察性能を確保することが難しかった。

【0041】

観察装置１０は、このような従来の観察装置の課題を、マルチウェルプレートＣに取り付けられるリフレクター７０によって解決する。図７は、リフレクター７０の斜視図である。図８は、マルチウェルプレートＣにリフレクター７０を取り付けた様子を示した図である。以下、図７及び図８を参照しながら、リフレクター７０とその作用について説明する。

【0042】

リフレクター７０は、図７に示すように、ベース７１と、ベース７１の底面に固定された光学素子７２を有している。リフレクター７０は、さらに、位置決め部材７３と、接触部材７４とを有してもよい。

【0043】

光学素子７２には、マルチウェルプレートＣからの光が入射する複数の曲面が形成されている。つまり、複数の曲面には、照明光学系１７から出射した光が入射する。なお、複数の曲面の各々は、マルチウェルプレートＣに含まれる１つ以上のウェルＷ（例えば、ウェル列）に対応し、それぞれ正のパワーを有している。

【0044】

リフレクター７０は、曲面が有する正のパワーを用いてマルチウェルプレートＣからの光を収斂する又は発散を抑制することで、ウェルＷ内において偏射照明が成立する領域を拡大する。より具体的には、ウェルＷ内の液体界面は例えば図５示すように表面張力によって凹面形状を有するが、光学素子７２の曲面が有する正のパワーによって液体界面が有する負のパワーによる発散作用を打ち消すことができる。これにより、ウェル内の位置に依存した入射角度範囲の違いを抑制することができるため、従来の観察装置と比較して偏射照明が成立する領域を拡大することが可能である。従って、観察装置１０では、従来よりも広い範囲でコントラスト良く位相物体である試料を観察することができる。

【0045】

さらに、複数の曲面の各々は、ウェルの中心軸ＷＣから、より具体的には、その曲面に対応する１つ以上のウェルの全ての中心（ウェル中心軸）から、逸れた位置に曲率中心を有している。曲率中心をウェルの中心軸ＷＣからずらすことで、物体面（ウェル底面）上の各点を通過する光線束が有する平均入射角を大きくすることができる。これにより、従来の観察装置と比較して偏射照明が成立する領域を拡大することができる。従って、観察装置１０では、従来よりも広い範囲でコントラスト良く位相物体である試料を観察することができる。

【0046】

位置決め部材７３は、リフレクター７０をマルチウェルプレートＣに対して所定位置に位置決めする位置決め構造の一例である。図８に示すように、マルチウェルプレートＣの上面を覆うように置かれたリフレクター７０は、位置決め部材７３によって、マルチウェルプレートＣに対して所定位置に位置決めされる。これにより、ウェルＷに対して光学素子７２の曲面が精度良く配置されることになるため、リフレクター７０は、予め設計された効果を発揮することができる。

【0047】

接触部材７４は、マルチウェルプレートＣの蓋Ｃ２に接触する部材であり、光学素子７２の表面に設けられている。光学素子７２の表面から突出した接触部材７４が容器本体Ｃ１に被せた蓋Ｃ２と接触することで、光学素子７２の表面がマルチウェルプレートＣに接触することを回避することができる。これにより、光学素子７２の破損などを防止することができる。また、接触部材７４は、ウェルＷの底面から光学素子７２に形成された曲面までの距離を所定距離に保つ役割も担っている。

【0048】

以上のように構成されたリフレクター７０をマルチウェルプレートＣに取り付けることで、ウェル内での明るさのばらつきを抑えて、高いコントラストを実現できる領域をウェル内において広く確保することもできる。従って、リフレクター７０を備える観察装置１０によれば、マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察において従来の観察装置よりも高い観察性能を確保することができる。

【0049】

以下、第１の実施形態から第６の実施形態において、リフレクター７０の構成の具体例を説明する。

【0050】

［第１の実施形態］
図９は、本実施形態に係るリフレクター１００の断面図である。図１０は、リフレクター１００とマルチウェルプレートＣの位置関係を説明する図である。以下、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態に係るリフレクター１００について説明する。

【0051】

リフレクター１００は、図７に示すリフレクター７０と同様に、マルチウェルプレートＣに取り付けられた状態で使用される。マルチウェルプレートＣのウェル半径ｒとウェル間隔ＷＳは、以下のとおりである。なお、ウェル間隔ＷＳは、隣接するウェルＷのウェル中心軸ＷＣ間の距離である。
ｒ＝３．４ｍｍ、ＷＳ＝９ｍｍ

【0052】

リフレクター１００は、図９に示すように、マルチウェルプレートＣの蓋Ｃ２に向けられた凹面形状を有する複数の曲面１０５を有している。複数の曲面１０５は、図９及び図１０に示すように、マルチウェルプレートＣ（容器本体Ｃ１）の底面と平行なＸ方向に隙間を空けることなく整列している。このため、曲面１０５のＸ方向の幅は、ウェル間隔ＷＳに一致し、隣接する曲面１０５間の距離である曲面間隔ＣＳも、図９に示すように、ウェル間隔ＷＳに一致する。

【0053】

複数の曲面１０５の各々は、図１０に示すように、Ｘ方向と直交するＹ方向に整列した複数のウェルからなるウェル列ＷＲに対応している。リフレクター１００は、少なくともウェル列ＷＲの列数だけ曲面１０５を含んでいて、ウェル列ＷＲ毎に少なくとも１つの曲面１０５を有している。なお、ウェル列とは、マルチウェルプレートＣに含まれる複数のウェルＷのうち、一定の方向に並んだ複数のウェルＷからなる列のことである。

【0054】

複数の曲面１０５は、図９に示すように、一定の曲率を有する曲面である。さらに、複数の曲面１０５の各々は、それぞれ対応するウェル列ＷＲ（ウェルＷ）に対して偏心している。即ち、複数の曲面１０５の各々の曲率中心線は、対応するウェル列ＷＲ（ウェルＷ）の中心軸から逸れている。ウェルＷの中心軸は、観察光学系１８の光軸と方向が一致する。曲面１０５の曲率半径Ｒと、曲面１０５の曲率中心線のウェル列の中心軸からのシフト量Ｓは、以下のとおりである。
Ｒ＝２０ｍｍ、Ｓ＝３．２ｍｍ

【0055】

なお、リフレクター１００は、ウェルＷの底面から曲面１０５までの高さの空気換算長Ｄが１３．９ｍｍとなるようにマルチウェルプレートＣに取り付けられている。底面から曲面１０５までの高さは、ウェル中心軸ＷＣ上で定義されている。

【0056】

複数の曲面１０５は、マルチウェルプレートＣからの光を反射する反射面である。より詳細には、複数の曲面１０５は、リフレクター１００を備える観察装置１０ａ内において観察光学系１８に凹面を向けた反射面であり、表面鏡の反射面である。複数の曲面１０５は、例えば、リフレクター１００の基材の表面にアルミをコーティングし、その上に適当な誘電体多層膜などからなる保護膜が形成されたものであってもよい。

【0057】

複数の曲面１０５の各々は、Ｘ方向に正のパワーを有している。つまり、Ｘ方向と光軸方向であるＺ方向で定義されるＸＺ平面において正のパワーを有している。なお、Ｘ方向は、図５に示すように、照明光学系１７と観察光学系１８が整列する方向であり、偏射照明において光が光軸に対して傾斜する方向である。即ち、複数の曲面１０５は、偏射照明の進行方向に対して光を収斂するパワーを有している。

【0058】

図１１は、本実施形態に係る観察装置１０ａの断面図である。図１１には、照明光学系１７から撮像素子１９に至る光線を示す光線図が断面図に重ねられている。なお、観察装置１０ａは、リフレクター７０の代わりにリフレクター１００を備える点を除き、観察装置１０と同様である。

【0059】

観察装置１０ａでは、図１１に示すように、照明光学系１７から出射した光のうち、曲面１０５内の、ウェルの中心軸ＷＣよりも照明光学系１７から離れた位置で反射した光Ｌ１が、ウェルの中心を含む広い範囲にわたって、観察光学系１８の開口数に対応する大きな入射角でウェル底面に入射する。このため、従来よりも広い範囲を高いコントラストで可視化することができる。従って、本実施形態に係るリフレクター１００、及び、リフレクター１００を備える観察装置１０ａによれば、マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察において、高い観察性能を確保することができる。

【0060】

なお、照明光学系１７から出射した光のうち、曲面１０５の、ウェルの中心軸ＷＣよりも照明光学系１７に近い位置で反射した光Ｌ２は、主に視野の周辺又は外側に照射されるため、観察光学系１８内でケラレて撮像素子１９には達しない。

【0061】

［第２の実施形態］
図１２は、本実施形態に係るリフレクター２００の断面図である。図１３は、リフレクター２００とマルチウェルプレートＣの位置関係を説明する図である。以下、図１２及び図１３を参照しながら、本実施形態に係るリフレクター２００について説明する。

【0062】

リフレクター２００は、図７に示すリフレクター７０と同様に、マルチウェルプレートＣに取り付けられた状態で使用される。マルチウェルプレートＣのウェル半径ｒとウェル間隔ＷＳは、第１の実施形態で上述したとおりである。

【0063】

リフレクター２００は、マルチウェルプレートＣの蓋Ｃ２に向けられた凹面形状を有する複数の曲面を有する点においては、リフレクター１００と同様である。ただし、リフレクター２００は、図１２及び図１３に示すように、複数の曲面２０５が各ウェル列ＷＲに対応する１対の曲面を含んでいる点が、リフレクター１００とは異なっている。

【0064】

具体的には、曲面２０５に含まれる１対の曲面は、曲率半径Ｒが２０ｍｍでウェル中心軸ＷＣからＸ（＋）方向に３．２ｍｍだけシフトした位置に曲率中心線を有する曲面２０５ａと、曲率半径Ｒが２０ｍｍでウェル中心軸ＷＣからＸ（－）方向に３．２ｍｍだけシフトした位置に曲率中心線を有する曲面２０５ｂを含んでいる。即ち、１対の曲面は、ウェル列ＷＲの中心軸ＷＣに対して対称な第１曲面（曲面２０５ａ）と第２曲面（曲面２０５ｂ）を含んでいる。

【0065】

その他の点については、複数の曲面２０５は、複数の曲面１０５と同様である。例えば、複数の曲面２０５は、図９及び図１０に示すように、Ｘ方向に隙間を空けることなく整列している点は、複数の曲面１０５と同様である。このため、曲面２０５間の距離は、ウェル間隔ＷＳに一致し、さらに、隣接する曲面２０５ａと曲面２０５ｂの間の距離である曲面間隔ＣＳは、ウェル間隔ＷＳの半分に一致する。

【0066】

また、複数の曲面２０５は、マルチウェルプレートＣからの光を反射する反射面であり、Ｘ方向に正のパワーを有している点も、複数の曲面１０５と同様である。リフレクター２００では、曲面２０５に含まれる曲面２０５ａと曲面２０５ｂは、それぞれ、複数のＸ方向に正のパワーを有している。

【0067】

また、リフレクター２００は、ウェルの底面から曲面２０５までの高さの空気換算長Ｄが１３．９ｍｍとなるようにマルチウェルプレートＣに取り付けられている点も、リフレクター１００と同様である。

【0068】

図１４は、本実施形態に係る観察装置１０ｂの断面図である。図１４には、照明光学系１７から撮像素子１９に至る光線を示す光線図が断面図に重ねられている。なお、観察装置１０ｂは、リフレクター７０の代わりにリフレクター２００を備える点を除き、観察装置１０と同様である。

【0069】

観察装置１０ｂでは、図１４に示すように、照明光学系１７から出射した光のうち、曲面２０５内の、ウェルの中心軸ＷＣよりも照明光学系１７から離れた位置（この例では、曲面２０５ａ上の位置）で反射した光Ｌ１が、ウェルの中心を含む広い範囲にわたって、観察光学系１８の開口数に対応する大きな入射角でウェル底面に入射する点は、観察装置１０ａと同様である。また、照明光学系１７から出射した光のうち、曲面２０５の、ウェルの中心軸ＷＣよりも照明光学系１７に近い位置（この例では、曲面２０５ｂ上の位置）で反射した光Ｌ２は、主に視野の周辺又は外側に照射されるため、観察光学系１８内でケラレて撮像素子１９には達しない点についても、観察装置１０ａと同様である。

【0070】

このため、本実施形態に係るリフレクター２００、及び、リフレクター２００を備える観察装置１０ｂによっても、第１の実施形態に係るリフレクター１００及び観察装置１０ａと同様に、従来よりも広い範囲を高いコントラストで可視化することが可能であり、マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察において、高い観察性能を確保することができる。

【0071】

なお、図１４では、光軸に対して一方側（この例ではＸ（＋）側）に配置された照明光学系１７を用いた場合を示したが、光軸に対して他方側（この例ではＸ（－）側）に配置された照明光学系１７を用いることで、光軸に対して対称な偏射照明を行うことができる。従って、リフレクター２００及び観察装置１０ｂによれば、観察装置１０ｂに含まれる複数の照明光学系１７を切り替えて使用することで、リフレクター１００及び観察装置１０ａよりもさらに広い範囲を高いコントラストで可視化することができる。

【0072】

［第３の実施形態］
図１５は、本実施形態に係るリフレクター３００とマルチウェルプレートＣの位置関係を説明する図である。図１６は、ウェルの中心とウェルに対応する曲面の曲率中心の位置関係を説明する図である。以下、図１５及び図１６を参照しながら、本実施形態に係るリフレクター３００について説明する。

【0073】

リフレクター３００は、図７に示すリフレクター７０と同様に、マルチウェルプレートＣに取り付けられた状態で使用される。この点は、第１の実施形態に係るリフレクター１００と第２の実施形態に係るリフレクター２００と同様である。また、リフレクター３００は、マルチウェルプレートＣの蓋Ｃ２に向けられた凹面形状を有する複数の曲面を有する点についても、リフレクター１００及びリフレクター２００と同様である。

【0074】

リフレクター３００は、図１５に示すように、複数の曲面３０５が観察光学系１８の光軸に直交する２次元（Ｘ方向及びＹ方向）に整列し、複数の曲面３０５の各々がウェルＷに対応する点が、リフレクター１００及びリフレクター２００とは異なっている。

【0075】

また、リフレクター３００は、図１５及び図１６に示すように、複数の曲面３０５が各ウェルＷに対応する１対の曲面を含み、その１対の曲面がウェルＷの中心（ウェル中心軸ＷＣ）に対して対称な第１曲面（曲面３０５ａ）と第２曲面（曲面３０５ｂ）とを含んでいる点も、リフレクター１００及びリフレクター２００とは異なっている。さらに、リフレクター３００は、２次元曲面である曲面１０５及び曲面２０５とは異なり、曲面３０５が３次元曲面である点も、リフレクター１００及びリフレクター２００と異なっている。

【0076】

ただし、リフレクター３００は、曲面３０５の曲率中心がウェル中心軸ＷＣやウェル列中心ＷＲＣから逸れている点は、リフレクター１００及びリフレクター２００と同様である。具体的には、図１６に示すように、曲面３０５ａの曲率中心ＲＣａは、ウェル中心軸ＷＣからＸ（＋）方向に逸れていて、曲面３０５ｂの曲率中心ＲＣｂは、ウェル中心軸ＷＣからＸ（－）方向に逸れている。

【0077】

また、曲面３０５に含まれる曲面３０５ａと曲面３０５ｂは、それぞれ球面であり、Ｘ方向に加えてＹ方向にもパワーを有している。つまり、Ｘ方向と光軸方向であるＺ方向で定義されるＸＺ平面に加えて、ＹＺ平面おいても正のパワーを有している。さらに別の言い方をすると、複数の曲面３０５は、偏射照明の進行方向に対して光を収斂するパワーに加えて偏射照明の進行方向と直交する方向に対しても光を収斂するパワーを有している。

【0078】

本実施形態に係るリフレクター３００、及び、リフレクター３００を備える観察装置では、偏射照明と直交する方向についても偏射照明が成立する範囲を広げることができる。従って、第１の実施形態及び第２の実施形態よりもさらに広い範囲を高いコントラストで可視化することが可能であり、マルチウェルプレートに収容された位相物体の観察において、高い観察性能を確保することができる。

【0079】

［第４の実施形態］
図１７は、本実施形態に係るリフレクター４００の断面図である。以下、図１７を参照しながら、本実施形態に係るリフレクター４００について説明する。

【0080】

リフレクター４００は、図７に示すリフレクター７０と同様に、マルチウェルプレートＣに取り付けられた状態で使用される。マルチウェルプレートＣのウェル半径ｒとウェル間隔ＷＳは、第１の実施形態で上述したとおりである。

【0081】

リフレクター４００は、入射光に対して凹面形状を有する複数の曲面を有する点においては、リフレクター２００と同様である。また、リフレクター４００が有する複数の曲面４０５が、各ウェル列ＷＲに対応する１対の曲面（曲面４０５ａ、曲面４０５ｂ）を含んでいる点は、リフレクター２００とは同様である。ただし、リフレクター４００は、複数の曲面４０５が、図１７に示すように、裏面鏡の反射面である点が、リフレクター２００とは異なっている。

【0082】

より具体的には、リフレクター４００は、図１７に示すように、ベース４０１と光学素子４０２を含んでいる。光学素子４０２は、マルチウェルプレートＣの蓋Ｃ２に平面を向けた裏面鏡であり、ベース４０１に向けた凸面に反射面が形成されている。即ち、反射面は、裏面鏡の反射面であり、入射光に対してＸ方向に正のパワーを有する凹面鏡として作用する。また、ベース４０１は、裏面鏡の反射面に対向して配置された保護カバーとして機能する。

【0083】

なお、リフレクター４００では、曲面４０５のウェル列の中心軸ＷＣからのシフト量Ｓ（＝３．２ｍｍ）は、リフレクター２００におけるシフト量と同じであるが、曲面４０５の曲率半径Ｒ（＝３３ｍｍ）が、リフレクター２００における曲率半径とは異なっている。このため、ウェルの底面から曲面４０５までの高さの空気換算長Ｄもリフレクター２００における高さとは異なっている。

【0084】

図１８は、本実施形態に係る観察装置１０ｄの断面図である。図１８には、照明光学系１７から撮像素子１９に至る光線を示す光線図が断面図に重ねられている。なお、観察装置１０ｄは、リフレクター７０の代わりにリフレクター４００を備える点を除き、観察装置１０と同様である。

【0085】

観察装置１０ｄでは、図１８に示すように、第２の実施形態に係る観察装置１０ｂとほぼ同様に光線が通過する。つまり、照明光学系１７から出射した光のうち、曲面４０５内の、ウェルの中心軸ＷＣよりも照明光学系１７から離れた位置（この例では、曲面４０５ａ上の位置）で反射した光Ｌ１が、ウェルの中心を含む広い範囲にわたって、観察光学系１８の開口数に対応する大きな入射角でウェル底面に入射する。一方で、照明光学系１７から出射した光のうち、曲面４０５の、ウェルの中心軸ＷＣよりも照明光学系１７に近い位置（この例では、曲面４０５ｂ上の位置）で反射した光Ｌ２は、主に視野の周辺又は外側に照射されるため、観察光学系１８内でケラレて撮像素子１９には達しない。さらに、使用する照明光学系１７を切り替えることで、光軸に対して対称な偏射照明を行うことができる。

【0086】

従って、リフレクター４００及び観察装置１０ｄによっても、リフレクター２００及び観察装置１０ｂと同様に、リフレクター１００及び観察装置１０ａよりも広い範囲を高いコントラストで可視化することができる。さらに、リフレクター４００では、曲面４０５がベース４０１で保護されていて、外部に露出していない。このため、反射面が傷ついて性能が劣化してしまうといった事態を回避することができる。

【0087】

［第５の実施形態］
図１９は、本実施形態に係るリフレクター５００の断面図である。以下、図１９を参照しながら、本実施形態に係るリフレクター５００について説明する。

【0088】

リフレクター５００は、図７に示すリフレクター７０と同様に、マルチウェルプレートＣに取り付けられた状態で使用される。マルチウェルプレートＣのウェル半径ｒとウェル間隔ＷＳは、第１の実施形態で上述したとおりである。

【0089】

リフレクター５００は、正のパワーを有する複数の曲面を有する点においては、リフレクター２００と同様である。また、リフレクター５００が有する複数の曲面５０５が、各ウェル列ＷＲに対応する１対の曲面（曲面５０５ａ、曲面５０５ｂ）を含んでいる点も、リフレクター２００とは同様である。ただし、リフレクター５００は、図１９に示すように、複数の曲面５０５が入射光に対して凸面として構成されている点、複数の曲面５０５が反射面ではなく屈折面である点が、リフレクター２００とは異なっている。

【0090】

より具体的には、リフレクター５００は、図１９に示すように、マルチウェルプレートＣの蓋Ｃ２側に曲面５０５を有し、裏面に平面形状を有する反射面５０６を有している。曲面５０５は、凸面形状を有した屈折面であり、Ｘ方向に正のパワーを有している。

【0091】

なお、リフレクター５００では、曲面５０５（曲面５０５ａ、曲面５０５ｂ）の曲率半径Ｒと、曲面５０５（曲面５０５ａ、曲面５０５ｂ）のウェル列の中心軸ＷＣからのシフト量Ｓは、以下のとおりである。
Ｒ＝４０ｍｍ、Ｓ＝１７ｍｍ

【0092】

さらに、ウェルの底面から曲面５０５までの高さの空気換算長Ｄは以下のとおりである。
Ｄ＝１２．０ｍｍ

【0093】

図２０は、本実施形態に係る観察装置１０ｅの断面図である。図２０には、照明光学系１７から撮像素子１９に至る光線を示す光線図が断面図に重ねられている。なお、観察装置１０ｅは、リフレクター７０の代わりにリフレクター５００を備える点を除き、観察装置１０と同様である。

【0094】

観察装置１０ｅでは、図２０に示すように、照明光学系１７から出射した光のうち、曲面５０５内の、ウェルの中心よりも照明光学系１７から離れた曲面（この例では、曲面５０５ａ）に入射し、同じ曲面から出射した光Ｌ１が、ウェルの中心を含む広い範囲にわたって、観察光学系１８の開口数に対応する大きな入射角でウェル底面に入射する。一方で、照明光学系１７から出射した光のうち、曲面５０５の、ウェルの中心よりも照明光学系１７に近い曲面（この例では、曲面５０５ｂ）に入射し、同じ曲面から出射した光Ｌ２は、主に視野の周辺又は外側に照射されるため、観察光学系１８内でケラレて撮像素子１９には達しない。さらに、リフレクター５００へ入射するときの曲面と出射するときの曲面が異なる光（例えば、光Ｌ３）についても、そのほとんどは観察光学系１８内でケラレて撮像素子１９には達しない。さらに、使用する照明光学系１７を切り替えることで、光軸に対して対称な偏射照明を行うことができる。

【0095】

従って、リフレクター５００及び観察装置１０ｅによっても、リフレクター２００及び観察装置１０ｂと同様に、リフレクター１００及び観察装置１０ａよりも広い範囲を高いコントラストで可視化することができる。

【0096】

［第６の実施形態］
図２１は、本実施形態に係るリフレクター６００の断面図である。以下、図２１を参照しながら、本実施形態に係るリフレクター６００について説明する。

【0097】

リフレクター６００は、図７に示すリフレクター７０と同様に、マルチウェルプレートＣに取り付けられた状態で使用される。マルチウェルプレートＣのウェル半径ｒとウェル間隔ＷＳは、第１の実施形態で上述したとおりである。

【0098】

リフレクター６００は、正のパワーを有する複数の曲面を有する点においては、リフレクター５００と同様である。また、リフレクター６００が有する複数の曲面６０５が、各ウェル列ＷＲに対応する１対の曲面（曲面６０５ａ、曲面６０５ｂ）を含んでいる点は、リフレクター５００とは同様である。また、リフレクター６００は、図２１に示すように、複数の曲面６０５が屈折面である点も、リフレクター５００と同様である。

【0099】

リフレクター６００は、ベース６０１と光学素子６０２を含み、反射面６０６をベース６０１に設け、曲面６０５を光学素子６０２に設けている。即ち、反射面６０６と、Ｘ方向に正のパワーを有する屈折面である曲面６０５を異なる部材に別々に設けている点が、リフレクター５００とは異なっている。

【0100】

なお、リフレクター６００では、曲面６０５（曲面６０５ａ、曲面６０５ｂ）の曲率半径Ｒと、曲面６０５（曲面６０５ａ、曲面６０５ｂ）のウェル列の中心軸ＷＣからのシフト量Ｓは、以下のとおりである。
Ｒ＝１９ｍｍ、Ｓ＝７．５ｍｍ

【0101】

さらに、ウェルの底面から曲面６０５までの高さの空気換算長Ｄは以下のとおりである。
Ｄ＝１５．７ｍｍ

【0102】

図２２は、本実施形態に係る観察装置１０ｆの断面図である。図２０には、照明光学系１７から撮像素子１９に至る光線を示す光線図が断面図に重ねられている。なお、観察装置１０ｆは、リフレクター７０の代わりにリフレクター６００を備える点を除き、観察装置１０と同様である。

【0103】

観察装置１０ｆでは、図２２に示すように、照明光学系１７から出射した光のうち、ウェルの中心軸ＷＣよりも照明光学系１７から離れた曲面（この例では、曲面６０５ａ）から出射し、同じ曲面に入射する光Ｌ１が、ウェルの中心を含む広い範囲にわたって、観察光学系１８の開口数に対応する大きな入射角でウェル底面に入射する。一方で、照明光学系１７から出射した光のうち、ウェルの中心軸ＷＣよりも照明光学系１７に近い曲面（この例では、曲面６０５ｂ）から出射し、同じ曲面に入射する光Ｌ２は、主に視野の周辺又は外側に照射されるため、観察光学系１８内でケラレて撮像素子１９には達しない。なお、リフレクター６００では、ベース６０１と光学素子６０２を近接させることで、光学素子６０２から出射するときの曲面と入射するときの曲面が異なる光は、ほとんど生じない。さらに、使用する照明光学系１７を切り替えることで、光軸に対して対称な偏射照明を行うことができる。

【0104】

従って、リフレクター６００及び観察装置１０ｆによっても、リフレクター５００及び観察装置１０ｅと同様に、リフレクター１００及び観察装置１０ａよりも広い範囲を高いコントラストで可視化することができる。

【0105】

最後に、リフレクターが満たすことが望ましい設計上の条件について説明する。上述した実施形態に係るリフレクターは、正のパワーと、曲面のウェル中心（又はウェル列中心）からのシフト量を適切に設計することで、上述した効果を最大限発揮することができる。

【0106】

第１の実施形態から第４の実施形態のように、リフレクター内の反射面が正のパワーを有する場合、リフレクターは以下の条件式（１）及び条件式（２）を満たすことが望ましい。
０．３＜（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}／ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＜１ ・・・（１）
Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}（ＮＡ^２＋ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ} ^２）^１／２／（ＮＡ（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}－ｈ））＞１ ・・・（２）

【0107】

ここで、Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}は反射面の曲率半径である。ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}は反射面の入射側の媒質の屈折率である。Ｒ_ｗｅｌｌはマルチウェルプレートのウェルの半径である。ｈはサンプル面（ウェル底面）から反射面までのウェル中心における高さの空気換算長である。Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}はウェル中心に対する反射面の曲率中心の横方向（Ｙ方向）についてのシフト量である。ＮＡは観察光学系の物体側の開口数である。

【0108】

また、第５の実施形態と第６の実施形態のように、リフレクター内の屈折面が正のパワーを有する場合、リフレクターは以下の条件式（３）及び条件式（４）を満たすことが望ましい。
０．３＜Ｒ_ｌｅｍｓ／（ｎ_ｌｅｍｓ－１）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＜１．５ ・・・（３）
Ｙ_ｌｅｍｓ（ｎ_ｌｅｍｓ－１）／（ＮＡ（Ｒ_ｌｅｍｓ－ｈ））＞１ ・・・（４）

【0109】

ここで、Ｒ_ｌｅｍｓは屈折面の曲率半径である。ｎ_ｌｅｍｓは屈折面を有する光学素子の屈折率である。Ｒ_ｗｅｌｌはマルチウェルプレートのウェルの半径である。ｈはサンプル面（ウェル底面）から屈折面までのウェル中心における高さの空気換算長である。Ｙ_ｌｅｍｓはウェル中心に対する屈折面の曲率中心の横方向（Ｙ方向）についてのシフト量である。ＮＡは観察光学系の物体側の開口数である。

【0110】

培地表面（ウェル内の液体表面）は表面張力によって凹面になるため、培地表面で照明光が屈折して広がってしまう。反射面（屈折面）の正パワーにより補正することで照明光が広がりすぎないようにすることが望ましい。条件式（１）及び条件式（３）は、反射面（屈折面）での補正量の適正範囲を規定した式である。なお、培地表面の凹面形状はウェルの径によって変化し、ウェル径が小さいほど照明光を広げる作用が強くなる。また、反射面（屈折面）の正のパワーは、反射面（屈折面）の曲率半径と媒質の屈折率に依存する。

【0111】

条件式（１）（又は条件式（３））を満たすことで、試料に入射して観察光学系１８に向かう照明光の入射角をウェル内の各位置において均一にすることができる。条件式（１）（又は条件式（３））が下限値（０．３）以下になる場合、正のパワーによる補正量が大きくなりすぎて、照明光が収束しすぎてしまう。その結果、ウェル内の照明光学系１７に近いほう位置では照明光の入射角が小さくなりすぎ、反対に、ウェル内の照明光学系１７から遠いほうの位置では照明光の入射角が大きくなりすぎる。このため、入射角の均一性が劣化してしまう。一方、条件式（１）（又は条件式（３））が上限値（１（又は１．５））以上になる場合、正のパワーによる補正量が小さくなりすぎて、照明光が広がりすぎてしまう。その結果、ウェル内の照明光学系１７に近いほう位置では照明光の入射角が大きくなりすぎ、ウェル内の照明光学系１７から遠いほうの位置では照明光の入射角が小さくなりすぎる。このため、入射角の均一性が劣化してしまう。

【0112】

条件式（２）（又は条件式（４））は、偏射照明が成立する条件を規定した式である。条件式（１）（又は条件式（３））を満たしてウェル内における照明光の入射角の均一性を確保した上で、条件式（２）（又は条件式（４））を満たすことで、ウェル内の広い範囲で偏射照明を成立させることができる。条件式（１）（又は条件式（３））を満たしている場合であっても、シフト量が小さすぎて条件式（２）（又は条件式（４））を満たさない場合には、観察光学系１８の開口数に対して入射角が小さくなりすぎる。このため、偏射照明が成立せず、位相物体をコントラスト良く観察することが難しくなる。

【0113】

上述した実施形態に係るリフレクターは、以下の通り、いずれも上述した条件式を満たしている。なお、第３の実施形態については、第２の実施形態と同じである。
＜第１の実施形態に係るリフレクター１００＞
ＮＡ＝０．２５
Ｒ_ｗｅｌｌ＝３．４ｍｍ
ｈ＝１３．９ｍｍ
Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝２０ｍｍ
Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝３．２ｍｍ
ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝１
（１）（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}／ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＝０．６２
（２）Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}（ＮＡ^２＋ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ} ^２）^１／２／（ＮＡ（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}－ｈ））＝２．１６

【0114】

＜第２の実施形態に係るリフレクター２００＞
ＮＡ＝０．２５
Ｒ_ｗｅｌｌ＝３．４ｍｍ
ｈ＝１３．９ｍｍ
Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝２０ｍｍ
Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝３．２ｍｍ
ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝１
（１）（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}／ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＝０．６２
（２）Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}（ＮＡ^２＋ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ} ^２）^１／２／（ＮＡ（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}－ｈ））＝２．１６

【0115】

＜第４の実施形態に係るリフレクター４００＞
ＮＡ＝０．２５
Ｒ_ｗｅｌｌ＝３．４ｍｍ
ｈ＝１４．６ｍｍ
Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝３３ｍｍ
Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝３．２ｍｍ
ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}＝１．４９１
（１）（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}／ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ}）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＝０．６７
（２）Ｙ_{ｍｉｒｒｏｒ}（ＮＡ^２＋ｎ_{ｍｉｒｒｏｒ} ^２）^１／２／（ＮＡ（Ｒ_{ｍｉｒｒｏｒ}－ｈ））＝１．０５

【0116】

＜第５の実施形態に係るリフレクター５００＞
ＮＡ＝０．２５
Ｒ_ｗｅｌｌ＝３．４ｍｍ
ｈ＝１２．０ｍｍ
Ｒ_ｌｅｎｓ＝４０ｍｍ
Ｙ_ｌｅｎｓ＝１７ｍｍ
ｎ_ｌｅｎｓ＝１．４９１
（３）Ｒ_ｌｅｍｓ／（ｎ_ｌｅｍｓ－１）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＝１．１５
（４）Ｙ_ｌｅｍｓ（ｎ_ｌｅｍｓ－１）／（ＮＡ（Ｒ_ｌｅｍｓ－ｈ））＝１．１９

【0117】

＜第６の実施形態に係るリフレクター６００＞
ＮＡ＝０．２５
Ｒ_ｗｅｌｌ＝３．４ｍｍ
ｈ＝１５．７ｍｍ
Ｒ_ｌｅｎｓ＝１９ｍｍ
Ｙ_ｌｅｎｓ＝７．５ｍｍ
ｎ_ｌｅｎｓ＝１．４９１
（３）Ｒ_ｌｅｍｓ／（ｎ_ｌｅｍｓ－１）／（１０ｓｉｎｈ（０．４Ｒ_ｗｅｌｌ）＋ｈ）＝０．４５
（４）Ｙ_ｌｅｍｓ（ｎ_ｌｅｍｓ－１）／（ＮＡ（Ｒ_ｌｅｍｓ－ｈ））＝４．４６

【0118】

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

【0119】

第１の実施形態と第４の実施形態に係るリフレクターの反射面を３次元曲面として構成してもよい。この場合、第３の実施形態に係るリフレクターと同様の効果を得ることができる。また、第５の実施形態と第６の実施形態に係るリフレクターの屈折面を３次元曲面として構成してもよく、例えば、フライアイレンズが用いられてもよい。この場合も、第３の実施形態に係るリフレクターと同様の効果を得ることができる。さらに、各実施形態に係る曲面は、フレネルレンズのフレネル面のように複数に分割して階段状に形成してもよい。これによりリフレクターをさらに薄くすることができる。

【符号の説明】

【0120】

１ システム
１０、１０ａ～１０ｆ 観察装置
１７ 照明光学系
１８ 観察光学系
１９ 撮像素子
６０、７３ 位置決め部材
７０、１００、２００、３００、４００、５００、６００ リフレクター
７１、４０１、６０１ ベース
７２、４０２、６０２ 光学素子
７４ 接触部材
１０５、２０５、２０５ａ、２０５ｂ、３０５、３０５ａ、３０５ｂ、４０５、４０５ａ、４０５ｂ、５０５、５０５ａ、５０５ｂ、６０５、６０５ａ、６０５ｂ 曲面
５０６、６０６ 反射面
Ｃ マルチウェルプレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】