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(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】P2024008247
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】観察システム、観察装置
(51)【国際特許分類】
G02B 21/06 20060101AFI20240112BHJP
G02B 21/26 20060101ALI20240112BHJP
G02B 21/36 20060101ALI20240112BHJP
G02B 3/06 20060101ALI20240112BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20240112BHJP
G01N 21/01 20060101ALI20240112BHJP
G01N 21/17 20060101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
G02B21/06
G02B21/26
G02B21/36
G02B3/06
G02B3/00 A
G01N21/01 D
G01N21/17 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022109955
(22)【出願日】2022-07-07
(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】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(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
(72)【発明者】
【氏名】高橋 晋太郎
【テーマコード（参考）】
2G059
2H052
【Ｆターム（参考）】
2G059AA05
2G059BB06
2G059BB14
2G059DD13
2G059DD17
2G059EE01
2G059FF01
2G059FF03
2G059FF06
2G059GG03
2G059GG06
2G059GG10
2G059JJ11
2G059KK04
2G059LL01
2G059LL02
2G059MM01
2H052AC05
2H052AC08
2H052AC09
2H052AC18
2H052AC28
2H052AC30
2H052AD18
2H052AF14
(57)【要約】
【課題】容器の広い範囲で容器中の試料を高いコントラストで観察可能とする。
【解決手段】システム１００は、試料容器が置かれる載置台と、載置台によって区分される２領域の一方に配置された発光平面を有する面光源と、２領域の他方に配置された観察光学系と、観察光学系を観察光学系の光軸と直交する方向に動かして試料容器の収容部底面と光軸とが交わる観察位置を変更する搬送機構と、発光平面上の発光している領域である発光領域によって定義される発光パターンを制御する制御装置１２０を備える。制御装置１２０は、発光パターンを観察位置に応じて変更する第１の発光パターン制御、又は、発光パターンを互いに位相が異なる複数の周期発光パターンの間で切り替える第２の発光パターン制御を実行する。
【選択図】図１
【解決手段】システム１００は、試料容器が置かれる載置台と、載置台によって区分される２領域の一方に配置された発光平面を有する面光源と、２領域の他方に配置された観察光学系と、観察光学系を観察光学系の光軸と直交する方向に動かして試料容器の収容部底面と光軸とが交わる観察位置を変更する搬送機構と、発光平面上の発光している領域である発光領域によって定義される発光パターンを制御する制御装置１２０を備える。制御装置１２０は、発光パターンを観察位置に応じて変更する第１の発光パターン制御、又は、発光パターンを互いに位相が異なる複数の周期発光パターンの間で切り替える第２の発光パターン制御を実行する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料容器が置かれる載置台と、
前記載置台によって区分される２領域の一方に配置された、発光平面を有する面光源と、
前記２領域の他方に配置された観察光学系と、
前記観察光学系を前記観察光学系の光軸と直交する方向に動かして前記試料容器の収容部底面と前記光軸とが交わる観察位置を変更する搬送機構と、
前記発光平面上の発光している領域である発光領域によって定義される発光パターンを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記発光パターンを前記観察位置に応じて変更する第１の発光パターン制御、又は、
前記発光パターンを互いに位相が異なる複数の周期発光パターンの間で切り替える第２の発光パターン制御を実行する
ことを特徴とする観察システム。
前記載置台によって区分される２領域の一方に配置された、発光平面を有する面光源と、
前記２領域の他方に配置された観察光学系と、
前記観察光学系を前記観察光学系の光軸と直交する方向に動かして前記試料容器の収容部底面と前記光軸とが交わる観察位置を変更する搬送機構と、
前記発光平面上の発光している領域である発光領域によって定義される発光パターンを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記発光パターンを前記観察位置に応じて変更する第１の発光パターン制御、又は、
前記発光パターンを互いに位相が異なる複数の周期発光パターンの間で切り替える第２の発光パターン制御を実行する
ことを特徴とする観察システム。
【請求項2】
請求項１に記載の観察システムにおいて、
前記制御部は、前記観察位置に応じて前記発光領域の位置又は幅の少なくとも一方を変更するように、前記第１の発光パターン制御を実行する
ことを特徴とする観察システム。
前記制御部は、前記観察位置に応じて前記発光領域の位置又は幅の少なくとも一方を変更するように、前記第１の発光パターン制御を実行する
ことを特徴とする観察システム。
【請求項3】
請求項２に記載の観察システムにおいて、
前記発光領域の端部のうちの前記光軸に最も近い部分が正の領域に位置するとき、前記発光領域の以下の条件式を満たし、
前記発光領域の端部のうちの前記光軸に最も近い部分が負の領域に位置するとき、前記発光領域の以下の条件式を満たす
ことを特徴とする観察システム。
但し、Ｓｍｉｎは、前記発光領域の一端から前記観察位置への照明光の入射角の正弦である。Ｓｍａｘは、前記一端よりも正側に位置する前記発光領域の他端から前記観察位置への照明光の入射角の正弦である。ＮＡは、前記観察光学系の物体側の開口数である。
前記発光領域の端部のうちの前記光軸に最も近い部分が正の領域に位置するとき、前記発光領域の以下の条件式を満たし、
【数40】
【数41】
但し、Ｓｍｉｎは、前記発光領域の一端から前記観察位置への照明光の入射角の正弦である。Ｓｍａｘは、前記一端よりも正側に位置する前記発光領域の他端から前記観察位置への照明光の入射角の正弦である。ＮＡは、前記観察光学系の物体側の開口数である。
【請求項4】
請求項３に記載の観察システムにおいて、
前記発光領域の端部のうちの前記光軸に最も近い部分が正の領域に位置するとき、前記発光領域の以下の条件式を満たし、
前記発光領域の端部のうちの前記光軸に最も近い部分が負の領域に位置するとき、前記発光領域の以下の条件式を満たす
ことを特徴とする観察システム。
前記発光領域の端部のうちの前記光軸に最も近い部分が正の領域に位置するとき、前記発光領域の以下の条件式を満たし、
【数42】
【数43】
【請求項5】
請求項１に記載の観察システムにおいて、さらに、
前記複数の周期発光パターンの各々に対応する前記発光領域は、第１の方向に周期的に整列した複数の縞領域からなり、
前記制御部は、前記発光パターンを前記複数の周期発光パターンへ順番に切り替えるように、前記第２の発光パターン制御を実行する
ことを特徴とする観察システム。
前記複数の周期発光パターンの各々に対応する前記発光領域は、第１の方向に周期的に整列した複数の縞領域からなり、
前記制御部は、前記発光パターンを前記複数の周期発光パターンへ順番に切り替えるように、前記第２の発光パターン制御を実行する
ことを特徴とする観察システム。
【請求項6】
請求項５に記載の観察システムにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
但し、ＮＡは、前記観察光学系の物体側の開口数である。Ｐは、前記複数の縞領域のピッチである。ｄは、前記複数の縞領域の各々の幅である。Ｈは、前記発光平面と前記観察位置との間の距離の空気換算長である。δは、前記複数の周期発光パターン間の位相差に対応する前記発光平面上における距離である。
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
【数44】
【請求項7】
請求項６に記載の観察システムにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
【数45】
【請求項8】
請求項７に記載の観察システムにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
但し、Ｎは、１以上の整数である。
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
【数46】
【請求項9】
請求項５に記載の観察システムにおいて、さらに、
前記載置台と前記面光源との間に配置されたレンチキュラーレンズであって、前記複数の縞領域と同じ周期で前記第１の方向に整列した複数のシリンドリカルレンズ要素を有する、レンチキュラーレンズを備える
ことを特徴とする観察システム。
前記載置台と前記面光源との間に配置されたレンチキュラーレンズであって、前記複数の縞領域と同じ周期で前記第１の方向に整列した複数のシリンドリカルレンズ要素を有する、レンチキュラーレンズを備える
ことを特徴とする観察システム。
【請求項10】
請求項９に記載の観察システムにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
但し、ＮＡは、前記観察光学系の物体側の開口数である。Ｐは、前記複数の縞領域のピッチである。ｄは、前記複数の縞領域の各々の幅である。Ｄは、前記発光平面と前記レンチキュラーレンズの間の距離の空気換算長である。Ｆｌは、前記レンチキュラーレンズの焦点距離である。
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
【数47】
【請求項11】
請求項１に記載の観察システムにおいて、
前記複数の周期発光パターンは、互いに位相が異なる複数の第１の周期発光パターンと、互いに位相が異なる複数の第２の周期発光パターンと、を含み、
前記複数の第１の周期発光パターンの各々に対応する前記発光領域は、第１の方向に周期的に整列した複数の第１の縞領域からなり、
前記複数の第２の周期発光パターンの各々に対応する前記発光領域は、前記第１の方向とは異なる第２の方向に周期的に整列した複数の第２の縞領域からなり、
前記制御部は、前記発光パターンを前記複数の周期発光パターンへ順番に切り替えるように、前記第２の発光パターン制御を実行する
ことを特徴とする観察システム。
前記複数の周期発光パターンは、互いに位相が異なる複数の第１の周期発光パターンと、互いに位相が異なる複数の第２の周期発光パターンと、を含み、
前記複数の第１の周期発光パターンの各々に対応する前記発光領域は、第１の方向に周期的に整列した複数の第１の縞領域からなり、
前記複数の第２の周期発光パターンの各々に対応する前記発光領域は、前記第１の方向とは異なる第２の方向に周期的に整列した複数の第２の縞領域からなり、
前記制御部は、前記発光パターンを前記複数の周期発光パターンへ順番に切り替えるように、前記第２の発光パターン制御を実行する
ことを特徴とする観察システム。
【請求項12】
請求項１１に記載の観察システムにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
但し、ＮＡは、前記観察光学系の物体側の開口数である。Ｐｘは、前記複数の第１の縞領域のピッチである。Ｐｙは、前記複数の第２の縞領域のピッチである。ｄｘは、前記複数の第１の縞領域の各々の幅である。ｄｙは、前記複数の第２の縞領域の各々の幅である。Ｈは、前記発光平面と前記観察位置との間の距離の空気換算長である。δｘは、前記複数の周期発光パターン間の位相差に対応する前記発光平面上における距離である。δｙは、前記複数の周期発光パターン間の位相差に対応する前記発光平面上における距離である。
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
【数48】
【請求項13】
請求項１２に記載の観察システムにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
【数49】
【請求項14】
請求項１３に記載の観察システムにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
但し、Ｎｘは、１以上の整数である。Ｎｙは、１以上の整数である。
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
【数50】
【請求項15】
請求項１１に記載の観察システムにおいて、さらに、
前記載置台と前記面光源との間に配置されたフライアイレンズであって、前記複数の第１の縞領域と同じ周期で前記第１の方向に整列し、且つ、前記複数の第２の縞領域と同じ周期で前記第２の方向に整列した複数のレンズ要素を有する、フライアイレンズを備える
ことを特徴とする観察システム。
前記載置台と前記面光源との間に配置されたフライアイレンズであって、前記複数の第１の縞領域と同じ周期で前記第１の方向に整列し、且つ、前記複数の第２の縞領域と同じ周期で前記第２の方向に整列した複数のレンズ要素を有する、フライアイレンズを備える
ことを特徴とする観察システム。
【請求項16】
請求項１５に記載の観察システムにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
但し、ＮＡは、前記観察光学系の物体側の開口数である。Ｐは、前記複数の縞領域のピッチである。ｄは、前記複数の縞領域の各々の幅である。Ｄは、前記発光平面と前記フライアイレンズの間の距離の空気換算長である。Ｆｌは、前記フライアイレンズの焦点距離である。
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察システム。
【数51】
【請求項17】
請求項５乃至請求項１６のいずれか１項に記載の観察システムにおいて、さらに、
前記観察光学系で集光した光が入射する撮像素子と、
前記撮像素子で取得した画像を処理する画像処理部と、を備え、
前記画像処理部は、前記複数の周期発光パターンで取得した複数の画像に基づいて、偏射照明画像を出力する
ことを特徴とする観察システム。
前記観察光学系で集光した光が入射する撮像素子と、
前記撮像素子で取得した画像を処理する画像処理部と、を備え、
前記画像処理部は、前記複数の周期発光パターンで取得した複数の画像に基づいて、偏射照明画像を出力する
ことを特徴とする観察システム。
【請求項18】
請求項１７に記載の観察システムにおいて、
前記画像処理部は、前記複数の画像の強度を規格化した複数の規格化画像を合成して、前記偏射照明画像を生成する
ことを特徴とする観察システム。
前記画像処理部は、前記複数の画像の強度を規格化した複数の規格化画像を合成して、前記偏射照明画像を生成する
ことを特徴とする観察システム。
【請求項19】
請求項１７に記載の観察システムにおいて、
前記画像処理部は、前記複数の画像の強度の分散に基づいて、前記複数の画像から前記偏射照明画像を選択する
ことを特徴とする観察システム。
前記画像処理部は、前記複数の画像の強度の分散に基づいて、前記複数の画像から前記偏射照明画像を選択する
ことを特徴とする観察システム。
【請求項20】
試料容器が置かれる載置台と、
前記載置台によって区分される２領域の一方に配置された発光部であって、出射面に第１方向に周期的に整列した複数の縞領域からなる発光領域を形成する発光部と、
前記２領域の他方に配置された観察光学系と、
前記観察光学系を前記２領域の前記他方内で前記観察光学系の光軸と直交する方向に動かして前記試料容器の収容部底面と前記光軸とが交わる観察位置を変更する搬送機構と、を備え、
前記発光部は、
発光平面を有する面光源と、
前記載置台と前記面光源との間に配置されたレンチキュラーレンズであって、前記複数の縞領域と同じ周期で前記第１方向に整列した複数のシリンドリカルレンズ要素を有する、レンチキュラーレンズと、を備え、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察装置。
但し、Ｙ１は、前記シリンドリカルレンズ要素の曲面中心軸と前記シリンドリカルレンズ要素に最も近い前記縞領域との間の前記第１方向の最短距離である。Ｙ２は、前記シリンドリカルレンズ要素の曲面中心軸と前記シリンドリカルレンズ要素に最も近い前記縞領域との間の前記第１方向の最大距離である。ＮＡは、前記観察光学系の物体側の開口数である。Ｐは、前記複数の縞領域のピッチである。Ｄは、前記出射面と前記レンチキュラーレンズの間の距離の空気換算長である。Ｆｌは、前記レンチキュラーレンズの焦点距離である。
前記載置台によって区分される２領域の一方に配置された発光部であって、出射面に第１方向に周期的に整列した複数の縞領域からなる発光領域を形成する発光部と、
前記２領域の他方に配置された観察光学系と、
前記観察光学系を前記２領域の前記他方内で前記観察光学系の光軸と直交する方向に動かして前記試料容器の収容部底面と前記光軸とが交わる観察位置を変更する搬送機構と、を備え、
前記発光部は、
発光平面を有する面光源と、
前記載置台と前記面光源との間に配置されたレンチキュラーレンズであって、前記複数の縞領域と同じ周期で前記第１方向に整列した複数のシリンドリカルレンズ要素を有する、レンチキュラーレンズと、を備え、
以下の条件式を満たすことを特徴とする観察装置。
【数52】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書の開示は、観察システム、観察装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１に記載されるような、培養容器に収容されている細胞を観察する観察装置が知られている。この観察装置では、容器を観察装置のステージに配置するだけで、容器中の細胞を撮影して観察することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１６／１５８７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
位相物体である細胞を高いコントラストで観察するためには、偏射照明を採用することが望ましい。しかしながら、通常、偏射照明は容器全体の大きさに対して比較的狭い範囲でしか成立しない。このため、容器中の様々な領域を観察するために観察光学系を移動すると、観察位置は偏射照明が成立する領域から容易にはみ出してしまう。
【0005】
このような課題に対しては、観察光学系の移動に合わせて照明光学系も移動させて、偏射照明が成立する領域自体を動かすといった対応が考えられる。しかしながら、この対応では、透過照明によって偏射照明を実現する場合には、容器を挟んで互いに反対側に配置された観察光学系と照明光学系の移動を連動させる機械的な構造が複雑になり、観察装置の大型化などの別の課題が生じてしまう。
【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、容器の広い範囲で容器中の試料を高いコントラストで観察可能と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システムは、試料容器が置かれる載置台と、前記載置台によって区分される２領域の一方に配置された、発光平面を有する面光源と、前記２領域の他方に配置された観察光学系と、前記観察光学系を前記観察光学系の光軸と直交する方向に動かして前記試料容器の収容部底面と前記光軸とが交わる観察位置を変更する搬送機構と、前記発光平面上の発光している領域である発光領域によって定義される発光パターンを制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記発光パターンを前記観察位置に応じて変更する第１の発光パターン制御、又は、前記発光パターンを互いに位相が異なる複数の周期発光パターンの間で切り替える第２の発光パターン制御を実行する。
【0008】
本発明の一態様に係る観察装置は、試料容器が置かれる載置台と、前記載置台によって区分される２領域の一方に配置された発光部であって、出射面に第１方向に周期的に整列した複数の縞領域からなる発光領域を形成する発光部と、前記２領域の他方に配置された観察光学系と、前記観察光学系を前記２領域の前記他方内で前記観察光学系の光軸と直交する方向に動かして前記試料容器の収容部底面と前記光軸とが交わる観察位置を変更する搬送機構と、を備える。前記発光部は、発光平面を有する面光源と、前記載置台と前記面光源との間に配置されたレンチキュラーレンズであって、前記複数の縞領域と同じ周期で前記第１方向に整列した複数のシリンドリカルレンズ要素を有する、レンチキュラーレンズと、を備える。前記観察装置は、以下の条件式を満たす。
【数1】
【0009】
但し、Ｙ１は、前記シリンドリカルレンズ要素の曲面中心軸と前記シリンドリカルレンズ要素に最も近い前記縞領域との間の前記第１方向の最短距離である。Ｙ２は、前記シリンドリカルレンズ要素の曲面中心軸と前記シリンドリカルレンズ要素に最も近い前記縞領域との間の前記第１方向の最大距離である。ＮＡは、前記観察光学系の物体側の開口数である。Ｐは、前記複数の縞領域のピッチである。Ｄは、前記出射面と前記レンチキュラーレンズの間の距離の空気換算長である。Ｆｌは、前記レンチキュラーレンズの焦点距離である。
【発明の効果】
【0010】
上記の態様によれば、容器の広い範囲で容器中の試料を高いコントラストで観察可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１の実施形態に係るシステムの構成を例示した図である。
【図2】第１の実施形態に係る観察装置の構成を例示した図である。
【図3】発光パターンを例示した図である。
【図4】観察位置に応じて変化する瞳面の照明状態と画像について説明するための図である。
【図5】観察位置に応じた発光領域の移動について説明するための図である。
【図6】観察位置に応じた発光パターンの切替について説明するための図である。
【図7】観察位置毎に取得される画像を例示した図である。
【図8】パラメータについて説明するための図である。
【図9】観察位置の配置を説明するための図である。
【図10】観察位置に応じた発光領域の位置の具体例を示した図である。
【図12】観察位置に応じた発光領域の位置の別の具体例を示した図である。
【図14】観察位置に応じた発光領域の位置のさらに別の具体例を示した図である。
【図17】第２の実施形態に係るシステムにおける発光制御について説明するための図である。
【図18】複数の周期発光パターンの切替について説明するための図である。
【図19】パラメータについて説明するための図である。
【図20】複数の周期発光パターン間の関係について説明するための図である。
【図21】システムで行われる多点撮影処理のフローチャートである。
【図22】システムで行われる画像処理のフローチャートである。
【図24】第２の実施形態に係る観察装置におけるＸＹ座標について説明するための図である。
【図25】第２の実施形態に係る観察位置の配置を説明するための図である。
【図26】複数の周期発光パターンの具体例を示した図である。
【図27】システムのパラメータ値を示すテーブルである。
【図30】システムの所定条件の該非を示すテーブルである。
【図31】第３の実施形態に係る複数の周期発光パターンの切替について説明するための図である。
【図32】第１の周期発光パターンのパラメータについて説明するための図である。
【図33】第１の周期発光パターン間の関係について説明するための図である。
【図34】第２の周期発光パターンのパラメータについて説明するための図である。
【図35】画像処理で生成される偏射照明画像を例示した図である。
【図36】複数の周期発光パターンの具体例を示した図である。
【図37】システムのパラメータ値を示すテーブルである。
【図41】システムの第１の周期発光パターンに関する所定条件の該非を示すテーブルである。
【図42】システムの第２の周期発光パターンに関する所定条件の該非を示すテーブルである。
【図43】第４の実施形態で用いられる容器について説明するための図である。
【図44】観察光学系の光軸に沿った断面における観察光学系と容器と光源の断面図である。
【図45】第２の周期発光パターンの縞発光領域からウェルへ入射する光の光線図である。
【図46】第２の周期発光パターンの縞発光領域からウェルへ入射する光の光線図である。
【図47】複数の第２の周期発光パターンのそれぞれにおける標本面での照明状態を説明するグラフである。
【図48】複数の第１の周期発光パターンのそれぞれにおける標本面での照明状態を説明するグラフである。
【図49】ウェル内の各位置について生成される偏射照明画像のコントラストを説明するための図である。
【図50】第５の実施形態に係る観察装置の構成について説明するための図である。
【図51】発光部の構成について説明するための図である。
【図52】スリット板の構成について説明するための図である。
【図53】レンチキュラーレンズの構成について説明するための図である。
【図54】発光部のパラメータについて説明するための図である。
【図55】レンチキュラーレンズの焦点距離と出射光の関係について説明するための図である。
【図56】容器とレンチキュラーレンズの配置関係について説明するための図である。
【図57】発光部の具体的なパラメータ値を示した図である。
【図58】観察装置の所定条件の該非を示すテーブルである。
【図59】第６の実施形態に係る観察装置の発光部の構成について説明するための図である。
【図60】縞領域の位置に応じた出射光の状態変化について説明するための図である。
【図61】発光部のパラメータについて説明するための図である。
【図62】発光部の具体的なパラメータ値を示した図である。
【図63】複数の周期発光パターンの具体例を示した図である。
【図64】周期発光パターンにおけるシステムの所定条件の該非を示すテーブルである。
【図65】第７の実施形態に係る観察装置の発光部に含まれるフライアイレンズの構成について説明するための図である。
【図66】発光部のパラメータについて説明するための図である。
【図67】複数の周期発光パターンの具体例を示した図である。
【図68】第１の周期発光パターンにおけるシステムの所定条件の該非を示すテーブルである。
【図69】第２の周期発光パターンにおけるシステムの所定条件の該非を示すテーブルである。
【図70】制御装置を実現するためのコンピュータのハードウェア構成を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るシステム１００の構成を例示した図である。図２は、本実施形態に係る観察装置１の構成を例示した図である。図３は、発光パターンを例示した図である。図４は、観察位置に応じて変化する瞳面の照明状態と画像について説明するための図である。図５は、観察位置に応じた発光領域の移動について説明するための図である。図６は、観察位置に応じた発光パターンの切替について説明するための図である。図７は、観察位置毎に取得される画像を例示した図である。以下、図１から図７を参照しながら、システム１００について説明する。
図１は、本実施形態に係るシステム１００の構成を例示した図である。図２は、本実施形態に係る観察装置１の構成を例示した図である。図３は、発光パターンを例示した図である。図４は、観察位置に応じて変化する瞳面の照明状態と画像について説明するための図である。図５は、観察位置に応じた発光領域の移動について説明するための図である。図６は、観察位置に応じた発光パターンの切替について説明するための図である。図７は、観察位置毎に取得される画像を例示した図である。以下、図１から図７を参照しながら、システム１００について説明する。
【0013】
図１に示すシステム１００は、容器２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、透明な位相物体であり、例えば、任意の培養細胞である。容器２は、試料を収容する容器（以降、試料容器ともいう。）であればよく、例えば、ペトリディッシュであるが、フラスコ、マルチウェルプレートなど他の培養容器であってもよい。
【0014】
システム１００は、容器２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１と、観察装置１を制御する制御装置１２０と、を備えている。観察装置１の各々と制御装置１２０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１の各々と制御装置１２０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１は、容器２に収容された試料を、容器２の下方から撮像する撮像装置である。試料をインキュベータ１１０から取り出すことなく撮像するために、観察装置１は、例えば、図１に示すように、インキュベータ１１０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１は、図２に示すように、容器２が観察装置１の載置台１１に載置された状態でインキュベータ１１０内に配置され、制御装置１２０からの指示に従って容器２内に収容された試料の画像を取得する。
【0016】
観察装置１は、図２に示すように、容器２が配置される透明な載置台１１を上面とする箱型の筐体１０と、載置台１１上で容器２を観察装置１に対して所定の位置へ位置決めする位置決め部材１２を備えている。観察装置１は、さらに、観察光学系２０と撮像素子３０を含む観察ユニット４０と、搬送機構５０と、面光源６０を備えている。
【0017】
観察ユニット４０と搬送機構５０は、筐体１０内部に設けられている。これに対して、面光源６０は、筐体１０の外部に設けられる。即ち、面光源６０は、載置台１１によって区分される２領域の一方に配置されているのに対して、観察ユニット４０に含まれる観察光学系２０は、２領域の他方に配置されている。
【0018】
観察ユニット４０は、観察光学系２０と撮像素子３０を一体化したユニットである。観察光学系２０は、容器２の収容部の底面３からの光を撮像素子３０に集光する光学系であり、瞳位置に開口絞り２１を備えている。また、観察光学系２０は、フォーカス位置が変わっても撮影倍率が変わらないように物体側がテレセントリックの光学系になっている。撮像素子３０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。
【0019】
搬送機構５０は、観察ユニット４０を筐体１０内で動かす装置であり、観察ユニット４０は、搬送機構５０に固定されている。搬送機構５０は、観察ユニット４０を容器２に対して観察光学系２０の光軸ＡＸと直交する方向に相対的に移動させる。搬送機構５０は、容器２に対する観察ユニット４０の相対位置を変更することで、容器２の収容部の底面３と観察光学系２０の光軸とが交わる位置（以降、観察位置と記す。）を変更する。
【0020】
観察ユニット４０は、観察光学系２０の光軸ＡＸと直交する方向、より具体的には、載置台１１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が、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。
【0021】
面光源６０は、発光平面６１を有する面光源である。面光源６０は、例えば、複数の画素を有するディスプレイデバイスであり、複数の画素の各々からの発光を制御することで様々な発光パターンを形成する。
【0022】
観察装置１は、制御装置１２０の制御下で各部が動作することで、試料の画像を取得する。具体的には、制御装置１２０からの指示に従って面光源６０が発光し、面光源６０が容器２の上方から底面３上の試料を照明する。試料を透過した光は、観察光学系２０によって撮像素子３０上に集光する。制御装置１２０からの指示に従って撮像素子３０が試料を撮像し試料の画像を取得する。観察装置１が取得した画像は、制御装置１２０へ出力される。
【0023】
制御装置１２０は、観察装置１を制御する装置である。観察装置１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。１つ以上のプロセッサのそれぞれは、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からなる電気回路であり、１つ以上の非一時的なコンピュータ読取可能媒体に記憶されているプログラムを実行することで、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は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などを含んでもよい。
【0024】
以上のように構成された制御装置１２０は、インキュベータ１１０内に置かれた観察装置１へ画像取得指示を送信し、観察装置１によって取得された画像を受信する。制御装置１２０は、制御装置１２０が備える表示装置に、観察装置１で取得した画像を表示してもよく、これにより、システム１００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。
【0025】
なお、制御装置１２０は、図１に示すクライアント端末（クライアント端末１３０、クライアント端末１４０）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１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。
【0026】
ところで、細胞などの位相物体である試料を高いコントラストで可視化し、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望ましい。しかしながら、一般に、偏射照明は比較的狭い範囲でしか成立しない。このため、ある一定の照明環境下（例えば、特定の発光パターン）では、観察位置を変更すると変更した観察位置では偏射照明が成立範囲から容易に逸脱してしまう。従って、容器内の広い範囲をコントラスト良く観察することができない。
【0027】
例えば、制御装置１２０が面光源６０を制御して、図３に示すような発光平面６１の凡そ真ん中あたりに矩形の発光領域６２を有する発光パターンＰ０で面光源６０を発光させた場合を例に説明する。なお、発光パターンとは、発光平面６１上の発光している領域である発光領域６２によって定義される空間的パターンのことである。発光パターンは、制御装置１２０によって制御される。
【0028】
この場合、図４に示すように、発光領域６２の真下に観察ユニット４０（つまり、観察位置）が位置する場合には、開口絞り２１が置かれている瞳面において、瞳の中心部分に照明領域２２が形成され、明視野照明が成立する。このため、位相物体である試料の画像に陰影が生じず、試料をコントラスト良く観察することができない。観察ユニット４０（観察位置）を発光領域６２の真下からある程度ずらすことで、偏射照明が成立し試料の画像に陰影が生じるため、試料を観察することができる。しかしながら、観察ユニット４０（観察位置）を発光領域６２の真下からずらしすぎると瞳面に光が入射せず暗視野照明となってしまい、再び試料を観察することができなくなってしまう。
【0029】
そこで、システム１００では、制御装置１２０が、観察ユニット４０の位置によって定まる観察位置で偏射照明が成立するように、発光パターンを観察位置に応じて変更する発光パターン制御を実行する。具体的には、制御装置１２０は、観察位置に応じて、面光源６０の発光領域６２の位置又は幅の少なくとも一方を変更するように、発光パターン制御を実行する。以降では、観察位置に応じて発光パターンを制御する発光パターン制御を第１の発光パターン制御と記し、後述する観察位置に拠らない発光パターン制御（第２の発光パターン制御）と区別する。
【0030】
図５に示す例で説明すると、観察ユニット４０が左側から１番目の位置に移動すると、制御装置１２０は、発光領域６２の位置を図５に示す位置Ａに変更することで、面光源６０の発光パターンを図６（ａ）に示す発光パターンＰ１へ変更する。同様に、左側から２番目、３番目、４番目、５番目の位置に観察ユニット４０が移動すると、制御装置１２０は、発光領域６２の位置を図５に示す位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄ、位置Ｅに変更することで、面光源６０の発光パターンを図６（ｂ）から図６（ｅ）に示す発光パターンＰ２、発光パターンＰ３、発光パターンＰ４、発光パターンＰ５へ変更する。
【0031】
これにより、システム１００では、各観察位置においてそれぞれ偏射照明が成立することになるため、図７（ａ）から図７（ｅ）に示す画像Ｍ１から画像Ｍ５のような、コントラストの高い画像を得ることができる。画像Ｍ１から画像Ｍ５は、それぞれ、左側から１番目から５番目の位置で取得した試料の画像である。試料は例えば光軸上に置かれた円形の細胞であり、背景３１に対して明部３２と暗部３３が生じることで細胞の形状が認識可能となっている。なお、画像Ｍ１、画像Ｍ２、画像Ｍ４は、正側からの偏射照明で得られる画像であり、画像Ｍ３、画像Ｍ５は、負側からの偏射照明で得られる画像である。
【0032】
【0033】
まず、第１の発光パターン制御に関連するパラメータの定義について説明する。ＮＡは、観察光学系２０の物体側の開口数である。Ｈは、発光平面６１と観察位置との間の距離の空気換算長である。Ｙｓは、観察位置のＹ座標である。Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘは、それぞれ発光領域６２の両端部のＹ座標であり、Ｙｍｉｎ＜Ｙｍａｘである。即ち、Ｙｍａｘは、Ｙｍｉｎに対応する発光領域６２の一端よりも正側に位置する発光領域６２の他端のＹ座標であり、発光領域６２の正側端部のＹ座標である。Ｙｍｉｎは、発光領域６２の負側端部のＹ座標である。なお、Ｙ座標は、この例では、観察位置が変化するＹ方向の座標である。
【0034】
Ｓｍｉｎは、Ｙｍｉｎに対応する発光領域６２の一端（負側端部）から観察位置への照明光の入射角の正弦である。Ｓｍａｘは、Ｙｍａｘに対応する発光領域６２の他端（正側端部）から観察位置への照明光の入射角の正弦である。
【0035】
観察位置に対して正側から偏射照明を行うとき、システム１００は、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数2】
【0036】
これにより、瞳の中心からずれた位置に照明領域２２が形成されることになるため、観察位置において偏射照明を成立させることができる。そして、この場合、システム１００は、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数3】
【0037】
これにより、照明領域２２が瞳の端まで到達することになるため、観察光学系２０が実現可能な最大の入射角で試料を照明することができる。従って、試料を高いコントラストで可視化することができる。
【0038】
また、観察位置に対して負側から偏射照明を行うとき、システム１００は、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数4】
【0039】
これにより、瞳の中心からずれた位置に照明領域２２が形成されることになるため、観察位置において偏射照明を成立させることができる。そして、この場合、システム１００は、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数5】
【0040】
これにより、照明領域２２が瞳の端まで到達することになるため、観察光学系２０が実現可能な最大の入射角で試料を照明することができる。従って、試料を高いコントラストで可視化することができる。
【0041】
なお、入射角は、照明光が光軸に対して正側から入射する場合を正の値で表し、照明光が光軸に対して負側から入射する場合を負の値で表す。従って、Ｓｍｉｎ、Ｓｍａｘは、以下の式で定義される。
【数6】
【0042】
図９は、観察位置の配置を説明するための図である。図９に示す容器２は、角型のペトリディッシュであり、８７ｍｍ×８７ｍｍのサイズを有している。容器２中の４×５の計２０の観察位置（ｓｐ１１～ｓｐ１５、ｓｐ２１～ｓｐ２５、ｓｐ３１～ｓｐ３５、ｓｐ４１～ｓｐ４５）で試料の画像を取得する場合についてシステム１００で行われる、第１の発光パターン制御の３つの具体例を示す。なお、いずれの具体例でも、Ｈは６０ｍｍ、ＮＡは０．２５、実視野のサイズは２．８ｍｍ×２．１ｍｍである。
【0043】
図１０は、観察位置に応じた発光領域の位置の具体例を示した図である。図１１は、図１０に示す各発光パターンにおけるシステムのパラメータ値と所定条件の該非を示すテーブルＴ１である。図１０及び図１１は、１つ目の具体例であり、発光領域６２の位置を変更する例を示している。
【0044】
図１０に示す発光領域６２の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１１に示す明部位置１、２、３、４に対応する。図１１に示すように、１つ目の具体例では、観察位置（ｓｐ１１～ｓｐ１５、ｓｐ２１～ｓｐ２５、ｓｐ３１～ｓｐ３５）を観察するときには、システム１００は、条件式（１）及び条件式（２）を満たし、正側から偏射照明が成立している。また、観察位置（ｓｐ４１～ｓｐ４５）を観察するときには、システム１００は、条件式（３）及び条件式（４）を満たし、負側から偏射照明が成立している。
【0045】
図１２は、観察位置に応じた発光領域の位置の別の具体例を示した図である。図１３は、図１２に示す各発光パターンにおけるシステムのパラメータ値と所定条件の該非を示すテーブルＴ２である。図１２及び図１３は、２つ目の具体例であり、発光領域６２の位置を変更する例を示している。２つ目の具体例は、負側からの偏射照明を優先している点が１つ目の具体例とは異なっている。
【0046】
図１２に示す発光領域６２の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１３に示す明部位置１、２、３、４に対応する。図１３に示すように、２つ目の具体例では、観察位置（ｓｐ１１～ｓｐ１５、）を観察するときには、システム１００は、条件式（１）及び条件式（２）を満たし、正側から偏射照明が成立している。また、観察位置（ｓｐ２１～ｓｐ２５、ｓｐ３１～ｓｐ３５、ｓｐ４１～ｓｐ４５）を観察するときには、システム１００は、条件式（３）及び条件式（４）を満たし、負側から偏射照明が成立している。
【0047】
図１４は、観察位置に応じた発光領域の位置のさらに別の具体例を示した図である。図１５は、図１４に対応する発光パターンを示した図である。図１６は、図１４に示す各発光パターンにおけるシステムのパラメータ値と所定条件の該非を示すテーブルＴ３である。図１４から図１６は、３つ目の具体例であり、発光領域６２の位置と幅を変更する例を示している。なお、３つ目の具体例は、瞳でケラレる照明光の制御を極力省略している点が１つ目の具体例とは異なっている。
【0048】
図１４に示す発光領域６２の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１５に示す発光パターンＰ６、発光パターンＰ７、発光パターンＰ８、発光パターンＰ９に対応し、図１６に示す明部位置１、２、３、４に対応する。図１６に示すように、３つ目の具体例では、１つ目の具体例と同様に、観察位置（ｓｐ１１～ｓｐ１５、ｓｐ２１～ｓｐ２５、ｓｐ３１～ｓｐ３５）を観察するときには、システム１００は、条件式（１）及び条件式（２）を満たし、正側から偏射照明が成立している。また、観察位置（ｓｐ４１～ｓｐ４５）を観察するときには、システム１００は、条件式（３）及び条件式（４）を満たし、負側から偏射照明が成立している。
【0049】
上述した３つの具体例のどれも、観察位置（ｓｐ１１～ｓｐ１５）では、正側から偏射照明を成立させ、観察位置（ｓｐ４１～ｓｐ４５）では、負側から偏射照明を成立させている。これは、容器２の壁面で照明光がケラレることがないようにするためである。従って、壁面で照明光がケラレない限り、正側、負側の何れから偏射照明が行われてもよい。
【0050】
第１の実施形態に係るシステム１００によれば、観察位置によらず、少なくとも観察位置において偏射照明が成立するため、容器の広い範囲で試料を高いコントラストで観察することができる。
【0051】
（第２の実施形態）
本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムとも記す。）は、観察装置１と制御装置１２０を含む点はシステム１００と同様である。本システムは、制御装置１２０が観察位置に応じて発光パターン制御（第１の発光パターン制御）を実行する代わりに、発光パターンを互いに位相が異なる複数の周期発光パターンの間で切り替える発光パターン制御（以降、第２の発光パターン制御と記す。）を実行する点が、システム１００とは異なっている。
本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムとも記す。）は、観察装置１と制御装置１２０を含む点はシステム１００と同様である。本システムは、制御装置１２０が観察位置に応じて発光パターン制御（第１の発光パターン制御）を実行する代わりに、発光パターンを互いに位相が異なる複数の周期発光パターンの間で切り替える発光パターン制御（以降、第２の発光パターン制御と記す。）を実行する点が、システム１００とは異なっている。
【0052】
図１７は、本実施形態に係るシステムにおける発光制御について説明するための図である。図１８は、複数の周期発光パターンの切替について説明するための図である。以下、図１７及び図１８を参照しながら、第２の発光パターン制御について説明する。
【0053】
本実施形態に係るシステムでは、制御装置１２０は、各観察位置において、発光平面６１に形成する発光パターンを複数の周期発光パターンへ順番に切り替えるように、第２の発光パターン制御を実行する。この第２の発光パターン制御は、観察位置によらずに制御装置１２０によって行われる。なお、周期発光パターンとは、図１７及び図１８に示すように、一方向（例えば、Ｙ方向）に周期的に整列した複数の縞領域６４からなる発光領域６３で定義される空間的パターンのことである。
【0054】
制御装置１２０が、図１８に示すように、互いに位相が異なる複数の周期発光パターン（発光パターンＰ１０～発光パターンＰ１５）を切り替えることで、異なる照明状態において観察装置１が取得した、複数の試料の画像を得ることができる。なお、ここで、位相が異なるとは、縞領域６４の基準位置（例えば、１番目の縞の位置）が異なることを意味している。
【0055】
そして、後述するように、切り替える複数の周期発光パターンを適切に設計することで、取得した複数の画像には、観察位置によらず、偏射照明が成立した状態で取得した１枚以上の画像が含まれることになる。従って、本システムでは、観察位置毎に異なる制御を実行する必要がなく、観察位置によらず一定の発光パターン制御（つまり、第２の発光パターン制御）を実行するだけで、コントラストの高い画像を得ることができる。
【0056】
図１９は、パラメータについて説明するための図である。図２０は、複数の周期発光パターン間の関係について説明するための図である。以下、図１９及び図２０を参照しながら、第２の発光パターン制御において本システムが満たすことが望ましい条件について説明する。
【0057】
まず、第２の発光パターン制御に関連するパラメータの定義について説明する。ＮＡは、観察光学系２０の物体側の開口数である。Ｐは、複数の縞領域６４のピッチである。ｄは、複数の縞領域６４の各々の幅である。Ｈは、発光平面６１と観察位置との間の距離の空気換算長である。δは、複数の周期発光パターン間の位相差に対応する発光平面６１上における距離である。つまり、δは、周期発光パターンの切替時に生じる縞領域６４の移動量に相当する。
【0058】
【0059】
ここで、Ｍは、周期発光パターンに含まれる複数の縞領域６４のうちのどの縞領域６４かを特定するものであり、縞領域の番号である。ｋは、複数の周期発光パターン（例えば、図２０に示す発光パターンＰ１７から発光パターンＰ１９）のうちのどの周期発光パターンかを特定するものであり、周期発光パターンの番号である。δ０は、１つ目の周期発光パターンの１つ目の縞領域の負側端部のＹ座標である。なお、Ｙｄｍｉｎ、Ｙｄｍａｘは、発光平面６１の最小Ｙ座標と最大Ｙ座標であり、Ｙｄｍｉｎ＜ＹＭ,ｋ,ｍｉｎ＜Ｙｄｍａｘ、Ｙｄｍｉｎ＜ＹＭ,ｋ,ｍａｘ＜Ｙｄｍａｘが成立している。
【0060】
本システムは、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数8】
【0061】
これにより、縞領域６４の間隔（Ｐ－ｄ）が狭くなりすぎることなく適切に設定される。このため、隣接する２つの縞領域６４からの照明光により正側、負側の２方向から観察位置が同時に偏射照明されることを回避することができる。このため、偏射照明で高いコントラストの画像を得ることができる。なお、正側と負側の両方から偏射照明が成立すると、互いに陰影を打ち消してしまい、高いコントラストの画像を得ることが困難になる。
【0062】
本システムは、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数9】
【0063】
これにより、周期発光パターンの切替によって生じる縞領域６４の移動量が制限されて適切に設定される。このため、複数の周期発光パターンのいずれかにおいて必ず偏射照明が成立することになる。なお、縞領域６４の移動量が大きすぎると、どの周期発光パターンでも偏射照明が成立しない場合があり、高いコントラストの画像を得ることが困難になる。
【0064】
本システムは、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数10】
【0065】
これにより、縞領域６４の幅が広くなりすぎることなく適切に設定される。このため、複数の周期発光パターンの切替により観察位置における照明状態が変化するため、同じ画像が複数回取得されてしまうといった無駄な撮影を回避することができる。
【0066】
本システムは、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。Ｎは、１以上の整数である。
【数11】
【0067】
これにより、図２０に示すように、同じ周期発光パターンがＮ＋１回毎（図２０の例では、４回毎）に生じることになる。このため、少なくともＮ回（図２０の例では３回）の切替を行うことで、どの周期発光パターンから開始した場合であっても同じ条件で観察位置の画像を取得することができる。
【0068】
図２１は、システムで行われる多点撮影処理のフローチャートである。図２２は、システムで行われる画像処理のフローチャートである。図２３は、図２２に示す画像処理で生成される偏射照明画像を例示した図である。以下、図２１から図２３を参照しながら、本システムで行われる多点撮影処理について説明する。
【0069】
本システムでは、図２１に示す多点撮影処理が開始されると、制御装置１２０は、まずはプロジェクト設定を取得する（ステップＳ１）。ここで、プロジェクトとはいつどこでどのような条件で撮影を行うかなどの計画のことであり、プロジェクト設定には、少なくとも多点撮影の撮影点（観察位置）の情報が含まれている。また、プロジェクト設定には、撮影点（観察位置）の情報に加えて、撮影予定時刻の情報などが含まれてもよい。
【0070】
制御装置１２０は、観察光学系２０を移動する（ステップＳ２）。ここでは、ステップＳ１で取得したプロジェクト設定で指定された位置へ観察光学系２０を移動して、観察位置を変更する。
【0071】
その後、制御装置１２０は、周期発光パターンで面光源６０を発光させ（ステップＳ３）、撮像素子３０で試料を撮像し（ステップＳ４）、さらに、取得した画像を保存する（ステップＳ５）。ステップＳ３からステップＳ５の処理を周期発光パターンの数だけ繰り返す。周期発光パターン数の繰返し処理が終了すると（ステップＳ６ＹＥＳ）、制御装置１２０は、図２２に示す画像処理を実行する（ステップＳ７）。
【0072】
図２２に示す画像処理では、制御装置１２０は、上述した繰り返し処理によって複数の周期発光パターンで取得した複数の画像に基づいて、偏射照明画像を出力する。なお、偏射照明画像とは、位相物体である試料をコントラスト良く可視化した画像であり、偏射照明が成立した状態で取得した画像そのものであってもよい。偏射照明が成立した状態で取得した画像の様に画像処理された画像であってもよく、例えば、偏射照明が成立した状態で取得した少なくとも１つの画像を含む複数の画像に基づいて生成された新たな画像であってもよい。
【0073】
具体的には、制御装置１２０は、図２２に示すように、照明ムラを除去する処理（ステップＳ１１）と、画像の強度を規格化する処理（ステップＳ１２）と、画像を合成する処理（ステップＳ１３）を行う。
【0074】
ステップＳ１１では、制御装置１２０は、複数の画像のそれぞれに対して、低周波カット成分をカットするフィルタ処理を行う。このフィルタ処理は、画像領域全体に対して行われる。これにより、撮影により得られた複数の画像（以降、複数のオリジナル画像とも記す。）が、照明ムラが除去された複数の画像（以降、複数のフィルタ済画像と記す。）に変換される。なお、以降では、複数のオリジナル画像の各画素の強度をＩｏ,ｋ,ｘ,ｙで参照し、複数のフィルタ済画像の各画素の強度をＩＬＣＦ,ｋ,ｘ,ｙで参照する。ｋは画像の番号、ｘは画素の行番号、ｙは画素の列番号である。
【0075】
ステップＳ１２では、制御装置１２０は、複数のフィルタ済画像を規格化して、平均強度の等しい複数の規格化画像に変換する。具体的には、制御装置１２０は、例えば、複数の規格化画像の各画素が以下の式で計算される強度を有するように、複数の規格化画像を生成すればよい。
【数12】
【0076】
ここでは、Ｉｎｍｌ,ｋ,ｘ,ｙは複数の規格化画像の各画素の強度である。Ｉａｖｅは複数の規格化画像の平均画素強度である。ｎはフィルタ済画像の画素数である。
【0077】
ステップＳ１３では、制御装置１２０は、複数の規格化画像を合成して、偏射照明画像を生成する。具体的には、制御装置１２０は、例えば、偏射照明画像の各画素が以下の式で計算される強度を有するように、偏射照明画像を生成すればよい。つまり、各画素が、複数の規格化画像の画素強度と画素平均強度の差分の合計に比例した値だけ背景強度とは異なる強度を有するように、偏射照明画像が生成される。
【数13】
【0078】
ここでは、Ｉｄｍ,ｘ,ｙは偏射照明画像の各画素の強度である。Ｉｂｇは背景強度である。Ａはコントラスト調整値である。Ｎは規格化画像の枚数である。
【0079】
図２２に示す画像処理を行うことで、実質的に複数のオリジナル画像に生じていたコントラストが合算されることになるため、図２３（ａ）に示す画像Ｍ６や図２３（ｂ）に示す画像Ｍ７に示すような、強いコントラストを有する偏射照明画像を生成することができる。なお、Ａ＞０のとき、偏射照明画像は、画像Ｍ６のような明部３２により試料が表されるポジティブコントラスト画像となる。一方、Ａ＜０のとき、偏射照明画像は、画像Ｍ７のような暗部３３により試料が表されるネガティブコントラスト画像となる。
【0080】
図２４は、本実施形態に係る観察装置におけるＸＹ座標について説明するための図である。図２５は、本実施形態に係る観察位置の配置を説明するための図である。図２４に示すように、容器２の四隅のうち位置決め部材１２に接している隅を原点とする座標系が定義される。図２５に示す容器２は、角型のペトリディッシュであり、８７ｍｍ×８７ｍｍのサイズを有している。このため、容器２の原点から最も離れた隅の座標は（８７,８７）である。
【0081】
以下では、図２４に示す座標系において、図２５に示す容器２中の４×５の計２０の観察位置（ｓｐ１１～ｓｐ１５、ｓｐ２１～ｓｐ２５、ｓｐ３１～ｓｐ３５、ｓｐ４１～ｓｐ４５）で試料の画像を取得する場合について本システムで行われる、第２の発光パターン制御の具体例を示す。なお、いずれの具体例でも、Ｈは５０ｍｍ、ＮＡは０．２５、実視野のサイズは２．８ｍｍ×２．１ｍｍである。
【0082】
図２６は、複数の周期発光パターンの具体例を示した図である。図２７は、システムのパラメータ値を示すテーブルＴ４である。図２８は、図２７に示す複数の周期発光パターンの詳細を示すテーブルＴ５である。図２９は、図２７に示す複数の周期発光パターンのそれぞれにおける標本面での照明状態を説明するグラフである。図３０は、システムの所定条件の該非を示すテーブルＴ６である。
【0083】
本実施形態に係るシステムは、図２６に示すように、各観察位置において、６つの周期発光パターン（発光パターンＰ２１から発光パターンＰ２６）を切り替えながら画像を取得する。各周期発光パターンは、図２６に示すように、６つの縞領域６４からなる発光領域６３を有している。なお、本システムの詳細なパラメータは、図２７に示すとおりである。また、各周期発光パターンの縞領域６４のＹ座標は、図２８に示すとおりである。また、本システムは、図３０に示すように、条件式（９）から条件式（１２）をすべて満たしている。
【0084】
以上の条件で、各周期発光パターンを切り替える第２の発光パターン制御を実行することで、図２９（ａ）から図２９（ｆ）に示すように、周期発光パターンの切替毎に偏射照明が成立する領域がＹ方向に移動し、全ての周期発光パターンを実行することで容器の全体が偏射照明が成立する領域として網羅される。これにより、任意の観察位置をコントラスト良く観察することができる。
【0085】
なお、図２９に示すグラフの横軸は、観察位置（Ｙ座標）であり、縦軸は、観察位置における照明光の入射角の正弦である。実線はＳｍｉｎを示し、破線はＳｍａｘを示す。実線と破線で囲まれた網掛け領域が照明光の入射角範囲を示している。さらに、実線の矢印は正側からの偏射照明が成立する観察位置の範囲を示し、破線の矢印は負側からの偏射照明が成立する観察位置の範囲を示している。
【0086】
本システムでも、第１の実施形態に係るシステム１００と同様に、観察位置によらず、偏射照明が成立するため、容器の広い範囲で試料を高いコントラストで観察することができる。また、本システムによれば、制御装置１２０は、観察位置毎に制御内容を変更する必要がなく、任意の観察位置において、高いコントラストの画像を得ることができる。さらに、本システムによれば、観察位置毎の調整が不要なため、高いロバスト性を実現することができる。
【0087】
なお、以上では、ステップＳ７の画像処理として、図２２に示すような画像合成を含む処理を例示したが、画像処理の内容は、図２２に示す例に限らない。制御装置１２０は、複数の画像から偏射照明画像を選択する処理を含んでもよい。
【0088】
その場合、ステップＳ１２において、制御装置１２０は、複数のフィルタ済画像を規格化して、平均強度の等しい複数の規格化画像に変換する。具体的には、制御装置１２０は、例えば、複数の規格化画像の各画素が以下の式で計算される強度を有するように、複数の規格化画像を生成すればよい。Ｉ´ｎｍｌ,ｋ,ｘ,ｙは複数の規格化画像の各画素の強度である。
【数14】
【0089】
その後、制御装置１２０は、以下の式を用いて各規格化画像の強度の分散を算出する。ｓ２
ｋは、規格化画像の強度の分散である。
【数15】
【0090】
最後に、制御装置１２０は、算出した分散に基づいて、偏射照明画像を選択する。具体的には、分散が最大の画像を偏射照明画像として選択すればよい。なお、偏射照明画像は、分散が最大の規格化画像そのものであってもよく、分散が最大の規格化画像に対応するフィルタ済画像であってもよく、分散が最大の規格化画像に対応するオリジナル画像であってもよい。例えば、細胞数や細胞密度などを解析する場合であれば、解析結果の安定性という観点から、分散が最大の規格化画像に対応するフィルタ済画像が最も望ましい。
【0091】
本システムでは、第２の発光パターン制御により、複数の周期発光パターンの少なくともいずれかにおいて観察位置で偏射照明が成立している。従って、画像処理として、上述した画像選択を含む処理を行った場合であっても、偏射照明画像を得ることが可能であり、図２２に示す画像合成を含む処理を行った場合と類似の効果を得ることができる。
【0092】
（第３の実施形態）
図３１は、本実施形態に係る複数の周期発光パターンの切替について説明するための図である。本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムと記す。）は、制御装置１２０が第２の発光パターン制御を実行する点は、第２の実施形態に係るシステムと同様である。本システムは、複数の周期発光パターンが、図３１に示すように、互いに位相が異なる複数の第１の周期発光パターン（発光パターンＰ２７から発光パターンＰ３１）と、互いに位相が異なる複数の第２の周期発光パターン（発光パターンＰ３２から発光パターンＰ３６）と、を含んでいる点が、第２の実施形態に係るシステムとは異なっている。
図３１は、本実施形態に係る複数の周期発光パターンの切替について説明するための図である。本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムと記す。）は、制御装置１２０が第２の発光パターン制御を実行する点は、第２の実施形態に係るシステムと同様である。本システムは、複数の周期発光パターンが、図３１に示すように、互いに位相が異なる複数の第１の周期発光パターン（発光パターンＰ２７から発光パターンＰ３１）と、互いに位相が異なる複数の第２の周期発光パターン（発光パターンＰ３２から発光パターンＰ３６）と、を含んでいる点が、第２の実施形態に係るシステムとは異なっている。
【0093】
なお、複数の第１の周期発光パターンの各々に対応する発光領域６３は、第１の方向（例えば、Ｘ方向）に周期的に整列した複数の第１の縞領域（縞領域６４）からなるのに対して、複数の第２の周期発光パターンの各々に対応する発光領域６３は、第１の方向とは異なる第２の方向（例えば、Ｙ方向）に周期的に整列した複数の第２の縞領域（縞領域６４）からなっている。この例では、第１の方向と第２の方向は直交している。
【0094】
図３２は、第１の周期発光パターンのパラメータについて説明するための図である。図３３は、第１の周期発光パターン間の関係について説明するための図である。図３４は、第２の周期発光パターンのパラメータについて説明するための図である。図３５は、画像処理で生成される偏射照明画像を例示した図である。以下、図３２から図３５を参照しながら、第２の発光パターン制御においてシステムが満たすことが望ましい条件について説明する。
【0095】
まず、第１の周期発光パターンに関連するパラメータの定義について説明する。ＮＡは、観察光学系２０の物体側の開口数である。Ｐｘは、第１の周期発光パターンに含まれる複数の縞領域６４のピッチである。ｄｘは、第１の周期発光パターンに含まれる複数の縞領域６４の各々の幅である。Ｈは、発光平面６１と観察位置との間の距離の空気換算長である。δｘは、複数の第１の周期発光パターン間の位相差に対応する発光平面６１上における距離である。つまり、δｘは、第１の周期発光パターンの切替時に生じる縞領域６４の移動量に相当する。
【0096】
【0097】
ここで、Ｌは、第１の周期発光パターンに含まれる複数の縞領域６４のうちのどの縞領域６４かを特定するものであり、縞領域の番号である。ｋｘは、複数の第１の周期発光パターン（例えば、図３３に示す発光パターンＰ３８から発光パターンＰ４１）のうちのどの第１の周期発光パターンかを特定するものであり、第１の周期発光パターンの番号である。δｘ０は、１つ目の第１の周期発光パターンの１つ目の縞領域の負側端部のＸ座標である。なお、Ｘｄｍｉｎ、Ｘｄｍａｘは、発光平面６１の最小Ｘ座標と最大Ｙ座標であり、Ｘｄｍｉｎ＜ＸＬ,ｋｘ,ｍｉｎ＜Ｘｄｍａｘ、Ｘｄｍｉｎ＜ＸＬ,ｋｘ,ｍａｘ＜Ｘｄｍａｘが成立している。
【0098】
本システムは、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数17】
【0099】
なお、条件式（１９）から条件式（２２）は、上述した条件式（９）から条件式（１２）に対応するものであり、その意味合いについても同様である。なお、条件式（２３）については、条件式（２０）と条件式（２２）から導出される。
【0100】
次に、第２の周期発光パターンに関連するパラメータの定義について説明する。Ｐｙは、第２の周期発光パターンに含まれる複数の縞領域６４のピッチである。ｄｙは、第２の周期発光パターンに含まれる複数の縞領域６４の各々の幅である。δｙは、複数の第２の周期発光パターン間の位相差に対応する発光平面６１上における距離である。つまり、δｙは、第２の周期発光パターンの切替時に生じる縞領域６４の移動量に相当する。
【0101】
【0102】
ここで、Ｍは、第２の周期発光パターンに含まれる複数の縞領域６４のうちのどの縞領域６４かを特定するものであり、縞領域の番号である。ｋｙは、複数の第２の周期発光パターンのうちのどの第２の周期発光パターンかを特定するものであり、第２の周期発光パターンの番号である。δｙ０は、１つ目の第２の周期発光パターンの１つ目の縞領域の負側端部のＹ座標である。なお、Ｙｄｍｉｎ、Ｙｄｍａｘは、発光平面６１の最小Ｙ座標と最大Ｙ座標であり、Ｙｄｍｉｎ＜ＹＭ,ｋｙ,ｍｉｎ＜Ｙｄｍａｘ、Ｙｄｍｉｎ＜ＹＭ,ｋｙ,ｍｉｎ＜Ｙｄｍａｘが成立している。
【0103】
本システムは、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数19】
【0104】
なお、条件式（２６）から条件式（２９）は、上述した条件式（９）から条件式（１２）に対応するものであり、その意味合いについても同様である。なお、条件式（３０）については、条件式（２７）と条件式（２９）から導出される。
【0105】
本実施形態でも、制御装置１２０は、図２２に示すように、照明ムラを除去する処理（ステップＳ１１）と、画像の強度を規格化する処理（ステップＳ１２）と、画像を合成する処理（ステップＳ１３）を行う点は、第２の実施形態と同様である。
【0106】
ステップＳ１１では、制御装置１２０は、複数の第１の周期発光パターンで取得した複数の第１の画像と複数の第２の周期発光パターンで取得した複数の第２の画像のそれぞれに対して、低周波カット成分をカットするフィルタ処理を行う。このフィルタ処理は、画像領域全体に対して行われる。これにより、複数の第１の画像（以降、複数の第１のオリジナル画像とも記す。）と複数の第２の画像（以降、複数の第２のオリジナル画像とも記す。）が、照明ムラが除去された複数の第１の画像と複数の第２の画像（以降、複数の第１のフィルタ済画像と複数の第２のフィルタ済画像と記す。）に変換される。
【0107】
なお、以降では、複数の第１のオリジナル画像の各画素の強度をＩｏ,ｋｘ,ｘ,ｙで参照し、複数の第１のフィルタ済画像の各画素の強度をＩＬＣＦ,ｋｘ,ｘ,ｙで参照する。また、複数の第２のオリジナル画像の各画素の強度をＩｏ,ｋｙ,ｘ,ｙで参照し、複数の第２のフィルタ済画像の各画素の強度をＩＬＣＦ,ｋｙ,ｘ,ｙで参照する。ｋｘは第１の画像の番号、ｋｙは第２の画像の番号、ｘは画素の行番号、ｙは画素の列番号である。
【0108】
ステップＳ１２では、制御装置１２０は、複数の第１のフィルタ済画像と複数の第２のフィルタ済画像を規格化して、平均強度の等しい複数の第１の規格化画像と複数の第２の規格化画像に変換する。
【0109】
具体的には、制御装置１２０は、例えば、複数の第１の規格化画像の各画素が以下の式で計算される強度を有するように、複数の第１の規格化画像を生成すればよい。
【数20】
【0110】
ここでは、Ｉｎｍｌ,ｋｘ,ｘ,ｙは複数の第１の規格化画像の各画素の強度である。Ｉａｖｅは複数の第１の規格化画像（第２の規格化画像）の平均画素強度である。ｎは第１のフィルタ済画像（第２のフィルタ済画像）の画素数である。
【0111】
また、制御装置１２０は、複数の第２の規格化画像の各画素が以下の式で計算される強度を有するように、複数の第２の規格化画像を生成すればよい。
【数21】
【0112】
ここでは、Ｉｎｍｌ,ｋｙ,ｘ,ｙは複数の第２の規格化画像の各画素の強度である。
【0113】
ステップＳ１３では、制御装置１２０は、複数の第１の規格化画像と複数の第２の規格化画像とを合成して、偏射照明画像を生成する。具体的には、制御装置１２０は、例えば、偏射照明画像の各画素が以下の式で計算される強度を有するように、偏射照明画像を生成すればよい。つまり、各画素が、複数の規格化画像（第１の規格化画像と第２の規格化画像）の画素強度と画素平均強度の差分の合計に比例した値だけ背景強度とは異なる強度を有するように、偏射照明画像が生成される。
【数22】
【0114】
ここでは、Ｉｄｍ,ｘ,ｙは偏射照明画像の各画素の強度である。Ｉｂｇは背景強度である。Ａはコントラスト調整値である。Ｎｘは第１の規格化画像の枚数である。Ｎｙは第２の規格化画像の枚数である。
【0115】
以上の画像処理を行うことで、実質的に複数の第１のオリジナル画像と複数の第２のオリジナル画像に生じていたコントラストが合算されることになる。このため、本実施形態においても、図３５（ａ）に示す画像Ｍ８や図３５（ｂ）に示す画像Ｍ９に示すような、強いコントラストを有する偏射照明画像を生成することができる。また、本実施形態では、Ｘ方向からの照明で得られた画像とＹ方向からの照明で得られた画像を合成することで、第２の実施形態と比較して対称性が改善された偏射照明画像を得ることができる。なお、Ａ＞０のとき、偏射照明画像は、画像Ｍ８のような明部３２により試料が表されるポジティブコントラスト画像となる。一方、Ａ＜０のとき、偏射照明画像は、画像Ｍ９のような暗部３３により試料が表されるネガティブコントラスト画像となる。
【0116】
図３６は、複数の周期発光パターンの具体例を示した図である。図３７は、システムのパラメータ値を示すテーブルＴ７である。図３８は、図３６に示す複数の周期発光パターンのうちの複数の第１の周期発光パターンの詳細を示すテーブルＴ８である。図３９は、図３６に示す複数の周期発光パターンのうちの複数の第２の周期発光パターンの詳細を示すテーブルＴ９である。図４０は、図３６に示す複数の第１の周期発光パターンのそれぞれにおける標本面での照明状態を説明するグラフである。図４１は、システムの第１の周期発光パターンに関する所定条件の該非を示すテーブルＴ１０である。図４２は、システムの第２の周期発光パターンに関する所定条件の該非を示すテーブルＴ１１である。
【0117】
本実施形態に係るシステムは、図３６に示すように、各観察位置において、１２つの周期発光パターン（発光パターンＰ４３から発光パターンＰ５４）を切り替えながら画像を取得する。１２つの周期発光パターンは、Ｘ方向に周期的な６つの第１の周期発光パターン（発光パターンＰ４３から発光パターンＰ４８）とＹ方向に周期的な６つの第２の周期発光パターン（発光パターンＰ４９から発光パターンＰ５４）を含んでいる。第１の周期発光パターンは、３つの縞領域６４からなる発光領域６３を有している。第２の周期発光パターンは、６つの縞領域６４からなる発光領域６３を有している。
【0118】
なお、本システムの詳細なパラメータは、図３７に示すとおりである。また、各第１の周期発光パターンの縞領域６４のＸ座標は、図３８に示すとおりであり、各第２の周期発光パターンの縞領域６４のＹ座標は、図３９に示すとおりである。また、本システムは、図４１及び図４２に示すように、条件式（１９）から条件式（２１）、条件式（２３）、条件式（２６）から条件式（２８）、及び、条件式（３０）をすべて満たしている。
【0119】
以上の条件で、第２の発光パターン制御を実行することで、第１の周期発光パターンを切り替える毎に偏射照明が成立する領域がＸ方向に移動し、全ての第１の周期発光パターンを実行することで容器の全体が偏射照明が成立する領域として網羅され、さらに、第２の周期発光パターンを切り替える毎に偏射照明が成立する領域がＹ方向に移動し、全ての第２の周期発光パターンを実行することで容器の全体が偏射照明が成立する領域として網羅される。なお、図４０（ａ）から図４０（ｆ）は、このうちのＸ方向の移動について示している。図４０のグラフの見方は、図２９のグラフと同様である。これにより、任意の観察位置をコントラスト良く観察することができる。
【0120】
本システムでも、上述した実施形態に係るシステムと同様に、観察位置によらず偏射照明が成立するため、容器の広い範囲で試料を高いコントラストで観察することができる。また、本システムは、観察位置毎に制御内容を変更する必要がない点、高いロバスト性を実現することができる点も、第２の実施形態に係るシステムと同様である。さらに、本実施形態に係るシステムによれば、上述した実施形態に係るシステムよりも対称性の高い画像を得ることができる。
【0121】
（第４の実施形態）
図４３は、本実施形態で用いられる容器について説明するための図である。図４４は、観察光学系の光軸に沿った断面における観察光学系と容器と光源の断面図である。本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムと記す。）は、ペトリディッシュである容器２の代わりに、図４３及び図４４に示すマイクロプレートである容器４を用いる点が、第３の実施形態に係るシステムと異なる。照明パターンの制御を含むその他の点は、第３の実施形態に係るシステムと同様である。なお、容器４は、９６ウェルマイクロプレートであり、ウェル上部直径は７ｍｍ、ウェル底直径は６．４５ｍｍ、ウェルの中心間距離は９ｍｍである。
図４３は、本実施形態で用いられる容器について説明するための図である。図４４は、観察光学系の光軸に沿った断面における観察光学系と容器と光源の断面図である。本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムと記す。）は、ペトリディッシュである容器２の代わりに、図４３及び図４４に示すマイクロプレートである容器４を用いる点が、第３の実施形態に係るシステムと異なる。照明パターンの制御を含むその他の点は、第３の実施形態に係るシステムと同様である。なお、容器４は、９６ウェルマイクロプレートであり、ウェル上部直径は７ｍｍ、ウェル底直径は６．４５ｍｍ、ウェルの中心間距離は９ｍｍである。
【0122】
図４５及び図４６は、第２の周期発光パターンの縞発光領域からウェルへ入射する光の光線図である。より詳細には、ウェル中心座標（Ｘ、Ｙ）＝（３８．１，５９．３）を観察位置としたときの様子を示している。図４７は、複数の第２の周期発光パターンのそれぞれにおける標本面での照明状態を説明するグラフである。図４８は、複数の第１の周期発光パターンのそれぞれにおける標本面での照明状態を説明するグラフである。図４９は、ウェル内の各位置について生成される偏射照明画像のコントラストを説明するための図である。
【0123】
図４５及び図４６を参照することで、９６ウェルマイクロプレートでは照明光がウェルの壁面でケラレたり（破線で示した光線）、培養液の表面張力による照明光が液面で大きく曲がってしまうなどの影響が確認できる。また、その結果として、図４７に示されるように、瞳面における照明領域２２（つまり、ＳｍｉｎとＳｍａｘ）が第２の周期発光パターンの切替に応じて規則的には移動せず、太くなったり狭くなったりする。従って、偏射照明が成立する領域も第２の周期発光パターンの切替によって規則的には変化しない。しかしながら、このように規則性が乱されるものの、複数の第２の周期発光パターンを切り替えることで、ウェルの負端から正端までの全領域で偏射照明を成立させることが可能である。また、Ｘ方向についても、図４８に示すように、複数の第１の周期発光パターンを切り替えることで、ウェルの負端から正端までの全領域で偏射照明を成立させることが可能である。
【0124】
従って、本システムによれば、従来のシステムとは異なり、９６ウェルマイクロプレートのような収容部が狭い容器であっても、観察できない位置を生じさせることなく、任意の観察位置をコントラスト良く観察することができる。なお、ウェル端付近（ウェル周辺部分）ではウェルＷの壁での照明光がケラレや液面の曲がりによって照明方向に乱されて偏ってしまう。その結果、図４９に示すように、中心部分で取得した画像（画像Ｍ１０から画像Ｍ１２）と比較して、ウェル周辺部分で取得した画像（画像Ｍ１３から画像Ｍ１９）では、コントラストが付く方向が制限されてしまう。ただし、ウェルＷの全周にわたって高いコントラストで画像を取得することできる点は、従来システムと比較した大きなメリットである。
【0125】
（第５の実施形態）
図５０は、本実施形態に係る観察装置の構成について説明するための図である。図５１は、発光部の構成について説明するための図である。図５２は、スリット板の構成について説明するための図である。図５３は、レンチキュラーレンズの構成について説明するための図である。以下、図５０から図５３を参照しながら、本実施形態に係るシステムの構成について説明する。なお、本実施形態に係るシステムは、観察装置１の代わりに図５０に示す観察装置５を含む点と、制御装置１２０が空間的な発光パターンの制御を行わない点が上述した他の実施形態に係るシステムとは異なっている。
図５０は、本実施形態に係る観察装置の構成について説明するための図である。図５１は、発光部の構成について説明するための図である。図５２は、スリット板の構成について説明するための図である。図５３は、レンチキュラーレンズの構成について説明するための図である。以下、図５０から図５３を参照しながら、本実施形態に係るシステムの構成について説明する。なお、本実施形態に係るシステムは、観察装置１の代わりに図５０に示す観察装置５を含む点と、制御装置１２０が空間的な発光パターンの制御を行わない点が上述した他の実施形態に係るシステムとは異なっている。
【0126】
観察装置５は、図５０に示すように、面光源６０の代わりに発光部８０を備える点が、観察装置１とは異なっている。その他の点は、観察装置１と同様である。即ち、載置台１１によって区分される２領域の一方に、観察ユニット４０及び図示しない搬送機構５０が配置され、その他方に発光部８０が配置されている。
【0127】
発光部８０は、図５１に示すように、面光源８１と、スリット板８２と、レンチキュラーレンズ８３を備えている。スリット板８２は、面光源８１とレンチキュラーレンズ８３の間に配置され、レンチキュラーレンズ８３は、面光源８１と載置台１１との間に配置されている。なお、図５１は、図５０の破線で示す領域の構成を示している。
【0128】
面光源８１は、発光平面を有する任意の光源であるが、上述した面光源６０と同様に、例えば、複数の画素を有するディスプレイデバイスであってもよい。スリット板８２は、図５２に示すように、一定の方向（第１方向、例えば、Ｙ方向）に周期的に矩形の開口８２ａを有している。発光部８０に含まれる面光源８１とスリット板８２は、出射面に第１方向に周期的に整列した複数の縞領域からなる発光領域を形成する周期発光パターン形成部を構成する。レンチキュラーレンズ８３は、図５３に示すように、周期発光パターン形成部が形成する複数の縞領域と同じ周期で第１方向に整列した複数のシリンドリカルレンズ要素８４を有している。
【0129】
観察装置５では、複数の縞領域（開口８２ａ）とシリンドリカルレンズ要素８４を適切に設定することで、図５１に示すように、スリット板８２の開口８２ａから出射した照明光は、開口８２ａ内の位置毎に、レンチキュラーレンズ８３によってほぼ同じ角度で出射する。図５１に示す光線Ｌ１は、開口８２ａの負側端部から出射する照明光の光線を、光線Ｌ２は、開口８２ａの正側端部から出射する照明光の光線を示している。
【0130】
このため、観察装置５は、ほぼ同じ条件の偏射照明を容器の広い範囲に成立させることが可能であり、観察位置によらず高いコントラストの画像を得ることができる。なお、観察装置５では、様々な試料の高さにおいて高さ毎にほぼ同じ条件の偏射照明が成立する。このため、底面３の高さが異なる様々な容器を使用した場合であっても、観察位置によらず高いコントラストの画像を得ることができる。
【0131】
図５４は、発光部のパラメータについて説明するための図である。図５５は、レンチキュラーレンズの焦点距離と出射光の関係について説明するための図である。以下、図５４及び図５５を参照しながら、観察装置５が満たすことが望ましい条件について説明する。
【0132】
まず、観察装置５のパラメータの定義について説明する。ＮＡは、観察光学系２０の物体側の開口数である。Ｄは、スリット板８２の出射面とレンチキュラーレンズ８３の間の距離の空気換算長である。より詳細には、出射面からシリンドリカルレンズ要素８４の面頂までの距離の空気換算長である。Ｐは、複数の開口８２ａのピッチであり、また、複数のシリンドリカルレンズ要素８４のピッチでもある。即ち、複数の縞領域のピッチである。Ｙ１は、シリンドリカルレンズ要素８４の曲面中心軸ＣＸとシリンドリカルレンズ要素８４に最も近い縞領域との間の第１方向（この場合、Ｙ方向）の最短距離である。Ｙ２は、シリンドリカルレンズ要素８４の曲面中心軸ＣＸとシリンドリカルレンズ要素８４に最も近い縞領域との間の第１方向の最大距離である。
【0133】
この場合、レンチキュラーレンズ８３の各シリンドリカルレンズ要素８４の曲面中心軸ＣＸのＹ座標Ｙａｘ,Ｎと、各シリンドリカルレンズ要素８４のＹ方向の有効範囲Ｙｅｆ,Ｎは、以下の式で定義される。ここで、Ｎは、任意の整数である。Ｙａｘ０は、基準となるシリンドリカルレンズ要素８４の曲面中心軸ＣのＹ座標である。
【数23】
【0134】
そして、正側から偏射照明を行う場合と負側から偏射照明を行う場合のそれぞれについて、Ｎ番目の縞領域のＹ方向の範囲は以下の式で表される。
（負側からの偏射照明）
（正側からの偏射照明）
（負側からの偏射照明）
【数24】
【数25】
【0135】
観察装置５は、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数26】
【0136】
これにより、縞領域からの照明光が少なくとも瞳面内に入射することになる。なお、Ｙ１の絶対値が上限値を上回ると、照明光が観察光学系２０の瞳内に入らず、すべてケラレてしまい、偏射照明が成立しなくなる。また、Ｙ１の絶対値が下限値を下回ると偏射照明の効果小さくなり、画像のコントラストが低下する。
【0137】
本システムは、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数27】
【0138】
これにより、縞領域からの照明光が瞳の外縁を跨って分布する。なお、Ｙ２の絶対値が上限値を上回ると、隣接する縞領域（開口８２ａ）からの照明光が観察光学系２０の瞳に入ってしまう。この場合、照明光の入射方向が正規のものとは逆になるため、画像のコントラストを低下してしまう。また、Ｙ２の絶対値が下限値を下回ると、縞領域からの照明光全体が観察光学系２０の瞳内に収まってしまう。このため、良好な偏射照明とはならず、画像に受分なコントラストが付かなくなる。
【0139】
観察装置５は、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。ここで、Ｆｌは、レンチキュラーレンズの焦点距離である。
【数28】
【0140】
なお、レンチキュラーレンズ８３の焦点距離は、以下の式で定義される。ここで、Ｒは、シリンドリカルレンズ要素８４の円筒面の曲率半径である。ｎはレンチキュラーレンズ８３の屈折率である。
【数29】
【0141】
これにより、縞領域からの照明光の光束の過度な収束と発散を回避することができる。図５５（ａ）に示すように、Ｄ／Ｆｌが上限値を上回ると、レンチキュラーレンズ８３のパワーが強くなりすぎるため、光束が収束してしまい、観察位置によって照明状態がばらついてしまう。また、図５５（ｄ）に示すように、Ｄ／Ｆｌが下限値を下回ると、レンチキュラーレンズ８３のパワーが弱くなりすぎるため、光束が発散してしまい、この場合も、観察位置によって照明状態がばらついてしまう。これに対して、図５５（ｂ）及び図５５（ｃ）に示すように、条件式を満たすことで、照明光束の過度な収束・発散を避けることができるため、観察位置に拠らず安定した照明状態を実現することができる。
【0142】
【0143】
本実施形態に係る観察装置５は、図５６に示すように、容器２が配置される領域よりも広い範囲に亘ってレンチキュラーレンズ８３が設けられている。また、観察装置５の詳細なパラメータは、以下のとおりである。なお、βは、観察光学系２０の倍率である。Ｌは、レンチキュラーレンズ８３の面頂から下平面までの距離である。
ＮＡ＝０．２５、β＝２．２、Ｈ＝７０ｍｍ、Ｄ＝０．６ｍｍ、Ｐ＝０．５ｍｍ、Ｙ１＝０．１ｍｍ、Ｙ２＝０．２ｍｍ、Ｒ＝０．５ｍｍ、Ｌ＝２ｍｍ、ｎ＝１．４９３、Ｆｌ＝１．０１４ｍｍ
ＮＡ＝０．２５、β＝２．２、Ｈ＝７０ｍｍ、Ｄ＝０．６ｍｍ、Ｐ＝０．５ｍｍ、Ｙ１＝０．１ｍｍ、Ｙ２＝０．２ｍｍ、Ｒ＝０．５ｍｍ、Ｌ＝２ｍｍ、ｎ＝１．４９３、Ｆｌ＝１．０１４ｍｍ
【0144】
また、観察装置５は、図５８に示すように、条件式（３８）から条件式（４０）をすべて満たしている。従って、観察位置によらずほぼ同じ偏射照明が実現されている。従って、観察装置５及び本システムでも、上述した実施形態に係るシステムと同様に、観察位置によらず、偏射照明が成立するため、容器の広い範囲で試料を高いコントラストで観察することができる。また、観察装置５及び本システムによれば、制御装置１２０が発光パターンを制御することなく、任意の観察位置において、高いコントラストの画像を得ることができる。
【0145】
（第６の実施形態）
図５９は、本実施形態に係る観察装置の発光部の構成について説明するための図である。図６０は、縞領域の位置に応じた出射光の状態変化について説明するための図である。本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムと記す。）は、図５９に示すように、観察装置５の発光部８０が面光源８１とスリット板８２の代わりに面光源６０を備える点と、制御装置１２０が第２の発光パターン制御を実行する点が、第５の実施形態に係るシステムとは異なっている。
図５９は、本実施形態に係る観察装置の発光部の構成について説明するための図である。図６０は、縞領域の位置に応じた出射光の状態変化について説明するための図である。本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムと記す。）は、図５９に示すように、観察装置５の発光部８０が面光源８１とスリット板８２の代わりに面光源６０を備える点と、制御装置１２０が第２の発光パターン制御を実行する点が、第５の実施形態に係るシステムとは異なっている。
【0146】
本システムでも、第５の実施形態に係るシステムと同様に、レンチキュラーレンズ８３の前側に、第１方向（Ｙ方向）に周期的に整列した複数の縞領域６４からなる発光領域を形成する。本システムは、縞領域６４を少しずつ第１方向に移動させることで、第２の発光パターン制御を行うという点で、第５の実施形態に係るシステムとは異なっている。
【0147】
レンチキュラーレンズ８３の前側で縞領域６４を移動させると、図６０に示すように、縞領域６４の位置によって、照明状態が変化する。具体的には、図６０（ａ）に示すような暗視野照明状態、図６０（ｂ）に示すような負側偏射照明状態、図６０（ｃ）に示すような明視野照明状態、図６０（ｄ）に示すような正側偏射照明状態が、順番に発生する。従って、複数の照明状態で取得した複数の画像を用いて第２の実施形態と同様の画像処理を行うことで、高いコントラストの偏射照明画像を得ることができる。
【0148】
【0149】
まず、本システムのパラメータの定義について説明する。本システムでは、Ｙ１とＹ２の代わりに、Ｙ０とｄが定義される。Ｙ０は、シリンドリカルレンズ要素８４の曲面中心軸ＣＸから縞領域の中心までの距離である。なお、Ｙ０は、曲面中心軸ＣＸに対して正側にあるときには特にＹ０＋と記し、負側にあるときには特にＹ０－と記す。ｄは、複数の縞領域の各々の幅である。
【0150】
この場合、レンチキュラーレンズ８３の各シリンドリカルレンズ要素８４の曲面中心軸ＣＸのＹ座標Ｙａｘ,Ｎと、各シリンドリカルレンズ要素８４のＹ方向の有効範囲Ｙｅｆ,Ｎは、第５の実施形態で記載したとおりである。
【0151】
そして、正側から偏射照明を行う場合と負側から偏射照明を行う場合のそれぞれについて、Ｎ番目の縞領域のＹ方向の範囲は以下の式で表される。
（正側からの偏射照明）
（負側からの偏射照明）
（正側からの偏射照明）
【数30】
【数31】
【0152】
本システムは、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数32】
【0153】
これにより、Ｙ０を適切に設定することで、隣の縞領域からの光が観察光学系２０の瞳に入らないようにしながら偏射照明を実現することができる。なお、ｄが上限値を上回ると、縞領域からの照明光により偏射照明が成立したとしても隣接する縞領域からの照明光が観察光学系２０の瞳に入ってしまう。隣接する縞領域からの照明光は入射方向が正規のものとは逆になるため、画像のコントラストを低下させてしまう。ｄが下限値を下回ると、照明光は発生しない。
【0154】
本システムは、さらに、正側から偏射照明を行う場合と負側から偏射照明を行う場合、それぞれ以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数33】
【0155】
これにより、偏射照明を実現することができる。Ｙ０＋が上限値を上回ると、又は、Ｙ０－が下限値を下回ると、照明光が瞳に入射せず偏射照明が成立しない。また、Ｙ０＋が下限値を下回ると、又は、Ｙ０－が上限値を上回ると、縞領域からの照明光がすべて瞳内に収まってしまうため、偏射照明の効果が低下し、画像のコントラストが低くなってしまう。
【0156】
本システムは、さらに、正側から偏射照明を行う場合と負側から偏射照明を行う場合、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数34】
【0157】
これにより、隣接する縞領域からの照明光が瞳に入射することを回避できる。Ｙ０＋が上限値を上回ると、又は、Ｙ０－が下限値を下回ると、隣接する縞領域からの照明光が瞳に入射してしまう。隣接する縞領域からの照明光は入射方向が正規のものとは逆になるため、画像のコントラストを低下させてしまう。また、Ｙ０＋が下限値を下回ると、又は、Ｙ０－が上限値を上回ると、照明光が観察光学系２０の瞳中心を跨って広がるため、偏射照明が成立せず、画像にコントラストが付かなくなる。
【0158】
本システムは、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。この式の意味するところは、第５の実施形態と同様である。
【数35】
【0159】
図６２は、発光部の具体的なパラメータ値を示した図である。図６３は、複数の周期発光パターンの具体例を示した図である。図６４は、周期発光パターンにおけるシステムの所定条件の該非を示すテーブルＴ１３である。
【0160】
本実施形態に係るシステムの詳細なパラメータは、以下のとおりである。なお、βは、観察光学系２０の倍率である。
ＮＡ＝０．２５、β＝２．２、Ｈ＝７０ｍｍ、Ｄ＝６ｍｍ、Ｐ＝４．８ｍｍ、ｄ＝１ｍｍ、Ｒ＝５ｍｍ、Ｌ＝６ｍｍ、ｎ＝１．４９３、Ｆｌ＝１．０１４ｍｍ
ＮＡ＝０．２５、β＝２．２、Ｈ＝７０ｍｍ、Ｄ＝６ｍｍ、Ｐ＝４．８ｍｍ、ｄ＝１ｍｍ、Ｒ＝５ｍｍ、Ｌ＝６ｍｍ、ｎ＝１．４９３、Ｆｌ＝１．０１４ｍｍ
【0161】
本実施形態に係るシステムは、図６３に示すように、各観察位置において、６つの周期発光パターン（発光パターンＰ５５から発光パターンＰ６０）を切り替えながら画像を取得する。各周期発光パターンは、３つの縞領域６４からなる発光領域６３を有している。発光パターンＰ５５から発光パターンＰ６０のそれぞれのＹ０（Ｙ０,ｋ）は以下の通りである。
Ｙ０,１＝－１．６ｍｍ、Ｙ０,２＝－０．８ｍｍ、Ｙ０,３＝０．０ｍｍ
Ｙ０,４＝０．８ｍｍ、Ｙ０,５＝１．６ｍｍ、Ｙ０,６＝２．４ｍｍ
Ｙ０,１＝－１．６ｍｍ、Ｙ０,２＝－０．８ｍｍ、Ｙ０,３＝０．０ｍｍ
Ｙ０,４＝０．８ｍｍ、Ｙ０,５＝１．６ｍｍ、Ｙ０,６＝２．４ｍｍ
【0162】
また、本実施形態に係るシステムは、図６４に示すように、１つ目の周期発光パターン（発光パターンＰ５５）において、条件式（４４）、条件式（４６）、条件式（４８）、条件式（４９）を満たし、負側からの偏射照明が成立する。また、５つ目の周期発光パターン（発光パターンＰ５９）において、条件式（４４）、条件式（４５）、条件式（４７）、条件式（４９）を満たし、正側からの偏射照明が成立する。従って、本システムでも、上述した実施形態に係るシステムと同様に、観察位置によらず、偏射照明が成立するため、容器の広い範囲で試料を高いコントラストで観察することができる。また、第２の実施形態と同様に、制御装置１２０は、観察位置毎に制御内容を変更する必要がなく、任意の観察位置において、高いコントラストの画像を得ることができる。さらに、本システムによれば、観察位置毎の調整が不要なため、高いロバスト性を実現することができる。
【0163】
（第７の実施形態）
図６５は、本実施形態に係る観察装置の発光部に含まれるフライアイレンズの構成について説明するための図である。本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムと記す。）は、観察装置５の発光部８０にレンチキュラーレンズ８３の代わりに、図６５に示すようなフライアイレンズ９３を備える点と、制御装置１２０が切り替える複数の周期発光パターンが複数の第１の周期発光パターンと複数の第２の周期発光パターンを含む点が、第６の実施形態に係るシステムとは異なっている。
図６５は、本実施形態に係る観察装置の発光部に含まれるフライアイレンズの構成について説明するための図である。本実施形態に係るシステム（以降、単に本システムと記す。）は、観察装置５の発光部８０にレンチキュラーレンズ８３の代わりに、図６５に示すようなフライアイレンズ９３を備える点と、制御装置１２０が切り替える複数の周期発光パターンが複数の第１の周期発光パターンと複数の第２の周期発光パターンを含む点が、第６の実施形態に係るシステムとは異なっている。
【0164】
フライアイレンズ９３は、第１の周期発光パターンに含まれる複数の第１の縞領域と同じ周期で第１の方向に整列し、且つ、第２の周期発光パターンに含まれる複数の第２の縞領域と同じ周期で第２の方向に整列した複数のレンズ要素９４を有している。
【0165】
【0166】
まず、本システムのパラメータの定義について説明する。本システムでは、Ｙ０に加えてＸ０も定義される点が、第６の実施形態とは異なる。Ｘ０、Ｙ０は、それぞれレンズ要素９４の曲面中心軸ＣＸから縞領域の中心までのＸ方向、Ｙ方向の距離である。なお、Ｘ０は、曲面中心軸ＣＸに対して正側にあるときには特にＸ０＋と記し、負側にあるときには特にＸ０－と記す。Ｙ０は、曲面中心軸ＣＸに対して正側にあるときには特にＹ０＋と記し、負側にあるときには特にＹ０－と記す。
【0167】
この場合、フライアイレンズ９３の各レンズ要素９４の曲面中心軸ＣＸのＸ座標Ｘａｘ,Ｍ、Ｙ座標Ｙａｘ,Ｎと、各レンズ要素９４のＸ方向の有効範囲Ｘｅｆ,Ｍ、Ｙ方向の有効範囲Ｙｅｆ,Ｎは、以下の式で定義される。ここで、Ｍ、Ｎは、任意の整数である。Ｘａｘ０、Ｙａｘ０は、基準となるレンズ要素９４の曲面中心軸ＣのＸ座標、Ｙ座標である。
【数36】
【0168】
そして、正側から偏射照明を行う場合と負側から偏射照明を行う場合のそれぞれについて、第１の周期発光パターンのＭ番目の縞領域のＸ方向の範囲ＸｉＬＬ,Ｍ、第２の周期発光パターンのＮ番目の縞領域のＹ方向の範囲ＹｉＬＬ,Ｎは以下の式で表される。
（正側からの偏射照明）
（負側からの偏射照明）
（正側からの偏射照明）
【数37】
【数38】
【0169】
本システムは、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【数39】
【0170】
これにより、Ｙ０を適切に設定することで、隣の縞領域からの光が観察光学系２０の瞳に入らないようにしながら偏射照明を実現することができる。なお、ｄが上限値を上回ると、縞領域からの照明光により偏射照明が成立したとしても隣接する縞領域からの照明光が観察光学系２０の瞳に入ってしまう。隣接する縞領域からの照明光は入射方向が正規のものとは逆になるため、画像のコントラストを低下させてしまう。ｄが下限値を下回ると、照明光は発生しない。
【0171】
なお、条件式（５８）、条件式（６７）は、上述した条件式（４４）、条件式（４９）と同じものであり、その意味合いについても同様である。なお、Ｆｌは、フライアイレンズ９３の焦点距離である。なお、Ｘ方向に関する条件式（５９）から条件式（６２）とＹ方向に関する条件式（６３）から条件式（６６）は、上述した条件式（４５）から条件式（４８）に対応するものであり、その意味合いについても同様である。
【0172】
図６７は、複数の周期発光パターンの具体例を示した図である。図６８は、第１の周期発光パターンにおけるシステムの所定条件の該非を示すテーブルＴ１４である。図６９は、第２の周期発光パターンにおけるシステムの所定条件の該非を示すテーブルＴ１５である。
【0173】
本実施形態に係るシステムの詳細なパラメータは、以下のとおりである。なお、βは、観察光学系２０の倍率である。
ＮＡ＝０．２５、β＝２．２、Ｈ＝７０ｍｍ、Ｄ＝６ｍｍ、Ｐ＝４．８ｍｍ、ｄ＝１ｍｍ、Ｒ＝５ｍｍ、Ｌ＝６ｍｍ、ｎ＝１．４９３、Ｆｌ＝１．０１４ｍｍ
ＮＡ＝０．２５、β＝２．２、Ｈ＝７０ｍｍ、Ｄ＝６ｍｍ、Ｐ＝４．８ｍｍ、ｄ＝１ｍｍ、Ｒ＝５ｍｍ、Ｌ＝６ｍｍ、ｎ＝１．４９３、Ｆｌ＝１．０１４ｍｍ
【0174】
本実施形態に係るシステムは、図６７に示すように、各観察位置において、１２つの周期発光パターン（発光パターンＰ６１から発光パターンＰ７２）を切り替えながら画像を取得する。１２つの周期発光パターンは、Ｘ方向に周期的な６つの第１の周期発光パターン（発光パターンＰ６１から発光パターンＰ６６）とＹ方向に周期的な６つの第２の周期発光パターン（発光パターンＰ６７から発光パターンＰ７２）を含んでいる。第１の周期発光パターンは、３つの縞領域６４からなる発光領域６３を有している。第２の周期発光パターンは、６つの縞領域６４からなる発光領域６３を有している。発光パターンＰ６１から発光パターンＰ６６のそれぞれのＸ０（Ｘ０,ｋ）は以下の通りである。また、発光パターンＰ６７から発光パターンＰ７２のそれぞれのＹ０（Ｙ０,ｋ）は以下の通りである。
Ｘ０,１＝－１．６ｍｍ、Ｘ０,２＝－０．８ｍｍ、Ｘ０,３＝０．０ｍｍ
Ｘ０,４＝０．８ｍｍ、Ｘ０,５＝１．６ｍｍ、Ｘ０,６＝２．４ｍｍ
Ｙ０,１＝－１．６ｍｍ、Ｙ０,２＝－０．８ｍｍ、Ｙ０,３＝０．０ｍｍ
Ｙ０,４＝０．８ｍｍ、Ｙ０,５＝１．６ｍｍ、Ｙ０,６＝２．４ｍｍ
Ｘ０,１＝－１．６ｍｍ、Ｘ０,２＝－０．８ｍｍ、Ｘ０,３＝０．０ｍｍ
Ｘ０,４＝０．８ｍｍ、Ｘ０,５＝１．６ｍｍ、Ｘ０,６＝２．４ｍｍ
Ｙ０,１＝－１．６ｍｍ、Ｙ０,２＝－０．８ｍｍ、Ｙ０,３＝０．０ｍｍ
Ｙ０,４＝０．８ｍｍ、Ｙ０,５＝１．６ｍｍ、Ｙ０,６＝２．４ｍｍ
【0175】
また、本実施形態に係るシステムは、図６８に示すように、１つ目の第１の周期発光パターン（発光パターンＰ６１）において、条件式（５８）、条件式（６１）、条件式（６２）、条件式（６７）を満たし、負側からの偏射照明が成立する。また、５つ目の第１の周期発光パターン（発光パターンＰ６５）において、条件式（５８）、条件式（５９）、条件式（６０）、条件式（６７）を満たし、正側からの偏射照明が成立する。また、本実施形態に係るシステムは、図６９に示すように、１つ目の第２の周期発光パターン（発光パターンＰ６７）において、条件式（５８）、条件式（６５）、条件式（６６）、条件式（６７）を満たし、負側からの偏射照明が成立する。また、５つ目の第２の周期発光パターン（発光パターンＰ７１）において、条件式（５８）、条件式（６３）、条件式（６４）、条件式（６７）を満たし、正側からの偏射照明が成立する。従って、本システムでも、上述した実施形態に係るシステムと同様に、観察位置によらず、偏射照明が成立するため、容器の広い範囲で試料を高いコントラストで観察することができる。また、第３の実施形態と同様に、制御装置１２０は、観察位置毎に制御内容を変更する必要がなく、任意の観察位置において、高いコントラストの画像を得ることができる。さらに、本システムによれば、観察位置毎の調整が不要なため、高いロバスト性を実現することができる。
【0176】
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、本発明の観察システム、観察装置は、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。
【0177】
上述した実施形態では、観察装置と制御装置が別々の装置である場合を例示したが、これらは単一の装置として構成されてもよい。即ち、観察装置自身が制御装置として動作してもよく、上述した発光制御を行う制御部、画像処理を行う画像処理部として機能してもよい。また、観察装置とは別の装置である制御装置は、発光制御を行う制御部、画像処理を行う画像処理部のうちの一方の機能のみを実現してもよく、他方の機能については観察装置が実現してもよい。即ち、観察装置単体で上述した観察システムとして動作してもよい。
【0178】
図７０は、制御装置を実現するためのコンピュータのハードウェア構成を例示した図である。図７０に示すハードウェア構成は、例えば、プロセッサ１００１、メモリ１００２、記憶装置１００３、読取装置１００４、通信インタフェース１００６、及び入出力インタフェース１００７を備える。なお、プロセッサ１００１、メモリ１００２、記憶装置１００３、読取装置１００４、通信インタフェース１００６、及び入出力インタフェース１００７は、例えば、バス１００８を介して互いに接続されている。
【0179】
プロセッサ１００１は、任意の電気回路であり、例えば、シングルプロセッサであっても、マルチプロセッサやマルチコアプロセッサであってもよい。プロセッサ１００１は、記憶装置１００３に格納されているプログラムを読み出して実行することで、上述した発光制御や画像処理を行ってもよい。
【0180】
メモリ１００２は、例えば、半導体メモリであり、ＲＡＭ領域およびＲＯＭ領域を含んでいてよい。記憶装置１００３は、例えばハードディスク、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、または外部記憶装置である。
【0181】
読取装置１００４は、例えば、プロセッサ１００１の指示に従って記憶媒体１００５にアクセスする。記憶媒体１００５は、例えば、半導体デバイス、磁気的作用により情報が入出力される媒体、光学的作用により情報が入出力される媒体などにより実現される。なお、半導体デバイスは、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリである。また、磁気的作用により情報が入出力される媒体は、例えば、磁気ディスクである。光学的作用により情報が入出力される媒体は、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ Ｄｉｓｃ等（Ｂｌｕ－ｒａｙは登録商標）である。
【0182】
通信インタフェース１００６は、例えば、プロセッサ１００１の指示に従って、他の装置と通信する。入出力インタフェース１００７は、例えば、入力装置および出力装置との間のインタフェースである。入力装置は、例えば、ユーザからの指示を受け付けるキーボード、マウス、タッチパネルなどのデバイスであってもよい。出力装置は、例えばディスプレイなどの表示装置、およびスピーカなどの音声装置である。
【0183】
プロセッサ１００１が実行するプログラムは、例えば、下記の形態でコンピュータ１０００に提供される。
（１）記憶装置１００３に予めインストールされている。
（２）記憶媒体１００５により提供される。
（３）プログラムサーバなどのサーバから提供される。
（１）記憶装置１００３に予めインストールされている。
（２）記憶媒体１００５により提供される。
（３）プログラムサーバなどのサーバから提供される。
【0184】
なお、図７０を参照して述べた制御装置を実現するためのコンピュータ１０００のハードウェア構成は例示であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述の構成の一部が、削除されてもよく、また、新たな構成が追加されてもよい。また、別の実施形態では、例えば、上述の電気回路の一部または全部の機能がＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、およびＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などによるハードウェアとして実装されてもよい。
【0185】
本明細書において、“Ａに基づいて”という表現は、“Ａのみに基づいて”を意味するものではなく、“少なくともＡに基づいて”を意味し、さらに、“少なくともＡに部分的に基づいて”をも意味している。即ち、“Ａに基づいて”はＡに加えてＢに基づいてもよく、Ａの一部に基づいてよい。
【符号の説明】
【0186】
１、５：観察装置、２、４：容器、３：底面、１０：筐体、１１：載置台、１２：位置決め部材、２０：観察光学系、２１：開口絞り、２２：照明領域、３０：撮像素子、３１：背景、３２：明部、３３：暗部、４０：観察ユニット、５０：搬送機構、６０、８１：面光源、６１：発光平面、６２、６３：発光領域、６４：縞領域、８０：発光部、８２：スリット板、８２ａ：開口、８３：レンチキュラーレンズ、８４：シリンドリカルレンズ要素、９３：フライアイレンズ、９４：レンズ要素、１００：システム、１１０：インキュベータ、１２０：制御装置、１３０、１４０：クライアント端末、１０００：コンピュータ、１００１：プロセッサ、１００２：メモリ、１００３：記憶装置、１００４：読取装置、１００５：記憶媒体、１００６：通信インタフェース、１００７：入出力インタフェース、１００８：バス
【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】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59】
【図60】
【図61】
【図62】
【図63】
【図64】
【図65】
【図66】
【図67】
【図68】
【図69】
【図70】