(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレンズを備える光学的伝達システムであって、
該光学的伝達システムは、試料（４）の選択された領域（３）を対象物面（９）から第２の媒体（７）内にある中間像面（１０）に結像するように構成されており、
該試料（４）は、該対象物面（９）にある第１の媒体（５）内で、少なくとも部分的に平行平面のプレート（６）として構成された試料支持体上または試料支持体内に配置されており、
結像の際に該平行平面のプレート（６）は、該光学的伝達システムと該試料（４）の領域（３）との間に存在し、
該対象物面（９）と該中間像面（１０）は、該伝達システムの光軸（８）と０°よりも大きく９０°よりも小さい角度を形成する、前記光学的伝達システムにおいて、
該光学的伝達システムは、該試料（４）の領域（３）に対して、該試料（４）の領域（３）が該光学的伝達システムの試料にもっとも近いレンズ（１）の焦点距離内に存在し、かつ該中間像面（１０）と該対象物面（９）とが該光学的伝達システムの同じ側に存在するように位置決めされている、光学的伝達システム。
【請求項２】
２つの回転対称のレンズ（１，２）をさらに備え、
前記２つの回転対称のレンズ（１，２）のうちの好ましくは少なくとも１つに、非球面に成形された面が設けられている、請求項１に記載の光学的伝達システム。
【請求項３】
前記試料（４）の領域（３）は、Ｍ＝ｎ１／ｎ２・ξの倍率で結像されるように構成されており、
ｎ１は前記第１の媒体（５）の屈折率であり、ｎ２は前記第２の媒体（７）の屈折率であり、ξは好ましくは０．５から２の間にある自由に選択可能な因数である、請求項１または２に記載の光学的伝達システム。
【請求項４】
因数ξ＝１であり、したがって前記試料（４）の領域（３）は対象物に忠実に結像可能であること、および
開口角は少なくとも７５°、好ましくは８３°であること、のうちの少なくとも一方を含む請求項３に記載の光学的伝達システム。
【請求項５】
試料（４）の領域（３）を結像するための顕微鏡であって、
該試料（４）は、対象物面（９）にある第１の媒体（５）内で、少なくとも部分的に平行平面のプレート（６）として構成された試料支持体上または試料支持体内に配置されており、
少なくとも１つのレンズを備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学的伝達システムを含み、該光学的伝達システムは、該試料（４）の領域（３）を該対象物面（９）から第２の媒体（７）内にある中間像面（１０）に結像し、
該平行平面のプレート（６）は、該光学的伝達システムと該試料（４）の領域（３）との間に存在し、
該対象物面（９）と該中間像面（１０）は、該伝達システムの光軸と０°から９０°の角度を形成し、
少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ（１２）は、該第２の媒体（７）内にある該中間像面（１０）からの結像、または該中間像面（１０）への結像のために構成された顕微鏡結像システムおよび照明システムの一部のうちの少なくとも一方であり、
該少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ（１２）の光軸は該中間像面（１０）に対して垂直であり、該少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ（１２）は該中間像面（１０）にフォーカスされており、
該試料（４）の領域（３）は、該光学的伝達システムの試料にもっとも近いレンズの焦点距離内にあり、
該中間像面（１０）と該対象物面（９）は、該光学的伝達システムの同じ側に存在する、顕微鏡。
【請求項６】
前記少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ（１２）の開口数ＮＡＭは、前記光学的伝達システムの開口数ＮＡ０よりも大きくない、請求項５に記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記光学的伝達システムの試料にもっとも近いレンズ（１）と前記平行平面のプレート（６）との間の領域は、前記光学的伝達システムに対する浸漬媒体としての第３の媒体により満たされており、該第３の媒体は好ましくは、前記第１の媒体（５）に類似するかまたは同じ光学的屈折特性を有する、請求項５または６に記載の顕微鏡。
【請求項８】
前記第１の媒体（５）と前記第３の媒体は浸漬媒体、好ましくは水、グリセリンまたはオイルであり、
前記第２の媒体（７）は空気である、請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記光学的伝達システムを収容し、架台、試料台および試料支持体のうちの少なくとも１つに対して固定するためのホルダを含み、
前記顕微鏡対物レンズ（１２）は、
フォーカシングのために好ましくは内部フォーカシング手段を有すること、およびその光軸に沿って前記光学的伝達システムに対して移動可能であることのうちの少なくとも１つを含む、請求項５乃至８のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの顕微鏡対物レンズは乾燥対物レンズとして構成されている、請求項５乃至９のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ（１２）の光軸が好ましくは前記平行平面のプレート（６）の大きな面の垂線に対して平行である前記光学的伝達システムの光軸（８）と形成する角度は、自由に調整可能である、請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ（１２）の光軸は、前記光学的伝達システムの光軸（８）とゼロとは異なる角度を形成し、前記少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ（１２）は、前記光学的伝達システムを基準にして前記光学的伝達システムの光軸（８）を中心に回転可能である、請求項５乃至１１のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項１３】
ライトシート顕微鏡として構成されており、
前記試料（４）をライトシートによって照明するために照明対物レンズ（１３）として構成された第１の顕微鏡対物レンズと、前記試料（４）の領域（３）から放射される光を検出するために検出対物レンズ（１４）として構成された第２の顕微鏡対物レンズとを備え、
該照明対物レンズ（１３）と該検出対物レンズ（１４）の光軸は、ゼロとは異なる角度、好ましくは９０°を形成する、請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項１４】
前記照明対物レンズ（１３）、前記光学的伝達システムおよび前記検出対物レンズ（１４）の光軸は１つの平面内にある、請求項１３に記載の顕微鏡。
【請求項１５】
前記検出対物レンズの光軸（１５）は、前記光学的伝達システムの光軸（８）に対して固定されており、前記照明対物レンズ（１３）は、前記検出対物レンズ（１４）の光軸を基準にしてこれを中心に相対的に回転可能である、請求項１２を引用しない請求項１３または１４に記載の顕微鏡。
【請求項１６】
前記照明対物レンズ（１３）の光軸（１６）は、前記光学的伝達システムの光軸（８）と第１の平面を形成し、
前記検出対物レンズ（１４）の光軸（１５）は、前記光学的伝達システムの光軸（８）と第２の平面を形成し、該第２の平面は、該第１の平面と、好ましくは１２０゜である所定の角度の下で交差し、
前記顕微鏡は、
第３の顕微鏡対物レンズをさらに備え、
該第３の顕微鏡対物レンズの光軸は、前記伝達システムの光軸（８）と第３の平面を形成し、
該第３の平面は、該第１および該第２の平面と、好ましくは同様に１２０゜である所定の角度の下で交差し、
前記照明対物レンズ（１３）、前記検出対物レンズ（１４）および該第３の顕微鏡対物レンズの光軸は、好ましくは対ごとに互いに垂直であり、
前記顕微鏡は、
好ましくはさらに制御部を備え、
該制御部により、前記第１、第２および第３の顕微鏡対物レンズは選択的に照明対物レンズまたは検出対物レンズとして稼働可能である、請求項１３または１５に記載の顕微鏡。
【請求項１７】
前記照明対物レンズ（１３）と前記検出対物レンズ（１４）が配置されている対物レンズレボルバを備え、
該対物レンズレボルバには、さらなる顕微鏡対物レンズが配置されており、
前記照明対物レンズ（１３）と前記検出対物レンズ（１４）が光線路に旋回挿入される該対物レンズレボルバの第１の位置では、前記顕微鏡はライトシート顕微鏡として稼働可能であり、該さらなる顕微鏡対物レンズだけが光線路に旋回挿入される第２の位置では、さらなる稼働形式で稼働可能である、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項１８】
前記さらなる顕微鏡対物レンズの光軸は、光線路に旋回挿入された位置では前記光学的伝達システムの光軸と一致し、
好ましくは前記さらなる顕微鏡対物レンズは、２０までの範囲の倍率を有する広視野対物レンズとして、または６０°超の開口角を有する対物レンズとして構成されている、請求項１７に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのレンズを備える光学的伝達システムに関するものであり、該伝達システムは、試料の選択された領域を対象物面から第２の媒体内にある中間像面に結像するように構成されており、ここで前記試料は、対象物面にある第１の媒体内で、少なくとも部分的に平行平面なプレートとして構成された試料支持体上または試料支持体内に配置されている。結像の際に平行平面なプレートは、光学的伝達システムと試料の領域との間に配置されており、対象物面と中間像面は、伝達システムの光軸と０°から９０°までの間の角度を形成し、ここでその間を限定する角度も調整可能である。光学的伝達システムによる結像は、オプションとして対象物に忠実に行うことができる。これは伝達システムが、所定の容積範囲内にある媒体と相互作用して、深さ方向においても側方広がりにおいても縮尺通りの結像を実現することを意味する。ここで結像の縮尺は、２つの媒体相互の屈折率の比から得られる。すなわち倍率はＭ＝ｎ１／ｎ２であり、ｎ１は第１の媒体の屈折率、ｎ２は第２の媒体の屈折率である。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では種々の顕微鏡的方法が公知であり、これらの方法では試料支持体上にある試料、または覆われた試料容器内にある試料が、光が試料支持体または試料容器のカバーを垂直ではなく斜めに通過するようにして観察される。ここで前記カバーは、光が透過するこの領域では、通常、平行平面のプレートの特性を有する。また対象物面、すなわち観察のために使用される対物レンズの焦点面は、平行平面のプレートの大きな面が存在する平面と、ゼロとは異なる角度を形成する。そのため、すでにＮＡ＝０．３（水中）のような小さな開口数での結像の際に不正確さが発生し、例えば球面収差およびコマのような極端な結像誤差が発生する。そして要求される解像度が高い場合、標準的対物レンズだけでは満足の行く像形成をもはや達成することができない。
【０００３】
斜めの光通過に起因するそのような収差が特定の構造に対して発生する方法は、ライトシート顕微鏡法である。ライトシート顕微鏡法は、とりわけ生物学的試料の検査で使用される。ここで試料の照明はライトシートによって行われ、ライトシートの平面は、検出の光軸とゼロとは異なる角度で交差する。対物レンズはそれぞれ、平行平面のプレートの大きな面の垂線に対して４５°の角度で上方または下方から試料に向けられている。このような構造は、例えば（特許文献１）および（特許文献２）に記載されている。通常、ライトシートは、通常は検出対物レンズの光軸に相当する検出方向と直角を成す。ＳＰＩＭ（選択的平面照明顕微鏡法）とも称されるこの技術により、比較的厚い試料でも比較的短時間で空間的記録が作成される。光学的切片に基づき、切片面に対して垂直の方向での相対運動との組み合わせで、試料の空間的に拡張された像表示が可能である。
【０００４】
ＳＰＩＭ技術は、好ましくは蛍光顕微鏡法で使用され、そこでこの技術はＬＳＦＭ（ライトシート蛍光顕微鏡法）と称される。共焦点レーザ走査顕微鏡法または２光子顕微鏡法のような他の確立された方法と比較して、ＬＳＦＭ技術は複数の利点を有する。なぜなら検出を広視野で行うことができるので、比較的大きな試料領域を検出することができるからである。確かに解像度は、共焦点レーザ走査顕微鏡法の場合よりもやや小さいが、ＬＳＦＭ技術により比較的厚い試料を分析することができる。なぜなら侵入深度が比較的高いからである。さらに試料の光負荷がこの方法では最小である。このことはとりわけ試料のブリーチングの危険性を低減する。なぜなら試料は、薄いライトシートによってだけゼロとは異なる角度で照明されるからである。
【０００５】
ここでは例えばシリンダレンズによって形成される静的ライトシートを使用することも、擬似静的ライトシートを使用することもできる。後者は、試料を光線により高速に走査することにより形成することができる。ライトシート状の照明は、観察する試料に対して光線を高速に相対運動させ、その際に時間的に順次連続して何回も並べ合わせることにより発生する。その際にセンサ上で試料が最終的に結像されるカメラの積分時間は、走査がその積分時間内に終了するように選択される。２次元センサフィールドを備えるカメラの代わりに、検出光学系での再度の走査との組み合わせでラインセンサを使用することもできる。さらに検出は共焦点で行うこともできる。
【０００６】
ＳＰＩＭ技術は最近では文献に多種多様に記載されており、例えば（特許文献３）およびそれに基づく（特許文献４）、または（非特許文献１）に記載されている。
ライトシート顕微鏡法の主な適用の１つは、数１００μｍから数ｍｍまでの大きさの中程度の大きさの有機体の像形成である。通常、これらの有機体はアガロースゲルに埋め込まれ、このアガロースゲルはさらにガラス毛細管内に配置される。ガラス毛細管は上方または下方から、水の満たされた試料室にもたらされ、試料は毛細管から一部が押し出される。アガロース中の試料はライトシートにより照明され、蛍光が検出対物レンズによりカメラの検出器上に結像される。この検出対物レンズは、ライトシートに対して垂直であり、したがってライトシート光学系に対しても垂直である。
【０００７】
このライトシート顕微鏡法の方式は３つの大きな欠点を有する。第一に、被検試料が比較的大きいことである。なぜなら試料は発生生物学に由来するからである。さらに試料準備と試料室の寸法のため、ライトシートが比較的厚く、そのため達成可能な軸方向の解像度が制限されている。最後に、試料準備も面倒であり、蛍光顕微鏡法で個別の細胞を検査するのに普通であるような標準的試料準備および標準的試料保持に対して互換性がない。
【０００８】
これらの制限を少なくとも部分的に回避できるようにするため、近年、ＳＰＩＭ構造が実現された。このＳＰＩＭ構造では、照明対物レンズと検出対物レンズとが互いに垂直であり、基準面の垂線に対してそれぞれ４５°の角度の下で上方から試料に向けられている。このような構造は、例えば（特許文献５）および（特許文献６）に記載されている。
【０００９】
試料はこのような構造において、例えば水の満たされたペトリシャーレの底部上に配置されている。照明対物レンズと検出対物レンズは液体に浸漬され、水が浸漬液の機能も引き受ける。このアプローチは、軸方向での比較的高い解像度の利点を提供する。なぜなら比較的薄いライトシートを形成することができるからである。そして解像度が比較的高いので、比較的小さな試料も検査することができる。試料準備も格段に簡単になった。それでもなお試料に対する準備と保持は未だ相変わらず、蛍光顕微鏡法での個々の細胞で現在適用される標準的なものに対応しない。そのためシャーレの縁部にぶつからずに２つの対物レンズをシャーレに浸漬できるようにするためには、ペトリシェーレは比較的大きくなければならない。しかし生物学の多くの分野で標準であり、まさに個々の細胞の蛍光顕微鏡的分析でも使用される、マルチウェルプレートと称されマイクロタイタープレートを、記述の方法と共に使用することはできない。なぜなら対物レンズを、ラスタ状にプレート上に配置された非常に小さな凹部に浸漬することはできないからである。さらなる欠点は、この構造により多数の試料の分析を短時間で、いわゆるハイスループットスクリーニングで簡単に実行できないことである。なぜなら種々異なる試料の汚染を回避するために試料の交換の際に対物レンズを清掃しなければならないからである。
【００１０】
これらの欠点を除去するための１つの方法は、一方の側でそれぞれ４５°の角度構成を維持し、しかし２つの対物レンズを上方から試料に向けるのではなく、倒立顕微鏡の形式にしたがって下方から向け、そこで次に試料容器または一般的には試料支持体の透明の底部を通して照明および検出を行うことである。試料容器が透明のカバーによって覆われている場合、等価的に検出を相変わらず上方から行うこともできる。このようにして例えばマイクロタイタープレート、ペトリシャーレおよび対象物支持体のような典型的なすべての試料容器を利用することができ、とりわけハイスループットによる分析での試料の汚染はもはや不可能である。
【００１１】
しかし観察光または検出光が、試料支持体またはそのカバーガラスを通過しなければならないという事実のため、すでに水中でのＮＡ＝０．３のような小さな開口数において、例えば球面収差、コマおよび非点収差のような極端な結像誤差が、観察光と検出光が斜めに通過することにより発生する。標準的対物レンズを利用する場合の正しい像形成は、このようにしてもはや不可能になる。
【００１２】
従来技術には、斜めの光通過の際の収差の問題を解決することのできるような種々のアプローチが記載されており、ここでライトシート顕微鏡は、斜めの光通過が重要となる複数の顕微鏡的アセンブリの単に１つであり、斜めの光通過は例えば物質顕微鏡的適用でも重要であり得る。（特許文献７）では、補正レンズまたはレンズ群の形の補正手段をそれぞれの顕微鏡対物レンズに組み込むことが提案されている。補正レンズとしてそこでは例えばシリンダレンズ、光軸に対して傾斜されたレンズまたは軸方向に配置されていないレンズが提案されており、その際補正レンズは非球面またはフリーフォーム面を備えるようなエレメントも含む。さらに対象物支持体に対して、近似的に浸漬媒体の屈折率を有する材料が使用され、そこではさらなる誤差を除去するために、照明光および／または検出光の位相面を操作するための適応型光学エレメントが提案される。しかしこのことは、対物レンズを少なくとも部分的に新たに開発しなければならないことを引き起こし、したがってまったく面倒な解決策である。
【００１３】
（特許文献８）には、２つの結像システムが鏡像対称に互いに結合された伝達システムを記述する構造が記載されている。２つの結像システムは、それらの光学エレメントを基準にして鏡像対称に配置されており、その際、対称面は第１の結像システムの元の像面に対応し、この対称面では斜めに光が通過する際に、試料の照明される領域が像中で像面を斜めに交差する。伝達システムの倍率は、試料が存在する第１の媒体の屈折率と中間像が配置されている第２の媒体の屈折率との比に相当するよう選択されている。対象物面は、このようにして中間像面を基準にして歪まずに、ほんの僅かだけ拡大されて表示され得る。試料の拡大表示を得るために、顕微鏡対物レンズは、その光軸が中間像面に対して垂直であり、かつ顕微鏡対物レンズが中間面にフォーカスされているように位置決めされる。このようにして試料を歪まずに結像することができる。すなわち、顕微鏡に依存する倍率による収差無しで検出器に結像される。
【００１４】
伝達システムを使用するこの措置は、（特許文献７）では、反射屈折性のレンズの使用を提案することによりさらに改善される。このようにして、伝達システムに対して使用されるレンズの数を低減することができ、構造ユニットをより小型に構成することができる。加えてさらに中間像面がその中に存在する第２の媒体の使用も提案され、この媒体も同様に伝達システムと接触しており、したがって液浸手段として作用する。しかしこの解決策もなお多数のレンズを使用しており、伝達システムが大きいため、ここでも既存の構造への組み込みが非常に困難である。しかしこのような伝達システムを使用する場合には、基本的に既存の対物レンズをそのまま使用することができる。
【００１５】
一方で、例えば（特許文献９）に記載のように、結像誤差をすでに非常に少数のレンズにより補正することが可能である。そこにはただ１つのレンズが記載されており、この１つのレンズで、対象物面がビームスプリッタの大きな面と平行ではない場合、すなわち光がゼロとは異なる角度でこのビームスプリッタを通って入射する場合に発生する結像誤差を補正するのに十分である。
【００１６】
しかし平行平面のプレートとして構成されたビームスプリッタを試料支持体として理解すれば、この単独の補正レンズは、結像すべき試料の領域、すなわち対象物面またはさらに焦点面と、試料支持体またはカバーガラスとの間に配置されている。さらに（特許文献９）で提案された解決策では、試料、補正レンズおよび試料支持体が媒体、すなわち空気中に存在する。したがって例えば個別の細胞のように試料が最小の大きさである場合の顕微鏡法では、ただしとりわけハイスループットによる顕微鏡的試料の分析の場合、（特許文献９）で提案されるような単独の補正レンズの使用は排除される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１０４８８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１２／１１２０２７号パンフレット
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２５７４２３号明細書
【特許文献４】国際公開第２００４／０５３５５８号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２０１２／１１０４８８号パンフレット
【特許文献６】国際公開第２０１２／１１２０２７号パンフレット
【特許文献７】独国特許出願第１０２０１３１０７２９７．６号
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１１／０２６１４４６号
【特許文献９】米国特許第４，４１２，７２３号
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】総説「発生生物学における選択的平面照明顕微鏡法技術（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｐｌａｎｅ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｉｎ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ）」、ジェー．フイスケンら（Ｊ．Ｈｕｉｓｋｅｎ  ｅｔ  ａｌ．）著、２００９年発行、Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｅｍｅｎｔ、１３６冊、１９６３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
したがって本発明の課題は、一方では既存の標準的顕微鏡対物レンズを使用することができ、その際に同時に伝達システムにおける光学エレメントの数が可及的に小さく維持され、これにより簡単な構造が実現される伝達システムを開発することであり、その際に焦点面または対象物面が試料支持体または試料容器のカバーガラスに対して斜めの位置であることにより光が斜めに通過することによる収差を補正すべきである。他方では、当該顕微鏡法は最小の試料においても可能であるべきであり、したがって伝達システムは、ハイスループットによる試料の分析の際に使用するのにも適するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この課題は、冒頭に述べた形式の光学的伝達システムについては、該光学的伝達システムが試料の選択された領域に対して、当該試料の領域が光学的伝達システムの試料にもっとも近いレンズの焦点距離内に存在し、中間像面と対象物面とが光学的伝達システムの同じ側に存在するように位置決めされていることによって解決される。したがって伝達システムは顕微鏡内に、顕微鏡的分析の際に試料が焦点距離内に存在するように組み込まれるか、または配置されている。中間像は、中間像面が対象物面と同じ側に存在するという事実により暗示されるような仮想像である。
【００２１】
真のアクセス可能な像が形成されるこれまで公知の伝達システムとは異なり、本発明の光学的伝達システムを使用する際には仮想のアクセス不能な像が発生する。したがって光学的伝達システムを、以下ではキーワード的に仮想リレーとも称する。ここでもオプションで、対象物面だけが縮尺通りに結像できるのではなく、独国出願第１０２０１３１０５５８６．９号に記載のアセンブリの場合のように、所定の大きさの体積領域も結像できる。
【００２２】
中間像面が存在する第２の媒体は、例えば空気とすることができる。そして仮想の体積像を、第２の媒体に対して補正された任意の対物レンズ、つまりとりわけ乾燥対物レンズによっても観察することができる。検出対物レンズに対しては仮想像が、対象物に忠実な結像の場合は、体積対象物として出現し、このような体積対象物の所定の平面へのフォーカシングは、通常のように顕微鏡対物レンズの動作間隔の変化により、または顕微鏡対物レンズの内部フォーカシングにより行われる。
【００２３】
ここで試料支持体または試料容器のカバーガラスの平行平面のプレートに起因する球面収差は、所望の焦点面がこのプレートの大きな面の垂線とゼロとは異なる角度を成していれば、仮想リレーによって同時に補正される。比較的高次の球面収差であっても、相応に構成されていればこの光学的伝達システムにより補正することができる。
【００２４】
提案された光学的伝達システムより仮想の中間像を形成する際の大きな利点は、さらに驚くべきことには少数のレンズしか使用する必要のないことである。一方ではレンズの数に関して、他方では補正の品質に関して、最適の結果が回転対称の２つのレンズによってすでに達成される。これらレンズの面はすべて球面であってよいが、しかし好ましくはレンズの少なくとも１つには非球面に成形された面が設けられている。このことはとりわけ、平行平面のプレートの大きな面の垂線に対してほぼ９０°の広い角度領域での補正を十分な品質で可能にする。しかし最適の結果は、補正された領域が約８２°の開口角に制限される場合に達成される。浸漬媒体を使用する場合には、このようにして高い開口数が実現され得、例えば水または生理食塩水に対してはＮＡ＝１．３２が、オイルに対してはＮＡ＝１．５２が実現され得る。顕微鏡で使用する場合、この光学的伝達システムは、その光軸が平行平面のプレートの大きな面の２つの垂線に対して平行であるように位置決めされる。
【００２５】
好ましい１形態で光学的伝達システムは、これが試料の領域をＭ＝ｎ１／ｎ２・ξの倍率で結像するように構成されている。ここでｎ１は第１の媒体の屈折率、ｎ２は第２の媒体の屈折率である。ここで第１の媒体は、試料が存在する媒体、すなわち例えば水または栄養液、例えば生理食塩水である。空気を第１の媒体として使用することも基本的に可能である。第２の媒体も同様に基本的に自由に選択可能であり、具体的な仮想リレーの構成において考慮することができる。しかし有利には第２の媒体として空気が使用される。なぜならこの場合、空気中での観察のための標準的顕微鏡対物レンズ、いわゆる乾燥対物レンズを使用することができるからである。このことは格段のコスト的利点をもたらす。なぜならこの場合、既存の顕微鏡を比較的安価に装備することができるからである。このことは通常、簡単に可能である。なぜなら、仮想リレーは非常に小型に構成されており、アダプタの形式に応じて顕微鏡構造に簡単に組み込むことができるからである。
【００２６】
ここで倍率は、パラメータξによりさらに可変とすることができる。これは、原則的に自由に選択可能な因数であり、仮想リレーの光学的設計、構造において考慮される。好ましくはこの因数は、０．５から２の間の範囲にあるが、これから異なる値も同様に可能である。しかしξ＝１が特に有利である。なぜならこの場合いわゆる正弦条件、すなわち対象物面を中間像面にコマ無しで結像するための条件、およびいわゆるハーシェル条件、すなわち深さ方向に開口無しで結像するための条件が同時に満たされるからである。したがって側方の倍率と深さ方向における倍率は同じであり、軸上の小さな体積領域への結像にはコマおよび開口エラーが無い。
【００２７】
ξ＝１であり、歪みもなければ、所定の体積内に仮想リレーにより形成される中間像は光学的伝達システムの補正された開口数内で体積対象物のすべての特性を提示するから、顕微鏡対物レンズの開口数が光学的伝達システムの（補正された）開口数以下であれば、体積像を基本的に顕微鏡対物レンズとの任意の角度の下で観察することができる。ここで開口数は、平行平面のプレートと伝達システムのフロントレンズとの間の浸漬媒体の選択に依存しており、伝達システムの（複数）レンズの間にも浸漬媒体が存在することができる。この理由から、７５°超の可及的に大きな開口角または可及的に大きな開口数を光学的伝達システムに対して選択するのが有利であり、例えば浸漬媒体が水であるＮＡ＝１．３２の値を、約８３°の開口角に対応して選択するのが有利である。
【００２８】
光学的伝達システムは、基本的に任意の顕微鏡構造と共に使用することができ、分析方法または構造に基づきそれぞれの顕微鏡対物レンズの焦点面、すなわち対象物面が、試料支持体または試料容器の一部としての平行平面のプレートの界面に対して平行ではない場所であれば、光学的伝達システムの使用はどこでも有意義である。
【００２９】
ここで試料は、対象物平面にある第１の媒体内で、少なくとも部分的に平行平面のプレートとして構成された試料支持体上または試料支持体内に配置される。これは例えば側壁を備え、水を満たすことのできる試料容器である場合、平行平面のプレートを試料容器のカバーにより形成することもできる。対象物平面はこの平行平面のプレートに対して斜めである。このことは光が、対象物平面に対して垂直である顕微鏡対物レンズの光軸を基準にして、この平行平面のプレートを斜めに通過することを意味する。そして前記光学的伝達システムは顕微鏡の一部であり、この顕微鏡はさらに少なくとも１つの顕微鏡対物レンズを顕微鏡結像システムおよび／または照明システムの一部として含む。目的に応じて、第２の媒体内の中間像面から例えばカメラの平面検出器により形成することのできる像面へ結像するための顕微鏡対物レンズは、検出対物レンズとして構成することができる。またはこのような顕微鏡対物レンズは、例えば照明光がライトシートの形で中間像面へ、そしてそこから伝達システムにより対象物面に結像される場合には照明対物レンズとして構成することができる。少なくとも１つの顕微鏡対物レンズの光軸は中間像面に対して垂直であり、この中間像面上に少なくとも１つの顕微鏡対物レンズがフォーカスされている。ここで結像すべき試料領域は、光学的伝達システムの試料にもっとも近いレンズの焦点距離内に存在し、中間像は仮想像である。ここで中間像面と対象物面は光学的伝達システムの同じ側に存在する。
【００３０】
ここで有利には、少なくとも１つの顕微鏡対物レンズの開口数ＮＡＭは、光学的伝達システムの開口数ＮＡ０よりも大きくはない。なぜならその場合、平行平面のプレートの垂線または光学的伝達システムの光軸を中心に最大の角度範囲で補正された結像を行うことができるからである。ここで顕微鏡対物レンズの開口数ＮＭは、例えば伝達システムの光軸に対して傾斜した位置を勘案するために非対称であってもよい。メリジオナル方向、すなわち傾斜の方向においては、サジタル方向、すなわち傾斜の方向にして垂直の方向よりも小さくなるよう開口数を選択することができ、これにより一方では可及的に大きな傾斜角度を実現することができ、他方では可及的に大きな開口角を実現することができる。
【００３１】
ここで好ましい１形態では、光学的伝達システムの試料にもっとも近いレンズと平行平面のプレートとの間の領域には第３の媒体が満たされており、この第３の媒体は光学的伝達システムに対する浸漬媒体として用いられる。この第３の媒体は好ましくは、第１の媒体に類似するまたは同じ光学的屈折特性を有しており、両方の媒体は同じにすることもでき、例えば水である。ここでは、第３の媒体の屈折率が第１の媒体の屈折率よりも小さくならないように注意するのが望ましい。これは全反射の発生を回避するためであり、そのようなことが生じると使用可能な角度範囲が強く制限されることとなる。浸漬媒体の使用により、光学的伝達システムのさらにコンパクトな構成と、比較的大きな開口角または比較的大きな開口数が可能になる。ここでは、屈折率が平行平面のプレートの媒体の屈折率にも類似する第３の媒体を使用するのが有利であり、これにより使用可能な角度範囲が最大になる。しかしながら基本的にここでも第３の媒体の選択は自由であり、空気または別のガスが第３の媒体を形成することもできる。空気を第３の媒体として使用する場合、開口角は通常、比較的小さい。なぜなら空気の屈折率が通常の浸漬媒体よりも小さいため、そうでないと入射角が比較的大きい場合、すなわち開口角が比較的大きい場合に全反射が発生するからである。
【００３２】
水を第３の媒体として使用する場合には、光学的伝達システムが試料支持体と平行平面のプレートの領域で、水が試料支持体と仮想リレーのフロントレンズとの間の領域から流出できないように密に接続されていることが必要である。仮想リレーを顕微鏡に取り付けることは、これにより技術的に面倒になり得る。したがって有利には第３の媒体として、固体媒体またはアモルファス媒体、例えばＢＥＬＬＥＸ  Ｉｎｔ．Ｃｏｒｐ社から製品名ＣＹＴＯＰ（登録商標）の下で提供されるようなアモルファスフルオロポリマーを使用する。その粘稠性のためこの材料は容器に別個に保管する必要がなく、このことは、光学的伝達システムを結合するために大きな利点である。グリセリンおよびグリセリン化合物も、第１および第３の媒体として使用することができる。これにより、および他の同様に適切ないわゆるクリアリング液体により、被検試料は部分的に透明にされ得、このことは分析の際に有利である。
【００３３】
特に有利な１形態で顕微鏡は、光学的伝達システムを収容し、それを架台、試料台および／または試料支持体に対して固定するためのホルダを含む。そして顕微鏡対物レンズはフォーカシングのために好ましくは内部フォーカシング手段を有することが有利であり、および／またはその光軸に沿って光学的伝達システムに対して移動可能である。
【００３４】
したがって光学的伝達システムは、顕微鏡内の固定的に設定された位置に配置され、試料支持体に対するその間隔は常に一定である。ここでホルダは、仮想リレーが容易に交換することができるように構成されている。なぜなら各仮想リレーは、平行平面のプレートの材料に対して特別に適合されているが、使用される第１、第２およびとりわけ第３の媒体にも適合されているからである。平行平面のプレートに対する材料として、例えば通常の厚さが０．１７ｍｍから０．５ｍｍの間のガラスまたはプラスチックが考えられる。光学的伝達システムは非常にコンパクトに構成することができ、最大でも２つのレンズで十分であるから、ホルダを、レボルバードラムの形式で複数の光学的伝達システムに対する収容部を備えるように構成することができ、この収容部は使用される試料支持体および／または使用される媒体に応じて光線路に取り込むことができる。
【００３５】
第２の媒体として空気が使用される場合、顕微鏡対物レンズは好ましくは乾燥対物レンズとして構成されており、その場合、ここでは既存の標準的対物レンズをさらに使用することができる。
【００３６】
好ましい１形態では、少なくとも１つの顕微鏡対物レンズの光軸が光学的伝達システムの光軸と形成する角度は自由に調整可能である。このことはこの場合、例えば２つの方向から同時に観察し、例えばこれら２つの検出方向の間にすることのできる第３の方向から試料を照明し観察するために複数の対物レンズを同時に使用することも可能にする。観察のために１つの対物レンズしか使用可能でない場合であっても試料を種々の方向から観察することを容易にするために、少なくとも１つの顕微鏡対物レンズを、光学的伝達システムを基準にしてその光軸を中心に相対的に回転可能にできる手段が設けられていると、少なくとも１つの顕微鏡対物レンズの光軸が光学的伝達システムの光軸とゼロとは異なる角度を形成する場合に有利である。仮想リレーは回転対称に構成されているから、試料を任意の方向および角度から観察することができ、その際、斜めの光通過により発生する球面収差は常に補正されている。ここで伝達システムの光軸を中心にする顕微鏡対物レンズの相対的な回転は、顕微鏡対物レンズが仮想リレーの光軸を中心に、例えば顕微鏡本体にある好ましくは制御可能であり自動的に運動可能な相応の周回装置によって回転可能であるようにして行うことができる。ここではオプションで、顕微鏡対物レンズの調整された角度も光軸に対して可変にすることができる。択一的に試料が回転することも考えられる。しかしこの回転は、大概はさらに面倒に構成される。なぜならこの回転はここでは側方の運動とも結合されることになるからである。
【００３７】
特に好ましい１形態では、顕微鏡はライトシート顕微鏡として構成されている。この場合、顕微鏡は、試料をライトシートにより照明するために照明対物レンズとして構成された第１の顕微鏡対物レンズと、試料の領域から放射される光を検出するために検出対物レンズとして構成された第２の顕微鏡対物レンズとを含む。ここで照明対物レンズと検出対物レンズの光軸は、ゼロとは異なる角度、好ましくは９０°を形成する。光学的伝達システムの使用は、とりわけライトシート顕微鏡では大きな利点をもたらす。なぜなら顕微鏡の構造をこのアセンブリによりさらにコンパクトに構成することができ、平行平面のプレートの垂線に対してそれぞれ４５°の角度である対物レンズの有利な配置を維持することができるからである。他の角度ももちろん可能であり、とりわけ対物レンズの開口数が異なる場合に有利である。その場合、開口数の比較的小さな対物レンズは、平行平面のプレートの垂線に対して比較的大きな角度で配置することができる。ここで２つの対物レンズの光学的主軸により形成される角度は約９０°とするのが望ましい。ここで有利には照明対物レンズ、光学的伝達システムおよび検出対物レンズの光軸は１つの平面内にある。しかしこれは必須ではなく、観察を他の角度で行うことも可能である。ここで、全体像に統合することのできる種々の方向からの記録を得るために、この場合好ましくは２つの対物レンズは仮想リレーの光軸を中心に同時に回転可能であり、しかしその際２つの対物レンズの位置は互いに相対的に固定されている。
【００３８】
択一的に検出対物レンズの光軸は光学的伝達システムの光軸に対して固定することもでき、この場合、照明対物レンズだけが検出対物レンズの光軸を基準にして、これを中心に相対的に回転可能である。この択一的構成は、例えば検出対物レンズの光軸が光学的伝達システムの光軸と一致する場合に意味がある。
【００３９】
試料が交互に種々の方向から照明され、種々の方向で検出されるいわゆるマルチビュー記録を形成するためには、照明対物レンズの光軸が光学的伝達システムの光軸と第１の平面を形成し、検出対物レンズの光軸が伝達システムの光軸と第２の平面を形成し、この第２の平面は第１の平面と所定の角度の下で交差すると有利である。角度は例えば１２０゜とすることができ、したがって簡単に第３の顕微鏡対物レンズを追加することができ、この第３の顕微鏡対物レンズはこの場合２つの隣接する対物レンズに対して同様に１２０゜の角度で配置される。したがって３つの顕微鏡対物レンズは三脚を形成する。この場合、３つの顕微鏡対物レンズの光軸は好ましくは対ごとに互いに垂直であり、顕微鏡には制御部が設けられており、この制御部は、３つの顕微鏡対物レンズのいずれも照明対物レンズまたは検出対物レンズのいずれかとして稼働することを可能にする。このことは、とりわけ擬似静的ライトシートが使用される場合には僅かな構造的変更により達成することができ、そのために光線路中に配置されるシリンダレンズ等を使用する必要はない。その代わりこの場合、それぞれ１つの対物レンズが照明対物レンズとして、他の２つの顕微鏡対物レンズが検出対物レンズとして稼働される。制御部は、もちろん２つの顕微鏡対物レンズしか備えないシステムに対しても使用され得る。ここで有利には、それぞれ同等の照明および結像条件を得るために、交換されるすべての対物レンズは同じ形式に構成されている。
【００４０】
さらなる有利な一形態では、顕微鏡は対物レンズレボルバを含み、この対物レンズレボルバには照明対物レンズと検出対物レンズが配置されており、例えばねじ留めされており、この対物レンズレボルバにはさらなる顕微鏡対物レンズが配置されている。ここで、照明対物レンズと検出対物レンズが光線路に旋回挿入される対物レンズレボルバの第１の位置で顕微鏡はライトシート顕微鏡として稼働可能であり、さらなる顕微鏡対物レンズだけが光線路に旋回挿入される第２の位置では、さらなる稼働形式で顕微鏡を稼働することができる。このようにして種々の稼働形式および観察形式を組み合わせることが可能になる。
【００４１】
例えば、さらなる顕微鏡対物レンズが光線路に旋回挿入される場合、さらなる顕微鏡対物レンズの光軸は光学的伝達システムの光軸と一致することができる。さらなる顕微鏡対物レンズがこの場合、例えば広視野対物レンズとして小さな倍率により、２０までの範囲で好ましくはおよそ因数１０×で構成されている場合、このさらなる顕微鏡対物レンズは、例えば分析すべき試料領域を配向し設定するために比較的大きな領域の概観像を記録するために使用することができる。択一的にさらなる顕微鏡対物レンズは、６０°以上の大きな開口角および相応に大きな開口数、例えば浸漬媒体の水に対して１．２の開口数を備える対物レンズとして構成することもできる。そのような対物レンズにより、この場合、像をレーザスキャンモードで記録することができる。ＳＤ（スピニングディスク）顕微鏡法、ＴＩＲＦ（全反射照明蛍光）顕微鏡法、またはＳＩＭ顕微鏡法（構造化照明顕微鏡法）の方法による使用のための他の対物レンズもここで使用することができる。さらなる顕微鏡対物レンズは、仮想リレーの光軸とゼロとは異なる角度を形成することもできる。斜め通過の収差の補正はもっぱら仮想リレーで行われるから、対応してさらなる補正機構を対物レンズに設ける必要はない。このことは格段のコスト節約に繋がる。
【００４２】
前記および後でさらに説明すべき特徴は、記載の組み合わせだけではなく、本発明の範囲を逸脱することなく他の組み合わせまたは単独でも使用可能であることが理解される。
以下、本発明を、例えば本発明の本質を成す特徴も開示する添付図面に基づいてさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】光学的伝達システムの基本構造を示す図。
【図２】そのような伝達システムにおける結像関係を示す図。
【図３】伝達システムと顕微鏡対物レンズとの相互作用を示す図。
【図４】ライトシート顕微鏡での伝達システムを示す図。
【図５】光学的伝達システムに対する１実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
（実施例）
図１には、光学的伝達システムの基本構造がまず示されている。光学的伝達システムは少なくとも１つのレンズを含み、図示の例では、フロントレンズとして構成された第１のレンズ１と、第２のレンズ２の２つのレンズが使用される。光学的伝達システムは、試料４の選択された領域３を対象物面から第２の媒体７内にある中間像面の中間像に結像する。ここで試料は、対象物面にある第１の媒体５内で、少なくとも部分的に平行平面のプレート６として構成された試料支持体上または試料支持体内に配置されている。結像の際に平行平面のプレート６は、光学的伝達システムと試料４の領域３との間に存在する。対象物面と中間像面は、伝達システムの光軸８とゼロから９０°の間の角度を形成する。ここで光学的伝達システムは試料４の領域３に対して、該試料４のこの領域３が光学的伝達システムの試料にもっとも近いレンズ１の焦点距離内に存在するように位置決められる。中間像は仮想像であり、その際、中間像面と対象物面とは光学的伝達システムの同じ側に存在する。レンズ１と２は、２つとも回転対称であり、２つのレンズ１と２の少なくとも１つには非球面に成形された面が設けられている。第１の媒体５として例えば水を、第２の媒体として空気を使用することができる。有利には、しかし必須ではないが、大きな開口数のために、第１の媒体５は、平行平面のプレート６と光学的伝達システムのフロントレンズ１との間の領域も満たす。択一的に第３の媒体を使用することもできる。
【００４５】
キーワード的に仮想リレーとも称される光学的伝達システムの結像特性が図２にさらに詳細に示されている。ここでは試料４の領域３が拡大表示されている。この領域内に対象物面９が規定される。対象物面９は光学的伝達システムの光軸８と、９０°とは異なる角度を形成する。そして対象物面９に対して垂直を示す方向は、例えば観察対物レンズ、顕微鏡対物レンズが試料に向けられた方向に相当する。この対象物面９は次に、同様に試料４が配置された領域内にある中間像面１０に結像される。したがってここで発生する中間像は仮想像である。中間像はオリジナルの対象物に対して拡大されており、ここでは拡大表示された体積像領域１１により示されている。ここで光学的伝達システムの倍率は、第１の媒体の屈折率と第２の媒体の屈折率との比を任意に選択可能な因数ξにより乗算したものに相当するよう調整されている。ξが１に等しくなくなければ、像は側方または深さ方向のいずれかに歪み、したがって体積に縮尺通りに結像されない。しかし本例ではξは１に等しく、結像は対象物に忠実に行われる。すなわち試料の領域３は、縮尺通りに拡大されて体積領域１１に結像される。すなわち体積領域１１全体にわたって結像される。第１の媒体が水であり、第２の媒体が空気であるとき、倍率はここではＭ＝１．３３である。ξが１に等しくない場合、対象物面だけが縮尺通りに中間像面に結像される。なぜならこの場合、いわゆる正弦条件またはいわゆるハーシェル条件のいずれかがもはや満たされないからである。光学的伝達システムの開口数は可及的に大きく選択するのが望ましい。この開口数は、例えば平行平面のプレート６と伝達システムのフロントレンズとの間の第３の媒体として浸漬媒体、水が使用される場合、１．３２とすることができ、約８３°の開口角に相応する。開口角は好ましくは少なくとも７５°とすべるのが望ましい。
【００４６】
対象物に忠実に結像される場合、顕微鏡対物レンズは、さらなる補正無しで、対象物に忠実に結像された体積領域１１中にある各中間像面１０にフォーカシングすることができる。
【００４７】
これが例として図３に示されている。ここでは、光学的伝達システムの平行平面のプレート６とは反対の側に、その第１の２つのレンズを備える顕微鏡対物レンズ１２が示唆されている。その対象物面への顕微鏡対物レンズのフォーカシングは、ここでは対物レンズがその光軸に沿って、ここでは約６７μｍの範囲で静止位置から両方向に移動することにより行われる。この運動により、顕微鏡対物レンズ１２の対象物面は、約５０μｍだけ両方向に移動され得る。この対象物面は中間像面１０に相当し、この中間像面は対象物に忠実に結像される場合は、体積領域１１内のどこにでも配置することができる。
【００４８】
仮想リレーは第２の媒体７に結像するから、仮想中間像も同様にこの媒体内に、すなわち例えば空気中に発生する。これらの条件下で、顕微鏡側では既存の乾燥対物レンズをさらに使用することができる。光学的伝達システムは、好ましくはこれを収容するための図示しないホルダ内に保持される。したがって伝達システムは、顕微鏡の架台、試料台および／または平行平面のプレート６を備える試料支持体に対して固定されている。顕微鏡対物レンズは、フォーカシングのためにその光軸に沿って光学的伝達システムに対して移動されるか、またはさらに内部フォーカシングのための手段を介して移動されるかのいずれかである。少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ１２の光軸が光学的伝達システムの光軸８と形成する角度は、好ましくは任意に選択可能である。すなわち、顕微鏡の対物レンズは試料に対して大きな角度範囲で調整可能である。その際この調整は、顕微鏡自体でも、試料のホルダでも、試料自体でも行うことができる。少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ１２の光軸は光学的伝達システムの光軸８と、ゼロとは異なる角度を形成することもでき、光学的達システムを基準にしてその光軸８を中心に回転可能であり得る。
【００４９】
とりわけ、前記光学的伝達システムを使用する顕微鏡はライトシート顕微鏡として構成することもできる。このことが例として図４に示されている。第１の顕微鏡対物レンズは照明対物レンズ１３として構成されており、照明対物レンズ１３は試料４をライトシートにより照明する。第２の顕微鏡対物レンズは検出対物レンズ１４として構成されており、試料４の領域３から放射される光を検出する。照明対物レンズと検出対物レンズの光軸は９０°の角度を形成し、検出対物レンズ１４の光軸１５が光学的伝達システムの光軸８に対して有する角度はここでは３２°であり、照明対物レンズ１３の光軸１６の角度は対応して５８°である。この伝達システムは、図３に示し、図５にさらに正確に示したシステムであり、第２の媒体７としての空気中の仮想像は、対象物に対して因数１．３３だけ拡大される。第３の媒体としては第１の媒体としてのように、水または生理食塩水が使用され、グリセリンまたは他のクリアリング液体も好ましく使用することができる。光学的伝達システムの開口数は１．３２であり、検出対物レンズ１４の開口数は１である。照明対物レンズ１３はさらに小さなアパーチャを有し、例えば０．３±０．２の範囲である。ここで照明対物レンズ１３と検出対物レンズ１４は、特別の目的のためにライトシート顕微鏡法の枠内で構成されている。しかし２つの対物レンズが等しく中程度のアパーチャを備えた他の構成も考えられる。したがってこれらは、対物レンズが交互に照明対物レンズおよび検出対物レンズとして使用される、いわゆるマルチビュー記録のために交互に使用することができる。
【００５０】
図５に示した光学的伝達システムは、表１に示したデータを有する。
【００５１】
【表１】
0006538041.tif 000002
ここで平行平面のプレート６（面Ｎｒ．２）に対する材料として、０．１７ｍｍの厚さを有する符号ＮＫ５のクラウンガラスが使用された。半径および厚さまたは間隔の記述はｍｍで行われる。「Ｗ２３」により生理食塩水（ＮａＣｌ）が示される。試料と光学的伝達システムの最外側のレンズ面７との間隔はここでは７．５４ｍｍである。屈折率ｎｄは波長λｅ＝５４６．０７ｎｍに関するものであり、屈折率ｎｃは波長λｃ＝６４３．８４ｎｍに関するものであり、屈折率ｎＦは波長λＦ＝４７９．９９ｎｍに関するものであり、屈折率ｎｇは波長λｅ＝４３５．８３ｎｍに関するものである。表１中の「１」は試料の位置、すなわち対象物面を表し、カバーガラスから０．５ｍｍ離れて配置されている。平行平面のプレート６とフロントレンズ１の試料にもっとも近い第１の面４との間の領域は第３の媒体により満たされており、ここでは同様に食塩水Ｗ２３により満たされている。つまり第３の媒体と第１の媒体５は、この例では同じであり、第３の媒体は仮想リレーに対する浸漬媒体として作用する。頂点での試料支持体からのフロント面Ｎｒ．４の間隔はしたがって２．０２ｍｍである。クラウンガラス製のフロントレンズ１の厚さは１．５０ｍｍである等々。第２のレンズもクラウンガラスから作製されている。２つのレンズの間には、第２の媒体７として空気が存在する。
【００５２】
さらにフロントレンズ１の外側面５は、非球面形状にプレスされている。非球面成形された面、ここでは回転対称の円錐非球断面は次式により記述される。
【００５３】
【数１】
0006538041.tif 000003
Ｋは円錐定数、ｉとＮは自然数である。ｃ２ｉは、ｈでの多項式の係数を表す。ρに対しては式ρ＝１／Ｒが成り立ち、Ｒはこの面の頂点での仮想円錐断面の半径、すなわち頂点から一番近い焦点までの間隔を表す。ここで頂点も円錐断面の焦点も光軸上にある。ｈは、関数ｆ（ｈ）の値が決定される光軸までの間隔を表し、ｆは、光軸から間隔ｈであるときの、円錐断面の頂点にある光軸に鉛直の平面からのレンズ表面の間隔である。係数ｃ２ｉ、円錐定数Ｋおよび半径Ｒは、反復的に決定される。この例では、円錐定数の値Ｋ＝−０．１８０６であり、頂点半径はＲ＝−５．８０５０ｍｍである。約３０ｍｍの通常のレンズ高さを代入すれば、ｉ＝３までのｈの多項式で以下の係数が得られる：ｃ２＝１．３９０９・１０−４、ｃ４＝３．２８６２・１０−７そしてｃ６＝−１．５５３１・１０−９。
【００５４】
ここで顕微鏡対物レンズの開口数ＮＡＭは、光学的伝達システムの開口数ＮＡ０よりも大きくないことが望ましいから、顕微鏡対物レンズ１２により体積像領域１１を、可能なすべての角度の下で観察することができる。図５に示した例で、光線経過は８２°の開口角まで補正されており、このことは最外側の光線によって示唆されている。そして光学的伝達システムが補正しない領域にだけアダプタが装着されることになる。
【００５５】
前記光学的伝達システムにより、光通過が斜めの場合における球面収差を補正するためのコンパクトな構成素子の補正が達成され、そのために既存の対物レンズを他のものと交換する必要はない。したがって仮想リレーは、とりわけライトシート顕微鏡として構成されているが、しかし球面収差が補正されない、または十分に補正されないような既存の顕微鏡を補完することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  レンズ
２  レンズ
３  領域
４  試料
５  第１の媒体
６  平行平面のプレート
７  第２の媒体
８  光軸
９  対象物面
１０  中間像面
１１  体積像面
１２  顕微鏡対物レンズ
１３  照明対物レンズ
１４  検出対物レンズ
１５  光軸
１６  光軸
【図１】
0006538041.tif 000004
【図２】
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【図３】
0006538041.tif 000006
【図４】
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【図５】
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