Blackboxファイルは、下記型番横にあるこのアイコンをクリックするとダウンロードいただけます。Know?システムの倍率は、顕微鏡対物レンズ、チューブレンズ、接眼レンズなど、複数の光学素子の組みわせによって決まります。」タブをご参照ください。Details当社では、全てのスーパーアポクロマート対物レンズに対して、上記のラベル様式を使用しています(顕微鏡用対物レンズの種類については、「対物レンズのチュートリアル」タブをご覧ください)。共焦点イメージングに適しています。当社のライフサイエンス用アポクロマート対物レンズを使用すると、可視域全体における軸上色収差を補正し、様々なイメージング手法においてビネットを発生させずにフラットな焦点面を得ることができます。mmのチューブレンズ用に設計されており、その光学素子は透過率を向上させるためにARコーティングされています。0.20と大きいため、これらはワイドフィールド観察に適しています。倍率10倍および15倍の対物レンズは2光子イメージング用に設計されています。補正環と光学的厚さを示す目盛が付いているため、対物レンズと試料の間の水溶液やカバーガラスなどの様々な媒質に合わせて、対物レンズの焦点を調整することができます(詳細は「補正環」タブをご覧ください)。Immersion)には適しておりませんので、ご注意ください。対物レンズの筐体には、型番、倍率、NA、波長範囲が刻印されています。対物レンズは個別に対物レンズ用ケース(蓋と容器)に入れて発送いたします。各対物レンズのネジ規格は下記をご覧ください。異なるネジ規格の製品に取り付ける場合は、当社の対物レンズ用ネジアダプタをご覧ください。こちらのページの対物レンズを一緒に、あるいはほかの対物レンズと組み合わせてターレットや対物レンズホルダに取り付けるときは、同焦点距離エクステンダが必要になる場合があります。エクステンダを用いて各対物レンズの同焦点距離を一致させると、ターレットや対物レンズホルダに取り付けられた倍率の異なる対物レンズの切り替えを、大幅な焦点の再調整をせずに行うことができます。-Fluorescence対物レンズTL1X-SAPの仕様は特記のない限り波長板付きの値となっています。mmのチューブレンズを使用する場合の計算値です。仕様の詳細については「グラフ」タブをご覧ください。これらの寸法の定義は右の図に示します。入射瞳径(EP)は対物レンズの後方開口部で定義され、EP=2*NA*EFLで求められます。入射瞳径(EP)は対物レンズの中央で定義され(下図参照)、EP=2*NA*EFLで求められます。nmで求められています。詳細は「分解能」タブをご覧ください。2つ以上の対物レンズの同焦点距離を一致させるために、同焦点距離の短い対物レンズに同焦点距離エクステンダを付加して取り付けることができます。視野数は製造メーカによって定義が異なる場合があります。こちらの対物レンズにおける視野数は、視野全域でビネットの生じない全動作波長範囲での性能を示しています。チューブレンズと対物レンズの適合性については、「倍率視野」タブをご参照ください。対物レンズの性能データ各対物レンズの仕様性能を実証するために、様々な試験を実施しました。それぞれの対物レンズの詳細についてはリンクをクリックしてください。TL1X-SAPTL2X-SAPTL4X-SAPTL10X-2PTL15X-2P倍率1倍の対物レンズの性能グラフすべてのグラフの生データはこちらからダウンロードいただけます。Enlarge対物レンズTL1X-SAPの透過率。青い網掛け部分は、ARコーティングの波長範囲です。Colorは、倍率1倍の顕微鏡用スーパーアポクロマート対物レンズの、動作波長範囲における像面のシフト量を表しています。ピンクの網掛け部分は回折限界性能を表しています。Enlargeストレールレシオは光学イメージ形成品質の定量的な測定値です。上のグラフはTL1X-SAPの視野全域のストレールレシオを示しています。Enlargeこのグラフは対物レンズTL1X-SAPの動作波長全域におけるストレールレシオを示しています。倍率2倍の対物レンズの性能グラフすべてのグラフの生データはこちらからダウンロードいただけます。Enlarge対物レンズTL2X-SAPの透過率。青い網掛け部分は、ARコーティングの波長範囲です。Colorは、倍率2倍の顕微鏡用スーパーアポクロマート対物レンズの、動作波長範囲における像面のシフト量を表しています。ピンクの網掛け部分は回折限界性能を表しています。Enlargeストレールレシオは光学イメージ形成品質の定量的な測定値です。上のグラフはTL2X-SAPの視野全域のストレールレシオを示しています。Enlargeストレールレシオは光学イメージ形成品質の定量的な測定値です。上のグラフはTL2X-SAPの視野全域のストレールレシオを示しています。倍率4倍の対物レンズの性能グラフすべてのグラフの生データはこちらからダウンロードいただけます。Enlarge対物レンズTL4X-SAPの透過率。青い網掛け部分は、ARコーティングの波長範囲です。Colorは、倍率4倍の顕微鏡用スーパーアポクロマート対物レンズの、動作波長範囲における像面のシフト量を表しています。ピンクの網掛け部分は回折限界性能を表しています。Enlargeストレールレシオは光学イメージ形成品質の定量的な測定値です。上のグラフはTL4X-SAPの視野全域のストレールレシオを示しています。Enlargeストレールレシオは光学イメージ形成品質の定量的な測定値です。上のグラフはTL4X-SAPの視野全域のストレールレシオを示しています。ダウンロードいただけます。Enlarge対物レンズTL10X-2Pの透過率。青い網掛け部分は、ARコーティングの波長範囲です。Colorは、倍率10倍の顕微鏡用スーパーアポクロマート対物レンズの、動作波長範囲における像面のシフト量を表しています。ピンクの網掛け部分は回折限界性能を表しています。回折限界性能は、焦点を再調整することで近赤外(NIR)域にシフトできます。Enlargeストレールレシオは光学イメージ形成品質の定量的な測定値です。上のグラフはTL10X-SAPの視野全域のストレールレシオを示しています。Enlargeこのグラフは対物レンズTL10X-2Pの可視域におけるストレールレシオを示しています。Enlarge群遅延分散(GDD)は、光路を通過するときに超短パルスレーザのパルス幅がどの程度広がるかを表しています。上のグラフは対物レンズTL10X-2Pの群遅延分散のシミュレーション結果を示しています。ダウンロードいただけます。Enlarge対物レンズTL15X-2Pの透過率。青い網掛け部分は、ARコーティングの波長範囲です。Colorは、倍率15倍の可視(VIS)域強化型顕微鏡用アポクロマート対物レンズの、動作波長範囲における像面のシフト量を表しています。ピンクの網掛け部分は回折限界性能を表しています。回折限界性能は、焦点を再調整することで近赤外(NIR)域にシフトできます。Enlargeストレールレシオは光学イメージ形成品質の定量的な測定値です。上のグラフはTL15X-2Pの視野全域のストレールレシオを示しています。Enlargeこのグラフは対物レンズTL15X-2Pの可視域におけるストレールレシオを示しています。Enlarge群遅延分散(GDD)は、光路を通過するときに超短パルスレーザのパルス幅がどの程度広がるかを表しています。上のグラフは対物レンズTL15X-2Pの群遅延分散のシミュレーション結果を示しています。(C'-line)のうち2つの波長の焦点距離の差(δ)の測定値と、理論的な焦点距離δobとの比較。(n*λe)/(2*NA^2)で与えられます。(e-line)です。Correctionでは定義されていません。各部名称をクリックすると詳細をご覧いただけます。上の顕微鏡用対物レンズは1例です。アスタリスク(*)で示されている機構はすべての対物レンズに備わっているわけではありません。必要性や用途に応じて、追加されたり、位置が変更されたり、あるいは削除されたりしています。対物レンズのチュートリアルこのチュートリアルでは対物レンズの様々な機構や表示、およびそれらが示す対物レンズの性能について説明します。対物レンズは一般にその種類によって分類されています。対物レンズの種類によって、対物レンズがどのようにイメージング収差を補正するかが簡単に分かります。対物レンズの種類によって示される収差補正には、像面湾曲と色収差の2つがあります。像面湾曲(またはペッツヴァルの湾曲)は、対物レンズの焦点面が球面状に湾曲している状態を表します。この収差があるレンズでは、像面の中心に焦点を合わせると四隅が焦点から外れてしまうため、ワイドフィールド観察やレーザ走査などが困難になります。種類が「Plan」から始まる対物レンズの場合は、その焦点面が平面になるように補正されています。結像に際して色収差が生じる場合があり、そのときには1点から放射された光は波長により分散して1点に焦点を結びません。対物レンズによっては、性能と設計の複雑性の間でバランスをとるために、有限数のターゲット波長においてそれらの収差を補正するものがあります。5種類の一般的な対物レンズを右表に示します。Correctionで定義されています。良い性能を表すために、当社ではISO規格には無い2つの種類を追加しています。詳細についてはそれぞれの対物レンズの画像をクリックしてご覧ください。対物レンズは、イメージングのための光が透過する媒質によって分類することができます。後方焦点距離は、中間結像面の位置を定義します。最新の対物レンズではこの面が無限遠の位置に置かれ(無限遠補正と呼ばれる)、そのようなレンズには(∞)が記されています。無限遠補正対物レンズは、対物レンズと接眼レンズの間にチューブレンズを挿入して使用するように設計されています。顕微鏡システムの互換性向上に加えて、このような無限遠補正された空間が対物レンズとチューブレンズの間にあることで、ほかのモジュール(ビームスプリッタ、フィルタ、同焦点距離エクステンダなど)を光路内に配置することが可能になります。旧型の対物レンズや特殊なタイプの対物レンズは、有限の後方焦点距離で設計されている場合があります。当初、有限の後方焦点距離の対物レンズは、顕微鏡の接眼レンズに直接対応するように作られていました。入射瞳径(EP)は有効口径とも呼ばれ、対物レンズを適切に機能させるために使用すべき適切なビーム径に対応します。視野数は、物体空間の視野の直径(mm単位)に対物レンズの倍率を乗じた値です。対物レンズの倍率(M)はチューブレンズの焦点距離(L)を対物レンズの焦点距離(F)で割った値です。有効焦点距離はEFLと略記されることがあります。.システムの総合倍率は、対物レンズの倍率に接眼レンズまたはカメラチューブの倍率を乗じて得られます。顕微鏡用対物レンズ筐体に示されている倍率は、その対物レンズに対応する焦点距離のチューブレンズと組み合わせてお使いになる場合にのみ正しい値です。対物レンズには、倍率を示す色のリングが付いています。これは比較的どのメーカでも共通しています。詳細は上の「顕微鏡用対物レンズの各部名称」をご覧ください。開口数は、対物レンズの最大受光角を表す無次元量です。一般的には下の式で表されます。sinθaここでθaは対物レンズの最大受光角度の1/2(半角)、niは媒質の屈折率です。(WD)は対物レンズの設計に依存しており、対物レンズの前面から試料の上部(カバーガラスを使用しない場合)まで、またはカバーガラスの上部までの距離を表します。対物レンズに刻印されているカバーガラスの厚さの仕様値により、カバーガラスを使用すべきかどうかが分かります。Closeこのネジにより対物レンズを対物レンズ用ホルダあるいはターレットに取り付けることができます。対物レンズには様々なネジピッチがあります。当社では対物レンズを様々なシステムに取り付けられるよう顕微鏡対物レンズ用ネジアダプタをご用意しております。Close対物レンズのネジの座面に位置し、対物レンズを対物レンズ用ホルダや他のマウントに完全にねじ込んだときに、この位置から先の対物レンズ本体が露出します。Closeカバーガラス(カバースリップ)は含水試料の上にのせる薄いガラスで、イメージングするための平面を作ります。mmに設計されています。製造工程により実際の厚さにはばらつきがある場合があります。対物レンズによっては補正環が付いていますが、これは内部の光学素子の相対位置を調整して、カバーガラスの厚さの違いを補正するのに使用されます。多くの対物レンズにはカバーガラスの厚さの違いを補正する機能は無く、その場合には補正環は付いていません。カバーガラス#1.5専用に設計されている対物レンズなどがございます。補正環は上の図のような上部にではなく、対物レンズの下部にある場合もあります。nmの光を使用したときの、カバーガラスの厚さと球面収差の大きさの関係を示しています。0.40までの対物レンズではカバーガラスによる球面収差が回折限界を超えることはありません。Closeラベルの位置は、通常対物レンズ本体の中央部です。Eyepiecesに基づいて記載されていますが、すべてのメーカのラベルがこの基準に厳密に従っているわけではありません。一般的には、下記の情報が記載されています。機能、設計特性などが記載されている場合があります。正確な位置やサイズは対物レンズによって異なる場合があります。Closeほぼすべての顕微鏡用対物レンズの本体には、倍率が素早く識別できるようにカラーリングが付いています。下の表に、各色が表す倍率を示します。Others対物レンズが水浸用あるいは油浸用の場合、倍率カラー表示の下に2つ目のカラーリングが付いている場合があります。水浸用の場合は、このリングは白色です。油浸用の場合は、このリングは黒色です。ドライ対物レンズにはこのリングは付いていません。すべての浸漬カラー表示の意味を右の表に示します。Close絞りが内蔵されている対物レンズは、暗視野顕微鏡に適しています。暗視野顕微鏡で使用するときには、背景の暗さを維持するために、この絞りは部分的に閉じられるように設計されています。油浸暗視野コンデンサーレンズを使用する場合、高い開口数(1.2以上)の油浸対物レンズには必ず絞りが必要です。通常の明視野観察では、この絞りは完全に開いた状態で使用します。Close対物レンズのショルダから試料の上部(カバーガラスを使用する対物レンズの場合はカバーガラス)までの距離です。ターレットに取り付けられた複数の対物レンズを用いて作業をするとき、すべての同焦点距離が同じであれば、対物レンズ切り替え時の再フォーカス作業がわずかで済みます。同焦点距離を伸ばしたいときのために、当社では同焦点距離エクステンダをご用意しております。Close作動距離(WD)は、対物レンズの前面から試料の上部(カバーガラスを使用する対物レンズの場合はカバーガラスの上部)までの距離です。対物レンズに刻印されているカバーガラスの厚さの仕様値により、カバーガラスを使用すべきかどうかが分かります。Close作動距離が非常に小さい対物レンズの先端にはストッパが付いている場合があります。ここにはバネが組み込まれており、意図せずに試料と衝突してしまった場合でも、この部分が圧縮されてその衝撃が制限されます。Othersドライ対物レンズは、対物レンズと試料の間にエアギャップがあることを前提に設計されています。Eyepiecesに準拠する対物レンズには、使用すべき浸液がカラーリングで示されています。リングのカラー表示は右表でご覧いただけます。Others液浸(Dipping)対物レンズは、浸液に浸されている試料による収差を補正するよう設計されています。対物レンズの先端は、一部あるいはすべてが液体に浸されています。Eyepiecesに準拠する対物レンズには、使用すべき浸液がカラーリングで示されています。リングのカラー表示は右表でご覧いただけます。Others液浸(Immersion)対物レンズは、液浸(Dipping)対物レンズに類似していますが、試料の上にカバーガラスが置かれます。カバーガラスの上に1滴の液体を置き、対物レンズの先端を液体と接触させます。液浸(Immersion)対物レンズにはしばしば補正環が付いており、様々な厚さのカバーガラスに合わせて調整ができるようになっています。MOIL-30など)、およびグリセロールがあります。屈折率の高い浸液を使用することにより、対物レンズの開口数が高く(1.0以上)なります。浸液の無い状態で液浸対物レンズを使用した場合、像の品質は非常に低くなります。Eyepiecesに準拠する対物レンズには、使用すべき浸液がカラーリングで示されています。リングのカラー表示は上表でご覧いただけます。Details厚さと光円錐は分かりやすさのために誇張されています。補正環とカバーガラスの補正カバーガラスは、しばしば観察対象物の上部にフラットな面をつくるために水性試料の上に置かれます。これにより試料に焦点を合わせやすくなりますが、ガラスにより最終的な画像に球面収差が生じる場合があります。nmにおけるカバーガラスの厚さと球面収差の関係を示しています。mmの場合、NAが0.40以下の対物レンズではカバーガラスによる球面収差は回折限界以下です。当社の対物レンズTL15X-2PおよびTL10X-2Pには補正環が付いています。補正環は、カバーガラスの厚さの違いによる影響を内部の光学素子の相対位置を調整することで補正し、球面収差を抑えて回折限界性能が得られるように補助します。補正環には2つの目盛が付いています。1つは屈折率1.51のカバーガラスの厚さの違いを補正するためのもので、もう1つは対物レンズと焦点面との間の物質の光学的厚さを補正するためのものです(空気は無視しています)。2番目の目盛は、関心領域が溶液内にある場合に便利です。どちらの目盛もミリ単位で印されています。対物レンズと試料の間にある空気以外のすべての物質による光学的厚さを求めるには、各物質の厚さとその屈折率の乗数の和を求めます。mm)を透過して焦点を結んでいる場合を考えてみましょう。適切な補正環の設定値を求めるには、各物質の厚さtにそれぞれの屈折率nを乗じます(空気は無視します)。mm光学的厚さの計算では空気は無視されています。上記以外の当社のスーパーアポクロマート対物レンズには補正環は付いておりません。mmの範囲のどのカバーガラスを用いても画質への影響はほとんどありません。テレセントリックレンズテレセントリックレンズは、物体の距離または視野範囲での位置にかかわらず一定の倍率を保てるよう設計されています。物体の位置にかかわらず物体の寸法に変化はないのでマシンビジョンにおける計測に適しています。テレセントリックレンズの種類テレセントリックレンズの性能を得るためには、すべての主光線(軸外の物点から絞り中心を通る光線)が像側、物体側、あるいは両側で光軸に対して平行でなければなりません。物体側テレセントリックレンズの場合、主光線はレンズの物体側(物体空間)において光軸に対して平行となります。これは、絞り面をレンズの前側焦点面に合せることにより実現し、その結果、入射瞳が無限遠になります。主光線が絞りの中心に向かうので、レンズの物体側の主光線は光軸に沿って平行となります。物体側テレセントリックレンズの例が図1に描かれています。像面側テレセントリックレンズの場合、主光線はレンズの像面側(像空間)において光軸に対して平行となります。これは、絞り面をレンズの後側焦点面に合せることにより実現し、その結果、射出瞳が無限遠なります。主光線が絞りの中心を透過するので、レンズの像面側の主光線は光軸に沿って平行となります。物体側テレセントリックレンズの例が図2に描かれています。物体側テレセントリックレンズシステムの光線追跡。主光線(各色の中心光線)がレンズの物体側の光軸に対して平行であるのに対し、像面側の光軸に対しては角度がついています。物体側テレセントリックレンズシステムの光線追跡。主光線(各色の中心光線)がレンズの物体側の光軸に対して平行であるのに対し、像面側の光軸に対しては角度がついています。両側テレセントリックレンズの場合、前側と後側焦点面が重なる位置に開口絞りが配置され、入射瞳と射出瞳が共に無限遠になるように設計されています。両側テレセントリックレンズの倍率は像ならびに物体の位置に影響されることはありません。当社のテレセントリックレンズはすべて両側レンズの設計となっております。図3は、テレセントリックレンズを通る光線の追跡例で、主光線がどのようにシステムを透過するか示しています。主光線(各色の中心光線)がレンズの物体側・像面側の光軸に対して平行なので、物体までの距離にかかわらずレンズの倍率は一定であることを意味します。標準的なレンズ標準的なレンズでは入射瞳と射出瞳は無限遠にはないため、主光線が光軸に対して平行にはなりません。この場合、レンズの倍率は物体までの距離ならびに視野範囲での位置によって決まります。図4は、標準レンズの光線追跡例です。主光線が像面ならびに物体側の光軸に対して斜めになっています。図3ならびに図4のレンズはともに同じ仕様のレンズを使用しています。開口絞りの位置に相違があります。光軸に対して平行ではありません。物体までの距離によってレンズの倍率が変化することを意味します。図5はテレセントリックレンズで撮像した写真、図6は、標準的なレンズで撮像した写真です。mm離れているのにもかかわらず、同じ高さに見えます。従来のイメージングシステムにおいては、この2つのネジの高さは異なるように見えるため、寸法の測定結果が正確ではない場合があります。両側テレセントリックレンズを用いたマシンビジョンシステムでは、寸法の計測において優位です。こちらのレンズは例えば当社のマルチセンサービデオ測定システムに組み込むことが可能です。0.128倍率のテレセントリックレンズMVTC23013(旧製品)で撮像した2つのキャップスクリュ。カメラレンズMVL7000(旧製品)で撮像した同規格のキャップスクリュ。MVL7002は同様の性能を示します。画像では、離れているキャップスクリュの投影誤差によって正確な高さの寸法が得られません。カメラで画像を表示する場合、システム倍率は対物レンズの倍率とカメラチューブの倍率の積です。三眼鏡筒で画像を表示する時のシステム倍率は、対物レンズの倍率と接眼レンズの倍率の積です。mmのチューブレンズを使用しておりません。倍率システムの倍率はシステム内の各光学素子の倍率の積で求めます。倍率のある光学素子には右図の通り、対物レンズ、カメラチューブ、そして三眼鏡筒の接眼レンズが含まれます。各製品仕様に記載されている倍率は通常、すべて同じメーカの光学素子を使用した時のみ有効であることにご留意ください。同じメーカの光学素子を使用していない場合、システムの倍率は下記の通り、まず対物レンズの有効倍率を求めたあと算出する必要があります。Calculator(赤いボタンをクリック)をダウンロードしてご使用ください。こちらの計算用エクセルファイルはマクロを使用したスプレッドシートになっています。計算を行う際はマクロを有効にする必要があります。マクロを有効にするには、ファイルを開いて、上部にある黄色いメッセージバー上の「編集を有効にする」ボタンをクリックしてください。試料をカメラでイメージングする場合、イメージは対物レンズとカメラチューブによって拡大されます。三眼鏡筒を通して試料をイメージングする場合、イメージは対物レンズの倍率と三眼鏡筒内の接眼レンズによって拡大されます。右図のように接眼レンズでの像はカメラチューブを通りません。倍率は根源的な値ではなく、特定のチューブレンズの焦点距離を推定して計算し、導き出す値です。右の表のように各顕微鏡メーカはチューブレンズに様々な焦点距離を設定しています。そのため異なるメーカの光学素子を組み合わせる場合、システムの倍率を算出するには対物レンズの有効倍率を計算する必要があります。対物レンズの有効倍率は式1で求められます。Magnificationを算出するために対物レンズのメーカが使用したチューブレンズの焦点距離です。焦点距離は右表に記載されています。Leica、Mitutoyo、Nikonならびに当社ではチューブレンズの焦点距離は同じです。これらのメーカの光学素子を組み合わせた場合、倍率の変換は必要ありません。対物レンズの有効倍率が算出されたら、上記のようにシステムの倍率が計算できます。例3:三眼鏡筒の倍率(異なるメーカを使用)三眼鏡筒を通して試料をイメージングする場合、イメージは対物レンズの倍率と三眼鏡筒内の接眼レンズによって拡大されます。この例では倍率が20倍のOlympus製対物レンズと接眼レンズの倍率が10倍のNikon製三眼鏡筒を使用します。式1と右の表によりNikon製顕微鏡内のOlympus製対物レンズの有効倍率を下記の通り計算しました。試料をカメラでイメージングする場合、試料領域の寸法はカメラセンサの寸法とシステム倍率を使用して下の式2で求められます。2)カメラセンサの寸法はメーカが提供しています。システム倍率は対物レンズの倍率とカメラチューブの倍率の積です(例1をご参照ください)。必要に応じ、対物レンズの倍率を例3のように調整します。倍率が高くなればなるほど分解能も向上しますが、視野は狭くなります。倍率と視野の関係性については右の図でご覧いただけます。このカメラを例1のNikon製対物レンズと三眼鏡筒に使用した場合、システム倍率は15倍となります。イメージングの領域は下記の通りになります。下のマウス腎臓の画像はすべて同じ対物レンズとカメラを使用して取得しました。カメラチューブのみ違う製品を使用しています。左から右の画像にいくにつれカメラチューブの倍率が下がっていますが、視野が広くなる分、細部も小さくなり見にくくなることが分かります。WFA4102)分解能のチュートリアル多くのイメージングにおいて、対物レンズの分解能は重要なパラメータです。このチュートリアルでは、対物レンズの分解能を定義するために使用されるさまざまな約束事について説明します。当社のサイトに掲載しているすべてのイメージング用対物レンズには、レイリー分解能の理論値を示しています。ここに示すそれ以外の基準に基づく記述方法は、情報提供の目的で提示しています。対物レンズの分解能は、物体の近接した構造を識別する性能を表します。これは多くの場合、2つの点光源で構成される物体を想定し、これらの2つの点光源を分解できる最小間隔を求めることによって理論的に定量化します。点光源をイメージングしてみると、単体の明るい点となることはなく、回折の影響を受けて幅の広い強度プロファイルとして現れます。このプロファイルはエアリーディスクとして知られ、強度の高い中央のピークと、それを囲む強度の低いリングから構成されます。そのため、2つの互いに近接する点光源から生成されるイメージは、2つの重なり合うエアリーディスクプロファイルから構成されることになります。したがって、対物レンズの分解能は2つのプロファイルを一意的に識別できる最小間隔によって決めることができます。どのような状態であれば2つのプロファイルが分解されたとするのかという点について、基本的な基準はありません。実際に使用されている基準は幾つかあります。顕微鏡イメージングの分野で最も一般的に使用されている基準としては、レイリーの基準とアッベの基準の2つがあります。その他の基準としては、天文学の分野でより一般的に用いられているスパローの基準があります。レイリーの基準レイリーの基準では、一方の強度プロファイルの最初の極小値の位置が、もう一方の強度プロファイルの最大値の位置と一致したときに、2つの重なり合うエアリーディスクプロファイルが分解されたとします[1]。エアリーディスクの最初の強度の極小値は、中心の最大値から半径1.22λf/Dの位置に生じることを示すことができます。ここで、λは光の波長、fは対物レンズの焦点距離、Dは入射瞳の直径です。0.5*D/f)を用いて、レイリー分解能は次の式で表されます。0.61λ/NAレイリー分解能に等しい距離だけ離れた2つのエアリーディスクの理想的なイメージを左下に示します。光源はインコヒーレント光源であると仮定しています。この図の2つの最大値を通る水平な線に沿って、その強度分布をグラフ化すると右側の図が得られます。この強度プロファイルの図における垂直の点線により、一方のエアリーディスクの最大値の位置と、もう一方のエアリーディスクの最初の極小値の位置が一致していることが分かります。2つの最大値の間には極小値があり、それにより2つの白いピークの間には灰色の領域が現れています。Enlarge左:2つの点光源がレイリー分解能によって分離されたとき、それらは分解されたとみなします。2つの白いピークの間に灰色の領域がはっきりと見えます。上:垂直の点線により、一方の強度プロファイルの最大値の位置が、もう一方の強度プロファイルの最初の極小値の位置と一致していることが分かります。当社では、ウェブサイトに掲載しているすべてのイメージング用対物レンズについて、そのレイリー分解能の理論値を個別の製品説明ページでご提示しています。アッベの基準アッベの理論では、画像形成を回折の二重プロセスとして表現します[2]。そのフレームワークでは、2つの構造が距離dだけ離れているとき、それらを分解するには少なくとも0次と1次の両方の回折光が対物レンズの開口部を通過する必要があるとします。λ/n*sin(α)で与えられます。ここで、αは対物レンズの半開口角、係数nはイメージング媒体の屈折率です。この結果は、実際の限界に対して2倍の過大評価をしています。理由は、0次光とともに対物レンズを通過しなければならない1次光は少なくとも1つあればよいわけですが、ここでは両方の1次光を通過させているためです。n*sin(α))を使用することで、有名なアッベの分解能限界が得られます。0.5λ/NA下の画像は、アッベの分解能限界で分離された2つのエアリーディスクを表しています。レイリー限界と比較して、原点における強度の減少を識別するのは大分困難になります。右側の強度分布図を見ると、中心の強度の減少はわずか2%です。最大値と中央の極小値の間のコントラストは観察可能ではありますが、レイリー限界と比較するとはるかに弱くなっています。上:このグラフでは2つの最大値の間に小さな強度の減少が見られます。スパローの基準2つの点光源の間の距離がレイリーまたはアッベの分解能基準に対応する場合、重ね合わせられた強度プロファイルにおける2つの最大値の間の原点に極小値が見えます。いった意味では、これらの評価基準では2つの点光源を分解することができています。点光源間の距離がアッベの分解能限界を超えてさらに小さくなると、2つの独立した最大値は1つの中央の最大値に一体化され、2つの光源からの寄与を個々に分解することができなくなります。スパローの基準では、中央の極小値が中央の最大値に変化したときに分解能限界に達したとします。スパローの分解能限界では、重ね合わせられた強度プロファイルの中心は平坦になります。これは、位置に関する微分係数が原点でゼロになることを意味します。原点でのこの1次微分係数は、重ね合わせられた強度プロファイルの極小値または最大値であるため、常にゼロです(厳密に言えば、これは2つの光源の強度が等しい場合にのみ当てはまります)。従って、原点の強度が極小値から最大値に変化するときにスパローの分解能限界に到達したことになるため、このときに2次微分係数の符号が正から負に変化する必要があります。このようにスパローの基準は2次微分係数に課される条件となり、2次微分係数がゼロのときに分解能限界に到達することになります[3]。この条件を2つのエアリーディスクが重ね合わせられた強度プロファイルに適用すると、スパロー分解能が次のように得られます。0.47λ/NA左下の画像は、スパローの分解能限界の距離に置かれた2つのエアリーディスクのイメージを示しています。上記のように2つのピークの間では強度が一定であり、原点での強度のくぼみはありません。右側のグラフでは、原点付近で強度が一定であることを確認できます。レイリーやアッベの限界とは異なり、原点で強度は減少しません。上:スパローの分解能限界では、重ね合わせられた強度分布は原点付近で一定になります。ここではスケールが1に規格化されています。Enlargeフルサイズ画像はこちらをクリックしてご覧ください。kΩ抵抗とダイオードを表面実装した回路基板の画像。リングライトFRI61F50の反射照明、カラーカメラ、および対物レンズTL1X-SAPを使用しています。対物レンズがテレセントリックレンズとして設計されているため、像の深さに関わらず倍率が一定に保たれます。Enlarge対物レンズTL1X-SAPには取り外し可能な波長板が付属しており、これを対物レンズの筒の先に磁石で取り付けることができます。nmにおいて軸上色収差を回折限界まで補正します。テレセントリックレンズとして設計されているため、視野内の物体の距離や位置に関わらず倍率は一定です。詳細は「テレセントリックレンズチュートリアル」をご覧ください。mmで、マシンビジョン用に適しています。付属の取り外し可能な波長板を落射照明系で使用すると、後方反射を抑えてコントラストを向上させることができます。波長板は対物レンズ筐体内の磁石で固定されます。倍率1倍の対物レンズ筐体上の白いマークと波長板上の黒い点は、波長板を回転させるときのガイドとなります。右の回路基板のフルサイズ画像はThorCam、ImageJ、またはその他のサイエンティフィックイメージング用ソフトウェアでご覧ください。一般的なイメージビュワーではこれらのイメージは正しく表示されない場合があります。nmにおいて軸上色収差を回折限界まで補正します。対物レンズは様々なイメージング手法において優れた性能を発揮し、試料の広い範囲を観察するのに便利です。mmと大きく、かつ視野全体にわたり細部を捉えることができます(図1と2参照)。mmですが試料内の一定の範囲を捉えることができます(下の図3および図4参照)。どちらの対物レンズも作動距離が長いため、マイクロマニピュレータを使用するのに十分なスペースを確保できます。下記画像はThorCam、ImageJほかのサイエンティフィックイメージングソフトウェアからご覧いただけます。一般的な画像ビューアをご使用の場合、正しく表示されない場合があります。Enlargeフルサイズ画像はこちらをクリックしてご覧ください。図1:対物レンズTL2X-SAP、白色照明、カラーカメラを使用して取得したゼブラフィッシュ胚の画像。ゼブラフィッシュの全長を捉えていますが、細部も見えています。クリックしてご覧ください。図2:対物レンズTL2X-SAPを用いて取得された日長石の画像。日長石の大部分を捉えながら、視野全体に渡り優れた分解能が得られています。Enlargeフルサイズ画像はこちらをクリックしてご覧ください。nmまで優れた透過特性を有しているため、多光子イメージングに適しています(詳細は「グラフ」タブをご覧ください)。対物レンズの分類については「対物レンズのチュートリアル」タブをご覧ください。mmと長いため、試料を操作するのに十分なスペースを確保することができます。各対物レンズに装備されている補正環を使用すると、水溶液や厚いカバーガラスを通してイメージングを行うときに生じる球面収差を、水浸や油浸を行わずに補正できます(「補正環」タブをご覧ください)。対物レンズTL15X-2Pは、再現性を向上させるために、補正環を固定するロック機構を備えています。Enlargeフルサイズ画像はこちらをクリックしてご覧ください。Health)なお、最適な性能を得るためには、システムのチューブレンズの前焦点面を対物レンズの開口絞りの位置に置いてください。多くの対物レンズでは、この絞りの位置は肩部分にある光学素子の位置に一致します。mmの位置にあります。この絞りを満たす状態でないと、ビネットが発生する場合があります。mmの位置にあります。mmとする必要があります。)をクリックすると、その配置図を見ることができます。0.75内ネジが窪んだ位置にある対物レンズ用ホルダ(レボルバ)には、適切に接続できない場合があります。0.75の外ネジと内ネジが付いた真鍮製顕微鏡アダプタM32M32Sをご使用いただくと、対物レンズとマウントを接続できるようになります。右下のマウスの脳画像のフルサイズ画像は、ThorCamやImageJなどのサイエンティフィックイメージング用ソフトウェアでご覧ください。一般的なイメージビュワーではこれらのイメージは正しく表示されない場合があります。