JP5606393B2 - Sample observation method and lens holder - Google Patents
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Description
本発明は、固浸レンズを用いた試料観察方法、及び固浸レンズを保持するレンズホルダに関する。 The present invention relates to a sample observation method using a solid immersion lens and a lens holder for holding the solid immersion lens.
固浸レンズ(SIL)は、超半球状の形状を有する微小なレンズである。固浸レンズを用いると倍率及び開口数(NA)が拡大されるので、空間分解能を高めることができる。これ故、試料の観察に固浸レンズを用いると、高い空間分解能で試料を観察することができる。 The solid immersion lens (SIL) is a minute lens having a super hemispherical shape. When a solid immersion lens is used, the magnification and the numerical aperture (NA) are enlarged, so that the spatial resolution can be increased. Therefore, when a solid immersion lens is used for sample observation, the sample can be observed with high spatial resolution.
特許文献1には、試料の上への移動、設置及び位置決めを効率的に実行することが可能な固浸レンズの支持装置が記載されている。この支持装置は、レンズ下面が下部開口を通して下方に突出した状態で固定せずにフリーな状態で固浸レンズを保持するレンズホルダと、レンズホルダの上部開口に対して設けられ、固浸レンズ側となる押圧面下面が光軸に垂直な平面上にあって、固浸レンズの球面状のレンズ上面と一点接触するレンズ押圧面とによって、構成される。
特許文献1に記載された支持装置では、固浸レンズのレンズ下面が試料の表面に光学的に密着した状態で観察が行われる。特許文献1に記載された支持装置により支持される固浸レンズには、レンズ上面側からレンズ下面側に向かってテーパ状に外径が小さくなるレンズ側面が形成されている。これ故、試料が保持部材の凹部に保持されている場合、試料の表面にレンズ下面を接触させようとすると、固浸レンズの可動範囲が制限される傾向にある。従って、固浸レンズを用いて試料を観察できる範囲が制限される場合があった。
In the support device described in
本発明は、以上のような問題点を鑑みてなされたものであり、試料の所望の位置を観察することが可能な固浸レンズを用いた試料観察方法、及び固浸レンズを保持するレンズホルダを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, a sample observation method using a solid immersion lens capable of observing a desired position of a sample, and a lens holder that holds the solid immersion lens. The purpose is to provide.
本発明の試料観察方法は、保持部材の凹部内に配置された試料を観察する試料観察方法であって、凹部内に光学部材を挿入して、光学部材の一端面を保持部材の開口面から突出させた状態で試料の上に光学部材を載置する工程と、光学部材の一端面の上に、固浸レンズの一端面を押し当てる工程と、固浸レンズを光学部材の一端面に沿って移動させる工程と、を備える。 The sample observation method of the present invention is a sample observation method for observing a sample disposed in a recess of a holding member, wherein the optical member is inserted into the recess, and one end surface of the optical member is opened from the opening surface of the holding member. A step of placing the optical member on the sample in a protruding state, a step of pressing one end surface of the solid immersion lens on one end surface of the optical member, and a solid immersion lens along the one end surface of the optical member And moving it.
本発明の試料観察方法では、凹部内に光学部材を挿入して、光学部材の一端面を保持部材の開口面から突出させた状態で試料の上に光学部材を載置する。そして、光学部材の一端面の上に固浸レンズの一端面を押し当てる。このように光学部材を介して試料を観察するので、固浸レンズの一端面を保持部材の凹部に挿入することなく、固浸レンズを用いて試料を観察することができる。また、一般的に、固浸レンズを用いて、試料を観察する場合、固浸レンズの中心軸上の一部の領域しか観察できない。そのため、固浸レンズの動作可能な範囲が制限されると、ICソケットにより、試料を固浸レンズにより観察できない範囲が存在してしまうが、本発明の試料観察方法では、光学部材の一端面は、保持部材の開口面から突出している。これ故、保持部材の凹部により固浸レンズの動作可能な範囲が制限されることなく、光学部材の一端面の上において所望の位置に固浸レンズを移動させることができる。従って、本発明の試料観察方法によれば、試料の所望の位置を観察することができる。 In the sample observation method of the present invention, an optical member is inserted into the recess, and the optical member is placed on the sample with one end surface of the optical member protruding from the opening surface of the holding member. Then, one end surface of the solid immersion lens is pressed onto one end surface of the optical member. Since the sample is observed through the optical member in this way, the sample can be observed using the solid immersion lens without inserting one end surface of the solid immersion lens into the concave portion of the holding member. In general, when a sample is observed using a solid immersion lens, only a partial region on the central axis of the solid immersion lens can be observed. Therefore, when the operable range of the solid immersion lens is limited, there is a range where the sample cannot be observed by the solid immersion lens due to the IC socket. However, in the sample observation method of the present invention, one end surface of the optical member is , Protruding from the opening surface of the holding member. Therefore, the solid immersion lens can be moved to a desired position on the one end surface of the optical member without limiting the operable range of the solid immersion lens by the concave portion of the holding member. Therefore, according to the sample observation method of the present invention, a desired position of the sample can be observed.
また、本発明の試料観察方法は、光学部材の一端面と固浸レンズの一端面との間に、光学オイルを配置する工程をさらに備えていてもよい。このような工程を有することにより、試料からの光を減衰させることなく、試料から固浸レンズまで好適に光を通すことができる。さらに、固浸レンズを試料に対して位置決めさせるときに、レンズ下面が押し付けられている光学部材のレンズ押圧面に対して、固浸レンズの一端面を滑らかに移動させることができる。 The sample observation method of the present invention may further include a step of arranging optical oil between one end surface of the optical member and one end surface of the solid immersion lens. By having such a process, the light from the sample can be suitably transmitted from the sample to the solid immersion lens without attenuating the light from the sample. Furthermore, when positioning the solid immersion lens with respect to the sample, one end surface of the solid immersion lens can be smoothly moved with respect to the lens pressing surface of the optical member on which the lower surface of the lens is pressed.
また、本発明の試料観察方法は、光学部材の一端面の反対側にある他端面と試料との間に、光学オイルを配置する工程をさらに備えていてもよい。このような工程を有することにより、試料からの光を減衰させることなく、試料から固浸レンズまで好適に光を通すことができる。 In addition, the sample observation method of the present invention may further include a step of arranging optical oil between the other end surface on the opposite side of the one end surface of the optical member and the sample. By having such a process, the light from the sample can be suitably transmitted from the sample to the solid immersion lens without attenuating the light from the sample.
本発明のレンズホルダは、保持部材の凹部内に配置された試料を観察するレンズホルダであって、第1レンズ面、第1レンズ面の反対側にある第2レンズ面、及び第1レンズ面側から第2レンズ面側に向かってテーパ状に外径が小さくなるレンズ側面を有する固浸レンズと、第2レンズ面と光学的に接続される接触面、接触面の反対側にあり試料と光学的に接続される対物面、及び接触面側に設けられたフランジ部を有する光学部材と、第1レンズ面を押圧する押圧面、レンズ側面と互いに接触して固浸レンズを支持するテーパ状の支持面及びフランジ部を収容するフランジ収容部が形成されたベースと、を備え、第2レンズ面は支持面の端部に設けられた開口から突出しており、ベースは、フランジ部が第2レンズ面に押し当てられた場合、押圧面によって固浸レンズのベースに対する移動が規制される一方で、光学部材がフランジ収容部に対して、第2レンズ面に沿った方向に移動可能に構成される。 A lens holder according to the present invention is a lens holder for observing a sample disposed in a recess of a holding member, and includes a first lens surface, a second lens surface opposite to the first lens surface, and a first lens surface. A solid immersion lens having a lens side surface whose outer diameter decreases in a tapered manner from the side toward the second lens surface side, a contact surface optically connected to the second lens surface, and a sample on the opposite side of the contact surface An optical member having an optically connected objective surface and a flange portion provided on the contact surface side, a pressing surface that presses the first lens surface, and a tapered shape that contacts the lens side surface and supports the solid immersion lens. And a base on which a flange accommodating portion for accommodating the flange portion is formed, the second lens surface protrudes from an opening provided at an end portion of the supporting surface, and the base has a second flange portion. When pressed against the lens surface While moving relative to the base of the solid immersion lens by pressing surface is restricted, the optical member is a flange housing portion, movable in a direction along the second lens surface.
本発明のレンズホルダは、固浸レンズの第2レンズ面と光学的に接続される接触面を有する光学部材を備えている。この光学部材を保持部材の凹部に挿入することによって試料を観察することができる。これ故、固浸レンズの第2レンズ面を保持部材の凹部に挿入することなく、固浸レンズを用いて試料を観察することができる。さらに、フランジ部が第2レンズ面に押し当てられた場合、押圧面によって固浸レンズのベースに対する移動が規制される。これ故、フランジ部が第2レンズ面に押し当てられた場合には、固浸レンズとベースとの相対的な位置関係が保持される。そして、光学部材がフランジ収容部に対して、第2レンズ面に沿った方向に移動可能に構成されている。これ故、フランジ部が第2レンズ面に押し当てられた場合には、固浸レンズとベースとの相対的な位置関係を保持しつつ、光学部材に対して移動させることができる。従って、本発明のレンズホルダによれば、試料の所望の位置を観察することができる。 The lens holder of the present invention includes an optical member having a contact surface that is optically connected to the second lens surface of the solid immersion lens. The sample can be observed by inserting the optical member into the recess of the holding member. Therefore, the sample can be observed using the solid immersion lens without inserting the second lens surface of the solid immersion lens into the concave portion of the holding member. Further, when the flange portion is pressed against the second lens surface, the movement of the solid immersion lens with respect to the base is restricted by the pressing surface. Therefore, when the flange portion is pressed against the second lens surface, the relative positional relationship between the solid immersion lens and the base is maintained. The optical member is configured to be movable in the direction along the second lens surface with respect to the flange housing portion. Therefore, when the flange portion is pressed against the second lens surface, it can be moved with respect to the optical member while maintaining the relative positional relationship between the solid immersion lens and the base. Therefore, according to the lens holder of the present invention, a desired position of the sample can be observed.
また、本発明のレンズホルダは、開口から突出している固浸レンズの長さが、第1レンズ面から押圧面までの距離よりも長いことが好ましい。このような構成によれば、ベースと固浸レンズの第1レンズ面とが接触したとき、固浸レンズの第2レンズ面が支持部の開口から突出する。これ故、固浸レンズの第1レンズ面がベースの押圧面により押圧されることにより、固浸レンズの第2レンズ面が光学部材の接触面に押し当てられる。従って、固浸レンズの第2レンズ面を光学部材の接触面に沿って倣わせることができる。 In the lens holder of the present invention, it is preferable that the length of the solid immersion lens protruding from the opening is longer than the distance from the first lens surface to the pressing surface. According to such a configuration, when the base and the first lens surface of the solid immersion lens come into contact with each other, the second lens surface of the solid immersion lens protrudes from the opening of the support portion. Therefore, when the first lens surface of the solid immersion lens is pressed by the pressing surface of the base, the second lens surface of the solid immersion lens is pressed against the contact surface of the optical member. Therefore, the second lens surface of the solid immersion lens can be made to follow the contact surface of the optical member.
また、本発明のレンズホルダは、フランジ収容部の高さは、フランジ部の厚さよりも大きいことが好ましい。このような構成によれば、相対的な位置関係が保持された固浸レンズ及びベースを、光学部材に対して第2レンズ面に沿った方向に移動させることができる。 In the lens holder of the present invention, it is preferable that the height of the flange accommodating portion is larger than the thickness of the flange portion. According to such a configuration, the solid immersion lens and the base in which the relative positional relationship is maintained can be moved in the direction along the second lens surface with respect to the optical member.
本発明による固浸レンズを用いた試料観察方法、及び固浸レンズを保持するレンズホルダによれば、試料の所望の位置を観察することができる。 According to the sample observation method using the solid immersion lens according to the present invention and the lens holder that holds the solid immersion lens, a desired position of the sample can be observed.
以下、添付図面を参照しながら本発明による試料観察方法、及びレンズホルダ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。 Hereinafter, embodiments of a sample observation method and a lens holder according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<第1実施形態>
本実施形態に係る試料観察方法に用いられるレンズホルダを備えた顕微鏡システムについて説明する。図1は、顕微鏡システム50を用いて試料Sを観察する構成の一例を示す図である。ここで、以下においては、説明の便宜のため固浸レンズ20の光軸Aに沿って、対物レンズ2側を上側とし、試料S側を下側として説明する。本実施形態では、顕微鏡システム50を用いて保持部材6に配置された試料Sを観察する。保持部材6はレンズホルダ1の下側に配置されている。保持部材6は、ICチップ等の試料Sを保持する部材であり、例えばICソケットを用いることができる。保持部材6は、試料Sを保持するための、例えば底面8が矩形状の凹部7を有している。この凹部7の底面8には、略矩形平板状の試料Sが配置されている。
<First Embodiment>
A microscope system provided with a lens holder used in the sample observation method according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration for observing the sample S using the
本実施形態の試料観察方法に用いられる顕微鏡システム50は、レンズホルダ1、対物レンズ2、光学系3、及び光学部材30を備えている。光学系3は、試料Sからの光を導く導光光学系等によって構成されるが、図1では、その具体的な構成は図示を省略する。光学系3の下側には、対物レンズ2が配置されている。対物レンズ2は、移動装置4に接続されている。移動装置4は、対物レンズ2を対物レンズの光軸に沿った方向に移動させる。対物レンズ2は互いに倍率が異なる複数の対物レンズをレボルバによって切り替えることができる構成を有していてもよい。対物レンズ2の下側にはレンズホルダ1が配置されている。
A
レンズホルダ1は、ベース10と固浸レンズ20とを備えている。固浸レンズ20は、対物レンズ2と試料Sとの間に配置されている。固浸レンズ20は、ベース10により支持されている。このベース10は固浸レンズ20の光軸Aと直交する方向に移動することができると共に、固浸レンズ20の光軸Aに沿った方向に移動することができる。本実施形態の固浸レンズ20は、球面状のレンズ上面(第1レンズ面、他端面)21、レンズ上面21の反対側にあって平面状のレンズ下面(第2レンズ面、一端面)22を有している。さらに、レンズ上面21とレンズ下面22との間には、レンズ上面21からレンズ下面22に向かってテーパ状に外径が小さくなるレンズ側面23が形成されている。
The
ベース10は、固浸レンズ20を収容する収容部11を有している。収容部11は固浸レンズ20の光軸Aに沿った方向を中心軸として、固浸レンズ20を収容可能に構成されている。例えば、収容部11は筒形状に構成されている。ベース10は、固浸レンズ20のレンズ上面21を押圧する押圧面12を有している。押圧面12は収容部11の上側に設けられ、レンズ上面21と一点接触するように平板状に構成されている。ベース10は、収容部11の下側に支持部13を有している。支持部13は、支持面14と開口15とを有している。支持部13の支持面14は、固浸レンズ20のレンズ側面23と接触している。支持部13の支持面14は、固浸レンズ20の外形に対応してテーパ状に内径が小さくなるように形成されている。固浸レンズ20のレンズ側面23は支持面14に対して固定されていないので、固浸レンズ20は、固浸レンズ20の光軸Aに沿った方向に移動することができる。支持部13において保持部材6に対向する面16に、開口15が形成されている。すなわち、支持面14の端部に開口15が形成されている。開口15は円形状を有し、レンズ下面22の外径よりも大きい内径を有している。支持部13とレンズ側面23とが接触した状態では、レンズ下面22は開口15から突出している。
The
レンズホルダ1は、ベース10が有するアーム17を介して移動装置5に接続されている。移動装置5は、レンズホルダ1をX軸方向(水平方向)、X軸と直交するY軸方向(水平方向)、Z軸方向(固浸レンズ20の光軸Aの方向)に移動させることができる。移動装置5には、例えばXYZステージを用いることができる。
The
固浸レンズ20と、保持部材6の凹部7内に配置された試料Sとの間には、光学部材30が配置されている。光学部材30は対物面31と、対物面31の反対側にある接触面(端面)32とを有している。対物面31は試料Sと光学的に接続され、接触面32は固浸レンズ20のレンズ下面22と光学的に接続される。なお、光学部材30の対物面31と試料Sとは直接に接続されてもよいし、光学部材30の対物面31と試料Sとの間に塗布された光学オイルを介して接続されてもよい。また、光学部材30の接触面32と固浸レンズ20のレンズ下面22とは直接に接続されてもよいし、接触面32とレンズ下面22との間に塗布された光学オイルを介して接続されてもよい。
An
光学部材30は、保持部材6の凹部7に挿入可能な形状を有している。試料Sの上に対物面31が接触するように光学部材30を凹部7に載置したとき、光学部材30の接触面32は保持部材6の開口面9より突出する。すなわち、光学部材30の長さDに試料Sの厚さdを加えた合計長さは、凹部7の深さL3よりも長い。ここで、光学部材30の長さDは対物面31から接触面32までの距離で規定され、凹部7の深さL3は保持部材6の開口面9から凹部7の底面8までの距離で規定される。また、光学部材30は、固浸レンズ20と略同一の屈折率を有する材料により構成される。例えば、光学部材30は、シリコンからなる。
The
次に、図2及び図3を参照して、本実施形態に係る顕微鏡システム50を用いた試料観察方法について説明する。図2(a)を参照すると、第1の工程では、試料Sが凹部7の底面8に配置された保持部材6を用意する。次に、対物レンズ2の位置決めを実施する。対物レンズ2と試料Sとの間に固浸レンズ20を配置しない状態で、試料Sが観察可能な位置に対物レンズ2の位置を調整する。なお、対物レンズ2の位置を固定して保持部材6の位置を調整してもよい。
Next, a sample observation method using the
図2(b)を参照すると、第2の工程では、まず対物レンズ2を上側に移動させる。次に、光学部材30を凹部7に挿入する。光学部材30は凹部7に挿入可能な形状を有しているので、試料Sの上に光学部材30の対物面31が接触するように光学部材30を凹部7内に載置することができる。このとき、試料Sと光学部材30の対物面31とを直接に接触させてもよい。また、試料Sの上及び対物面31の少なくとも一方に光学オイルを塗布してから、試料Sと対物面31とを接触させてもよい。
Referring to FIG. 2B, in the second step, first, the
なお、上述した第1の工程及び第2の工程では、対物レンズ2の位置決めを実施した後に、凹部7に光学部材30を挿入している。これに対して、試料Sが底面8に配置された保持部材6の凹部7に光学部材30を挿入した後、試料Sと光学部材30とが配置された保持部材6を対物レンズ2の下に配置してから、対物レンズ2の位置決めを実施してもよい。
In the first step and the second step described above, the
図3(a)を参照すると、第3の工程では、レンズホルダ1を対物レンズ2と保持部材6との間に挿入する。次に、固浸レンズ20の位置合わせを実施する。まず、移動装置4を操作して、レンズホルダ1の押圧面12に対して対物レンズ2の焦点を合わせる。そして押圧面12の像を観察しつつ移動装置5を操作して、押圧面12の中心が視野の中心に位置するようにレンズホルダ1の位置を調整する。すなわち、対物レンズ2の光軸に対して固浸レンズ20の光軸Aを位置合わせする。これにより、固浸レンズ20の水平方向の位置決めが終了する。次に、固浸レンズ20のレンズ下面22を光学部材30の接触面32に押し当てるように、Z方向にレンズホルダ1を移動させる。レンズホルダ1をZ方向に移動させて、固浸レンズ20のレンズ下面22を光学部材30の接触面32に接触させる。このとき、光学部材30の接触面32と固浸レンズ20のレンズ下面22とを直接に接触させてもよい。また、接触面32及びレンズ下面22の少なくとも一方に光学オイルを塗布してから、接触面32とレンズ下面22とを接触させてもよい。
Referring to FIG. 3A, in the third step, the
さらにレンズホルダ1をZ方向に移動させると、固浸レンズ20が光学部材30の接触面32の上に接触して静止した状態で、レンズホルダ1のベース10のみがZ方向へと移動する。そして、固浸レンズ20のレンズ上面21が押圧面12と一点接触すると、固浸レンズ20は押圧面12によって接触面32に押し当てられる。この状態においてレンズホルダ1のZ方向への移動を停止する。このレンズホルダ1の停止のタイミングは、対物レンズ2を介して観察される押圧面12の像のボケ具合が変化しなくなったときのタイミングとすることができる。そして、移動装置4を操作して、対物レンズ2をZ方向に移動させて対物レンズ2の焦点を試料Sに合わせる。これより、対物レンズ2と固浸レンズ20とを介して試料Sを観察可能な状態となる。
When the
図3(b)を参照すると、第4の工程では、対物レンズ2及び固浸レンズ20を光学部材30の接触面32を含む面に沿って移動させて、試料Sの所望の位置を観察する。このとき、固浸レンズ20を含むレンズホルダ1と対物レンズ2とは、互いの相対的な位置関係を保持した状態で移動される。これにより、固浸レンズ20を介して試料Sを観察しながら、試料Sの所望の位置に固浸レンズを移動させることができる。
Referring to FIG. 3B, in the fourth step, the
なお、対物レンズ2及び固浸レンズ20を介して試料Sの所望の位置を観察できる第4の工程において、対物レンズ2及び固浸レンズ20を介して得られる試料Sの拡大した画像を見ながら、固浸レンズ20の位置合わせを実施することができる。拡大した画像を見ながら固浸レンズ20の位置合わせを実施することにより、精度良く固浸レンズ20を位置合わせをすることができる。
In the fourth step in which a desired position of the sample S can be observed through the
また、本実施形態に係る顕微鏡システム50を用いた試料観察方法では、試料Sからの反射光、試料Sからの発光、又は試料Sからの発熱を観察することができる。
Moreover, in the sample observation method using the
本実施形態による試料測定方法によれば、凹部7の内部に光学部材30を挿入して、試料Sの上に光学部材30を載置する。このとき、光学部材30の接触面32は保持部材6の開口面9から突出している。そして、光学部材30の接触面32の上に固浸レンズ20のレンズ下面22を押し当てる。このように光学部材30を介して試料Sを観察するので、固浸レンズ20のレンズ下面22を保持部材6の凹部7に挿入することなく、固浸レンズ20を用いて試料Sを観察することができる。さらに光学部材30の接触面32は、保持部材6の開口面9から突出しているので、固浸レンズ20は、保持部材6の凹部7により動作可能な範囲が制限されない。従って、光学部材30の接触面32の上において、所望の位置に固浸レンズ20を移動させて、試料Sの所望の位置を観察することができる。
According to the sample measurement method according to the present embodiment, the
また、本実施形態による試料測定方法では、光学部材30の接触面32と、固浸レンズ20のレンズ下面22との間に、光学オイルを配置する工程をさらに備えていてもよい。このような工程を有することにより、試料Sから反射される光を減衰させることなく、試料Sから固浸レンズ20まで好適に光を通すことができる。さらに、固浸レンズ20を位置決めさせるときに、レンズ下面22が押し付けられている光学部材30の接触面32に対して、固浸レンズ20のレンズ下面22を滑らかに移動させることができる。
In addition, the sample measurement method according to the present embodiment may further include a step of arranging optical oil between the
また、本実施形態による試料測定方法では、光学部材30の接触面32の反対側にある対物面31と試料Sとの間に、光学オイルを配置する工程をさらに備えていてもよい。このような工程を有することにより、試料Sから反射される光を減衰させることなく、試料Sから固浸レンズ20まで好適に光を通すことができる。
In addition, the sample measurement method according to the present embodiment may further include a step of arranging optical oil between the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る試料観察方法に用いられるレンズホルダを備えた顕微鏡システムについて説明する。図4は、固浸レンズ20を備えたレンズホルダ1Bの一実施形態の構成を示す図である。本実施形態のレンズホルダ1Bは、以下の点で第1実施形態のレンズホルダ1と相違している。すなわち、光学部材30bは接触面32b側の端部にフランジ部33を有している。ベース10bは光学部材30bのフランジ部33を支持するフランジ支持部18を有している。第1実施形態ではレンズホルダ1と光学部材30とは別部材であったが、本実施形態では光学部材30bはベース10bのフランジ支持部18により支持される。従って、本実施形態のレンズホルダ1Bは、固浸レンズ20と光学部材30bとを内蔵している。
Second Embodiment
Next, a microscope system provided with a lens holder used in the sample observation method according to the second embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a
レンズホルダ1Bは、ベース10bと、固浸レンズ20と、光学部材30bとを備えている。光学部材30bは、フランジ部33を有している。フランジ部33の幅L6は、光学部材30bにおいて保持部材6の凹部7に挿入される本体部分34の幅L7よりも大きくなるように形成されている。ベース1Bは、フランジ支持部18を有している。フランジ支持部18は、支持部13と連続するように形成されている。フランジ支持部18は、フランジ収容部18aと開口18bとを有している。フランジ収容部18aは、例えば筒状の形状を有している。フランジ収容部18aの高さL11は、光学部材30bのフランジ部33の厚さL12よりも大きくなるように形成されている。またフランジ収容部18aの幅L13は、光学部材30bのフランジ部33の幅L6よりも大きくなるように形成されている。開口18bの幅L8は、光学部材30bの本体部分34の幅L7よりも大きくなるように形成されている。
The
例えば、光学部材30bの中心軸と開口18bの中心とを一致させるように光学部材30bをフランジ支持部18内に配置したとき、開口18bの支持面18cと光学部材30bの側面34との間の距離L4は、レンズ下面22の縁部の半径L5と略等しいことが望ましい。このように構成することで、固浸レンズ20の光軸Aを光学部材30bの外縁まで移動させることができるので、観察可能な範囲を拡大することができる。また、光学部材30bのフランジ部33の幅L6は、保持部材6の凹部7に挿入される本体部分34の幅L7にレンズ下面22の半径L5の2倍の長さを加えた合計長さよりも長く形成されていることが望ましい。このように構成することにより、フランジ部18の幅L6が開口18bの幅L8より大きくなる。従って、フランジ支持部18において光学部材30bを支持することができる。
For example, when the
ここで、支持部13とレンズ側面23とが接触した状態では、レンズ下面22は開口15から長さL9だけ突出している。また、この状態では、ベース1Bの押圧面12と固浸レンズ20のレンズ上面21との間には空隙24が存在するように収容部11の形状が設定されている。そして、開口15から突出した固浸レンズ20の長さL9が押圧面12とレンズ上面21との間の距離L10よりも長くなるように、収容部11、支持部13及びフランジ支持部18の形状が設定されている。
Here, when the
また、フランジ部33の接触面32bが第2レンズ面22に押し当てられた状態では、固浸レンズ20は開口15から長さL9と長さL10の差から算出される長さだけ突出する。そして、フランジ部33の接触面32bが第2レンズ面22に押し当てられた状態では、ベース10bと固浸レンズ20との相対的な位置関係が保持される。
In the state where the
なお、光学部材30bの接触面32bと固浸レンズ20のレンズ下面22とが直接に接触されていてもよい。また、接触面32b及びレンズ下面22の少なくとも一方に光学オイルが塗布されていてもよい。
The
次に、図5及び図6を参照して、本実施形態に係るレンズホルダ1Bを用いた試料観察方法について説明する。図5(a)を参照すると、第1の工程では試料Sが凹部7の底面8に配置された保持部材6を用意する。次に、第1実施形態の第1の工程と同様にして、対物レンズ2の位置決めを実施する。
Next, a sample observation method using the
図5(b)を参照すると、第2の工程では、まず対物レンズ2を上側に移動させる。
続いて、レンズホルダ1Bを対物レンズ2と保持部材6との間に挿入する。そして、光学部材30bを試料Sと接触するまで凹部7に挿入する。このとき、試料Sと光学部材30bの対物面31bとを直接に接触させてもよい。また、試料Sの上及び対物面31bの少なくとも一方に光学オイルを塗布してから、試料Sと対物面31bとを接触させてもよい。
Referring to FIG. 5B, in the second step, first, the
Subsequently, the
図6(a)を参照すると、第3の工程では、まず、移動装置4を操作して、レンズホルダ1Bの押圧面12に対して対物レンズ2の焦点を合わせる。そして押圧面12の像を観察しつつ移動装置5を操作して、押圧面12の中心が視野の中心に位置するようにレンズホルダ1Bの位置を調整する。これにより、固浸レンズ20の水平方向の位置決めが終了する。レンズホルダ1BをZ方向に移動させると、固浸レンズ20が光学部材30bの接触面32bの上に静止した状態で、レンズホルダ1Bのベース10bのみがZ方向へと移動する。そして、固浸レンズ20のレンズ上面21が押圧面12と一点接触すると、固浸レンズ20は押圧面12によって接触面32bに押し当てられる。この状態においてレンズホルダ1のZ方向への移動を停止する。このレンズホルダ1Bの停止のタイミングは、対物レンズ2を介して観察される押圧面12の像のボケ具合が変化しなくなったときのタイミングとすることができる。そして、移動装置4を操作して、対物レンズ2をZ方向に移動させて試料Sに対して対物レンズ2の焦点を合わせる。これより、対物レンズ2と固浸レンズ20とを介して試料Sを観察可能な状態となる。
Referring to FIG. 6A, in the third step, first, the moving
図6(b)を参照すると、第4の工程では、対物レンズ2及び固浸レンズ20を光学部材30bの接触面32bを含む面に沿って移動させて、試料Sの所望の位置を観察する。このとき、固浸レンズ20を含むレンズホルダ1Bと対物レンズ2とは、互いの相対的な位置関係を保持した状態で移動される。一方、光学部材30bが保持部材6の凹部7に挿入されると、光学部材30bは接触面32bに沿った方向への移動が規制される。相対的な位置関係が保持されたベース10b及び固浸レンズ20と光学部材30bとは、互いに固定されていない第2レンズ面22と接触面32bとを介して光学的に接続されている。そのため、移動が規制された光学部材30bに対して、固浸レンズ20を内蔵するレンズホルダ1Bを移動させることができる。
Referring to FIG. 6B, in the fourth step, the
本実施形態のレンズホルダ1Bは、固浸レンズ20のレンズ下面22と光学的に接続される接触面32bを有する光学部材30bを備えている。この光学部材30bを介して試料Sを観察するので、固浸レンズ20のレンズ下面22を保持部材6の凹部7に挿入することなく、固浸レンズ20を用いて試料Sを観察することができる。さらに、フランジ部33が第2レンズ面22に押し当てられた場合、押圧面12によって固浸レンズ20のベース10bに対する移動が規制される。これ故、フランジ部33が第2レンズ面22に押し当てられた場合には、固浸レンズ20とベース10bとの相対的な位置関係が保持される。そして、光学部材30bがフランジ収容部18に対して、第2レンズ面22に沿った方向に移動可能に構成されている。これ故、固浸レンズ20とベース10bとの相対的な位置関係を保持しつつ、これらを光学部材30bに対して移動させることができる。従って、実施形態のレンズホルダ1Bによれば、試料Sの任意の位置を観察することができる。
The
また、本実施形態のレンズホルダ1Bは、開口15から突出している固浸レンズ20の長さが、固浸レンズ20のレンズ側面23が支持面14に接触したときのレンズ上面21から押圧面12までの距離よりも長いことが好ましい。このような構成によれば、ベース10bの押圧面12と固浸レンズ20のレンズ上面21とが接触したとき、開口15から固浸レンズ20が突出する。これ故、光学部材30bを保持部材6の凹部7に挿入したときに、固浸レンズ20のレンズ上面21がベース10bの押圧面12により押圧されることにより、固浸レンズ20のレンズ下面22が光学部材30bの接触面32bに押し当てられる。従って、固浸レンズ20のレンズ下面22を光学部材30bの接触面32bに沿って倣わせることができる。
Further, in the
また、本実施形態のレンズホルダ1Bは、フランジ収容部18aの高さL11は、フランジ部33の厚さL12よりも長いことが好ましい。このような構成によれば、相対的な位置関係が保持された固浸レンズ20及びベース10bを、光学部材30bに対して第2レンズ面22に沿った方向に移動させることができる。
In the
<実施例>
固浸レンズ20の詳細な設計例について説明する。図1に示される固浸レンズ20の結像性能が最適となる条件は、固浸レンズ20、光学部材30及び試料Sにおける寸法値が下記の式(1)を満たす場合である。ここでRはレンズ上面21の曲率半径であり、Dは光学部材30の長さであり、dは試料Sの厚さである。さらに、tは固浸レンズ20の光軸Aにおける厚さである。すなわち、tは光軸Aに沿った方向におけるレンズ上面21からレンズ下面22までの長さである。例えば、試料の厚さdは0.05mmから0.8mmの範囲である。また、光学部材30の長さDは、保持部材6の凹部7の深さL3よりも長い。例えば、光学部材30の長さDは4mmである。保持部材6の凹部7の深さL3は通常、数mmである。
R=t+d+D…(1)
<Example>
A detailed design example of the
R = t + d + D (1)
図7は、固浸レンズ20、光学部材30及び試料Sにおける寸法値とストレール比との関係を示すグラフである。ここでは、固浸レンズ20は赤外線用固浸レンズであるとし、開口数(NA)は2.5とする。図7を確認すると、t+d+D−Rで示される横軸の数値が0のとき、すなわち上述した式(1)を満足するときにストレール比が最大になるので、固浸レンズ20の結像性能が最適になることがわかった。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the dimension value and the Strehl ratio in the
従来の固浸レンズでは固浸レンズの光軸における固浸レンズ厚さは、固浸レンズの曲率半径と試料の厚さとの差で算出される数値が最適であった。本実施形態では、光学部材30を介して試料Sを観察する。固浸レンズ20の厚さtは、下記の式(2)に示されるように、固浸レンズ20の曲率半径Rと試料Sの厚さtとの差で算出される長さから、さらに光学部材30の長さDを引いた長さになる。従って、本実施形態の固浸レンズ20は、従来の固浸レンズよりも光軸におけるレンズの厚さを薄くすることができる。
t=R−d−D…(2)
In the conventional solid immersion lens, the optimum value for the thickness of the solid immersion lens on the optical axis of the solid immersion lens is calculated by the difference between the radius of curvature of the solid immersion lens and the thickness of the sample. In the present embodiment, the sample S is observed through the
t = R−D−D (2)
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、他に様々な変形が可能である。前述した光学部材30の形状は、例えば接触面32と互いに平行な平面で切断したときの断面形状が矩形状である直方体であってもよいし、例えば接触面32と互いに平行な平面で切断したときの断面形状が円形状である円筒形状であってもよい。また、光学部材30bの本体部分34の形状は、例えば接触面32bと互いに平行な平面で切断したときの断面形状が矩形状である直方体であってもよいし、例えば接触面32bと互いに平行な平面で切断したときの断面形状が円形状である円筒形状であってもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible for others. The shape of the
1、10b…レンズホルダ、2…対物レンズ、3…光学系、4、5…移動装置、6…保持部材、7…凹部、8…底面、9…開口面、10、10b…ベース、11…収容部、12…押圧面、13…支持部、14…支持面、15…開口、17…アーム、18…フランジ支持部、20…固浸レンズ、21…レンズ上面、22…レンズ下面、23…レンズ側面、30、30b…光学部材、31、31b…対物面、32、32b…接触面、33…フランジ部、50…顕微鏡システム、D…光学部材の長さ、t…固浸レンズの厚さ、d…試料の厚さ、R…固浸レンズの曲率半径。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記凹部内に光学部材を挿入して、前記光学部材の一端面を前記保持部材の開口面から突出させた状態で前記試料の上に前記光学部材を載置する工程と、
前記光学部材の前記一端面の上に、固浸レンズの一端面を押し当てる工程と、
前記固浸レンズを前記光学部材の前記一端面に沿って移動させる工程と、
を備えることを特徴とする、試料観察方法。 A sample observation method for observing a sample arranged in a recess of a holding member,
Inserting the optical member into the recess and placing the optical member on the sample in a state where one end surface of the optical member protrudes from the opening surface of the holding member;
Pressing one end surface of the solid immersion lens onto the one end surface of the optical member;
Moving the solid immersion lens along the one end surface of the optical member;
A sample observation method comprising:
第1レンズ面、前記第1レンズ面の反対側にある第2レンズ面、及び前記第1レンズ面側から前記第2レンズ面側に向かってテーパ状に外径が小さくなるレンズ側面を有する固浸レンズと、
前記第2レンズ面と光学的に接続される接触面、前記接触面の反対側にあり前記試料と光学的に接続される対物面、及び前記接触面側に設けられたフランジ部を有する光学部材と、
前記第1レンズ面を押圧する押圧面、前記レンズ側面と互いに接触して前記固浸レンズを支持するテーパ状の支持面及び前記フランジ部を収容するフランジ収容部が形成されたベースと、
を備え、
前記第2レンズ面は前記支持面の端部に設けられた開口から突出しており、
前記ベースは、
前記フランジ部が前記第2レンズ面に押し当てられた場合、前記押圧面によって前記固浸レンズの前記ベースに対する移動が規制される一方で、前記光学部材が前記フランジ収容部に対して、前記第2レンズ面に沿った方向に移動可能に構成されることを特徴とする、レンズホルダ。 A lens holder for observing a sample disposed in a recess of a holding member,
A fixed surface having a first lens surface, a second lens surface opposite to the first lens surface, and a lens side surface having a tapered outer diameter that decreases from the first lens surface side toward the second lens surface side. An immersion lens,
An optical member having a contact surface optically connected to the second lens surface, an objective surface on the opposite side of the contact surface and optically connected to the sample, and a flange portion provided on the contact surface side When,
A pressing surface that presses the first lens surface, a tapered support surface that contacts the lens side surface and supports the solid immersion lens, and a base on which a flange accommodating portion that accommodates the flange portion is formed;
With
The second lens surface protrudes from an opening provided at an end of the support surface;
The base is
When the flange portion is pressed against the second lens surface, the movement of the solid immersion lens with respect to the base is restricted by the pressing surface, while the optical member is 2. A lens holder configured to be movable in a direction along the lens surface.
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