論文の概要: A Robust COTS Objective for Diffraction-Limited, High-NA, Long Front Working Distance Imaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.15786v1
- Date: Mon, 21 Jul 2025 16:40:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-22 20:51:32.491399
- Title: A Robust COTS Objective for Diffraction-Limited, High-NA, Long Front Working Distance Imaging
- Title（参考訳）: 回折制限高NA, 長距離作業距離イメージングのためのロバストCOTS
- Authors: Jiafeng Cui, Gilles Buchs, Christopher M. Seck,
- Abstract要約: 本研究では,高開口(NA)と長距離作業距離イメージングの両方を必要とする用途に最適化された頑健な対物レンズを提案する。
異なるコリメーションと再焦点を必要とする従来の設計とは異なり、我々のアプローチは単一のレンズ群を用いて画像光を直接後方焦点面に収束させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a robust objective lens optimized for applications requiring both high numerical aperture (NA) and long front working distance imaging comprised of all commercial-off-the-shelf (COTS) singlet lenses. Unlike traditional designs that require separate collimation and refocusing stages, our approach directly converges imaged light to the back focal plane using a single lens group. Our configuration corrects spherical aberrations and efficiently collects light to achieve diffraction-limited performance across a wide range of wavelengths while simplifying alignment and assembly. Using this approach, we design and construct an example objective lens that features a long front working distance of 61 mm and a clipped NA of 0.30 (limited by an aperture in our experimental setup). We experimentally verify that it achieves monochromatic diffraction-limited resolution at wavelengths from 375 nm to 866 nm without requiring replacement of the lenses or changing the inter-lens spacings, and its performance remains robust across a 46 mm range variation in total length (by adjusting mainly the back working distances). Additionally, we develop a quantitative method to measure the field of view (FOV) using an experimentally-calibrated pinhole target. Under 397 nm illumination (i.e. from $^{40}$Ca$^+$ ion fluorescence), the objective achieves a resolution of 0.87 $\mu$m with a 540 $\mu$m FOV. This robust, all-COTS, and versatile design is well-suited for a broad range of experiments, supporting high-precision measurements and exploring quantum phenomena.
- Abstract（参考訳）: 本報告では,COTS (Commercial-off-the-Shelf) 単眼レンズからなる高開口(NA)と長距離作業距離イメージングの両方を必要とする用途に最適化された頑健な対物レンズを提案する。
異なるコリメーションと再焦点を必要とする従来の設計とは異なり、我々のアプローチは単一のレンズ群を用いて画像光を直接後方焦点面に収束させる。
球面収差を補正し,光を効率よく収集し,様々な波長で回折制限性能を実現するとともに,アライメントとアライメントを簡素化する。
提案手法を用いて,61mmの長い前方作業距離と0.30のクリッピングNA(実験装置の開口に制限される)を特徴とする対物レンズを設計・構築する。
レンズの交換やレンズ間間隔の変更を必要とせず, 波長375nmから866nmの波長で単色回折限界分解能を達成できることを実験的に検証した。
さらに,実験的に校正されたピンホールターゲットを用いて視野(FOV)を測定する定量的手法を開発した。
397nmの照明(すなわち$^{40}$Ca$^+$イオン蛍光)の下では、目的は0.87$\mu$mと540$\mu$m FOVである。
この頑丈で全COTSで汎用的な設計は幅広い実験に適しており、高精度な測定と量子現象の探索を支援している。
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