JP2000292704A

JP2000292704A - 対物レンズおよび対物レンズシステム

Info

Publication number: JP2000292704A
Application number: JP11096363A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaro Nakano; 義太郎中野
Original assignee: BUNSHI BIOPHOTONICS KENKYUSHO; Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
Current assignee: BUNSHI BIOPHOTONICS KENKYUSHO; Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP3071778B1

Abstract

(57)【要約】【課題】自家蛍光の発生を更に抑制することができる
対物レンズおよび対物レンズシステムを提供する。【解決手段】レンズ１１₁および１１₁₀ならびに金属
部材１２₁〜１２₃に囲まれた空間はレンズ室を構成して
いる。レンズ１１₁と金属部材１２₁との接合部、金属部
材１２₁と金属部材１２₂との接合部、金属部材１２₂と
金属部材１２₃との接合部、および、金属部材１２₃とレ
ンズ１１₁₀との接合部それぞれは、シールされている。
レンズ室の内部は、不活性ガスが封入され又は真空とさ
れている。このような対物レンズは、レンズ１１₁〜１
１₁₀および金属部材１２₁〜１２₃それぞれの表面をプラ
ズマ洗浄またはＵＶ洗浄した後に、不活性ガス中または
真空中で最終的な組み立てを行ってレンズ室を封じきる
ことにより、製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料に励起光を照
射するとともに前記試料で発生した蛍光を入力する落射
照明方式の蛍光顕微鏡に用いられる対物レンズおよび対
物レンズシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】落射照明方式の蛍光顕微鏡は、励起光源
から出力された励起光を対物レンズを介して試料に照射
するとともに、その試料に含まれる蛍光物質から発生し
た蛍光を該対物レンズを介して観察するものである。ま
た、対物レンズは一般的に複数のレンズを含んで構成さ
れている。このように、落射照明方式の蛍光顕微鏡で
は、対物レンズ内部を励起光および蛍光の双方が通過す
る。したがって、対物レンズを構成する各部材に励起光
が照射されることに因り自家蛍光が発生すると、この自
家蛍光は、試料で発生した蛍光を観察する際の背景光ノ
イズとなり、蛍光像のコントラストの低下や検出能の低
下を生じさせる。

【０００３】このような問題に対して、対物レンズに含
まれる複数のレンズそれぞれの材質を改善することで、
対物レンズ内部で発生する自家蛍光の発生を抑制するこ
とが、従来より行われてきた。例えば、各レンズの材料
として合成石英ガラスを用いることが、自家蛍光の発生
を抑制する上で有効であることが知られている。

【０００４】また、特開平９−２８１３９９号公報に開
示された対物レンズは、その対物レンズを構成する複数
のレンズが前方レンズ群と後方レンズ群とに区分され、
前方レンズ群と後方レンズ群との間にダイクロイックミ
ラーが設けられ、前方レンズ群に含まれる各レンズが励
起光に対する透過率が大きく且つ蛍光の発生が少ないも
のである。そして、この対物レンズでは、前方レンズ群
と後方レンズ群との間に入射した励起光は、ダイクロイ
ックミラーにより反射されて、前方レンズ群を介して試
料に照射される。また、その試料に含まれる蛍光物質か
ら発生した蛍光は、前方レンズ群、ダイクロイックミラ
ーおよび後方レンズ群を経て観察される。このように、
この対物レンズでは、各レンズが励起光に対する透過率
が大きく且つ蛍光の発生が少ないものとされた前方レン
ズ群のみに励起光を通過させることにより、自家蛍光の
発生の抑制を図ったものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
対物レンズは、自家蛍光の発生の抑制が充分ではない。
対物レンズ内部における自家蛍光の発生を更に抑制し
て、観察すべき蛍光像のコントラストや検出能を更に改
善することが望まれている。本発明は、上記問題点を解
消する為になされたものであり、自家蛍光の発生を更に
抑制することができる対物レンズおよび対物レンズシス
テムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の対物
レンズは、試料に励起光を照射するとともに試料で発生
した蛍光を入力する落射照明方式の蛍光顕微鏡に用いら
れる複数のレンズを含む対物レンズであって、内部と外
部とを互いに隔絶するレンズ室の内部に複数のレンズの
うち一部または全部が配置され、レンズ室の内部に不活
性ガスが封入されていることを特徴とする。この対物レ
ンズのレンズ室の内部には不活性ガスが封入されている
ので、このレンズ室内部にあるレンズの表面の清浄状態
が維持され、自家蛍光の発生が抑制される。

【０００７】本発明に係る第２の対物レンズは、試料に
励起光を照射するとともに試料で発生した蛍光を入力す
る落射照明方式の蛍光顕微鏡に用いられる複数のレンズ
を含む対物レンズであって、内部と外部とを互いに隔絶
するレンズ室の内部に複数のレンズのうち一部または全
部が配置され、レンズ室の内部が真空であることを特徴
とする。この対物レンズのレンズ室の内部は真空である
ので、このレンズ室内部にあるレンズの表面の清浄状態
が維持され、自家蛍光の発生が抑制される。

【０００８】本発明に係る第３の対物レンズは、試料に
励起光を照射するとともに試料で発生した蛍光を入力す
る落射照明方式の蛍光顕微鏡に用いられる複数のレンズ
を含む対物レンズであって、レンズ室の内部に複数のレ
ンズのうち一部または全部が配置され、レンズ室の内部
に気体を供給し或いはレンズ室の内部を排気するプラグ
を備えることを特徴とする。この対物レンズのプラグを
介してレンズ室の内部に不活性ガスが封入され或いは真
空とされるので、このレンズ室内部にあるレンズの表面
の清浄状態が維持され、自家蛍光の発生が抑制される。

【０００９】また、本発明に係る第１〜第３の対物レン
ズそれぞれは、(1) 複数のレンズが前方レンズ群と後方
レンズ群とに区分され、(2) 前方レンズ群と後方レンズ
群との間に、励起光を反射させて前方レンズ群に入射さ
せるとともに、前方レンズ群から出射された蛍光を透過
させて後方レンズ群に入射させるダイクロイックミラー
が備えられ、(3) レンズ室の内部に少なくとも前方レン
ズ群が配置されている、ことを特徴とする。この場合に
は、励起光は、ダイクロイックミラーにより反射され、
前方レンズ群を経て試料に向けて出射される。一方、試
料に含まれる蛍光物質から発生した蛍光は、前方レンズ
群、ダイクロイックミラーおよび後方レンズ群を経て結
像される。レンズ室内部は不活性ガスが封入され或いは
真空とされているので、このレンズ室内部にあるレンズ
の表面の清浄状態が維持され、自家蛍光の発生が抑制さ
れる。

【００１０】本発明に係る対物レンズシステムは、上記
第３の対物レンズと、この対物レンズのレンズ室の内部
を給排気する給排気手段と、を備えることを特徴とす
る。この対物レンズシステムでは、給排気手段により対
物レンズのプラグを介してレンズ室の内部に不活性ガス
が封入され或いは真空とされるので、このレンズ室内部
にあるレンズの表面の清浄状態が維持され、自家蛍光の
発生が抑制される。

【００１１】また、本発明に係る対物レンズシステム
は、対物レンズのレンズ室の内部にプラズマを発生させ
るプラズマ発生手段を更に備えることを特徴とする。ま
た、本発明に係る対物レンズシステムは、対物レンズの
レンズ室の内部にあるレンズに紫外光を照射する紫外光
照射手段を更に備えることを特徴とする。これら何れの
場合にも、対物レンズのレンズ室の内部にあるレンズは
洗浄され、自家蛍光の発生が抑制される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００１３】先ず、本発明を想到するに到った経緯につ
いて説明する。本願発明者は、自家蛍光発生の要因を調
査するため、対物レンズに含まれるレンズの表面の汚染
状態と自家蛍光発生量との関係を調べた。その結果、以
下のような知見が得られた。

【００１４】図７は、厚さ１ｍｍの標準フリントガラ
ス、メタノールで超音波洗浄した石英ガラス、プラズマ
洗浄した石英ガラス、および、紫外光照射によりＵＶ洗
浄した石英ガラスそれぞれの蛍光発生量の測定結果を示
すグラフである。この測定に際しては、水銀灯から出力
される波長３６５ｎｍの輝線を励起光とし、この励起光
をコリメートして試料平板に対して入射角約１４度で照
射した。そして、この励起光照射に伴って試料から発生
した蛍光を、試料平板の法線方向から集光光学系を経て
分光器に入射させ、この分光器により波長４１０ｎｍ〜
４３５ｎｍの範囲の強度を測定した。なお、標準フリン
トガラスは、蛍光発生量が多いことで知られているもの
である。図７では、厚さ１ｍｍの標準フリントガラスか
ら発生した蛍光の強度を 500,000として規格化して表示
している。

【００１５】このグラフから判るように、メタノールで
超音波洗浄した石英ガラスから発生した蛍光の強度は、
厚さ１ｍｍの標準フリントガラスから発生した蛍光の強
度の１％程度であって、厚さ０．０１ｍｍの標準フリン
トガラスから発生した蛍光の強度に相当した。このよう
に、メタノールで超音波洗浄した石英ガラスから発生し
た蛍光の強度は、石英ガラス板から発生した蛍光に対し
て無視し得ないほど大きかった。また、プラズマ洗浄し
た石英ガラスから発生した蛍光の強度、および、ＵＶ洗
浄した石英ガラスから発生した蛍光の強度それぞれは、
メタノールで超音波洗浄した石英ガラスから発生した蛍
光の強度の１／３〜１／４程度であった。

【００１６】図８は、プラズマ洗浄した後に大気中に放
置した石英ガラスから発生する蛍光の強度の時間変化を
示すグラフである。このグラフから判るように、プラズ
マ洗浄した石英ガラスであっても、時間の経過ととも
に、その石英ガラスの表面の汚染が進んで、発生する蛍
光の強度は大きくなっていく。

【００１７】以上のことから、対物レンズ内部における
自家蛍光の発生を更に抑制するためには、各レンズを石
英ガラス等の無蛍光性の材料のものとするだけでなく、
レンズ表面を清浄にするのが有効であり、また、そのた
めにプラズマ洗浄またはＵＶ洗浄が有効であることが判
った。また、レンズ表面を清浄な状態に維持する為に
は、そのレンズを真空中または不活性ガス中に置くのが
好適であると考えられる。さらに、レンズ表面を清浄な
状態に維持する為には、そのレンズ表面を随時にプラズ
マ洗浄またはＵＶ洗浄する手段を備えるのが好適である
と考えられる。本発明は、以上のような知見および考察
に基づいてなされたものである。

【００１８】（第１の実施形態）次に、本発明の第１の
実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に
係る対物レンズの断面図である。本実施形態に係る対物
レンズ１０は、測定対象である試料の側（図面上で下
側）から像側（図面上で上側）に向かって順にレンズ１
１₁〜１１₁₀が配置されて、これらが金属部材１２₁〜１
２₃を含むハウジング内に収納されている。

【００１９】レンズ１１₁および１１₁₀ならびに金属部
材１２₁〜１２₃に囲まれた空間はレンズ室を構成してい
る。レンズ１１₁と金属部材１２₁との接合部、金属部材
１２ ₁と金属部材１２₂との接合部、金属部材１２₂と金
属部材１２₃との接合部、および、金属部材１２₃とレン
ズ１１₁₀との接合部それぞれは、シールされている。す
なわち、レンズ室は、内部と外部とが互いに隔絶された
密閉状態となっている。そして、レンズ室の内部は、不
活性ガスが封入され又は真空とされている。このような
対物レンズは、レンズ１１₁〜１１₁₀および金属部材１
２₁〜１２₃それぞれの表面をプラズマ洗浄またはＵＶ洗
浄した後に、不活性ガス中または真空中で最終的な組み
立てを行ってレンズ室を封じきることにより、製造する
ことができる。

【００２０】このように本実施形態では、対物レンズに
含まれる各レンズの表面をプラズマ洗浄またはＵＶ洗浄
した後に組み立ててレンズ室内に不活性ガスを封入し又
は真空にするので、レンズ室内のレンズの表面の清浄状
態が維持される。したがって、自家蛍光の発生が抑制さ
れ、観察すべき蛍光像のコントラストや検出能が改善さ
れる。

【００２１】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。図２は、第２の実施形態に
係る対物レンズシステムの構成図である。この図には、
本実施形態に係る対物レンズ２０の断面図、および、こ
の対物レンズ２０と共に対物レンズシステムを構成する
給排気手段のブロック図が示されている。

【００２２】本実施形態に係る対物レンズ２０は、測定
対象である試料の側（図面上で下側）から像側（図面上
で上側）に向かって順にレンズ２１₁〜２１₁₀が配置さ
れて、これらが金属部材２２₁〜２２₃を含むハウジング
内に収納されている。レンズ２１₁と金属部材２２₁との
接合部、金属部材２２₁と金属部材２２₂との接合部、金
属部材２２₂と金属部材２２₃との接合部、および、金属
部材２２₃とレンズ２１₁₀との接合部それぞれは、シー
ルされている。これらレンズ２１₁および２１₁ ₀ならび
に金属部材２２₁〜２２₃に囲まれた空間はレンズ室を構
成している。

【００２３】また、略円筒形状の金属部材２２₂の側面
にはプラグ２６が設けられている。真空ポンプ７１は、
コック７３を介してプラグ２６に接続されており、対物
レンズ２０のレンズ室の内部を排気することができる。
ガスボンベ７２は、コック７４を介してプラグ２６に接
続されており、対物レンズ２０のレンズ室の内部に不活
性ガスを給気することができる。なお、図２に示した構
成は１つのプラグ２６でレンズ室の内部を給排気するも
のであるが、給気用プラグと排気用プラグとを別個に設
けてもよい。

【００２４】コック７４を閉じてコック７３を開き真空
ポンプ７１を動作させることにより、対物レンズ２０の
レンズ室は排気され真空とされる。或いは、一旦真空に
した後に、コック７３を閉じてコック７４を開きガスボ
ンベ７２から不活性ガスを給気することにより、対物レ
ンズ２０のレンズ室は不活性ガスで満たされる。このよ
うに本実施形態では、対物レンズ２０のレンズ室内に不
活性ガスを封入し又は真空にすることが随時できるの
で、レンズ室内のレンズの表面の清浄状態が維持され
る。したがって、自家蛍光の発生が抑制され、観察すべ
き蛍光像のコントラストや検出能が改善される。

【００２５】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。図３は、第３の実施形態に
係る対物レンズシステムの構成図である。この図には、
本実施形態に係る対物レンズ３０の断面図、および、こ
の対物レンズ３０と共に対物レンズシステムを構成する
給排気手段のブロック図が示されている。図３（ａ）お
よび（ｂ）それぞれに示された対物レンズ３０の断面図
は、対物レンズ３０の光軸に各々垂直であって互いに直
交する２方向から見たものである。

【００２６】本実施形態に係る対物レンズ３０は、測定
対象である試料の側（図面上で下側）から像側（図面上
で上側）に向かって順にレンズ３１₁〜３１₁₀が配置さ
れて、これらが金属部材３２₁〜３２₃を含むハウジング
内に収納されている。レンズ３１₁と金属部材３２₁との
接合部、金属部材３２₁と金属部材３２₂との接合部、金
属部材３２₂と金属部材３２₃との接合部、および、金属
部材３２₃とレンズ３１₁₀との接合部それぞれは、シー
ルされている。これらレンズ３１₁および３１₁ ₀ならび
に金属部材３２₁〜３２₃に囲まれた空間はレンズ室を構
成している。

【００２７】また、１０個のレンズ３１₁〜３１₁₀は、
試料側にある４個のレンズ３１₁〜３１₄を含む前方レン
ズ群３１Ｆと、像側にある６個のレンズ３１₅〜３１₁₀
を含む後方レンズ群３１Ｒとに区分される。そして、前
方レンズ群３１Ｆと後方レンズ群３１Ｒとの間にダイク
ロイックミラー３３およびバリアフィルタ３４が設けら
れている。ダイクロイックミラー３３は、金属部材３２
₂の一部に設けられた励起光入射窓３５を透過して外部
より内部へ入射した励起光Ａを反射させて前方レンズ群
３１Ｆに入射させるとともに、前方レンズ群３１Ｆから
出射された蛍光を透過させてバリアフィルタ３４を経て
後方レンズ群３１Ｒに入射させる。また、バリアフィル
タ３４は、励起光を遮断し、蛍光を透過させるものであ
る。なお、励起光入射窓３５は励起光の透過率が高いガ
ラスで作られ、励起光入射窓３５と金属部材３２₂との
接合部もシールされている。

【００２８】本実施形態に係る対物レンズでは、励起光
源から出力された励起光Ａは、励起光入射窓３５を透過
し、ダイクロイックミラー３３により反射され、前方レ
ンズ群３１Ｆのレンズ３１₄の側から入射し、レンズ３
１₁の側から試料に向けて出射される。一方、試料に含
まれる蛍光物質から発生した蛍光は、前方レンズ群３１
Ｆのレンズ３１₁の側から入射してレンズ３１₄の側から
出射され、ダイクロイックミラー３３およびバリアフィ
ルタ３４を透過し、後方レンズ群３１Ｒのレンズ３１₅
の側から入射してレンズ３１₁₀の側から出射され結像さ
れる。

【００２９】また、略円筒形状の金属部材３２₂の側面
にはプラグ３６₁および３６₂が設けられている。真空ポ
ンプ７１は、コック７３を介してプラグ３６₁に接続さ
れており、対物レンズ３０のレンズ室の内部を排気する
ことができる。ガスボンベ７２は、コック７４を介して
プラグ３６₂に接続されており、対物レンズ３０のレン
ズ室の内部に不活性ガスを給気することができる。な
お、図２に示した構成は排気用プラグ３６₁と給気用プ
ラグ３６₂とを別個に設けたものであるが、１つのプラ
グでレンズ室の内部を給排気するようにしてもよい。

【００３０】コック７４を閉じてコック７３を開き真空
ポンプ７１を動作させることにより、対物レンズ３０の
レンズ室は排気され真空とされる。或いは、一旦真空に
した後に、コック７３を閉じてコック７４を開きガスボ
ンベ７２から不活性ガスを給気することにより、対物レ
ンズ３０のレンズ室は不活性ガスで満たされる。このよ
うに本実施形態では、対物レンズ３０のレンズ室内に不
活性ガスを封入し又は真空にすることが随時できるの
で、レンズ室内のレンズの表面の清浄状態が維持され
る。したがって、自家蛍光の発生が抑制され、観察すべ
き蛍光像のコントラストや検出能が改善される。

【００３１】本実施形態では、励起光Ａは、後方レンズ
群３１Ｒに含まれるレンズ３１₅〜３１₁₀を通過するこ
となく、前方レンズ群３１Ｆに含まれるレンズ３１₁〜
３１₄のみを通過する。したがって、例えば前方レンズ
群３１Ｆを構成する全てのレンズ３１₁〜３１₄それぞれ
を特に無蛍光性の材料からなるものとすることにより、
これらから自家蛍光が発生することは殆どなくなる。し
たがって、本実施形態に係る対物レンズを用いた落射蛍
光顕微鏡は、試料の蛍光像を観察する際に、背景光ノイ
ズが極めて少なく、コントラストおよび検出能が優れ
る。

【００３２】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態について説明する。図４は、第４の実施形態に
係る対物レンズシステムの構成図である。この図には、
本実施形態に係る対物レンズ４０の断面図、ならびに、
この対物レンズ４０と共に対物レンズシステムを構成す
る排気手段およびプラズマ発生手段それぞれのブロック
図が示されている。この図において、対物レンズ４０の
中心線に対して左側および右側それぞれは、対物レンズ
４０の光軸に各々垂直であって互いに直交する２方向か
ら見た断面である。

【００３３】本実施形態に係る対物レンズ４０は、測定
対象である試料の側（図面上で下側）から像側（図面上
で上側）に向かって順にレンズ４１₁〜４１₁₀が配置さ
れて、これらが金属部材４２₁〜４２₃を含むハウジング
内に収納されている。レンズ４１₁と金属部材４２₁との
接合部、金属部材４２₁と金属部材４２₂との接合部、金
属部材４２₂と金属部材４２₃との接合部、および、金属
部材４２₃とレンズ４１₁₀との接合部それぞれは、シー
ルされている。これらレンズ４１₁および４１₁ ₀ならび
に金属部材４２₁〜４２₃に囲まれた空間はレンズ室を構
成している。

【００３４】また、１０個のレンズ４１₁〜４１₁₀は、
試料側にある４個のレンズ４１₁〜４１₄を含む前方レン
ズ群４１Ｆと、像側にある６個のレンズ４１₅〜４１₁₀
を含む後方レンズ群４１Ｒとに区分される。そして、前
方レンズ群４１Ｆと後方レンズ群４１Ｒとの間にダイク
ロイックミラー４３およびバリアフィルタ４４が設けら
れている。ダイクロイックミラー４３は、金属部材４２
₂の一部に設けられた励起光入射窓４５を透過して外部
より内部へ入射した励起光Ａを反射させて前方レンズ群
４１Ｆに入射させるとともに、前方レンズ群４１Ｆから
出射された蛍光を透過させてバリアフィルタ４４を経て
後方レンズ群４１Ｒに入射させる。また、バリアフィル
タ４４は、励起光を遮断し、蛍光を透過させるものであ
る。なお、励起光入射窓４５は励起光の透過率が高いガ
ラスで作られ、励起光入射窓４５と金属部材４２₂との
接合部もシールされている。

【００３５】本実施形態に係る対物レンズでは、励起光
源から出力された励起光Ａは、励起光入射窓４５を透過
し、ダイクロイックミラー４３により反射され、前方レ
ンズ群４１Ｆのレンズ４１₄の側から入射し、レンズ４
１₁の側から試料に向けて出射される。一方、試料に含
まれる蛍光物質から発生した蛍光は、前方レンズ群４１
Ｆのレンズ４１₁の側から入射してレンズ４１₄の側から
出射され、ダイクロイックミラー４３およびバリアフィ
ルタ４４を透過し、後方レンズ群４１Ｒのレンズ４１₅
の側から入射してレンズ４１₁₀の側から出射され結像さ
れる。

【００３６】また、略円筒形状の金属部材４２₂の側面
にはプラグ４６が設けられている。真空ポンプ７１は、
コック７３を介してプラグ４６に接続されており、対物
レンズ４０のレンズ室の内部を排気することができる。
さらに、レンズ４１₁の周囲にコイル８１₁が設けられ、
レンズ４１₂の周囲にコイル８１₂が設けられ、レンズ４
１₃の周囲にコイル８１₃が設けられ、レンズ４１₄の周
囲にコイル８１₄が設けられている。そして、高周波発
生器８２は、コイル８１₁〜８１₄それぞれに高周波電圧
を印加することにより、対物レンズ４０のレンズ室内
（特に前方レンズ群４１Ｆの周囲）をプラズマ洗浄す
る。

【００３７】コック７３を開き真空ポンプ７１を動作さ
せることにより、対物レンズ４０のレンズ室は排気され
真空とされる。そして、真空にした後に高周波発生器８
２を動作させることにより、対物レンズ４０のレンズ室
内にプラズマを発生させる。このプラズマによりレンズ
室内部（特に前方レンズ群４１Ｆおよびその周辺）はプ
ラズマ洗浄される。この洗浄の後、対物レンズ４０のレ
ンズ室内を真空に維持するためにコック７３を閉じても
よいが、真空ポンプ７１による排気を継続するのも好適
である。このように本実施形態では、対物レンズ４０の
レンズ室内を真空にした上でレンズ室内部をプラズマ洗
浄することが随時できるので、レンズ室内の表面の清浄
状態が維持される。したがって、自家蛍光の発生が抑制
され、観察すべき蛍光像のコントラストや検出能が改善
される。

【００３８】本実施形態では、励起光Ａは、後方レンズ
群４１Ｒに含まれるレンズ４１₅〜４１₁₀を通過するこ
となく、前方レンズ群４１Ｆに含まれるレンズ４１₁〜
４１₄のみを通過する。したがって、例えば前方レンズ
群４１Ｆを構成する全てのレンズ４１₁〜４１₄それぞれ
を特に無蛍光性の材料からなるものとすることにより、
これらから自家蛍光が発生することは殆どなくなる。し
たがって、本実施形態に係る対物レンズを用いた落射蛍
光顕微鏡は、試料の蛍光像を観察する際に、背景光ノイ
ズが極めて少なく、コントラストおよび検出能が優れ
る。

【００３９】なお、本実施形態に係る対物レンズは、ダ
イクロイックミラーを内部に有して前方レンズ群と後方
レンズ群とに区分されるものであったが、図１に示した
ような通常の構成のものに適用してもよい。

【００４０】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態について説明する。図５は、第５の実施形態に
係る対物レンズシステムの構成図である。この図には、
本実施形態に係る対物レンズ５０の断面図、ならびに、
この対物レンズ５０と共に対物レンズシステムを構成す
る給排気手段および紫外光照射手段それぞれのブロック
図が示されている。

【００４１】本実施形態に係る対物レンズ５０は、測定
対象である試料の側（図面上で下側）から像側（図面上
で上側）に向かって順にレンズ５１₁〜５１₁₀が配置さ
れて、これらが金属部材５２₁〜５２₃を含むハウジング
内に収納されている。レンズ５１₁と金属部材５２₁との
接合部、金属部材５２₁と金属部材５２₂との接合部、金
属部材５２₂と金属部材５２₃との接合部、および、金属
部材５２₃とレンズ５１₁₀との接合部それぞれは、シー
ルされている。これらレンズ５１₁および５１₁ ₀ならび
に金属部材５２₁〜５２₃に囲まれた空間はレンズ室を構
成している。

【００４２】また、１０個のレンズ５１₁〜５１₁₀は、
試料側にある４個のレンズ５１₁〜５１₄を含む前方レン
ズ群５１Ｆと、像側にある６個のレンズ５１₅〜５１₁₀
を含む後方レンズ群５１Ｒとに区分される。そして、前
方レンズ群５１Ｆと後方レンズ群５１Ｒとの間にダイク
ロイックミラー５３およびバリアフィルタ５４が設けら
れている。ダイクロイックミラー５３は、金属部材５２
₂の一部に設けられた励起光入射窓５５を透過して外部
より内部へ入射した励起光を反射させて前方レンズ群５
１Ｆに入射させるとともに、前方レンズ群５１Ｆから出
射された蛍光を透過させてバリアフィルタ５４を経て後
方レンズ群５１Ｒに入射させる。また、バリアフィルタ
５４は、励起光を遮断し、蛍光を透過させるものであ
る。なお、励起光入射窓５５は励起光の透過率が高いガ
ラスで作られ、励起光入射窓５５と金属部材５２₂との
接合部もシールされている。

【００４３】本実施形態に係る対物レンズでは、励起光
源から出力された励起光は、励起光入射窓５５を透過
し、ダイクロイックミラー５３により反射され、前方レ
ンズ群５１Ｆのレンズ５１₄の側から入射し、レンズ５
１₁の側から試料に向けて出射される。一方、試料に含
まれる蛍光物質から発生した蛍光は、前方レンズ群５１
Ｆのレンズ５１₁の側から入射してレンズ５１₄の側から
出射され、ダイクロイックミラー５３およびバリアフィ
ルタ５４を透過し、後方レンズ群５１Ｒのレンズ５１₅
の側から入射してレンズ５１₁₀の側から出射され結像さ
れる。

【００４４】また、略円筒形状の金属部材５２₂の側面
にはプラグ５６が設けられている。真空ポンプ７１は、
コック７３を介してプラグ５６に接続されており、対物
レンズ５０のレンズ室の内部を排気することができる。
ガスボンベ７５は、コック７４を介してプラグ５６に接
続されており、対物レンズ５０のレンズ室の内部に酸素
ガスを給気することができる。なお、図５に示した構成
は１つのプラグ５６でレンズ室の内部を給排気するもの
であるが、給気用プラグと排気用プラグとを別個に設け
てもよい。

【００４５】さらに、この対物レンズ５０のレンズ室内
に紫外光を入射させるために、紫外光源９１およびレン
ズ９２₁〜９２₅が備えられている。紫外光源９１から出
力された紫外光は、レンズ９２₁〜９２₅を経て、対物レ
ンズ５０のレンズ５１₁からレンズ室内部に入射し、対
物レンズ５０に含まれるレンズ５１₁〜５１₄それぞれの
表面をＵＶ洗浄する。なお、紫外光源９１として例えば
水銀ランプが好適であり、ＵＶ洗浄を行う為の紫外光の
波長として水銀ランプの輝線波長である２５４ｎｍや１
８５ｎｍが好適に用いられる。

【００４６】対物レンズ５０のレンズ室内を大気で満た
した状態で、或いは、コック７３および７４それぞれの
適切な操作により対物レンズ５０のレンズ室内を一旦真
空にした後に酸素ガスを満たした状態で、紫外光源９１
から出力された紫外光を対物レンズ５０のレンズ５１₁
からレンズ室内部に入射させる。この紫外光により、対
物レンズ５０に含まれるレンズ５１₁〜５１₄それぞれの
表面はＵＶ洗浄される。この洗浄の後、対物レンズ５０
のレンズ室内のオゾンを排気するため、真空ポンプ７１
により対物レンズ５０のレンズ室内を排気するのが好適
である。このように本実施形態では、対物レンズ５０の
レンズ室内を大気または酸素ガスで満たしてレンズ室内
部をＵＶ洗浄することが随時できるので、レンズ室内の
表面の清浄状態が維持される。したがって、自家蛍光の
発生が抑制され、観察すべき蛍光像のコントラストや検
出能が改善される。

【００４７】本実施形態では、励起光は、後方レンズ群
５１Ｒに含まれるレンズ５１₅〜５１₁₀を通過すること
なく、前方レンズ群５１Ｆに含まれるレンズ５１₁〜５
１₄のみを通過する。したがって、例えば前方レンズ群
５１Ｆを構成する全てのレンズ５１₁〜５１₄それぞれを
特に無蛍光性の材料からなるものとすることにより、こ
れらから自家蛍光が発生することは殆どなくなる。した
がって、本実施形態に係る対物レンズを用いた落射蛍光
顕微鏡は、試料の蛍光像を観察する際に、背景光ノイズ
が極めて少なく、コントラストおよび検出能が優れる。

【００４８】なお、本実施形態に係る対物レンズは、ダ
イクロイックミラーを内部に有して前方レンズ群と後方
レンズ群とに区分されるものであったが、図１に示した
ような通常の構成のものに適用してもよい。

【００４９】（第６の実施形態）次に、本発明の第６の
実施形態について説明する。図６は、第６の実施形態に
係る対物レンズシステムの構成図である。この図には、
本実施形態に係る対物レンズ６０の断面図、ならびに、
この対物レンズ６０と共に対物レンズシステムを構成す
る給排気手段および紫外光照射手段それぞれのブロック
図が示されている。また、この図には、試料を励起する
ための励起光を供給する励起光供給手段も示されてい
る。

【００５０】本実施形態に係る対物レンズ６０は、測定
対象である試料の側（図面上で下側）から像側（図面上
で上側）に向かって順にレンズ６１₁〜６１₁₀が配置さ
れて、これらが金属部材６２₁〜６２₃を含むハウジング
内に収納されている。レンズ６１₁と金属部材６２₁との
接合部、金属部材６２₁と金属部材６２₂との接合部、金
属部材６２₂と金属部材６２₃との接合部、および、金属
部材６２₃とレンズ６１₁₀との接合部それぞれは、シー
ルされている。これらレンズ６１₁および６１₁ ₀ならび
に金属部材６２₁〜６２₃に囲まれた空間はレンズ室を構
成している。

【００５１】また、１０個のレンズ６１₁〜６１₁₀は、
試料側にある４個のレンズ６１₁〜６１₄を含む前方レン
ズ群６１Ｆと、像側にある６個のレンズ６１₅〜６１₁₀
を含む後方レンズ群６１Ｒとに区分される。そして、前
方レンズ群６１Ｆと後方レンズ群６１Ｒとの間にダイク
ロイックミラー６３およびバリアフィルタ６４が設けら
れている。ダイクロイックミラー６３は、金属部材６２
₂の一部に設けられた励起光入射窓６５を透過して外部
より内部へ入射した励起光およびＵＶ洗浄用の紫外光を
反射させて前方レンズ群６１Ｆに入射させるとともに、
前方レンズ群６１Ｆから出射された蛍光を透過させてバ
リアフィルタ６４を経て後方レンズ群６１Ｒに入射させ
る。また、バリアフィルタ６４は、励起光を遮断し、蛍
光を透過させるものである。なお、励起光入射窓６５は
励起光の透過率が高いガラスで作られ、励起光入射窓６
５と金属部材６２₂との接合部もシールされている。

【００５２】本実施形態に係る対物レンズでは、励起光
源から出力された励起光は、励起光入射窓６５を透過
し、ダイクロイックミラー６３により反射され、前方レ
ンズ群６１Ｆのレンズ６１₄の側から入射し、レンズ６
１₁の側から試料に向けて出射される。一方、試料に含
まれる蛍光物質から発生した蛍光は、前方レンズ群６１
Ｆのレンズ６１₁の側から入射してレンズ６１₄の側から
出射され、ダイクロイックミラー６３およびバリアフィ
ルタ６４を透過し、後方レンズ群６１Ｒのレンズ６１₅
の側から入射してレンズ６１₁₀の側から出射され結像さ
れる。

【００５３】また、略円筒形状の金属部材６２₂の側面
にはプラグ６６が設けられている。真空ポンプ７１は、
コック７３を介してプラグ６６に接続されており、対物
レンズ６０のレンズ室の内部を排気することができる。
ガスボンベ７５は、コック７４を介してプラグ６６に接
続されており、対物レンズ６０のレンズ室の内部に酸素
ガスを給気することができる。なお、図６に示した構成
は１つのプラグ６６でレンズ室の内部を給排気するもの
であるが、給気用プラグと排気用プラグとを別個に設け
てもよい。

【００５４】さらに、この対物レンズ６０のレンズ室内
にＵＶ洗浄用の紫外光および励起用の励起光を入射させ
るために、紫外光源９１、レンズ９７₁〜９７₃、励起光
源９３、視野絞り９４、ミラー９５および励起フィルタ
９６が備えられている。ミラー９５および励起フィルタ
９６それぞれは着脱自在である。

【００５５】対物レンズ６０のレンズ室内部をＵＶ洗浄
する際にはミラー９５が装着され、励起フィルタ９６が
取り除かれる。紫外光源９１から出力された紫外光は、
レンズ９７₁、ミラー９５およびレンズ９７₃を順次に経
て、対物レンズ６０の励起光入射窓６５からレンズ室内
部に入射し、ダイクロイックミラー６３により反射さ
れ、前方レンズ群６１Ｆに含まれるレンズ６１₁〜６１₄
それぞれの表面をＵＶ洗浄する。なお、紫外光源９１と
して例えば水銀ランプが好適であり、ＵＶ洗浄を行う為
の紫外光の波長として水銀ランプの輝線波長である２５
４ｎｍや１８５ｎｍが好適に用いられる。

【００５６】一方、試料に励起光を照射する際にはミラ
ー９５が取り外され、励起フィルタ９６が装着される。
励起光源９３から出力された励起光は、レンズ９７₂、
視野絞り９４、励起フィルタ９６およびレンズ９７₃を
順次に経て、対物レンズ６０の励起光入射窓６５からレ
ンズ室内部に入射し、ダイクロイックミラー６３により
反射され、前方レンズ群６１Ｆを通過して、試料に照射
される。

【００５７】対物レンズ６０のレンズ室内を大気で満た
した状態で、或いは、コック７３および７４それぞれの
適切な操作により対物レンズ６０のレンズ室内を一旦真
空にした後に酸素ガスを満たした状態で、紫外光源９１
から出力された紫外光を対物レンズ６０の励起光入射窓
６５からレンズ室内部に入射させる。この紫外光によ
り、対物レンズ６０に含まれるレンズ６１₁〜６１₄それ
ぞれの表面はＵＶ洗浄される。この洗浄の後、対物レン
ズ６０のレンズ室内のオゾンを排気するため、真空ポン
プ７１により対物レンズ６０のレンズ室内を排気するの
が好適である。このように本実施形態では、対物レンズ
６０のレンズ室内を大気または酸素ガスで満たしてレン
ズ室内部をＵＶ洗浄することが随時できるので、レンズ
室内の表面の清浄状態が維持される。したがって、自家
蛍光の発生が抑制され、観察すべき蛍光像のコントラス
トや検出能が改善される。

【００５８】本実施形態では、励起光は、後方レンズ群
６１Ｒに含まれるレンズ６１₅〜６１₁₀を通過すること
なく、前方レンズ群６１Ｆに含まれるレンズ６１₁〜６
１₄のみを通過する。したがって、例えば前方レンズ群
６１Ｆを構成する全てのレンズ６１₁〜６１₄それぞれを
特に無蛍光性の材料からなるものとすることにより、こ
れらから自家蛍光が発生することは殆どなくなる。した
がって、本実施形態に係る対物レンズを用いた落射蛍光
顕微鏡は、試料の蛍光像を観察する際に、背景光ノイズ
が極めて少なく、コントラストおよび検出能が優れる。

【００５９】なお、本実施形態に係る対物レンズは、ダ
イクロイックミラーを内部に有して前方レンズ群と後方
レンズ群とに区分されるものであったが、図１に示した
ような通常の構成のものに適用してもよい。

【００６０】また、紫外光源９１を備えることなく、励
起光源９３として試料励起用の励起光とＵＶ洗浄用の紫
外光とを出力できるものを用いてもよい。この場合、励
起フィルタ９６は、試料励起時およびＵＶ洗浄時それぞ
れにおいて好適な透過特性を有するものが用いられる。

【００６１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、対物レンズのレンズ室の内部には不活性ガスが
封入されており、または、対物レンズのレンズ室の内部
が真空とされており、または、対物レンズのレンズ室の
内部が給排気手段により不活性ガスが供給され若しくは
排気されるので、このレンズ室内部にあるレンズの表面
の清浄状態が維持され、自家蛍光の発生が抑制される。

【００６２】また、複数のレンズが前方レンズ群と後方
レンズ群とに区分され、前方レンズ群と後方レンズ群と
の間にダイクロイックミラーが備えられ、レンズ室の内
部に少なくとも前方レンズ群が配置されているのが好適
である。この場合には、少なくとも前方レンズ群を内部
に有するレンズ室は不活性ガスが封入され或いは真空と
されているので、このレンズ室内部にあるレンズの表面
の清浄状態が維持され、自家蛍光の発生が抑制される。

【００６３】また、対物レンズのレンズ室の内部にプラ
ズマを発生させるプラズマ発生手段を備え、或いは、対
物レンズのレンズ室の内部にあるレンズに紫外光を照射
する紫外光照射手段を備えることで、対物レンズのレン
ズ室の内部にあるレンズは洗浄され、自家蛍光の発生が
抑制される。

【００６４】したがって、この対物レンズを用いた落射
蛍光顕微鏡は、試料の蛍光像を観察する際に、背景光ノ
イズが極めて少なく、コントラストおよび検出能が優れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る対物レンズの断面図であ
る。

【図２】第２の実施形態に係る対物レンズシステムの構
成図である。

【図３】第３の実施形態に係る対物レンズシステムの構
成図である。

【図４】第４の実施形態に係る対物レンズシステムの構
成図である。

【図５】第５の実施形態に係る対物レンズシステムの構
成図である。

【図６】第６の実施形態に係る対物レンズシステムの構
成図である。

【図７】厚さ１ｍｍの標準フリントガラス、メタノール
で超音波洗浄した石英ガラス、プラズマ洗浄した石英ガ
ラス、および、ＵＶ洗浄した石英ガラスそれぞれの蛍光
発生量の測定結果を示すグラフである。

【図８】プラズマ洗浄した後に大気中に放置した石英ガ
ラスから発生する蛍光の強度の時間変化を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０…対物レンズ、１１₁〜１１₁₀…レンズ、１２₁〜１
２₃…金属部材、２０…対物レンズ、２１₁〜１１₁₀…レ
ンズ、２２₁〜２２₃…金属部材、２６…プラグ、３０…
対物レンズ、３１₁〜３１₁₀…レンズ、３１Ｆ…前方レ
ンズ群、３１Ｒ…後方レンズ群、３２₁〜３２₃…金属部
材、３３…ダイクロイックミラー、３４…バリアフィル
タ、３５…励起光入射窓、３６₁，３６₂…プラグ、４０
…対物レンズ、４１₁〜４１₁₀…レンズ、４１Ｆ…前方
レンズ群、４１Ｒ…後方レンズ群、４２₁〜４２₃…金属
部材、４３…ダイクロイックミラー、４４…バリアフィ
ルタ、４５…励起光入射窓、４６…プラグ、５０…対物
レンズ、５１₁〜５１₁₀…レンズ、５１Ｆ…前方レンズ
群、５１Ｒ…後方レンズ群、５２₁〜５２₃…金属部材、
５３…ダイクロイックミラー、５４…バリアフィルタ、
５５…励起光入射窓、５６…プラグ、６０…対物レン
ズ、６１₁〜６１₁₀…レンズ、６１Ｆ…前方レンズ群、
６１Ｒ…後方レンズ群、６２₁〜６２₃…金属部材、６３
…ダイクロイックミラー、６４…バリアフィルタ、６５
…励起光入射窓、６６…プラグ、７１…真空ポンプ、７
２…ガスボンベ、７３，７４…コック、７５…ガスボン
ベ、８１₁〜８１₄…コイル、８２…高周波発生器、９１
…紫外光源、９２₁〜９２₅…レンズ、９３…励起光源、
９４…視野絞り、９５…ミラー、９６…励起フィルタ、
９７₁〜９７₃…レンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料に励起光を照射するとともに前記試
料で発生した蛍光を入力する落射照明方式の蛍光顕微鏡
に用いられる複数のレンズを含む対物レンズであって、内部と外部とを互いに隔絶するレンズ室の内部に前記複
数のレンズのうち一部または全部が配置され、前記レン
ズ室の内部に不活性ガスが封入されている、ことを特徴
とする対物レンズ。
【請求項２】試料に励起光を照射するとともに前記試
料で発生した蛍光を入力する落射照明方式の蛍光顕微鏡
に用いられる複数のレンズを含む対物レンズであって、内部と外部とを互いに隔絶するレンズ室の内部に前記複
数のレンズのうち一部または全部が配置され、前記レン
ズ室の内部が真空である、ことを特徴とする対物レン
ズ。
【請求項３】試料に励起光を照射するとともに前記試
料で発生した蛍光を入力する落射照明方式の蛍光顕微鏡
に用いられる複数のレンズを含む対物レンズであって、レンズ室の内部に前記複数のレンズのうち一部または全
部が配置され、前記レンズ室の内部に気体を供給し或い
は前記レンズ室の内部を排気するプラグを備える、こと
を特徴とする対物レンズ。
【請求項４】前記複数のレンズが前方レンズ群と後方
レンズ群とに区分され、前記前方レンズ群と前記後方レンズ群との間に、前記励
起光を反射させて前記前方レンズ群に入射させるととも
に、前記前方レンズ群から出射された前記蛍光を透過さ
せて前記後方レンズ群に入射させるダイクロイックミラ
ーが備えられ、前記レンズ室の内部に少なくとも前記前方レンズ群が配
置されている、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の対
物レンズ。
【請求項５】請求項３記載の対物レンズと、前記対物
レンズの前記レンズ室の内部を給排気する給排気手段
と、を備えることを特徴とする対物レンズシステム。
【請求項６】前記対物レンズの前記レンズ室の内部に
プラズマを発生させるプラズマ発生手段を更に備えるこ
とを特徴とする請求項５記載の対物レンズシステム。
【請求項７】前記対物レンズの前記レンズ室の内部に
あるレンズに紫外光を照射する紫外光照射手段を更に備
えることを特徴とする請求項５記載の対物レンズシステ
ム。