(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最も標本側に形成されて光軸と直交する先端平面と前記光軸と平行な側面とを有する液浸対物レンズであって、
前記先端平面と前記側面の間の先端部に、前記先端平面と接する第１の斜面と、前記第１の斜面と接しＶ字型の溝を形成する第２の斜面と、前記第２の斜面と前記側面をつなぐ第３の斜面と、を有する
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の液浸対物レンズにおいて、
前記先端部は、前記溝よりも前記光軸から離れた位置に、前記先端平面に対して傾斜した前記第３の斜面を有し、
αを前記光軸と前記第３の斜面のなす角とするとき、以下の条件式
６０°＜α＜９０°
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項３】
請求項２に記載の液浸対物レンズにおいて、
ＷＤを前記液浸対物レンズの作動距離とし、ＷＹを前記先端部に形成された前記溝最深部から標本までの距離とするとき、以下の条件式
０．１＜ＷＤ／ＷＹ＜０．５
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
前記溝は、前記先端平面と接する第１の斜面と前記第１の斜面に接する第２の斜面とを含む複数の面から構成され、
βを前記光軸を含む断面における前記第１の斜面と前記第２の斜面とのなす角とするとき、以下の条件式
４５°＜β＜１３５°
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡対物レンズに関し、特に、液浸対物レンズの先端形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
対物レンズと標本の間を空気に比べて高い屈折率を有する浸液で満たす液浸技術が知られている。現在、液浸技術は、例えば、生命科学・医学の分野などを中心に顕微鏡のさまざまな分野で広く用いられている。液浸技術によれば、対物レンズと標本の間を浸液で満たすことで対物レンズの開口数が向上し、標本を高解像度で観察することが可能となる。
【０００３】
ところで、対物レンズと標本の間に満たされる浸液には、さまざまな種類のものが存在し、揮発性の成分を含むものも数多く存在する。
揮発性成分を含む浸液は、その液量が観察中に蒸発により不足することがある。このため、長時間の観察は困難である。また、揮発性成分を含む浸液は、蒸発により浸液を構成する成分間のバランスが変化する。このため、蒸発が進むと、浸液の特性の変化により対物レンズの光学性能を十分に発揮することができない。
【０００４】
このような課題に関連する技術は、特許文献１、特許文献２に開示されている。
特許文献１には、対物レンズと標本容器の間にイマージョン液を供給するイマージョン液供給手段を備えた顕微鏡装置が開示されている。特許文献１に開示される顕微鏡装置によれば、必要なタイミングでイマージョン液を供給することができる。このため、常に、適当なイマージョン液を適量用いることができる。
【０００５】
また、特許文献２には、水の光学的性質と油の低蒸発性を兼ね備えた浸液が開示されている。特許文献２に開示される浸液を用いることで、蒸発の影響が抑えられるため、水を浸液として観察することが適した標本を良好な性能で長時間観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６１９４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２５８６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、顕微鏡装置にイマージョン液を供給するイマージョン液供給手段が追加で必要となる。このため、顕微鏡装置の構成が複雑化し、その結果、製造コストの上昇を招いてしまう。
また、特許文献２に開示される技術では、使用する浸液が限定されてしまう。このため、必要に応じて所望の浸液を選択して使用することができない。
従って、長時間観察可能とし、且つ、浸液の蒸発による光学性能の劣化を抑制する新たな技術が求められている。
【０００８】
以上のような実情を踏まえ、本発明では、長時間観察可能で、且つ、浸液の蒸発による光学性能の劣化を抑制することができる液浸対物レンズの技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、最も標本側に形成されて光軸と直交する先端平面と前記光軸と平行な側面とを有する液浸対物レンズであって、前記先端平面と前記側面の間の先端部に、前記先端平面と接する第１の斜面と、前記第１の斜面と接しＶ字型の溝を形成する第２の斜面と、前記第２の斜面と前記側面をつなぐ第３の斜面と、を有することを特徴とする液浸対物レンズを提供する。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、さらに、前記先端部は、前記溝よりも前記光軸から離れた位置に、前記先端平面に対して傾斜した前記第３の斜面を有し、αを前記光軸と前記第３の斜面のなす角とするとき、以下の条件式６０°＜α＜９０°を満たすことを特徴とする液浸対物レンズを提供する。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、ＷＤを前記液浸対物レンズの作動距離とし、ＷＹを前記先端部に形成された前記溝最深部から標本までの距離とするとき、以下の条件式０．１＜ＷＤ／ＷＹ＜０．５を満たすことを特徴とする液浸対物レンズを提供する。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、前記溝は、前記先端平面と接する第１の斜面と前記第１の斜面に接する第２の斜面とを含む複数の面から構成され、βを前記光軸を含む断面における前記第１の斜面と前記第２の斜面とのなす角とするとき、以下の条件式４５°＜β＜１３５°
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、長時間観察可能で、且つ、浸液の蒸発による光学性能の劣化を抑制することができる液浸対物レンズの技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術に係る液浸対物レンズの光軸上で切断したときの断面を例示した図である。
【図２】実施例１に係る液浸対物レンズの光軸上で切断したときの断面を例示した図である。
【図３】実施例１に係る液浸対物レンズの一部を拡大した図である。
【図４】実施例２に係る液浸対物レンズの光軸上で切断したときの断面を例示した図である。
【図５】実施例３に係る液浸対物レンズの光軸上で切断したときの断面を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
各実施例に係る液浸対物レンズの特徴の把握を容易にするため、図１を参照しながら、従来技術に係る液浸対物レンズ１００の先端形状について簡単に説明する。
【００１８】
図１は、従来技術に係る液浸対物レンズの光軸上で切断したときの断面を例示した図である。図１には、標本１０１をセットしたガラスボトムディッシュ１０２と液浸対物レンズ１００との間を浸液１０３で満たした様子が示されている。なお、ここでは、液浸対物レンズ１００は倒立顕微鏡に装着されている。
【００１９】
液浸対物レンズ１００は、最も標本１０１側に形成されて光軸ＡＸと直交する平面（以降、先端平面と記す。）１０４と、光軸ＡＸと平行な側面１０５と、先端平面１０４と側面１０５とつなぐ斜面１０７を有している。そして、これら先端平面１０４、側面１０５、斜面１０７によって、液浸対物レンズ１００の標本１０１側の輪郭が画定されている。液浸対物レンズ１００の先端平面１０４と側面１０５の間の部分（以降、先端部と記す。）は、光軸ＡＸに対して対称な台形形状を呈している。
【００２０】
液浸対物レンズ１００では、浸液１０３は、先端平面１０４上だけでなく斜面１０７の一部にも及んでいるが、浸液１０３の表面張力によりガラスボトムディッシュ１０２と液浸対物レンズ１００の間に留まっている。
以降、実施例１から実施例３では、従来の液浸対物レンズ１００の先端形状とは異なる先端形状を備えた液浸対物レンズについて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図２は、本実施例に係る液浸対物レンズの光軸上で切断したときの断面を例示した図である。なお、対物レンズの外形形状のみを描き、対物レンズ内のレンズ枠や光学部品等については省略している。図３は、本実施例に係る液浸対物レンズの一部を拡大した図である。図２及び図３には、標本１をセットしたガラスボトムディッシュ２と液浸対物レンズ１０との間を浸液３で満たした様子が示されている。なお、ここでは、液浸対物レンズ１０は倒立顕微鏡に装着されている。
【００２２】
図２に例示される液浸対物レンズ１０は、最も標本１側に形成されて光軸ＡＸと直交する先端平面４と光軸ＡＸと平行な側面５とを有する点については、図１に例示される従来技術に係る液浸対物レンズ１００と同様である。
【００２３】
図３に例示されるように、液浸対物レンズ１０は、先端平面４と側面５の間に、斜面１０７の代わりに、複数の斜面（斜面７ａ、斜面７ｂ、斜面８）を含んでいる点が、図１に例示される液浸対物レンズ１００と異なっている。先端平面４、側面５、及び複数の斜面は、光軸ＡＸ側から順に、先端平面４、斜面７ａ（第１面）、斜面７ｂ（第２面）、斜面８、側面５の順番でつながっている。また、斜面７ａと斜面７ｂは、液浸対物レンズ１０の輪郭にＶ字型の溝を形成している。換言すると、液浸対物レンズ１０は、その先端部６に凹部７を有している。
【００２４】
液浸対物レンズ１０では、浸液３は、先端平面４上だけでなく先端平面４と側面５の間の斜面の一部にも及んでいる。具体的には、浸液３は、先端平面４から凹部７を形成する斜面７ａ及び斜面７ｂを超えて、凹部７よりも光軸ＡＸから離れた位置に形成される斜面８にまで及んでいる。即ち、凹部７内も浸液３で満たされている。このため、液浸対物レンズ１０では、凹部７を有しない場合に比べてより多くの浸液３を保持することができる。
【００２５】
浸液３の量が多くなれば、蒸発により浸液３が不足して標本の観察ができなくなるまでの時間も長くなる。このため、より長い時間標本を観察することが可能となる。また、浸液３の量が多いほど、蒸発により浸液３に含まれる揮発性成分が一定量減少した場合に生じる揮発性成分と不揮発性成分の比率の変化は小さくなる。このため、蒸発が進んだ場合であっても、蒸発により浸液を構成する成分間のバランスの変化を小さく抑えることができる。このため、浸液の特性の変化により対物レンズの光学性能の劣化を抑制することができる。
【００２６】
以上のように、本実施例に係る液浸対物レンズ１０によれば、先端部に凹部７を有することにより保持しうる浸液３の量を増加させることができる。このため、従来の液浸対物レンズに比べて、長時間観察可能で、且つ、浸液の蒸発による光学性能の劣化を抑制することができる。
【００２７】
また、液浸対物レンズ１０はその先端形状により上述した効果を実現している。従って、使用する浸液は特に限定されず、また、液浸対物レンズ１０の外部に追加で必要な専用の構成要素も存在しない。このため、液浸対物レンズ１０によれば、顕微鏡装置の構成を変更することなく任意の浸液を使用して上述した効果を得ることができる。
【００２８】
なお、以上では、より多くの浸液３を保持することにより上述した効果が実現されることについて記載したが、上述した効果は浸液３の空気接触面の表面積を減少させることによっても実現することができる。空気接触面の表面積が少ないほど、単位時間当たりの浸液３の蒸発量が減少するからである。
【００２９】
このため、液浸対物レンズ１０は、浸液３の空気接触面の表面積が小さい先端形状を有することが望ましい。具体的には、液浸対物レンズ１０は、浸液３の空気接触面の表面積を小さくするために、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。ここで、αは、光軸ＡＸと斜面８とのなす角を示している。なお、斜面８は、先端部６の凹部７よりも光軸ＡＸから離れた位置に形成された斜面であって、先端平面４に対して傾斜した斜面である。
６０°＜α＜９０°                    ・・・（１）
【００３０】
条件式（１）の下限を下回ると、斜面８の勾配が急になりすぎる。このため、斜面８上の浸液３の空気接触面がガラスボトムディッシュ２の底面から離れすぎてしまい、浸液３の空気接触面の表面積が大きくなってしまう。一方、条件式（１）の上限を上回ると、斜面８の勾配がなくなり斜面ではなくなってしまうか、または、光軸ＡＸから離れるほど標本１に近づくような斜面となってしまう。
【００３１】
ところで、浸液３の空気接触面の表面積が大きい場合であっても、浸液３の量が多い場合には、蒸発による影響は小さくなる。反対に、浸液３の空気接触面の表面積が小さい場合であっても、浸液３の量が少ない場合には、蒸発による影響は大きくなる。このように、蒸発による影響の大小は、浸液３の空気接触面の表面積と浸液３の量とのバランスに依存すると考えられる。
【００３２】
このため、液浸対物レンズ１０は、蒸発による影響を抑えるために、さらに、以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。ここで、ＷＤは液浸対物レンズ１０の作動距離を、ＷＹは先端部に形成された凹部最深部から標本までの距離を示している。なお、ＷＤは表面積を代表する値であり、ＷＤが大きいほど空気接触面が多くなる。また、ＷＹは浸液３の体積を代表する値であり、ＷＹが大きいほど浸液３の体積も大きくなる。
０．１＜ＷＤ／ＷＹ＜０．５                ・・・（２）
【００３３】
条件式（２）の下限を下回ると、対物レンズの先端部の製造において作業性、加工性が悪く、非現実的な形状になってしまう。一方、条件式（２）の上限を上回ると、従来の形状に近づくため、浸液の体積が増えず凹部を持つことの効果が得られない。
【００３４】
また、凹部に保持することができる浸液３の量が増加すれば、通常は、液浸対物レンズ１０とガラスボトムディッシュ２の間の浸液３の量も増加する。このため、より多くの浸液３を凹部内に保持するため、凹部を構成する斜面７ａ及び斜面７ｂは、以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。ここで、βは、先端平面４に接する斜面７ａ（第１面）と斜面７ａに接する斜面７ｂ（第２面）とのなす角を示している。
４５°＜β＜１３５°                  ・・・（３）
【００３５】
条件式（３）の下限を下回ると、凹部７内に保持する浸液３の量が少なくなりすぎるため、浸液３の増加量もごくわずかとなってしまう。一方、条件式（３）の上限を上回ると、第２面が光軸ＡＸに対して９０度未満の角度で傾斜する可能性がある。この場合、凹部７が浸液３を保持する構成ではなくなってしまう。
【００３６】
なお、凹部７が大きいほど浸液３をより多く保持することができるが、光軸ＡＸと直交する方向の凹部７の幅は、液浸対物レンズ１０の実視野の５０倍以内であることが望ましい。
【実施例２】
【００３７】
図４は、本実施例に係る液浸対物レンズの光軸上で切断したときの断面を例示した図である。図４には、標本１をセットしたガラスボトムディッシュ２と液浸対物レンズ２０との間を浸液３で満たした様子が示されている。なお、ここでは、液浸対物レンズ２０は倒立顕微鏡に装着されている。
【００３８】
図４に例示される液浸対物レンズ２０は、最も標本１側に形成されて光軸ＡＸと直交する先端平面４と、光軸ＡＸと平行な側面５と、先端平面４と側面５とつなぐ斜面８を有する点については、図１に例示される従来技術に係る液浸対物レンズ１００と同様である。
【００３９】
図４に例示されるように、液浸対物レンズ２０は、先端平面４に凹部７が形成されている点が、図１に例示される液浸対物レンズ１００と異なっている。換言すると、液浸対物レンズ２０は、その先端部６に凹部７を有している。なお、図４では、凹部７の形状は円弧形状であるが、特にこの形状に限られない。
【００４０】
液浸対物レンズ２０では、浸液３は、先端平面４上だけでなく先端平面４と側面５の間の斜面８の一部にも及んでいる。具体的には、浸液３は、先端平面４の凹部７を超えて斜面８にまで及んでいる。即ち、凹部７内も浸液３で満たされている。このため、液浸対物レンズ２０では、凹部７を有しない場合に比べてより多くの浸液３を保持することができる。
【００４１】
従って、本実施例に係る液浸対物レンズ２０によれば、実施例１に係る液浸対物レンズ１０と同様に、先端部に凹部７を有することにより保持しうる浸液３の量を増加させることができる。このため、従来の液浸対物レンズに比べて、長時間観察可能で、且つ、浸液の蒸発による光学性能の劣化を抑制することができる。
【００４２】
また、液浸対物レンズ２０は、顕微鏡装置の構成を変更することなく任意の浸液を使用して上述した効果を得ることができる点、条件式（１）及び（２）を満たすことが望ましい点、光軸ＡＸと直交する方向の凹部７の幅が液浸対物レンズ２０の実視野の５０倍以内であることが望ましい点についても、実施例１に係る液浸対物レンズ１０と同様である。
【実施例３】
【００４３】
図５は、本実施例に係る液浸対物レンズの光軸上で切断したときの断面を例示した図である。図５には、標本１をセットしたガラスボトムディッシュ２と液浸対物レンズ３０との間を浸液３で満たした様子が示されている。なお、ここでは、液浸対物レンズ３０は倒立顕微鏡に装着されている。
【００４４】
図５に例示される液浸対物レンズ３０は、最も標本１側に形成されて光軸ＡＸと直交する先端平面４と光軸ＡＸと平行な側面５とを有する点については、図１に例示される従来技術に係る液浸対物レンズ１００と同様である。
【００４５】
図５に例示されるように、液浸対物レンズ３０は、先端平面４と側面５の間に、斜面１０７の代わりに、凹部７と、先端平面４とは異なる光軸ＡＸと直交する平面９とを含んでいる点が、図１に例示される液浸対物レンズ１００と異なっている。換言すると、液浸対物レンズ３０は、その先端部６に、凹部７と、先端平面４とは異なる光軸ＡＸと直交する平面９とを有している。
【００４６】
なお、凹部７は、先端平面４に接する側面７ｃと、側面７ｃに接する底面７ｄと、底面７ｄ及び平面９に接する側面７ｅから構成されていて、実施例１及び実施例２の凹部７に比べて非常に大きく形成されている。平面９は、その両端が面取りされている。液浸対物レンズ３０の作動距離の基準面が液浸対物レンズ３０の最も標本側の面であることを考慮すると、平面９は先端平面４と同一平面または先端平面４よりもガラスボトムディッシュ２から光軸ＡＸ方向に離れた面に形成されることが望ましい。
【００４７】
液浸対物レンズ３０では、浸液３は、先端平面４上だけでなく平面９の一部にも及んでいる。具体的には、浸液３は、凹部７を超えて平面９の凹部７側の面取り部分にまで及んでいる。即ち、凹部７内は浸液３で満たされている。このため、液浸対物レンズ２０では、凹部７を有しない場合に比べてより多くの浸液３を保持することができる。
【００４８】
従って、本実施例に係る液浸対物レンズ３０によれば、実施例１に係る液浸対物レンズ１０と同様に、先端部に凹部７を有することにより保持しうる浸液３の量を増加させることができる。このため、従来の液浸対物レンズに比べて、長時間観察可能で、且つ、浸液の蒸発による光学性能の劣化を抑制することができる。
【００４９】
なお、液浸対物レンズ３０では、液浸対物レンズ３０の光軸ＡＸと直交する方向の幅に対して、凹部７は先端平面４と同程度の割合を占めている。このように、液浸対物レンズ３０の凹部７は、実施例１及び実施例２に係る液浸対物レンズに比べて非常に大きな凹部７を有している。このため、液浸対物レンズ３０によれば、実施例１及び実施例２に係る液浸対物レンズに比べてより多くの浸液３を保持することができる。このため、実施例１及び実施例２に係る液浸対物レンズに比べて、さらに長時間観察可能で、且つ、浸液の蒸発による光学性能の劣化をさらに抑制することができる。
【００５０】
また、液浸対物レンズ３０では、浸液３の空気接触面は平面９上に形成される。従って、平面９の高さを先端平面４の高さと略一致させることで、先端平面４上に浸液３の空気接触面を形成した場合と同程度に、浸液３の空気接触面の表面積を抑えることができる。
【００５１】
また、液浸対物レンズ３０は、顕微鏡装置の構成を変更することなく任意の浸液を使用して上述した効果を得ることができる点、条件式（３）を満たすことが望ましい点についても、実施例１に係る液浸対物レンズ１０と同様である。
【符号の説明】
【００５２】
１０、２０、３０、１００・・・液浸対物レンズ
１、１０１・・・標本
２、１０２・・・ガラスボトムディッシュ
３、１０３・・・浸液
４、１０４・・・先端平面
５、１０５・・・側面
６、１０６・・・先端部
７・・・凹部
７ａ、７ｂ、８、１０７・・・斜面
７ｃ、７ｅ・・・側面
７ｄ・・・底面
９・・・平面
ＡＸ・・・光軸
【図１】
0005830363.tif 000002
【図２】
0005830363.tif 000003
【図３】
0005830363.tif 000004
【図４】
0005830363.tif 000005
【図５】
0005830363.tif 000006