(57)【要約】【課題】広い温度範囲で適用可能な顕微鏡対物レンズを提供すること。【解決手段】検査対象物（７）に供給源（２）からの照明放射が送られる際に通る照明ビーム経路と、照明ビーム経路の少なくとも一部を囲む部分検出ビーム経路とを備える対物レンズ（３）を備える顕微鏡対物レンズシステムであって、部分検出ビーム経路は、照明ビーム経路と共に、試料（７）から来る被検出放射が検出器（６）に向けて案内される際に通る検出ビーム経路を形成する顕微鏡対物レンズシステムが提供される。【選択図】図１
2007034296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給源（２）からの照明放射が検査対象物（７）に送られる際に通る照明ビーム経路と、前記照明ビーム経路の少なくとも一部を囲む部分検出ビーム経路とを備える対物レンズ（３）を備え、前記部分検出ビーム経路は、前記照明ビーム経路と共に、前記検査対象物から来る被検出放射が検出器（６）に向けて案内される際に通る検出ビーム経路を形成する顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項２】
前記部分検出ビーム経路は前記検査対象物に面する前記対物レンズの端部で始まる請求項１に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項３】
前記照明ビーム経路は第１のエテンデュを有し、前記検出ビーム経路は第１のエテンデュよりも大きな第２のエテンデュを有する請求項１または２に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項４】
コアアパーチャが前記照明ビーム経路に割り当てられ、前記コアアパーチャを囲むリングアパーチャが前記部分検出ビーム経路に割り当てられる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項５】
前記照明ビーム経路の結像特性は、前記部分検出ビーム経路の結像特性よりも良好である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項６】
前記対物レンズは光学素子（８）を含み、その光学素子の光学結像特性は、前記部分検出ビーム経路に割り当てられる外部領域（１０）と、前記照明ビーム経路に割り当てられる内部領域とで異なっている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項７】
前記内部領域は円形状を有し、前記外部領域は環状リング形状を有する請求項６に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項８】
前記外部領域は、正の屈折力を有する屈折領域として設けられる請求項６または７に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項９】
前記外部領域は、フレネルレンズを含むステップレンズとして設けられる請求項６乃至８のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１０】
前記外部領域は回折領域として設けられる請求項６乃至８のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１１】
前記光学素子はリングレンズとして設けられる請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１２】
前記光学素子の前記内部領域は平坦平行板として設けられる請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１３】
前記光学素子は、前記対物レンズにおいて、前記検査対象物の直前の最後の素子となるように前記対物レンズ内に配置される請求項６乃至１２のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１４】
前記部分検出ビーム経路および前記照明ビーム経路は、互いに同軸に配置される請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１５】
前記検出ビーム経路は、前記照明ビーム経路に沿って延びて、前記照明ビーム経路内を連続的に進む請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１６】
検出器（６）と、
前記検出器と前記対物レンズとの間に配置され、前記被検出放射を前記検出器上に送るビームスプリッタ（４）とをさらに備える請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１７】
前記対物レンズは、前面光学素子（８）と、その前面光学素子から離間してかつ互いに離間して配置される複数の光学素子と、調整ユニット（１１、１２）とを備え、前記調整ユニット（１１、１２）によって、隣接する２つの素子間の少なくとも１つの距離が変更可能となるように、前記複数の光学素子の少なくとも１つが光軸（ＯＡ）に沿って移動可能である請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの距離は、前記前面光学素子に対する前記対物レンズの焦点位置を光軸（ＯＡ）の方向に移動させるために、前記調整ユニットによって変更される請求項１７に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの距離は、前記対物レンズの温度誘起結像誤差を補償するために、前記対物レンズの温度の関数として前記調整ユニットによって変更される請求項１７または１８に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項２０】
２つの距離が前記調整ユニットによって独立に変更される請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項２１】
蛍光顕微鏡及び２フォトン顕微鏡を含む顕微鏡に使用される請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズシステム。
【請求項２２】
供給源からの照明放射が対物レンズを介して検査対象試料上に照射され、前記検査対象試料から来る被検出放射が前記対物レンズを介して検出器に案内される顕微鏡観察方法において、検出用のエテンデュよりも小さいエテンデュが照射用に用いられることを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項２３】
前記試料にパルス状の照明放射を照射することを含む請求項２２に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項２４】
２フォトン励起を検出することを含む請求項２２または２３に記載の顕微鏡観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズを備える顕微鏡対物レンズシステムに関し、たとえば蛍光顕微鏡、特に２フォトン顕微鏡において用いられる顕微鏡対物レンズシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡対物レンズシステムの集光効率が非常に高いことは、蛍光顕微鏡における実験に対して決定的に重要なことである。特に、非常に弱い蛍光信号、たとえば２フォトン実験において生じるような蛍光信号の場合では、蛍光をできるだけ大きな立体角範囲から収集しなければならない。
【０００３】
対物レンズについての種々の研究結果が発表されている（例えば、非特許文献１，２参照）。
【非特許文献１】「Distortion of femtosecond laser pulses in lenses」、Optical Letters、第１４巻、第２号、1989年1月15日、Optical Society of America
【非特許文献２】「Visual Microscopic Analysis with a Diamond ATR Infrared Objective」、SensIR Technologies、Application Brief AB-056
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
対物レンズを備える従来の顕微鏡対物レンズシステムでは、高い集光効率は、大きい開口数によって実現される。しかしこの場合、作動距離（対物レンズと試料との間の距離）を非常に小さくする必要がある。しかし、多くの場合に作動距離は大きい方が望ましく、特に実験中に試料を操作する必要がある場合にそうである。
【０００５】
本発明の目的は、対物レンズを備える顕微鏡対物レンズシステムであって、非常に高い集光効率を有すると同時に、大きい作動距離が可能な顕微鏡対物レンズシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成すべく、本発明に従う対物レンズを備える顕微鏡対物レンズシステムは、検査対象物に照明放射が送られる際に通る照明ビーム経路と、照明ビーム経路の少なくとも一部を囲む部分検出ビーム経路とを備え、部分検出ビーム経路は、照明ビーム経路と共に、試料から来る被検出放射が検出器に向けて案内される際に通る検出ビーム経路を形成する。
【０００７】
検出ビーム経路は、照明ビーム経路と照明ビーム経路の少なくとも一部を囲む部分検出ビーム経路とからなるため、集光効率を、付加された部分検出ビーム経路によって増加させることができる。同時に、所望の作動距離が実現するように、照明ビーム経路を設けることができる。しかし集光効率は、部分検出ビーム経路によって増加する。このように部分検出ビーム経路は、もっぱら、被検出放射を収集する働きをする。これとは対照的に、一方で照明ビーム経路は、検査対象試料を照明放射によって照明し、また照明ビーム経路に入る被検出放射を収集して伝達する働きをする。
【０００８】
部分検出ビーム経路は、試料に面する対物レンズの端部で始まっても良い。特に、部分検出ビーム経路は、照明ビーム経路に沿って延びても良く、そうすることで照明ビーム経路内に連続的に進んでも良い。
【０００９】
照明ビーム経路は第１のエテンデュ（etendue）を有していても良く、検出ビーム経路は第１のエテンデュよりも大きな第２のエテンデュを有していても良い。本明細書においては、第１のエテンデュは、被照明試料の表面と照明ビーム経路の開口数との積であると理解する。同様に、第２のエテンデュは、被検出試料表面と検出ビーム経路の開口数との積であると理解する。たとえば、被照明表面と被検出表面とが同じ表面、したがって同じサイズを有すると仮定した場合には、照明ビーム経路の開口数よりも検出ビーム経路の開口数の方が大きいことが、容易に分かる。検出ビーム経路の開口数の方が大きいため、被検出放射が照明ビーム経路のみを介して収集される対物レンズの場合と比較して、より高い集光効率が実現される。しかし、このようなより大きな集光効率を実現するために、検査対象試料からの物体の作動距離を小さくする必要はない。なぜならば、より高い開口数が存在するのは、検出ビーム経路においてのみであり、照明ビーム経路においてではないからである。
【００１０】
また本発明に従う顕微鏡対物レンズシステムでは、対物レンズの照明ビーム経路に、コアアパーチャを割り当てることができ、部分検出ビーム経路に、コアアパーチャを囲むリングアパーチャを割り当てることができる。
【００１１】
このように、検出のために用いる立体角範囲（コアアパーチャ＋リングアパーチャ）を、供給源からの放射を物体上に送るために用いる立体角範囲（コアアパーチャ）よりも大きくする。この結果、照明ビーム経路に、中程度のコアアパーチャ（たとえばＮＡ＝０．８）を、光学的に高度に補正された仕方で設けることができると同時に、大きい作動距離を得ることができる。これとは対照的に、外部のリングアパーチャはもっぱら、検出放射を収集する働きをする。こうするためには、リングアパーチャの立体角範囲から収集された検出放射を、検出器に向けて案内することで十分である。リングアパーチャ付近での検出ビーム経路の結像性能は、この場合それほど重要ではない。検出放射が検出器上に入射することで十分である。こうして対物レンズは、物体を照明するための高度に補正された照明ビーム経路を備えると同時に、大きい作動距離を有する。また部分検出ビーム経路があるために、対物レンズは、照明用に用いられる立体角範囲よりも大きな立体角範囲から検出放射を収集することができ、そのため、対物レンズの集光効率が増加する。こうして本発明に従う顕微鏡対物レンズシステムは、アパーチャが分割状態で動作する対物レンズを備え、コアアパーチャは好ましくは円形状を有し、リングアパーチャは好ましくは環状リング形状を有する。
【００１２】
特に、照明ビーム経路の結像特性は、部分検出ビーム経路の結像特性よりも良好であっても良い。これが可能である理由は、多くの場合に、重要なのは検出用放射を検出器に向けて案内することだからである。そのため、良好で誤差のない結像は必要ではない。いずれにしても、部分検出ビーム経路内に進む被検出放射が検出器に到達すれば、十分である。
【００１３】
詳細には、部分検出ビーム経路を設けることは、部分検出ビーム経路に入る被検出放射が、照明ビーム経路を介して検出器に向けて案内されるように行なわれる。照明ビーム経路に入る被検出放射と、部分検出ビーム経路に入る被検出放射との混合が行なわれる。
【００１４】
特に、部分検出ビーム経路は、それが照明ビーム経路よりも短くなるように、したがって照明ビーム経路の一部に沿ってのみ対物レンズの光軸方向に延びるように、設けても良い。この場合、部分検出ビーム経路は、対物レンズの前端部（試料に面する端部）に配置されることが好ましい。当然のことながら、部分検出ビーム経路は、照明ビーム経路に沿って、対物レンズの全体の長さに渡って延びることも可能である。特に、部分検出ビーム経路を、それが照明ビーム経路から完全に分離されるように設けても良い。
【００１５】
本発明に従う顕微鏡対物レンズシステムの好ましい実施形態においては、対物レンズには、部分検出ビーム経路に割り当てられる領域における光学特性（特に光学結像特性）が、照明ビーム経路に割り当てられる領域における光学特性とは異なる光学素子が含まれる。したがってアパーチャの分割を、１つの（たとえば付加された）光学素子のみによって実現することができる。光学素子を、コアアパーチャに関連する領域におけるその光学特性が、できれば、対物レンズの残りの素子に対して当たり障りのないように設けることが好ましく、その結果、すでに存在している対物レンズ内に光学素子を組み込むことが可能となる。
【００１６】
また、顕微鏡対物レンズシステムの対物レンズにおいては、部分検出ビーム経路と照明ビーム経路とを、互いに同軸に配置しても良い。
光学素子においては、リングアパーチャに関連する外部領域を、正の屈折力を有する屈折領域として設けても良い。加えて、コアアパーチャに割り当てられる内部領域を、平坦平行板として設けても良い。このような光学素子は、特に簡単な仕方で、たとえば平凸レンズの凸状側を相応に研磨することによって、生成しても良い。
【００１７】
またリングアパーチャに割り当てられる光学素子の領域を、ステップレンズ、特にフレネルレンズとして設けることもできる。
またリングアパーチャに割り当てられる光学素子の外部領域を、回折領域として設けることが好ましい。当然のことながら、外部領域が屈折特性および回折特性を有することも可能である。
【００１８】
光学素子を好ましくは、対物レンズ内に、検査対象物の前にくる対物レンズの最後の素子となるように、配置する。この領域では、コアアパーチャおよびリングアパーチャを分離することを、２つの領域が互いに悪影響を及ぼし合うことがない状態で、特に容易に行なうことができる。
【００１９】
また顕微鏡対物レンズシステムは好ましくは、検出器およびビームスプリッタを備えている。ビームスプリッタは、検出器と対物レンズとの間に配置されて、照明放射と検出放射とを分割するためのものである。前記ビームスプリッタは検出放射を検出器上に送る。ビームスプリッタとしては、たとえば波長選択性のビームスプリッタを用いても良い。これが優位であるのは、特に、顕微鏡対物レンズシステムを蛍光顕微鏡に対して用いる場合である。
【００２０】
たとえば、検出器は表面検出器である。このような検出器を用いるのは、特に、顕微鏡対物レンズシステムをレーザ走査型顕微鏡において用いる場合である。
顕微鏡対物レンズシステムの対物レンズは、以下のものを備えていても良い。前面光学素子（すなわち、顕微鏡対物レンズを顕微鏡内で使用しているときに試料からの距離が最小である素子）。前面光学素子は、たとえば、光軸方向には移動できないように配置される。前面素子からおよび互いから離間に配置される複数の光学素子（これらは光軸に沿って移動可能である）。さらに調整ユニット。調整ユニットによって、隣接する２つの素子間の少なくとも１つの距離が変更可能となるように、光学素子が光軸に沿って移動可能である。これは、特に、隣接する２つの素子間の前記１つの距離のみが変更されるように、行なっても良い。
【００２１】
このような距離の変更を、たとえば対物レンズの温度誘起結像誤差を補償するために用いることを、距離の変更が温度の関数として行なわれるならば、行なっても良い。したがって、対物レンズとして、２０℃、３０℃、またはそれを超える温度範囲に対して補正されるものを、設けても良い。
【００２２】
この温度補償は、好ましくはオープンループまたはクローズドループの制御によって行なわれる。この場合、温度センサも設ける。温度センサは、対物レンズの実際の温度を連続的に決定して、それを調整ユニットに送信する。調整ユニットは、決定された温度の関数として距離を調整する。
【００２３】
特に、隣接する２つの素子間の距離の変更は、顕微鏡対物レンズシステムが浸漬顕微鏡において用いられる場合に、たとえば浸漬媒体の厚みの変化、浸漬媒体の屈折率の熱的に誘起される変化、および／または浸漬媒体のタイプの変更を補償するために用いても良い。このようにして生じるアパーチャ誤差は、距離を変更することによって補償される。
【００２４】
特に、隣接する素子間の２つの異なる距離を変更すること（前記距離は独立に変更することが好ましい）を、対物レンズと検査対象試料との間の作動距離を変更することなく焦点位置を変更するために用いても良い。実際上は、一種の内部フォーカシングが存在することになり、対物レンズを全体としてまたは試料ステージを、対物レンズの光軸方向に移動させる必要がない。このことは、特に顕微鏡対物レンズシステムを顕微鏡（レーザ走査型顕微鏡など）において用いるときに、試料を光軸に沿って移動させることも対物レンズ全体を移動させることも必要とせずに、試料の複数の異なる深さにおいて光学的な切断または光学的断面像の撮影を行なうことができるという効果がある。これは、次のように優位に実現される。すなわち、焦点位置を変更する間に、作動距離（作動距離の意味は、ここでは前面素子と試料表面との間の距離）が一定に留まることができるため、焦点位置の変更によって浸漬媒体から試料に伝達される力はなく、およびたとえば従来のフォーカシングの際に生じ得る振動は回避される。また、対物レンズ全体を移動させることはもはや必要ではないため、移動させるべき質量として存在するものは小さくなる。
【００２５】
また、温度誘起結像誤差を補償するために隣接する素子間の距離を変更することを、作動距離が一定に留まるように行なっても良い。
詳細には、対物レンズの素子間の正確に２つの距離を調整ユニットによって変更する。
【００２６】
本発明に従う顕微鏡対物レンズシステム（またはその好ましい実施形態の１つ）を、顕微鏡、特に蛍光顕微鏡または２フォトン顕微鏡において用いることが特に好ましい。その結果、顕微鏡としては、顕微鏡対物レンズシステムにより、極めて高い集光効率を有すると同時に対物レンズと検査対象物との間の非常に大きい作動距離を有するものが得られる。特に、顕微鏡は浸漬顕微鏡として得られても良い。本顕微鏡対物レンズシステムは、任意の顕微鏡に対して好適であり、たとえばレーザ走査型顕微鏡が特に好ましい。
【００２７】
また顕微鏡観察方法として、供給源からの放射が対物レンズを介して検査対象試料上に照射され、試料から来る被検出放射が、対物レンズを介して検出器まで案内され、検出用のエテンデュよりも小さいエテンデュが照射用に用いられる顕微鏡観察方法が提供される。
【００２８】
特に、対物レンズでは、照射用に使用される立体角範囲が、検出用に使用される立体角範囲よりも小さい。顕微鏡観察方法では、試料にパルス状のレーザ放射を照射することができる。また、２フォトン励起を検出することができる。
【００２９】
特に、前述した顕微鏡対物レンズシステムおよびそのさらなる実施形態を、顕微鏡観察方法において用いても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に示した一例を参照して、本発明について詳細に説明する。図１に概略的に示す顕微鏡は、顕微鏡対物レンズシステム１および照明源２を備えている。照明源２は、この場合は、７００乃至１１００ｎｍの波長の電磁放射を放出できるものである。
【００３１】
顕微鏡対物レンズシステム１は、対物レンズ３、カラースプリッタ４、検出光学系５とともに、表面検出器６を備えている。表面検出器６は、直径がほぼ１０ｍｍの円形の検出領域を有している。カラースプリッタ４は、照明源２からの電磁放射を透過することと、物体または試料７から来る検出可能な放射（波長範囲は４００乃至７００ｎｍ）を反射することとを、それぞれ行なうように適合されている。
【００３２】
対物レンズ３の設計は、物体７の照明用に使用される立体角範囲（α１）が検出用の立体角範囲（α２）よりも小さくなるように、なされている。したがって対物レンズ３の開口数は、コアアパーチャ（角度α１に対応する）と、角度範囲ＷＢ（ＷＢには、α１よりも大きくα２以下の角度が含まれる）に対応するリングアパーチャとに分割される。本明細書で説明する顕微鏡対物レンズシステムでは、対物レンズは、浸漬液体として水を用いる浸漬対物レンズである。ここでは、対物レンズ３と試料７との間の作動距離Ｄは２．１１ｍｍであり、コアアパーチャは０．８であり、外部のリングアパーチャは０．８乃至１．１５の範囲内である。
【００３３】
対物レンズ３には、コアアパーチャに割り当てられる照明ビーム経路（対物レンズ３内）に対する供給源２からの電磁放射についてのみ、高い光学的補正がなされている。この場合、補正は、回折限定の結像について言及できるように選択される。
【００３４】
リングアパーチャに割り当てられる対物レンズ３の部分検出ビーム経路においては、対物レンズ３になされる光学的補正は、たとえあったとしても、供給源２からの電磁放射に対してはかなり不十分である。しかし、この領域は照明用に用いられることはないため、結果として、検査対象試料７の照明または励起、それぞれにおいて、わずかでも不利になることはない。
【００３５】
部分検出ビーム経路の設計は実質的に、試料の相応に対応する立体角範囲ＷＢから来る蛍光放射が、検出器６に確実に到着するように行なわれる。これには、優れた結像は必要ではない。なぜならば、検出される放射が表面検出器６の検出領域に当たる場所は、評価されないからである。いずれにしても、部分検出ビーム経路内に進む検出される放射が表面検出器の検出領域に当たることだけが、不可欠である。しかし照明ビーム経路内に進む被検出放射も、検出器まで案内される。したがって、部分検出ビーム経路および照明ビーム経路によって、コアアパーチャおよびリングアパーチャの両方が割り当てられる検出ビーム経路が形成される。
【００３６】
このことを実現するために、対物レンズ３には光学素子８（図２）が含まれている。光学素子８は、環状リング形状の内部領域９と、それを囲む環状リング形状の外部領域１０とを備える。内部領域９はコアアパーチャに関連し、外部領域１０は外部のリングアパーチャに関連する。本明細書で説明する例では、内部領域９は、厚みが２．１４ｍｍの平坦平行板として設けられ、外部領域１０は、平凸レンズとして設けられる。この光学素子１０を用いて、対物レンズ３のアパーチャをコアアパーチャとリングアパーチャとに分割することが行なわれる。
【００３７】
言い換えれば、照明ビーム経路のエテンデュ（すなわちコアアパーチャと、焦点が合っている試料の照明される表面積とを掛けたもの）は、検出ビーム経路のエテンデュ（すなわち（コアアパーチャ＋リングアパーチャ）に、焦点が合っている試料の照明される面積に対応する被検出面積を掛けたもの）よりも小さい。
【００３８】
図３のレンズ断面は、コアアパーチャ内に収集されて検出器６上に送られる検出放射に対するビーム経路を示している。カラースプリッタ４から試料７まで、このビーム経路は、供給源２からの光に対する照明ビーム経路にも対応する。
【００３９】
図４は、リングアパーチャ領域を介して収集される検出放射に対するビーム経路を示している。したがってこの放射は、付加的に収集される放射であり、収集効率を増加させるものである。図４を図３と比較すると明らかであるように、リングアパーチャを介して収集される放射は、距離が表面Ｆ４から図４の右方向に進むにつれて、照明ビーム経路内を次第に広がっている。このように検出ビーム経路が照明ビーム経路内に進み、コアアパーチャおよびリングアパーチャを介して収集される検出放射の混合が起こる。したがって、本発明に従う顕微鏡対物レンズシステムは、特に２フォトン顕微鏡または多フォトン顕微鏡観察方法の場合でさえ、好適である。図３は光学素子８の内部領域９のみを示しており、図４はその外部領域のみを示している。表１、２に対物レンズ３の正確な光学構造を示す。
【００４０】
【表１】
2007034296.tif 000003
【００４１】
【表２】
2007034296.tif 000004
当然のことながら、光学素子８は、外部のリングアパーチャの領域においてのみ、平凸レンズとして設けられる。したがって表面Ｆ４の曲率半径は、外部領域１０に対してのみ示されている。直径が６．６ｍｍのコアアパーチャの領域（内部領域９）では、光学素子８は平坦平行板として設けられている。そのためコア領域９では、表面Ｆ４の曲率半径は無限である。
【００４２】
表面Ｆ１２＋Ｆ１３とともにＦ１４＋Ｆ１５はそれぞれ、互いにセメントでつながれている。表面Ｆ２４およびＦ２５を有する素子は、蛍光フィルタのような吸収フィルタ（Emissionsfilter）である。
【００４３】
表面Ｆ７は、回折表面として設けられている。回折表面は、以下の位相多項式Ｐ（ｒ）を用いて記述することができる。
【００４４】
【数１】
2007034296.tif 000005
ここで、ａ１＝２．７６３０３２９ｘ１０−４、ａ２＝３．４４０２４１ｘ１０−７、ａ３＝１．１４５３５０４ｘ１０−９、ａ４＝−１．９３７２８７ｘ１０−１２、ａ５＝−３．４７９７５８ｘ１０−１７であり、ｒは動径距離である。位相多項式Ｐ（ｒ）は、位相シフトを動径距離ｒの関数として示しており、回折素子のグレーティング周波数は、動径距離ｒに基づく位相多項式の導出に基づいて計算することができる。
【００４５】
図３および４では、２つの調整素子１１および１２（全体として調整ユニットを形成する）が概略的に示されている。双方向矢印Ｐ１が示すように、調整素子１１によって、表面Ｆ７およびＦ８を有する素子を、対物レンズ３の光軸ＯＡに沿って移動させることができる。同様に、双方向矢印Ｐ２が示すように、表面Ｆ９〜Ｆ１８を有する光学素子群を一緒に、調整素子１２によって、対物レンズ３の光軸方向に移動させることができる。この結果、表面Ｆ６とＦ７との間の距離および表面Ｆ８とＦ９との間の距離を、調整素子１１および１２によって、独立に調整することができる。このことを用いて、作動距離Ｄを変更することなく焦点位置を光軸に沿って変更することができるため、試料の複数の異なる深さにおいて光学的な切断または光学的断面像の撮影を行なうことができる。こうするために作動距離Ｄを変える必要はないため、このようにしても、その他の場合には現れて不都合になる振動および浸漬液体を介した試料上への力の伝達につながることはない。これらは、試料ステージおよび／または対物レンズの移動（すなわち作動距離の変更）による従来のフォーカシングの間に起こるものである。
【００４６】
この場合、対物レンズ３の構造はこれまで説明してきた対物レンズ３とはある程度異なっている。検出光学系５の構造は変更していない。変更される対物レンズ構造は表３、４から明らかである。
【００４７】
【表３】
2007034296.tif 000006
【００４８】
【表４】
2007034296.tif 000007
位相多項式Ｐ（ｒ）に対する回折表面Ｆ７の係数は、以下のようになる。ａ１＝２．６６４７ｘ１０−４、ａ２＝３．９８５ｘ１０−７、ａ３＝１．３９２９ｘ１０−９、ａ４＝−３．１７５１ｘ１０−１３、ａ５＝−３．７４３８ｘ１０−１７。
【００４９】
表５に、±０．１ｍｍのデフォーカス範囲に対して、表面Ｆ６とＦ７との間の距離および表面Ｆ８とＦ９との間の距離の必要な変更を示す。
【００５０】
【表５】
2007034296.tif 000008
また距離Ｆ６−Ｆ７とともにＦ８−Ｆ９を変更することによって、結像誤差の温度補償を、たとえば２０乃至４０℃の温度範囲において実現することができる。対物レンズ３が温度２０℃に対して設計されている場合、動作温度３０℃では、距離Ｆ６−Ｆ７を−０．０３２４ｍｍだけ変更し、距離Ｆ８−Ｆ９を０．０１０９ｍｍだけ変更する必要がある。温度４０℃では、距離Ｆ６−Ｆ７の変更は、−０．０６５８ｍｍであり、距離Ｆ８−Ｆ９の変更は、０．０２３１ｍｍである。
【００５１】
調整素子１１および１２として、ピエゾ調整素子、または素子の移動に対して所望の精度を有する他の調整素子を用いることができる。
特に、温度センサ（図示せず）を設けることもできる。温度センサは、対物レンズ３の温度を常に測定して、それを制御ユニット（図示せず）に送信する。そして測定温度の関数としてすなわち測定温度に基づいて、制御ユニットは、調整素子１１および１２を制御する。当然のことながら、焦点位置を前述した仕方で変更するためにこのような制御ユニットを用いても良い。
【００５２】
図１に示す顕微鏡において、たとえば偏向手段を対物レンズ３とカラースプリッタ４との間に配置しても良い。その結果、顕微鏡はレーザ走査型顕微鏡として提供される。検出光学系５は省いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に従う顕微鏡の実施形態を示す概略図である。
【図２】図１に示す顕微鏡の対物レンズの光学素子を示す平面図である。
【図３】図１の対物レンズのコアアパーチャの光学的な光線経路を例示する顕微鏡対物レンズシステムの断面図である。
【図４】図１の対物レンズのリングアパーチャに対する光学的な光線経路を例示する顕微鏡対物レンズシステムの断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…顕微鏡対物レンズシステム、２…照明源、３…対物レンズ３、４…カラースプリッタ、５…検出光学系、６…表面検出器、７…試料、８…前面光学素子、１１、１２…調整ユニットを構成する調整素子、ＯＡ…光軸、Ｆ１〜Ｆ２６…表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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