JP2006243027A - 液浸顕微鏡および液浸顕微鏡の試料移動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸対物レンズと液体との間に空気が入りこまない液浸顕微鏡および液浸顕微鏡の試料移動方法を提供することを目的とする。
【解決手段】液浸対物レンズ１の近傍に、液浸用の液体３を供給する液体供給装置２を配置する。液体供給装置は、試料４の観察領域の上に液浸用の液体を滴下する。液体が滴下された試料は、一旦下方（Ｚ軸方向）に移動した後、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向に同時に移動しながら、液浸対物レンズの視野中へ移動する。斜め下方から液浸対物レンズに近づくので、液浸対物レンズの先端と液体の間から空気の層を除去することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液浸顕微鏡および液浸顕微鏡の試料移動方法に関するものである。

従来、顕微鏡の対物レンズとして液浸系の対物レンズを使用する場合、観察対象である試料上に水やオイルなどの液体を滴下した後、試料を下方から液浸系の対物レンズに近づけ合焦して観察を行っている。
特開平７−７７６５７号公報

しかしながら、液浸対物レンズを構成する最先端のレンズの表面形状が凹面の場合には、試料を下方から液浸対物レンズに近づけると、液体と最先端のレンズの間に空気が入り込んでしまうという問題があった。
本発明は、液浸対物レンズと液体との間に空気が入りこまない液浸顕微鏡および液浸顕微鏡の試料移動方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、液浸対物レンズと、前記液浸対物レンズの光軸に対して斜め方向から試料と前記液浸対物レンズとを相対的に近づける移動手段とを有することを特徴とする液浸顕微鏡を提供する。
請求項２に係る発明は、液浸対物レンズと、試料を載置するステージと、前記液浸対物レンズ用の液体が滴下された前記試料を載置した前記ステージを前記液浸対物レンズの光軸に対して斜め方向から前記液浸対物レンズの方向に移動させ、前記試料を前記液浸対物レンズに近づけるステージ移動手段とを有することを特徴とする液浸顕微鏡を提供する。

請求項３に係る発明は、前記液浸対物レンズの最先端レンズは凹面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液浸顕微鏡を提供する。
請求項４に係る発明は、前記液浸対物レンズ用の液体を、前記試料に供給する液体供給手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液浸顕微鏡を提供する。

請求項５に係る発明は、試料と液浸対物レンズの間に満たす液体を試料に滴下し、前記試料を前記液浸対物レンズの光軸に対して斜め方向に移動し、前記液体を前記試料と前記液浸対物レンズとの間に満たすことを特徴とする液浸顕微鏡の試料移動方法を提供する。

請求項６に係る発明は、前記試料を前記液浸対物レンズの光軸に対して斜め方向に移動し、前記液体を前記液浸対物レンズに接触させた後、前記試料を前記液浸対物レンズの光軸に対して垂直方向に移動することを特徴とする請求項５に記載の液浸顕微鏡の試料移動方法を提供する。

本発明は、液浸対物レンズと液体との間に空気が入りこまない液浸顕微鏡および液浸顕微鏡の液体供給方法を提供する。

図１に本実施形態の液浸顕微鏡１００の構成を示す。光源２３から射出された照明光は、不図示の照明光学系を通って、ハーフミラー２４で反射され液浸対物レンズ１に入射する。光源２３としては水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどが使用される。なお本実施形態ではハーフミラー２４を使用し、試料４の反射像を観察するが、試料４の蛍光像を観察する場合には、ハーフミラー２４の換わりにダイクロイックミラーを配置すればよい。また試料４の透過像を観察する場合には、試料の下方に透過照明用の光源（不図示）を配置し、ハーフミラー２４を光路から除去すればよい。

液浸対物レンズ１に入射した照明光は、液体３を介して試料４に照射される。試料４としては、工業顕微鏡の試料としては半導体ウエハや液晶基板などが使用される。また生物顕微鏡の試料としては、組織切片をスライドガラスとカバーガラスで封入したものなどが使用される。試料４で反射された照明光は、再度液体３を通り液浸対物レンズ１で集光され、ハーフミラー２４を透過し、接眼レンズ２０で試料４が観察される。

資料４は顕微鏡のＸＹＺステージ１２上に載置され、不図示のホルダーによって、ＸＹＺステージ１２上に固定されている。ＸＹＺステージ１２の中央部には液浸対物レンズ１の直径よりも小さな穴があいており、試料４の観察領域はこの穴の上部に配置される。ＸＹＺステージ１２の穴は、試料４を透過観察する際に使用するもので、不図示の透過光源からの光を試料４の下方から試料４に照射し、液浸対物レンズ１で、試料４を透過した光を集光する。なお試料４を落射照明して観察する場合には、ＸＹＺステージ２１に透過照明用の穴は必要ない。

ＸＹＺステージ１２は、ＸＹＺステージ制御装置１３によって制御される。ＸＹＺステージ制御装置１３はコントローラ１４に接続されている。コントローラ１４に予めＸＹＺステージ１２の動きをプログラムして入力しておけば、ＸＹＺステージ１２は自動的に動き、試料４の観察位置を所定の経路で液浸対物レンズ１の視野内に移動させることができる。ＸＹＺステージ１２の動きを予めプログラムせずに、コントローラ１４からマニュアルで指示しても構わない。

液浸対物レンズ１の横には、試料４に液体３を供給する液体供給装置２が配置されている。液体供給装置２は、試料４を液浸対物レンズ１の視野内に移動させる前に、液浸対物レンズ１用の液体３を予め試料４上に供給する装置である。液体供給装置２としては、スポイトを使用して観察者が試料４上に供給しても構わないし、自動で試料４上に液体を供給しても構わない。自動で液体３を供給する場合には、コントローラ１４と液体供給装置２を接続し、コントローラ１４から液体供給装置２を制御する。

次に本実施形態に示す液浸顕微鏡を使用して試料４を観察する際の動作について説明する。図２に液浸顕微鏡の液浸対物レンズと試料を側面から見た図を示す。まずＸＹＺステージ１２の試料４を載置する領域を、液浸対物レンズ１の側方の近傍に移動させ、試料４をＸＹＺステージ１２上に載置する。ＸＹＺステージ１２上に載置された試料４は、不図示のホルダーで固定される。

試料４が固定されたことをコントローラ１４に入力すると、コントローラ１４は液体供給装置２を制御し、所定の量の液体を試料４の観察領域に供給する。液体３を供給する際の試料４のＺ軸方向の位置は、最終的に試料４を液浸対物レンズ１で観察する場合のＺ方向の位置とほぼ一致している。

液体３としては、液浸対物レンズ１が水浸対物レンズの場合には水を使用し、油浸対物レンズの場合には所定の屈折率を持ったオイルを使用する。なお供給する液体の量は、コントローラ１４で制御することができるが、通常の場合は０．１ｍｌ以下である。

液体３が試料４上に供給された事をコントローラ１４に入力すると、以下のような動作が自動で実行される。まずＸＹＺステージ１２がＺ軸方向（液浸対物レンズ１の光軸方向）の下方に移動し、試料４をいったん下方に移動させる。すなわち図２中のａの位置からｂの位置へ試料４が移動する。試料４が下方に移動する位置（ｂの位置）は、液浸対物レンズ１の焦点位置よりも下方とする。次に図２中のｂの位置からｃの位置へ、ＸＹＺステージがＺ方向および水平方向（Ｘ方向とする）に移動して、試料４の観察領域を液浸対物レンズ１の視野中に移動させる。

次に図２のｂの位置からｃの位置への移動の仕方について詳細に説明する。図３に液浸対物レンズ１と試料４を側面から見た図を示す。図３にはｂの位置からｃの位置へ試料４が移動する際の時間経過に沿って複数の図を示しており、Ｓ１からＳ７の方向へ時間が経過する。図３のＳ１からＳ７のそれぞれの図には矢印が示されているが、これは試料４の移動方向を示している。

まず図２のｂの位置から試料４がＺ軸の正の方向よびＸ軸の正の方向に移動を開始する。試料４が移動すると、図３のＳ１の状態で試料４の上に滴下されている液体３と液浸対物レンズ１の最先端レンズ１１が最先端レンズ１１の右側で接触する。試料４はＺ方向とＸ方向に移動しながら、液浸対物レンズ１に近づいていくため、斜め下方から液浸対物レンズ１の最先端レンズ１１に接触することになる。試料４を同じ方向にさらに移動させると、液体３の一部が最先端レンズ１１の凹面になっている部分に侵入していく（図３、Ｓ２）
さらに試料４を同じ方向に移動させ、液体３の最上部が最先端レンズ１１の凹部の最上部よりも高くなる位置まで、試料４を移動させる（図３、Ｓ３）。試料４がこの位置に移動したら、ＸＹＺステージ１２のＺ軸方向の移動を停止する。次に試料４をＸ軸の正の方向に移動させる（図３、Ｓ４）。試料４がＸ方向に移動すると、液体３は、最先端レンズ１１の凹部に図の右側から進入していく（図３、Ｓ５）。液体３が最先端レンズ１１の凹部に進入する際には、進入していく方向と逆の方向（図３の左側）に液体は無く開放されているので最先端レンズ１１の凹部の空気は、開放部から抜け最先端レンズ１１の凹部から除去される（図３、Ｓ６）。さらに試料４をＸ方向に移動すると、最先端レンズ１１の凹部は液体３で完全に満たされる（図３、Ｓ７）。上記したように最先端レンズ１１の凹部の空気は開放部から抜けていくため、最先端レンズ１１の凹部の空気は完全に除去され、最先端レンズ１１と液体３の間には空気は存在しない。

以上のような動作で試料４は液浸対物レンズ１の視野に移動し、この状態では試料４と液浸対物レンズ１との間は液体３で満たされ、空気層は存在しない。この状態で観察者は、液浸顕微鏡の双眼部で試料４を見ながら、コントローラ１４からＸＹＺステージ１２のＺ方向を調整して、試料４を合焦させる。

最先端レンズ１１と液体３の間に空気が存在すると、空気層によって光線が乱され、最適な状態で試料４を観察することができないが、本実施形態の液浸顕微鏡を使用すると、液浸対物レンズ１と液体３の間から空気層を除去することができるため、最適な状態で試料４を観察することができる。

なお本実施形態では、液浸対物レンズ１を固定し試料４のみを移動させたが、試料４はＸ方向のみに移動させ、液浸対物レンズ１にＺ軸方向に移動する機構を付加し液浸対物レンズ１をＺ軸方向に移動させても構わない。この場合には液浸対物レンズ１と、試料４を同時に移動させる。

図２のｂの状態から試料４をＸ軸の正の方向に移動させる。一方液浸対物レンズ１を、Ｚ軸の負の方向（試料４に近づく方向）に移動させる。このように試料４をＸ方向、液浸対物レンズ１をＺ方向に同時に動かすことによっても、図３のＳ１からＳ７までと同じ状態にすることができ、試料４と液浸対物レンズ１との間を完全に液体３で満たすことができる。

液浸顕微鏡の構成図 液浸顕微鏡の液浸対物レンズと試料を側面から見た図。 液浸対物レンズと試料を側面から見た図。

符号の説明

１ 液浸対物レンズ
２ 液体供給装置
３ 液体
４ 試料
１１ 最先端レンズ
１２ ＸＹＺステージ
１３ ＸＹＺステージ制御装置
１４ コントローラ
１２ ＸＹＺステージ
２０ 接眼レンズ
２３ 光源
２４ ハーフミラー
１００ 液浸顕微鏡

Claims (6)

1. 液浸対物レンズと、
   前記液浸対物レンズの光軸に対して斜め方向から試料と前記液浸対物レンズとを相対的に近づける移動手段とを有すること
   を特徴とする液浸顕微鏡。
2. 液浸対物レンズと、
   試料を載置するステージと、
   前記液浸対物レンズ用の液体が滴下された前記試料を載置した前記ステージを前記液浸対物レンズの光軸に対して斜め方向から前記液浸対物レンズの方向に移動させ、前記試料を前記液浸対物レンズに近づけるステージ移動手段とを有すること
   を特徴とする液浸顕微鏡。
3. 前記液浸対物レンズの最先端レンズは凹面であること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の液浸顕微鏡。
4. 前記液浸対物レンズ用の液体を、前記試料に供給する液体供給手段を備えること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液浸顕微鏡。
5. 試料と液浸対物レンズの間に満たす液体を試料に滴下し、
   前記試料を前記液浸対物レンズの光軸に対して斜め方向に移動し、
   前記液体を前記試料と前記液浸対物レンズとの間に満たすこと
   を特徴とする液浸顕微鏡の試料移動方法。
6. 前記試料を前記液浸対物レンズの光軸に対して斜め方向に移動し、前記液体を前記液浸対物レンズに接触させた後、前記試料を前記液浸対物レンズの光軸に対して垂直方向に移動すること
   を特徴とする請求項５に記載の液浸顕微鏡の試料移動方法。

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