WO2018047239A1

WO2018047239A1 - 観察装置

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Publication number: WO2018047239A1
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Abstract

装置を大型化させることなく試料を効率よく照明して、偏射照明により試料を立体的に高精細に観察することを目的として、本発明の観察装置（１）は、容器（２）の底面（２ｂ）に載置されている試料（Ｘ）の下方から上方に向けて照明光を射出する光源部（５）と、光源部（５）からの照明光が試料（Ｘ）の上方で反射されて試料（Ｘ）を透過した透過光を試料（Ｘ）の下方において撮影する撮影光学系（６）とを備え、光源部（５）が、照明光を発生するＬＥＤ光源（７）と、容器（２）の底面（２ｂ）と平行に配置され、ＬＥＤ光源（７）からの照明光を集光する集光レンズ（８）と、集光レンズ（８）と容器（２）の底面（２ｂ）との間に底面（２ｂ）と平行に配置され、集光レンズ（８）により集光された照明光を拡散させる拡散板（９）とを備え、ＬＥＤ光源（７）が、集光レンズ（８）の光軸から撮影光学系（６）に対して離れる方向に光軸をずらして配置されている。

Description

観察装置

　本発明は、観察装置に関するものである。

　従来、細胞等の被写体を標識せずに観察する装置として、位相差観察法や微分干渉観察法を用いた観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７－２６１０８９号公報

　しかしながら、特許文献１の観察装置は、被写体を挟んで撮影光学系と照明光学系とを配置する必要があり、装置が大型化、複雑化するという不都合がある。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置を大型化させることなく細胞等の試料を効率よく照明して、偏射照明により試料を立体的に高精細に観察することができる観察装置を提供することを目的としている。

　上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の一態様は、試料載置面に載置されている試料の下方から上方に向けて照明光を射出する光源部と、該光源部から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において撮影する撮影光学系とを備え、前記光源部が、前記照明光を発生する光源と、前記試料載置面と平行に配置され、前記光源から発せられた前記照明光を集光する集光レンズと、該集光レンズと前記試料載置面との間に該試料載置面と平行に配置され、前記集光レンズにより集光された前記照明光を拡散させる拡散板とを備え、前記光源が、前記集光レンズの光軸から前記撮影光学系に対して離れる方向に光軸をずらして配置されている観察装置である。

　本態様によれば、光源を集光レンズの光軸から撮影光学系に対して離れる方向に光軸をずらして配置することで、光源から発せられた照明光は、集光レンズを介して拡散板により均一に拡散されて試料の上方で反射され後、試料を透過して角度を付けて撮影光学系に入射される。

　したがって、試料が立体的に見える偏射照明の角度で効率よく照明できる。また、集光レンズおよび拡散板をそれぞれ１枚ずつ配置すればよく、光量のムラが生じるのを抑制することができる。さらに、試料載置面、集光レンズおよび拡散板を互いに平行に配置することで、装置の厚さを薄くすることができる。これにより、装置を大型化させることなく試料を効率よく照明して、偏射照明により試料を立体的に高精細に観察することができる。

　上記態様においては、前記光源が、その前記光軸を前記撮影光学系側に傾けて配置されていることとしてもよい。
　このように構成することで、光源から撮影光学系側に照明光の射出がより強くなり、照明光のロスを抑制して照明効率を向上することができる。

　上記態様においては、前記集光レンズがフレネルレンズであってもよい。
　集光レンズとしてフレネルレンズを採用することで、光源部全体の厚さを薄くすることができる。

　上記態様においては、前記拡散板が、前記フレネルレンズと一体的に形成されていてもよい。
　このように構成することで、拡散板とフレネルレンズとが光軸方向に離れていない分だけ、光源部全体の厚さを薄くすることができる。

　上記態様においては、前記拡散板から射出される前記照明光の角度分布が以下の条件を満足することとしてもよい。
　　θｍｉｎ／ＮＡ＜０．５
　　θｍａｘ／ＮＡ＞２．０
　ここで、ＮＡ：対物光学系の開口数、θｍｉｎ：前記拡散板により拡散された照明光のピーク強度に対して、強度が半分以上になる前記対物光学系の光軸に対する角度の最小値、θｍａｘ：前記拡散板により拡散された照明光のピーク強度に対して、強度が半分以上になる前記対物光学系の光軸に対する角度の最大値である。

　このように構成することで、撮影光学系の偏射照明に最適角度に効率よく照明光を射出でき、照明ムラを生じ難くすることができる。

　上記態様においては、前記集光レンズの光軸に対する前記光源の発光領域の中心位置をΔＹ、対物光学系の開口数をＮＡ、前記集光レンズの焦点距離をＦＩとした場合に、以下の条件を満足することとしてもよい。
　　０．５＜ΔＹ／（ＮＡ×ＦＩ）＜１．５

　上記態様においては、前記光源がＬＥＤであってもよい。
　このように構成することで、光源を点灯制御することができる。

　本発明によれば、装置を大型化させることなく、装置を大型化させることなく細胞等の試料を効率よく照明して、偏射照明により試料を立体的に高精細に観察することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る観察装置の縦断面図である。図１の対物光学系における照明光の通過位置ごとの軌跡の一例を示す図である。偏射照明により立体的に見える試料の一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る観察装置の縦断面図である。内縁部の形状が長方形の照明マスクを集光レンズの光軸に沿う方向に見た平面図である。容器の天板の高さが高い場合における対物光学系の瞳面上の照明光の光束の一例を示す図である。容器の天板の高さが低い場合における対物光学系の瞳面上の照明光の光束の一例を示す図である。内縁部の形状が台形の照明マスクを集光レンズの光軸に沿う方向に見た平面図である。照明マスクの内縁部の形状が対物光学系側が短辺となる台形の場合の対物光学系の瞳面上の照明光の光束を示す図である。図４の観察装置の拡散板から射出される照明光の拡散分布の一例を示す図である。拡散板により拡散された照明光のピーク強度に対して、強度が半分以上になる対物光学系の光軸に対する角度と照明光の強度との関係を示すグラフである。拡散板から照明光が発散されて射出される様子を示す図である。拡散板から照明光が平行に射出される様子を示す図である。拡散板から照明光が収束されて射出される様子を示す図である。本発明の第２実施形態の第１変形例に係る観察装置のＬＥＤ光源が水平方向に移動する様子を示す図である。本発明の第２実施形態の第２変形例に係る観察装置のＬＥＤ光源が傾斜角を変える様子を示す図である。拡散板上での光強度の分布と照明光の強度との関係を示すグラフである。対物光学系の瞳面上の照明光の光束の一例を示す図である。本発明の第３実施形態に係る観察装置の縦断面図である。図１８の観察装置のフレネルレンズ周辺の拡大図である。

〔第１実施形態〕
　本発明の第１実施形態に係る観察装置１について図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置１は、図１に示されるように、試料Ｘを収容した容器２を載置するステージ３と、ステージ３の下方に配置され、ステージ３を上方から透過して来る光を集光する対物光学系４を備え、試料Ｘを透過して対物光学系４により集光された光を撮影する撮影光学系６と、対物光学系４の径方向外方に配置され、ステージ３を透過して上方に照明光を射出する光源部５とを備えている。

　ステージ３には、対物光学系４および光源部５の上方を覆うように水平に配置された、光学的に透明な材質、例えば、ガラス板３ａが設けられている。

　容器２は、例えば、光を反射する天板２ａおよび試料Ｘを載置する底面（試料載置面）２ｂを有する細胞培養フラスコであり、全体的に光学的に透明な樹脂により構成されている。この容器２は、天板２ａと底面２ｂとが互いに平行であり、ステージ３のガラス板３ａ上に載置された状態で、これら天板２ａおよび底面２ｂが水平に配置されるようになっている。

　光源部５は、照明光を発生するＬＥＤ光源７と、ＬＥＤ光源７から発せられた照明光を集光する集光レンズ８と、集光レンズ８により集光された照明光を拡散させる拡散板９とを備えている。これら集光レンズ８および拡散板９は、光軸に沿う方向に間隔をあけて、それぞれ容器２の底面２ｂと平行に配置されている。

　ＬＥＤ光源７は、光軸を集光レンズ８の光軸と平行にして、集光レンズ８の光軸から対物光学系４に対して離れる方向にその光軸をずらして配置されている。これにより、ＬＥＤ光源７から集光レンズ８に入射された照明光は、集光レンズ８により対物光学系４側に傾いて射出されるようになっている。

　ＬＥＤ光源７の位置は、例えば条件式（１）を満たすように配置することが望ましい。
　　０．５＜ΔＹ／（ＮＡ×ＦＩ）＜１．５・・・（１）
　さらには、ＬＥＤ光源７の位置は条件式（１´）を満たすことがより望ましい。
　　ΔＹ＝ＮＡ×ＦＩ・・・（１´）
　ここで、ΔＹ：集光レンズ８の光軸に対するＬＥＤ光源７の発光領域の中心位置、ＮＡ：対物光学系４の開口数、ＦＩ：集光レンズ８の焦点距離である。

　拡散板９から射出される照明光は角度分布を有している。このようにすることで、対物光学系４の瞳面において照明光の光束が点でなく面になり、容器２の天板２ａの角度のばらつきに対するロバスト性を向上することができる。拡散板９には、ＬＥＤ光源７からの照明光を射出させる射出領域を制限する照明マスク１１が設けられている。

　撮影光学系６は、対物光学系４の他、対物光学系４により集光された透過光を撮影する撮像素子１２と、撮像素子１２により撮影された透過光の情報から画像を生成するプロセッサ（図示略）等を備えている。

　対物光学系４は、先端に配置された先端レンズ１３と、先端レンズ１３に対して基端側に光軸に沿う方向に間隔をあけて配置された基端レンズ１４と、先端レンズ１３と基端レンズ１４との間の光軸上に配された瞳（明るさ絞り）１５と、これらを収容する枠１６とを備えている。

　このように構成された本実施形態に係る観察装置１の作用について、以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置１により、容器２に収容した細胞のように透明な試料Ｘを観察する場合、図１に示されるように、試料Ｘを容器２内に収容して底面２ｂに接着させた状態で、容器２を底面２ｂが下側になるようにステージ３のガラス板３ａ上に載置する。

　この状態で、ＬＥＤ光源７を作動させて照明光を発生させる。この場合において、ＬＥＤ光源７を集光レンズ８の光軸から撮影光学系６に対して離れる方向に光軸をずらして配置することで、ＬＥＤ光源７から発せられた照明光は、集光レンズ８により集光されて対物光学系４側に傾いて射出される。そして、集光レンズ８から射出された照明光は、拡散板９によって均一に拡散されてガラス板３ａおよび容器２の底面２ｂを下から上に向かって透過し、試料Ｘの上方で容器２の天板２ａ内面において反射されて試料Ｘに対して斜め上方から照射される。

　試料Ｘに照射された照明光のうち試料Ｘを透過した透過光は、容器２の底面２ｂおよびガラス板３ａを上から下に向かって透過して、対物光学系４に光軸に対して角度を付けて斜めに入射する。この際、照明光は試料Ｘの形状や屈折率によって屈折、散乱され、あるいは、試料Ｘの透過率によって減光されることで、試料Ｘの情報を載せた透過光となって対物光学系４により集光され、撮像素子１２によって撮影される。

　ここで、対物光学系３内において、瞳１５よりも外側を通る透過光は遮られる。図２に示すように、対物光学系４における照明光の入射角が対物光学系４の取り込み角と同等の場合は、試料Ｘを通らない照明光Ｌ１、Ｌ５は、瞳１５の辺縁部１５ａ近傍を通り、像面１２ａに達する。また、試料Ｘの左端を通った照明光Ｌ２は、試料Ｘにおいて屈折して瞳１５の外側に達してけられ、像面１２ａに達しない。また、試料Ｘの中央付近を通った照明光Ｌ３および試料Ｘの右側を通った照明光Ｌ４は、試料Ｘにおいて屈折され、瞳１５の辺縁部１５ａよりも内側を通って像面１２ａに達する。この結果、図３に示すように、試料Ｘに影がついて立体的に見えるようになる。

　したがって、本実施形態に係る観察装置１によれば、試料Ｘが立体的に見える偏射照明の角度で効率よく照明でき、照明ムラが生じるのを抑制することができる。特に、条件式（１）、より望ましくは（１´）を満たすことで、より最適な偏射照明の角度で試料Ｘを照明することができる。また、試料Ｘが載置される底面２ｂ、集光レンズ８および拡散板９を互いに平行に配置することで、装置の厚さを薄くすることができる。これにより、装置を大型化させることなく試料Ｘを効率よく照明して、偏射照明により試料Ｘを立体的に高精細に観察することができる。また、部品点数が少なく、コストを削減することができる。

　なお、ＬＥＤ光源７の位置が条件式（１），（１´）を満たさない場合は、拡散板９に入射する照明光の角度が偏射照明の条件から大きくずれることになる。条件式（１），（１´）を満たさない場合に、拡散板９から射出された照明光が偏射照明の条件を満たすようにするには、拡散角が大きい拡散板９を用いて、拡散板９からの射出光の角度分布を広くしなければならず、照明効率が低下することになる。

〔第２実施形態〕
　次に、本発明の第２実施形態に係る観察装置について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置２１は、図４に示すように、ＬＥＤ光源７が、その光軸を撮影光学系６側に傾けて配置されている点で第１実施形態と異なる。
　本実施形態の説明において、上述した第１実施形態に係る観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。

　本実施形態に係る観察装置２１は、ＬＥＤ光源７が光軸を傾けて配置されている点を除き、第１実施形態に係る観察装置１と基本構成は同様である。
　ＬＥＤ光源７の光軸を撮影光学系６側に傾けて配置することで、ＬＥＤ光源７から撮影光学系６側に照明光の射出がより強くなり、照明光のロスを抑制して照明効率を向上することができる。

　ここで、本実施形態に係る観察装置２１の照明マスク１１の形状について説明する。
　照明マスク１１は、例えば図５に示すように、照明光を通過させる内縁部１１ａの形状が長方形であることが望ましい。

　このようにすることで、試料Ｘにおける透過光の光線の屈折が、対物光学系４の瞳面での照明光の光束のずれと比例する。また、照明マスク１１の内縁部１１ａの形状が円形の場合は、像面での明るさ変化（瞳内での照明光の光束の面積に比例）が線形にならないのに対し、照明マスク１１の内縁部１１ａの形状を長方形にすることで、像面での明るさ変化が線形に近くになる。また、照明マスク１１の内縁部１１ａの形状を長方形にすることで、様々な高さの容器２に対応することができる。

　図６Ａは、容器２の天板２ａの高さが高い場合における対物光学系４の瞳面上の照明光の光束Ｗを示し、図６Ｂは、容器２の天板２ａの高さが低い場合における対物光学系４の瞳面上の照明光の光束Ｗを示している。

　さらには、図７に示すように、照明マスク１１は、内縁部１１ａの形状が対物光学系４側が短辺となる台形であることがより望ましい。このようにすることで、試料Ｘにおける透過光の光線の屈折が、対物光学系４の瞳面での照明光の光束のずれと比例する。また、照明マスク１１の内縁部１１ａの形状が長方形の場合よりも像面での明るさ変化が大きくなり、コントラストを向上することができる。
　図８は、内縁部１１ａの形状が対物光学系４側が短辺となる台形の照明マスク１１を用いた場合の対物光学系４の瞳面上の照明光の光束Ｗを示している。

　次に、本実施形態に係る観察装置２１の拡散特性について説明する。
　拡散板９から射出される照明光の角度分布は、図９および図１０に示すように、条件（２），（３）を満たすことが望ましい。
　　θｍｉｎ／ＮＡ＜０．５・・・（２）
　　θｍａｘ／ＮＡ＞２・・・（３）
　ここで、ＮＡ：対物光学系４の開口数、θｍｉｎ：拡散板９により拡散された照明光のピーク強度に対して、強度が半分以上になる対物光学系４の光軸に対する角度の最小値、θｍａｘ：拡散板９により拡散された照明光のピーク強度に対して、強度が半分以上になる対物光学系４の光軸に対する角度の最大値である。

　拡散板９から射出される照明光の角度分布が条件（２），（３）を満たすことで、最適な偏射照明の角度で試料Ｘに照明光を効率よく照射でき、照明ムラが生じるのを抑制することができる。また、部品点数が少なく、コストを削減することができる。さらに、容器２の形状誤差に対するロバスト性を向上することができる。

　なお、拡散板９から射出される照明光の角度分布が条件式（２），（３）を満たさない場合は、形状誤差により容器２の天板２ａが傾斜していると、照明光が偏射照明の条件から外れてしまい、コントラストおよび照明効率が低下することになる。

　次に、ＬＥＤ光源７と集光レンズ８の高さ方向の位置について説明する。
　集光レンズ８に対するＬＥＤ光源７の高さは、条件式（５）を満たす必要がある。
　　－０．５＜ΔＺ／ＦＩ＜０．５・・・（５）
　ここで、ΔＺ：集光レンズ８の焦点面に対するＬＥＤ光源７の高さのずれ、ＦＩ：集光レンズ８の焦点距離である。

　拡散板９において、ΔＺが正の場合は図１１に示すように照明光は発散し、ΔＺ＝０の場合は図１２に示すように照明光は平行となり、ΔＺが負の場合は図１３に示すように照明光は収束する。

　集光レンズ８に対するＬＥＤ光源７の高さが条件式（５）を満たすと、拡散板９により拡散される照明光の角度特性が拡散板９の各位置で等しくなる。したがって、拡散板９の拡散量が小さいものを使用しても、上記条件式（２），（３）を満たすものを実現でき、照明効率を向上することができる。

　一方、集光レンズ８に対するＬＥＤ光源７の高さが条件式（５）を満たさない場合は、拡散板９において拡散された照明光の散乱角が拡散板９の位置によって大きく異なり、試料Ｘを観察したときに明るさムラが生じることになる。この不具合を抑制するには、拡散量が大きい拡散板９を採用しなければならず、照明効率が低下することになる。

　本実施形態は以下のように変形することができる。
　第１変形例としては、例えば図１４に示すように、ＬＥＤ光源７を水平方向に移動させる駆動機構（照明系駆動機構、図示略）を備えることとしてもよい。図１４において、ΔＹはＬＥＤ光源７の移動量を示している。

　駆動機構によりＬＥＤ光源７を水平方向に移動させることで、拡散板９から射出される照明光の射出角を変更することができる。したがって、対物光学系４のＮＡや容器２の天板２ａの傾斜に合わせて、拡散板９から射出される照明光の射出角を効率がよい角度に設定することができる。

　第２変形例としては、例えば図１５に示すように、ＬＥＤ光源７の傾斜角を変更する駆動機構（照明系駆動機構、図示略）を備えることとしてもよい。このようにすることで、図１６に示すように、拡散板９上での光強度分布を変えることができる。これにより、図１７に示すように、対物光学系４の瞳面における照明光の像は光軸側で弱く、瞳端側で強くなり、試料Ｘの像のコントラストを向上することができる。

〔第３実施形態〕
　次に、本発明の第３実施形態に係る観察装置について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置３１は、図１８に示すように、集光レンズ８および拡散板９に代えて、集光レンズおよび拡散板として拡散機能付きのフレネルレンズ３２を採用する点で第１実施形態と異なる。
　本実施形態の説明において、上述した第１実施形態に係る観察装置１および第２実施形態に係る観察装置２１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。

　拡散機能付きのフレネルレンズ３２は、図１９に示すように、ＬＥＤ光源７側にフレネルレンズ面３２ａを有し、試料Ｘ側に拡散面（砂目など）３２ｂを有している。

　フレネルレンズ３２の拡散面３２ｂから射出される照明光は角度分布を有している。これにより、対物光学系４の瞳面において照明光の光束が点でなく面になり、容器２の天板２ａの角度のばらつきに対するロバスト性を向上することができる。拡散面３２ｂには、ＬＥＤ光源７からの照明光を射出させる射出領域を制限する照明マスク１１が設けられている。

　ＬＥＤ光源７は、光軸を撮影光学系６側に傾けて、集光レンズ８の光軸から対物光学系４に対して離れる方向にその光軸をずらして配置されている。ＬＥＤ光源７の位置は、上記条件式（１）を満たすことが望ましい。

　本実施形態に係る観察装置３１によれば、集光レンズとしてフレネルレンズ３２を採用することで、光源部５全体の厚さを薄くすることができる。さらに、拡散板がフレネルレンズ３２と一体的に形成されていることで、拡散板とフレネルレンズ３２とが光軸方向に離れていない分だけ、光源部５全体の厚さをより薄くすることができる。なお、ＬＥＤ光源７の位置が上記条件式（１）を満たさない場合の不具合は、第１実施形態で上記条件式（１）を満たさない場合と同様である。

　本実施形態においては、第２実施形態の第１変形例と同様に、ＬＥＤ光源７を水平方向に移動させる駆動機構を採用することとしてもよいし、第２実施形態の第２変形例と同様に、ＬＥＤ光源７の傾斜角を変更する駆動機構を採用することとしてもよい。このようにした場合も第２実施形態の第１変形例および第２変形例と同様の効果が得られる。

　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。また、例えば、光源としてＬＥＤ光源７を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬのような面光源を採用することとしてもよい。

　また、例えば、上記各実施形態においては、細胞培養フラスコのような天板２ａを有する容器２内に試料Ｘを収容し、容器２の天板２ａ内面において照明光をフレネル反射させることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、容器として、天板２ａを有しないシャーレ（蓋なし）のようものに試料Ｘを収容した場合は、シャーレの上部開口を閉塞する位置にミラーのような反射部材を配置し、シャーレの底面を下から上に向かって透過した照明光をこの反射部材の一表面によって反射することにしてもよい。反射部材は、直動によりあるいは揺動により試料Ｘの上方位置に挿脱可能に設けられていてもよい。

　また、容器として、天板２ａを有しないシャーレ（蓋なし）のようなものに試料Ｘを収容した場合は、シャーレ内に溶液（例えば、培養培地やリン酸緩衝液等）を入れて試料Ｘを溶液内に浸し、シャーレの底面を下から上に向かって透過した照明光を溶液上方の液面によって反射することにしてもよい。天板２ａを有する容器２に試料Ｘを収容した場合も、容器２内に溶液（例えば、培養培地やリン酸緩衝液等）を入れて試料Ｘを溶液内に浸してもよい。これらの変形例においては、容器２の天板２ａの高さに代えて、反射部材の一表面の高さや溶液上方の液面の高さを上記の各条件式に適用することとすればよい。

　１，２１，３１　観察装置
　２　　　　　　　容器
　２ａ　　　　　　天板
　５　　　　　　　光源部
　６　　　　　　　撮影光学系
　７　　　　　　　ＬＥＤ光源
　８　　　　　　　集光レンズ
　９　　　　　　　拡散板
　３２　　　　　　フレネルレンズ
　Ｘ　　　　　　　試料

Claims

試料載置面に載置されている試料の下方から上方に向けて照明光を射出する光源部と、
　該光源部から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において撮影する撮影光学系とを備え、
　前記光源部が、前記照明光を発生する光源と、前記試料載置面と平行に配置され、前記光源から発せられた前記照明光を集光する集光レンズと、該集光レンズと前記試料載置面との間に該試料載置面と平行に配置され、前記集光レンズにより集光された前記照明光を拡散させる拡散板とを備え、
　前記光源が、前記集光レンズの光軸から前記撮影光学系に対して離れる方向に光軸をずらして配置されている観察装置。
前記光源が、その前記光軸を前記撮影光学系側に傾けて配置されている請求項１に記載の観察装置。
　前記集光レンズがフレネルレンズである請求項１または請求項２に記載の観察装置。
　前記拡散板が、前記フレネルレンズと一体的に形成されている請求項３に記載の観察装置。
　前記拡散板から射出される前記照明光の角度分布が以下の条件を満足する請求項１から請求項４のいずれかに記載の観察装置。
　　θｍｉｎ／ＮＡ＜０．５
　　θｍａｘ／ＮＡ＞２．０
　ここで、ＮＡ：対物光学系の開口数、θｍｉｎ：前記拡散板により拡散された照明光のピーク強度に対して、強度が半分以上になる前記対物光学系の光軸に対する角度の最小値、θｍａｘ：前記拡散板により拡散された照明光のピーク強度に対して、強度が半分以上になる前記対物光学系の光軸に対する角度の最大値である。
　前記集光レンズの光軸に対する前記光源の発光領域の中心位置をΔＹ、対物光学系の開口数をＮＡ、前記集光レンズの焦点距離をＦＩとした場合に、以下の条件を満足する請求項１に記載の観察装置。
　　０．５＜ΔＹ／（ＮＡ×ＦＩ）＜１．５
　前記光源がＬＥＤである請求項１から請求項６のいずれかに記載の観察装置。