JP7428719B2

JP7428719B2 - 顕微鏡用の光学システム

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Publication number: JP7428719B2
Application number: JP2021544422A
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Inventors: ロッターアンドレアス; シュルツクリスティアン; シューマンクリスティアン
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Description

本発明は、対象物を画像化するための顕微鏡用の光学システムに関する。さらに本発明は、そのような光学システムを備えた顕微鏡ならびに顕微鏡を使用して対象物を画像化する方法に関する。

顕微鏡学の分野では、サンプルのボリュームイメージングを可能にする光学システムが知られている。検査されるサンプルが通常、光軸に垂直な面で画像化される従来の顕微鏡画像化とは異なり、そのようなボリュームイメージングは、サンプルの深部まで延びるサンプル領域の画像化を可能にする。このために、有利には、ライトシートまたはライトディスクとも称される面状の照明配光でサンプルの薄い層だけを照明する顕微鏡が使用される。ここでこのライトシートは、このような特別な用途において、しばしば、光軸に対して傾斜している。

ボリュームイメージング用に設計された顕微鏡は、通常、サンプルのターゲット領域を対象物空間から画像空間に画像化する望遠鏡システムを有している。ほぼ収差のない画像化を可能にするために、望遠鏡システムの倍率は、対象物空間および画像空間に配置された光学媒体の屈折率の比に対応するように選択されるべきである。通常、これらの屈折率は互いに異なっている。特に生物学的サンプルの顕微鏡検査では、収差のないボリュームイメージングの条件、すなわち、望遠鏡システムの倍率を、画像側の屈折率に対する対象物側の屈折率の比に整合させるという条件を満たすのは困難である。例えば、生物学的サンプルでは、屈折率はしばしば、サンプル内の画像化深度に応じて大幅に変化し、これによって、それに合わせて望遠鏡システムの倍率が設定されるべき上述の屈折率比が相応に変化してしまう。

サンプルに関連する屈折率の不一致は、通常の顕微鏡用途では特に不利である。なぜなら、このような用途において使用される光学システムの開口数が高いことが多いからである。したがって、屈折率の不一致に伴う球面画像化欠陥が、それに応じて大きくなってしまう。

本発明の課題は、場合によって生じる、対象物空間および画像空間における屈折率の違いに関係なく、ほぼ収差のない対象物画像化を可能にする、顕微鏡のために設けられた光学システムを提供することである。本発明のさらなる課題は、光学システムを備えた顕微鏡ならびにそのような顕微鏡を使用して対象物を画像化する方法を提供することである。

本発明は、独立請求項の構成要件によって、上述の課題を解決する。有利な発展形態は、従属請求項および以降の説明に記載されている。

光学補正ユニットとズーム光学系とを備える望遠鏡システムを含んでいる、顕微鏡用の特定の光学システムが提案される。光学補正ユニットは、球面画像化欠陥を補正するように設定可能であり、ズーム光学系は、望遠鏡システムの倍率を、所定の倍率範囲内で、２つの屈折率の比に整合させるように設定可能である。ここでこの２つの屈折率のうちの一方は対象物側に割り当てられており、他方は画像側に割り当てられている。この望遠鏡システムは、自身に含まれているズーム光学系によって、倍率範囲全体にわたって、対象物側に関しても、画像側に関してもテレセントリックに構成されている。

このような実施形態では、ズーム光学系は、特定の顕微鏡用途において存在している屈折率の不一致に関連した可変ズーム設定を可能にする。特に、ズーム光学系によって、倍率を、対象物空間における屈折率と画像空間における屈折率との間の比に実質的に等しい値に合わせて設定することができる。

望遠鏡システムの一部として、ズーム光学系は、望遠鏡システム全体が両側、すなわち対象物空間に関しても、画像空間に関してもテレセントリックに構成されていることに寄与する。このために、ズーム光学系は、特に、ボリュームイメージングが可能な、いわゆる瞳調整型ズームシステムを構成する。このような瞳調整型ズームシステムの例は、Ｈ．Ｇｒｏｓｓ著「ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＯｐｔｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ」（Ｖｏｌ．４、ＩＳＢＮ９７８－３－５２７－４０３８０－６、Ｗｉｌｅｙ－ＶＣＨＷｅｉｎｈｅｉｍ２００８年、第４７８頁～第４８２頁）に記載されている。

この実施形態では、無限遠像望遠鏡システムはさらに、特に高い開口数で生じる球面画像化欠陥を補正するために使用される光学補正ユニットを含んでいる。このようにして、ズーム光学系と上述の補正ユニットとによって、望遠鏡システムを設定するための２つの自由度が実現され、これらは、用途に応じて、個別に、または一緒に、ほぼ収差のないサンプル画像化のために使用される。有利にはズーム光学系も補正ユニットも、モータによって位置調整される。

有利な実施形態では、望遠鏡システムは、対象物側に面する第１の対物レンズと、画像側に面する第２の対物レンズと、を含んでいる。さらに、ズーム光学系は、有利には、画像側に面する、第１の対物レンズの焦点面を、倍率範囲全体にわたって、対象物側に面する、第２の対物レンズの焦点面に画像化するように構成されている。このような画像化特性は、ズーム光学系を瞳調整型ズームシステムとして特徴付ける。これは、可変の屈折率の不一致があっても、ほぼ欠陥のないボリュームイメージングを可能にする。瞳調整型システムとして機能するズーム光学系の特性は次のこととも理解される。すなわち、ズーム光学系が対象物側の対物レンズの瞳を、倍率範囲もしくはズーム範囲全体にわたって、画像側の対物レンズの瞳に画像化することとも理解される。ここで上述の対物レンズは、テレセントリックシステムとして構成されている。

補正ユニットは、有利には、第１の対物レンズまたは第２の対物レンズに含まれている。このような実施形態では、補正ユニットは、例えば、球面画像化欠陥を補正するために対物レンズの光軸に沿って位置調整される対物レンズ群から構成されている。望遠鏡システムの倍率が、対象物空間および画像空間における屈折率の比に整合されている場合には、２つの対物レンズは同じ開口角度を有しているので、２つの対物レンズのどちらに補正ユニットが装備されるかを自由に選択することができる。これによって、特に柔軟な光学的な構造が可能になる。

有利な発展形態では、望遠鏡システムの倍率範囲は、２つの屈折率の比が１．０～１．６の間にある範囲に対応する。ズーム光学系がそのような倍率範囲を実現するように形成されている場合、サンプルに起因する屈折率の不一致は、広い範囲において補償される。

有利な構成では、望遠鏡システムは、ケプラー式屈折望遠鏡システムを含んでおり、ケプラー式屈折望遠鏡システムは、第１の対物レンズと第２の対物レンズとの間に配置されており、かつズーム光学系を含んでいる。このようなケプラー式屈折望遠鏡システムによって、無限遠像望遠鏡システムは比較的容易な方法で実現される。

ケプラー式屈折望遠鏡システムは、有利には２つのチューブレンズユニットを含んでおり、そのうちの１つはズーム光学系を構成している。したがって、ズーム光学系は、例えば、２つのチューブレンズユニットのうちの、ケプラー式屈折望遠鏡システム内に位置する中間像面の対象物側に配置されたチューブレンズユニットによって提供される。

さらなる有利な構成では、ズーム光学系は、少なくとも３つのレンズユニットを含んでおり、少なくとも３つのレンズユニットは、その光軸に沿って望遠鏡システムの倍率を変更するために、有利には、互いに独立して移動可能である。上述のレンズユニットのそれぞれは、所望の瞳調整のための自由度を表す。

特に有利な実施形態では、光学システムはフォーカシング装置を含んでおり、このフォーカシング装置は、対象物に対して、第１の対物レンズの光軸に沿って第１の対物レンズを動かすように構成されている。その結果、ケプラー式屈折望遠鏡システムからの第１の対物レンズの距離が変化する。さらに、第１の対物レンズとケプラー式屈折望遠鏡システムとの間の距離が変化したときに、画像側に面する、第１の対物レンズの焦点面が、望遠鏡システムの、ズーム光学系によって設定された倍率および無限遠像性（Ａｆｏｋａｌｉｔａｅｔ）を維持しながら、対象物側に面している、第２の対物レンズの焦点面に画像化されるように、ズーム光学系の３つのレンズユニットは、光軸に沿って互いに独立して移動可能である。このような実施形態では、いわゆる対物レンズフォーカシング、すなわち、対象物に面する対物レンズ（対象を担う顕微鏡ステージではない）が、所望の集束を行うために光軸に沿って動かされるフォーカシングが実現される。このような対物レンズフォーカシングでは、ズーム光学系の３つのレンズユニットは、光軸に沿った３つのレンズユニットの位置によって与えられる３つの制御可能な自由度を提供し、瞳調整を使用して、範囲内で、瞳画像化を自由に設定することを可能にする。これによって、対物レンズフォーカシングの際に、上述した画像側の焦点面の像の位置とケプラー式屈折望遠鏡システム内に位置する中間像の位置とを設定することができる。ここでこの対物レンズフォーカシングは、対象物側の対物レンズとケプラー式屈折望遠鏡との間の軸方向の距離、ひいてはケプラー式屈折望遠鏡システムによる、このような対物レンズの画像側の焦点面の画像化も変える。これによって、特に、レボルバフォーカシング等の対物レンズフォーカシングを使用する場合でも、ズーム光学系の個々のレンズユニットを適切に駆動制御することによって、両側のテレセントリック性を維持することができる。このような場合に、テレセントリック性、無限遠像性および倍率という３つの設定パラメータを互いに独立して設定できるようにするために、有利には、ズーム光学系の３つのレンズグループの軸方向位置によって与えられている３つの自由度が相互に独立して駆動制御される。

有利な実施形態では、光学システムは、対象物空間に割り当てられている屈折率を検出するように構成されている装置と、検出された屈折率に関連して光学補正ユニットおよびズーム光学系を設定するように構成されている制御部と、を含んでいる。上述の検出装置は、例えば、屈折率をその場で測定し、それを制御パラメータとして制御部に供給するように設計されていてよい。しかし、単純化された構成では、このような装置が、ユーザが入力することを可能にするためにのみ使用されてもよい。この入力を介して、屈折率が制御パラメータとして制御部に提供される。

特に有利な実施形態では、制御部は、検出された屈折率に関連して、光学補正ユニットとズーム光学系とを、相互に連結して設定するように構成されている。このような連結設定は、元々利用可能だった２つの設定自由度、すなわち補正設定とズーム設定とが１つの自由度に縮小されることを意味する。これは、例えば、望遠鏡システムが焦点を合わせている作業面が設定されるように行われてよい。対象物内の固定された作業面のこのような設定によって、ズーム設定と補正設定との間の固定的な連結が望遠鏡システムに実装され、この残された１つの自由度の値は、対象物側の屈折率とのみ相関し、サンプル内の画像化深度とは相関しない。屈折率が判明している場合には、このようにして、上述の自由度の最適値を決定することができる。

さらに改良された実施形態では、望遠鏡システムに対する対象物の位置を規定する基準面からの望遠鏡システムの距離を検出するように構成されている装置も設けられている。ここで、制御部は、有利には、付加的に、検出された距離に関連して、少なくとも光学補正ユニットを設定するように構成されている。例えば、カバーガラスの表面を基準面として使用することができる。カバーガラスの表面に基づいて、対象物と望遠鏡システムとの間の距離が、その光軸に沿って決定される。すなわち、このような択一的な実施形態では、上述の実施形態とは異なり、補正設定およびズーム設定によって与えられている２つの自由度は、もはや固定的に相互に連結されていない。望遠鏡システムと基準面との間の距離と同時に、対象物側の屈折率が判明している場合には、現在設定されている対象物面の球面補正も、倍率比も、対象物側の屈折率と画像側の屈折率との間の比に合うように設定される。このようにして、対象物内の光軸に沿った各位置に対して、自動的に、ボリュームイメージングの最適な補正を実現することができる。

さらなる実施形態では、望遠鏡システムは、望遠鏡システム内で、中間瞳の位置に配置されている光偏向装置を含んでいる。中間像面は、例えば、別の屈折望遠鏡システムによって生成される。光偏向装置は、特に、ライトシート顕微鏡用途において、例えば、ライトシートでサンプルをスキャンするためにライトシート自体を生成するために、かつ／またはライトシートの位置を調整するために、有益に使用され得る。

別の態様によって、上述のタイプの光学システムを備える顕微鏡が提供される。

このような顕微鏡は、例えば、ライトシート顕微鏡として構成されていてよい。特に、顕微鏡は、例えば、ボリュームイメージングに適したＯＰＭ顕微鏡またはＳＣＡＰＥ顕微鏡の形態で構成されている。ここでＯＰＭは「ｏｂｌｉｑｕｅｐｌａｎｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（斜め平面顕微鏡）」を表しており、ＳＣＡＰＥは「ｓｗｅｐｔｃｏｎｆｏｃａｌｌｙａｌｉｇｎｅｄｐｌａｎａｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ（掃引共焦点平面励起）」を表している。これらの２つの顕微鏡構成は、サンプルがそれぞれ、同一の対物レンズによって照明および画像化されるということによって特徴付けられる。これによってこれらの構成では、生成されたライトシートが光軸に対して傾斜しているという結果が生じる。したがって、ＯＰＭ構成またはＳＣＡＰＥ構成では、検出面、すなわち、検出器上で画像化される、サンプル内の面が、光軸に対して傾斜して配向されていることも考慮されている。

本発明のさらなる態様によって、光学補正ユニットおよびズーム光学系を含んでいる望遠鏡システムを備えた顕微鏡を使用して対象物を画像化する方法も提供される。この方法では、以下のステップが設けられている：光学補正ユニットの設定によって、球面画像化欠陥を補正するステップおよびズーム光学系の設定によって、望遠鏡システムの倍率を、所定の倍率範囲内で、一方が対象物側に割り当てられており、他方が画像側に割り当てられている２つの屈折率の比に整合させるステップ。この方法ではさらに、対象物側に割り当てられている屈折率が検出され、光学補正ユニットおよびズーム光学系がこの屈折率に関連して設定される。

有利な実施形態では、作業面が設定され、望遠鏡システムはこの作業面に焦点を合わせている。光学補正ユニットとズーム光学系とは、検出された屈折率に関連して、相互に連結して設定される。すなわち、このような実施形態では、２つの設定自由度、すなわち、補正ユニットの設定ならびにズーム光学系の設定は、相互に連結されて１つの自由度を形成し、このような残された自由度は、対象物側の屈折率とのみ相関している。

さらなる実施形態では、望遠鏡システムと、望遠鏡システムに対する対象物の位置を規定する基準面と、の間の距離が検出される。少なくとも光学補正ユニットは、付加的に、検出されたこの距離に関連して設定される。このようなケースでは、補正設定とズーム設定との２つの自由度は固定的には相互に連結されていない。

本発明の実施形態を、図を参照して以降でより詳細に説明する。

実施形態に即した光学システムを有する顕微鏡の概略図を示す図である。図１に示された顕微鏡の変更された実施形態の概略図を示す図である。図２に示された光学システムにおいて、対象物空間における屈折率を決定するのに適している装置の概略図を示す図である。図３に示された装置によって屈折率がどのように決定されるのかを説明するための、図２に示された顕微鏡の対象物空間を示す図である。屈折率を決定するための、図３に示された装置の位置感知検出器によって検出された強度分布を示す図である。光学システムとカバーガラスとの間の距離が、図３に示された装置によってどのように決定されるのかを説明するための、図２に示された顕微鏡の対象物空間を示す図である。距離を決定するための、図３に示された装置の位置感知検出器によって検出された強度分布を示す図である。実施形態として、光学システムの対象物側の対物レンズのレンズダイヤグラムを示す図である。さらなる実施形態に即した光学システムを含んでいる顕微鏡の概略図を示す図である。図９に示された顕微鏡の変更された実施形態の概略図を示す図である。光学補正ユニットとズーム光学系とが連結して駆動制御される実施形態として設定方法を示しているフローチャートを示す図である。光学補正ユニットとズーム光学系とが互いに独立して駆動制御される、さらなる実施形態として設定方法を示しているフローチャートを示す図である。作業面がＯＰＭ構成またはＳＣＡＰＥ構成においてどのように定められるのかを説明するための概略図を示す図である。

図１に示された概略図は、図１において全体的に参照番号１０２が付けられている顕微鏡の一部である光学システム１００を示している。図１では（後続の図と同じように）、顕微鏡１０２の、実施形態を理解するために必要な構成要素のみが示されている。

図１に示された光学システム１００は、対象物空間内にある対象物１０６を画像空間に画像化するために、すなわち対象物１０６の画像１０８を生成するために用いられる望遠鏡システム１０４を含んでいる。このために、望遠鏡システム１０４は、対象物側から画像側に向かって、第１の対物レンズ１１０と、ズーム光学系１１４と、中間像面１２４と、第２のチューブレンズユニット１２６と、第２の対物レンズ１２８と、を含んでおり、第１の対物レンズ１１０は、後ろ側、すなわち画像側の焦点面１１２を備えており、ズーム光学系１１４は、この実施形態では第１のチューブレンズユニット１１６を構成し、望遠鏡システム１０４の光軸Ｏに沿った３つの可動のレンズユニット１１８、１２０、１２２から構成されており、第２の対物１２８レンズは、後ろ側、すなわちこの構成では対象物側の焦点面１３０を備えている。２つのチューブレンズユニット１１６、１２６は、ケプラー式屈折望遠鏡システム１３２を構成している。望遠鏡システム１０４はさらに、この実施形態では、対象物側の対物レンズ１１０に統合されており、球面画像化欠陥を補正するために用いられる光学補正ユニットを有している。この補正ユニットの実施形態は、図８を参照して後でより詳細に説明される。

ズーム光学系１１４は、所定の倍率範囲内の望遠鏡システム１０４の倍率を、２つの屈折率の比に整合させる機能を有しており、２つの屈折率のうちの一方の屈折率は対象物空間内の光学媒体に割り当てられており、他方の屈折率は画像空間の光学媒体に割り当てられている。ここで対象物側の屈折率は、例えば、対象物１０６が埋め込まれている埋め込み媒体、または対象物１０６自体に関連していてよい。特に、顕微鏡１０２がボリュームイメージングに使用される場合、ほぼ収差のない画像化のために、画像化深度に関連した対象物内の屈折率を知ることが必要な場合がある。

所望の倍率を設定するために、ズーム光学系１１４のレンズユニット１１８、１２０、１２２のうちの１つまたは複数は、この実施形態では、光軸Ｏに沿って動かされる。したがって、レンズユニット１１８、１２０、１２２の特定の軸方向の位置決めは、特別なズーム設定に対応しており、これは同様に、望遠鏡システム１０４の所望の倍率をもたらす。

図１に示された光学システム１００は制御部１３４を有しており、これを介して、所望の補正設定もしくは所望のズーム設定を実行するために、対象物側の対物レンズ１１０に統合された補正ユニットおよびズーム光学系１１４を駆動制御することができる。

この実施形態では、ズーム光学系１１４は、瞳調整型ズームシステムとして構成されている。したがって、ズーム光学系１１４は、倍率範囲全体にわたって、すなわち、すべてのズーム設定に対して、対象物側の対物レンズ１１０の画像側の焦点面１１２を、画像側の対物レンズ１２８の対象物側の焦点面１３０上に画像化する。図１に破線で示されている瞳ビーム経路が示すように、これは、ズーム光学系１１４が、倍率範囲もしくはズーム範囲全体にわたって、対象物側の対物レンズ１１０の瞳を、画像側の対物レンズ１２８の瞳に画像化することを意味している。ここで２つの対物レンズ１１０、１２８自体は、テレセントリックシステムとして構成されている。結果として、これによって、望遠鏡システム１０４は、全体として、両側、すなわち、対象物側に関しても、画像側に関してもテレセントリックであるシステムを構成する。

この実施形態では、光学システム１００はさらに、フォーカシング装置を有することができ、フォーカシング装置は、図１に示された表示において、単に概略的に、双方向矢印１３６によって示されている。フォーカシング装置１３６は、次のように、制御部１３４を介して駆動制御可能である。すなわち、フォーカシング装置１３６が、対象物１０６内の所望の面に焦点を合わせるために、対象物側の対物レンズ１１０全体を光軸Ｏに沿って、対象物１０６に向かってまたは対象物１０６から離れるように移動させるように駆動制御可能である。対物レンズ１１０のこのような軸方向の移動によって、２つのチューブレンズユニット１１６、１２６から構成されているケプラー式屈折望遠鏡システム１３２に関して、対物レンズ１１０の画像側の焦点面１１２が有している距離が変化する。したがって、図１に示された実施形態では、いわゆる対物レンズフォーカシングが実現されている。

そのような対物レンズフォーカシングの際に、上述した距離の変化を補償することができるようにするために、ズーム光学系１１４の３つのレンズユニット１１８、１２０、１２２は、互いに独立して駆動制御可能である。このようにして、所定の倍率範囲内で、任意の所望の倍率スケールを設定することができ、同時に、望遠鏡システム１０４の両側でのテレセントリック性ならびに無限遠像性が維持されるように、瞳画像化が制御される。

ズーム光学系１１４を構成するレンズユニット１１８、１２０、１２２の軸方向の位置調整路は、この実施形態では、その中で望遠鏡システム１０４の倍率を変化させることができる範囲が、対象物側の屈折率と画像側の屈折率との間の比が１．０～１．６の間にある範囲に対応するように選択されている。

図１に示された実施形態では、対物レンズ１１０に統合された補正ユニットの設定およびズーム光学系１１４の設定は、相互に連結されている。このような連結によって、実際に利用可能な２つの自由度、すなわち補正設定とズーム設定とが１つの自由度に縮小されており、この自由度は、ここでは、対象物側の屈折率に関連して制御される。したがって、図１に示された実施形態では、望遠鏡システム１０４が焦点を合わせている対象物面が設定されている。このような対象物面は、対象物１０６内の固定された作業面を規定するので、画像化深度が定められている。したがって、球面収差の補正とズーム設定とに使用される制御パラメータとして、対象物空間に割り当てられた屈折率のみが残る。これは、例えば、図１に示されていない入力装置を介して、制御部１３４に供給され得る。

これに対して変更された実施形態では、屈折率は、顕微鏡１０２自体によってその場で測定されてもよい。図２には、そのような変化形態が示されている。

図２に示された顕微鏡１０２は、付加的に、その場で対象物空間における屈折率を検出するように構成されているスプリッタミラー２３８および検出装置２４０を有している。スプリッタミラー２３８および検出装置２４０は、図３に詳細に示されている。

図３に示されているように、検出装置２４０は、赤外線波長範囲で測定光束３４４を放出する光源３４２を有している。光源３４２は、例えば、それを通じて測定光束３４４が照明光学系３４８に向けられるスリット絞り３４６を有しているＬＥＤである。照明光学系３４８を通過した後、測定光束３４４は、開口絞り３５０に入射する。開口絞り３５０は、照明光学系３４８の光軸Ｏ１の中心に配置されており、光軸Ｏ１から離れて偏心して配置されている絞り開口３５２を有している。開口絞り３５０の絞り開口３５２は、測定光束３４４のビーム断面を次のように制限する。すなわち、図３において、照明光学系３４８の光軸Ｏ１の下方に位置する、測定光束３４４の部分のみが、開口絞り３５０を、偏向プリズム３５４の方向において通過するように制限する。

自身のビーム断面が制限されている測定光束３４４は、偏向プリズム３５４で、搬送光学系３５６へ反射される。搬送光学系３５６は、自身の光軸Ｏ２に沿ってシフト可能なフォーカシングレンズ３５８、散乱光絞り３６０およびさらなるレンズ３６２から構成されている。搬送光学系３５６を通過した後、測定光束３４４は、ダイクロイックビームスプリッタとして構成されているスプリッタミラー２３８に入射する。スプリッタミラー２３８は、可視範囲の光を透過する一方で、赤外線波長範囲の光を反射する。スプリッタミラー２３８によって、測定光束３４４は、対物レンズ１１０の方向に反射される。ここで、スプリッタミラー２３８で反射された測定光束３４４は、対物レンズ１１０の光軸Ｏに対して平行にオフセットされて延在している。このようにして、測定光束３４４は、対物レンズ１１０の入射瞳３６４の部分領域内に導かれる。これは、対物レンズ１１０の光軸Ｏに対して、ひいては入射瞳３６４の中心に対して横方向にオフセットされている（図４も参照）。したがって、対物レンズ１１０の入射瞳３６４は偏心して下から照明され（ｕｎｔｅｒｌｅｕｃｈｔｅｔ）、これによって、測定光束３４４は、光軸Ｏに対して傾斜して、角度αで、対象物空間へ向けられる。

図４を参照すると、この実施形態では、顕微鏡１０２の対象物空間にカバーガラス４２４が位置しており、このカバーガラスは、図４に明示的に示されていない対象物を覆うために使用されると想定されるべきである。対象物が埋め込まれている埋め込み媒体４２６が、カバーガラス４２４上に配置されている。対象物空間４１４にはさらに、図４に示された表示において、対物レンズ１１０に上から接し、カバーガラス４２４に下から接する浸漬媒体４２８が配置されている。

見やすくするために、図３では、対象物空間において、対向する側からカバーガラス４２４に接する埋め込み媒体４２６と浸漬媒体４２８とが省かれている。対象物空間に斜めに入射して案内された測定光束３４４は、図４を参照して以降でより詳細に説明されるように、カバーガラス４２４で反射され、これによって、対物レンズ１１０に戻される２つの反射光束が生じる。これらは、図３に示された概略図では（図４に示された詳細図とは異なり）、参照番号３６６が付けられた１つの光束の形態で表示されている。

対物レンズ１１０を通過した後、２つの反射光束３６６は、スプリッタミラー２３８に入射し、スプリッタミラー２３８は、反射光束３６６を搬送光学系３５６に向ける。搬送光学系３５６を通過した後、反射光束３６６は、偏向プリズム３５４に入射し、偏向プリズム３５４は、反射光束３６６を検出器光学系３６８に反射する。検出器光学系３６８は、反射光束３６６を、赤外線波長範囲の光のみを透過し、このような波長範囲外の散乱光を遮断するスペクトルフィルタ３７０に向ける。スペクトルフィルタ３７０を通過した反射光束３６６は、最終的に、位置感知検出器３７２に入射する。位置感知検出器３７２は反射光束３６６の強度を空間的に分解された様式で検出することができる。

図４には、測定光束３４４の反射によって、２つの反射光束（図４では参照番号３６６ａ、３６６ｂが付けられている）がどのように生成されるかがより詳細に示されている。これは、この実施形態では、埋め込み媒体４２６の屈折率を決定するために使用される。したがって、対物レンズ１１０の入射瞳３６４を偏心して下方から照明する測定光束３４４は、対物レンズ１１０を通って、光軸Ｏに対して傾斜して、角度αで、対物レンズ１１０に面している、図４において参照番号４６４が付けられている、カバーガラス４２４の前面に向けられる。カバーガラス４２４とカバーガラス４２４の前面４６４に接している浸漬媒体４２８とは異なる屈折率を有しているので、カバーガラス４２４の前面４６４とそれに接する浸漬媒体４２８とは、入射する測定光束３４４が部分的に反射される第１の境界面を形成する。この第１の境界面で反射された、測定光束３４４の部分は、第１の反射光束３６６ａを生成し、これは、対物レンズ１１０に戻される。

第１の境界面を通過する、測定光束３４４の他の部分４６６は、カバーガラス４２４に入射する際に、対物レンズ１１０の光軸Ｏから離れるように屈折し、光軸Ｏに対して、角度αよりも大きい角度βを形成する。測定光束３４４のこのような透過された部分４６６は、カバーガラス４２４の後面４６８およびそれに接する埋め込み媒体４２６によって規定されている第２の境界面で部分的に反射される。埋め込み媒体４２６は、カバーガラス４２４の屈折率とは異なる屈折率を有している。第２の境界面での測定光束３４４のこのような第２の部分反射によって、第２の反射光束３６６ｂが生成され、これは、カバーガラス４２４の前面４６４を通って、対物レンズ１１０に戻る。

図４の表示に示されているように、対象物空間への測定光束３４４の斜めの入射は、カバーガラス４２４の前面４６４もしくは後面４６８での２つの部分反射によって生成された反射光束３６６ａ、３６６ｂが、異なる光路で、対物レンズ１１０に戻るのに寄与する。このようにして、２つの反射光束３６６ａ、３６６ｂは、異なる入射箇所で位置感知検出器３７２に入射する。換言すれば、カバーガラス４２４の前面４６４もしくは後面４６８で、スリット画像の形態で生成された２つの測定パターンは、空間的に相互に別個にされて、位置感知検出器３７２上に画像化される。これは図５に示されたダイヤグラムにおいて示されている。

図５は、位置感知検出器３７２上で２つの反射光束３６６ａ、３６６ｂをともに生成する例示的な強度分布Ｖを示している。ここで、このダイヤグラムの横座標５７０は、検出器３７２への入射箇所を示しており、縦座標５７２は、各入射箇所で測定された強度を示している。図５に示された強度分布Ｖは、２つのピークを示しており、そのうち、Ｐ１が付けられたピークは、第１の反射光束３６６ａに割り当てられており、Ｐ２が付けられたピークは、第２の反射光束３６６ｂに割り当てられている。ピークＰ１がピークＰ２よりも高く鋭いという事実から、図４に示された例において、測定光束３４４が、カバーガラス４２４の前面４６４にフォーカシングされていることが分かる。これは、光源３４２のスリット絞り３４６のフォーカシングされた画像がカバーガラス４２４の前面４６４に生成され、スリット絞り３４６の、これに対してデフォーカシングされた画像がカバーガラス４２４の後面４６８に生成されることを意味している。これは、対物レンズ１１０の光軸Ｏを中心とするポイントで、カバーガラス４２４の前面４６４で第１の部分反射が生じるという点では、図４に示された表示に対応する。これに対して、第２の部分反射は、光軸Ｏに対して横方向にオフセットされたポイントで、カバーガラス４２４の後面４６８上で生じる。図５に示されたピークＰ１、Ｐ２の下方の領域はそれぞれ、各反射光束３６６ａ、３６６ｂの強度に対する尺度である。

この例では、測定光束３４４の開口数ならびに浸漬媒体４２８の屈折率およびカバーガラス４２４の屈折率が既知であると想定されるべきである。これらのパラメータが判明している場合、埋め込み媒体４２６の屈折率を、その場で決定された、ピークＰ１およびＰ２の強度の比から計算することができる。

上述の様式で検出装置２４０によってその場で決定された屈折率は、図２に示された実施形態では、制御部１３４に供給される制御パラメータを表している。このような制御パラメータに基づいて、制御部１３４は、上述のように、補正ユニットおよびズーム光学系１１４の連結された設定を行う。ここで、上述の制御パラメータが、埋め込み媒体の屈折率に限定されていないことが自明である。特に、対象物自体の屈折率も制御パラメータとして使用することができる。

図２に示された実施形態をさらに、利用可能な２つの設定自由度、すなわち、補正設定およびズーム設定が互いに独立して制御されることによって変えることができる。このような場合には、例えば、基準面からの望遠鏡システム１０４の距離に対応するさらなる制御パラメータが追加され、ここでこのような基準面は、望遠鏡システム１０４に対する対物レンズ１１０の位置を規定する。このような付加的な制御パラメータをその場で検出するために、図２および図３に示された検出装置２４０は、図６に例として示される様式で動作されてよい。

図６に示された例では、図４の状況とは異なり、カバーガラス４２４の前面４６４での測定光束３４４の反射のみが考慮されている。したがって、カバーガラス４２４の前面４６４とそれに接する浸漬媒体４２８とによって形成される境界面で反射される、測定光束３４４の部分のみが評価される。

図７では、反射光束３６６ａが位置感知検出器３７２上で生成する、対応する強度分布Ｖが示されている。強度分布ＶはピークＰを示しており、基準位置Ｘ_ｒｅｆに関して位置感知検出器３７２上で決定される、ピークＰの位置Ｘは、図６に示されている距離ｚの尺度であり、カバーガラス４２４の前面４６４は、光軸Ｏに沿って、対物レンズＯから、この距離を有している。ここでカバーガラス４２４の前面４６４は、上述の基準面を形成している。したがって、この位置Ｘに基づいて、距離ｚをその場で決定することができる。

このような実施形態では、２つの自由度、すなわち、補正設定およびズーム設定は、もはや固定的に相互に連結されていない。検出装置２４０は、基準面からの望遠鏡システム３０４の距離と対象物側の屈折率との両方を検出するので、ボリューム画像化の最適な補正が、対象物１０６内の光軸Ｏに沿った各位置に対して自動的に得られる。

図８は、球面画像化欠陥を補正するための特定の補正ユニットが統合されている対物レンズ１１０の実施形態を示している。

図８に示された実施形態では、対物レンズ１１０は、正の屈折力を有する第１のレンズ群８０２、正の屈折力を有する第２のレンズ群８０４、負の屈折力を有する第３のレンズ群８０６および正の屈折力を有する第４のレンズ群８０８を含んでいる。これらは、対象物側からこのような順序で配置されている。第２のレンズ群８０４は、球面収差を補正するために、制御部１３４を介して光軸Ｏに沿って位置調整可能である。これに対して、第１のレンズ群８０２、第３のレンズ群８０６および第４のレンズ群８０８は位置固定されている。

第１のレンズ群８０２は、負の屈折力を有する第１のレンズ８１０と、正の屈折力を有する第２のレンズ８１２と、から構成されている。軸方向に移動可能なレンズ群８０４は、正の屈折力を有する第３のレンズ８１４と、負の屈折力を有する第４のレンズ８１６と、正の屈折力を有する第５のレンズ８１８と、を含んでいる。レンズ８１４、８１６および８１８は、チェーン素子を形成する。第３のレンズ群８０６は、正の屈折力を有する第６のレンズ８２０と、負の屈折力を有する第７のレンズ８２２と、を含んでいる。レンズ８２０、８２２も、チェーン素子を形成する。最後に、第４のレンズ群８０８は、負の屈折力を有する第８のレンズ８２４と、正の屈折力を有する第９のレンズ８２６と、から構成されている。

図９は、光学システム１００のさらなる実施形態を示しており、ここでは望遠鏡システム１０４は、さらなるケプラー式屈折望遠鏡システムを有している。これは、対象物側から画像側に向かって、第１の接眼レンズシステム９０４、光偏向装置９０６および第２の接眼レンズシステム９０８を含んでいる。光偏向装置９０６は、例えば、グリッドミラーから形成されており、これは、図９において、２つの矢印によって示されているように、相互に垂直に位置する２つの軸の周りを回転する。ここで光偏向装置は、中間瞳の位置に配置されている。図９に示された望遠鏡システム１０４ではさらに、別の中間像面９１０が設けられている。

付加的なケプラー式屈折望遠鏡システムとは別に、図９に示された実施形態は、図１に示された実施形態に対応している。特に、図９に示された実施形態も、補正ユニットとズーム光学系１１４との連結された設定のために設計されている。

図１０は、さらなる実施形態を示しており、ここでは、図９に示されている構成とは異なり、２つの自由度、すなわち、補正設定とズーム設定とが互いに独立して制御される。したがって、図１０に示された実施形態は、（図２に示された実施形態に対応して）検出装置２４０も有している。

図１１は、光学補正ユニット、すなわち、対物レンズ１１０の第２のレンズ群８０４（図８を参照）とズーム光学系１１４とが連結されて駆動制御される設定方法を示すフローチャートを示している。

はじめに、ステップＳ２において、対象空間における屈折率が測定される。図１１に示された例では、ここで、対象物自体の屈折率が決定されるべきである。

ステップＳ２で検出された屈折率に関連して、ステップ４において、対物レンズ１１０のレンズ群８０４とズーム光学系１１４との連結された駆動制御が行われる。ここで、ステップＳ４において行われた設定は、望遠鏡システム１０４が焦点を合わせている、固定された作業面の設定に基づいている。事前に規定された作業面のこのような設定のみが、ズーム設定と補正設定との間の固定的な連結の実装を可能にする。これによって、残された１つの自由度は屈折率とのみ相関し、対象物内の画像化深度とは相関しない。

最後に、ステップＳ６において、ステップＳ４で行われたズーム設定および補正設定に基づいて、画像の記録が実行される。

図１２は、光学補正ユニット、すなわち、この実施形態では、対物レンズ１１０の第２のレンズ群８０４とズーム光学系１１４とが互いに独立して駆動制御される設定方法を説明するためのフローチャートを示している。

同様に、ステップＳ２において、対象物側の屈折率が、検出装置２４０を使用して再び測定される。次に、ステップＳ４－１において、Ｓ２において検出された屈折率に関連してズーム光学系１１４を制御することによって、倍率が設定される。

図１１に示された実施形態とは異なり、図１２に示された方法では、付加的に、対象物１０６と対物レンズ１１０との間の距離が、検出装置２４０を使用して決定される。これは、例えば、図６および図７を参照して上で説明したように、カバーガラス４２４によって規定される特別な基準面を参照して行われる。次に、ステップＳ４－３において、このような距離に関連して、対物レンズ１１０の光軸Ｏに沿って光学補正ユニットを動かすことによって、補正設定が実行される。

ステップＳ４－１およびＳ４－３において行われた設定に基づいて、最終的に、ステップＳ６において画像が記録される。

図１２に示された例では、ズーム光学系１１４の設定は、画像化深度とは無関係に、すなわち、対物レンズ１１０と対象物１０６との距離とは無関係に実行できることが想定されている。したがって、ステップＳ４－１において行われた倍率設定では、ステップＳ２において検出された屈折率のみが考慮され、ステップＳ４－２において検出された距離は考慮されない。しかし、ステップＳ４－１において倍率を設定する際に、それが有利であるならば、ステップＳ４－２において検出された距離も考慮に入れることができることが自明である。

最後に、図１３は、補正設定とズーム設定とが連結されているケースにおいて、顕微鏡１００が、例えばＯＰＭ構成またはＳＣＡＰＥ構成でボリュームイメージングのために動作される場合に、どのように作業面が規定されるのかを概略図で示している。

図６の場合のように、図１３に示された例では、対物レンズ１１０は、自身の光軸Ｏでもって、カバーガラス４２４に垂直に配向されていることが想定されている。この際に図１３では、浸漬媒体４２８はカバーガラス４２４の下方に位置しており、埋め込み媒体４２６は、カバーガラス４２４の上方に位置している。埋め込み媒体４２６には、図１３に明示的に示されていない対象物が埋め込まれている。

図１３に示された構成では、上述の作業面は、対物レンズ１１０が焦点を合わせている、対象物１０６内の面によって規定されている。このような焦点面は、図１３ではＦで示されており、対物レンズ１１０の光軸Ｏに対して垂直に位置している。

ＯＰＭ構成またはＳＣＡＰＥ構成では、対物レンズ１１０は、対象物１０６を画像化するためだけでなく、対象物１０６を照明するためにも使用される。この場合、対物レンズ１１０は、対物レンズ１１０の光軸Ｏに対して傾斜して配向されているライトシートを生成する。ライトシートのこのような傾斜は、このような特別な構成では、検出面Ｄが対物レンズ１１０の光軸Ｏに対して相応に傾斜されることによって補償される。このような検出面Ｄは、画像生成に使用される画像センサに画像化される、対象物１０６内の面を規定する。

光軸Ｏへの検出面Ｄの投影は、ボリュームイメージングの画像化深度、すなわち、光軸Ｏに沿った、画像化されたサンプルボリュームの延在を規定する。対物レンズ１１０の焦点面Ｆによって規定される作業面の位置はここで、検出面Ｄに関連して適切に選択可能である。図１３に示された例では、対物レンズ１１０の焦点面Ｆは、検出面Ｄに関して、次のように配置されている。すなわち、焦点面Ｆが、光軸Ｏに沿って、検出面Ｄによって規定された画像化深度内のほぼ中央に位置するように配置されている。しかし、このような規定が一例としてのみ理解されるべきであることは自明である。イメージング深度とともに自然に増加する吸収作用または散乱作用を考慮に入れて、作業面を、検出面Ｄに関して他の様式で規定することもできる。

上述の実施形態が一例としてのみ理解されるべきであることは自明である。例えば、図３に示された検出装置２４０は、屈折率および／または基準面からの望遠鏡システム１０４の距離をどのように決定するかの特別な例を表しているにすぎない。しかし、いかなる場合でも、屈折率もしくは距離の決定はこのような例に限定されるべきではない。

いくつかの態様を装置の文脈において説明してきたが、これらの態様が、対応する方法の説明も表していることが明らかであり、ここではブロックまたは装置がステップまたはステップの特徴に対応している。同様に、ステップの文脈において説明された態様は、対応する装置の対応するブロックまたは項目または特徴の説明も表している。

ステップの一部または全部は、例えば、プロセッサ、マイクロプロセッサ、プログラマブルコンピュータまたは電子回路等のハードウェア装置（またはハードウェア装置を使用すること）によって実行されてもよい。

いくつかの実施形態では、極めて重要なステップのいずれか１つまたは複数が、そのような装置によって実行されてもよい。

一定の実装要件に応じて、本発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装され得る。この実装は、非一過性の記録媒体によって実行可能であり、非一過性の記録媒体は、各方法を実施するために、プログラマブルコンピュータシステムと協働する（または協働することが可能である）、電子的に読取可能な制御信号が格納されている、デジタル記録媒体等であり、これは例えば、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＦＬＡＳＨメモリである。したがって、デジタル記録媒体は、コンピュータ読取可能であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法が実施されるように、プログラマブルコンピュータシステムと協働することができる、電子的に読取可能な制御信号を有するデータ担体を含んでいる。

一般的に、本発明の実施形態は、プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品として実装可能であり、このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときにいずれかの方法を実施するように作動する。このプログラムコードは、例えば、機械可読担体に格納されていてもよい。

別の実施形態は、機械可読担体に格納されている、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを含んでいる。

したがって、換言すれば、本発明の実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

したがって、本発明の別の実施形態は、プロセッサによって実行されるときに本明細書に記載のいずれかの方法を実施するために、格納されているコンピュータプログラムを含んでいる記録媒体（またはデータ担体またはコンピュータ読取可能な媒体）である。データ担体、デジタル記録媒体または被記録媒体は、典型的に、有形である、かつ／または非一過性である。本発明の別の実施形態は、プロセッサと記録媒体を含んでいる、本明細書に記載されたような装置である。

したがって、本発明の別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号シーケンスである。データストリームまたは信号シーケンスは例えば、データ通信接続、例えばインターネットを介して転送されるように構成されていてもよい。

別の実施形態は、処理手段、例えば、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するように構成または適合されているコンピュータまたはプログラマブルロジックデバイスを含んでいる。

別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するために、インストールされたコンピュータプログラムを有しているコンピュータを含んでいる。

本発明の別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを（例えば、電子的にまたは光学的に）受信機に転送するように構成されている装置またはシステムを含んでいる。受信機は、例えば、コンピュータ、モバイル機器、記憶装置等であってもよい。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に転送するために、ファイルサーバを含んでいてもよい。

いくつかの実施形態では、プログラマブルロジックデバイス（例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）が、本明細書に記載された方法の機能の一部または全部を実行するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためにマイクロプロセッサと協働してもよい。一般的に、有利には、任意のハードウェア装置によって方法が実施される。

１００光学システム
１０２顕微鏡
１０４望遠鏡システム
１０６対象物
１０８画像
１１０対物レンズ
１１２焦点面
１１４ズーム光学系
１１６チューブレンズユニット
１１８レンズユニット
１２０レンズユニット
１２２レンズユニット
１２４中間像面
１２６チューブレンズユニット
１２８対物レンズ
１３０焦点面
１３２ケプラー式屈折望遠鏡システム
１３４制御部
１３６フォーカシング装置
２３８スプリッタミラー
２４０検出装置
３４２光源
３４４測定光束
３４６スリット絞り
３４８照明光学系
３５０開口絞り
３５２絞り開口
３５４偏向プリズム
３５６搬送光学系
３５８フォーカシングレンズ
３６０散乱光絞り
３６２レンズ
３６４入射瞳
３６６反射光束
３６８検出器光学系
３７０スペクトルフィルタ
３７２検出器
４２４カバーガラス
４２６埋め込み媒体
４２８浸漬媒体
４６４前面
４６６測定光束の部分
４６８後面
５７０横座標
５７２縦座標
８０２レンズ群
８０４レンズ群
８０６レンズ群
８０８レンズ群
８１０レンズ
８１２レンズ
８１４レンズ
８１６レンズ
８１８レンズ
８２０レンズ
８２２レンズ
８２４レンズ
８２６レンズ
９０４接眼レンズシステム
９０６光偏向装置
９０８接眼レンズシステム
９１０中間像面
Ｏ光軸
Ｏ１光軸
Ｏ２光軸
Ｆ焦点面
Ｄ検出面
α 角度
β 角度

Claims

対象物（１０６）を画像化するための顕微鏡（１０２）用の光学システム（１００）であって、
前記光学システム（１００）は、光学補正ユニット（８０４）とズーム光学系（１１４）とを備える望遠鏡システム（１０４）を含んでおり、前記光学補正ユニット（８０４）は、球面画像化欠陥を補正するように設定可能であり、前記ズーム光学系（１１４）は、前記望遠鏡システム（１０４）の倍率を、所定の倍率範囲内で、２つの屈折率の比に整合させるように設定可能であり、前記２つの屈折率のうちの一方は対象物側に割り当てられており、他方は画像側に割り当てられており、
前記望遠鏡システム（１０４）は、自身に含まれている前記ズーム光学系（１１４）によって、前記倍率範囲全体にわたって、前記対象物側に関しても、前記画像側に関してもテレセントリックに構成されており、
前記望遠鏡システム（１０４）は、前記対象物側に面する第１の対物レンズ（１１０）と、前記画像側に面する第２の対物レンズ（１２８）と、を含んでおり、
前記望遠鏡システム（１０４）は、ケプラー式屈折望遠鏡システム（１３２）を含んでおり、
前記ズーム光学系（１１４）は、少なくとも３つのレンズユニット（１１８，１２０，１２２）を含んでおり、前記少なくとも３つのレンズユニット（１１８，１２０，１２２）は、その光軸（Ｏ）に沿って前記望遠鏡システム（１０４）の前記倍率を変更するために移動可能であり、
前記光学システム（１００）は、フォーカシング装置（１３６）をさらに含んでおり、
前記フォーカシング装置（１３６）は、前記対象物（１０６）に対して、前記第１の対物レンズ（１１０）の光軸（Ｏ）に沿って前記第１の対物レンズ（１１０）を動かすように構成されており、その結果、前記ケプラー式屈折望遠鏡システム（１３２）からの前記第１の対物レンズ（１１０）の距離が変化し、
前記第１の対物レンズ（１１０）と前記ケプラー式屈折望遠鏡システム（１３２）との間の距離が変化したときに、前記画像側に面する、前記第１の対物レンズ（１１０）の焦点面（１１２）が、前記望遠鏡システム（１０４）の、前記ズーム光学系（１１４）によって設定された前記倍率および無限遠像性を維持しながら、前記対象物側に面している、前記第２の対物レンズ（１２８）の前記焦点面（１３０）に画像化されるように、前記ズーム光学系（１１４）の前記３つのレンズユニット（１１８，１２０，１２２）は、前記光軸（Ｏ）に沿って互いに独立して移動可能である、
光学システム（１００）。
前記ズーム光学系（１１４）は、前記画像側に面する、前記第１の対物レンズ（１１０）の焦点面（１１２）を、前記倍率範囲全体にわたって、前記対象物側に面する、前記第２の対物レンズ（１２８）の焦点面（１３０）に画像化するように構成されている、
請求項１記載の光学システム（１００）。
前記光学補正ユニット（８０４）は、前記第１の対物レンズ（１１０）または前記第２の対物レンズ（１２８）に含まれている、
請求項２記載の光学システム（１００）。
前記望遠鏡システム（１０４）の前記倍率範囲は、前記２つの屈折率の前記比が１．０～１．６の間にある範囲に対応する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の光学システム（１００）。
前記ケプラー式屈折望遠鏡システム（１３２）は、前記第１の対物レンズ（１１０）と前記第２の対物レンズ（１２８）との間に配置されており、前記ズーム光学系（１１４）を含んでいる、
請求項１から４までのいずれか１項記載の光学システム（１００）。
前記ケプラー式屈折望遠鏡システム（１３２）は、２つのチューブレンズユニット（１１６，１２６）を含んでおり、前記２つのチューブレンズユニット（１１６，１２６）のうちの１つは、前記ズーム光学系（１１４）を構成している、
請求項１から５までのいずれか１項記載の光学システム（１００）。
前記光学システム（１００）は、対象物空間に割り当てられている屈折率を検出するように構成されている装置（２４０）と、検出された屈折率に関連して前記光学補正ユニット（８０４）および前記ズーム光学系（１１４）を設定するように構成されている制御部（１３４）と、をさらに含んでいる、
請求項１から６までのいずれか１項記載の光学システム（１００）。
前記制御部（１３４）は、検出された前記屈折率に関連して、前記光学補正ユニット（８０４）と前記ズーム光学系（１１４）とを相互に連結して設定するように構成されている、
請求項７記載の光学システム（１００）。
前記光学システム（１００）は、前記望遠鏡システム（１０４）に対する前記対象物（１０６）の位置を規定する基準面（４６４）からの前記望遠鏡システム（１０４）の距離（ｚ）を検出するように構成されている装置（２４０）をさらに含んでおり、
前記制御部（１３４）は、付加的に、検出された前記距離（ｚ）に関連して、少なくとも前記光学補正ユニット（８０４）を設定するように構成されている、
請求項７記載の光学システム（１００）。
請求項１から９までのいずれか１項記載の光学システム（１００）を備える顕微鏡（１０２）。
光学補正ユニット（８０４）およびズーム光学系（１１４）を含んでいる望遠鏡システム（１０４）を備えた顕微鏡（１０２）を使用して対象物（１０６）を画像化する方法であって、前記方法は、
前記光学補正ユニット（８０４）の設定によって、球面画像化欠陥を補正するステップと、
前記ズーム光学系（１１４）の設定によって、前記望遠鏡システム（１０４）の倍率を、所定の倍率範囲内で、一方が対象物側に割り当てられており、他方が画像側に割り当てられている２つの屈折率の比に整合させるステップと、
を含んでおり、
前記対象物側に割り当てられている屈折率を検出し、前記光学補正ユニット（８０４）および前記ズーム光学系（１１４）を前記屈折率に関連して設定し、
前記望遠鏡システム（１０４）は、前記対象物側に面する第１の対物レンズ（１１０）と、前記画像側に面する第２の対物レンズ（１２８）と、を含んでおり、
前記望遠鏡システム（１０４）は、ケプラー式屈折望遠鏡システム（１３２）を含んでおり、
前記ズーム光学系（１１４）は、少なくとも３つのレンズユニット（１１８，１２０，１２２）を含んでおり、前記少なくとも３つのレンズユニット（１１８，１２０，１２２）は、その光軸（Ｏ）に沿って前記望遠鏡システム（１０４）の前記倍率を変更するために移動可能であり、
前記顕微鏡（１０２）は、フォーカシング装置（１３６）をさらに含んでおり、
前記フォーカシング装置（１３６）は、前記対象物（１０６）に対して、前記第１の対物レンズ（１１０）の光軸（Ｏ）に沿って前記第１の対物レンズ（１１０）を動かすように構成されており、その結果、前記ケプラー式屈折望遠鏡システム（１３２）からの前記第１の対物レンズ（１１０）の距離が変化し、
前記第１の対物レンズ（１１０）と前記ケプラー式屈折望遠鏡システム（１３２）との間の距離が変化したときに、前記画像側に面する、前記第１の対物レンズ（１１０）の焦点面（１１２）が、前記望遠鏡システム（１０４）の、前記ズーム光学系（１１４）によって設定された前記倍率および無限遠像性を維持しながら、前記対象物側に面している、前記第２の対物レンズ（１２８）の前記焦点面（１３０）に画像化されるように、前記ズーム光学系（１１４）の前記３つのレンズユニット（１１８，１２０，１２２）は、前記光軸（Ｏ）に沿って互いに独立して移動可能である、
方法。
作業面（Ｆ）を設定し、前記望遠鏡システム（１０４）は、前記作業面（Ｆ）に焦点を合わせており、前記光学補正ユニット（８０４）と前記ズーム光学系（１１４）とを、検出された前記屈折率に関連して、相互に連結して設定する、
請求項１１記載の方法。
前記望遠鏡システム（１０４）と、前記望遠鏡システム（１０４）に対する前記対象物（１０６）の位置を規定する基準面（４６４）と、の間の距離（ｚ）を検出し、少なくとも前記光学補正ユニット（８０４）を、付加的に、検出された前記距離（ｚ）に関連して設定する、
請求項１１記載の方法。