一種拍攝裝置的製作方法

2023-12-12 12:03:12 2

本發明涉及一種拍攝裝置及其拍攝方法，對以與液體共同承載於試樣容器中的活體試樣作為拍攝對象物進行拍攝，特別涉及拍攝照明。

背景技術：

在醫療和活體科學進行著以下實驗：在板狀的試樣容器(例如被稱為微板、微量滴定板等)的各孔中注入液體或膠狀的流體(例如培養液、培養基等)，以在此培養的細胞等為試樣進行觀察、測量，所述板狀的試樣容器排列設有多個例如被稱為孔的凹部。近年來，開始利用ccd照相機等拍攝並進行數據化，採用各種圖像處理技術對該圖像數據進行處理以供觀察和分析。

這種拍攝裝置存在以下問題：因照明光在液面的彎液面折射而致使尤其在孔的周緣部圖像亮度不足。為應對該問題，在本發明申請人之前公開的日本特開2015-118036號公報記載的技術中，通過將拍攝光學系統設為具有物體側超心(hypercentric)特性，能夠對因折射而行進方向朝離開光軸的方向彎曲的光進行高效的集光。

為了觀察更細微的結構，可以考慮提高拍攝光學系統的拍攝倍率。另外，使用的孔的尺寸也是多種多樣的。這些情況下，尤其在拍攝視場比一個孔的尺寸小時，產生拍攝視場內包含受到彎液面的影響的區域的情況和不包含受到彎液面的影響的區域的情況。在利用上述的拍攝光學系統對不包含受到彎液面的影響的區域進行拍攝時，拍攝視場的周緣部發生光量下降，有可能導致有效的拍攝視場變窄。

技術實現要素：

本發明是鑑於上述問題而提出的，本發明的目的在於，提供一種拍攝裝置，在對與液體共同承載於試樣容器中的活體試樣進行拍攝中，利用考慮彎液面的影響的拍攝光學系統，即使在不受彎液面的情況下也能獲得良好圖像品質的圖像。

本發明的一實施方式提供一種拍攝裝置，將活體試樣作為拍攝對象物進行拍攝，所述活體試樣與液體共同承載於底面具有透光性的試樣容器中，為實現所述目的，其特徵在於，所述拍攝裝置包括：保持單元，保持所述試樣容器；拍攝光學系統，與由所述保持單元保持的所述試樣容器相向配置，具有物體側超心特性；拍攝元件，對由所述拍攝光學系統成像的所述拍攝對象物的像進行拍攝；以及照明單元，從隔著由所述保持單元保持的所述試樣容器與所述拍攝光學系統相反的一側對所述拍攝對象物進行照明，所述照明單元具有光源和向所述拍攝對象物所在的試樣面入射所述光源出射的光的照明光學系統；所述照明光學系統的光軸與所述拍攝光學系統的光軸為同軸，出射光瞳位置位於所述照明光學系統和所述拍攝光學系統之間；所述保持單元將所述試樣面配置在所述出射光瞳位置和所述拍攝光學系統之間。

這樣構成的發明中，從所述照明光學系統出射的光通過出射光瞳位置後入射試樣面。因此，試樣面入射具有離開拍攝光學系統的光軸方向分量的光線。另一方面，拍攝光學系統具有能夠將從試樣面出射的具有所述離開光軸方向分量的光線導向拍攝元件的物體側超心特性。因此，通過將所述照明光學系統和拍攝光學系統進行組合，能夠以良好的圖像品質對不受彎液面影響的活體試樣進行拍攝。

如上所述，根據本發明，通過將照明光學系統和拍攝光學系統進行組合，能夠以良好的圖像品質對不受彎液面影響時的拍攝對象物進行拍攝，所述照明光學系統向試樣面入射具有離開光軸方向分量的光線，所述拍攝光學系統能夠向拍攝元件良好的入射具有所述方向分量的光。

附圖說明

圖1是示出本發明的一實施方式的拍攝裝置的示意結構的圖。

圖2是示出照明光學系統的詳細結構和光線圖的圖。

圖3a-3b是示出從第一和第二照明光學系統出射的照明光的圖。

圖4a-4b是示出孔拍攝時的情形的圖。

圖5是示出對比拍攝視場大的孔進行拍攝的情形的第一圖。

圖6是示出對比拍攝視場大的孔進行拍攝的情形的第二圖。

圖7是示出利用第二照明光學系統進行拍攝的圖。

圖8a-8b是示例將一個孔分割為多個圖像的方法的圖。

圖9是示出本實施方式的拍攝處理的流程圖。

附圖標記說明

1：拍攝裝置

10：照明部(照明單元)

12：支架(保持單元)

13：拍攝部

14：控制部

15：驅動機構

101：光源(其他光源)

103：集光透鏡(其他集光透鏡)

104：分束鏡

106：聚光鏡(照明光學系統)

111：光源(光源)

112：集光透鏡(照明光學系統)

113：孔徑光闌(照明光學系統)

114：視場光闌(照明光學系統)

131：物鏡(拍攝光學系統)

132：低倍率用遠焦系統(拍攝光學系統)

133：高倍率用遠焦系統(拍攝光學系統)

135：成像透鏡(拍攝光學系統)

136：拍攝元件

146：光源控制部(光源控制單元)

c1、c2：光源像

w：孔

wp：孔板(試樣容器)

具體實施方式

圖1是示出本發明的一實施方式的拍攝裝置的示意結構的圖。該拍攝裝置1是對注入形成於孔板wp的上方面的被稱為孔w的凹部的液體中培養的細胞、細胞集落、細菌等(以下稱為「細胞等」)的活體試樣進行拍攝的裝置。

孔板wp通常使用於製藥和生物科學領域。孔板wp具有平板形狀的板形狀，在孔板wp上排列有多個該板的上方面開口的筒狀孔w。各個孔w例如具有大致圓形截面，底面透明且平坦，具有透光性。孔w的截面和底面形狀不限於此。例如截面也可以為矩形，底面也可以是彎曲的。

一個孔板wp的孔w的數量可以是任意的，可以使用例如96個(12×8的矩陣排列)的孔板wp。各個孔w的直徑和深度典型的有數mm左右。該拍攝裝置1將成為拍攝對象的孔板的尺寸和孔的數量不限於上述數值，可以是任意的，通常使用例如6至384孔的孔板。並且，不限於具有多個孔的孔板，例如該拍攝裝置1也可對例如在被稱為碟子的平坦型容器中培養的細胞等進行拍攝。

孔板wp的各個孔w被注入規定量的液體作為培養基m，在規定的培養條件下培養的該液體中的細胞等成為該拍攝裝置1的拍攝對象物。培養基m可以是添加了適當試劑的培養基，也可以是以液狀投入孔w後進行膠化了的培養基。如下所述，該拍攝裝置1可以將例如在孔w的內底面培養的細胞等作為拍攝對象物。通常使用的液量為50至200ml左右。

拍攝裝置1包括照明部10、支架12、拍攝部13及控制部14，所述照明部10配置於裝置1的上部，所述支架12在照明部10的下方保持孔板wp，所述拍攝部13配置於支架12的下方，所述控制部14具有控制這些各個部的動作的cpu141。支架12與孔板wp的下方面周緣部抵接以保持孔板wp大致呈水平姿態，所述孔板wp將培養基m和試樣共同承載於各個孔w。

照明部10包括兩個光源101、111。作為光源101、111，可以使用例如白色led(lightemittingdiode)。從光源111出射的光經由集光透鏡(collectorlens)112入射分束鏡104。另一方面，從光源101出射的光經由反射鏡102折返光程，經由集光透鏡103入射分束鏡104。從分束鏡104出射的光線經由反射鏡105行進方向變更為(-z)方向，即鉛直向下方向，經由聚光鏡106向下出射。出射的光從被支架12支撐的孔板wp的上方入射至少一個孔w，照明孔w內的拍攝對象物。

如上所述，在該實施方式的照明部10中，兩個照明光學系統即第一照明光學系統100和第二照明光學系統110以將一部分結構共有的狀態並存，所述第一照明光學系統100以光源101為其光源，由反射鏡102、集光透鏡103、分束鏡104、反射鏡105及聚光鏡106等構成，所述第二照明光學系統110以光源111為其光源，由集光透鏡112、分束鏡104、反射鏡105及聚光鏡106等構成。

光源101、111利用設置於控制部14的光源控制部146控制點亮，按照光源控制部146的控制信號有選擇地點亮。因此，照明部10可以將第一照明光和第二照明光有選擇地入射孔w，所述第一照明光從具有光源101的第一照明光學系統100出射，所述第二照明光從具有光源111的第二照明光學系統110出射。第一照明光和第二照明光經由分束鏡104合成，能夠以同軸出射。即，從聚光鏡106出射的第一照明光的中心軸與第二照明光的中心軸一致。

圖2是示出照明光學系統的詳細結構和光線圖的圖。在圖2中，為清楚地示出光程，對所述共有一部分結構的第一照明光學系統100和第二照明光學系統110分開進行記載。並且，出於相同目的，將被反射鏡和分束鏡彎折的光軸圖示為直線。因此，省略了具有彎折光軸作用的反射鏡102、105和分束鏡104的記載。

在第一照明光學系統100中，從光源101出射的光由集光透鏡103集光，經由聚光鏡(condenserlens)106朝向存在拍攝對象物的細胞等的試樣面出射。通常使用的試樣面為孔底面wb(參照圖3a、圖3b等)。集光透鏡103使光源101的像成像在集光透鏡103和聚光鏡106之間。即，光源像c1形成在集光透鏡103和聚光鏡106之間。並且，通過配置集光透鏡103和聚光鏡106，使光源像c1位於聚光鏡106的前側(光源側)焦點位置，並使來自聚光鏡106朝向試樣面的主光線與點劃線表示的光軸平行。即，第一照明光學系統100構成遠心(telecentric)照明。

根據需要，在光源101的光出射面配置孔徑光闌107，規定由集光透鏡103形成的光源像c1的大小。利用孔徑光闌107，能夠調整照明na(數值孔徑)。並且，根據需要，在集光透鏡103的後側且比共軛點靠前側配置視場光闌108。由此，僅對需要拍攝的範圍進行照明，能夠防止拍攝光學系統發生光暈。

在第二照明光學系統110中，從光源111出射的光由集光透鏡112集光，經由聚光鏡106朝向試樣面出射。集光透鏡112具有折射特性，使光源111的光源像c2位於聚光鏡106的後側，比試樣面靠前側。

根據需要，在光源111的光出射面配置孔徑光闌113，規定由集光透鏡112和聚光鏡106形成的光源像c2的大小。利用孔徑光闌113，能夠調整照明光na。並且，根據需要，在集光透鏡112和聚光鏡106之間配置視場光闌114。由此，僅對需要拍攝的範圍進行照明，能夠防止拍攝光學系統發生光暈。

兩個照明光學系統100、110共用聚光鏡106。為使共用成為可能，分束鏡104設置在各自的集光透鏡和聚光鏡之間。更具體地，分束鏡104在第一照明光學系統100中配置在滿足比集光透鏡103(設有視場光闌108時為視場光闌108)靠後側且比聚光鏡106靠前側的條件的位置，並且在第二照明光學系統110中配置在滿足比集光透鏡112(設有視場光闌114時為視場光闌114)靠後側且比聚光鏡106靠前側的條件的位置。

返回圖1繼續對拍攝裝置1進行說明。在由支架12保持的孔板wp的下方，設有對孔w內的細胞等的拍攝對象物進行拍攝的拍攝部13。在拍攝部13中，在孔板wp的正下方位置配置有物鏡131。物鏡131的光軸朝向鉛直方向，與第一、第二照明光學系統100、110的光軸成為同軸。從照明部10出射從孔w的上方入射液體的光照明拍攝對象物，從孔w底面向下方透過的光入射物鏡131。物鏡131的下方以能夠切換的方式設有低倍率用遠焦系統132和高倍率用遠焦系統133。

即，利用未圖示的驅動機構能夠將低倍率用遠焦系統132和高倍率用遠焦系統133沿水平方向一體地移動，選擇其中一個定位於物鏡131的正下方位置。如圖1的實線所示，在高倍率用遠焦系統133定位於物鏡131的正下方位置的狀態下，構成為包括物鏡131和高倍率用遠焦系統133的高倍率拍攝光學系統。此時，能夠以高倍率對拍攝對象物的比較窄的範圍進行拍攝。另一方面，如圖1的虛線所示，在低倍率用遠焦系統132定位於物鏡131的正下方位置的狀態下，構成為包括物鏡131和低倍率用遠焦系統132的低倍率拍攝光學系統。此時，能夠以低倍率對拍攝對象物的比較廣的範圍進行拍攝。

從低倍率用遠焦系統132或者高倍率用遠焦系統133出射的光經由反射鏡134折返，經由成像透鏡135入射拍攝元件136。如下所述，由物鏡131、低倍率用遠焦系統132及成像透鏡135等構成的拍攝光學系統，具有物體側超心的光學特性。另一方面，由物鏡131、高倍率用遠焦系統133及成像透鏡135等構成的拍攝光學系統，具有物體側遠心的光學特性。

拍攝元件136是具有二維的受光面的面圖像傳感器，可以使用例如ccd傳感器或者cmos傳感器。利用成像元件對由成像透鏡135在拍攝元件136的受光面成像的拍攝對象物的像進行拍攝。拍攝元件136將受光的光學像轉換成電信號以圖像信號輸出。這樣的拍攝方法能夠以非接觸、非破壞且非侵襲的方式對拍攝對象即細胞等進行拍攝，能夠抑制拍攝給細胞等帶來的損害。拍攝部13各個部的動作由設置在控制部14的拍攝控制部143控制。

從拍攝元件136輸出的圖像信號發送控制部14。即，圖像信號輸入到設置在控制部14的ad轉換器(a/d)144被轉換成數字圖像數據。cpu141基於接收的圖像數據執行適當的圖像處理。控制部14進一步包括圖像存儲器147和存儲器148，但是這些也可以構成為一體，所述圖像存儲器147用於記憶保存圖像數據，所述存儲器148用於記憶保存cpu141需要執行的程序和由cpu141生成的數據。並且，也可以通過大容量存儲器和半導體存儲器的適當組合來實現圖像存儲器147和存儲器148。cpu141通過執行存儲在存儲器148的控制程序使裝置各個部動作，進行各種拍攝處理和運算處理。

拍攝部13構成為，利用設置在控制部14的機械控制部145能夠沿水平方向和鉛直方向移動。具體地，通過機械控制部145按照cpu141的控制指令使驅動機構15動作，使拍攝部13沿水平方向移動，從而拍攝部13相對孔w沿水平方向移動。並且，通過向鉛直方向移動來進行焦距調整。在拍攝視場內容納有整個一個孔w的狀態下進行拍攝時，機械控制部145使拍攝部13沿水平方向定位，使得物鏡131的光軸與該孔w的中心一致。

另外，如圖1的虛線箭頭所示，驅動機構15在使拍攝部13沿水平方向移動時，使照明部10和拍攝部一體地相對移動。即，照明部10配置成出射光的中心與物鏡131的光軸大致一致，當拍攝部13沿水平方向移動時，與其聯動地移動。由此，不管是哪個孔w被拍攝時，使來自照明部10的光線束的中心時常位於物鏡131的光軸上，針對各個孔w的照明條件成為恆定，能夠良好地維持拍攝條件。

此外，控制部14設有接口(if)部142。接口部142除具有接收用戶的操作輸入和向用戶進行處理結果等信息提示的用戶接口功能外，還具有與經由通信線路連接的外部裝置之間進行數據交換的功能。雖然省略了示圖，但是為實現用戶接口功能，接口部142連接有接收用戶的操作輸入的輸入接收部和向用戶顯示輸出消息和處理結果等的顯示部。

需要說明的是，所述的控制部14的結構與普通的計算機裝置的結構基本上相同。因此，拍攝裝置1包括的控制部14可以使用所述的包括硬體的專用裝置，另外也可以使用在個人計算機和工作站等的通用處理裝置中安裝用於實現下述處理功能的控制程序的結構。即，可以利用通用的計算機裝置作為該拍攝裝置1的控制部14。利用通用處理裝置時，只要該拍攝裝置1具備用於使拍攝部13等各個部動作所需的最小限度的控制功能即可。

圖3a和3b是示出從第一和第二照明光學系統出射的照明光的圖。更具體地，圖3a示出從第一照明光學系統100出射的第一照明光l1，圖3b示出從第二照明光學系統110出射的第二照明光l2。如圖3a所示，從以光源101作為光源的第一照明光學系統100的聚光鏡106出射的第一照明光l1，主光線以平行的狀態入射分布拍攝對象物的試樣面即孔w的底面wb。即，第一照明光學系統100構成出射光瞳位置位於無限遠的遠心照明。

另一方面，如圖3b所示，從以光源111為光源的第二照明光學系統110的聚光鏡106出射的第二照明光l2，朝向第二照明光學系統110的光軸方向行進，在比孔底面wb靠上方，即從照明光學系統看在靠近側與光軸交叉。即，從第二照明光學系統110看，第二照明光l2的光程的光源111(更嚴格指孔徑光闌113)的像成像的出射光瞳位置pp，位於比分布拍攝對象物的試樣面即孔底面wb更近的位置。

更詳細地，在利用第二照明光學系統110照明時，光源111的像成像於出射照明光l2的聚光鏡106的輸出端和拍攝光學系統的物鏡131之間。即，在該位置有對於光源111的共軛點。並且，支架12保持孔板wp，使得使拍攝對象物分布的試樣面即孔底面wb位於該共軛點和物鏡131之間。因此，入射孔底面wb的照明光的主光線具有離開第二照明光學系統110和物鏡131的光軸方向的方向分量。第二照明光學系統110的出射光瞳位置、光源111的像的位置及對於光源111的共軛點的位置一致。

如上所述，兩個照明光學系統100、110的出射光瞳位置互不相同，如下所述，在對孔w的拍攝中根據需要對其區分使用。需要說明的是，拍攝中使用了頻閃照明。即，利用拍攝部13進行拍攝時僅在短時間出射照明光。因此，光源控制部146能夠通過選擇點亮兩個光源101、111中的任一個來實現照明光的切換。以下，對區分使用這些照明光學系統100、110的具體的實施方式進行說明。

圖4a和4b是示出孔拍攝時的情形的圖。更具體地，圖4a是示出孔拍攝時的光的路線的圖，圖4b是示出孔和拍攝視場之間關係的圖。拍攝對象物即承載細胞等的孔w裝有以液狀注入的培養基m。因此，從孔w的上方入射的照明光l經由培養基m的液面入射有拍攝對象物的孔底面wb(試樣面)。液面通常形成有凹陷的彎液面，照明光l由此發生折射並從孔w的中心向外彎曲。在孔w的中心附近折射小，越靠近孔w的周緣部折射就越大。

包括物鏡131的拍攝光學系統構成物體側超心光學系統，具有將所述向外彎曲的光高效集光並導向拍攝元件136的功能。即，能夠將離開透鏡的光軸位置的傾斜向外入射的光成像於拍攝元件136。因此，如圖4b所示，該拍攝光學系統適用於在拍攝視場v中容納整個一個孔w進行拍攝的情形。這一點也被日本特開2015-118036號公報所公開。

如圖4b所示，以低倍率對口徑比較小的孔w進行拍攝的情形下，拍攝視場v能夠包含整個一個孔w。另一方面，在對承載於例如口徑大的孔(例如6孔板的孔)的拍攝對象物進行拍攝的情形等下，因為作為拍攝對象的區域的尺寸比拍攝視場的尺寸相對的大，有時拍攝視場v不能包含整個孔w。

圖5和圖6是示出孔尺寸比拍攝視場的尺寸大時的拍攝情形的圖。更具體地，圖5示出拍攝視場中不包含孔周緣部時的拍攝，圖6示出拍攝視場中包含孔周緣部時的拍攝。在此，對以低倍率對比所述說明的口徑大的孔w進行拍攝的情形進行說明。對作為拍攝對象的區域的尺寸比拍攝視場v的尺寸大的情形可以適用相同的想法，例如承載於稱為碟子的大口徑的淺型容器的拍攝對象物進行拍攝的情形。

當需要拍攝的區域比拍攝視場廣時，可以考慮通過將該區域分割成多個圖像進行拍攝並利用圖像處理合成這些圖像，來製作表示需要拍攝的整個區域的圖像。此時，為使作成的圖像確保預期的圖像品質，有必要將合成前的每幅圖像的品質作成更好的品質。因此下面對應留意的事項進行說明。

如圖5所示，拍攝視場v僅包含離開孔w的周緣部wp的中央部的區域時，培養基m表面的彎液面給光程帶來的影響非常小。因此，在遠心照明中，入射到物鏡131的光軸附近的光被集光入射拍攝元件136，但在離開光軸的位置發生由入射光和光學系統之間的主光線的傾斜的差異引起的偏移。

即，物鏡131側以在液面折射為前提，在離開光軸位置成為如圖5的點線所示的接收主光線向外傾斜的光的結構，但由於通過孔w的光在彎液面不發生折射直行，因此入射光的主光線的傾斜與受光側的主光線的傾斜不一致。由此有時尤其在拍攝視場v的周緣部畫質劣化，具體來講圖像變暗或者由於照明光僅從物鏡的集光範圍的一部分方向入射導致像的看法發生變化。

另一方面，如圖6所示，當拍攝視場v包含孔w的周緣部wp或者被設定為與其非常近的區域時，因在孔周緣部wp的附近由彎液面折射的光的主光線的傾斜與受光側的主光線的傾斜基本一致，能夠高效集光。與其相對，隔著物鏡131的光軸在與孔周緣部wp相反的一側的靠近孔中央部的部分，如圖5的情況同樣，因直行的光入射具有與假設在彎液面折射的主光線相同傾斜的物鏡131，仍然發生畫質劣化。

將拍攝部13的物理性拍攝視場v中的能夠確保圖像品質的區域考慮為有效的拍攝視場時，在遠心照明和超心拍攝光學系統的組合中，當拍攝視場v內的區域如上所述不受彎液面的影響時，有效的拍攝視場變得更窄。因此，在該實施方式中除構成遠心照明的第一照明光學系統100之外設置了第二照明光學系統110，所述第二照明光學系統110能夠在不受彎液面影響時獲得良好的圖像品質。

圖7是示出利用第二照明光學系統進行拍攝的圖。如上所述，第二照明光學系統110的從聚光鏡106出射的照明光l2，主光線具有朝向光軸方向的傾斜。因此，在沒有彎液面的影響時，入射孔w的底面wb的照明光的主光線不能互相平行。在該實施方式中從第二照明光學系統110看第二照明光學系統110的出射光瞳位置pp位於比孔底面wb更近側，因此入射孔底面wb的照明光l2其主光線從物鏡131的光軸向外擴大。

如圖7所示，如果此時使主光線的傾斜與物鏡131側的主光線的傾斜一致，透過孔底面wb的光由物鏡131集光，最終被導向拍攝元件136。因此，能夠以良好的圖像品質對整個拍攝視場v進行拍攝，能夠將整個物理性的拍攝視場v用作有效的拍攝視場。

從根據拍攝光學系統的特性調整照明光的入射方向的觀點上，也可以通過例如在物鏡131的入射光瞳位置配置點光源，理論上也能獲得同樣的效果。但是，從將點光源配置於試樣面的正上方位置的必要性出發，有可能發生光源和孔板wp之間的幹涉或，因光源發熱使試樣變質等問題，因此不現實。

如所述實施方式所述，如果由利用多個透鏡傳遞從光源111出射的光的照明光學系統構成所述照明，通過適當組合透鏡、光闌等，能夠實現根據拍攝光學系統的特性最優化的照明光學系統。例如，如果使照明光學系統110的光源111的共軛點與物鏡131的入射光瞳位置一致，能夠利用物鏡131將超過共軛點離開光軸的方向行進的照明光高效的導向拍攝元件136。

如上所述，在該實施方式的拍攝裝置1中，作為與具有超心特性的拍攝光學系統組合的照明光學系統裝備有第一照明光學系統100和第二照明光學系統110，所述第一照明光學系統100適合對受到彎液面影響的區域進行拍攝，所述第二照明光學系統110適合對不受彎液面影響的區域進行拍攝。在需要對比拍攝部13的拍攝視場v廣的區域進行拍攝時，通過在受到彎液面影響的區域和不受彎液面影響的區域區分使用照明光學系統對多個圖像進行拍攝，能夠使將其合成的圖像具有良好的品質。

圖8a和8b是示例將一個孔分割成多個圖像的方法的圖。更具體地，圖8a示出將孔w分割為多個圖像時的圖像分配的一例，圖8b示出為獲得所述圖像拍攝部13的移動路徑的圖。圖8a分別用實線矩形示出通過部分重合覆蓋整個孔w的多個圖像，為易於識別多個矩形，在將各矩形的對角線用點線表示，並用黑圓點表示其重心。矩形的重心位置相當於拍攝時物鏡131的光軸與孔底面wb相交的位置。

在圖8a示出的分配例中，整個孔w被分割為11張圖像。在孔w的中央部，以在拍攝視場內不包含孔周緣部wp的方式設定圖像的配置。如上所述應使用第二照明圖像系統110對不包含孔周緣部wp的圖像進行拍攝。另一方面，在拍攝視場內包含孔周緣部進行拍攝的圖像中，圖像配置成至少圖像的重心位於孔w的內部。而且，應使用第一照明圖像系統100進行拍攝。由此，能夠在比重心位置靠外側(靠近孔周緣部wp的一側)減小照明側和受光側之間的主光線的傾斜的差距，能夠抑制畫質劣化。

圖8b示出將孔w分割成多個圖像時拍攝部13的移動路徑的一例。在該實施方式的拍攝裝置1中，拍攝部13和照明部10相對被搭載於支架12上的孔板wp一體地水平移動。通過將拍攝部13沿孔板wp的底面向x方向和y方向移動，並在適當的相對位置進行拍攝，能夠取得圖8a所示的多個圖像。圖8b示出此時的拍攝部13的行進移動路徑，更準確地是被設置於拍攝部13的物鏡131的光軸與孔底面wb的交點的軌跡。

以黑圓點表示的點p1～p11，分別對應圖8(a)所示的多個圖像的重心位置。並且，由於各圖像的重心位置也是該圖像被拍攝時物鏡131的光軸的位置，當以物鏡131的光軸依次通過這些點p1～p11的方式作成拍攝部13(和照明部10)的行進移動匹配，在物鏡131的光軸位置到達這些點p1～p11時利用拍攝部13進行拍攝，能夠通過一系列的行進移動取得必要的圖像。從這個意義上，將與p1～p11對應的拍攝部13的位置稱為「拍攝位置」。如果圖像的分配確定，可以與其對應的設定拍攝位置。並且，將拍攝部13的行進移動的物鏡131的光軸位置的始點表示為符號ps，終點表示為符號pe。

圖9是示出該實施方式的拍攝處理的流程圖。cpu141基於事先作成的控制程序使裝置各部進行規定的動作，通過執行圖9所示的拍攝處理，能夠取得例如圖8a所示的多個圖像。最初利用按照機械控制部145的控制指令動作的驅動機構15，將拍攝部13定位於規定的開始位置(步驟s101)。圖8b所示的始點ps對應此時的物鏡131的光軸位置。需要說明的是，在此雖然僅對拍攝部13的行進移動進行說明，但是如上所述伴隨拍攝部13的移動照明部10也在移動，使照明光的光中心與物鏡131的光軸時常一致。

接著，基於事先設定的行進移動匹配，拍攝部相對孔w開始行進移動(步驟s102)。當拍攝部13到達與終點ps對應的結束位置時，處理結束(步驟s103)。在到達結束位置為止的期間，每當拍攝部13到達與點p1～p11對應的任一拍攝位置時(步驟s104)，執行步驟s105～107進行拍攝。對於拍攝部13位於哪個位置，可以基於例如安裝在拍攝部13的位置傳感器(未圖示)的輸出信號進行檢測。

即，按照當前拍攝部13所處的拍攝位置選擇照明光學系統(步驟s105)。具體地，在當前的拍攝部13位置的拍攝視場v中包含孔周緣部wp時選擇第一照明光學系統100，不包含孔周緣部wp時選擇第二照明光學系統110。在圖8a和圖8b的示例中，在與p5～p7對應的拍攝位置選擇第二照明光學系統110，在與之外的點p1～p4、p8～p11對應的拍攝位置選擇第一照明光學系統100。如上所述照明光學系統100、110的選擇配置相當於本發明的「配置工序」的一例。

接著，通過將被選擇的照明光學系統的光源點亮規定時間頻閃照明拍攝對象物，拍攝元件136與其同步進行拍攝，取得1張圖像(步驟s106：拍攝工序)。利用ad轉換器144對從拍攝元件136輸出的圖像信號進行數位化獲得的圖像數據被存儲於圖像存儲器147(步驟s107)。通過在拍攝部13到達結束位置為止重複所述處理，在與各個點p1～p11對應的拍攝位置進行拍攝，取得11張圖像。

因為在頻閃照明下進行拍攝，所以不需要為了拍攝暫時停止拍攝部13的行進移動，驅動機構15按照行進移動匹配以恆定速度行進移動拍攝部13即可。通過以連接各個點p1～p11的路徑的長度成為最小的方式將行進移動匹配最佳化，能夠縮短拍攝所需的時間。

這樣獲得的多個圖像中，包含孔周緣部wp的圖像是在第一照明光學系統100的照明下拍攝的，不包含孔周緣部wp的圖像是在第二照明光學系統110的照明下拍攝的。因此，對於各個圖像能夠抑制因有無彎液面和照明光學系統的偏移引起的圖像品質的下降。並且，通過從各個圖像挑選圖像品質良好的部分進行合成，能夠以良好的品質作成整個孔w的圖像。在多個圖像重複的區域，鑑於相對孔w該區域所佔的位置和被使用的照明光學系統，採用圖像品質優異一方的圖像即可。

如上所述，在該實施方式中分別對應拍攝部13的拍攝視場v內顯現彎液面的影響的情況、和不受彎液面影響的情況設置兩個照明光學系統100、110，根據拍攝位置對其進行切換並進行拍攝。由此，對成為拍攝對象區域中的受到彎液面影響的區域、不受彎液面影響的區域的任一個，都能取得良好品質的圖像。

如上所述，在該實施方式的拍攝裝置1中，照明部10作為本發明的「照明單元」，支架12作為本發明的「保持單元」發揮作用。此外，物鏡131和成像透鏡136以及、低倍率遠焦系統132或者高倍率遠焦系統133的組合相當於本發明的「拍攝光學系統」，拍攝元件136作為本發明的「拍攝元件」發揮作用。此外照明部10中，光源111相當於本發明的「光源」，第二照明光學系統110相當於本發明的「照明光學系統」。此外，光源101相當於本發明的「其他光源」，集光透鏡103作為本發明的「其他的集光透鏡」發揮作用。而且，光源控制部146作為本發明的「光源控制單元」發揮作用。此外，在所述實施方式中，孔板wp相當於本發明的「試樣容器」。

需要說明的是，本發明並不限定於所述的實施方式，在不脫離發明宗旨的範圍內可以進行除所述以外的各種變更。例如，所述實施方式中設置出射光瞳位置不同的兩個類型的照明光學系統100、110並對其切換使用。但是，根據本發明的宗旨，也可以僅設置第二照明光學系統110作為照明單元。

另外，雖然所述實施方式中對應兩組的照明光學系統100，110設有兩個光源101、111，但是也可以由單一的光源和兩組的光學系統構成兩組的照明光學系統。另外，雖然在所述實施方式中構成兩個照明光學系統的構件一部分共用，但是也可以設置完全獨立的兩組照明光學系統。此外，也可以設置多個出射光瞳位置互不相同的第二照明光學系統。

另外，所述的拍攝處理的圖像分配只是用於說明的，實際的配置不限於此。另外，雖然在所述分配例中僅對一個孔進行拍攝的情況進行了說明，但是也可將行進移動匹配構成為，通過一系列的行進移動統一對多個孔進行拍攝。

如上所述，示例具體的實施方式進行說明的那樣，本發明也可以構成為照明光學系統的出射光瞳位置和拍攝光學系統的入射光瞳位置一致。所述構成能夠將超過出射光瞳位置離開光軸方向擴散的照明光利用拍攝光學系統高效集光使拍攝元件受光。由此，能夠獲得明亮的圖像。

另外例如照明光學系統的數值孔徑可以為拍攝光學系統的數值孔徑以上。所述構成即使在因液面小的傾斜等照明光的傾斜發生變化時，照明光也能夠滿足拍攝光學系統的數值孔徑，能夠防止光量的降低和拍攝視場內的光斑。

另外例如照明光學系統也可為具有集光透鏡和聚光鏡的構成，所述集光透鏡對來自光源的光進行集光，所述聚光鏡對從集光透鏡出射的光進行集光並向試樣面出射。根據所述的構成，將具有適當特性的這些光學元件進行組合，能夠容易實現應對各種拍攝光學系統的特性的照明。

另外例如光源也可以具有孔徑光闌。根據所述構成，通過由孔徑光闌限制入射集光透鏡的光的角度範圍，能夠調整照明的na。

另外例如也可以在集光透鏡和聚光鏡之間設置視場光闌。根據所述構成，通過限制入射試樣面的照明光的範圍抑制雜散光，能夠降低可能在試樣和拍攝光學系統中發生的光暈的影響。

另外例如也可構成為，照明光學系統具有設置在集光透鏡和聚光鏡之間的分束鏡、其他光源及對使其他光源出射的光集光並經由分束鏡向聚光鏡的入射其他集光透鏡，其他集光透鏡和聚光鏡構成物體側遠心光學系統，拍攝裝置也可以進一步包括有選擇地點亮光源和其他光源的光源控制單元。根據所述構成，通過具有所述特性的照明光和遠心照明光有選擇地進行照明，對受到彎液面影響的試樣，不受彎液面影響的試樣的任一個，都能以良好的圖像品質進行拍攝。

另外，對符合本發明的技術思想的範圍，照明光學系統的構成不限於此，能夠使用各種結構，例如在離開光源的位置配置孔徑光闌的構成，或者進一步設置替續透鏡的結構等。

本發明能夠很好地適用於對細胞、細胞集落、細胞球體(spheroid)、細菌、病變組織、微生物等各種活體試樣進行拍攝的拍攝裝置。