JP7302676B2 - 顕微鏡、及び細胞培養装置 - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡、及び細胞培養装置に関する。
本願は、２０１９年１２月２５日に、日本に出願された特願２０１９－２３３７１５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

再生医療分野では、必要な細胞を大量に培養するため、複数の観察面が積層された培養容器である多層培養容器を用いる場合がある。多層培養容器では、観察面が１０層程度積層されて、全層合わせて２０センチメートル程度の厚みがある。培養中の細胞の品質や量を把握するために、細胞の顕微画像を取得する必要がある。多層培養容器において培養される細胞の顕微画像の取得において、全ての観察面に素早く焦点を合わせて効率よく細胞を観察する技術がない。そのため、多層培養容器の最下層の細胞数や形態情報を基に、全層に存在する細胞の状態を推測しているのが現状である。
対物レンズを多層培養容器の全層に渡って移動させ、全層それぞれに焦点を合わせる方式は時間を要する。また、Ｍａｋｓｕｔｏｖ Ｃａｓｓｅｇｒａｉｎ Ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ方式を用いた長作動顕微鏡が開発されているが、光軸方向への反射ミラーの移動が必要であり、迅速な焦点距離の変更は難しい。

多層培養容器の被観察物を観察するための観察装置が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載の観察装置は、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を搭載して移動可能な台車を収容する収容部と、光学系を有し当該光学系が結像した像を出力する撮像装置と、を備え、収容部に多層培養容器を搭載する台車を収容した場合に、多層培養容器を台車に搭載した状態で、多層培養容器の各トレイの被観察物が、撮像装置の光軸上に配置される。

特許文献１に記載の観察装置では、撮像装置および照明装置の光軸が、多層培養容器のトレイの底面に対して４０度から５０度の範囲の角度で交差するように、撮像装置および前記照明装置が配置されて、多層培養容器の全てのトレイを観察する。このように、多層培養容器のトレイの底面に対して斜めから観察する場合、各トレイの被観察物の像が、トレイの底面に対して垂直な方向から観察する場合に比べて歪んでしまう。

特開２０１８－１３９６１５号公報

本発明の一態様は、複数の観察面が積層された培養容器を観察するための顕微鏡であって、対物レンズと、結像レンズと、前記対物レンズと前記結像レンズとの間の光軸上に配置される焦点距離が可変である光学部材と、前記光学部材の前記焦点距離を変更することによって前記複数の観察面のうちの第１観察面から第２観察面へ作動距離を変更する作動距離変更部と、前記作動距離変更部によって制御されるレンズ切替部と、を備え、前記光学部材は、光軸の周方向に焦点距離が互いに異なる複数の第１レンズを備え、前記光学部材は、前記複数の第１レンズを光軸方向の位置が互いに異なる複数の組に分けて備え、前記複数の第１レンズは、それぞれ前記光軸方向に配置された複数のレンズ要素で構成され、前記光学部材は、前記培養容器、前記対物レンズ、および前記結像レンズとの前記光軸上の距離が一定に保たれた状態で、前記レンズ切替部が前記複数の第１レンズのうち前記光軸上に配置される第２レンズを切り替えることによって焦点距離が可変であり、前記レンズ切替部によって前記光軸上に配置される前記第２レンズにおいて、当該第２レンズは前記対物レンズの像側焦点よりも物体側または像側のいずれか一方に配置されており、かつ、前記複数のレンズ要素の合成主点と前記対物レンズの像側焦点とが一致している、顕微鏡である。

本発明の一態様は、複数の観察面が積層された培養容器を観察するための細胞培養装置であって、対物レンズと、結像レンズと、前記対物レンズと前記結像レンズとの間の光軸上に配置される焦点距離が可変である光学部材と、前記光学部材の前記焦点距離を変更することによって前記複数の観察面のうちの第１観察面から第２観察面へ作動距離を変更する作動距離変更部と、前記培養容器を載置するステージと、前記作動距離変更部によって制御されるレンズ切替部と、を備え、前記光学部材は、前記光軸の周方向に焦点距離が互いに異なる複数の第１レンズを備え、前記光学部材は、前記複数の第１レンズを光軸方向の位置が互いに異なる複数の組に分けて備え、前記複数の第１レンズは、それぞれ前記光軸方向に配置された複数のレンズ要素で構成され、前記光学部材は、前記培養容器、前記対物レンズ、および前記結像レンズとの前記光軸上の距離が一定に保たれた状態で、前記レンズ切替部が前記複数の第１レンズのうち前記光軸上に配置される第２レンズを切り替えることによって焦点距離が可変であり、前記レンズ切替部によって前記光軸上に配置される前記第２レンズにおいて、当該第２レンズは前記対物レンズの像側焦点よりも物体側または像側のいずれか一方に配置されており、かつ、前記複数のレンズ要素の合成主点と前記対物レンズの像側焦点とが一致している、細胞培養装置である。

第１の実施形態に係る透過型顕微鏡の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る作動距離可変の構成を示す光路図である。 第２の実施形態に係る作動距離可変の構成を示す光路図である。 第２の実施形態に係る光学系の光路と装置の概要を示す構成図である。 第３の実施形態に係る作動距離可変の構成を示す光路図である。 第３の実施形態に係る光学系の光路と装置の概要を示す構成図である。 第３の実施形態に係るターレットの一例を示す斜視図である。 第３の実施形態に係る撮像処理の一例を示す図である。 第３の実施形態の光学系での変形例の構成を示す図である。 第３実施形態の光学系での変形例の構成を示す図である。 第４の実施形態の光学系の光路と装置の概要を示す構成図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら第１の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係る透過型顕微鏡１の一例を示す図である。透過型顕微鏡１は、複数の観察面が積層された培養容器を観察するための顕微鏡である。透過型顕微鏡１は、光源３と、集光レンズ４と、視野絞り５と、開口絞り６と、コンデンサレンズ７と、第１反射鏡８とを有する照明光学系と、対物レンズ１０と、光学部材１１と、第２反射鏡１２と、結像レンズ１３とを有する結像光学系とを有する。そして、透過型顕微鏡１は、ステージ９上に載置された多層培養装置２の観察面の像を、撮像装置１４により撮影することができる。

多層培養装置２は、培養容器２０を備え、培養容器２０は、複数のトレイが積層されて構成される。透過型顕微鏡１は、培養容器２０を構成するそれぞれのトレイにおいて培養される細胞を観察、及び撮像する。ここで培養容器２０では、積層されたトレイの底面がそれぞれ観察面となる。つまり、培養容器２０は、複数の観察面が積層された多層の培養容器である。

培養容器２０には、一例として、１０層のトレイ即ち観察面Ｏが積層されており、２０センチメートル程度の厚みがある。以下の説明では、培養容器２０の各層を、積層される順に、第１層、第２層、第３層などという。最下層は第１層であり、最上層は第１０層である。培養容器２０の各層のうち、最上層、及び最下層以外の層を、中間層という場合がある。また、各層に対応する観察面Ｏについて、第１層に対応する観察面を観察面Ｏ１、第２層に対応する観察面を観察面Ｏ２というようにして、第ｉ層に対応する観察面を観察面Ｏｉ（ｉ＝１，２，・・・，１０）という。また、複数の観察面Ｏのうち、現在の観察面を観察面Ｏｊということがある。つまり、観察面Ｏｊとは、複数の観察面Ｏのうち焦点位置が合わせられている観察面である。図１では、観察面Ｏｊとして、第５層である中間層に対応する観察面Ｏ５が観察されている状態を示す。

また、１０層の観察面Ｏのうち、一例として、第５層に対応する観察面Ｏ５を、合焦基準面とする。ここで合焦基準面とは、培養容器２０の合焦の基準となる面である。対物レンズ１０が、ステージ９に対して図中一点鎖線で示す光軸上で相対的に移動することによって合焦基準面に焦点位置が合わせられる。なお、合焦基準面の培養容器２０の第５層以外のいずれの層の観察面であってもよい。

光源３からの照明光は、集光レンズ４、及びコンデンサレンズ７を経てほぼ平行光束となる。平行光束となった照明光は、第１反射鏡８によって反射されて観察面Ｏｊにおける細胞を照明する。観察面Ｏｊにおける細胞とは、培養容器２０の各層のトレイのうち観察面Ｏｊに対応するトレイにおいて培養される細胞である。

透過型顕微鏡１では、コンデンサレンズ７によって所謂ケーラー照明がなされる。集光レンズ４とコンデンサレンズ７との間には、観察面Ｏｊと共役になる位置に視野絞り５、また光源３と共役になる位置に開口絞り６がそれぞれ備えられる。

観察面Ｏｊからの光は、対物レンズ１０によって集光されてほぼ平行光束となる。平行光束となった観察面Ｏｊからの光は、光学部材１１を透過した後、第２反射鏡１２によって反射されて結像レンズ１３に入射する。観察面Ｏｊからの光は、結像レンズ１３によって結像面１５上に集光され、観察面Ｏｊの拡大像が形成される。
撮像装置１４は、結像面１５を撮像可能な位置に備えられる。撮像装置１４によって撮像された観察面Ｏｊの拡大像は、モニター（不図示）によって観察される。

なお、図１においては、説明を簡単にするために、光源３から培養容器２０を照明する光線と、観察面Ｏｊから結像面１５までの結像光線とを示した。

光学部材１１は、対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に配置される。光学部材１１は、後述する通り、種々のレンズを含み焦点距離が可変である。つまり、光学部材１１は、対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に配置されて、焦点距離が可変である。そして、光学部材１１の焦点距離を変更することによって、作動距離ＷＤを変更する。

透過型顕微鏡１では、作動距離ＷＤを最下層である第１層に対応する観察面Ｏ１を観察する場合の作動距離Ｗｍａｘから、最上層である第１０層に対応する観察面Ｏ１０を観察する場合の作動距離Ｗｍｉｎまでの範囲で作動距離を変えることができる。そして、光学部材１１の焦点距離を変えることによって、１０層に対応する観察面のうち、任意の観察面Ｏｉ（ｉ＝１，２，・・・，１０）の像を、結像面１５に形成することが可能である。
なお、図１に示した顕微鏡では、照明光学系がステージ９の下から照明を行い、対物レンズ１０を含む結像光学系がステージ９の上方に設けられているが、ステージに対して照明光学系と結像光学系とを入れ替えた所謂倒立型顕微鏡として構成することが可能であることは言うまでもない。

ここで図２を参照し、顕微鏡光学系３０を例に取って、透過型顕微鏡１が作動距離ＷＤを変更する原理について説明する。図２は、本実施形態に係る顕微鏡光学系３０の一例を含む構成を示す図である。顕微鏡光学系３０は、図１に示した透過型顕微鏡１と同様であるが、説明を簡単にするために、第１反射鏡８と、第２反射鏡１２とは含めないで展開光路図として示されている。

上述したように光学部材１１は、種々のレンズを含む。光学部材１１に含まれるレンズを、変換レンズＧｖという。光学部材１１の焦点距離とは、この変換レンズＧｖの焦点距離である。光学部材１１は、光軸３１上において対物レンズ１０と結像レンズ１３との間に配置される。

図２（Ａ）は、培養容器２０の１０層のうち中間層を観察するために作動距離ＷＤ_０の基準位置の状態であり、この基準状態においては、光学部材１１は光路中に配置されていない。図２（Ｂ）は、培養容器２０の１０層のうちの上層部を観察する状態であり、変換レンズＧｖとして負レンズＧｖ１が対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に挿入され、作動距離ＷＤ_１は、中間層の場合の作動距離ＷＤ_０よりも大きくなっている。そして、図２（Ｃ）は、培養容器２０の１０層のうちの下層部を観察する状態であり、変換レンズＧｖとして正レンズＧｖ２が対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に挿入され、作動距離ＷＤ_２は基準状態での作動距離ＷＤ_０よりも小さくなっている。

この本実施形態の構成においては、基準状態を中間層として、上層部と下層部の観察に対して変換レンズの焦点距離を負と正に切替えたが、基準位置を下層にして変換レンズＧｖである負レンズＧｖ１の負の焦点距離を順次短く、即ち負屈折力を順次強くすることで上層部の観察を行うことが可能である。また、基準位置を上層にして変換レンズＧｖである正レンズＧｖ２の正の焦点距離を順次短く、即ち正屈折力を順次強くすることで下層部の観察を行うことも可能である。

上述したように透過型顕微鏡１では、光学部材１１の焦点距離を変更することによって、即ち変換レンズＧｖの焦点距離ｆ_ｖを変更することによって、対物レンズ１０の作動距離ＷＤを変更することができる。このような光学部材１１、具体的には変換レンズＧｖの焦点距離、言い換えれば変換レンズの屈折力を変えることによって、対物レンズ１０の作動距離ＷＤを変えることができ、結果として図１に示したような培養容器２０内で多層に積層されたトレイの各層の像を観察、撮影することが可能である。但し、対物レンズ１０の像側に位置する変換レンズの焦点距離（即ち屈折力）を変える場合に、作動距離ＷＤが変わるとともに、対物レンズ１０と光学部材１１（即ち変換レンズＧｖ）との合成焦点距離も変わるため、顕微鏡としての結像倍率が変化する。そして、培養容器２０内で多層に積層されたトレイの各層の像の大きさが作動距離ＷＤの変化により、互いに異なることになる。即ち、結像倍率が変わり、このため観察視野も被検物体の像の大きさも変化するため、各層の比較検討のためには、大変不都合であり大きな問題となる場合がある。

ここで顕微鏡光学系３０において作動距離ＷＤが変更されても、透過型顕微鏡１の結像倍率βを一定に維持できる構成について説明する。
対物レンズ１０と結像レンズ１３とからなる透過型顕微鏡１の結像倍率βは、対物レンズ１０の焦点距離を焦点距離ｆ_１、結像レンズ１３の焦点距離を焦点距離ｆ_２とすると、下記の式（１）によって与えられる。

また、一般に、対物レンズとして第２のレンズ（ここでは焦点距離ｆｖの変換レンズＧｖ）を加えた場合の２つのレンズの合成焦点距離ｆは、対物レンズ１０と変換レンズＧｖとの間隔を間隔ｄとすると、次の式（２）によって表現される。

対物レンズ１０と変換レンズＧｖとの間隔ｄが、対物レンズ１０の焦点距離ｆ_１と等しい場合には、ｄ＝ｆ_１となり、合成焦点距離ｆは、上記の式（２）から、式（３）が導かれる。

つまり、変換レンズＧｖの焦点距離ｆ_ｖが変更された場合であっても、対物レンズ１０と変換レンズＧｖとの合成焦点距離ｆは不変である。

従って、顕微鏡対物レンズとしての作動距離ＷＤを可変とするための変換レンズＧｖを、対物レンズ１０の像側焦点位置、即ち対物レンズ１０の後側焦点面Ｆの光軸上に配置すれば、作動距離ＷＤが変更された場合であっても、対物レンズ１０と変換レンズＧｖとの合成焦点距離ｆは不変であり、結果として顕微鏡としての結像倍率βは一定に維持される。

（第２の実施形態）
この様子を図３に示す。図２と同様に、図３（Ａ）は、培養容器２０の１０層の中間層を観察するために作動距離ＷＤ_０の基準位置の状態である。図３（Ｂ）は、培養容器２０の１０層のうちの上層部を観察する状態であり、変換レンズＧｖとして負レンズＧｖ_１が対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に挿入され、作動距離ＷＤ_１は、中間層の場合の作動距離ＷＤ_０よりも大きくなっている。そして、図２（Ｃ）は、培養容器２０の１０層のうちの下層部を観察する状態であり、変換レンズＧｖとして正レンズＧｖ_２が対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に挿入され、作動距離ＷＤ_２は、中間層の場合の作動距離ＷＤ_０よりも小さくなっている。このような構成において、変換レンズＧｖとしての負レンズＧｖ_１も正レンズＧｖ_２もそれぞれ、対物レンズ１０の後側焦点上、即ち対物レンズの後側焦点面Ｆの光軸上に配置されるため、上述のとおり、対物レンズ１０と変換レンズＧｖとの合成焦点距離は、一定に維持され、顕微鏡としての倍率は一定に維持される。

次に、図４において、光学部材１１の構成と、光学部材１１の焦点距離の変更の制御について説明する。図４は、第２実施形態に係る光学系の光路と装置の概要を示す構成図である。
本実施形態では、一例として、光学部材１１は、ターレットＴを備える。ターレットＴには、焦点距離が互いに異なる複数のレンズＬが収納されている。つまり、光学部材１１は、焦点距離が互いに異なる複数のレンズＬを備える。

制御装置４０は、例えばコンピュータであり、制御部４１を備える。制御部４１は、複数のレンズＬのうち光軸３１上で、対物レンズ１０の焦点位置に配置されるレンズを切り替えることによって、光学部材１１の焦点距離ｆ_ｖを変更する。制御部４１は、複数のレンズＬのうち光軸３１上に配置するレンズ以外のレンズを光軸３１から退避させる。図４では、一例として、複数のレンズＬのうち正レンズが光軸３１に配置されている。制御部４１は、作動距離変更部の一例である。つまり、制御部４１は、光学部材１１の焦点距離ｆ_ｖを変更することによって複数の観察面Ｏのうちの観察面Ｏｊから対物レンズ１０までの作動距離ＷＤを変更する。

透過型顕微鏡１では、合焦基準面に焦点位置が合わせられる場合、一例として、ターレットＴに収納される複数のレンズＬは、いずれも光軸３１上には配置されない。

なお、制御部４１は、上述した光学部材１１の制御に加えて、顕微鏡光学系３０について各種の制御を行う。制御部４１が行う各種の制御には、例えば、光源３の明るさの調整、ステージ９の移動、焦点合わせのための対物レンズ１０の光軸方向の微小移動、及び結像レンズ１３の光軸方向の微小移動などが含まれる。

上記の第２実施形態においては、作動距離を任意に変更する場合にも結像倍率を一定にすることが可能となる。このための基本構成は図３及び図４に示した通り、作動距離を変えるための変換レンズＧｖを、対物レンズ１０の後側焦点位置（後側焦点面Ｆ）に配置することであった。
ところが、対物レンズ１０の焦点位置は一般には顕微鏡光学系の瞳位置として重要な位置であり、取り分け位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡では、特別な絞りやプリズムなどの光学素子が配置される。このため図３及び図４に示した第２実施形態では、変換レンズＧｖが対物レンズ１０の後側焦点位置（後側焦点面Ｆ）に配置されるため、位相差などの特殊な顕微鏡観察を正しく行うことは難しい。

（第３の実施形態）
上記の課題を解決する第３実施形態について図５を用いて説明する。図５は第３の実施形態に係る作動距離可変の構成を示す概略光路図である。この光路図においても、図３と同様に、説明を簡単にするために、顕微鏡光学系３０には、第１反射鏡８と、第２反射鏡１２とは含めないで展開光路図として示されている。図３と同様の機能を有する部材には同一の記号を付している。

図５（Ａ）は、培養容器２０の１０層の中間層を観察するために作動距離ＷＤ_０の基準位置の状態である。この基準状態においては、光学部材１１は光路中に配置されていない。図５（Ｂ）は、培養容器２０の１０層のうちの上層部を観察する状態であり、物体側から順に負レンズ要素と正レンズ要素とを有する変換レンズＧｖ１が対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に挿入されている。そして、図５（Ｃ）は、培養容器２０の１０層のうちの下層部を観察する状態であり、物体側から順に正レンズ要素と負レンズ要素とを有する変換レンズＧｖ２が対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に挿入されている。

ここで重要なことは、図５（Ｂ）に示す通り、変換レンズＧｖ１は対物レンズ１０の後側焦点面Ｆよりも物体側に配置されているが、負レンズ要素と正レンズ要素との組み合わせにより変換レンズＧｖ１としての合成主点Ｈが、対物レンズ１０の後側焦点面Ｆに一致していることである。また、同様に、図５（Ｃ）に示す通り、変換レンズＧｖ２は対物レンズ１０の後側焦点面Ｆよりも像側に配置されているが、正レンズ要素と負レンズ要素との組み合わせにより変換レンズＧｖ２としての合成主点Ｈが、対物レンズ１０の後側焦点面Ｆに一致している。
このような構成により、変換レンズにより顕微鏡としての結像倍率を一定に維持しつつ作動距離を任意に変えることができる顕微鏡で有りながら、対物レンズ１０の後側焦点位置、即ち顕微鏡の像側瞳位置に空間を設けることができ、位相差や微分干渉などの高度な観察が可能となっている。

以下に、第３実施形態の装置全体について説明する。図６は、第３実施形態に係る光学系の光路と装置の概要を示す構成図である。上述した図４と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付しており、詳細な説明は重複するので省略する。
制御装置４０は、例えばコンピュータであり、制御部４１を備える。制御部４１は、複数のレンズＬのうち光軸３１上に配置されるレンズを切り替えることによって、光学部材１１の焦点距離ｆ_ｖを変更する。制御部４１は、複数のレンズＬのうち光軸３１上に配置すべきレンズ以外のレンズを光軸３１から退避させる。図６では、一例として、複数のレンズＬのうちレンズＬ１－１が光軸３１上に配置されている。制御部４１は、作動距離変更部の一例である。つまり、制御部４１は、光学部材１１の焦点距離ｆ_ｖを変更することによって複数の観察面Ｏのうちの観察面Ｏｊから対物レンズ１０までの作動距離ＷＤを変更する。

本実施形態の透過型顕微鏡では、合焦基準面に焦点位置が合わせられる場合、一例として、前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２に収納される複数のレンズＬは、いずれも光軸３１上には配置されない。

なお、制御部４１は、上述した光学部材１１の制御に加えて、顕微鏡光学系３０について各種の制御を行う。制御部４１が行う各種の制御には、例えば、光源３の明るさの調整、ステージ９の移動、対物レンズ１０の光軸方向の移動、結像レンズ１３の光軸方向の移動などが含まれる。

ここで図７を参照し、前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２について説明する。図７は、本実施形態に係るターレットの一例を示す斜視図である。前段ターレットＴ１と、後段ターレットＴ２とは、光軸３１の方向に重なって２列に並べられる。

前段ターレットＴ１は、複数の収納部Ｈ１を備える。前段ターレットＴ１は、複数の収納部Ｈ１として、収納部Ｈ１－１、収納部Ｈ１－２、収納部Ｈ１－３、収納部Ｈ１－４、収納部Ｈ１－５、及び収納部Ｈ１－６を備える。それら複数の収納部Ｈ１は、円形に並べられて備えられる。
後段ターレットＴ２は、複数の収納部Ｈ２を備える。後段ターレットＴ２は、複数の収納部Ｈ２として、収納部Ｈ２－１、収納部Ｈ２－２、収納部Ｈ２－３、収納部Ｈ２－４、収納部Ｈ２－５、及び収納部Ｈ２－６を備える。それら複数の収納部Ｈ２は、円形に並べられて備えられる。
複数の収納部Ｈ１と複数の収納部Ｈ２とには、レンズＬが収納される収納部と、レンズＬが収納されない収納部とがある。ここで複数の収納部に収納される複数のレンズＬは、互いに焦点距離が異なる。

図７の例では、前段ターレットＴ１に備えられる複数の収納部Ｈ１のうち、収納部Ｈ１－１、収納部Ｈ１－２、収納部Ｈ１－３、収納部Ｈ１－４、及び収納部Ｈ１－５には、互いに合成焦点距離が異なるレンズＬ１－１、レンズＬ１－２、レンズＬ１－３、レンズＬ１－４、及びレンズＬ１－５がそれぞれ収納される。一方、収納部Ｈ１－６には、レンズＬは収納されない。
後段ターレットＴ２に備えられる複数の収納部Ｈ２のうち、収納部Ｈ２－１、収納部Ｈ２－２、収納部Ｈ２－３、及び収納部Ｈ２－４には、互いに合成焦点距離が異なるレンズＬ２－１、レンズＬ２－２、レンズＬ２－３、及びレンズＬ２－４それぞれ収納される。一方、収納部Ｈ２－５及び収納部Ｈ２－６には、レンズＬは収納されない。
このように、本実施形態では、前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２に収納される複数のレンズＬの枚数は、一例として、９枚である。

上述したように前段ターレットＴ１と、後段ターレットＴ２とは、光軸３１の方向に重なって２列に並べられる。つまり、前段ターレットＴ１と、後段ターレットＴ２とは、光軸方向の位置が互いに異なる。複数のレンズＬは、光軸方向の位置が互いに異なる前段ターレットＴ１と、後段ターレットＴ２とのいずれかに収納されるかによって２つの組に分けられる。したがって、複数のレンズＬは、光軸方向の位置が互いに異なる複数の組に分かれて備えられる。

前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２は、回転駆動部（不図示）によって制御されて回転する。この回転駆動部は、制御部４１によって制御される。前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２は、それぞれが回転することによって、レンズＬ１－１、レンズＬ１－２、レンズＬ１－３、レンズＬ１－４、レンズＬ１－５、レンズＬ２－１、レンズＬ２－２、レンズＬ２－３、及びレンズＬ２－４のうち１つが光軸３１上に配置される。
つまり、前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２は、制御部４１によって制御されて複数のレンズＬのうち光軸３１上に配置されるレンズを切り替える。前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２は、レンズ切替部の一例である。つまり、本実施形態では、レンズ切替部とは、ターレットである。

ここで制御部４１は、光軸３１上に配置するレンズＬが収納されるターレットに収納される複数のレンズＬのうち、光軸３１上に配置するレンズＬ以外のレンズを光軸３１から退避させる。また、制御部４１は、他方のターレットのレンズが収納されていない収納部を光軸３１上の位置まで移動させることによって、他方のターレットに収納される複数のレンズＬを光軸３１上から退避させる。

図７の例では、前段ターレットＴ１の収納部Ｈ１－１に収納されるレンズＬ１－１が光軸３１上に配置され、後段ターレットＴ２のレンズが収納されていない収納部Ｈ２－６が光軸３１上に配置されている。この場合、光線は、前段ターレットＴ１の位置ではレンズＬ１－１に入射し、後段ターレットＴ２の位置では収納部Ｈ２－６の穴を通過する。

次に図８を参照し、制御装置４０による培養容器２０の各層に対応する観察面Ｏを観察する処理である撮像処理について説明する。図８は、本実施形態に係る撮像処理の一例を示す図である。図８に示す撮像処理の開始前に、制御部４１によって観察面Ｏｊが合焦基準面に設定される。ここで合焦基準面は、上述したように培養容器２０の第６層に対応する観察面Ｏ６である。なお、図８に示す撮像処理の開始前においては、前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２に収納される複数のレンズＬのいずれも光軸３１上に配置されていない。

ステップＳ１０：制御部４１は、撮像を開始する最初の観察面を設定する。制御部４１は、所定の順番に基づいて、観察を開始する最初の観察面を設定する。所定の順番は、例えば、培養容器２０の最上層である第１０層から最下層である第１層に向かう順番である。制御部４１は、設定された観察面を示す情報を観察面情報として記憶部４２に記憶させる。

また、ステップＳ１０において制御部４１は、培養容器２０の種類などを示す情報である培養容器情報を記憶部４２に記憶させる。この培養容器情報には、培養容器２０の種類に応じて、培養容器２０の各層に対応する観察面Ｏに合焦するためのレンズを示す情報が含まれる。レンズを示す情報には、例えば、レンズの焦点距離が含まれる。
培養容器情報は、例えば、透過型顕微鏡１のユーザが操作部（不図示）から制御装置４０に入力される。制御部４１は、入力された培養容器情報を取得する。なお、培養容器情報には、培養容器２０の各層に対応する観察面Ｏを観察する所定の順番を示す情報が含まれる。
なお、培養容器２０の種類に応じて、ステップＳ１０において前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２に収納されるレンズＬが交換されてもよい。

ステップＳ２０：制御部４１は、光軸３１に配置するレンズＬを、設定された観察面Ｏｊに応じた所望のレンズに変更する。制御部４１は、記憶部４２に記憶された培養容器情報に基づいて、前段ターレットＴ１及び後段ターレットＴ２に収納される複数のレンズＬのうち光軸３１に配置するレンズを選択する。
ここで制御部４１は、配置するレンズＬに応じて、回転駆動部を介して前段ターレットＴ１を回転させ、かつ回転駆動部を介して後段ターレットＴ２を回転させ光軸３１に配置するレンズＬを変更する。

ステップＳ３０：制御部４１は、観察面Ｏｊにおいて合焦しているか否かを判定する。ここで合焦とは、対物レンズ１０と、光学部材１１が備える変換レンズＧｖとの光学系の焦点位置が観察面Ｏｊの位置に一致することである。
制御部４１は、合焦していると判定する場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、ステップＳ４０の処理を実行する。一方、制御部４１は、合焦していないと判定する場合（ステップＳ３０；ＮＯ）、ステップＳ６０の処理を実行する。

ステップＳ４０：制御部４１は、撮像装置１４に撮像を行わせる。ここで撮像とは、結像面１５において撮像素子によって検出される光に基づいて被写体の画像（撮像画像）を生成することである。

ステップＳ５０：制御部４１は、観察面Ｏ１から観察面Ｏ１０までの全ての観察面の撮影が完了したか否かを判定する。ここで制御部４１は、例えば、記憶部４２に記憶させた培養容器情報が示す所定の順番と、観察面情報とに基づいて判定を行う。
制御部４１は、全ての観察面の撮影が完了したと判定する場合（ステップＳ５０；ＹＥＳ）、制御装置４０は、撮像処理を終了する。一方、制御部４１は、全ての観察面の撮影が完了していないと判定する場合（ステップＳ５０；ＮＯ）、ステップＳ７０の処理を実行する。

ステップＳ６０：制御部４１は、対物レンズ１０を調整する。ここで制御部４１は、対物レンズ１０を微調整して、透過型顕微鏡１を観察面Ｏｊにおいて合焦させる。その後、制御部４１は、ステップＳ４０の処理を実行する。

ステップＳ７０：制御部４１は、観察面Ｏｊを設定する。ここで制御部４１は、例えば、記憶部４２に記憶させた培養容器情報が示す所定の順番と、観察面情報とに基づいて、観察面Ｏｊを設定する。その後、制御部４１は、ステップＳ２０の処理を再度実行する。
以上で、制御装置４０は、撮像処理を終了する。

以上に説明したように、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１）は、複数の観察面Ｏが積層された培養容器２０を観察するための顕微鏡であって、対物レンズ１０と、結像レンズ１３と、光学部材１１と、作動距離変更部（本実施形態において、制御部４１）とを備える。

この構成により、本実施形態に係る顕微鏡では、観察面Ｏに応じて作動距離ＷＤを簡便に変更することができるため、複数の観察面Ｏが積層された培養容器２０を簡便に観察することができる。

また、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１）では、光学部材１１の主点位置（本実施形態において、変換レンズＧｖである負レンズＧｖ_１や正レンズＧｖ_２の位置）は、対物レンズ１０の像側焦点位置３２に一致するように配置されている。

この構成により、本実施形態に係る顕微鏡では、光学部材１１の焦点距離ｆｖを変更した場合に対物レンズ１０と光学部材１１との合成焦点距離を光学部材１１の焦点距離ｆｖに関わらず一定に維持できるため、顕微鏡としての結像倍率βは一定に維持できる。

また、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１）では、光学部材１１は、焦点距離が互いに異なる複数の第１レンズ（本実施形態において、複数のレンズＬ）を備え、顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１）は、レンズ切替部（本実施形態において、前段ターレットＴ１、及び後段ターレットＴ２）を備える。
レンズ切替部（本実施形態において、前段ターレットＴ１、及び後段ターレットＴ２）は、作動距離変更部（本実施形態において、制御部４１）によって制御されて複数のレンズ（本実施形態において、複数のレンズＬ）のうち光軸３１上に配置される第２レンズを切り替える。

この構成により、本実施形態に係る顕微鏡では、焦点距離が互いに異なる複数のレンズのうち光軸３１上に配置されるレンズを切り替えることができるため、光学部材１１の焦点距離を迅速に変更できる。

また、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１）では、レンズ切替部（本実施形態において、前段ターレットＴ１、及び後段ターレットＴ２）は、複数のレンズ（本実施形態において、複数のレンズＬ）を、光軸方向の位置が互いに異なる複数の組に分けて備えている。

この構成により、本実施形態に係る顕微鏡では、複数のレンズを光軸３１の方向に重ねて収納できるため、複数のレンズが光軸方向の位置が互いに異なる複数の組に分かれていない場合に比べて、複数のレンズを光軸３１に垂直な径方向についてコンパクトに収納できる。

また、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１）では、複数のレンズ（本実施形態において、複数のレンズＬ）は、それぞれ同一光軸上に配置された複数のレンズ要素（本実施形態において、負レンズ要素と正レンズ要素）で構成されている。

この構成により、本実施形態に係る顕微鏡では、レンズが１枚のレンズである場合に比べて複数の第１レンズのそれぞれの焦点距離の値の種類を増やすことができるため、レンズが１枚のレンズである場合に比べて、観察面Ｏｊに応じて作動距離ＷＤを変更しやすい。

また、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１）では、レンズ切替部（本実施形態において、前段ターレットＴ１、及び後段ターレットＴ２）によって光軸３１上に配置される一つのレンズにおいて、複数のレンズ要素（本実施形態において、負レンズ要素と正レンズ要素）の合成主点Ｈと、対物レンズ１０の像側焦点とが一致している。

この構成により、本実施形態に係る顕微鏡では、レンズの光軸３１上における位置が対物レンズ１０の像側焦点の位置からずれている場合に、レンズの焦点距離を変化させても対物レンズ１０と複数のレンズとの合成焦点距離ｆを不変にできるため、レンズの光軸３１上における位置が対物レンズ１０の像側焦点の位置からずれている場合に、作動距離ＷＤを変更する場合であっても、透過型顕微鏡１の結像倍率βを一定に保つことができる。

また、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１）では、レンズ切替部とは、ターレット（本実施形態において、前段ターレットＴ１、及び後段ターレットＴ２）である。

この構成により、本実施形態に係る顕微鏡では、ターレットを回転させることによって光軸３１上に配置される第２レンズを切り替えることができるため、光学部材１１の焦点距離を簡便かつ迅速に変更できる。

（第３実施形態の変形例１）
以下、図面を参照しながら上述した第３実施形態の変形例１について詳しく説明する。本変形例では、透過型顕微鏡がバンドパスフィルターを備えて、撮像画像の画質を向上させる場合について説明をする。
本変形例に係る顕微鏡を透過型顕微鏡１ａといい、透過型顕微鏡１ａの光学系を顕微鏡光学系３０ａという。

以下、図面を参照しながら上述した第３実施形態の変形例１について説明する。本変形例では、透過型顕微鏡が斜光絞りを備えて、斜光照明が可能である。
本変形例に係る顕微鏡を透過型顕微鏡１ａといい、透過型顕微鏡１ａの光学系を顕微鏡光学系３０ａという。

図９は、本変形例に係る顕微鏡光学系３０ａの構成の一例を示す図である。本変形例に係る顕微鏡光学系３０ａ（図９）と第３の実施形態に係る顕微鏡光学系３０（図６）とを比較すると、斜光絞り６０ａが備えられている点が異なる。ここで、他の構成要素（光源３、集光レンズ４、視野絞り５、開口絞り６、コンデンサレンズ７、対物レンズ１０、光学部材１１、及び結像レンズ１３）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略し、本変形例では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

斜光絞り６０ａは、一例として、開口絞り６の位置に備えられ、光軸外の周辺部に開口を有する。

斜光絞り６０ａは、一例として円板状である、光を透過させる円弧上の開口部６００ａと、光を遮る遮光部６０１ａとを有する。開口部６００ａは、一例として、中心角が９０度の円弧状に形成される。開口部６００ａの幅は、一例として、１ミリメートルである。顕微鏡光学系３０ａの光源３からの照射光の光線の方向は、開口部６００ａが光軸外であるため、観察面Ｏｊを斜めに照明することが可能であり、所謂斜光照明がなされる。この照明方法により、より微細なパターンの観察が可能となる。

本実施形態では、斜光絞り６０ａは、制御部４１ａに制御されて、一例として、光源と被写体とを通る光軸のまわりに９０度毎に回転する。斜光絞り６０ａが回転することに伴い、開口部６００ａの位置は光源と被写体とを通る光軸のまわりに９０度毎に回転する。つまり、斜光絞り６０ａは、開口部６００ａの位置を光源と被写体とを通る光軸のまわりに回転可能である。ここで斜光絞り６０ａは、開口部６００ａの位置を光源と被写体とを通る光軸のまわりに所定の角度ずつ回転可能である。開口部６００ａの位置が回転することによって、斜めの照明光の入射方向を変化することができる。

本変形例に係る透過型顕微鏡では、制御部４１ａに斜光絞り６０ａを回転させて、照明光の入射角度を９０度ずつ変化させて、被写体である細胞の画像を撮像する。撮像装置１４に備えられる画像処理部は、入射角度を９０度ずつ変化させて撮像された複数の撮像画像を合成して、１枚の撮像画像を生成する。
照明光の入射角度を変化させて撮像された複数の撮像画像を合成して得られる撮像画像では、複数の撮像画像を合成しない場合に比べて、コントラストが高くなる。

上記の図９の構成において、開口絞り６の位置又はその近傍にバンドパスフィルターを配置することができる。バンドパスフィルターは、長波長の光を透過させ、短波長の光を透過させないフィルターであり、ここでは長波長及び短波長は、一例として、６６０ナノメートルより短い波長をカットすることにより、細胞で発生し易いノイズ光を除去することが可能となる。具体的には、被写体である細胞に照射される照射光の回折や散乱を低減することができ、撮像画像の画質を向上することができる。

なお、本変形例におけるバンドパスフィルターは一例であって、これに限定されず、バンドパスフィルターは６２５ｎｍ中心、帯域幅２０ｎｍ程度のバンドパスフィルターであってもよい。また、前述した斜光照明のための遮光板と併せて用いることも可能である。またなお、バンドパスフィルターの代わりに、開口絞り６の位置又はその近傍に遮光板が配置されてもよい。

（第３実施形態の変形例２）
以下、図面を参照しながら上述した第３実施形態の変形例の構成について説明する。本変形例では、透過型顕微鏡が位相リングを備えて、位相差観察を行う場合について説明をする。
本変形例に係る顕微鏡を透過型顕微鏡１ｂといい、透過型顕微鏡１ｂの光学系を顕微鏡光学系３０ｂという。

図１０は、本変形例に係る顕微鏡光学系３０ｂの構成の一例を示す図である。本変形例に係る顕微鏡光学系３０ｂ（図１０）と第１の実施形態に係る顕微鏡光学系３０（図６）とを比較すると、第１位相リング７０ｂ、及び第２位相リング７１ｂが備えられている点が異なる。ここで、他の構成要素が持つ機能は第３の実施形態と同じである。第３の実施形態と同じ機能の説明は省略し、本変形例では、異なる部分を中心に説明する。

第１位相リング７０ｂは、照明系内の開口絞り６の位置に備えられ、輪帯状の開口部を有する。

第２位相リング７１ｂは、結像系内の光軸３１上において開口絞り６の位置と共役な位置、具体的には対物レンズ１０の後側焦点の位置に配置される。対物レンズ１０の像側焦点位置３２は、対物レンズ１０の瞳位置でもある。

第２位相リング７１ｂは、第１位相リング７０ｂの開口部と同じ形状の開口部を有する。第２位相リング７１ｂは、所定の位相差と透過率特性を与える。
ここで瞳位置の近傍には、瞳位置からずれた場合であっても第２位相リング７１ｂが所定の位相差と透過率特性とを与える範囲が含まれる。照明系内の開口絞り６の位置に備えられる第１位相リング７０ｂと、対物レンズ１０の瞳位置に備えられる第２位相リング７１ｂとの共役関係がある程度ずれても、低倍率の場合には位相差観察は可能である。また、図１０では簡単のために、２つの位相リング７０と位相リング７１とをほぼ同じ大きさとして示しているが、互いに共役関係を維持する限りは、倍率に応じて大きさが適宜変わることが必要であることは言うまでもない。

本変形例に係る位相差顕微鏡では、位相リング（第１位相リング７０ｂ、及び第２位相リング７１ｂ）を設けることによって、位相差観察か可能となる。位相差観察によって、観察対象が透明な試料であっても、その屈折率差による明瞭な像を観察することが可能となる。

（第４の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第４の実施形態について説明する。
上記第１、第２及び第３の実施形態では、透過型顕微鏡において、ターレットに収納された複数のレンズのうち光軸上に配置されるレンズを交換することによって、光学部材１１の焦点距離（即ち、屈折力）を変更することによって、作動距離ＷＤ変更する構成であった。本実施形態では、顕微鏡において、変換レンズとしての光学部材１１自体が可変焦点レンズを有し、この可変焦点レンズの焦点距離の変化に応じて作動距離が変更される。
本実施形態に係る顕微鏡を透過型顕微鏡１ｃといい、透過型顕微鏡１ｃの光学系を顕微鏡光学系３０ｃという。

図１１は、本実施形態に係る顕微鏡光学系３０ｃの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る顕微鏡光学系３０ｃ（図１１）と第１の実施形態に係る顕微鏡光学系３０（図２）とを比較すると、光学部材１１ｃが異なる。ここで、他の構成要素が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略し、本実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

光学部材１１ｃは、可変焦点レンズ８０ｃと電圧印加部（不図示）とを備える。可変焦点レンズ８０ｃは、電圧印加部によって印加される電圧に基づいて焦点距離が変更されるレンズであり、光軸３１上において対物レンズ１０の像側焦点面Ｆの位置に設置される。したがって、上述した原理に基づいて、可変焦点レンズ８０ｃの焦点距離が変更されても、本実施形態に係る透過型顕微鏡の結像倍率βは不変である。

可変焦点レンズ８０ｃは、一例として液晶レンズであり、液晶に印加される電圧の大きさに応じて、液晶の結晶の角度を変化させることによって屈折率を変化させ、その結果焦点距離が変更される。可変焦点レンズ８０ｃは、屈折力可変レンズの一例であり、液晶レンズのような液体レンズとすることができる。図１１において、可変焦点レンズ８０を両凹負レンズとして表示しているが、負レンズでも正レンズであってもよい。焦点距離が可変であれば、その可変の範囲で作動距離ＷＤを変えられることは、先に図２などで原理説明を行った通りである。

電圧印加部（不図示）は、可変焦点レンズ８０ｃに電気信号を付与することによって可変焦点レンズ８０ｃに電圧を印加して可変焦点レンズ８０ｃの屈折力を切替える。電圧印加部は、屈折力変換手段の一例である。電圧印加部が可変焦点レンズ８０ｃに印加する電圧は、制御部４１ｃによって制御される。つまり、制御部４１ｃは、電圧印加部によって可変焦点レンズ８０ｃの焦点距離（即ち、屈折力）を変更する。制御部４１ｃは、作動距離変更部の一例である。

可変焦点レンズ８０ｃに印加される電圧の値は、一例として制御装置４０ｃの記憶部４２ｃに印加電圧情報４３ｃとして記憶される。印加電圧情報４３ｃは、可変焦点レンズ８０ｃに印加される電圧の値である印加電圧値を培養容器２０の各層の底面毎に示す情報である。制御部４１ｃは、記憶部４２ｃから印加電圧情報４３ｃを読み出し、読み出した印加電圧情報４３ｃに基づいて、観察面Ｏに応じて可変焦点レンズ８０ｃに印加される電圧を制御する。

なお、印加電圧情報は、透過型顕微鏡１ｃの外部のデータベースに記憶されてもよい。印加電圧情報４３ｃが透過型顕微鏡１ｃの外部のデータベースに記憶される場合、制御装置４０ｃとこのデータベースとは通信可能であり、制御部４１ｃはこのデータベースから印加電圧情報を読み出し、読み出した印加電圧情報に基づいて可変焦点レンズ８０ｃに印加される電圧を制御する。

なお、本実施形態では、観察面Ｏに応じて可変焦点レンズ８０ｃの焦点距離が変更されて作動距離ＷＤが変更される場合の一例について説明したが、これに限らない。観察面Ｏに応じて、可変焦点レンズ８０ｃの焦点距離が変更されて、かつ対物レンズ１０のステージ９に対する光軸上の相対位置を変更することによって、作動距離ＷＤを変更してもよい。この場合、対物レンズ１０と可変焦点レンズ８０との間隔が対物レンズ１０の焦点距離に等しく配置された状態で、一体的に光軸方向に移動する構成とする場合には、前述のとおり、顕微鏡としての結像倍率を一定に維持することができる。対物レンズ１０のステージ９に対する光軸上の相対位置は、制御部４１ｃによって変更される。制御部４１ｃは、相対位置変更部の一例である。

以上に説明したように、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１ｃ）では、光学部材１１は液体レンズなどの屈折力可変レンズ（本実施形態において、可変焦点レンズ８０ｃ）と屈折力可変レンズ（本実施形態において、可変焦点レンズ８０ｃ）の屈折力を切り換える屈折力変換手段（本実施形態において、電圧印加部）とを備え、作動距離変更部（本実施形態において、制御部４１）は、屈折力変換手段（本実施形態において、電圧印加部）によって屈折力可変レンズ（本実施形態において、可変焦点レンズ８０ｃ）の屈折力を変更する。
さらに、図１１に示した第４実施形態による屈折力可変レンズの構成を、図５及び図６で示した第３実施形態に示した光学部材１１と組み合わせることが可能である。この場合、光学部材１１による作動距離の切り換えの際に、屈折力可変レンズの屈折力（即ち焦点距離）を僅かに変化させることによって、作動距離の微調節を迅速に行うことが可能となり、より高精度の観察を高速に行うことが可能となる。

この構成により、本実施形態に係る顕微鏡では、対物レンズや反射ミラーを光軸方向に数十センチメートルに渡って移動させるメカニカルな駆動を行う場合に比べてより迅速に作動距離ＷＤを変更できる。また、本実施形態に係る顕微鏡では、合焦を行うための機構の耐久性をメカニカルな駆動を行う場合に比べて向上させることができる。

また、本実施形態に係る顕微鏡（本実施形態において、透過型顕微鏡１ｃ）では、培養容器２０を配置するステージ９と、対物レンズ１０のステージ９に対する光軸上の相対位置を変更する相対位置変更部とをさらに備えることが可能である。例えば、作動距離ＷＤを変化させる場合に対物レンズ１０のステージ９に対する光軸上の相対位置を変更させて、可変焦点レンズの焦点距離の変化量の不足を補うことができる。
なお、上述した変換レンズの切替や可変焦点レンズによる作動距離ＷＤの変更の際に、対物レンズ１０の個別の移動を加えることにより、作動距離変更の際の焦点合わせの精度や結像性能を向上することが可能である。

なお、上述した実施形態における顕微鏡は、細胞培養装置に備えられてもよい。つまり、この細胞培養装置は、複数の観察面が積層された培養容器を観察するための顕微鏡であって、対物レンズと、結像レンズと、対物レンズ１０と結像レンズ１３との間の光軸上に配置される焦点距離が可変である光学部材と、光学部材１１の焦点距離ｆｖを変更することによって複数の観察面Ｏのうちの観察面から対物レンズ１０までの作動距離を変更する作動距離変更部と、前記培養容器を配置するステージと、を備える顕微鏡を備える。
上述した実施形態における顕微鏡を備える細胞培養装置では、観察面Ｏに応じて作動距離ＷＤを簡便に変更することができるため、複数の観察面Ｏが積層された培養容器２０を簡便に観察することができる。しかも、作動距離ＷＤの変更においても結像倍率を一定に保つことが可能である。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ…透過型顕微鏡、１０…対物レンズ、１３…結像レンズ、３１…光軸、１１、１１ｃ…光学部材、４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…制御部、ｆｖ…焦点距離、ＷＤ…作動距離

Claims (7)

1. 複数の観察面が積層された培養容器を観察するための顕微鏡であって、
   対物レンズと、
   結像レンズと、
   前記対物レンズと前記結像レンズとの間の光軸上に配置される焦点距離が可変である光学部材と、
   前記光学部材の前記焦点距離を変更することによって前記複数の観察面のうちの第１観察面から第２観察面へ作動距離を変更する作動距離変更部と、
   前記作動距離変更部によって制御されるレンズ切替部と、
   を備え、
   前記光学部材は、光軸の周方向に焦点距離が互いに異なる複数の第１レンズを備え、
   前記光学部材は、前記複数の第１レンズを光軸方向の位置が互いに異なる複数の組に分けて備え、
   前記複数の第１レンズは、それぞれ前記光軸方向に配置された複数のレンズ要素で構成され、
   前記光学部材は、前記培養容器、前記対物レンズ、および前記結像レンズとの前記光軸上の距離が一定に保たれた状態で、前記レンズ切替部が前記複数の第１レンズのうち前記光軸上に配置される第２レンズを切り替えることによって焦点距離が可変であり、
   前記レンズ切替部によって前記光軸上に配置される前記第２レンズにおいて、当該第２レンズは前記対物レンズの像側焦点よりも物体側または像側のいずれか一方に配置されており、かつ、前記複数のレンズ要素の合成主点と前記対物レンズの像側焦点とが一致している、
   顕微鏡。
2. 前記レンズ切替部とは、ターレットである、
   請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記培養容器を載置するステージと、
   前記対物レンズの前記ステージに対する光軸上の相対位置を変更する相対位置変更部とをさらに備える、請求項１または２に記載の顕微鏡。
4. 開口絞りの位置に、光軸外の周辺部に開口を有する斜光絞りを備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
5. 開口絞りの位置と、前記開口絞りの位置と共役な前記対物レンズの瞳位置に位相リングをそれぞれ備える、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の顕微鏡。
6. 開口絞りの位置にバンドパスフィルターまたは遮光板を備える、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の顕微鏡。
7. 複数の観察面が積層された培養容器を観察するための細胞培養装置であって、
   対物レンズと、
   結像レンズと、
   前記対物レンズと前記結像レンズとの間の光軸上に配置される焦点距離が可変である光学部材と、
   前記光学部材の前記焦点距離を変更することによって前記複数の観察面のうちの第１観察面から第２観察面へ作動距離を変更する作動距離変更部と、
   前記培養容器を載置するステージと、
   前記作動距離変更部によって制御されるレンズ切替部と、
   を備え、
   前記光学部材は、前記光軸の周方向に焦点距離が互いに異なる複数の第１レンズを備え、
   前記光学部材は、前記複数の第１レンズを光軸方向の位置が互いに異なる複数の組に分けて備え、
   前記複数の第１レンズは、それぞれ前記光軸方向に配置された複数のレンズ要素で構成され、
   前記光学部材は、前記培養容器、前記対物レンズ、および前記結像レンズとの前記光軸上の距離が一定に保たれた状態で、前記レンズ切替部が前記複数の第１レンズのうち前記光軸上に配置される第２レンズを切り替えることによって焦点距離が可変であり、
   前記レンズ切替部によって前記光軸上に配置される前記第２レンズにおいて、当該第２レンズは前記対物レンズの像側焦点よりも物体側または像側のいずれか一方に配置されており、かつ、前記複数のレンズ要素の合成主点と前記対物レンズの像側焦点とが一致している、
   細胞培養装置。

Images