WO2016110971A1 - 光音響顕微鏡用対物レンズユニット及びこれを有する光音響顕微鏡 - Google Patents

光音響顕微鏡用対物レンズユニット及びこれを有する光音響顕微鏡 Download PDF

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WO2016110971A1
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photoacoustic
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lens
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福島郁俊
向井明日香
村山義彰
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a photoacoustic microscope objective lens unit and a photoacoustic microscope having the objective lens unit.
  • a photoacoustic wave is a type of elastic wave generated in a thermoelastic process that occurs when a substance is irradiated with light in the absorption wavelength range. Therefore, photoacoustic waves are attracting attention as a technique for imaging absorption characteristics.
  • elastic waves are a kind of ultrasonic waves, and are characterized by being less susceptible to scattering than light, and are therefore applied as imaging means inside living bodies.
  • a photoacoustic microscope that applies photoacoustic waves to imaging as a detection signal uses pulsed light matched to the absorption wavelength region of the observation object as excitation light, scans the spot collected by the objective lens within the sample, A technique of detecting photoacoustic waves generated at each spot with a transducer or the like is used. According to such a photoacoustic microscope, when a spot is scanned, if an absorbing substance is present at the condensing position, a photoacoustic wave is generated. By detecting the photoacoustic wave, the absorption characteristics in the specimen are imaged. can do.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 schematically show the configuration of a conventional photoacoustic microscope.
  • Excitation light L from a laser pulse light source (not shown) is condensed on a specimen 16 via a condenser lens (not shown), a triangular prism 11, silicon oil 12, a triangular prism 13 and an ultrasonic lens 14.
  • the triangular prisms 11 and 13 are coupled via silicon oil 12.
  • the photoacoustic wave U generated from the specimen travels in the directions of arrows A 1 and A 2, passes through the triangular prism 13, and is reflected by the silicon oil 12.
  • the photoacoustic wave U reflected by the silicon oil 12 travels in the direction of the arrow A3 and is detected by the ultrasonic transducer 17.
  • a space between the ultrasonic lens 14 and the specimen 16 is filled with the photoacoustic wave transmission medium 15.
  • JP 2011-519281 A Japanese Patent No. 5308597
  • the photoacoustic wave transmission medium 15 for transmitting the photoacoustic wave U is filled between the ultrasonic lens 14 and the specimen 16 with a medium such as water.
  • the ultrasonic lens 14 is made of glass.
  • the speed of sound of the photoacoustic wave (ultrasonic wave) U when transmitting inside the water and the speed of sound of the photoacoustic wave U when transmitting inside the glass are greatly different.
  • reflection in the apparatus of the photoacoustic wave U which should be detected becomes large at the interface 14a of glass and water.
  • the S / N ratio for detection of the photoacoustic wave signal is lowered, and the detection accuracy is lowered.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a part of another conventional photoacoustic microscope.
  • the working distance WD between the specimen 16 and the ultrasonic lens 14 is short, if the intensity of the photoacoustic wave U reflected by the surface 14a of the ultrasonic lens 14 is large, the photoacoustic wave U is represented by an arrow A5 as follows: Further reflection on the surface 16 a of the specimen 16.
  • the photoacoustic wave (ultrasonic wave) U reflected by the surface 16a of the specimen 16 becomes a false signal, and the detection accuracy decreases.
  • the present invention has been made in view of the above, and an objective lens unit for a photoacoustic microscope capable of efficiently irradiating a specimen with excitation light and detecting without losing photoacoustic waves from the specimen And it aims at providing the photoacoustic microscope which has this.
  • the objective lens unit for a photoacoustic microscope of the present invention includes an objective lens that irradiates a specimen with excitation light in an absorption wavelength region of an observation object, and irradiation of the excitation light.
  • a photoacoustic wave detection unit that detects a photoacoustic wave generated from the sample, and a photoacoustic wave waveguide system that guides the photoacoustic wave to the photoacoustic wave detection unit.
  • a photoacoustic wave separating member that transmits excitation light and reflects a photoacoustic wave generated from the sample, and is disposed between the photoacoustic wave separating member and the sample, and substantially coincides with the focal position of the objective lens.
  • the acoustic lens has a focal position, and the acoustic lens is joined to the main acoustic lens arranged on the photoacoustic wave separating member side and the correction acoustic lens arranged on the sample side to suppress the reflection of the photoacoustic wave.
  • the main acoustic lens and the correction acoustic 'S the following conditional expressions (1), characterized by satisfying the expression (2).
  • T0 is the transmittance for the excitation light on the optical axis of the correction acoustic lens
  • Z0 is the acoustic impedance of the medium of the correction acoustic lens
  • Z1 is the acoustic impedance of the medium of the main acoustic lens
  • Z2 is the acoustic impedance of the medium in contact with the sample side of the correction acoustic lens when detecting the photoacoustic wave, It is.
  • the photoacoustic microscope of the present invention includes the above-described objective lens unit for a photoacoustic microscope and a scanning unit that moves and scans the irradiation position of the excitation light on the specimen.
  • the present invention can provide an objective lens unit for a photoacoustic microscope capable of efficiently irradiating a specimen with excitation light and detecting a photoacoustic wave from the specimen without loss, and a photoacoustic microscope having the same. There is an effect.
  • FIG. 1 shows a configuration of an objective lens unit 100 for a photoacoustic microscope according to the first embodiment.
  • This embodiment is an objective lens unit for a photoacoustic microscope suitable for epi-illumination.
  • the objective lens unit for photoacoustic microscope 100 includes an objective lens 101, a triangular prism 102, a photoacoustic wave reflection member 103, a triangular prism 104, a main acoustic lens 105, a correction acoustic lens 106, an ultrasonic transducer 109, and the like. Have.
  • the objective lens 101 includes, for example, lenses L1 and L2.
  • the objective lens 101 irradiates the specimen 108 with excitation light L in the absorption wavelength region of the observation object.
  • Triangular prisms 102 and 104 are disposed between the objective lens 101 and the specimen 108.
  • the triangular prisms 102 and 104 are right-angled triangular prisms, and their slopes are coupled to each other via a photoacoustic wave reflecting member 103.
  • the photoacoustic wave reflection member 103 is transparent with respect to the excitation light L, and is made of a member having different acoustic impedance with respect to the triangular prisms 102 and 104, for example, silicon oil.
  • the main acoustic lens 105 is arranged so as to be joined to the exit surface of the excitation light L of the triangular prism 104 so as to be coaxial with the optical axis AX of the objective lens 101. Further, the focal positions of the main acoustic lens 105 and the correction acoustic lens 106 are substantially coincident with the focal position of the objective lens 101.
  • the ultrasonic transducer 109 constitutes a photoacoustic wave detection unit, and is arranged so as to detect the photoacoustic wave U incident through the correction acoustic lens 106 and the main acoustic lens 105.
  • the main acoustic lens 105 and the correction acoustic lens 106 constitute an acoustic lens.
  • the correction acoustic lens 106 suppresses reflection of the photoacoustic wave U as described later.
  • the excitation light (pulse light) L from a laser pulse light source is the objective lens 101, the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflecting member 103, the triangular prism 104, the main acoustic lens 105, and the correction acoustic lens.
  • the sample 108 is irradiated through 106.
  • the irradiated excitation light L is collected on the surface or inside of the specimen 108.
  • a photoacoustic wave transmission medium 107 such as water through which the photoacoustic wave U easily propagates is filled.
  • the excitation light L when the specimen 108 is a living body and the blood vessel in the living body is imaged, light having an absorption wavelength of hemoglobin is used as the excitation light L.
  • the observation target is not limited to blood vessels, and can be applied to imaging of endogenous substances such as melanin. At this time, light in the absorption wavelength region of the target substance may be used as the excitation light. It can also be applied to imaging of exogenous substances such as phosphors and metal nanoparticles.
  • the excitation light light in the absorption wavelength range of the target phosphor in the case of a phosphor may be used, and light in the resonance wavelength range of the target metal nanoparticle in the case of metal nanoparticles. .
  • a plurality of absorbers exist in the specimen 108 it is desirable to use light having a peak wavelength of the characteristic absorption spectrum of the observation object.
  • the excitation light L irradiated to the specimen 108 is absorbed by the observation object if there is an observation object that absorbs the excitation light L in the irradiation site of the excitation light L including the condensing position of the objective lens 101.
  • a photoacoustic wave U that is an elastic wave is generated from the specimen 108.
  • the generated photoacoustic wave U is detected by the ultrasonic transducer 109 via the correction acoustic lens 106, the main acoustic lens 105, and the triangular prism 104.
  • At least the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflecting member 103, and the triangular prism 104 constitute a photoacoustic wave separating member.
  • the photoacoustic wave separating member transmits the excitation light L from the objective lens 101 and reflects the photoacoustic wave U generated from the specimen 108.
  • the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflection member 103, and the triangular prism 104 constitute a main acoustic lens 105 and a correction acoustic lens 106 to constitute a photoacoustic wave waveguide system.
  • the photoacoustic wave U generated from the specimen 108 is collected by the correcting acoustic lens 106 and the main acoustic lens 105 and is incident on the triangular prism 104 as a focused wave.
  • the focused wave is reflected by the acoustic impedance of the photoacoustic wave reflecting member 103 on the slope of the triangular prism 104.
  • the photoacoustic wave reflecting member 103 preferably has a refractive index that is substantially the same as that of the triangular prisms 102 and 104 and is made as thin as possible with respect to the excitation light L. Thereby, unnecessary refraction and light absorption by the photoacoustic wave reflecting member 103 can be prevented, and the utilization efficiency of the excitation light L can be increased.
  • the emitted photoacoustic wave U is detected by the ultrasonic transducer 109.
  • the ultrasonic transducer 109 constitutes a photoacoustic wave detection unit.
  • the acoustic lens is disposed on the main acoustic lens 105 disposed on the photoacoustic wave reflecting member 103 side and the sample 108 side, and is on the photoacoustic.
  • a correction acoustic lens 106 that suppresses reflection of the wave U is joined.
  • the main acoustic lens 105 is disposed between the photoacoustic wave separating member 103 and the specimen 108 and has a focal position that substantially matches the focal position of the objective lens 101.
  • the main acoustic lens 105 converts the wavefront of the photoacoustic wave U into a flat wavefront.
  • the main acoustic lens 105 and the correction acoustic lens 106 preferably satisfy the following conditional expressions (1) and (2).
  • T0 is the transmittance for the excitation light on the optical axis AX of the correction acoustic lens 106
  • Z0 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium of the correction acoustic lens 106
  • Z1 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium of the main acoustic lens 105
  • Z2 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium in contact with the sample 108 side of the correction acoustic lens 106 when the photoacoustic wave U is detected. It is.
  • the correction acoustic lens 106 can irradiate the sample 108 with the excitation light L while maintaining the intensity of the excitation light L so as not to fall below the lower limit value of the conditional expression (1). Thereby, a high optical signal intensity can be obtained. Moreover, the upper limit of conditional expression (1) is not exceeded.
  • an acoustic lens including the corrected acoustic lens 106 can be configured by satisfying both the conditional expressions (1) and (2).
  • the lower limit value of conditional expression (1) is 0.85.
  • the thickness of the corrected acoustic lens 106 can be appropriately secured with available materials, which is more preferable.
  • the lower limit value of conditional expression (2) is 1.4 ⁇ Z2, more preferably 2 ⁇ Z2.
  • the upper limit value of conditional expression (2) is more preferably 0.7 ⁇ Z1, and further preferably 0.5 ⁇ Z1.
  • conditional expression (2-1) 1.5 ⁇ 10 6 (kg / (m 2 s)) ⁇ Z0 ⁇ Z1 (2-1) here, Z0 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium of the correction acoustic lens 106, Z1 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium of the main acoustic lens 105, It is.
  • the medium on the specimen 108 side is generally water. Also, alcohol may be used as the medium on the specimen 108 side. For this reason, it is preferable to set the lower limit value of the conditional expression (2-1) to 1.5 ⁇ 10 6 ((kg / (m 2 s)), which is the acoustic impedance value of water.
  • the medium of the main acoustic lens 105 is glass.
  • Glass is suitable for the main acoustic lens 105 because it has a high transmittance with respect to the excitation light L and is advantageous for correcting the photoacoustic wave (ultrasonic wave) U.
  • glass since glass has high acoustic impedance, reflection at the interface of the photoacoustic wave U from the specimen 108 can be reduced by using the above-described correction acoustic lens 106.
  • the correcting acoustic lens 106 preferably satisfies the following conditional expression (3).
  • s is a scattering coefficient for the excitation light L of the medium of the correction acoustic lens 106
  • d is the thickness of the correction acoustic lens 106 on the optical axis AX
  • Z1 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium of the main acoustic lens 105
  • Z2 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium in contact with the sample 108 side of the correction acoustic lens 106 when the photoacoustic wave U is detected.
  • conditional expression (3) When the conditional expression (3) is satisfied, the thickness d and the scattering coefficient s of the corrected acoustic lens 106 can be suppressed. Thereby, the loss of the photoacoustic wave U can be reduced compared with the case where the correction
  • the upper limit value of conditional expression (3) is more preferably 0.5 ⁇ (Z2 ⁇ Z1) 2 / (Z2 + Z1) 2 .
  • the corrected acoustic lens 106 satisfies the following conditional expression (4).
  • ⁇ is an absorption coefficient for the excitation light L of the medium of the correction acoustic lens 106
  • d is the thickness of the correction acoustic lens 106 on the optical axis AX
  • Z1 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium of the main acoustic lens 105
  • Z2 is the acoustic impedance ((kg / (m 2 s)) of the medium in contact with the sample 108 side of the correction acoustic lens 106 when the photoacoustic wave U is detected. It is.
  • conditional expression (4) When the conditional expression (4) is satisfied, the thickness d and the scattering coefficient ⁇ of the corrected acoustic lens 106 can be suppressed. Thereby, the intensity of the excitation light L can be maintained. It is also advantageous for maintaining the working distance WD. More preferably, the upper limit value of conditional expression (4) is 0.5 ⁇ (Z2 ⁇ Z1) 2 / (Z2 + Z1) 2 .
  • the corrected acoustic lens 106 preferably satisfies the following conditional expression (5).
  • d is the thickness of the correction acoustic lens 106 on the optical axis AX
  • ⁇ is the wavelength of the photoacoustic wave (ultrasonic wave) U in the air, It is.
  • the correction acoustic lens 106 can have a function of a lens and a role of a buffer member. Since the glass is hard, when the correcting acoustic lens 106 is made of glass, the specimen 108 may be damaged by contact between the correcting acoustic lens 106 and the specimen 108 when the specimen 108 is a living body.
  • the role of the buffer member in the effect of the present embodiment is that when the working distance WD is short, the correction acoustic lens 106 is made of glass as will be described later even if the tip of the correction acoustic lens 106 and the sample 108 come into contact with each other. By using a softer material, damage to the specimen 108 can be reduced. It is more preferable to set the lower limit of conditional expression (5) to 1.5.
  • the difference between the thickness d of the corrected acoustic lens 106 at the optical axis AX and the thickness dp of the peripheral portion of the corrected acoustic lens 106 is preferably larger than half the wavelength ⁇ of the photoacoustic wave U in the air. Accordingly, the correction acoustic lens 106 is more preferable because it has an optical lens function.
  • the surface of the correction acoustic lens 106 on the specimen 108 side is a concave surface or a flat surface. This is preferable because the working distance WD can be secured. In particular, a flat surface is more preferable because the correction lens can be easily processed.
  • the correcting acoustic lens 106 preferably satisfies at least one of the following conditional expression (6-1) and conditional expression (6-2).
  • conditional expression (6-1) conditional expression (6-2)
  • conditional expression (6-2) conditional expression
  • conditional expression (6-1) and conditional expression (6-2) are each 0.05.
  • the correction acoustic lens 106 is preferably made of a material obtained by gelling water with a solidifying material. This makes it easy to obtain the above-described characteristics that are preferable as the correction acoustic lens 106.
  • the correction acoustic lens 106 is composed of a member obtained by hardening water with polyvinyl alcohol (PVA).
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the periphery of the correction acoustic lens 106 may be reinforced.
  • the reinforcing member may be configured so as to surround the periphery of the lens and the region through which the light beam passes with metal or plastic. More preferably, the reinforcing member is made of an opaque material.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration of an objective lens unit 200 for a photoacoustic microscope according to the second embodiment of the present invention.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • This embodiment is an objective lens unit for a photoacoustic microscope suitable for epi-illumination.
  • Excitation light (pulse light) L from a laser pulse light source includes an objective lens 101, a triangular prism 102, a photoacoustic wave reflection member 103, a rhomboidal prism 201, a main acoustic lens 105, and a correction sound.
  • the sample 108 is irradiated through the lens 106.
  • the irradiated excitation light L is collected on the surface or inside of the specimen 108.
  • a space between the rhomboid prism 201 and the specimen 108 is filled with a photoacoustic wave transmission medium 107 such as water through which the photoacoustic wave U easily propagates.
  • the excitation light L irradiated on the specimen 108 is absorbed by the observation object if there is an observation object that absorbs the excitation light L in the irradiation site of the excitation light L including the condensing position of the objective lens 101.
  • a photoacoustic wave U that is an elastic wave is generated from the specimen 108.
  • the generated photoacoustic wave U is detected by the ultrasonic transducer 109 through the correction acoustic lens 106, the main acoustic lens 105, and the rhomboid prism 201.
  • the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflecting member 103, and the rhomboid prism 201 constitute a photoacoustic wave separating member.
  • the photoacoustic wave separating member transmits the excitation light L from the objective lens 101 and reflects the photoacoustic wave U generated from the specimen 108.
  • the photoacoustic wave U generated from the specimen 108 is collected by the correcting acoustic lens 106 and the main acoustic lens 105 and is incident on the rhomboid prism 201 as a focused wave.
  • the focused wave is reflected by the acoustic impedance of the photoacoustic wave reflecting member 103 on the slope.
  • the photoacoustic wave reflection member 103 preferably has a refractive index that is substantially the same as that of the triangular prism 102 and rhomboid prism 201 and is made as thin as possible with respect to the excitation light L. Thereby, unnecessary refraction and light absorption by the photoacoustic wave reflecting member 103 can be prevented, and the utilization efficiency of the excitation light L can be increased.
  • the photoacoustic wave U reflected in the direction of arrow A12 is reflected again in the direction of arrow A13 on the other slope and then exits from rhomboid prism 201.
  • the emitted photoacoustic wave U is detected by the ultrasonic transducer 109.
  • the ultrasonic transducer 109 constitutes a photoacoustic wave detection unit.
  • the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflecting member 103, and the rhomboid prism 201 constitute a photoacoustic wave separating member.
  • the photoacoustic wave separating member guides the photoacoustic wave U to the photoacoustic wave detection unit.
  • the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflection member 103, and the triangular prism 104 constitute a main acoustic lens 105 and a correction acoustic lens 106 to constitute a photoacoustic wave waveguide system.
  • the acoustic lens is disposed on the main acoustic lens 105 disposed on the photoacoustic wave reflecting member 103 side and the sample 108 side, and is photoacoustic.
  • a correction acoustic lens 106 that suppresses reflection of the wave U is joined.
  • the acoustic lens is disposed between the photoacoustic wave separating member 103 and the specimen 108 and has a focal position that substantially matches the focal position of the objective lens 101.
  • the acoustic lens converts the wavefront of the photoacoustic wave U into a flat wavefront.
  • the main acoustic lens 105 and the correction acoustic lens 106 preferably satisfy the above-described conditional expressions (1) and (2).
  • the conditional expression (2-1) is satisfied.
  • the medium on the specimen 108 side is generally water.
  • alcohol may be used as the medium on the specimen 108 side.
  • the medium of the main acoustic lens 105 is glass.
  • Glass is suitable for the main acoustic lens 105 because it has a high transmittance with respect to the excitation light L and is advantageous for correcting the photoacoustic wave (ultrasonic wave) U.
  • glass since glass has high acoustic impedance, reflection of the ultrasonic wave (photoacoustic wave) from the specimen 108 on the sea surface can be reduced by using the above-described correction acoustic lens 106.
  • the difference between the thickness d of the corrected acoustic lens 106 at the optical axis AX and the thickness dp of the peripheral portion of the corrected acoustic lens 106 is preferably larger than half the wavelength ⁇ of the photoacoustic wave U in the air.
  • the surface of the correction acoustic lens 106 on the specimen 108 side is a concave surface or a flat surface.
  • the corrected acoustic lens 106 satisfies at least one of the conditional expression (6-1) and the conditional expression (6-2) described above.
  • the correction acoustic lens 106 is made of an epoxy resin.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration of an objective lens unit 300 for a photoacoustic microscope according to a third embodiment of the present invention.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • This embodiment is an objective lens unit for a photoacoustic microscope that is suitable for inverted illumination.
  • Excitation light (pulse light) L from a laser pulse light source includes an objective lens 101, a triangular prism 102, a photoacoustic wave reflection member 103, a rhomboidal prism 201, a main acoustic lens 105, and a correction sound.
  • the sample 108 is irradiated through the lens 106.
  • the irradiated excitation light L is collected on the surface or inside of the specimen 108.
  • a space between the rhomboid prism 201 and the specimen 108 is filled with a photoacoustic wave transmission medium 107 such as water through which the photoacoustic wave U easily propagates.
  • the excitation light L irradiated to the specimen 108 is absorbed by the observation object if there is an observation object that absorbs the excitation light L in the irradiation site of the excitation light L including the condensing position of the objective lens 101.
  • a photoacoustic wave U that is an elastic wave is generated from the specimen 108.
  • the generated photoacoustic wave U is detected by the ultrasonic transducer 109 through the correction acoustic lens 106, the main acoustic lens 105, and the rhomboid prism 201.
  • At least the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflecting member 103, and the rhomboid prism 201 constitute a photoacoustic wave separating member.
  • the photoacoustic wave separating member transmits the excitation light L from the objective lens 101 and reflects the photoacoustic wave U generated from the specimen 108.
  • the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflection member 103, the rhomboid prism 201, the main acoustic lens 105, and the correction acoustic lens 106 constitute a photoacoustic wave waveguide system.
  • the photoacoustic wave U generated from the specimen 108 is collected by the correcting acoustic lens 106 and the main acoustic lens 105 and is incident on the rhomboid prism 201 as a focused wave.
  • the focused wave is reflected by the acoustic impedance of the photoacoustic wave reflecting member 103 on the slope.
  • the photoacoustic wave reflection member 103 preferably has a refractive index that is substantially the same as that of the triangular prism 102 and rhomboid prism 201 and is made as thin as possible with respect to the excitation light L. Thereby, unnecessary refraction and light absorption by the photoacoustic wave reflecting member 103 can be prevented, and the utilization efficiency of the excitation light L can be increased.
  • the photoacoustic wave U reflected in the direction of the arrow A12 on the slope of the rhomboid prism 201 is reflected in the direction of the arrow A13 on the other slope of the rhomboid prism 201 and then exits from the rhomboid prism 201.
  • the emitted photoacoustic wave U is detected by the ultrasonic transducer 109.
  • the ultrasonic transducer 109 constitutes a photoacoustic wave detection unit.
  • the acoustic lens is disposed on the main acoustic lens 105 disposed on the photoacoustic wave reflecting member 103 side and the sample 108 side, and is on the photoacoustic.
  • a correction acoustic lens 106 that suppresses reflection of the wave U is joined.
  • the acoustic lens is disposed between the photoacoustic wave separating member and the sample 108 and has a focal position that is substantially coincident with the focal position of the objective lens 101.
  • the acoustic lens converts the wavefront of the photoacoustic wave U into a flat wavefront.
  • the main acoustic lens 105 and the correction acoustic lens 106 preferably satisfy the above-described conditional expressions (1) and (2).
  • conditional expression (2-1) is satisfied.
  • Alcohol may be used as the medium on the specimen 108 side.
  • the medium of the main acoustic lens 105 is glass.
  • Glass is suitable for the main acoustic lens 105 because it has a high transmittance with respect to the excitation light L and is advantageous for correcting the photoacoustic wave (ultrasonic wave) U.
  • glass since glass has high acoustic impedance, reflection of the ultrasonic wave (photoacoustic wave) from the specimen 108 on the sea surface can be reduced by using the above-described correction acoustic lens 106.
  • the difference between the thickness d of the corrected acoustic lens 106 at the optical axis AX and the thickness dp of the peripheral portion of the corrected acoustic lens 106 is preferably larger than half the wavelength ⁇ of the photoacoustic wave U in the air.
  • the surface of the correction acoustic lens 106 on the specimen 108 side is a concave surface or a flat surface.
  • the corrected acoustic lens 106 satisfies at least one of the conditional expression (6-1) and the conditional expression (6-2) described above.
  • the correction acoustic lens 106 is made of a material obtained by hardening water with agarose.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration of an objective lens unit 400 for a photoacoustic microscope according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • This embodiment is an objective lens unit for a photoacoustic microscope that is suitable for inverted illumination.
  • Excitation light (pulse light) L from a laser pulse light source includes an objective lens 101, a triangular prism 102, a photoacoustic wave reflection member 103, a rhomboidal prism 201, and a main acoustic lens 105 (FIG.
  • the sample 108 is irradiated through the correction acoustic lens 106.
  • the irradiated excitation light L is collected on the surface or inside of the specimen 108.
  • the main acoustic lens 105 and the correction acoustic lens 106 are formed in the rhomboid prism 201.
  • a space between the rhomboid prism 201 and the specimen 108 is filled with a photoacoustic wave transmission medium 107 such as water through which the photoacoustic wave U easily propagates.
  • the excitation light L irradiated to the specimen 108 is absorbed by the observation object if there is an observation object that absorbs the excitation light L in the irradiation site of the excitation light L including the condensing position of the objective lens 101.
  • a photoacoustic wave U that is an elastic wave is generated from the specimen 108.
  • the generated photoacoustic wave U is detected by the ultrasonic transducer 109 through the correction acoustic lens 106, the main acoustic lens 105, and the rhomboid prism 201.
  • the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflecting member 103, and the rhomboid prism 201 constitute a photoacoustic wave separating member.
  • the photoacoustic wave separating member transmits the excitation light L from the objective lens 101 and reflects the photoacoustic wave U generated from the specimen 108.
  • the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflection member 103, the rhomboid prism 201, the main acoustic lens 105, and the correction acoustic lens 106 constitute a photoacoustic wave waveguide system.
  • the photoacoustic wave U generated from the specimen 108 is collected by the correcting acoustic lens 106 and the main acoustic lens 105 and is incident on the rhomboid prism 201 as a focused wave.
  • the focused wave is reflected by the acoustic impedance of the photoacoustic wave reflecting member 103 on the slope.
  • the photoacoustic wave reflection member 103 preferably has a refractive index that is substantially the same as that of the triangular prism 102 and rhomboid prism 201 and is made as thin as possible with respect to the excitation light L. Thereby, unnecessary refraction and light absorption by the photoacoustic wave reflecting member 103 can be prevented, and the utilization efficiency of the excitation light L can be increased.
  • the photoacoustic wave U reflected in the direction of the arrow A 12 on the slope of the rhomboid prism 201 is reflected in the direction of the arrow A 13 on the other slope of the rhomboid prism 201 and then exits from the rhomboid prism 201.
  • the emitted photoacoustic wave U is detected by the ultrasonic transducer 109.
  • At least the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflecting member 103, and the rhomboid prism 201 constitute a photoacoustic wave separating member.
  • the photoacoustic wave separating member transmits the excitation light L from the objective lens 101 and reflects the photoacoustic wave U generated from the specimen 108.
  • the triangular prism 102, the photoacoustic wave reflection member 103, the rhomboid prism 201, the main acoustic lens 105, and the correction acoustic lens 106 constitute a photoacoustic wave waveguide system.
  • the rhomboid prism 201 includes a main acoustic lens 105 and a correction acoustic lens 106.
  • the acoustic lens is disposed on the main acoustic lens 105 disposed on the photoacoustic wave reflecting member 103 side and the sample 108 side, and is on the photoacoustic.
  • a correction acoustic lens 106 that suppresses reflection of the wave U is joined.
  • the acoustic lens is disposed between the photoacoustic wave separating member and the sample 108 and has a focal position that is substantially coincident with the focal position of the objective lens 101.
  • the acoustic lens converts the wavefront of the photoacoustic wave U into a flat wavefront.
  • the main acoustic lens 105 and the correction acoustic lens 106 preferably satisfy the above-described conditional expressions (1) and (2).
  • the conditional expression (2-1) is satisfied.
  • the medium on the specimen 108 side is generally water.
  • alcohol is used as the sample-side medium.
  • the medium of the main acoustic lens 105 is glass.
  • Glass is suitable for the main acoustic lens 105 because it has a high transmittance with respect to the excitation light L and is advantageous for correcting the photoacoustic wave (ultrasonic wave) U.
  • glass since glass has high acoustic impedance, reflection of the ultrasonic wave (photoacoustic wave) from the specimen 108 on the sea surface can be reduced by using the above-described correction acoustic lens 106.
  • the difference between the thickness d of the corrected acoustic lens 106 at the optical axis AX and the thickness dp of the peripheral portion of the corrected acoustic lens 106 is preferably larger than half the wavelength ⁇ of the photoacoustic wave U in the air.
  • the surface of the correction acoustic lens 106 on the specimen 108 side is a concave surface or a flat surface.
  • the corrected acoustic lens 106 satisfies at least one of the conditional expression (6-1) and the conditional expression (6-2) described above.
  • the correction acoustic lens 106 is made of a material obtained by hardening water with agarose.
  • FIG. 5 shows a schematic configuration of a photoacoustic microscope 500 having the objective lens unit for a photoacoustic microscope of the first embodiment.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the photoacoustic microscope 500 includes, for example, the objective lens unit 100 for a photoacoustic microscope and a scanning unit 501 that moves and scans the irradiation position of the excitation light L on the specimen 108. . Accordingly, a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional photoacoustic image signal can be obtained depending on the scanning method.
  • the scanning unit 501 scans the irradiation position of the excitation light L with respect to the specimen 108, and moves the excitation light L with respect to the specimen 108 by a known configuration such as a galvanometer mirror or the specimen 108 is placed.
  • the sample stage (not shown) to be moved is moved, or both the excitation light L and the sample stage are moved.
  • the moving direction is a two-dimensional direction in a plane orthogonal to the optical axis AX direction of the objective lens 101, a one-dimensional direction only of the optical axis AX direction of the objective lens 101, or a three-dimensional direction including both moving directions. There may be.
  • the scanning unit 501 scans the specimen 108 with the excitation light L two-dimensionally in a plane orthogonal to the optical axis AX of the objective lens 101. Then, an output signal from the ultrasonic transducer 109 is processed by a processor (not shown) in synchronization with the irradiation timing of the excitation light L, and a tomographic image is formed.
  • the scanning unit 501 scans the specimen 108 with the excitation light L in the optical axis AX direction of the objective lens 101. Then, an output signal from the ultrasonic transducer 109 is processed by a processor (not shown) in synchronization with the irradiation timing of the excitation light L, and the distribution of the observation object in the depth direction of the specimen 108 is imaged.
  • a photoacoustic microscope can be configured using the objective lens unit for a photoacoustic microscope according to the second to fourth embodiments.
  • the present invention efficiently irradiates a specimen with excitation light and can detect a photoacoustic wave from the specimen without loss, and a photoacoustic having the objective lens unit for a photoacoustic microscope. Useful for microscopes.

Abstract

励起光Ｌを標本１０８に照射させる対物レンズ１０１と、標本１０８から発生する光音響波Ｕを検出する光音響波検出部１０９と、光音響波導波系１０４、１０５、１０６と、を有し、光音響波導波系は、光音響波分離部材１０２、１０３、１０４と、光音響波分離部材１０２、１０３、１０４と標本１０８との間に配置されるとともに、対物レンズ１０１の焦点位置に略一致させた焦点位置を有する音響レンズを有し、音響レンズは、主音響レンズ１０５と補正音響レンズ１０６とを接合してなり、主音響レンズ１０５と補正音響レンズ１０６は所定の条件式を満足する光音響顕微鏡用対物レンズユニットである。

Description

光音響顕微鏡用対物レンズユニット及びこれを有する光音響顕微鏡
　本発明は、光音響顕微鏡用対物レンズユニット及びこれを有する光音響顕微鏡に関するものである。
　光音響波とは、物質に吸収波長域の光を照射した際に生じる熱弾性過程において発生する弾性波の一種である。そのため、光音響波は、吸収特性をイメージングする手法として注目されている。また、弾性波は、超音波の一種で、光に比べて散乱の影響を受けにくい特徴を有していることから、生体内部のイメージング手段として適用されている。
　光音響波を検出信号としてイメージングに適用する光音響顕微鏡は、観察対象物の吸収波長域に合わせたパルス光を励起光として用い、対物レンズにより集光させたスポットを標本内で走査して、各スポットで発生した光音響波をトランスデューサ等で検出する手法が用いられている。かかる光音響顕微鏡によると、スポットを走査した際に、集光位置に吸収物質が存在すれば、光音響波が発生するので、その光音響波を検出することにより、標本内の吸収特性をイメージングすることができる。
　このような光音響顕微鏡は、例えば、特許文献１、特許文献２に提案されている。図６、図７は、従来の光音響顕微鏡の構成を模式的に示している。レーザパルス光源（図示せず）からの励起光Ｌが、集光レンズ（図示せず）、三角プリズム１１、シリコンオイル１２、三角プリズム１３及び超音波レンズ１４を経て標本１６に集光される。なお、三角プリズム１１及び１３は、シリコンオイル１２を介して結合されている。そして、標本から発生される光音響波Ｕは、矢印Ａ１、Ａ２の方向へ進行し、三角プリズム１３を透過し、シリコンオイル１２において反射される。シリコンオイル１２で反射された光音響波Ｕは、矢印Ａ３の方向へ進行し、超音波トランスデューサ１７により検出される。超音波レンズ１４と標本１６との間の空間は、光音響波伝達媒質１５が満たされている。
特開２０１１－５１９２８１号公報 特許第５３０８５９７号公報
　従来の構成において、超音波レンズ１４と標本１６との間には光音響波Ｕが伝達する光音響波伝達媒質１５として、例えば水などの媒質で満たされている。ここで、超音波レンズ１４は、ガラスで構成されている。水の内部を伝達する時の光音響波（超音波）Ｕの音速と、ガラスの内部を伝達する時の光音響波Ｕの音速と、は大きく相違する。これにより、検出すべき光音響波Ｕの装置内における反射がガラスと水の境界面１４ａで大きくなる。この結果、光音響波信号の検出のＳＮ比が低下し、検出精度が低下してしまう。
　次に、図７は従来の他の光音響顕微鏡の一部を模式的に示す図である。標本１６と超音波レンズ１４との作動距離ＷＤが近い場合、超音波レンズ１４の表面１４ａで反射された光音響波Ｕの強度が大きいと、光音響波Ｕは、矢印Ａ５で示すように、標本１６の表面１６ａで更に反射する。この結果、標本１６の表面１６ａで反射する光音響波（超音波）Ｕは偽信号となり、検出精度が低下してしまう。
　図６、図７において説明したように、効率良く超音波を検出するためには、標本に対して効率良く励起光を照射すること、及び標本からの超音波を損失することなく検出することが必要となる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、標本に対して効率良く励起光を照射し、標本からの光音響波を損失することなく検出することができる光音響顕微鏡用対物レンズユニット及びこれを有する光音響顕微鏡を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光音響顕微鏡用対物レンズユニットは、観察対象物の吸収波長域の励起光を標本に照射させる対物レンズと、励起光の照射により標本から発生する光音響波を検出する光音響波検出部と、光音響波を光音響波検出部に導く光音響波導波系と、を有し、光音響波導波系は、対物レンズからの励起光を透過するとともに、標本から発生する光音響波を反射する光音響波分離部材と、光音響波分離部材と標本との間に配置されるとともに、対物レンズの焦点位置に略一致させた焦点位置を有する音響レンズを有し、音響レンズは、光音響波分離部材の側に配置された主音響レンズと標本の側に配置され光音響波の反射を抑制する補正音響レンズとを接合してなり、主音響レンズと補正音響レンズは以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする。
　　０．８＜Ｔ０≦１．０　　　（１）
　　Ｚ２＜Ｚ０＜Ｚ１　　　　（２）
　ここで、
　Ｔ０は、補正音響レンズの光軸上での励起光に対する透過率、
　Ｚ０は、補正音響レンズの媒質の音響インピーダンス、
　Ｚ１は、主音響レンズの媒質の音響インピーダンス、
　Ｚ２は、光音響波の検出の際に、補正音響レンズの標本側にて接する媒質の音響インピーダンス、
である。
　また、本発明の光音響顕微鏡は、上述の光音響顕微鏡用対物レンズユニットと、標本に対する励起光の照射位置を移動して走査させる走査部と、を有することを特徴とする。
　本発明は、標本に対して効率良く励起光を照射し、標本からの光音響波を損失することなく検出することができる光音響顕微鏡用対物レンズユニット及びこれを有する光音響顕微鏡を提供できるという効果を奏する。
本発明の第１実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニットの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニットの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニットの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニットの構成を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニットの構成を示す図である。 従来の光音響顕微鏡装置の構成を示す図である。 従来の光音響顕微鏡装置の他の構成を示す図である。
　本実施形態の光音響顕微鏡用対物レンズユニット及び光音響顕微鏡の構成による作用効果を説明する。なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えない。従って、以下で説明する本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニット１００の構成を示している。本実施形態は、落射照明に好適な光音響顕微鏡用対物レンズユニットである。
　光音響顕微鏡用対物レンズユニット１００は、対物レンズ１０１と、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、三角プリズム１０４と、主音響レンズ１０５と、補正音響レンズ１０６と、超音波トランスデューサ１０９と、を有する。
　対物レンズ１０１は、例えば、レンズＬ１、Ｌ２により構成されている。対物レンズ１０１は、観察対象物の吸収波長域の励起光Ｌを標本１０８に照射する。
　三角プリズム１０２、１０４は、対物レンズ１０１と標本１０８との間に配置される。図１では、三角プリズム１０２、１０４は、直角三角プリズムからなっており、互いの斜面同士が光音響波反射部材１０３を介して結合されている。
　光音響波反射部材１０３は、励起光Ｌに対しては透明で、三角プリズム１０２、１０４に対しては、音響インピーダンスが異なる部材、例えばシリコンオイルで構成される。
　主音響レンズ１０５は、対物レンズ１０１の光軸ＡＸと同軸となるように、三角プリズム１０４の励起光Ｌの射出面に接合して配置される。また、主音響レンズ１０５と補正音響レンズ１０６との焦点位置は、対物レンズ１０１の焦点位置と略一致している。
　超音波トランスデューサ１０９は、光音響波検出部を構成するもので、補正音響レンズ１０６、主音響レンズ１０５を経て入射する光音響波Ｕを検出するように配置されている。主音響レンズ１０５と補正音響レンズ１０６とで、音響レンズを構成する。補正音響レンズ１０６は、後述するように光音響波Ｕの反射を抑制する。
　上記構成において、レーザパルス光源（図示せず）からの励起光（パルス光）Ｌは、対物レンズ１０１、三角プリズム１０２、光音響波反射部材１０３、三角プリズム１０４、主音響レンズ１０５、補正音響レンズ１０６を経て、標本１０８に照射される。照射された励起光Ｌは、標本１０８の表面や内部において集光される。
　三角プリズム１０４と標本１０８との間には、光音響波Ｕが伝播し易い水等の光音響波伝達媒質１０７が充填されている。
　ここで、励起光Ｌは、例えば、標本１０８が生体であり、生体内の血管をイメージングする場合には、ヘモグロビンの吸収波長の光が用いられる。なお、観察対象は血管に限定するものではなく、メラニン等の内因性物質のイメージングに適用することが可能である。この際、励起光は対象となる物質の吸収波長域の光を用いればよい。また、蛍光体や金属ナノ粒子等の外因性物質のイメージングに適用することも可能である。
　この際、励起光は、蛍光体の場合には対象となる蛍光体の吸収波長域の光を、金属ナノ粒子の場合には対象となる金属ナノ粒子の共鳴波長域の光をそれぞれ用いればよい。また、標本１０８内に複数の吸収体が存在する場合には、観察対象物の特徴的な吸収スペクトルのピークの波長の光を用いることが望ましい。
　標本１０８に照射された励起光Ｌは、対物レンズ１０１の集光位置を含む励起光Ｌの照射部位に、励起光Ｌを吸収する観察対象物が存在すると、該観察対象物によって吸収される。これにより、標本１０８から弾性波である光音響波Ｕが発生される。この発生した光音響波Ｕは、補正音響レンズ１０６、主音響レンズ１０５、三角プリズム１０４を経て超音波トランスデューサ１０９により検出される。少なくとも、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、三角プリズム１０４と、により光音響波分離部材を構成する。光音響波分離部材は、対物レンズ１０１からの励起光Ｌを透過するとともに、標本１０８から発生する光音響波Ｕを反射する。
　さらに、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、三角プリズム１０４と、により主音響レンズ１０５と、補正音響レンズ１０６と、により光音響波導波系を構成する。
　標本１０８から発生した光音響波Ｕは、補正音響レンズ１０６と、主音響レンズ１０５とにより集波されて三角プリズム１０４内に集束波として入射される。集束波は、三角プリズム１０４の斜面において、光音響波反射部材１０３の音響インピーダンスによって反射される。なお、光音響波反射部材１０３は、励起光Ｌに対して、好適には、その屈折率を三角プリズム１０２、１０４の屈折率と略一致させ、また、厚みも極力薄くする。これにより、光音響波反射部材１０３による不要な屈折や光吸収を防止でき、励起光Ｌの利用効率を高めることが可能となる。
　三角プリズム１０４の斜面において、矢印Ａ１２の方向へ反射される光音響波Ｕは、三角プリズム１０４から射出する。射出した光音響波Ｕは、超音波トランスデューサ１０９により検出される。超音波トランスデューサ１０９は、光音響波検出部を構成する。
　本実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニット１００において、上述したように、音響レンズは、光音響波反射部材１０３の側に配置された主音響レンズ１０５と標本１０８の側に配置され光音響波Ｕの反射を抑制する補正音響レンズ１０６とを接合して構成されている。
　主音響レンズ１０５は、光音響波分離部材１０３と標本１０８との間に配置されるとともに、対物レンズ１０１の焦点位置に略一致させた焦点位置を有する。例えば、主音響レンズ１０５は、光音響波Ｕの波面を平坦な波面に変換する。　
　そして、主音響レンズ１０５と補正音響レンズ１０６は、以下の条件式（１）、（２）を満足することが望ましい。
　　０．８＜Ｔ０≦１．０　　　（１）
　　Ｚ２＜Ｚ０＜Ｚ１　　　　（２）
　ここで、
　Ｔ０は、補正音響レンズ１０６の光軸ＡＸ上での励起光に対する透過率、
　Ｚ０は、補正音響レンズ１０６の媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
　Ｚ１は、主音響レンズ１０５の媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
　Ｚ２は、光音響波Ｕの検出の際に、補正音響レンズ１０６の標本１０８側にて接する媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
である。
　補正音響レンズ１０６は、条件式（１）の下限値を下回らないようにすることで、励起光Ｌの強度を維持しつつ、励起光Ｌを標本１０８に照射できる。これにより、高い光信号強度を得ることができる。
　また、条件式（１）の上限値を上回ることはない。
　条件式（２）を満たす補正音響レンズ１０６を、標本１０８側の媒質と主音響レンズ１０５との間に配置することで音響レンズでの光音響波Ｕの反射を抑制できる。
　さらに、好ましくは、条件式（１）と（２）との両方の条件を満たすことで、より一層好ましい補正音響レンズ１０６を含む音響レンズ構成できる。
　条件式（１）の下限値を０．８５とすることがより好ましい。
　条件式（１）の上限値を０．９８とし、この上限値を下回らないようにすることで、入手できる材料により補正音響レンズ１０６の厚みを適度に確保できるため、より好ましい。
　条件式（２）の下限値を１．４×Ｚ２、さらには、２×Ｚ２とすることがより好ましい。条件式（２）の上限値を０．７×Ｚ１、さらには、０．５×Ｚ１とすることがより好ましい。
　また、本実施形態は、以下の条件式（２－１）を満足することが望ましい。
　　１．５×１０６（kg／（ｍ２ｓ））＜Ｚ０＜Ｚ１　　　　（２－１）
　ここで、
　Ｚ０は、補正音響レンズ１０６の媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
　Ｚ１は、主音響レンズ１０５の媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
である。
　標本、特に生物系の標本の場合、標本１０８側の媒質は一般に水である。また、標本１０８側の媒質として、アルコールが用いられる場合もある。このため、条件式（２－１）の下限値を水の音響インピーダンス値である１．５×１０６（（ｋｇ／（ｍ2ｓ））とすることが好ましい。
　主音響レンズ１０５の媒質はガラスであることが望ましい。ガラスは励起光Ｌに対しての透過率が高く、光音響波（超音波）Ｕの補正にも有利であるため、主音響レンズ１０５に好適である。一方、ガラスは、音響インピーダンスが高いため、上述の補正音響レンズ１０６を用いることにより、標本１０８からの光音響波Ｕの界面における反射を低減できる。
　補正音響レンズ１０６は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
　ｓ×ｄ＜（Ｚ２－Ｚ１）２／（Ｚ２＋Ｚ１）２　　　（３）
　ここで、
　ｓは、補正音響レンズ１０６の媒質の励起光Ｌに対する散乱係数、
　ｄは、補正音響レンズ１０６の光軸ＡＸ上での厚み、
　Ｚ１は、主音響レンズ１０５の媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
　Ｚ２は、光音響波Ｕの検出の際に、補正音響レンズ１０６の標本１０８側にて接する媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
である。
　条件式（３）を満足することで、補正音響レンズ１０６の厚みｄと散乱係数ｓを抑えることができる。これにより、補正音響レンズ１０６を用いない時に比較して、光音響波Ｕの損失を低減できる。また、励起光Ｌの損失も低減して、励起光Ｌの強度を維持できる。また、作動距離ＷＤ（ワーキングディスタンス）を維持するためにも有利となる。
　条件式（３）の上限値を０．５×（Ｚ２－Ｚ１）２／（Ｚ２＋Ｚ１）２とすることがより好ましい。
　補正音響レンズ１０６は、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
　α×ｄ＜（Ｚ２－Ｚ１）２／（Ｚ２＋Ｚ１）２　　　（４）
　ここで、
　αは、補正音響レンズ１０６の媒質の励起光Ｌに対する吸収係数、
　ｄは、補正音響レンズ１０６の光軸ＡＸ上での厚み、
　Ｚ１は、主音響レンズ１０５の媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
　Ｚ２は、光音響波Ｕの検出の際に、補正音響レンズ１０６の標本１０８側にて接する媒質の音響インピーダンス（（ｋｇ／（ｍ２ｓ））、
である。
　条件式（４）を満足することで、補正音響レンズ１０６の厚みｄと散乱係数αを抑えることができる。これにより、励起光Ｌの強度を維持できる。また、作動距離ＷＤを維持するためにも有利となる。
　条件式（４）の上限値を、０，５×（Ｚ２－Ｚ１）２／（Ｚ２＋Ｚ１）２とすることがより好ましい。
　補正音響レンズ１０６は、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
　　１．０＜ｄ／λ　　　（５）
　ここで、
　ｄは、補正音響レンズ１０６の光軸ＡＸ上での厚み、
　λは、光音響波（超音波）Ｕの空気中での波長、
である。
　条件式（５）を満足することで、補正音響レンズ１０６に適切な厚みを待たせることができる。これにより、補正音響レンズ１０６に、レンズの機能や、緩衝部材の役割を持たせることができる。ガラスは硬いため、補正音響レンズ１０６をガラスで構成した場合、標本１０８が生体のとき、補正音響レンズ１０６と標本１０８とが接触することで、標本１０８に損傷を生じる可能性がある。本実施形態の効果における、緩衝部材の役割とは、作動距離ＷＤが短い場合、補正音響レンズ１０６の先端部と、標本１０８とが接触しても、後述するように、補正音響レンズ１０６をガラスよりも軟らかい材料で構成しておくことで、標本１０８の損傷を低減できる。
　条件式（５）の下限値を１．５とすることがより好ましい。
　補正音響レンズ１０６の光軸ＡＸでの厚みｄと、補正音響レンズ１０６の周辺部での厚みｄｐとの差は、光音響波Ｕの空気中での波長λの半分より大きいことが望ましい。これにより、補正音響レンズ１０６に関して光学的なレンズ機能を持たせられるため、より好ましい。
　補正音響レンズ１０６の標本１０８の側の面は、凹面または平面であることが望ましい。これにより、作動距離ＷＤを確保できるため、好ましい。特に、平面であれば補正レンズの加工が容易となるので、さらに好ましい。
　補正音響レンズ１０６は、以下の条件式（６－１）及び条件式（６－２）の少なくとも一方を満足することが望ましい。
　　｜ｎ０－ｎ２｜＜０．１　　　（６－１）
　　｜ｎ０－ｎ１｜＜０．１　　　（６－２）
　ここで、
　ｎ０は、補正音響レンズ１０６の媒質の励起光Ｌに対する屈折率、
　ｎ１は、主音響レンズ１０５の媒質の励起光Ｌに対する屈折率、
　ｎ２は、光音響波Ｕ（超音波）の検出の際に、補正音響レンズ１０６の標本１０８側にて接する媒質の励起光Ｌに対する屈折率、
である。
　条件式（６－１）及び条件式（６－２）のいずれか一方を満たすことで、補正音響レンズ１０６と、隣接する媒質の屈折率との差分を軽減できる。これにより、補正音響レンズ１０６の設計が容易となる。
　条件式（６－１）、条件式（６－２）の上限値を、それぞれ０．０５とすることがより好ましい。
　補正音響レンズ１０６は、水を凝固材で固めてゲル化した材料で構成されていることが望ましい。これにより、補正音響レンズ１０６として好ましい上述の特性を、得やすくなる。本実施形態では、補正音響レンズ１０６は、水をポリビニルアルコール（PVA）で固めた部材で構成している。
　また、形状の安定を図るために、補正音響レンズ１０６の周囲を補強するように構成してもよい。
　補強部材としては、金属やプラスチックで光線が通過する領域の周りとレンズの周辺を囲うように構成してもよい。不透明な材料にて補強部材を構成することが、より好ましい。
（第２実施形態）
　図２は、本発明の第２実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニット２００の概略構成を示している。第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態は、落射照明に好適な光音響顕微鏡用対物レンズユニットである。
　レーザパルス光源（図示せず）からの励起光（パルス光）Ｌは、対物レンズ１０１、三角プリズム１０２、光音響波反射部材１０３、偏菱形プリズム（ｒｈｏｍｂｏｉｄａｌ　ｐｒｉｓｍ）２０１、主音響レンズ１０５、補正音響レンズ１０６を経て、標本１０８に照射される。照射された励起光Ｌは、標本１０８の表面や内部において集光される。
　偏菱形プリズム２０１と標本１０８との間には、光音響波Ｕが伝播し易い水等の光音響波伝達媒質１０７が充填されている。
　標本１０８に照射された励起光Ｌは、対物レンズ１０１の集光位置を含む励起光Ｌの照射部位に、励起光Ｌを吸収する観察対象物が存在すると、該観察対象物によって吸収される。これにより、標本１０８から弾性波である光音響波Ｕが発生される。この発生した光音響波Ｕは、補正音響レンズ１０６、主音響レンズ１０５、偏菱形プリズム２０１を経て超音波トランスデューサ１０９により検出される。三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、偏菱形プリズム２０１と、により光音響波分離部材を構成する。光音響波分離部材は、対物レンズ１０１からの励起光Ｌを透過するとともに、標本１０８から発生する光音響波Ｕを反射する。
　標本１０８から発生した光音響波Ｕは、補正音響レンズ１０６と、主音響レンズ１０５とにより集波されて偏菱形プリズム２０１内に集束波として入射される。集束波は、その斜面において、光音響波反射部材１０３の音響インピーダンスによって反射される。なお、光音響波反射部材１０３は、励起光Ｌに対して、好適には、その屈折率を三角プリズム１０２、偏菱形プリズム２０１の屈折率と略一致させ、また、厚みも極力薄くする。これにより、光音響波反射部材１０３による不要な屈折や光吸収を防止でき、励起光Ｌの利用効率を高めることが可能となる。
　偏菱形プリズム２０１の斜面において、矢印Ａ１２の方向へ反射される光音響波Ｕは、再度、他の斜面で矢印Ａ１３の方向へ反射されたのち、偏菱形プリズム２０１から射出する。射出した光音響波Ｕは、超音波トランスデューサ１０９により検出される。超音波トランスデューサ１０９は、光音響波検出部を構成する。また、本実施形態において、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、偏菱形プリズム２０１と、により光音響波分離部材を構成している。光音響波分離部材は、光音響波Ｕを、光音響波検出部に導く。
　さらに、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、三角プリズム１０４と、により主音響レンズ１０５と、補正音響レンズ１０６と、により光音響波導波系を構成する。
　本実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニット２００は、上述したように、音響レンズは、光音響波反射部材１０３の側に配置された主音響レンズ１０５と標本１０８の側に配置され光音響波Ｕの反射を抑制する補正音響レンズ１０６とを接合して構成されている。
　音響レンズは、光音響波分離部材１０３と標本１０８との間に配置されるとともに、対物レンズ１０１の焦点位置に略一致させた焦点位置を有する。例えば、音響レンズは、光音響波Ｕの波面を平坦な波面に変換する。
　そして、主音響レンズ１０５と補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（１）、（２）を満足することが望ましい。
　また、本実施形態は、上述の条件式（２－１）を満足することが望ましい。
　標本１０８が、特に生物系の標本の場合、標本１０８側の媒質は一般に水である。また、標本１０８側の媒質として、アルコールが用いられる場合もある。このため、条件式（２－１）の下限値を水の音響インピーダンス値である１．５×１０６（（ｋｇ／（ｍ2ｓ））とすることが好ましい。
　主音響レンズ１０５の媒質はガラスであることが望ましい。ガラスは、励起光Ｌに対しての透過率が高く、光音響波（超音波）Ｕの補正にも有利であるため、主音響レンズ１０５に好適である。一方、ガラスは、音響インピーダンスが高いため、上述の補正音響レンズ１０６を用いることにより、標本１０８からの超音波（光音響波）の海面における反射を低減できる。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（３）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（４）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（５）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６の光軸ＡＸでの厚みｄと、補正音響レンズ１０６の周辺部での厚みｄｐとの差は、光音響波Ｕの空気中での波長λの半分より大きいことが望ましい。
　補正音響レンズ１０６の標本１０８の側の面は、凹面または平面であることが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（６－１）及び条件式（６－２）の少なくとも一方を満足することが望ましい。
　本実施形態では、補正音響レンズ１０６は、エポキシ樹脂で構成している。
（第３実施形態）
　図３は、本発明の第３実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニット３００の概略構成を示している。第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態は、倒立型の照明に好適な光音響顕微鏡用対物レンズユニットである。
　レーザパルス光源（図示せず）からの励起光（パルス光）Ｌは、対物レンズ１０１、三角プリズム１０２、光音響波反射部材１０３、偏菱形プリズム（ｒｈｏｍｂｏｉｄａｌ　ｐｒｉｓｍ）２０１、主音響レンズ１０５、補正音響レンズ１０６を経て、標本１０８に照射される。照射された励起光Ｌは、標本１０８の表面や内部において集光される。
　偏菱形プリズム２０１と標本１０８との間には、光音響波Ｕが伝播し易い水等の光音響波伝達媒質１０７が充填されている。
　標本１０８に照射された励起光Ｌは、対物レンズ１０１の集光位置を含む励起光Ｌの照射部位に、励起光Ｌを吸収する観察対象物が存在すると、該観察対象物によって吸収される。これにより、標本１０８から弾性波である光音響波Ｕが発生される。この発生した光音響波Ｕは、補正音響レンズ１０６、主音響レンズ１０５、偏菱形プリズム２０１を経て超音波トランスデューサ１０９により検出される。少なくとも、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、偏菱形プリズム２０１と、により光音響波分離部材を構成する。光音響波分離部材は、対物レンズ１０１からの励起光Ｌを透過するとともに、標本１０８から発生する光音響波Ｕを反射する。
　さらに、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、偏菱形プリズム２０１と、主音響レンズ１０５と、補正音響レンズ１０６と、により光音響波導波系を構成する。
　標本１０８から発生した光音響波Ｕは、補正音響レンズ１０６と、主音響レンズ１０５とにより集波されて偏菱形プリズム２０１内に集束波として入射される。集束波は、その斜面において、光音響波反射部材１０３の音響インピーダンスによって反射される。なお、光音響波反射部材１０３は、励起光Ｌに対して、好適には、その屈折率を三角プリズム１０２、偏菱形プリズム２０１の屈折率と略一致させ、また、厚みも極力薄くする。これにより、光音響波反射部材１０３による不要な屈折や光吸収を防止でき、励起光Ｌの利用効率を高めることが可能となる。
　偏菱形プリズム２０１の斜面において、矢印Ａ１２の方向へ反射される光音響波Ｕは、偏菱形プリズム２０１の他の斜面で矢印Ａ１３の方向へ反射されたのち、偏菱形プリズム２０１から射出する。射出した光音響波Ｕは、超音波トランスデューサ１０９により検出される。超音波トランスデューサ１０９は、光音響波検出部を構成する。
　本実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニット１００において、上述したように、音響レンズは、光音響波反射部材１０３の側に配置された主音響レンズ１０５と標本１０８の側に配置され光音響波Ｕの反射を抑制する補正音響レンズ１０６とを接合して構成されている。
　音響レンズは、光音響波分離部材と標本１０８との間に配置されるとともに、対物レンズ１０１の焦点位置に略一致させた焦点位置を有する。例えば、音響レンズは、光音響波Ｕの波面を平坦な波面に変換する。
　そして、主音響レンズ１０５と補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（１）、（２）を満足することが望ましい。
　また、本実施形態は、上述の条件式（２－１）を満足することが望ましい。
　標本１０８側の媒質として、アルコールが用いられる場合もある。このため、条件式（２－１）の下限値を水の音響インピーダンス値である１．５×１０６（（ｋｇ／（ｍ2ｓ））とすることが好ましい。
　主音響レンズ１０５の媒質はガラスであることが望ましい。ガラスは、励起光Ｌに対しての透過率が高く、光音響波（超音波）Ｕの補正にも有利であるため、主音響レンズ１０５に好適である。一方、ガラスは、音響インピーダンスが高いため、上述の補正音響レンズ１０６を用いることにより、標本１０８からの超音波（光音響波）の海面における反射を低減できる。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（３）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（４）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（５）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６の光軸ＡＸでの厚みｄと、補正音響レンズ１０６の周辺部での厚みｄｐとの差は、光音響波Ｕの空気中での波長λの半分より大きいことが望ましい。
　補正音響レンズ１０６の標本１０８の側の面は、凹面または平面であることが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（６－１）及び条件式（６－２）の少なくとも一方を満足することが望ましい。
　本実施形態では、補正音響レンズ１０６は、水をアガロースで固めた材料で構成している。
（第４実施形態）
　図４は、本発明の第４実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニット４００の概略構成を示している。第３実施形態と同一の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態は、倒立型の照明に好適な光音響顕微鏡用対物レンズユニットである。
　レーザパルス光源（図示せず）からの励起光（パルス光）Ｌは、対物レンズ１０１と、三角プリズム１０２、光音響波反射部材１０３、偏菱形プリズム（ｒｈｏｍｂｏｉｄａｌ　ｐｒｉｓｍ）２０１、主音響レンズ１０５（図中点線で示す）、補正音響レンズ１０６を経て、標本１０８に照射される。照射された励起光Ｌは、標本１０８の表面や内部において集光される。主音響レンズ１０５、補正音響レンズ１０６は、偏菱形プリズム２０１内に形成されている。
　偏菱形プリズム２０１と標本１０８との間には、光音響波Ｕが伝播し易い水等の光音響波伝達媒質１０７が充填されている。
　標本１０８に照射された励起光Ｌは、対物レンズ１０１の集光位置を含む励起光Ｌの照射部位に、励起光Ｌを吸収する観察対象物が存在すると、該観察対象物によって吸収される。これにより、標本１０８から弾性波である光音響波Ｕが発生される。この発生した光音響波Ｕは、補正音響レンズ１０６、主音響レンズ１０５、偏菱形プリズム２０１を経て超音波トランスデューサ１０９により検出される。三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、偏菱形プリズム２０１と、により光音響波分離部材を構成する。光音響波分離部材は、対物レンズ１０１からの励起光Ｌを透過するとともに、標本１０８から発生する光音響波Ｕを反射する。
　さらに、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、偏菱形プリズム２０１と、主音響レンズ１０５と、補正音響レンズ１０６と、により光音響波導波系を構成する。
　標本１０８から発生した光音響波Ｕは、補正音響レンズ１０６と、主音響レンズ１０５とにより集波されて偏菱形プリズム２０１内に集束波として入射される。集束波は、その斜面において、光音響波反射部材１０３の音響インピーダンスによって反射される。なお、光音響波反射部材１０３は、励起光Ｌに対して、好適には、その屈折率を三角プリズム１０２、偏菱形プリズム２０１の屈折率と略一致させ、また、厚みも極力薄くする。これにより、光音響波反射部材１０３による不要な屈折や光吸収を防止でき、励起光Ｌの利用効率を高めることが可能となる。
　偏菱形プリズム２０１の斜面において、矢印Ａ１２の方向へ反射される光音響波Ｕは、偏菱形プリズム２０１の他の斜面で矢印Ａ１３の方向へ反射されたのち、偏菱形プリズム２０１から射出する。射出した光音響波Ｕは、超音波トランスデューサ１０９により検出される。少なくとも、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、偏菱形プリズム２０１と、により光音響波分離部材を構成する。光音響波分離部材は、対物レンズ１０１からの励起光Ｌを透過するとともに、標本１０８から発生する光音響波Ｕを反射する。
　さらに、三角プリズム１０２と、光音響波反射部材１０３と、偏菱形プリズム２０１と、主音響レンズ１０５と、補正音響レンズ１０６と、により光音響波導波系を構成する。
　本実施形態では、偏菱形プリズム２０１が、主音響レンズ１０５と、補正音響レンズ１０６とを有している。
　本実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニット１００は、上述したように、音響レンズは、光音響波反射部材１０３の側に配置された主音響レンズ１０５と標本１０８の側に配置され光音響波Ｕの反射を抑制する補正音響レンズ１０６とを接合して構成されている。
　音響レンズは、光音響波分離部材と標本１０８との間に配置されるとともに、対物レンズ１０１の焦点位置に略一致させた焦点位置を有する。例えば、音響レンズは、光音響波Ｕの波面を平坦な波面に変換する。
　そして、主音響レンズ１０５と補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（１）、（２）を満足することが望ましい。
　また、本実施形態は、上述の条件式（２－１）を満足することが望ましい。
　標本１０８が、特に生物系の標本の場合、標本１０８側の媒質は一般に水である。また、標本側の媒質として、アルコールが用いられる場合もある。このため、条件式（２－１）の下限値を水の音響インピーダンス値である１．５×１０６（（ｋｇ／（ｍ2ｓ））とすることが好ましい。
　主音響レンズ１０５の媒質はガラスであることが望ましい。ガラスは、励起光Ｌに対しての透過率が高く、光音響波（超音波）Ｕの補正にも有利であるため、主音響レンズ１０５に好適である。一方、ガラスは、音響インピーダンスが高いため、上述の補正音響レンズ１０６を用いることにより、標本１０８からの超音波（光音響波）の海面における反射を低減できる。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（３）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（４）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（５）を満足することが望ましい。
　補正音響レンズ１０６の光軸ＡＸでの厚みｄと、補正音響レンズ１０６の周辺部での厚みｄｐとの差は、光音響波Ｕの空気中での波長λの半分より大きいことが望ましい。
　補正音響レンズ１０６の標本１０８の側の面は、凹面または平面であることが望ましい。
　補正音響レンズ１０６は、上述の条件式（６－１）及び条件式（６－２）の少なくとも一方を満足することが望ましい。
　本実施形態では、補正音響レンズ１０６は、水をアガロースで固めた材料で構成している。
（第５実施形態）
　図５は、第１実施形態の光音響顕微鏡用対物レンズユニットを有する光音響顕微鏡５００の概略構成を示している。上記第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は、省略する。
　本実施形態に係る光音響顕微鏡５００は、例えば、光音響顕微鏡用対物レンズユニット１００と、標本１０８に対する励起光Ｌの照射位置を移動して走査させる走査部５０１と、を有することを特徴とする。
　これにより、走査の仕方により１次元、２次元、または３次元の光音響画像信号を得られる。
　走査部５０１は、標本１０８に対して励起光Ｌの照射位置を走査させるもので、ガルバノミラー等の公知の構成により標本１０８に対して励起光Ｌを移動させる、又は、標本１０８が載置される標本ステージ（図示せず）を移動させる、あるいは、励起光Ｌと標本ステージとの双方を移動させる。また、移動方向は、対物レンズ１０１の光軸ＡＸ方向と直交する平面内での２次元方向、対物レンズ１０１の光軸ＡＸ方向のみの１次元方向、あるいは両者の移動方向を含む３次元方向であってもよい。
　なお、標本１０８の断層像を取得する場合は、走査部５０１により、対物レンズ１０１の光軸ＡＸと直交する平面内で、標本１０８に対して励起光Ｌが２次元的に走査される。そして、図示しないプロセッサにより、励起光Ｌの照射タイミングと同期して超音波トランスデューサ１０９からの出力信号が処理されて、断層像が画像化される。
　また、標本１０８の深さ方向における観察対象物の分布を検出する場合は、走査部５０１により、標本１０８に対して励起光Ｌが対物レンズ１０１の光軸ＡＸ方向に走査される。そして、図示しないプロセッサにより、励起光Ｌの照射タイミングと同期して超音波トランスデューサ１０９からの出力信号が処理されて、標本１０８の深さ方向における観察対象物の分布が画像化される。
　また、第２実施形態から第４実施形態に係る光音響顕微鏡用対物レンズユニットを用いて、光音響顕微鏡を構成することもできる。
　次に、各実施形態の条件式対応値を以下に示す。
　ここで、「E+n」（nは整数）は、「１０n」を示している。
 
　　　　　　　第１実施形態　第２実施形態　第３実施形態　第４実施形態
音響レンズのインピーダンス
Z1 (kg/m2s)     1.4346E+07    1.7687E+07    1.7687E+07    1.7687E+07
 
補正音響レンズのインピーダンス
Z0 (kg/m2s)　   5.1508E+06    4.9000E+06    4.6389E+06    4.6389E+06
 
水のインピーダンス
Z2 (kg/m2s)　   1.5000E+06    1.5000E+06    1.5000E+06    1.5000E+06
 
音響レンズの屈折率
n1　            1.794818　    1.5195        1.5195        1.5195 
 
水の屈折率
n2　            1.3300　      1.3300　      1.3300        1.3300 
 
音響レンズの音速
V1 (m/s)        5715.71       4405.60       4405.60       4405.60 
 
補正音響レンズの音速
V0 (m/s)        3000.00       2650          2500.00       2500.00 
 
水の音速
V2 (m/s)        1500.00       1500.00       1500.00       1500.00 
 
補正音響レンズの厚み
d(mm)            2             1.5           1             0.5
 
補正音響レンズの透過率
T0               0.92          0.9           0.95          0.95
 
補正音響レンズの屈折率
n0               1.35          1.55          1.33          1.33
 
補正音響レンズの散乱係数
s (１/mm)        0.05           0.1          0.1           0.1
 
補正音響レンズの吸収係数
α (１/mm)       0.05           0.1          0.1           0.1
 
検出する音速　
MHz             20             30           20            10
 
波長
mm             0.285785421   0.146853225   0.220279837   0.440559675
 
条件式(１)  T0
               0.92          0.9           0.95          0.95
 
条件式(２)  Z2<Z0<Z1
Z2             1.50E+06      1.50E+06      1.50E+06      1.50E+06
Z0             5.15E+06      4.90E+06      4.64E+06      4.64E+06
Z1             1.43E+07      1.77E+07      1.77E+07      1.77E+07
 
条件式(３)  s×d<(Z2-Z1)2/(Z2+Z1)2
s×d           0.1           0.15          0.1           0.05
(Z2-Z1)2/(Z2+Z1)2  0.657206746  0.711739324  0.711739324  0.711739324
 
条件式(４)  α×d<(Z2-Z1)2/(Z2+Z1)2
α×ｄ         0.1           0.15          0.1           0.05
(Z2-Z1)2/(Z2+Z1)2  0.657206746  0.711739324  0.711739324  0.711739324
 
条件式(５)  ｄ/λ
λ             0.28579       0.14685       0.22028       0.44056 
d              2             1.5           1.0           0.5
 
条件式(６）  ｜n0-n2｜<0.1  または ｜n0-n1｜<0.1
n0-n2          0.0200        0.2200        0.0000        0.0000 
n0-n1          0.4448       -0.0305        0.1895        0.1895 
 
　以上のように、本発明は、標本に対して効率良く励起光を照射し、標本からの光音響波を損失することなく検出することができる光音響顕微鏡用対物レンズユニット及びこれを有する光音響顕微鏡に有用である。
　１００、２００、３００、４００　光音響顕微鏡用対物レンズユニット
　１０１　対物レンズ
　１０２　三角プリズム
　１０３　光音響波反射部材
　１０４　三角プリズム
　１０５　主音響レンズ
　１０６　補正音響レンズ
　１０７　光音響波伝達媒質
　１０８　標本
　１０９　超音波トランスデューサ
　Ｌ　　　励起光
　Ｕ　　　光音響波（超音波）
　ＡＸ　　光軸
　ＷＤ　　作動距離

Claims (11)

  1. 　観察対象物の吸収波長域の励起光を標本に照射させる対物レンズと、
    　前記励起光の照射により前記標本から発生する光音響波を検出する光音響波検出部と、
    　前記光音響波を前記光音響波検出部に導く光音響波導波系と、を有し、
    　前記光音響波導波系は、
    　前記対物レンズからの前記励起光を透過するとともに、前記標本から発生する前記光音響波を反射する光音響波分離部材と、
    　前記光音響波分離部材と前記標本との間に配置されるとともに、前記対物レンズの焦点位置に略一致させた焦点位置を有する音響レンズを有し、
    　前記音響レンズは、前記光音響波分離部材の側に配置された主音響レンズと前記標本の側に配置され前記光音響波の反射を抑制する補正音響レンズとを接合してなり、
    　前記主音響レンズと前記補正音響レンズは以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
    　　０．８＜Ｔ０≦１．０　　　（１）
    　　Ｚ２＜Ｚ０＜Ｚ１　　　　（２）
    　ここで、
    　Ｔ０は、前記補正音響レンズの光軸上での前記励起光に対する透過率、
    　Ｚ０は、前記補正音響レンズの媒質の音響インピーダンス、
    　Ｚ１は、前記主音響レンズの媒質の音響インピーダンス、
    　Ｚ２は、前記光音響波の検出の際に、前記補正音響レンズの標本側にて接する媒質の音響インピーダンス、
    である。
  2. 　以下の条件式（２－１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
    　　１．５×１０６（kg／（ｍ２ｓ））＜Ｚ０＜Ｚ１　　　　（２－１）
    　ここで、
    　Ｚ０は、前記補正音響レンズの媒質の音響インピーダンス、
    　Ｚ１は、前記主音響レンズの媒質の音響インピーダンス、
    である。
  3. 　前記主音響レンズの媒質はガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
  4. 　前記補正音響レンズは以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
    　ｓ×ｄ＜（Ｚ２－Ｚ１）２／（Ｚ２＋Ｚ１）２　　　（３）
    　ここで、
    　ｓは、前記補正音響レンズの媒質の前記励起光に対する散乱係数、
    　ｄは、前記補正音響レンズの光軸上での厚み、
    　Ｚ１は、前記主音響レンズの媒質の音響インピーダンス、
    　Ｚ２は、前記光音響波の検出の際に、前記補正音響レンズの標本側にて接する媒質の音響インピーダンス、
    である。
  5. 　前記補正音響レンズは以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
    　α×ｄ＜（Ｚ２－Ｚ１）２／（Ｚ２＋Ｚ１）２　　　（４）
    　ここで、
    　αは、前記補正音響レンズの媒質の前記励起光に対する吸収係数、
    　ｄは、前記補正音響レンズの光軸上での厚み、
    　Ｚ１は、前記主音響レンズの媒質の音響インピーダンス、
    　Ｚ２は、前記光音響波の検出の際に、前記補正音響レンズの標本側にて接する媒質の音響インピーダンス、
    である。
  6. 　前記補正音響レンズは以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
    　　１．０＜ｄ／λ　　　（５）
    　ここで、
    　ｄは、前記補正音響レンズの光軸上での厚み、
    　λは、前記光音響波の空気中での波長、
    である。
  7. 　前記補正音響レンズの光軸での厚みと、前記補正音響レンズの周辺部での厚みとの差は、前記光音響波の空気中での波長λの半分より大きいことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
  8. 　前記補正音響レンズの前記標本の側の面は、凹面または平面であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
  9. 　前記補正音響レンズは、以下の条件式（６－１）及び条件式（６－２）の少なくとも一方を満足することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
    　　｜ｎ０－ｎ２｜＜０．１　　　（６－１）
    　　｜ｎ０－ｎ１｜＜０．１　　　（６－２）
    　ここで、
    　ｎ０は、前記補正音響レンズの媒質の前記励起光に対する屈折率、
    　ｎ１は、前記主音響レンズの媒質の前記励起光に対する屈折率、
    　ｎ２は、前記光音響波の検出の際に、前記補正音響レンズの標本側にて接する媒質の前記励起光に対する屈折率、
    である。
  10. 　前記補正音響レンズは、水を凝固材で固めてゲル化した材料で構成されていることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニット。
  11. 　請求項１から１０の何れか１項に記載の光音響顕微鏡用対物レンズユニットと、
    　前記標本に対する前記励起光の照射位置を移動して走査させる走査部と、を有することを特徴とする光音響顕微鏡。
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