スーパーアポクロマート対物レンズ


  • Infinity-Corrected Dry Microscope Objectives
  • Super Apochromatic Axial Color Correction
  • 1X, 2X, 4X, or 10X Magnification

TL10X-2P

10X Super Apochromat Objective
for Two-Photon Microscopy

TL2X-SAP

2X Super Apochromat Objective

TL1X-SAP

1X Super Apochromat Objective 

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Super Apochromatic Microscope Objectives
Microscopy Objectives, Dry
Microscopy Objectives, Oil Immersion
Physiology Objectives, Water Dipping or Immersion
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VIS and NIR Focusing Objectives
Scan Lenses and Tube Lenses
Scan Lenses
Infinity-Corrected Tube Lens
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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。 詳細は「倍率&視野 」タブをご参照ください。

アイコン等について
info iconこちらのページの対物レンズのZemax 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。

Click for Details
当社では、全てのスーパーアポクロマート対物レンズで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)。

特長

  • 無限遠補正、スーパーアポクロマート補正
  • 反射防止(AR)コーティング
    • 倍率1倍の対物レンズ:420 nm~700 nm
    • 倍率2倍および4倍の対物レンズ:350 nm~700 nm
    • 倍率10倍の対物レンズ:400 nm~1300 nm
  • 最大開口数(NA):0.5
  • 明視野、蛍光、多光子、および共焦点イメージングに適しています。
  • 倍率は200 mmチューブレンズ使用時の仕様

当社のスーパーアポクロマート対物レンズを使用すると、可視域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。対物レンズは焦点距離が200 mmのチューブレンズ用に設計されており、透過率向上のためにARコーティングされた光学素子が用いられています。倍率が1倍の対物レンズはマシンビジョンの用途に適しており(「テレセントリックレンズチュートリアル」タブ参照)、倍率が2倍および4倍の対物レンズは 開口数(NA)が大きいため、ワイドフィールド観察に適しています。また倍率が10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。こちらの対物レンズの作動距離は7.77 mmと長く、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」のタブをご覧ください)。なお、こちらの対物レンズは水浸(Water Dipping、Water Immersion)や油浸(Oil 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、作動距離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。異なるネジ規格への取付けについては当社の対物レンズ用ネジアダプタのページをご覧ください。

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取り付ける場合には、同焦点距離エクステンダが必要な場合があります。この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。

Item #TL1X-SAPaTL2X-SAPTL4X-SAPTL10X-2P
Specifications
Magnificationb1X2X4X10X
Numerical Aperture (NA)0.030.100.200.5
AR Coating Range420 - 700 nm350 - 700 nm400 - 1300 nm
AR Coating Reflectance
Per Surface
Ravg < 0.5% @ 0° AOIRabs < 2.5%
(400 - 450 nm)
Rabs < 1.75%
(450 - 1300 nm)
@ 0° - 25° AOI
Total Transmisison
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Raw Data
Icon
Raw Data
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Raw Data
Icon
Raw Data
Axial ColorDiffraction Limited over 440 - 700 nmcDiffraction Limited over 400 - 750 nmc
Field of ViewØ22 mmØ11 mmØ5.5 mmØ2.2 mm
Working Distanced8.0 mm56.3 mm17.0 mm7.77 mm
Effective Focal Length (EFL)200 mm100 mm50 mm20 mm
Entrance Pupil Diameter12 mme20 mme20 mme20 mmf
Parfocal Lengthd95.0 mm95.0 mm60.0 mmg95.0 mm
Diameterd32.6 mm
(Without Wave Plate)
30.5 mm43.2 mm
34.5 mm
(With Wave Plate)
Lengthd85.5 mm
(Without Wave Plate)
43.5 mm46.4 mm90.4 mm
90.6 mm
(With Wave Plate)
Housing ThreadsM25 x 0.75M32 x 0.75
Thread Depth3.8 mm3.2 mm3.6 mm3.2 mm
Field Numberh22
Design Tube Lens Focal Lengthi200 mm
Cover Glass Thickness0 - 5.0 mm0 - 5.0 mm0 - 5.0 mm0 - 2.6 mm
Recommended Microscopy Techniques
Confocal
Two-Photon---
Brightfield
Darkfield
Dodt
DIC-
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。
  • 倍率は焦点距離200 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。
  • 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。
  • 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。
  • 対物レンズTL4X-SAPについては、同焦点距離エクステンダPLE351に取り付けることで、このページの同焦点距離が95.0 mmの対物レンズと同焦点距離を合致させることができます。
  • 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。

寸法図

倍率が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。


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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。

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このAxial 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。

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ストレールレシオは光学イメージ成形品質の定量測定値です。TL1X-SAPの視野に渡るストレールレシオが上のグラフで示されています。

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こちらのグラフでは対物レンズの動作波長範囲全体におけるTL1X-SAPのストレールレシオを示しています。

倍率が2倍の対物レンズの性能グラフ

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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。

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このAxial 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。

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ストレールレシオは光学イメージ成形品質の定量測定値です。TL2X-SAPの視野に渡るストレールレシオが上のグラフで示されています。

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こちらのグラフでは対物レンズの動作波長範囲全体におけるTL2X-SAPのストレールレシオを示しています。

倍率が4倍の対物レンズの性能グラフ

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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。

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このAxial 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。

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ストレールレシオは光学イメージ成形品質の定量測定値です。TL4X-SAPの視野に渡るストレールレシオが上のグラフで示されています。

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こちらのグラフでは対物レンズの動作波長範囲全体におけるTL4X-SAPのストレールレシオを示しています。

倍率が10倍の対物レンズの性能グラフ

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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。

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このAxial 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。

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ストレールレシオは光学イメージ成形品質の定量測定値です。TL10X-2Pの視野に渡るストレールレシオが上のグラフで示されています。

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こちらのグラフでは対物レンズの動作波長範囲全体におけるTL10X-2Pのストレールレシオを示しています。

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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の群遅延分散を示しています。 
Chromatic Aberration Correction per ISO Standard 19012-2
Objective ClassCommon AbbreviationsAxial Focal Shift Tolerancesa
AchromatACH, ACHRO, ACHROMATC' - δF'| ≤ 2 x δob
Semiapochromat
(or Fluorite)
SEMIAPO, FL, FLUC' - δF'| ≤ 2 x δob
F' - δe| ≤ 2.5 x δob
C' - δe| ≤ 2.5 x δob
ApochromatAPOC' - δF'| ≤ 2 x δob
F' - δe| ≤ δob
C' - δe| ≤ δob
Super ApochromatSAPOSee Footnote b
  • 479.99 nm (e-line)、546.07 nm (F'-line)および643.85 nm (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。理論的な焦点距離はδob = (n*λe)/(2*NA^2)で与えられます。ここでn は物体空間内の媒質の屈折率、NAは対物レンズの開口数、λeは479.99 nm (e-line)です。
  • スーパーアポクロマートレンズについては、現在はISO 19012-2: Microscopes -- Designation of Microscope Objectives -- Chromatic Correctionでは定義されていません。

顕微鏡用対物レンズの各部名称
各部名称をクリックすると詳細をご覧いただけます。

Parts of a Microscope ObjectiveThread DepthShoulderCorrection CollarLabel AreaMagnification IdentifierImmersion IdentifierIris RingParfocal Length TextWorking Distance TextRetraction Stopper

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。

対物レンズの種類と収差補正

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。

また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。

4種類の一般的な対物レンズを右表に示します。このうち3種類のみがISO 19012-2: Microscopes -- Designation of Microscope Objectives -- Chromatic Correctionで定義されています。

浸漬方法
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。

Immersion Methods DryDippingImmersion

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。ドライ対物レンズは空気中で使用しますが、液浸(DippingまたはImmersion)対物レンズは対物レンズと試料の間に液体を介在させて使用するように設計されています。

用語解説
後方焦点距離と無限遠補正後方焦点距離は、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。

なお、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。
入射開口対物レンズを適切に機能させるために使用すべきビーム径を表す測定値です。

Entrance Aperture = 2 × NA × Effective Focal Length(入射開口 = 2 × 開口数(NA) × 有効焦点距離)
視野数と視野視野数は、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。

Field Number = Field of View Diameter × Magnification(視野数= 視野直径 × 倍率)
倍率対物レンズの倍率(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。

M = L / EFL .

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(NA)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。

NA = ni × 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。典型的な媒質は空気ですが、水や油などほかの物質の場合もあります。
作動距離
作動距離(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。

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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。

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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。

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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。

最も一般的な標準のカバーガラス#1.5は、厚さが0.17 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。なお、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。例えば、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。


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上のグラフは、632.8 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。厚さ0.17 mmの一般的なカバーガラスを使用する場合、NA 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。

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ラベルの位置は、通常対物レンズ本体の中央部です。このラベルはISO 8578: Microscopes -- Marking of Objectives and 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。

  • ブランド名/メーカ名
  • 収差補正(対物レンズの種類)
  • 倍率
  • 開口数(NA)
  • 後方焦点距離(無限遠補正)
  • 適切なカバーガラスの厚さ
  • 作動距離

また、ラベルには対物レンズの仕様波長範囲、特殊な機能、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。

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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。

Magnification Identifier Color Ring
Codes per ISO 8578
Black1X or 1.25XLight Green16X or 20X
Grey1.6X or 2XDark Green25X or 32X
Brown2.5X or 3.2XLight Blue40X or 50X
Red4X or 5XDark Blue63X or 80X
Orange6.3X or 8XWhite100X, 125X, or 160X
Yellow10X or 12.5X

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Immersion Identifier Color Ring Codes
per ISO 8578
NoneDry
BlackOil
WhiteWater
OrangeGlycerol
RedOthers

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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Immersion Identifier Color Ring Codes
per ISO 8578
NoneDry
BlackOil
WhiteWater
OrangeGlycerol
RedOthers

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。

ISO 8578: Microscopes -- Marking of Objectives and 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。

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Immersion Identifier Color Ring Codes
per ISO 8578
NoneDry
BlackOil
WhiteWater
OrangeGlycerol
RedOthers

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。

ISO 8578: Microscopes -- Marking of Objectives and 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。

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Immersion Identifier Color Ring Codes
per ISO 8578
NoneDry
BlackOil
WhiteWater
OrangeGlycerol
RedOthers

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。浸液には水、油( 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。しかし、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。ISO 8578: Microscopes -- Marking of Objectives and 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。


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厚さ#1.5(0.17 mm)、屈折率1.51のカバーガラスによる画質への影響(波長は632.8 nm)
2-Photon Objective Focusing with Spherical Correction
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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。右のグラフは、波長632.8 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。カバーガラスが典型的な厚さである0.17 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。 例として、対物レンズTL10X-2Pからの光が右下の図のように空気(7.30 mm)、カバーガラス(0.17 mm)、および食塩水(1.00 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)。

光学的厚さの設定値 = ∑txnx 

t1n1 + t2n2 = 0.17 mm × 1.51 + 1.00 mm × 1.33 = 1.59 mm

Examples of Optical Thickness Calculationsa
Glass Thickness
(n = 1.51)
Water Thickness
(n = 1.33)
Optical Thickness
Collar Setting
0.00 mm0.00 mm0.00 mm
0.50 mm0.00 mm0.76 mm
0.17 mm1.00 mm1.59 mm
0.17 mm3.00 mm4.25 mm
  • 光学的厚さの計算では空気は無視されています。

TL10X-2P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。それらは厚さ0.17 mmの標準的なカバーガラス用に設計されていますが、NAが小さいので(0.2以下)、厚さ0~0.5 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(軸外の物点から開口絞りの中心を通る光線)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、レンズの前側焦点面で開口を絞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。主光線が入射瞳の中心を透過するので、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。 

Telecentric Lens Schematic
図1: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。

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、レンズの後側焦点面で開口を絞ることにより実現し、その結果、射出瞳が無限遠なります。主光線が射出瞳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。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。図2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。

Telecentric Lens Schematic
図2:両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・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3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2ならびに図3のレンズはともに同じ仕様のレンズを使用しています。しかし、開口絞りの位置に相違があります。

Non-Telecentric Lens Schematic
図3:標準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・像面側両方の光軸に対して平行ではありません。つまり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。

イメージ例
図4はテレセントリックレンズで撮像した写真、図5は、標準的なレンズで撮像した写真です。テレセントリックレンズで撮像したイメージでは、2つのネジが光軸に沿って約45 mm離れているのにもかかわらず、同じ高さに見えます。標準的なレンズで撮像したイメージでは、2つのネジの高さが違って見えるので、マシンビジョンにおいては不正確な寸法が測定されます。

Telecentric Machine Vision Lenses
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図4:0.128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。同じサイズのものが同じ物体面にあるように見えますが、実際は光軸に沿って約45 mm離れています。
Telecentric Machine Vision Lenses
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図5:カメラレンズMVL7000で撮像した同規格のキャップスクリュ。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。
Widefield Viewing Optical Path
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。
Magnification & FOV Calculator
ManufacturerTube Lens
Focal Length
Leicaf = 200 mm
Mitutoyof = 200 mm
Nikonf = 200 mm
Olympusf = 180 mm
Thorlabsf = 200 mm
Zeissf = 165 mm

緑色の欄のメーカはf = 200 mmのチューブレンズを使用しておりません。

倍率と試料領域の計算方法

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。なお、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。

下記の例をお手持ちの顕微鏡に応用する場合には、上のMagnification and FOV 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。

例1:カメラの倍率
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。倍率が20倍のNikon製対物レンズと倍率が0.75倍のNikon製カメラチューブを使用している場合、カメラの倍率は20倍 × 0.75倍 = 15倍となります。

例2:三眼鏡筒の倍率
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。倍率が20倍のNikon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ている場合、接眼レンズでの倍率は20倍 × 10倍 = 200倍となります。なお、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。

メーカが異なる対物レンズと顕微鏡を使用する場合

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。

Equation 1(Eq. 1)

ここでDesign Magnificationは対物レンズに印字されている倍率、fTube Lens in Microscopeは使用する顕微鏡内のチューブレンズの焦点距離、fDesign Tube Lens of ObjectiveはDesign 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。

Equation 2

Olympus製対物レンズの有効倍率は22.2倍で、三眼鏡筒の接眼レンズの倍率は10倍なので、接眼レンズでの倍率は、22.2倍 × 10倍 = 222倍となります。


Image Area on Camera

カメラでイメージングする試料領域

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。

Equation 5(Eq. 2)

カメラセンサの寸法はメーカが提供しています。また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。

例4:試料領域
当社のサイエンティフィックカメラ1501M-USB内のカメラセンサの寸法は8.98 mm × 6.71 mmです。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。

Equation 6

試料領域例

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。ただし、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。

Image with 1X Camera Tube
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倍率1倍のカメラチューブで取得(型番 WFA4100)
Image with 1X Camera Tube
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倍率0.75倍のカメラチューブで取得(型番 WFA4101)
Image with 1X Camera Tube
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倍率0.5倍のカメラチューブで取得(型番 WFA4102)
ESK22 SmartPack Packaging
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Old Objective Packaging
ESK22 SmartPack Packaging
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New Objective Packaging

Smart Pack Goals

  • Reduce Weight of Packaging
  • Increase Usage of Recyclable Materials
  • Improve Packing Integrity
  • Decrease Shipping Costs

Thorlabs' Smart Pack Initiative is aimed at minimizing waste while providing adequate protection for our products. By eliminating any unnecessary packaging, implementing design changes, and utilizing eco-friendly materials, this initiative seeks to reduce the environmental impact of our product packaging.

The new super achromatic microscope objective packaging is made from over 60% recycled paper products and weighs 25.44 g less than the old packaging. The transition from foam and non-recycled cardboard to recycled paper products results in a 68.05% reduction in the amount of CO2 produced per kg of packing materials. All products on this page have transitioned, or are in the process of transitioning to recycled paper.

As we move through our product line, we will indicate re-engineered, eco-friendly packaging with our Smart Pack logo, which can be seen in the image to the right.


Posted Comments:
Xindong Song  (posted 2021-02-25 16:31:18.73)
Hi Thorlabs, we are very interested in getting the TL10X-2P objective for in vivo 2p imaging. But before we place the order, we wonder if we can talk to any other customers about their experience with the objective. Thank you.
YLohia  (posted 2021-03-05 10:00:19.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. Unfortunately, we cannot share customer information due to privacy concerns. That being said, you can look through publicly available literature for mentions of this lens and contact the authors of those papers. For example, here is a Google Scholar search with a few relevant results: https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C31&q=TL10X-2P&btnG=
Michael Orger  (posted 2020-11-06 06:51:53.37)
Hi, Can you define Forward and Reverse for the TL10X-2P zemax black box files? It seems to be the opposite of what I expect, but I am not sure if it is a misunderstanding on my part. Thanks!
asundararaj  (posted 2020-11-10 09:40:01.0)
Thank you for contacting Thorlabs. Forward is typically defined as sending a collimated light into the objective, and the reverse is defined as sample being on the object side. Forward is always from collimation to focus.
Gabriel Martins  (posted 2019-07-17 06:54:01.707)
good morning, do you have information on how the 10x performs with cleared samples, ie, samples in medium with refractive index of ~1.52? Would it be possible to test the objective with our samples? Thanks in advance, Gaby
asundararaj  (posted 2019-07-23 10:08:15.0)
Thank you for contacting Thorlabs. Yes, the TL10X-2P objective can be used with cleared samples. You would need to set the spherical collar to the appropriate setting. You can find a procedure for calculating the correct setting in the Correction Collar tab of this page. I have contacted you directly about being able to offer a loan unit.
Denis Pristinski  (posted 2019-07-12 12:53:38.397)
Is Zemax black box model coming for TL10X-2P?
YLohia  (posted 2019-07-16 09:02:38.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The Zemax model for this can be found here : https://www.thorlabs.com/_sd.cfm?fileName=TTN142896-S02.zar&partNumber=TL10X-2P
a.scagliola2  (posted 2018-11-05 12:38:56.0)
Do you have a model of the objective with the principal planes?
nbayconich  (posted 2019-03-04 01:17:21.0)
Thank you for contacting Thorlabs. The principal plane will be located approximately 16mm in front of the objective lens or 16mm after the m25 x0.75 threading. I will reach out to you directly with more information.
a.andreski  (posted 2017-11-28 15:40:24.44)
Do these objectives have a flat field of view (are they plan)? If I use the TL2X-SAP with a TTL100A tubelens, what is the maximum object field of view that is possible without abberations? Thanks.
tfrisch  (posted 2017-12-15 04:35:36.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The Field of View will be flat, yes. TL2X-SAP will be diffraction limited over its full Field of View. I will reach out to you directly with details on the Strehl ratio.
ludoangot  (posted 2016-11-07 15:31:29.6)
Which tube lens do you recommend to match the extended transmission of these microscope lenses in the deep blue / UV (your recent TTL200 is for 400 to 700nm)?
tfrisch  (posted 2016-11-10 10:24:31.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. I would typically recommend TTL200 which performs well over the range of TL2X-SAP and TL4X-SAP. You can see some performance graphs here: https://www.thorlabs.us/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=5834&tabname=Graphs

スーパーアポクロマートテレセントリック対物レンズ、波長板付き

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フルサイズ画像はこちらをクリックしてご覧ください。
10 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。
  • マシンビジョンに適した対物レンズ
  • テレセントリックレンズとして設計、後方反射低減用の波長板付き
  • M25 x 0.75ネジ

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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。

スーパーアポクロマート対物レンズTL1X-SAPは、440 nm~700 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。こちらの対物レンズの視野はØ22 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。

Key Specifications
Item #AR Coating
Wavelength Range
Mag.Numerical
Aperture
Working
Distance
Parfocal
Length
Cover Glass
Thickness
ThreadingRecommended Microscopy Techniques
ConfocalTwo-PhotonBrightfieldDarkfieldDodtDICFluorescence
TL1X-SAP420 - 700 nm1X0.038.0 mma95.0 mma0 - 5.0 mmM25 x 0.75-
  • 波長板を付けた状態での値
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
TL1X-SAP Support Documentation
TL1X-SAP1X Super Apochromatic Microscope Objective, 0.03 NA, 8.0 mm WD
¥254,410
Lead Time

スーパーアポクロマート対物レンズ

  • 低光量およびワイドフィールド観察に適した高NAレンズ
  • M25 x 0.75ネジ

こちらの汎用の対物レンズは、400 nm~750 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。対物レンズTL2X-SAPの視野はØ11 mmと広く、ゼブラフィッシュ胚の全長を捉えることができます(下の図1参照)。TLX4X-SAPの倍率は4倍で、倍率2倍の対物レンズよりも分解能が高く、視野はØ5.5 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2および図3参照)。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。

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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。
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図2:DICイメージングのセットアップで対物レンズTL4X-SAPとモノクロカメラを用いて取得した双子葉植物の花芽の画像
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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3:GFPで標識されたマウス網膜の共焦点蛍光画像。対物レンズTL4X-SAPを使用。
Key Specifications
Item #AR Coating
Wavelength Range
Mag.Numerical
Aperture
Working
Distance
Parfocal
Length
Cover Glass
Thickness
ThreadingSuitable Microscopy Techniques
ConfocalTwo-PhotonBrightfieldDarkfieldDodtDICFluorescence
TL2X-SAP350 - 700 nm2X0.1056.3 mm95.0 mm0 - 5.0 mmM25 x 0.75-
TL4X-SAP350 - 700 nm4X0.2017.0 mm60.0 mm0 - 5.0 mmM25 x 0.75-
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
TL2X-SAP Support Documentation
TL2X-SAP2X Super Apochromatic Microscope Objective, 0.1 NA, 56.3 mm WD
¥157,556
Lead Time
TL4X-SAP Support Documentation
TL4X-SAP4X Super Apochromatic Microscope Objective, 0.2 NA, 17.0 mm WD
¥273,333
5-8 Days

スーパーアポクロマート対物レンズ、補正環付き

  • 2光子顕微鏡に適したドライ対物レンズ
  • 補正環により様々な媒質中の試料にも使用可能
  • M32 x 0.75ネジ

倍率が10倍のスーパーアポクロマート対物レンズTL10X-2Pは、他の対物レンズと同様に可視域において回折限界性能まで軸上色収差の補正を行い、さらに1300 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(詳細については「グラフ」タブをご覧ください)。開口数が大きい(NA 0.50)ことは2光子蛍光信号を集光するのに適しており、また作動距離が長い(7.7 mm)ために試料を操作する器具を配置するのに十分なスペースを確保することができます。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行うイメージングで生じる球面収差を、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)。

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側の焦点面をTL10X-2Pの開口絞りに置いてください。 この対物レンズの開口絞りは肩の部分から42 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。例えば当社のチューブレンズTTL200MPの焦点面は、チューブレンズの肩部分から228 mmの位置にあります。従って、チューブレンズの前の光学素子から対物レンズTL10X-2Pの肩部分までの物理的な距離は186 mmとする必要があります。この例は下で図解されています。

右下でダウンロードいただけるマウスの脳のフルサイズ画像はThorCam、ImageJ、その他のサイエンティフィックイメージングソフトウェアでご覧ください。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。

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フルサイズ画像はこちらクリックしてご覧ください。
DAPI(405 nm)およびAlexa 488 Anti-Neurofilamentでタグ付けされた野生型マウスの脳切片(30 µm) (画像提供:Lynne Holtzclaw of the National Institutes of Health)
Alignment Diagram of TL10X-2P Objective and TTL200MP Tube Lens
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この図は、入射瞳を完全に満たす状態にするには、チューブレンズTTL200MPに対してTL10X-2Pをどのような位置に置くべきかを
示しています。
Key Specifications
Item #AR Coating
Wavelength Range
Mag.Numerical
Aperture
Working
Distance
Parfocal
Length
Cover Glass
Thickness
ThreadingSuitable Microscopy Techniques
ConfocalTwo-PhotonBrightfieldDarkfieldDodtDICFluorescence
TL10X-2P400 - 1300 nm10X0.507.77 mm95.0 mm0 - 2.6 mmM32 x 0.75-
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
TL10X-2P Support Documentation
TL10X-2PCustomer Inspired! 10X Super Apochromatic Microscope Objective, 0.5 NA, 7.77 mm WD
¥950,690
Lead Time