JP2014170228A5 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014170228A5 JP2014170228A5 JP2014041498A JP2014041498A JP2014170228A5 JP 2014170228 A5 JP2014170228 A5 JP 2014170228A5 JP 2014041498 A JP2014041498 A JP 2014041498A JP 2014041498 A JP2014041498 A JP 2014041498A JP 2014170228 A5 JP2014170228 A5 JP 2014170228A5
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- objective lens
- lens
- oil immersion
- objective
- lens group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 46
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims description 37
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 claims description 15
- 238000000492 total internal reflection fluorescence microscopy Methods 0.000 claims description 12
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 23
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 19
- 210000001747 Pupil Anatomy 0.000 description 9
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 8
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 4
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 3
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 3
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 210000003733 Optic Disk Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000005429 turbidity Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
本発明は、NA>1.36の開口数を有する顕微鏡用の油浸対物レンズ(液浸対物レンズ)に関する。
顕微鏡用油浸対物レンズは従来技術から本質的に公知である。ここでは、液浸液体が対物レンズと標本(プレパラート)の間に導入され、それにより実現可能な分解能が増大し、よって高い倍率でなくても空倍率(empty magnification)が無くなる。別な効果は、特にガラスと略同じ屈折率を有する液浸油が使用されるときに、コントラストを減少させる反射が抑制されることである。NA=1.4の開口数を有する油浸対物レンズは例えば500nmの波長で217nmの最大分解能を作り出す。開口数の上限閾値は液浸媒体の屈折率で示され、一般的に油では1.518である。
一般原理を制限することなく、以下では油浸対物レンズの実際に関連するケースを考慮する。他の可能な油浸媒体は水、グリセリン又はシリコーン油である。しかしながら、本発明は他の液浸媒体にも適する。
油浸対物レンズが一般に使用される分野は蛍光顕微鏡検査である。この場合、使用される液浸油が自身の蛍光を有しないことを保証するよう注意すべきである。
従来の油浸対物レンズは、一般的に対象物に最も近いレンズ群(「フロントレンズ群」)が少なくとも2つの接合レンズからなる点で特有である。接合の際、同一半径を有さなければならない隣接するレンズ面は、薄い透明な接合層を用いて共にくっつけられる。主に合成樹脂でできた接合層はまた、接合剤のない2つのレンズの間のガラス・空気表面での全反射(及び反射全般)を防止するために使用される。しかし、使用される接合剤は多数の顕微鏡検査用途で不都合である。幾つかの顕微鏡法、特に蛍光顕微鏡検査では、高性能のレーザー照射が操作される。特に、レーザー光を対物レンズに合焦させる方法では、これにより対物レンズ内、特にフロントレンズ群の領域で高めの強度がもたらされる。この位置に使用された接合剤はこのような強い強度で照射されたときに損傷を受けるかもしれない。これにより、損傷した接合剤位置で濁りが生じる。
さらに、接合剤は特有の自身の蛍光を有する。これは、(広視野)蛍光顕微鏡検査での方法には有害であり、というのは接合剤内で生じる蛍光光の多くは像に入り込み、そこで蛍光を放つ試料からの有益な光のコントラストを低減させるからである。
特許文献1は、接合レンズからなる対象物側フロントレンズ群を有する、顕微鏡用アポクロマート液浸対物レンズを開示している。このフロントレンズ群は、平凸レンズ要素とメニスカスレンズ要素からなり、平凸レンズ要素の平坦表面は対象物に対向し、メニスカスレンズ要素の凹面は対象物側に対向し、接合により平凸レンズ要素の凸側に結合している。この文献で予見されている対物レンズは、NA>1.4の開口数に達することを意図している。
特許文献2は、液浸用途、とくにTIRF(全反射蛍光)用の高アパーチャの顕微鏡対物レンズを開示している。フロントレンズ群は、平凸レンズ面を有する正の屈折力の第1レンズを有し、平坦面は対象物に対向している。このレンズは、第1レンズの凸面を取り囲んでいて負の屈折力を有する第2レンズに接合している。
特許文献3は、NA>1.45の開口数を有する顕微鏡用油浸対物レンズを開示している。その第1の対象物側(フロント)レンズ群も同様に第1平凸レンズを有し、その平坦表面は対象物に対向し、平凸レンズはメニスカスレンズに接合し、その凸面は画像側に対向している。TIRF顕微鏡検査はこの場合にも適用分野として挙げられている。この場合、開口数はNA≧1.46を意図されている。
先述した油浸対物レンズにより共有される高アパーチャを創出するための公知の構造原理は、接合によって第2レンズに対象物に対向する平凸レンズを埋め込むことである。だが、接合レンズは先述の不都合により傷つけられる。
ゆえに、本発明の目的は、NA>1.36の高い開口数を有していて、接合剤の使用に関連する不都合(高い照射強度での接合剤への損傷及び/又は接合剤の自身の蛍光)をできるだけ回避する顕微鏡用油浸対物レンズを提供することである。
本発明は、請求項1に係る顕微鏡用油浸対物レンズと、局在顕微鏡検査又はTIRF顕微鏡検査のためのこの顕微鏡用油浸対物レンズの使用を提案する。他の実施形態は、様々な従属請求項と以下の記載に見出すことができる。
NA>1.36の開口数を有する本発明に係る顕微鏡用油浸対物レンズはフロントレンズ群、すなわち第1の対象物側光学素子として平行平面板と、第2の光学素子としてハイパー半球体を有する、対象物と直接対向したレンズ群を有する。平行平面板はハイパー半球体の平坦側面に押し込みばめされている。
光学の当業者なら「ハイパー半球体」を知っている。これは、180°を超える、すなわち頂点を超える開口角を有する球体の一部分である。このようなハイパー半球体の例は図2bに示されている。
明細書の導入部で述べたように、以下では油浸対物レンズの具体的なケースに関連して本発明を説明する。しかしながら、本発明は油浸対物レンズに明らかに限定されない。他の液浸液体も本発明に係る対物レンズに使用できる。
本発明に係る対物レンズは油浸対物レンズの分野の新たなアプローチを具現化しており、第1の対象物側光学素子としての平行平面板は対物レンズ全体に対して全体的に新たなデザインを必要とする。平行平面板の使用により、ハイパー半球体である第2の光学素子が押し込みばめされることが可能となる。それ自体公知である押し込みばめするための技術では、汚れた粒子の無い2つの滑らかな平坦面が正確な嵌合によりくっつけられ、その後引き付ける分子力の結果固く接続されたままになる。ハイパー半球体の平坦側面への平行平面板の結合は強力かつ安定的である必要がある。もはやフロントレンズ群の前記光学素子を互いに接合する必要はないので、高い光強度に起因する接合剤損傷と接合剤の自身の蛍光の可能性という不都合がなくなる。驚くべきことに、関連する利点は新たな対物レンズデザインのどんな不都合(新たな対物レンズ構造の必要性と新たな対物レンズに起因する光学的悪化)より勝ることが分かった。
特許文献4は、別なタイプの対物レンズ、すなわち半導体リソグラフィー投影露光装置用の対物レンズであって、薄い等距離板を別な光学素子と一緒に押し込みばめすることを提案している。この薄い等距離板は、対物レンズを密封してそれを汚染から守るクロージングプレートとして知られているものである。このクロージングプレートは付属品がなく、他の光学素子と一緒に交換可能に押し込みばめされる。
特許文献5は、光学素子を対向素子と一緒に押し込みばめするための一般的な方法を開示している。このプロセスでは、対向素子は例えば圧電セラミック材料により変形され、それでその表面は光学素子の表面形状に直接一致しない。一旦、光学素子が対向素子に適用されると、2つの素子が共に押し込みばめされるまで表面形状の変化は安定的に無効化される。
望ましくは、平行平面板はハイパー半球体の平坦側面を越えて突出する。これにより、突出した平行平面板に機械的に保持された又は固定されたフロントレンズ群の選択が可能になる。原則として、逆のシナリオも実行可能であり、当該ハイパー半球体が平行平面板を越えて突出する場合にハイパー半球体への機械的固定が行われる。
好ましくは、本発明に係る油浸対物レンズの対物レンズ倍率は50〜200倍、好ましくは100〜160倍である。
本発明に係る油浸対物レンズの開口数はNA>1.40であることが分かった。より具体的には、1.43,1.44又は1.45の開口数が得られる。
平行平面板の厚みはせいぜい1mmを意図している。さらに、0.6mm以下の値が有利である。0.4mmは下限閾値として適切である。
特に有利には、本発明に係る油浸対物レンズはプランアポクロマート対物レンズである。公知なように、これは、色収差を補正して縁領域においても像視野を平らにする対物レンズである。これは、特にTIRF顕微鏡検査で使用されるとき非常に大きい利点である。より具体的には、本発明に係る油浸対物レンズの視覚範囲全体が色収差補正により使用できる。
有利には、本発明に係る油浸対物レンズは3つのレンズ群G1,G2及びG3からなる。この装置では、第1のレンズ群G1が、主にハイパー半球体とそれと一緒に押し込みばめされた平行平面板であるフロントレンズ群を構成する。第2のレンズ群G2が、均一電位レンズと、全部で3つの接合面を有する接合レンズ(すなわち例えば3つの複レンズ、又は1つの複レンズ及び1つの三重複合レンズ)からなる。第3のレンズ群G3は対物レンズの残りを有し、これは少なくとも2つの接合面を有する少なくとも4つのレンズを有する。レンズ群G3は一般的に6以上のレンズを含まない。
前記したようにレンズ群G1〜G3に配分される本発明に係る油浸対物レンズは、以下の3つの条件が満たされれば、像収差の有利な補正に役立つ。以下で、fは焦点距離を表す。
3.0 < f(G1)/f(対物レンズ) < 4.0
6.0 < f(G2)/f(対物レンズ) < 7.0
−15.5 < f(G3)/f(対物レンズ) < −14.5
3.0 < f(G1)/f(対物レンズ) < 4.0
6.0 < f(G2)/f(対物レンズ) < 7.0
−15.5 < f(G3)/f(対物レンズ) < −14.5
本発明に係る油浸対物レンズは局在顕微鏡検査又はTIRF顕微鏡検査に特に適している。一般的に言って、本発明に係る対物レンズは他の全ての蛍光顕微鏡検査法で使用することもできる。
局在顕微鏡検査は、像を捉えるときにほんの僅かな対象物位置だけが同時に光を放出する点が独特である。それら位置が光学分解能よりはるかに離れている場合、使用する対物レンズの光学分解能より高い精度でこれら位置の所在を決定するために数学的焦点決定法を使用することができる。それぞれが別個の対象物位置から突出した、これらの個々の像の多くが共に加えられる場合、対象物全体は超分解能で像として最終的に示される。これらの方法の公知の実施形態は、ほんの僅かな対象物位置だけが同時に光を放出することが保証される方法に関して異なる。これらの方法の名前はPALM,STORM,GSDIMを含む。最後の方法を以下で簡単に記載する。
GSDIMは、「個々の分子リターンに引き続く基底状態逓減顕微鏡検査」を表す。この方法のために、暗状態を有する蛍光体が使用される。先ず、色素分子が適切なレーザーパワーで照射されることで基底状態から励起状態に遷移される。励起状態は暗状態への遷移に引き続く。この暗状態は、(たった約3nsの)励起した一重項状態よりかなり長い寿命(約100ms)を有し、これは暗状態での分子が十分な光強度で蓄積することを意味する。暗状態から、分子は自然放出を介して基底状態に戻る。これら自然放出からの個々の画像が捉えられ、前述した数学的方法が使用でき、光学分解能より高い精度で自然放出の位置を決定できる。実現可能な分解能は20〜25nm、一般的に60nm以下である。実現可能な分解能は、レーザーパワーと使用するカメラの分解能にも依存する。
GSDIMを実行するための主な技術的要件は高めの発光パワーでの標本の蛍光励起である。これは適切なレーザー照明により行われる。これは、レーザービームを対物レンズひとみ(後方焦点面)に合焦するTIRF照明装置により促進される。これは、照明の大きめの焦点深度で標本の均一な照明を実現できるという利点を有する。レーザーの発光パワーを最適に利用するため、照明された標本視野がTIRF照明と比較してたった約4分の1に等しくなる程度に、レーザーのビーム横断面は減少される(例えば、100倍倍率を有する対物レンズを用いるとき、照明された標本視野の直径は約60μmであるが、この直径はTIRF照明では約250μmである)。
以下の簡単なコメントはTIRF顕微鏡検査に関する。一般的に、全反射に必要とされる平らな入射角を実現するため、非常に高い開口数を有する油浸対物レンズを備えた倒立光顕微鏡が使用される。全反射はカバーガラスから標本への界面で生じる。エバネッセントフィールドとして知られているものがカバーガラスの後ろの領域で形成し、その強度は標本の深さと共に級数的に減少する。可視光では、一般的な貫通深さは100〜200nmである。この領域内に、照射された波長から光を吸収できる蛍光放出分子が或る場合、当該分子は蛍光光の放出のために励起される。標本の観察される層はたった200〜200nmの薄さなので、通常の蛍光顕微鏡(一般的に500nmの層領域)よりも、対物レンズの光軸に沿って顕著に高い分解能が実現できる。TIRF顕微鏡検査によって、励起光が対物レンズの縁に結合され、必要な平らな角度でカバーガラスに当たる。
言うまでもなく、前述した特徴と以下で説明する特徴は所与のものに加えて他の組み合わせでも、単独でも、本発明の範囲を逸脱せずに使用できる。
本発明を図面における実施形態に基づいて概略的に示し、それを参照しながら以下に詳細に説明する。
本発明の2つの本質的な利点を以下の実施形態に基づいて詳細に記載する。先ず、蛍光顕微鏡検査では、自身の蛍光は、2つの光学面の間の他の従来の接合層では創出されない(図1及び図2に関する実施形態)。次に、2つの光学面の接触位置で非常に高い光エネルギー密度を生成する顕微鏡検査法によれば、これらの面の間の他の従来の接合剤は損傷しない(図3,4,5に関する実施形態参照)。
図1は、アパーチャ全開での照明を有する蛍光顕微鏡検査での標準広視野方法における顕微鏡検査セットアップを示す。標本7に対して共役な明視野ダイヤフラムアパーチャ2が均質に照明されるように、光源(不図示)、例えばガス放電ランプからの光が適切な照明光学系(やはり不図示)を用いて処理される。光軸1は図1に示されている。照明レンズ3は明視野ダイヤフラムを出る光を平行にし、当該光は分割ミラー4によって対物レンズ6に案内される。一般に、分割ミラー4は、主に蛍光フィルターブロックの形状で、上流励起フィルター及び下流放出フィルターを有するダイクロイック分割ミラーとして構成される。この装置において、励起フィルターは照明光から励起波長を選択する一方、放出フィルターはコントラストを増大させるために対象物から出た蛍光放出光を透過させ、他の波長範囲をブロックする。この一般に公知のセットアップ(設置)は、簡略化のために図1には詳細には示していない。
対物レンズ6は光を標本7に投影する。これが行われると、対物レンズ6の入射ひとみ5の全体が一般に光で満たされる。蛍光を発する標本7により放出された放出光は、対物レンズ6、ダイクロイックビームスプリッター4及び一般的にその後ろに接続した放出フィルター(不図示)を介して、結像レンズ8に達する。これにより、像面9において標本7の像が生成されることになる。
図2a及び図2bに関連して説明するように、対物レンズ6の入射ひとみ5の全体が照明されるという事実は、光が対物レンズのフロント群の広い領域を貫通することを意味する。フロント群の関連するレンズ面が接合剤で結合されている場合、接合剤は自身の蛍光を示す。波長スペクトルに依存して、接合層において生じた放出光の全て又は幾らかが分割ミラー4及び放出フィルターを通り、像面9に達することができる。像面では、それが標本からの蛍光放出により生成された像のコントラストを低減する。
それに反して、図2a及び図2bに示す本発明に係る対物レンズを使用する場合、2つのフロント対象物側光学素子は接合剤で結合されておらず、光学的に接触している(押し込みばめされている)。結局、放出光の擾乱は自身の蛍光によって作られない。
図2aは、本発明に係る油浸対物レンズ100の実施形態におけるビーム経路111を示す。このセットアップは図1に示すセットアップに対応する。対物レンズ100のフロントレンズ群は101で示されている。対物レンズのひとみは105で示されている。図2bは、図2aのフロントレンズ群101についての一部を示す。フロントレンズ群101は、平行平面板103(スモール平面板とも称する)及びハイパー半球体102を有し、スモール平面板103はハイパー半球体102の平坦側面に押し込みばめされている。接触面は104で示されている。図2bから、光が標本7(図1参照)の方向にこの接触面104の広い領域にわたって貫通することが分かる。接触面104に沿って接合剤が存在しないため、前記した自身の蛍光は回避される。
図2bは、平行平面板103がハイパー半球体102の平坦面を越えて横に突出することを示している。このセットアップは2つの利点を有する。第一に、平行平面板103がフロント群の簡単な機械的保持を可能にする。第二に、ハイパー半球体レンズとスモール平面板の組み合わせは対物レンズの光学補正の利点をもたらす。
前記した第二の本質的利点の影響力により、顕微鏡検査において高いエネルギー密度が対物レンズに入るようになる。このような顕微鏡検査法の典型例は局在顕微鏡検査又はTIRF顕微鏡検査であり、そのどちらも蛍光顕微鏡検査法である。これらの方法は図3〜5に関連して以下に説明する。
前記した2つの方法に共通なのは、対物レンズ6の入射ひとみ5への励起光の合焦である。この合焦は、図3aにおけるように光軸1の位置上で生じてもよいし、図3bに示すようにそこから横にずれてもよい。図1と同じ参照番号は同じ構成要素を示す。この点につき、図1に関連する実施形態を参照されたい。図1とは対照的に、照明光は先ず傾斜ミラー11に到達し、そこから、対物レンズ6の入射ひとみ5に対して共役の位置に光を合焦させる観察接眼レンズ(scanocular)12に達する。輸送光学系13によって、光は光軸1の位置で(又はその近傍で)入射ひとみ5に合焦される。小さいアパーチャの照明が光軸の近くに作られる。
図3aから進行して、図3bはTIRF顕微鏡検査用の適したセットアップを示す。これは、基本的に傾斜ミラー11が照明ビーム経路を光軸1の外側に案内する点でのみ図3aに従うセットアップと異なる。光学系は、対物レンズ6の後方焦点面5の位置での横ずれを定めるミラー11の傾きの実施を保証するスキャン接眼レンズ12と輸送光学系13からなる。図3bに従うセットアップは、大きい入射角で小さいアパーチャの照明を生じる。局在顕微鏡検査(図3a)及びTIRF顕微鏡検査(図3b)用の照明の切り替えは簡単である。つまり、局在顕微鏡検査に切り替えるときには、ビーム径を減少させる望遠鏡(不図示)が傾斜ミラー11の前でビーム経路に組み込まれる。これにより標本に照明される円の大きさが減少し、それによりパワー密度が大幅に増大する。
図3aに従うセットアップは、光軸1のまわりの小さい領域で標本7を高いパワー密度で照明する照明ビーム経路を生成する。前述した理由のため、局在顕微鏡検査法はこのような高い照明強度を必要とする。図4は対物レンズを通る関連するビーム経路を詳細に示す。
図3bに示すビーム経路は、前述したTIRF顕微鏡検査に必要なように、大きい入射角で標本7を照明する。対物レンズを通るビームのコースは図5に示されている。
図4は、本発明に係る油浸対物レンズ100の実施形態を通る図3aに従うセットアップでのビーム経路を示す。参照番号は図2のものと一致する。この点につき、図2の説明を参照されたい。小さいアパーチャの照明ビーム経路112が光軸の近くに明瞭に見てとれる。対照的に、図4bはフロントレンズ群101の拡大図である。ビーム経路112は、光軸のまわりの、平行平面板103とハイパー半球体102との接触面104の非常に小さい領域しか貫通しない。ゆえに、全ての光エネルギーはこの小さい領域に集中し、高いパワー密度が生じる。これらの高いパワー密度は接触面104上の接合面における接合剤に損傷を引き起こし得る。このような損傷は、像形成と照明の両方の質を悪化させる「ブラインドスポット(盲点)」を引き起こす。接触面104上に接合剤がないため、これらの不都合が回避される。
最後に、図5は、図3bに従う照明を有する、本発明に係る油浸対物レンズ100の実施形態におけるビーム経路113を示す。小さいアパーチャであって大きい入射角の照明ビーム経路113が明瞭に見てとれる。再度、図2と同じ参照番号が選択されており、この点につきこの図面を再び参照できる。
図5bは、図5aからのフロントレンズ群101の拡大図である。ビーム経路113が標本7の方向に接触面104の小さい領域を貫通していることが明瞭に分かる。ビーム経路113は大きい入射角で標本7に衝突し、それによりこの位置でエバネッセント照明を生成する。接触面104の小さい領域における高いパワー密度は再度従来の接合剤に損傷を与えることになる。この接触面104上に接合剤がないことにより、この不都合が回避される。
図6は、3つのレンズ群G1,G2及びG3を有する、本発明に係る油浸対物レンズ100の特定の実施形態を示す。レンズ群G1は、先に十分に議論したフロントレンズ群101である。第2のレンズ群G2は、均一電位レンズと、3つの複レンズ、すなわち3つの接合レンズペアを有する。レンズ群G3は対物レンズの残りを有しており、これはこの場合2つの複レンズである。個々の光学素子の端面は従来通りに連続的に番号が付けられている。これらは端面1’〜20’である。以下の表1は、これらの端面(F1)1’〜20’に対して、関連する曲率半径(R/mm)、光軸に沿った距離(d/mm)、屈折率(ne)及び分散(ve)を従来通りに図示している。
ここで記載した対物レンズは、焦点距離1.2及び開口数NA=1.43を有する無収差色消しレンズである。この焦点距離は、200mmの焦点距離を有する標準結像レンズと協力して、中間像において160xの倍率を作る。0.17mm厚のカバーガラスを使用する際、作動距離はW=0.10mmである。視野平坦化がカメラとの使用のために最適化される。
収差を望ましく補正するため、レンズ群G1〜G3は以下の条件を満たす(f=焦点距離)。
3.0 < f(G1)/f(対物レンズ) < 4.0
6.0 < f(G2)/f(対物レンズ) < 7.0
−15.5 < f(G3)/f(対物レンズ) < −14.5
3.0 < f(G1)/f(対物レンズ) < 4.0
6.0 < f(G2)/f(対物レンズ) < 7.0
−15.5 < f(G3)/f(対物レンズ) < −14.5
図7は、このような対物レンズの結像力を示す。図7aは縦収差を示し、図7bはOCR(正弦条件からのずれ)を示す。
曲線は、様々な波長(e=546nm、g=436nm、C’=644nm、F’=480nm)で示されている。図7aでは、DOFは焦点深度を示し、NA2は正方形スケールの開口数を示す。図7bでの正弦条件からのずれは通常通りパーセントで示されている。
1 光軸
2 明視野ダイヤフラムアパーチャ
3 照明レンズ
4 分割ミラー
5 対物レンズの入射ひとみ
6 対物レンズ
7 標本
8 結像レンズ
9 像面
11 傾斜ミラー
12 スキャン接眼レンズ
13 輸送光学系
100 油浸対物レンズ
101 フロントレンズ群
102 ハイパー半球体
103 平行平面板
104 接触面
105 対物レンズひとみ
111 ビーム経路
112 ビーム経路
113 ビーム経路
G1,G2,G3 レンズ群
1’〜20’ レンズ端面
2 明視野ダイヤフラムアパーチャ
3 照明レンズ
4 分割ミラー
5 対物レンズの入射ひとみ
6 対物レンズ
7 標本
8 結像レンズ
9 像面
11 傾斜ミラー
12 スキャン接眼レンズ
13 輸送光学系
100 油浸対物レンズ
101 フロントレンズ群
102 ハイパー半球体
103 平行平面板
104 接触面
105 対物レンズひとみ
111 ビーム経路
112 ビーム経路
113 ビーム経路
G1,G2,G3 レンズ群
1’〜20’ レンズ端面
Claims (9)
- 顕微鏡用の油浸対物レンズ(100)であって、
前記対物レンズはNA>1.36の開口数を有し、第1の対象物側光学素子として平行平面板(103)と、第2の光学素子としてハイパー半球体(102)を有する対象物と直接対向したフロントレンズ群(101)を有し、前記平行平面板(103)は前記ハイパー半球体(102)の平坦側面に押し込みばめされている、油浸対物レンズ。 - 前記平行平面板(103)は前記ハイパー半球体(102)の平坦側面を越えて突出する、ことを特徴とする請求項1に記載の対物レンズ。
- 前記フロントレンズ群(101)は突出した前記平行平面板(103)上に機械的に保持される、ことを特徴とする請求項2に記載の対物レンズ。
- 対物レンズ倍率が50〜200倍である、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記開口数はNA>1.40である、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記平行平面板(103)の厚みは0.4mm〜1mmである、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記油浸対物レンズ(100)はプランアポクロマート対物レンズである、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の対物レンズ。
- 前記油浸対物レンズは3つのレンズ群G1,G2及びG3からなり、第1のレンズ群G1がフロントレンズ群(101)からなり、第2のレンズ群G2が、均一電位レンズと、全部で3つの接合面を有する接合レンズからなり、第3のレンズ群G3が対物レンズの残りであり、
焦点距離fに対して以下の条件、
3.0 < f(G1)/f(対物レンズ) < 4.0
6.0 < f(G2)/f(対物レンズ) < 7.0
−15.5 < f(G3)/f(対物レンズ) < −14.5
が満たされる、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の対物レンズ。 - 局在顕微鏡検査又はTIRF顕微鏡検査における、請求項1〜8のいずれか一項に記載の油浸対物レンズ(100)の使用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013203628.0 | 2013-03-04 | ||
DE102013203628.0A DE102013203628B4 (de) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | Immersionsobjektiv für Mikroskope und seine Verwendung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014170228A JP2014170228A (ja) | 2014-09-18 |
JP2014170228A5 true JP2014170228A5 (ja) | 2018-10-11 |
JP6491819B2 JP6491819B2 (ja) | 2019-03-27 |
Family
ID=51353089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014041498A Active JP6491819B2 (ja) | 2013-03-04 | 2014-03-04 | 顕微鏡用油浸対物レンズ及び顕微鏡用油浸対物レンズの使用 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9488818B2 (ja) |
JP (1) | JP6491819B2 (ja) |
CN (1) | CN104035194B (ja) |
DE (1) | DE102013203628B4 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2520541A (en) * | 2013-11-25 | 2015-05-27 | European Molecular Biology Lab Embl | Optical arrangement for imaging a sample |
KR101814425B1 (ko) * | 2015-05-08 | 2018-01-03 | 포항공과대학교 산학협력단 | 초고분해능 렌즈 및 이를 포함하는 현미경 장치 |
US11300774B2 (en) * | 2016-02-11 | 2022-04-12 | Montana State University | Microscope lens with integrated wide-field camera and beam scanning device |
US9946066B1 (en) * | 2017-01-20 | 2018-04-17 | AdlOptica Optical Systems GmbH | Optics for diffraction limited focusing inside transparent media |
GB201704275D0 (en) * | 2017-03-17 | 2017-05-03 | Science And Tech Facilities Council | Super-resolution microscopy |
CN106707490B (zh) * | 2017-03-17 | 2019-07-19 | 北京航空航天大学 | 一种载玻片型超半球固浸显微系统 |
DE102018132472A1 (de) * | 2018-12-17 | 2020-06-18 | Leica Camera Aktiengesellschaft | Fotografisches Weitwinkelobjektiv |
DE102020111715A1 (de) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Immersionsobjektiv und verfahren zur immersionsmikroskopie |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3572902A (en) * | 1968-04-15 | 1971-03-30 | Olympus Optical Co | High magnification achromatic microscope objective having a wide, flat field |
US5898524A (en) * | 1996-12-04 | 1999-04-27 | Nikon Corporation | Microscope objective with ball lens and protection plate |
DE19929403A1 (de) | 1999-06-26 | 2000-12-28 | Zeiss Carl Fa | Objektiv, insbesondere Objektiv für eine Halbleiter-Lithographie-Projektionsbelichtungsanlage und Herstellungverfahren |
DE10108796A1 (de) | 2001-02-21 | 2002-09-05 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Hochaperturiges Objektiv |
DE10200243A1 (de) | 2002-01-05 | 2003-07-17 | Zeiss Carl Smt Ag | Verfahren zum Ansprengen von optischen Elementen auf einem Gegenelement |
JP2003294914A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 接合レンズ及びこれを用いた光ヘッド装置 |
TWI336777B (en) * | 2003-03-20 | 2011-02-01 | Hamamatsu Photonics Kk | Solid immersion lens (sil) and specimen observation method by sil |
US6882481B2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-04-19 | Leica Microsystems Inc. | Optical arrangement for high power microobjective |
US7466489B2 (en) * | 2003-12-15 | 2008-12-16 | Susanne Beder | Projection objective having a high aperture and a planar end surface |
JP2006114195A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-04-27 | Sony Corp | レンズ保持体とこれを用いた集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置 |
JP2006113486A (ja) | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Nikon Corp | 液浸系顕微鏡対物レンズ |
US7199938B2 (en) | 2005-01-13 | 2007-04-03 | Olympus Corporation | Immersion objective lens system for microscope |
CN1332387C (zh) * | 2005-03-09 | 2007-08-15 | 浙江大学 | 用于近场光存储的固体浸没透镜 |
DE102006011098A1 (de) * | 2006-03-08 | 2007-09-27 | Carl Zeiss Smt Ag | Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage |
JP5364452B2 (ja) * | 2009-06-03 | 2013-12-11 | 浜松ホトニクス株式会社 | イマージョンレンズ支持装置 |
US8072699B2 (en) * | 2009-06-17 | 2011-12-06 | Semicaps Pte Ltd | Solid immersion lens optics assembly |
CN102645730B (zh) * | 2012-05-16 | 2013-08-21 | 北京理工大学 | 一种实验型浸没式投影光刻物镜 |
-
2013
- 2013-03-04 DE DE102013203628.0A patent/DE102013203628B4/de active Active
-
2014
- 2014-02-27 US US14/191,557 patent/US9488818B2/en active Active
- 2014-03-04 JP JP2014041498A patent/JP6491819B2/ja active Active
- 2014-03-04 CN CN201410076417.6A patent/CN104035194B/zh active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6491819B2 (ja) | 顕微鏡用油浸対物レンズ及び顕微鏡用油浸対物レンズの使用 | |
JP2014170228A5 (ja) | ||
US8582203B2 (en) | Optical arrangement for oblique plane microscopy | |
US9063334B2 (en) | Microscope having switchable illumination modes and method of operating the same | |
WO2018157683A1 (zh) | 一种显微物镜以及具有该显微物镜的宽视场高分辨率成像系统 | |
JP5286774B2 (ja) | 顕微鏡装置と、これに用いられる蛍光キューブ | |
JP7215835B2 (ja) | 顕微鏡のための液浸対物レンズ | |
EP1941313A2 (en) | An optical system for illumination of an evanescent field | |
TWI476395B (zh) | 螢光成像模組 | |
JP2008197127A (ja) | 顕微鏡用対物レンズおよびそれを備えた蛍光検出システムと多光子励起レーザー走査型顕微鏡 | |
US10634890B1 (en) | Miniaturized microscope for phase contrast and multicolor fluorescence imaging | |
KR20200019748A (ko) | 미세구 렌즈 어셈블리 | |
JP2011118264A (ja) | 顕微鏡装置 | |
US8964288B2 (en) | Systems for chromatic aberration correction in total internal reflection fluorescence microscopy | |
JP2010054601A5 (ja) | ||
US8294984B2 (en) | Microscope | |
JP2006243723A (ja) | 対物レンズおよび顕微鏡 | |
JP2004317741A (ja) | 顕微鏡およびその光学調整方法 | |
US9798128B2 (en) | Scanning microscope | |
US20060209398A1 (en) | Objective and microscope | |
US20220326498A1 (en) | Microscope system with oblique illumination | |
JP5307868B2 (ja) | 全反射型顕微鏡 | |
JP2020517992A (ja) | 顕微鏡用の補正対物レンズ | |
JP2010145950A (ja) | 液浸対物レンズ及びこの液浸対物レンズを有する顕微鏡 | |
ES2666712B1 (es) | Uso de un material para la fabricacion de un cubreobjetos, un portamuestras o un recipiente de cultivo celular |