Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für ein Konfokalmikroskop, ein Konfokalmikroskop mit einer solchen optischen Anordnung und ein Verfahren zum Betreiben eines Konfokalmikroskops. Ein Konfokalmikroskop umfasst mindestens eine Lochblende zur optischen Selektion. Das zur Messung verwendete Lichtbündel bzw. Detektionslicht wird durch eine Linsenanordnung mit mindestens einer Linse auf das Loch der Lochblende, auch Pinhole bzw. Detektionspinhole genannt, fokussiert. Der fokussierte Strahl muss dabei das Loch der Lochblende genau treffen, um eine Messung durchführen zu können. Bei konventionellen Konfokalmikroskopen wird dazu zum Beispiel die Lochblende lateral, d.h. senkrecht zur optischen Achse des Strahlenbündels und/oder axial, d.h. entlang der Strahlenrichtung der optischen Achse mechanisch verschoben. Mechanische

Bauelemente, die dies ermöglichen und genügend genau sind, sind teuer. Ferner dauert eine solche Justierung vergleichsweise lange.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, mit der eine schnellere und

kostengünstigere Justierung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Linse der Linsenanordnung fokusvariabel ist.

Ein erfindungsgemäßes Konfokalmikroskop umfasst eine erfindungsgemäße optische Anordnung.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Lichtbündel mittels einer fokusvariablen Linse der Linsenanordnung auf das Loch der Lochblende fokussiert.

Bei einer solchen Lösung ist es nicht mehr nötig, zur Justierung eine mechanische Verschiebung vorzunehmen. Auf die teuren und trägen mechanischen Bauteile zum Verstellen der Position kann daher verzichtet werden.

Die erfindungsgemäße Lösung kann mit den folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und voneinander unabhängigen Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen weiter verbessert werden. Durch die fokusvariable Linse kann die Fokusposition in einer axialen oder z-Richtung, das heißt entlang einer Richtung des Lichtbündels bzw. der optischen Achse des Lichtbündels, veränderbar sein, um eine Justierung entlang der Axialrichtung zu ermöglichen.

Um auch eine Justierung in einer lateralen oder x-y-Richtung, d.h. in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung bzw. zur optischen Achse des Lichtbündels zu erreichen, kann die Fokusposition durch die fokusvariable Linse in einer lateralen oder x-y-Richtung veränderbar sein. Eine solche Verstellung kann beispielsweise durch eine Verkippung des Strahls mit Hilfe der fokusvariablen Linse erzielt werden. Die Verkippung kann zum Beispiel durch eine asymmetrische Formung der Linse in einem entsprechend angesteuerten Zustand erzielt werden. In einem anderen angesteuerten Zustand kann eine Verkippung in eine andere Richtung, eine Verkippung mit einem anderen Winkel oder gar keine Verkippung erzielt werden.

Um zu ermöglichen, dass das Lichtbündel mit verschiedenen Fokuslängen der fokusvariablen Linse auf das Loch der Lochblende fokussiert wird, kann die fokusvariable Linse entlang des Strahlengangs verschiebbar sein. Um eine definierte Verschiebung zu erreichen, können Führungselemente für die fokusvariable Linse vorhanden sein, die etwa eine lineare Verschiebung ermöglichen. Insbesondere kann die Linsenanordnung mindestens eine Verschiebeeinrichtung zur Verschiebung der fokusvariablen Linse entlang des Strahlengangs aufweisen. Eine solche Verschiebeeinrichtung kann steuerbar und insbesondere automatisch steuerbar sein. Die bei verschiedenen Fokuslängen auftretenden verschiedenen Öffnungswinkel des Lichtbündels erzeugen bei einer gleichbleibenden Größe des Lochs der Lochblende verschiedene effektive Größen des Lochs, wodurch ohne

Veränderung der tatsächlichen Lochgröße die optischen Eigenschaften wie zum Beispiel die

Helligkeit, die Auflösung und die Selektionswirkung der Lochblende eingestellt werden können.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Lochblende entlang des Strahlengangs verschiebbar sein und insbesondere eine Verschiebeeinrichtung zur Verschiebung der Lochblende entlang des Strahlengangs vorhanden sein, um die beschriebene Fokussierung auf das Loch der Lochblende bei verschiedenen Fokuslängen der fokusvariablen Linse zu ermöglichen.

Um die optischen Eigenschaften des Strahls stärker beeinflussen zu können, kann die

Linsenanordnung mindestens zwei im Strahlengang hintereinander angeordnete Linsen umfassen. Die erste Linse kann zum Beispiel zur Aufweitung des Lichtstrahls dienen, der dann von der zweiten Linse fokussiert wird. Vorteilhafterweise ist mindestens eine der Linsen verschiebbar, vorzugsweise in einer axialen Richtung, um die gewünschten bzw. vorgebbar einstellbaren optischen Eigenschaften zu erzielen. Alternativ kann auch die Lochblende verschiebbar sein, um den dann veränderten Lichtstrahl auf das Loch der Lochblende justieren zu können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Linsenanordnung mindestens zwei, im Strahlengang hintereinander angeordnete fokusvariable Linsen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann auf eine Verschiebbarkeit der Linsen verzichtet werden und die optischen Eigenschaften ausschließlich durch die Verstellung der beiden fokusvariablen Linsen erzielt werden. Dadurch ist eine preisgünstigere und schnellere Verstellung des Fokus möglich. Insbesondere ist es dadurch auch möglich, die effektive Pinholegröße, d.h. die effektive Größe des Lochs der Lochblende ohne mechanische Justierung, insbesondere ohne Verschiebung der einzelnen Komponenten und ohne mechanische Veränderung der Größe des Lochs der Lochblende zu verändern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Lochblende ortsfest angeordnet sein, um die Anzahl der beweglichen Teile gering zu halten. Die Justierung kann sich dann auf die Verstellung mindestens einer Linse beschränken, entweder durch eine Veränderung der Position der Linse oder durch eine Veränderung der Fokusposition dieser Linse. Die Lochblende kann beispielsweise fest und unverstellbar mit einem Grundkörper oder einem Gehäuse eines optischen Systems oder eines Konfokalmikroskops verbunden sein. Die Lochblende kann etwa mit bestimmten Teilen verklebt oder verschweißt sein, um sie sicher zu befestigen und die Position zu fixieren.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind sowohl die Lochblende als auch die

Linsenanordnung ortsfest angeordnet. Insbesondere können die Lochblende und die

Linsenanordnung eine fixe Relativposition zueinander haben. Bei einer solchen Ausgestaltung kann auf eine Verstellbarkeit der Positionen dieser Elemente verzichtet sein, wodurch der

Konstruktionsaufwand gering ist. Die Justierung kann dann ausschließlich durch die Verstellung einer oder mehrerer fokusvariabler Linsen erfolgen.

In einer Ausgestaltung, die besonders einfach zu fertigen ist und gleichzeitig gute optische

Eigenschaften hat, ist das Loch der Lochblende kreisförmig. Ein solches kreisförmiges Loch kann beispielsweise durch einen Bohrvorgang erzeugt werden. Alternativ könnte das Loch der Lochblende viereckig, rechteckig, quadratisch oder vieleckig ausgebildet sein.

Um die Anzahl der beweglichen und/oder einzustellenden Elemente weiter zu reduzieren, kann das Loch der Lochblende einen konstanten Durchmesser aufweisen. Wie schon beschrieben kann durch eine Variation des Öffnungswinkels, d.h. des Winkels mit dem der Lichtstrahl auf die Lochblende fokussiert ist, die effektive Größe des Lochs verändert werden. Ein solcher konstanter, d.h. nicht veränderlicher Durchmesser oder eine konstante, nicht veränderliche Größe zum Beispiel bei einem rechteckigen Loch ist ferner genauer herstellbar als dies möglich ist, wenn ein Loch mechanisch in der Größe verstellbar ist und dabei zum Beispiel Toleranzen und/oder einer Hysterese unterliegt. Das Loch kann eine fixe Größe und eine fixe Form haben.

Als fokusvariable Linse kann zum Beispiel eine verstellbare Flüssiglinse und/oder eine

Polymerflüssiglinse benutzt werden, bei der die Form einer Oberfläche, insbesondere die Krümmung, und damit die Brechungseigenschaften durch Veränderung des Drucks variiert werden kann.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung einer fokusvariablen Linse ist eine Elektrobenetzungslinse, bei der die Grenzfläche zwischen zwei nicht mischbaren, innerhalb einer Zelle angeordneten

Flüssigkeiten mit verschiedenen Brechungsindices durch Anlegen einer Spannung verändert werden kann. Insbesondere verändert sich dadurch die Form und Krümmung der Grenzfläche. Dadurch können wieder die Brechungseigenschaften verändert werden. Werden bei einer solchen Linse an zwei sich lateral gegenüberliegenden Enden oder in zwei zueinander senkrechten Richtungen zwei verschiedene Spannungen angelegt, so kann dadurch nicht nur die Fokuslänge, sondern auch die x-y- Position des Fokus verändert werden, da dann die Linse asymmetrisch ist und das Lichtbündel verkippt wird.

Ein erfindungsgemäßes Konfokalmikroskop kann eine Steuereinheit zur Steuerung der Position und/oder der Fokusposition mindestens einer fokusvariablen Linse aufweisen. Die Steuereinheit kann insbesondere mindestens einen Ausgang aufweisen, der mit der Linsenanordnung,

insbesondere der fokusvariablen Linse verbindbar ist. Ferner kann die Steuereinheit einen Eingang aufweisen, wobei die Signale am Ausgang zum Beispiel in Abhängigkeit von den Signalen am Eingang abhängig oder steuerbar sind. Eine solche Steuereinheit kann ein separates Element oder ein Teil einer Steuereinheit des Konfokalmikroskops sein. Im Konkreten könnte das Konfokalmikroskop eine zweite optische Anordnung mit einer

Linsenanordnung mit mindestens einer Linse umfassen, wobei ein Lichtstrahl durch die zweite Linsenanordnung auf ein Loch einer zweiten Lochblende fokussierbar ist. Die zweite

Linsenanordnung umfasst mindestens eine fokusvariable Linse. Auch könnte Licht durch eine zweite Lochblende austreten und mittels einer zweiten Linsenanordnung, die mindestens eine fokusvariable Linse umfasst, einen Lichtstrahl formen. Die erste optische Anordnung könnte detektionsseitig und zweite optische Anordnung könnte lichtquellenseitig angeordnet sein. Werden bei der lichtquellenseitigen Anordnung entweder eine verschiebbare Linse und eine fokusvariable Linse oder zwei fokusvariable Linsen hintereinander angeordnet, so lässt sich auch der Durchmesser des Anregungslichtstrahls anpassen. Damit können beispielsweise unterschiedliche Objektive mit unterschiedlichen Pupillendurchmessern optimal ausgeleuchtet werden. Bei der Steuereinheit können an einem Ausgang zur Steuerung der Position und/oder der Fokuslänge verschiedene Ausgangswerte vorhanden sein, wenn verschiedene Werte an einem Eingang für eine gewünschte effektive Größe des Lochs der Lochblende anliegen.

Das Konfokalmikroskop kann ferner eine Steuereinheit zur Steuerung der Position mindestens eines weiteren Elements, etwa der Lochblende und/oder einer nicht fokusvariablen Linse aufweisen. Es kann eine einzige Steuereinheit vorhanden sein, die die Steuerung der Position und/oder der

Fokusposition mindestens einer fokusvariablen Linse und andere Steuerungsaufgaben übernimmt.

Vorzugsweise ist die optische Anordnung mit der Linsenanordnung detektionsseitig in dem

Konfokalmikroskop angeordnet, d.h. in einem Teil des optischen Strahlengangs, der zwischen dem zu beobachtenden Objekt und einem Detektor liegt. Alternativ kann die optische Anordnung mit der Linsenanordnung auch anregungsseitig bzw. beleuchtungsseitig in dem Konfokalmikroskop angeordnet sein, der zwischen einer Lichtquelle und dem zu beobachtenden Objekt liegt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Konfokalmikroskop eine zweite optische Anordnung mit einer zweiten Linsenanordnung mit mindestens einer Linse auf, wobei ein Lichtstrahl durch die zweite Linsenanordnung auf eine zweite Lochblende fokussierbar ist, und die zweite

Linsenanordnung mindestens eine fokusvariable Linse umfasst, wobei die erste optische Anordnung detektionsseitig und zweite optische Anordnung lichtquellenseitig angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Zahl der mechanisch verstellbaren Elemente weiter reduziert werden, etwa indem auf mechanisch verstellbare Elemente zur Fokussierung des Strahls auf eine lichtquellenseitig angeordnete Lochblende verzichtet wird. Weiterhin könnte vorgesehen sein, dass eine anregungsseitige optische Anordnung und eine detektionsseitige optische Anordnung vorgesehen ist. Die fokusvariablen Linsen dieser optischen Anordnungen könnten nun synchron derart angesteuert werden, dass chromatische Längsfehler des Objektivs und/oder sonstiger optischer Komponenten im Strahlengang kompensiert werden.

Alternativ oder zusätzlich könnten die fokusvariablen Linsen dieser optischen Anordnungen derart angesteuert werden, dass minimale Rasterbewegungen ausgeführt werden. Die fokusvariable Linse der detektionsseitigen Anordnung könnte derart angesteuert werden, dass die Fokuslage der fokusvariablen Linse um die Mitte des Lochs lateral variiert wird, so dass nacheinander mehrere Bilder bei unterschiedlichen Fokuslagen der fokusvariablen Linse

aufgenommen werden können, und mittels einer Bildauswertung eine Erhöhung der räumlichen Auflösung erzielt werden kann. Hierbei ist vorzugsweise die laterale Variation der Fokuslage des Detektionslichtbündels stets derart, dass der Detektor noch Detektionslicht nachweisen kann, dass also bei den meisten Einstellungen der fokusvariablen Linse noch Detektionsphotonen mit dem Detektor nachgewiesen werden können. Aus einem derart gewonnenen Datensatz von

aufgenommenen Bildern lässt sich dann beispielsweise durch Entfaltung ein Bild höherer Auflösung rekonstruieren, wie dies z.B. in den folgenden Veröffentlichungen ausgeführt ist: C.B. Muller, J.

Enderlein,„Image scanning microscopy", Phys ev Lett, 2010, 104(19): p. 198101; und C.J. Sheppard, S.B. Mehta, R. Heintzmann, "Superresolution by image scanning microscopy using pixel

reassignment", Opt Lett, 2013, 38(15): p. 2889-2892).

Um ein erfindungsgemäßes Verfahren zu verbessern, kann die Position der fokusvariablen Linse entlang des Strahlengangs und/oder die Fokuslänge der fokusvariablen Linse geändert werden, um bei einer gleichbleibenden physischen Größe des Lochs der Lochblende eine gewünschte effektive Lochblendengröße zu erreichen. Dadurch kann der Öffnungswinkel des Strahls, der auf das Loch der Lochblende trifft, verändert werden, wodurch sich die effektive Größe des Lochs der Lochblende ändert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Abstand zwischen der Lochblende und der letzten Linse vor der Lochblende konstant gehalten und lediglich der Fokus der letzten Linse verändert werden.

Wenn das Konfokalmikroskop zur Messung einer Fluoreszenz in einer Probe ausgestaltet ist, kann die effektive Größe des Lochs der Lochblende in Abhängigkeit von einer Anregungswellenlänge und/oder Detektionswellenlänge der Fluoreszenz geändert werden. Dabei ist es nicht mehr notwendig, die physische Größe des Loches zu verändern, um die Größe des Lochs der Lochblende auf die

Anregungswellenlänge zu optimieren. Insbesondere wenn ausschließlich nicht-mechanische

Verstellmöglichkeiten zur Anpassung der effektiven Größe des Lochs der Lochblende notwendig sind, führt dies zu einer schnelleren Verstellbarkeit des Konfokalmikroskops.

Ist eine ausreichend schnelle Verstellbarkeit der Linsenanordnung möglich, beispielsweise wenn ausschließlich elektrische Parameter geändert werden, jedoch keine mechanische Bewegung erfolgt, so kann eine Verstellung der effektiven Größe des Lochs der Lochblende beispielsweise auch während eines Scanvorgangs erfolgen, etwa beim Übergang zwischen zwei Zeilen.

Vorteilhafterweise wird zur Ausrichtung des Fokuspunktes auf die Lochblende ausschließlich die fokusvariable Linse gesteuert. Dadurch wird die Steuerung erleichtert. Ferner kann die Justierung schneller erfolgen, insbesondere wenn auf mechanische Verstellmöglichkeiten verzichtet wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die

Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die dabei dargestellten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem, wie dies im Anwendungsfall notwendig ist.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Konfokalmikroskops mit einer optischen Anordnung;

Fig. 2 eine schematische Detailansicht einer ersten Ausführungsform einer optischen Anordnung;

Fig. 3 eine schematische Detailansicht einer zweiten Ausführungsform einer optischen

Anordnung;

Fig. 4 eine schematische Detailansicht einer dritten Ausführungsform einer optischen Anordnung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht des Aufbaus einer weiteren Ausführungsform eines

Konfokalmikroskops;

Fig. 6A-6F schematische Ansichten zweier Ausführungsformen einer fokusvariablen Linse.

In Fig. 1 ist der generelle Aufbau eines Konfokalmikroskops 100 gezeigt.

Licht aus einer Lichtquelle 10 bildet ein Lichtbündel oder einen Lichtstrahl 4, der durch einen teildurchlässigen Spiegel oder einen spektral selektiven Strahlteiler 8 auf eine Rastereinheit 5 umgelenkt wird. Durch zwei Linsen 2 und ein Objektiv 6 wird der Lichtstrahl 4 auf ein Objekt bzw. die Probe 7 fokussiert. Das von der Probe 7 reflektierte oder fluoreszierende Licht wird durch das Objektiv 6 und die beiden Linsen 2 zurück auf die Rastereinheit 5 und den spektral selektiven Strahlteiler 8 gelenkt. Ein Teil des Lichtstrahls 4 tritt durch den spektral selektiven Strahlteiler 8 hindurch und fällt auf eine Linsenanordnung 11, die Teil einer optischen Anordnung 1 ist. Die Breite des Lichtstrahls 4 zwischen dem spektral selektiven Strahlteiler 8 und der optischen Anordnung 1 ist mit dem Bezugszeichen 47 gekennzeichnet. Dort wird durch eine Linse 2 der Lichtstrahl 4 auf das Loch 30 einer Lochblende 3 fokussiert. Der Fokuspunkt 40 des durch die Linse 2 fokussierten Lichts liegt im Loch 30. Der durch das Loch 30 durchtretende Teil des Lichts wird in einem Lichtdetektor 9 erfasst.

Um eine Positionierung des Fokuspunktes 40 in dem Loch 30 zu erlauben, können bei

konventionellen Konfokalmikroskopen die Linse 2 und/oder die Lochblende 3 entlang einer x- ichtung (senkrecht zu einer Achse 45 des Lichtstrahls 4), einer y-Richtung (senkrecht zu einer Achse 45 des Lichtstrahls 4 und senkrecht zur x-Richtung) und/oder einer z-Richtung (entlang der Achse 45 des Lichtstrahls 4) verschoben werden.

Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die Linse 2 eine fokusvariable Linse 20, bei der der Fokuspunkt 40 relativ zur Linse 2 in der z-Richtung, der x-Richtung und/oder der y-Richtung eingestellt werden kann. Dadurch ist es möglich, eine Justierung vorzunehmen, ohne dass Bauteile mechanisch bewegt werden müssen. Eine solche optische Anordnung 1 ist daher zum einen schneller steuerbar und zum anderen aufgrund der nicht mehr notwendigen hochpräzisen Stellelemente kostengünstiger.

In Fig. 2 ist eine erste Ausgestaltung einer optischen Anordnung 1 näher dargestellt. Aufgrund der Verstellbarkeit der Fokuslänge 48 der Linse 2 entlang der Achse 45 des Lichtstrahls 4 ist es möglich, den Abstand 28 zwischen der Linse 2 und der Lochblende 3 konstant zu halten. Es ist nicht mehr notwendig, die Linse 2 und die Lochblende 3 beim Einbau relativ zueinander zu justieren. Vielmehr können die Lochblende 3 und/oder die Linse 2, die fokusvariabel ist, ortsfest verbaut werden und die Justierung des Fokuspunktes 40 erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, beispielsweise in einem Justierschritt nach dem Zusammenbau oder bevor oder wenn eine Messung erfolgt. Ferner ist eine solche Ausgestaltung auch dazu geeignet, während der Messung auftretende Relativverschiebungen der Linse 2 zur Lochblende 3, etwa durch thermische Ausdehnung, zu kompensieren, indem die Fokuslänge 48 entsprechend variiert wird. Auch ein Ausgleich in einer Lateralebene, die senkrecht zur Strahlachse 45 verläuft und parallel zur x-Richtung und y-Richtung ist, kann bei einer

entsprechenden Ausgestaltung der Linse 2, 20 möglich sein. Verschiebt sich etwa das Loch 30 der Lochblende 3 lateral, so kann der Fokuspunkt 40 durch Verkippung des Lichtstrahls 4 entlang eines Verkippungswinkels 60 entsprechend lateral verschoben werden, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. In Fig. 3 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der die Linse 2, 20 trotz der Verstellbarkeit der Fokuslänge 48 in ihrer Position entlang der z- ichtung verstellbar ist. Eine solche Ausgestaltung kann dazu benutzt werden, um bei einer gleich bleibenden Größe 32 des Lochs 30 der Lochblende 3 die effektive Größe des Lochs 30 der Lochblende 3 zu verändern. Bei der links gezeigten Position, bei der die Linse 2, 20 eine lange Fokuslänge 48, 482 aufweist, ist der Öffnungswinkel 41, 44 des sich zur Lochblende 3 hin verjüngenden Lichtstrahls 4 kleiner als bei der rechts gezeigten Position mit einer kurzen Fokuslänge 48, 481 und einem damit verbundenen größeren Öffnungswinkel 42, 44. Durch eine solche Variation des Öffnungswinkels 44 findet eine laterale Selektion statt, so dass die effektive Größe des Lochs 30 der Lochblende 3 verändert wird, ohne dabei die Größe 32 des Lochs 30 der Lochblende 3 physisch verändern zu müssen. Das Loch 30 der Lochblende 3 kann dadurch konstant und unveränderlich gehalten werden. Die Größe 32 des Lochs 30, bei einem kreisförmigen Loch 30 der Durchmesser 31 des Lochs 30, bleibt also konstant. Insbesondere ist es möglich, eine kreisförmige Ausgestaltung, die besonders einfach herzustellen sein kann und die besonders gute optische Eigenschaften aufweisen kann, zu verwenden. Zur Verschiebung der Linse 2 entlang der Achse 45 des Lichtstrahls 4 ist eine Verschiebeeinrichtung 140 vorhanden, die nur schematisch angedeutet ist. Die Verschiebeeinrichtung 140 wird wiederum von einer Steuereinheit 110 gesteuert, die auch noch weitere Elemente und/oder Parameter steuern kann, insbesondere den variablen Fokus der Linse 2, 20.

In Fig. 4 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der keine mechanische Bewegung der Linsen 2 oder der Lochblende 3 notwendig ist. Dazu werden zwei hintereinander angeordnete Linsen 2 verwendet, die jeweils fokusvariabel sind. Die erste, fokusvariable Linse 2, 20, 21 ist in einer ersten Einstellung divergent eingestellt, so dass sie den Strahl 4 aufweitet. In dieser ersten Einstellung ist die zweite, fokusvariable Linse 2, 20, 22 stark konvergent eingestellt und der resultierende Öffnungswinkel 42, 44 an dem Loch 30 der Lochblende 3 ist vergleichsweise groß. In einer zweiten Einstellung, die durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist, ist die erste, fokusvariable Linse 2, 20, 21 leicht konvergent eingestellt. Die zweite, fokusvariable Linse 2, 20, 22 ist so eingestellt, dass sie den Lichtstrahl 4 unverändert durchlässt. Der daraus resultierende

Öffnungswinkel 41, 44 ist kleiner als der Öffnungswinkel 42, 44 bei der ersten Einstellung, so dass die effektive Größe des Lochs 30 anders ist. Die beiden Linsen 21, 22 und die Lochblende 3 sind ortsfest angeordnet. Insbesondere verändern sich die Abstände zwischen den Linsen 21, 22 und der Lochblende 3 nicht. In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform eines Konfokalmikroskops 100 gezeigt, bei der zusätzlich zu der schon erwähnten ersten optischen Anordnung 1 eine weitere optische Anordnung 1' mit mindestens einer fokusvariablen Linse 2, 20' und einer zweiten Lochblende 3' vorhanden ist. Diese zweite optische Anordnung 1' ist zwischen der Lichtquelle 10 und dem Strahlteiler 8 angeordnet. Beim ersten Durchlauf des Lichts, das heißt wenn das Licht von der Lichtquelle 10 auf das Objektiv 6 gelenkt wird, ist diese optische Anordnung 1' lichtquellenseitig angeordnet. Beim zweiten Durchlauf, d.h. wenn das Licht von der Probe 7 durch das Objektiv 6 auf den Strahlteiler 8 zurückfällt, durchläuft es die optische Anordnung 1.

Durch geeignete Ansteuerung der Anordnungen 1, 1' kann der zu den Lochpositionen entsprechende Fokuspunkt 40 auf der Probe 7 geringfügig verschoben werden. Wird der normalerweise an dieser Stelle des Strahlengangs kollimierte (unendlich fokussierte) Anregungsstrahl in der Anordnung 1' beispielsweise etwas konvergent„vorgespannt" bzw. eingestellt, so verschiebt sich der Fokuspunkt auf der Probe minimal in Richtung Objektiv 6. Diesen Versatz kann man in der Anordnung 1 wieder kompensieren, um genau das Loch 30 der Lochblende 3 zu treffen. Entsprechend kann durch minimales Kippen des Anregungsstrahls eine laterale Verschiebung des Fokuspunkts auf der Probe erzielt werden.

Mit dieser Möglichkeit lässt sich beispielsweise bei der sequentiellen Anregung mit Licht

verschiedener Wellenlängen ein möglicher chromatischer Längsfehler des Objektivs 6 ausgleichen, so dass die Fokusposition für Licht aller Wellenlängen exakt übereinander liegt bzw. kolokalisiert.

Ebenso sind minimale Rasterbewegungen möglich, ohne die Rastereinheit 5 oder einen entlang der optischen Achse verstellbaren Probentisch 7 dafür bewegen zu müssen.

In einer weiteren Variante kann die fokusvariable Linse 20 auch dafür verwendet werden, sequentiell einen ganzen Satz von Bildaufnahmen zu erzeugen, wobei die laterale Fokusposition um die Mitte der Lochblende 3 variiert wird. Aus einem derart gewonnenen Datensatz lässt sich dann im

Wesentlichen durch Entfaltung ein Bild höherer Auflösung rekonstruieren. (Siehe C.B. Muller, J.

Enderlein,„Image scanning microscopy", Phys Rev Lett, 2010, 104(19): p. 198101; und C.J. Sheppard, S.B. Mehta, R. Heintzmann,„Superresolution by image scanning microscopy using pixel

reassignment", Opt Lett, 2013. 38(15): p. 2889-2892).

In den Figuren 6A bis 6F ist die Funktionsweise einer Elektrobenetzungslinse 200, auch ETL

(Electrically Tunable Lens) genannt, gezeigt. Eine Zelle 201 ist gefüllt mit einer ersten Flüssigkeit 210 und einer zweiten Flüssigkeit 220, die mit der ersten Flüssigkeit nicht mischbar ist. Durch Anlegen von verschiedenen Spannungen zwischen den beiden Flüssigkeiten (siehe Figuren 6A, 6B, 6C) kann die Form der Grenzfläche 230 zwischen den beiden Flüssigkeiten 210, 220 verändert werden, wodurch sich die Fokuslänge 48 der

Elektrobenetzungslinse 200 verändert. Über den Elektrobenetzungslinsen 200 ist jeweils eine entsprechende optische Linse dargestellt.

In den Figuren 6D bis 6F ist darüber hinaus noch gezeigt, dass an verschiedenen lateralen Enden der Zelle 201 verschiedene Spannungen angelegt werden können, wodurch die Grenzfläche 230 asymmetrisch wird und nicht nur die Fokuslänge 48, sondern auch die laterale Position des

Fokuspunktes 40 in einer x- und/oder einer y- ichtung verändert werden kann.

Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten

Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken. Insbesondere sind sämtliche, in dieser Beschreibung enthaltenen Merkmale und/oder deren Funktionen, Wirkungen und Eigenschaften für sich gesehen und/oder inp Kombination miteinander als hierin offenbart anzusehen, die ein auf dem vorliegenden Gebiet tätiger Fachmann ggf. unter Hinzuziehung seines Fachwissens einzeln oder in Kombination zur Lösung der objektiven Aufgabe oder damit zusammenhängenden Problemstellungen vorsehen würde.

Bezugszeichenliste optische Anordnung

' zweite optische Anordnung

Linse

Lochblende

' zweite Lochblende

Lichtstrahl

Rastereinheit

Objektiv

Probe

teildurchlässiger Spiegel / Strahlteiler

Lichtdetektor

0 Lichtquelle

1 Linsenanordnung

1' zweite Linsenanordnung

0 fokusvariable Linse

0' fokusvariable Linse

1 erste Linse

2 zweite Linse

8 Abstand Linse - Lochblende

0 Loch

1 Durchmesser

2 Größe

0 Fokuspunkt

1 kleiner Öffnungswinkel

2 großer Öffnungswinkel 44 Öffnungswinkel

45 Achse

47 Breite des Lichtstrahl

48 Fokuslänge

60 Verkippungswinkel

100 Konfokalmikroskop

110 Steuereinheit

140 Verschiebeeinrichtung

200 Elektrobenetzungslinse 201 Zelle

210 erste Flüssigkeit

220 zweite Flüssigkeit

230 Grenzfläche

481 kleiner Abstand 482 großer Abstand

x x- ichtung y y-Richtung z z-Richtung