東京工業大學成功設計出了一款具有大數值孔徑（NA）且校準了所有像差的物鏡「虎藤鏡」（TORA-FUJI mirror）。虎藤鏡在繼承了上一代物鏡實施的耐環境性能、大數值孔徑及徹底消除色差的基礎上，還新增加了對所有單色像差進行校準的功能，由此確保了寬闊的視野，實施了「終極」性能。雖然製作虎藤鏡遭遇了不少困難，但透過反複試制和設計，目前已經接近完成狀態。
東京工業大學2017年就開發了冷凍螢光電子顯微鏡，能以1nm的精度確定單個色料分子的三維位置。由於這種顯微鏡的視野爲數微米，比細胞的尺寸還小1位數，所以難以應用於生物系統。爲此，當時還是碩士生的虎谷泰靖開始着手新物鏡的設計。最終，成功在維持優異的光學性能的同時，將視野按面積比擴大到了600倍，設計出了適合觀察生物系統的「虎藤鏡」。 虎藤鏡成功的關鍵在於，物鏡的設計採用了非主流的反射光學系。
相關研究成果已於2019年7月15日在美國物理可用能學會的期刊《應用物理可用能學快報》（Applied Physics Letters）的網路速報版上公開。
圖1爲歷代冷凍電鏡的物鏡照片。從第一代（金鏡，2005年）開始算起，虎藤鏡已經經過了八代的隊形變換，經過了14年的歷程。
圖1：歷代冷凍物鏡的照片。左上方的數位表示代數。每代冷凍物鏡均根據開發的學生和研究人員的姓名命名，分別爲1.金鏡、2.藤原金鏡Ⅰ、3.藤原金鏡Ⅱ、4.藤原鏡、5.藤原熒石鏡Ⅰ、6.藤原熒石鏡Ⅱ、7.藤原非球面鏡、8.稻川鏡、9.虎藤鏡。圖中比例尺爲15mm。
圖2是虎藤鏡的光學配置。虎藤鏡是由球面鏡和非球面鏡構成的反射型物鏡。球面鏡和非球面鏡是在一塊石英玻璃表面塗覆鋁膜一體模製的，因此實施了1.優異的耐環境性能（能在從極低溫到室溫的大溫度範圍及強磁場環境下使用），2.徹底消除了色差。另外，透過採用非球面鏡，還擴大了設計範圍，在3. 維持大數值孔徑的同時，4. 校準了所有單色像差，5. 確保了寬闊的視野。
上一代的稻川鏡中殘存了4和5的課題。此次，研究小組從零開始重新設計，成功設計出了具有1～5優點的虎藤鏡。虎藤鏡採用由非球面和球面構成的複雜結構，而且對研磨公差要求嚴格，其製作程序相當困難。
圖2：虎藤鏡的光學配置與5大優點
預計在不久的將來，可利用虎藤鏡在分子水平觀察到前人未探索過的生命現象。從中獲得的奈米級別空間資訊，或許能連接起人類迄今爲止積累的龐大的生命科學資訊。由此，對生物的瞭解將迅速進步，能解開更多的生命奧祕。
（日文新聞發佈全文）
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
