WO2023242073A1 - Vorrichtung und verfahren zur lichtfeldmikroskopie - Google Patents

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WO2023242073A1
WO2023242073A1 PCT/EP2023/065561 EP2023065561W WO2023242073A1 WO 2023242073 A1 WO2023242073 A1 WO 2023242073A1 EP 2023065561 W EP2023065561 W EP 2023065561W WO 2023242073 A1 WO2023242073 A1 WO 2023242073A1
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WO
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lens array
plane
lens
lenses
microscope objective
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PCT/EP2023/065561
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English (en)
French (fr)
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Tiemo Anhut
Daniel Schwedt
Jörg STEINERT
Matthias Wald
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Carl Zeiss Microscopy Gmbh
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/10—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images using integral imaging methods

Definitions

  • the multi-lens array is arranged in a plane optically conjugate to the rear focal plane of the microscope objective or in the vicinity of such a plane.
  • a control and evaluation unit is present at least for controlling the detector and for evaluating the measurement data from the detector.
  • a sample is irradiated with excitation light and light emitted by the sample is imaged onto a two-dimensional spatially resolved detector via a microscope objective and a multi-lens array.
  • the multi-lens array is arranged in a plane optically conjugate to the rear focal plane of the microscope objective or in the vicinity of such a plane. From one taken with the detector A three-dimensional image of the sample is finally reconstructed.
  • At least one of the parameters can be: ⁇ Magnification with which the rear focal plane of the microscope objective is imaged in the plane in which the multi-lens array is arranged or in the vicinity of this plane; ⁇ The axial position of the rear focal plane of the microscope objective to be imaged in the direction of the multi-lens array must be adjustable at least in one area continuously or at least in a few steps.
  • the adjustable relay optics can have at least one, in particular continuously, focal length-variable optical component, in particular a focal length variable optical group.
  • the adjustable relay optics is formed from a lens or a lens group and a focal length-variable optics group, for example a zoom optics.
  • the lens can advantageously be a tube lens that is already present on a microscope stand.
  • the focal length variable optics group for example the zoom optics, can be connected to a camera flange.
  • the zoom optics can in particular be combined into one assembly together with the multi-lens array and the camera.
  • the tube lens it is also possible for the tube lens to be replaced by the focal length variable optics group, in particular a zoom optics, which then forms the adjustable relay optics with a further lens or lens group arranged downstream in the detection beam path.
  • this optical group with variable focal length is part of several imaging systems.
  • the first imaging system can be referred to as a pupil imaging system.
  • the rear focal plane of the microscope objective is imaged in the plane in which the multi-lens array is arranged or in the vicinity of this plane.
  • M 1 is the nominal value of the magnification of the microscope objective when using the correct focal length of the tube lens and then corresponds exactly to the magnification from the object plane in the sample to an intermediate image plane downstream of the tube lens.
  • a change in a setting of the adjustable relay optics for example a change in a setting of the zoom optics, results in a change of and thus the field size shown. For example, a reduction in f relay for a given microscope objective results in an increase in Mges and thus in a smaller imaged area of the sample.
  • the possibility of varying the zoom setting and thus the image of the rear focal plane of the microscope objective onto the multi-lens array can then be used to change and set the number of lenses used in the multi-lens array for a given microscope objective and thus a given diameter of the rear focal plane.
  • the number of illuminated lenses of the multi-lens array along of a diameter of the multi-lens array is N.
  • the lateral resolution of the light field image in the vicinity of the focal plane is degraded by a factor of N compared to the nominal resolution, which is given by the numerical aperture NA lens of the microscope objective and which can be obtained without using the Multi-lens arrays would be obtained.
  • ⁇ z objective is the axial resolution that would be obtained with the microscope objective without using the multi-lens array.
  • the axial resolution ⁇ zOP is also proportional to the number N of illuminated lenses of the multi-lens array along a diameter of the image of the rear focal plane of the microscope objective in the plane of the multi-lens array.
  • the axial depth to which a three-dimensional image of the examined sample can be meaningfully reconstructed from an image measured with a light field arrangement depends on the object-side numerical aperture of the individual lenses of the multi-lens array. If one assumes that the entire aperture of the microscope objective is distributed laterally over N lenses, the axial depth of the reconstructable volume is approximate
  • a change in the setting of the adjustable relay optics, for example the zoom optics thus leads to a change in the essential parameters of the imaging properties of the light field microscope.
  • An adaptation to a sample and the selection of an advantageous setting for a desired resolution or a desired volume size is therefore possible within limits. If necessary, different images of one and the same sample can be combined, which were obtained with different settings of the adjustable relay optics.
  • the illumination of the multi-lens array may be desirable to optimize the illumination of the multi-lens array so that lenses of the multi-lens array located at the pupil edge also have a point blurring function (PSF) that is not significantly aberrated over the entire usable axial depth range, in other words, they do not suffer any significant vignetting.
  • PSF point blurring function
  • a clearer over-irradiation of the multi-lens array may be desired. In such a situation, only light from a part of the entire numerical aperture of the microscope objective reaches the multi-lens array, meaning that only part of the numerical aperture of the microscope objective is used.
  • the object-side numerical aperture of the individual lenses of the multi-lens array is reduced, which in turn further increases the depth of field, which is already not small due to the small numerical aperture of the lenses.
  • the reconstructable field depth can be increased, so that thicker samples can be measured without correcting the focus position, even without changing the microscope objective.
  • the lateral and axial resolution also decreases.
  • the image of the pupil of the microscope objective is smaller than the lateral extent of the multi-lens array, so that external lenses in the plane of the multi-lens array are no longer illuminated. This may be desirable if the sample to be examined is thinner than a set reconstructable field depth.
  • a lateral and an axial resolution are changed by varying an overirradiation or underirradiation of the multi-lens array by setting a magnification factor using the adjustable relay optics.
  • An increase in resolution is accompanied by a reduction in the reconstructable field size and the depth of field, and a reduction in resolution is accompanied by an increase in the reconstructable field size and the depth of field.
  • the adjustable relay optics in particular with the zoom optics, the device for light field microscopy can be adapted to the sample to be examined.
  • the variable portion of the magnification ⁇ ⁇ can now preferably be varied in a range from 1x to 2x, preferably from 0.5x to 4x.
  • the variation range from 1x to 2x is sufficient to cover the variation in pupil diameter of common microscope objectives.
  • the resolution and the reconstructable field depth can also be adjusted.
  • the functional expansions described above are achieved by the adjustable relay optics if only a single microscope objective is present.
  • advantageous embodiments of the device according to the invention are characterized by the fact that several different interchangeable microscope lenses are present.
  • a particularly motorized changing device for example with a turret and/or a linear slide, can then preferably be present for changing the microscope lenses.
  • the changing device can in particular be controllable by the control and evaluation unit.
  • an axial position of the plane optically conjugate to the rear focal plane of the microscope objective can also be adjusted, in particular continuously, with the adjustable relay optics. It is particularly preferred if the axial position of the plane optically conjugate to the rear focal plane of the microscope objective can be adjusted with the adjustable relay optics independently of the magnification of the adjustable relay optics.
  • the adjustable relay optics can in particular be controllable, that is, the magnification and/or the axial position of the plane optically conjugate to the rear focal plane of the microscope objective can be controlled. For these purposes, the adjustable relay optics can have suitable actuators.
  • the control and evaluation unit can advantageously be set up to control the adjustable relay optics.
  • the magnification with which the rear focal plane of the microscope objective is imaged into the optically conjugate plane and/or the axial position of this optically conjugate plane are adjusted by controlling the adjustable relay optics.
  • the axial position of the multi-lens array can thus be advantageously coordinated with the axial position of the plane conjugate to the rear focal plane of the microscope objective and a homogeneous and centered illumination of the multi-lens array can be achieved become.
  • the adjustable relay optics can in particular be a telecentric relay optics. This has the advantage that the design of the relay optics does not have to be changed if it needs to be moved slightly axially.
  • the multi-lens array and the detector can advantageously be combined in an assembly that can be moved along the optical axis of the detection beam path.
  • a controllable drive can advantageously be present.
  • the illumination beam path can be set up for wide-field illumination of the sample. The components required for this are generally known and will not be discussed in detail here. Additionally or alternatively, in a further preferred embodiment, the illumination beam path can be set up for scanning illumination of the sample, in particular with a light sheet inclined relative to the optical axis of the illumination beam path.
  • the sample can be illuminated via optics, in particular a microscope objective, which is not part of the detection beam path.
  • optics in particular a microscope objective, which is not part of the detection beam path.
  • This can be, for example, a condenser or a light sheet-like illumination, the direction of propagation of which is either perpendicular to the optical axis of the detection objective or runs at an angle to it.
  • the light sheet can also run parallel to the optical axis of the detection objective. In this case, however, the light sheet typically runs at an angle to the viewing direction of the outer lenses of the multi-lens array.
  • the sample can be illuminated via the same microscope objective, which is also part of the detection beam path.
  • at least one, in particular dichroic, beam splitter is advantageously present for separating excitation light and detection light.
  • This beam splitter can be referred to as the main beam splitter.
  • Several different and interchangeable beam splitters can advantageously be present. This is particularly useful if it should be possible to examine different dyes with different excitation and emission spectra.
  • a changing device in particular a motorized one, for example with a turret and/or a linear slide, can be present for changing the beam splitter.
  • Dichroic beam splitters with several excitation and detection bands can also be used advantageously.
  • the control and evaluation unit is set up to synchronize temporally and/or spatially structured lighting with activation of the detector.
  • the multi-lens array can expediently be designed in such a way that the numerical aperture of a central lens is larger than the numerical aperture of the other lenses of the multi-lens array.
  • the further lenses of the multi-lens array can, for example, be arranged in rings around the central lens.
  • a multi-lens array is possible in which the lenses have different diameters, therefore different numerical apertures, but the same focal length. If you assume that in the future there will be camera sensors with, for example, 100 megapixels and more in the field of scientific imaging, you can, for example, set it up so that the central lens is chosen with a rather large diameter, so that behind it, for example, 2000 by 2000 Pixels are available.
  • the size of the pixels can preferably be chosen such that the PSF of the central lens is sampled approximately at the Nyquist limit. If the adjustable relay optics are then set so that the objective pupil is imaged exclusively on this central lens, the device can be used to carry out normal wide-field imaging with very good resolution but a shallow depth of field and without 3D information. So only a single sample level is imaged.
  • This variant of the method according to the invention is therefore characterized in that the adjustable relay optics and/or a variable aperture device is or are set so that only one lens, in particular a central lens, of the multi-lens array is illuminated. This enables wide-field microscopy to be achieved.
  • a multi-lens array can expediently be used for this, in which one, in particular the central lens, has a numerical aperture that is larger than the numerical aperture of the other lenses.
  • you adjust the adjustable relay optics in such a way that lenses of the multi-lens array that are located radially further out relative to the central lens and are arranged in a ring, for example, are also illuminated you get a simultaneous 3D image in the sense of Fourier light field technology.
  • the sub-images or partial images belonging to individual illuminated lenses can then have a different resolution and depth of field depending on the numerical aperture of the respective lens, but can still be converted into a 3D image within certain limits.
  • the larger lenses can be dimmed so that all subapertures have the same resolution.
  • variable field stop is present, which can be adjusted depending on a setting of the adjustable relay optics.
  • the diameter to which the adjustable cell aperture should be set depends on the setting of the adjustable relay optics, for example the zoom position, and the current recording mode.
  • the size of the propagated field (FoV) will also change.
  • a variable aperture device is present in the detection beam path upstream of the multi-lens array in order to set an effective numerical aperture of illuminated lenses of the multi-lens array.
  • the Aperture device has a controllable liquid crystal device.
  • an effective numerical aperture of the lenses of the multi-lens array is set individually for at least one lens, in particular a central lens, using a variable aperture device.
  • the effective numerical aperture can be set individually for several or for each lens of the multi-lens array using the variable aperture device.
  • the effective numerical apertures of the lenses of the multi-lens array are set with the variable aperture device so that at least some of the lenses, in particular all lenses, have the same effective numerical aperture. This means that the partial images belonging to the lenses each have the same resolution and depth of field.
  • This field stop can be set by the control unit.
  • adjustable relay optics Another advantage of the adjustable relay optics is that the scanning of the sample in the space of spatial frequencies can be increased by recording several images with different magnification settings of the adjustable relay optics.
  • the positions of the lenses of the multi-lens array in the pupil plane define the spatial frequencies at which the sample to be examined is scanned. Due to the finite number of lenses and thus the finite number of parallactic views that can be arranged on the camera chip, the scanning in the space of spatial frequencies is incomplete.
  • the better the lateral resolution is chosen, for example by reducing the number of illuminated lenses of the multi-lens array (underradiation), the worse the angular scanning, i.e. the scanning in the spatial frequency space, is.
  • the displacement device can, for example, have a plane-parallel plate which is rotatable about an axis which is transverse, in particular perpendicular, to the optical axis, or is rotatable about two mutually transverse, in particular perpendicular, oriented axes, which are each transverse, in particular perpendicular, to the optical axis lay. Additionally or alternatively, the displacement device can be set up to displace at least one of the lenses, preferably the lens arranged furthest downstream in the detection beam path, of the adjustable relay optics.
  • the displacement device expediently has at least one linear mechanical actuator, for example a piezo actuator and/or at least one rotary actuator, which can preferably be controlled by the control and evaluation unit.
  • control and evaluation unit is set up to determine settings of the adjustable relay optics that exist when an image is taken, in particular the focal length, the magnification and / or the axial position of the rear focal plane the optically conjugate plane of the microscope objective, for example in tables (lookup tables). These settings can then be incorporated as parameters in the algorithms used to reconstruct a three-dimensional image from the captured image.
  • the respective control data of the adjustable relay optics can be saved for this purpose.
  • the currently existing settings for example from the control and evaluation unit, to be read out with the adjustable relay optics.
  • Figure 1 shows a schematic exemplary embodiment of a device according to the invention
  • Figure 2 a multi-lens array in three different lighting situations
  • Figure 3 an exemplary embodiment of a multi-lens array with different lenses
  • Figure 4 the multi-lens array from Figure 3 in a first lighting situation
  • Figure 5 the multi-lens array from Figure 3 in a second lighting situation
  • Figure 6 the multi-lens array from Figure 3 in a third lighting situation
  • Figure 7 the multi-lens array from Figure 3 in a fourth lighting situation using a variable aperture device
  • Figure 8 the multi-lens array from Figure 3 in a fifth lighting situation using the variable aperture device.
  • the multi-lens array 12 is arranged in a plane 11 that is optically conjugate to the rear focal plane 15 of the microscope objective 4a or in the vicinity of such a plane 11.
  • the detector 13 is arranged in a focal plane of the multi-lens array 12.
  • the sample 5 is illuminated via the same microscope objective 4a, which is also part of the detection beam path 8.
  • a dichroic beam splitter 6 is present in the example in FIG.
  • the light source 1 provides the excitation light required to illuminate the sample 5 along the illumination beam path 2.
  • the light source 1 can provide wide-field illumination.
  • laser light is either focused or, for example, relative to the optical axis tilted light sheet is scanned over the sample 5.
  • the light emitted by the sample 5, be it through scattering and/or fluorescence emission, is then collimated with the microscope objective 4a and guided into the detection beam path 8 via the dichroic beam splitter 6.
  • the tube lens 7 generates an image of the sample 5 in an intermediate image plane 9 in the vicinity of a camera flange of the microscope, not shown in FIG. 1.
  • the optical system with adjustable focal length 10 which can be a zoom system, for example, then generates a plane 11 that is optically conjugate to the rear focal plane 15 of the microscope objective 4a.
  • the multi-lens array 12 is located in this optically conjugate plane 11 or at least in the vicinity of this plane 11.
  • the control and evaluation unit 14 can cause the microscope objective 4a, 4b to be changed and, in particular automatically, an adjustment of the focal length-variable optical system 10, i.e. the zoom system, can be carried out that is tailored to the change of the microscope objective.
  • An image can then be recorded with the detector 13 and the image data can be recorded with the control and evaluation unit 14 and, if necessary, further processed.
  • the control and evaluation unit 14 can also control the light sheet scan synchronized with the exposure time of the detector 13. This is generally known and will not be described in detail here.
  • control and evaluation unit 14 can also carry out the reconstruction of the three-dimensional images of the sample 5 from the images measured with the detector 13. However, this can also be carried out in a powerful computing unit, not shown and in particular located at a different location.
  • a hexagonal grid of a multi-lens array 12 with 37 hexagonal cells is shown at a), b) and c).
  • the 37 lenses can all be identical.
  • Reference number 16 represents the outer boundary of the area of the multi-lens array 12 illuminated via the detection beam path. As can be seen, the illuminated area 16 becomes smaller and smaller from a) to c). This is achieved by different settings of the adjustable relay optics provided according to the invention.
  • Partial image b) shows a situation in which the light coming from the microscope objective 4a almost completely hits the multi-lens array 12. The lighting efficiency here is almost optimal.
  • Partial image c) shows a situation in which the light coming from the microscope objective 4a completely hits the multi-lens array 12.
  • the lighting efficiency is maximum.
  • some lenses 17 on the edge of the multi-lens array 12 are incompletely illuminated, namely only with about 25% of the light that hits the completely illuminated internal lenses.
  • FIG. 3 shows schematically an example of a multi-lens array 12 in which the lenses are not all identical. Specifically, there is initially a central lens 20 with a comparatively large diameter and a large numerical aperture. Around the central partial lens 20 there are eight identical middle lenses 21 on a first ring arranged, the diameter of which is approximately half as large as that of the central lens 20. Identical outer lenses 22 are then arranged on an outer ring, the diameter of which is in turn approximately half as large as that of the central lenses 21. All of them are advantageous Lenses 20, 21 and 22 have the same focal length. The numerical aperture of the outer lenses 22 is smaller than that of the middle lenses 21.
  • the numerical aperture of the middle lenses 21 is smaller than that of the central lens 20.
  • different settings of the adjustable relay optics present according to the invention i.e. by varying the illuminated In the area of the multi-lens array 12, different numbers of lens rings can be illuminated, for example only the central lens 20, the central lens 20 together with the middle lenses 21 or all lenses 20, 21 and 22.
  • This allows normal wide-field imaging and different variants of the Fourier light field imaging can be realized. Examples of this are explained in connection with Figures 4 to 8.
  • only the internal lens 20 is illuminated, ie the pupil of the microscope objective 4a is only imaged onto the central lens 20. This realizes normal wide-field imaging.
  • the adjustable relay optics are adjusted so that the central lens 20 and the middle lenses 21 are illuminated.
  • This enables Fourier light field imaging with a certain depth of field and optical resolution. It should be taken into account that in the partial image that belongs to the central lens 20, because of its larger numerical aperture, the depth of field is smaller, but the optical resolution is larger compared to the partial images that belong to the central lenses 21. hear.
  • the different parameters of the central lens 20 compared to those of the middle lenses 21 must be taken into account when reconstructing the three-dimensional volume information from the total of nine partial images.
  • the adjustable relay optics are adjusted so that the central lens 20, the middle lenses 21 and the outer lenses 22 are illuminated.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lichtfeldmikroskopie mit einer Lichtquelle zum Aussenden von Anregungslicht, mit einem Beleuchtungsstrahlengang zum Leiten des Anregungslichts auf oder in eine Probe, mit einem zweidimensional ortsauflösenden Detektor zum Nachweis von der Probe abgestrahltem Licht, mit einem Detektionsstrahlengang mit mindestens einem Mikroskopobjektiv und mit mindestens einem Multilinsenarray zum Abbilden des von der Probe abgestrahlten Lichts auf den Detektor, wobei das Multilinsenarray in einer zur hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene oder in der Nähe einer solchen Ebene angeordnet ist, und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit zum Ansteuern des Detektors und zum Auswerten der Messdaten des Detektors. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbilden der hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs in die Ebene, in der das Multilinsenarray angeordnet ist oder in die Nähe dieser Ebene eine einstellbare Relay-Optik vorhanden ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Lichtfeldmikroskopie.

Description

Z 497 Vorrichtung und Verfahren zur
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Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Gesichtspunkt eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Lichtfeldmikroskopie und in einem zweiten Ge- sichtspunkt ein Verfahren zur Lichtfeldmikroskopie nach dem Oberbegriff des An- spruchs 30. Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Lichtfeldmikroskopie weist folgende Komponenten auf: eine Lichtquelle zum Aussenden von Anregungslicht, einen Beleuchtungsstrahlen- gang zum Leiten des Anregungslichts auf oder in eine Probe, einen zweidimensional orts- auflösenden Detektor zum Nachweis von von der Probe abgestrahltem Licht und einen Detektionsstrahlengang mit mindestens einem Mikroskopobjektiv und mit mindestens ei- nem Multilinsenarray zum Abbilden des von der Probe abgestrahlten Lichts auf den De- tektor. Das Multilinsenarray ist in einer zur hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene oder in der Nähe einer solchen Ebene angeordnet. Schließlich ist eine Steuer- und Auswerteeinheit vorhanden mindestens zum Ansteuern des Detek- tors und zum Auswerten der Messdaten des Detektors. Bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Lichtfeldmikroskopie werden folgende Schritte durchgeführt: Eine Probe wird mit Anregungslicht bestrahlt und von der Probe abgestrahltes Licht wird über ein Mikroskopobjektiv und ein Multilinsenarray auf einen zweidimensional ortsauflösenden Detektor abgebildet. Das Multilinsenarray ist in einer zur hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene oder in der Nähe einer solchen Ebene angeordnet. Aus einem mit dem Detektor aufgenommenen Bild wird schließlich ein dreidimensionales Bild der Probe rekonstruiert. Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren sind beschrieben in Vol.27, No.18 / 2 September 2019 / Optics Express 25573. In der modernen biomedizinischen Forschung werden zunehmend Prozesse in lebenden Proben mikroskopisch untersucht. Diese erfordern eine simultane Aufnahme der Signale in allen drei Dimensionen der Probe. Häufig ist dabei auch von Interesse, die Größe des beobachteten Feldes zu verändern und die Vergrößerung des Mikroskops entsprechend anzupassen. Für die simultane dreidimensionale Fluoreszenzmikroskopie wurde in den vergangenen Jahren zunehmend die Lichtfeldmikroskopie diskutiert. Hierbei werden mit- tels eines Multilinsenarrays vor der Kamera gleichzeitig Orts- und Winkelinformationen mit einem einzigen Kamerabild erfasst, so dass aus diesen Daten auf die Volumeninfor- mation geschlossen werden kann. Dabei kann grundsätzlich das gesamte vom Objektiv übertragene Sehfeld verwendet wer- den. Aufgrund der quasi vierdimensionalen (zwei lineare Koordinaten, zwei Winkelkoor- dinaten) Aufteilung des Kamerachips ist die Auflösungsfähigkeit eines Lichtfeldmikro- skops jedoch reduziert. Daher kann es vorteilhaft sein, durch einen Wechsel des Mikro- skopobjektivs eine Veränderung der Auflösung herbeizuführen. Als eine für die Mikrosko- pie bevorzugte Variante der Lichtfelddetektion hat sich die sogenannte Fourier-Lichtfeld- Mikroskopie herausgestellt. Hierbei wird das Multilinsenarray in eine zur rückseitigen Brennebene des Mikroskopobjektivs konjugierten Ebene eingebracht. Auf dem Ka- merachip entstehen dann eine Vielzahl realer Bilder, die jeweils einer anderen Blickrich- tung auf die Probe entsprechen. Die objektseitige numerische Apertur (NA) in jedem ein- zelnen Teilbild ist entsprechend der Anzahl der Linsen des Multilinsenarrays reduziert, wodurch die Schärfentiefe des Mikroskops vergrößert, die Auflösung aber reduziert wird. Bei einem Wechsel des Mikroskopobjektivs wird in aller Regel jedoch die axiale Lage der Bezugsebene, nämlich die der rückseitigen Brennebene des Mikroskopobjektivs, im System geändert. Außerdem ändert sich in der Regel der Durchmesser der Pupillenbe- randung. Das kann eine veränderte Ausleuchtung des Multilinsenarrays zur Folge haben, wodurch am Pupillenrand gelegene Linsen des Multilinsenarrays eventuell nicht mehr vollständig ausgeleuchtet werden, mit anderen Worten Beschnitt erfahren. Dadurch wer- den deren Punktverwaschungsfunktionen (Point Spread Function, PSF) möglicherweise stark beeinträchtigt, so dass die zugehörigen Messdaten gegebenenfalls nicht verwend- bar sind. Als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann angesehen werden, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Lichtfeldmikroskopie der oben angegebenen Art zu schaffen, die ein Einstellen einer Vergrößerung und ein Optimieren der Auflösung eines Lichtfeldmikro- skops ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 30 gelöst. Die Vorrichtung der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass zum Abbilden der hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs in die Ebene, in der das Multilinsenarray angeordnet ist, oder in die Nähe dieser Ebene eine einstellbare Re- lay-Optikvorhanden ist. Das Verfahren der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass die hintere Brennebene des Mikroskopobjektivs mit einer einstellbaren Relay-Optik mit variabler Vergrößerung in die Ebene, in der das Multilinsenarray angeordnet ist, oder in die Nähe dieser Ebene abgebildet wird. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden, insbesondere im Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen und der beigefügten Figur erläutert. Als eine wesentliche Idee der vorliegenden Erfindung kann angesehen werden, zum Ab- bilden einer hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs in die Ebene, in der das Mul- tilinsenarray angeordnet ist, eine variable Optik vorzusehen. Die erfindungsgemäße Vor- richtung zur Lichtfeldmikroskopie kann so sowohl mit unterschiedlichen Mikroskopobjek- tiven als auch, bei Verwendung von ein und demselben Mikroskopobjektiv, in unterschied- lichen Verfahrensvarianten betrieben werden. Die vorliegende Erfindung erlaubt somit erhebliche Erweiterungen der Funktionalität der Vorrichtung zur Lichtfeldmikroskopie. Aberrationen durch fehlerhafte Ausleuchtung des Linsenarrays können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemä- ßen Verfahren vermieden werden. Das Anregungslicht ist elektromagnetische Strahlung, insbesondere im sichtbaren Spek- tralbereich und angrenzenden Bereichen. An das kontrastgebende Prinzip ist für die vor- liegende Erfindung nur insoweit eine Anforderung gestellt, als die Probe infolge der Be- strahlung mit dem Anregungslicht Emissionslicht abstrahlt und/oder das Anregungslicht ablenkt, streut oder zurückstrahlt. Typischerweise ist das Emissionslicht Fluoreszenzlicht, welches die Probe, insbesondere dort vorhandene Farbstoffmoleküle, infolge der Bestrah- lung mit dem Anregungslicht abstrahlt oder abstrahlen. Zum Bereitstellen des Anregungslichts ist mindestens eine Lichtquelle, beispielsweise ein Laser, vorhanden. Die spektrale Zusammensetzung des Anregungslichts kann, insbeson- dere zwischen zwei oder mehr Farben, einstellbar sein. Das Anregungslicht kann auch simultan polychromatisch sein, beispielsweise wenn gleichzeitig unterschiedliche Farb- stoffe nachgewiesen werden sollen. Mit dem Begriff des Beleuchtungsstrahlengangs werden alle optischen strahlführenden und strahlverändernden Komponenten bezeichnet, beispielsweise Linsen, Spiegel, Pris- men, Gitter, Filter, Blenden, Strahlteiler, Modulatoren, z.B. Spatial-Light Modulators (SLM), mit denen und über welche das Anregungslicht der Lichtquelle bis auf die zu un- tersuchende Probe geleitet wird. Von der zu untersuchenden Probe infolge der Bestrahlung mit dem Anregungslicht aus- gesandtes und/oder abgelenktes, beispielsweise gestreutes, allgemein abgestrahltes Licht kann als Emissionslicht bezeichnet werden und gelangt über den Detektionsstrah- lengang auf die Kamera. Mit dem Begriff des Detektionsstrahlengangs werden alle strahl- führenden und strahlverändernden optischen Komponenten, beispielsweise Linsen, Spie- gel, Prismen, Gitter, Filter, Blenden, Strahlteiler, Modulatoren, z.B. Spatial-Light Modula- toren (SLM), bezeichnet, mit denen und über welche das Emissionslicht von der zu un- tersuchenden Probe bis auf den Detektor geleitet wird. Insbesondere sind das Mikro- skopobjektiv und das Multilinsenarray Teil des Detektionsstrahlengangs. Mit dem Begriff der Punktverwaschungsfunktion einer Linse, beispielsweise einer Linse des Multilinsenarrays, ist diejenige Intensitätsverteilung des Lichts gemeint, in welche die Linse ein einlaufendes paralleles, den effektiven Durchmesser der Linse füllendes Strah- lenbündel überführt. Für diese Funktion sind auch die Begriffe Punktverteilungsfunktion, Punktbildfunktion oder der englische Begriff Point-Spread-Function (PSF) geläufig. Der Detektor ist ein hinreichend schneller optischer Detektor mit einer zweidimensional ortsauflösenden Sensorfläche. Der Detektor kann insbesondere eine Kamera, insbeson- dere mit einem CCD-, CMOS-, sCMOS- oder SPAD-Kamera-Chip sein. Das Multilinsenarray dient dazu, von einer Probe abgestrahltes Licht auf den Detektor abzubilden. Die Linsen des Multilinsenarrays können insbesondere Mikrolinsen sein und das Multilinsenarray kann auch als Mikrolinsenarray bezeichnet werden. Die Linsen des Mikrolinsenarrays müssen nicht notwendig alle in derselben Ebene ange- ordnet sein, sondern sie können auch in etwas unterschiedlichen Ebenen angebracht sein. Eine gewisse Defokusssierung ist zudem tolerierbar. Der Detektor kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und bei dem erfindungsgemä- ßen Verfahren in einer Brennebene mindestens einer Linse des Multilinsenarrays oder in der Nähe der Brennebene mindestens einer Linse des Multilinsenarrays angeordnet sein. Bei besonders bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfin- dungsgemäßen Verfahrens ist der Detektor in einer Brennebene von mehreren, insbe- sondere von allen, Linsen des Multilinsenarrays oder in der Nähe dieser Brennebenen angeordnet. Zwar ist es bevorzugt, dass der Detektor in einer Brennebene der Linsen des Multilin- senarrays oder jedenfalls in der Nähe dieser Brennebene angeordnet ist. Zur Verwirkli- chung der vorliegenden Erfindung ist das aber nicht unbedingt notwendig. Notwendig ist nur, dass das Multilinsenarray in einer definierten und bekannten Position relativ zu dem zweidimensional ortsauflösenden Detektor angeordnet ist. Mit dem Begriff der Steuer- und Auswerteeinheit werden alle Hardware- und Software- komponenten bezeichnet, die mit den Komponenten des erfindungsgemäßen Mikroskops zu dessen bestimmungsgemäßer Funktion zusammenwirken. Insbesondere kann die Steuereinheit eine Recheneinrichtung, beispielsweise einen PC, und eine Kamerasteue- rung aufweisen, die zum schnellen Auslesen von Messsignalen in der Lage ist. Die Rech- nerressourcen der Steuer- und Auswerteeinheit können auf mehrere Rechner und gege- benenfalls auf ein Rechnernetz, insbesondere auch über das Internet, verteilt sein. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann insbesondere übliche Bedienungs- und Peripheriege- räte aufweisen, wie Maus, Tastatur, Bildschirm, Speichermedien, Joystick, Internetverbin- dung. Die Steuer und Auswerteeinheit kann insbesondere die Bilddaten von dem Detektor einlesen. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann auch zum Ansteuern der Lichtquelle dienen und eingerichtet sein. Die Rekonstruktion der dreidimensionalen Bilder der untersuchten Probe aus einem auf- genommenen Bild unter Verwendung von Parametern der Lichtfeldanordnung, wie nume- rische Apertur des Mikroskopobjektivs, Anzahl der ausgeleuchteten Linsen des Multilin- senarrays, optische Parameter des Multilinsenarrays, Einstellungen der einstellbaren Re- lay-Optik, kann durch die Steuer- und Auswerteeinheit, grundsätzlich aber auch durch eine andere Recheneinheit ausgeführt werden. Die hintere Brennebene des Mikroskopobjektivs und dazu optisch konjugierte Ebenen werden auch als Pupillenebenen bezeichnet. An das Mikroskopobjektiv oder die Mikroskopobjektive ist keine besondere Anforderung gestellt. Insbesondere können Immersionsobjektive verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich grundsätzlich für jede Art von Proben, die zugänglich sind für die Untersuchung mit Licht- feldmikroskopie. Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die einstellbare Relay-Optik ein- stellbar hinsichtlich mindestens eines der folgenden Parameter: ● Vergrößerung, mit welcher die hintere Brennebene des Mikroskopobjektivs in die Ebene, in der das Multilinsenarray angeordnet ist, oder in die Nähe dieser Ebene abgebildet wird; ● axiale Lage der in Richtung des Multilinsenarrays abzubildenden hinteren Brenn- ebene des Mikroskopobjektivs. Beispielsweise kann bei der einstellbaren Relay-Optik mindestens einer der Parameter: ● Vergrößerung, mit welcher die hintere Brennebene des Mikroskopobjektivs in die Ebene, in der das Multilinsenarray angeordnet ist, oder in die Nähe dieser Ebene abgebildet wird; ● axiale Lage der in Richtung des Multilinsenarrays abzubildenden hinteren Brenn- ebene des Mikroskopobjektivs mindestens in einem Bereich kontinuierlich oder mindestens in einigen Stufen einstellbar sein. Im Hinblick auf die Ausgestaltung der einstellbaren Relay-Optik im Einzelnen besteht Ge- staltungsfreiheit. Beispielsweise kann die einstellbare Relay-Optik mindestens eine, ins- besondere kontinuierlich, brennweitenveränderliche Optikkomponente, insbesondere eine brennweitenveränderliche Optikgruppe, aufweisen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die brennweitenveränderliche Optik- komponente eine Wechseloptik auf oder ist als Wechseloptik gebildet, mit welcher meh- rere verschiedene diskrete Werte der Vergrößerung der einstellbaren Relay-Optik ein- stellbar sind. Die Komponenten der Wechseloptik können bevorzugt so dimensioniert sein, dass für das verwendete Mikroskopobjektiv oder die verwendeten Mikroskopobjek- tive gerade die geeigneten Vergrößerungen eingestellt werden können. 6 Flexiblere Anpassungen der Vergrößerung sind möglich, wenn bei der einstellbaren Relay-Optik eine Vergrößerung kontinuierlich variierbar ist. Dieses wird beispielsweise erreicht, wenn die brennweitenveränderliche Optikgruppe mindestens eine Zoom-Optik aufweist oder durch mindestens eine Zoomoptik gebildet ist. Bei der brennweitenveränderlichen Optikgruppe kann es sich auch um eine einzelne Komponente mit veränderlicher Brennweite handeln. Bei einer besonders bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die einstellbare Relay-Optik gebildet aus einer Linse oder einer Linsengruppe und einer brennweitenveränderlichen Optikgruppe, beispielsweise einer Zoomoptik. Bei der Linse kann es sich vorteilhaft um eine ohnehin an einem Mikroskopstativ vorhandene Tubus- linse handeln. Die brennweitenveränderliche Optikgruppe, z.B. die Zoomoptik, kann mit einem Kameraflansch verbunden sein. Die Zoomoptik kann insbesondere zusammen mit dem Multilinsenarray und der Kamera zu einer Baugruppe zusammengefasst sein. Es ist aber auch möglich, dass die Tubuslinse durch die brennweitenveränderliche Optikgruppe, insbesondere eine Zoomoptik, ersetzt wird, die dann mit einer weiteren, im Detektions- strahlengang strahlabwärts angeordneten Linse oder Linsengruppe die einstellbare Re- lay-Optik bildet. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die einstellbare Relay-Optik gebildet ist aus der Tubuslinse des Mikroskopstativs und einer brennweitenveränderlichen Optikgruppe ist diese brennweitenveränderliche Optikgruppe Teil von mehreren Abbildungssystemen. Das erste Abbildungssystem kann als Pupillen-Abbildungssystems bezeichnet werden. Es handelt sich dabei um die erfindungsgemäß vorhandene einstellbare Relay-Optik. Mit dem ersten Abbildungssystems wird die hintere Brennebene des Mikroskopobjektivs in die Ebene, in der das Multilinsenarray angeordnet ist oder in die Nähe dieser Ebene ab- gebildet. Sodann gibt es eine der Anzahl der ausgeleuchteten Linsen des Multilinsenarray entspre- chende Anzahl von Bild-Abbildungssystemen, die jeweils gebildet werden aus der brenn- weitenveränderlichen Optikgruppe und jeweils einer Linse des Multilinsenarrays. Mit die- sem Bild-Abbildungssystemen wird die Zwischenbildebene, die sich zwischen der Tubuslinse und der brennweitenveränderlichen Optikgruppe befindet, auf jeweils eines der Teilbilder in der Ebene des Detektors der Kamera abgebildet durch Zusammenwirken der brennweitenveränderlichen Optikgruppe mit einer der Linsen des Multilinsenarrays. Für den Fall, dass die einstellbare Relay-Optik gebildet ist aus der Tubuslinse des Mikro- skopstativs und einer brennweitenveränderlichen Optikgruppe, beispielsweise einer Zoomoptik, gilt für die jeweiligen Vergrößerungen Folgendes: Bei einer Änderung der Ein- stellung der einstellbaren Relay-Optik, beispielsweise der Zoomoptik, ändern sich ver- schiedene Parameter der Lichtfeldaufnahme. Zunächst ist die Abbildung von der Objekt- ebene in der Probe auf den Detektor, mithin den Kamerachip, gekennzeichnet durch die Vergrößerung Mges= M1*M2 Hierbei ist M1 der Nominalwert der Vergrößerung des Mikroskopobjektivs bei Nutzung der korrekten Brennweite der Tubuslinse und entspricht dann genau der Vergrößerung von der Objektebene in der Probe in eine Zwischenbildebene strahlabwärts von der Tubus- linse. M2 ergibt sich aus einer Brennweite fOG der brennweitenveränderlichen Optik- gruppe, die Teil der erfindungsgemäß vorhandenen einstellbaren Relay-Optik ist, und der Brennweite fMLA der Linsen oder einer Linse des Multilinsenarrays: M2 = fMLA / fOG Ein wesentlicher Befund ist, dass bei einer Nutzung des Zooms die Nyquistabtastung strahlabwärts von jeder Linse des Multilinsenarrays erhalten bleibt. Damit ist gemeint, dass sich das Verhältnis zwischen einem lateralen Abstand der Pixel des Kamerachips und der lateralen Ausdehnung eines Airy-Scheibchens der PSF der Linsen des Multilin- senarrays nicht in Abhängigkeit einer Einstellung der Zoomoptik ändert. Somit ist der Faktor des Kamerapixelabstands zur Nyquistgrenze unabhängig von der Zoomstellung immer gleich. Allerdings wird durch die veränderte Vergrößerung in die Probe der dort abtastbare Ab- stand und die erzielbare laterale Auflösung entsprechend verändert. Gleichzeitig ändern sich die abgebildete Feldgröße, die Schärfentiefe, also der Tiefenbereich der Lichtfeld- bildgebung, und die erreichbare Auflösung in der Probe. Die Feldgröße FoV in der Probe kann berechnet werden, indem man den Nutzbereich der Kamera hinter einer Linse des Multilinsenarrays mittels der Gesamtvergrößerung Mges abbildet gemäß: FoV = DKamera / (N*Mges) Dabei ist DKamera eine lineare Ausdehnung des genutzten Bereichs vom Detektor, mithin des Kamerachips, und N ist die Anzahl der Linsen des Multilinsenarrays entlang eines Durchmessers des ausgeleuchteten Bereichs des Multilinsenarrays. Eine Änderung einer Einstellung der einstellbaren Relay-Optik, beispielsweise eine Änderung einer Einstellung der Zoomoptik, führt zu einer Änderung von
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und damit der abgebildeten Feldgröße. Beispielsweise führt eine Verkleinerung von frelay bei einem gegebenen Mikroskopobjektiv zu einer Vergrößerung von Mges und damit zu einem kleineren abgebildeten Bereich der Probe. Die Variationsmöglichkeit der Zoomeinstellung und damit der Abbildung der hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs auf das Multilinsenarray kann dann dazu genutzt werden, bei gegebenem Mikroskopobjektiv und somit gegebenem Durchmesser der hin- teren Brennebene die Anzahl der genutzten Linsen des Multilinsenarrays zu verändern und einzustellen. Die Anzahl der ausgeleuchteten Linsen des Multilinsenarrays entlang eines Durchmessers des Multilinsenarrays sei N. Dann ist die laterale Auflösung der Licht- feldabbildung in der Nähe der Fokalebene um den Faktor N verschlechtert im Vergleich zur nominalen Auflösung, die durch die numerische Apertur NAObjektiv des Mikroskopob- jektivs gegeben ist und die man ohne Verwendung des Multilinsenarrays erhalten würde. Die axiale Auflösung δzOP in der Probenebene (Object Plane = OP) kann man unter Ver- wendung der Brechzahl n des Probenmediums, beispielsweise eines Einbettmediums, in welchem die Probe eingebettet ist, und der Wellenlänge λ des von der Probe abgestrahl- ten Lichts abschätzen zu
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Hier ist δzObjektiv die axiale Auflösung, welche man mit dem Mikroskopobjektiv ohne Ver- wendung des Multilinsenarrays erhalten würde. Die axiale Auflösung δzOP ist also ebenfalls proportional zur Anzahl N der ausgeleuchte- ten Linsen des Multilinsenarrays entlang von einem Durchmesser des Bilds der hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs in der Ebene des Multilinsenarrays. Die axiale Tiefe, bis zu der aus einem mit einer Lichtfeldanordnung gemessenen Bild ein dreidimensionales Bild der untersuchten Probe sinnvoll rekonstruiert werden kann, hängt ab von der objektseitigen numerischen Apertur der einzelnen Linsen des Multilin- senarrays. Nimmt man an, dass man die gesamte Apertur des Mikroskopobjektivs lateral auf N Linsen verteilt, so gilt für die axiale Tiefe des rekonstruierbaren Volumens nähe- rungsweise
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Eine Änderung der Einstellung der einstellbaren Relay-Optik, beispielsweise der Zoom- optik, führt somit zu einer Änderung der wesentlichen Parameter der Abbildungseigen- schaft des Lichtfeldmikroskops. Eine Anpassung an eine Probe und die Wahl einer vor- teilhaften Einstellung für eine gewünschte Auflösung oder eine gewünschte Volumen- größe ist somit in Grenzen möglich. Gegebenenfalls können auch verschiedene Aufnah- men ein und derselben Probe kombiniert werden, die mit jeweils verschiedenen Einstel- lungen der einstellbaren Relay-Optik gewonnen wurden. Bei einer weiteren Variante wird die Probe zwischen den einzelnen Aufnahmen mit unter- schiedlichen Einstellungen der einstellbaren Relay-Optik verschoben. Damit kann zum Beispiel innerhalb eines größeren Volumens mit moderater Auflösung ein kleineres Volu- men mit höherer Auflösung über die Methode der Lichtfeldmikroskopie aufgenommen werden und die mit unterschiedlichen Einstellungen der einstellbaren Relay-Optik und un- terschiedlichen Positionen der Probe aufgenommenen Messdaten können fusioniert wer- den. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann vorteilhaft genutzt werden, um die Skalierung der aufgenommenen Messdaten zu gewährleisten. Bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die einstellbare Re- lay-Optik so eingestellt, dass das Multilinsenarray überstrahlt wird. Damit ist gemeint, dass das Bild der Pupille des Mikroskopobjektivs in der Ebene des Multilinsenarrays grö- ßer ist als die laterale Ausdehnung des Multilinsenarrays, sodass Anteile des über den Detektionsstrahlengang propagierten Lichts in der Ebene des Multilinsenarrays radial au- ßerhalb des Bereichs auftreffen, in dem sich Linsen befinden. Für diese Zwecke ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die einstellbare Relay-Optik vorteilhaft so dimensio- niert, dass ihre Vergrößerung so eingestellt werden kann, dass das Multilinsenarray, ins- besondere unterschiedlich stark, überstrahlt wird. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Ausleuchtung des Multilinsenarrays so zu optimieren, dass auch am Pupillenrand gelegene Linsen des Multilinsenarrays über den gesamten nutzbaren axialen Tiefenbereich eine nicht wesentlich aberrierte Punktverwa- schungsfunktion (PSF) aufweisen, mit anderen Worten keine wesentliche Vignettierung erleiden. Dazu ist es von Vorteil, wenn eine leichte Überstrahlung des Multilinsenarrays, beispielsweise um 5% bis 10%, mit der einstellbaren Relay-Optik eingestellt wird. Bei anderen Einsatzmöglichkeiten kann eine deutlichere Überstrahlung des Multilin- senarrays gewünscht sein. In einer solchen Situation gelangt nur noch Licht aus einem Teil der gesamten numerischen Apertur des Mikroskopobjektivs auf das Multilinsenarray, mithin nur noch ein Teil der numerischen Apertur des Mikroskopobjektivs genutzt wird. Das hat zur Folge, dass die objektseitige numerische Apertur der einzelnen Linsen des Multilinsenarrays reduziert wird, wodurch wiederum die Schärfentiefe, die ohnehin wegen der kleinen numerischen Apertur der Linsen nicht klein ist, weiter gesteigert wird. So lässt sich die rekonstruierbare Feldtiefe vergrößern, sodass gegebenenfalls auch ohne einen Wechsel des Mikroskopobjektivs dickere Proben ohne Korrektur der Fokuslage gemes- sen werden können. Allerdings sinkt mit der reduzierten objektseitigen numerischen Apertur auch die laterale und die axiale Auflösung. Andererseits kann es auch zweckmäßig sein, die Ausleuchtung des Multilinsenarrays zu reduzieren, das Multilinsenarray mit anderen Worten zu unterstrahlen. Damit ist gemeint, dass das Bild der Pupille des Mikroskopobjektivs kleiner ist als die laterale Ausdehnung des Multilinsenarrays, sodass in der Ebene des Multilinsenarrays außenliegende Linsen nicht mehr ausgeleuchtet werden. Dieses kann erwünscht sein, wenn die zu untersu- chende Probe dünner ist als eine eingestellte rekonstruierbare Feldtiefe. Durch Reduzie- ren der Vergrößerung der einstellbaren Relay-Optik dergestalt, dass die Anzahl der aus- geleuchteten Linsen des Multilinsenarrays reduziert wird, wird der Anteil der objektseiti- gen numerischen Apertur, der auf jede der ausgeleuchteten Linsen entfällt, vergrößert. Dadurch werden die Schärfentiefe und die rekonstruierbare Feldgröße axial und lateral verkleinert bei gleichzeitiger Steigerung der lateralen und axialen Auflösung. Bei diesen bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden also eine laterale und eine axiale Auflösung verändert durch Variieren einer Überstrahlung oder Unterstrahlung des Multilinsenarrays durch Einstellen eines Vergrößerungsfaktors durch die einstellbare Relay-Optik. Mit einer Steigerung der Auflösung geht jeweils eine Redu- zierung der rekonstruierbaren Feldgröße und der Schärfentiefe einher und mit einer Re- duzierung der Auflösung geht jeweils eine Steigerung der rekonstruierbaren Feldgröße und der Schärfentiefe einher. Mit der einstellbaren Relay-Optik, insbesondere mit der Zoomoptik, kann die Vorrichtung zur Lichtfeldmikroskopie somit an die zu untersuchende Probe angepasst werden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vergrö- ßerung ^^^der einstellbaren Relay-Optik aufteilbar in das Produkt einer festen Referenz- vergrößerung ^^ und einer variablen Vergrößerung ^^ derart, dass ^^^ = ^^ ∗ ^^. Der variable Anteil der Vergrößerung ^^ kann nun bevorzugt variierbar sein in einem Bereich von 1x bis 2x, bevorzugt von 0,5x bis 4x. Der Variationsbereich von 1x bis 2x reicht jedenfalls aus, um die Variation des Pupillendurchmessers von gängigen Mikro- skopobjektiven abzudecken. Mit einem Variationsbereich von 0.5x bis 4x können darüber hinaus die Auflösung und die rekonstruierbare Feldtiefe eingestellt werden. Grundsätzlich werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lichtfeldmikroskopie durch die einstellbare Relay-Optik die oben beschriebenen Funktionserweiterungen er- reicht, wenn nur ein einziges Mikroskopobjektiv vorhanden ist. Vorteilhafte Ausgestaltun- gen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnen sich aber dadurch aus, dass mehrere verschiedene auswechselbare Mikroskopobjektive vorhanden sind. Bevorzugt kann dann eine, insbesondere motorisierte, Wechseleinrichtung, beispielsweise mit einem Revolver und/oder einem Linearschieber, zum Wechseln der Mikroskopobjektive vorhanden sein. Die Wechseleinrichtung kann insbesondere durch die Steuer- und Auswerteeinheit an- steuerbar sein. Bei einem Wechsel des Mikroskopobjektivs ändert sich im Allgemeinen auch die axiale Lage der hinteren Brennebene des jeweils im Detektionsstrahlengang befindlichen Mikro- skopobjektivs und damit auch die axiale Lage von Ebenen, die zu dieser hinteren Brenn- ebene optisch konjugiert sind. Bei vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit der einstellbaren Relay-Optik auch eine axiale Lage der zur rückseiti- gen Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene, insbesondere kon- tinuierlich, einstellbar. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die axiale Lage der zur rückseitigen Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene mit der einstellbaren Relay-Optik un- abhängig von der Vergrößerung der einstellbaren Relay-Optik einstellbar ist. Die einstellbare Relay-Optik kann insbesondere ansteuerbar sein, d. h., dass die Vergrö- ßerung und/oder die axiale Lage der zur hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene ansteuerbar ist. Für diese Zwecke kann die einstellbare Re- lay-Optik geeignete Stellaktoren aufweisen. Vorteilhaft kann die Steuer- und Auswerteein- heit zum Ansteuern der einstellbaren Relay-Optik eingerichtet sein. Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden entsprechend die Vergrößerung, mit der die hintere Brennebene des Mikroskopobjektivs in die optisch kon- jugierten Ebene abgebildet wird, und/oder die axiale Lage dieser optisch konjugierten Ebene durch Ansteuerung der einstellbaren Relay-Optik eingestellt. Die axiale Lage des Multilinsenarrays kann so vorteilhaft mit der axialen Lage der zur hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs konjugierten Ebene abgestimmt werden und es kann eine homogene und zentrierte Ausleuchtung des Multilinsenarrays erreicht werden. Die einstellbare Relay-Optik kann insbesondere eine telezentrische Relay-Optik sein. Die- ses hat den Vorteil, dass das Design der Relay-Optik nicht geändert werden muss, wenn sie axial geringfügig verschoben werden muss. Ergänzend oder alternativ ist es auch möglich, bei einer nach Wechsel des Mikroskopob- jektivs veränderten axialen Lage einer Pupillenebene das Multilinsenarray und den De- tektor axial zu verschieben. Zu diesem Zweck können vorteilhaft das Multilinsenarray und der Detektor in einer Baugruppe zusammengefasst sein, die entlang der optischen Achse des Detektionsstrahlengangs verschiebbar ist. Zum Verschieben dieser Baugruppe kann vorteilhaft ein ansteuerbarer Antrieb vorhanden sein. Der Beleuchtungsstrahlengang kann zur Weitfeldbeleuchtung der Probe eingerichtet sein. Die dafür notwendigen Komponenten sind grundsätzlich bekannt und werden hier nicht im Einzelnen abgehandelt. Ergänzend oder alternativ kann bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Be- leuchtungsstrahlengang für eine scannende Beleuchtung der Probe, insbesondere mit ei- nem relativ zur optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs geneigten Lichtblatt, eingerichtet sein. Die Beleuchtung der Probe kann über eine Optik, insbesondere ein Mikroskopobjektiv, erfolgen, welche nicht Teil des Detektionsstrahlengangs ist. Dies kann zum Beispiel ein Kondensor sein oder auch eine lichtblattartige Beleuchtung, deren Ausbreitungsrichtung entweder senkrecht auf der optischen Achse des Detektionsobjektivs steht oder in einem Winkel dazu verläuft. Im Extremfall kann das Lichtblatt auch parallel zur optischen Achse des Detektionsobjektivs verlaufen. In diesem Fall verläuft das Lichtblatt jedoch typischer- weise in einem Winkel zur Blickrichtung der äußeren Linsen vom Multilinsenarray. Alternativ kann die Beleuchtung der Probe über dasselbe Mikroskopobjektiv erfolgen, wel- ches auch Teil des Detektionsstrahlengangs ist. Für diese Situationen ist vorteilhaft zum Trennen von Anregungslicht und von Detektions- licht mindestens ein, insbesondere dichroitischer, Strahlteiler vorhanden. Dieser Strahl- teiler kann als Hauptstrahlteiler bezeichnet werden. Vorteilhaft können mehrere verschie- dene und auswechselbare Strahlteiler vorhanden sein. Das ist insbesondere zweckmä- ßig, wenn es möglich sein soll, unterschiedliche Farbstoffe mit unterschiedlichen Anre- gungs- und Emissionsspektren zu untersuchen. In grundsätzlich bekannter Weise kann dafür eine, insbesondere motorisierte, Wechseleinrichtung beispielsweise mit einem Re- volver und/oder einem Linearschieber, zum Wechseln der Strahlteiler vorhanden sein. Vorteilhaft können auch dichroitische Strahlteiler mit mehreren Anregungs- und Detekti- onsbändern zum Einsatz kommen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, eine zeitliche und/oder räumlich struk- turierte Beleuchtung mit einer Ansteuerung des Detektors zu synchronisieren. Beispiels- weise kann die Steuer- und Auswerteeinheit die scannende Beleuchtung der Probe mit einem Lichtblatt mit der Integrationszeit des Detektors synchronisieren. Die Linsen des Multilinsenarrays können grundsätzlich beliebig verteilt oder auf einem Raster, beispielsweise auf einem hexagonalen oder rechtwinkligen Raster, angeordnet sein. Ein rechtwinkliges Raster kann auch als kartesisches Raster bezeichnet werden. Grundsätzlich können die Linsen des Multilinsenarrays jeweils die gleiche Brennweite auf- weisen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn das Multilinsenarray unterschiedliche Linsen aufweist. Beispielsweise können sich mindestens zwei der Linsen des Multilin- senarrays in mindestens einem der Parameter Brennweite, Durchmesser und numerische Apertur unterscheiden. Das Multilinsenarray kann beispielsweise mehrere Gruppen von Linsen aufweisen, wobei die Linsen einer Gruppe gleiche Eigenschaften, insbesondere die gleiche Brennweite, den gleichen Durchmesser und/oder die gleiche numerische Apertur aufweisen können. Beispielsweise können die Linsen einer ersten Gruppe eine erste Brennweite und/oder eine erste numerische Apertur aufweisen und die Linsen einer zweiten Gruppe können eine zweite Brennweite und/oder eine zweite numerische Apertur aufweisen, die von der ersten Brennweite beziehungsweise der ersten numerischen Apertur verschieden ist. Bevorzugt kann außerdem sein, wenn das Multilinsenarray eine Linse aufweist, deren numerische Apertur größer ist als die numerische Apertur von weiteren Linsen des Mul- tilinsenarrays. Zweckmäßig kann das Multilinsenarray so gestaltet sein, dass die numeri- sche Apertur einer zentralen Linse größer ist als die numerische Apertur der weiteren Linsen des Multilinsenarrays. Die weiteren Linsen des Multilinsenarrays können beispiels- weise in Ringen um die zentrale Linse angeordnet sein. Möglich ist beispielsweise ein Multilinsenarray, bei dem die Linsen verschiedene Durch- messer, mithin unterschiedliche numerische Aperturen, aber gleiche Brennweite aufwei- sen. Geht man davon aus, dass es zukünftig Kamerasensoren mit beispielsweise 100 Megapixel und mehr auch im Bereich der wissenschaftlichen Bildgebung geben wird, so kann man es zum Beispiel so einrichten, dass die zentrale Linse mit einem eher großen Durchmesser gewählt wird, sodass dahinter z.B.2000 mal 2000 Pixel zur Verfügung ste- hen. Die Größe der Pixel kann bevorzugt so gewählt sein, dass die PSF der zentralen Linse ungefähr am Nyquist-Limit abgetastet wird. Wird die einstellbare Relay-Optik dann so eingestellt, dass die Objektivpupille ausschließlich auf diese zentrale Linse abgebildet wird, kann man mit der Vorrichtung normale Weitfeldbildgebung mit sehr guter Auflösung aber geringer Schärfentiefe und ohne 3D-Information durchführen. Es wird also nur eine einzige Probenebene abgebildet. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist also dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Relay-Optik und/oder eine variable Blendeneinrichtung so eingestellt wird oder werden, dass nur eine Linse, insbesondere eine zentrale Linse, des Multilin- senarrays ausgeleuchtet wird. Damit wird eine Weitfeldmikroskopie verwirklicht. Zweck- mäßig kann hierfür ein Multilinsenarray zum Einsatz kommen, bei dem eine, insbesondere die zentrale Linse, eine numerische Apertur aufweist, die größer ist als die numerische Apertur der weiteren Linsen. Verstellt man die einstellbare Relay-Optik aber so, dass auch Linsen des Multilin- senarrays ausgeleuchtet werden, die relativ zur zentralen Linse radial weiter außen liegen und beispielsweise ringförmig angeordnet sind, so kommt man zu einer simultanen 3D- Abbildung im Sinn der Fourierlichtfeldtechnologie. Die zu einzelnen ausgeleuchteten Lin- sen gehörenden Subbilder oder Teilbilder können dann je nach numerischer Apertur der jeweiligen Linse eine unterschiedliche Auflösung und eine Schärfentiefe aufweisen, kön- nen aber in gewissen Grenzen trotzdem zu einem 3D-Bild verrechnet werden. Optional kann man die größeren Linsen so abblenden, dass alle Subaperturen die gleiche Auflö- sung aufweisen. Weil sich die abgebildeten Felder dabei unterschiedlich stark in Abhän- gigkeit von den Größen der Mikrolinsen überlappen, ist es dann zweckmäßig, wenn min- destens eine variable Feldblende vorhanden ist, die in Abhängigkeit einer Einstellung der einstellbaren Relay-Optik eingestellt werden kann. Konkret hängt der Durchmesser, auf welchen die einstellbare Zellblende eingestellt werden sollte, ab von der Einstellung der einstellbaren Relay-Optik, beispielsweise der Zoomstellung, und dem aktuellen Aufnah- memodus. Dabei wird es sich auch die Größe des propagierten Felds (FoV) ändern. Hier- bei muss man allerdings einen Lichtverlust am Multilinsenarray aufgrund der Feldblende oder Feldblenden akzeptieren. Diese Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass im Detektionsstrahlengang strahlaufwärts vor dem Multilinsenarray eine variable Blendeneinrichtung vorhanden ist zum Einstellen einer effektiven numerischen Apertur von ausgeleuchteten Linsen des Multilinsenarrays. Beispielsweise kann die Blendeneinrichtung eine ansteuerbare Flüssigkristall-Einrichtung aufweisen. Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine effektive numerische Apertur der Linsen des Multilinsenarrays für mindestens eine Linse, insbe- sondere eine zentrale Linse, individuell mit einer variablen Blendeneinrichtung eingestellt. Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen mit der variablen Blendenein- richtung die effektive numerische Apertur für mehrere oder für jede Linse des Multilin- senarrays, individuell eingestellt werden kann. Bei einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die effektiven numerischen Aperturen der Linsen des Multilinsenarrays mit der variablen Blen- deneinrichtung so eingestellt, dass mindestens einige der Linsen, insbesondere alle Lin- sen, die gleiche effektive numerische Apertur aufweisen. Das bedeutet, dass die zu den Linsen gehörenden Teilbilder jeweils dieselbe Auflösung und Schärfentiefe aufweisen. Dieses kann im Hinblick auf die Rekonstruktion der dreidimensionalen Volumeninforma- tion von Vorteil sein. Eine Änderung der Brennweite der Übertragungsoptik führt bei glei- cher beobachteter Feldgröße im Objekt zu einer Änderung der sensorseitigen Bildgröße DKamera, einzel DKamera, einzel = FoV * Mges =FoV * M1*fMLA/fOG Das heißt, dass bei einer Verkürzung der Brennweite der einstellbaren Relay-Optik, so- dass letztlich z.B. nur die zentrale Linse ausgeleuchtet wird, sich der ausgeleuchtete Teil des Kamerasensors entsprechend vergrößert. Aus diesem Grund erscheint es sinnvoll, eine z.B. mit dem Zoom der einstellbaren Relayoptik änderbare Feldblende zu nutzen, um einerseits ein Überstrahlen bei Nutzung mehrerer Linsen oder zu starke Randaberra- tionen bei Nutzung der Zentrallinse allein zu vermeiden. Diese Feldblende kann durch die Steuereinheit mit gestellt werden. Im Falle der Abbildung der Objektivpupille auf beispielsweise nur die zentrale Linse erhöhter Apertur folgt allerdings mit dem Gesagten auch, dass viel mehr Pixel als nur die unmittelbar hinter der zentralen Linse angeordneten Pixel genutzt werden können. Beispielsweise können 2000 x 2000 oder auch deutlich mehr Pixel genutzt werden. Wichtig ist, dass sich durch das Herunterzoomen auf die zen- trale Linse des Multilinsenarrays die Anzahl der beleuchteten Sensorpixel im Wesentli- chen nicht ändert. Im Extremfall bildet die zentrale Linse dann ein bestimmtes Sehfeld auf den ganzen Sensor ab; also z.B. auf 10.000 mal 10.000 Pixel, wenn man von einem qua- dratischen 100 Megapixel-Sensor ausgehen würde. Die konkreten Eigenschaften des Multilinsenarrays im Hinblick auf die Anordnung der ein- zelnen Linsen und deren Brennweite fließen als Parameter in die jeweils für die Rekon- struktion der dreidimensionalen Bilder zu verwendenden Algorithmen ein. Ein weiterer Vorteil der einstellbaren Relay-Optik ist, dass durch Aufnahme von mehreren Bildern bei jeweils unterschiedlicher Einstellung der Vergrößerung der einstellbaren Re- lay-Optik die Abtastung der Probe im Raum der Ortsfrequenzen gesteigert werden kann. Die Positionen der Linsen des Multilinsenarrays in der Pupillenebene definieren die Orts- frequenzen, bei denen die zu untersuchende Probe abgetastet wird. Aufgrund der endli- chen Zahl der Linsen und somit der endlichen Anzahl von parallaktischen Ansichten, die auf dem Kamerachip angeordnet werden können, ist die Abtastung im Raum der Ortsfre- quenzen lückenhaft. Je besser die laterale Auflösung gewählt wird, beispielsweise durch Reduzieren der Anzahl der ausgeleuchteten Linsen des Multilinsenarrays (Unterstrah- lung), desto schlechter ist die Winkelabtastung, also die Abtastung im Raum der Ortsfre- quenzen. Bei schlechter Winkelabtastung neigen entfaltungsbasierte Algorithmen zur Re- konstruktion der dreidimensionalen Volumenbilder zur Produktion von Artefakten. Durch Variation der Vergrößerung, mit welcher die hintere Brennebene des Mikroskopob- jektivs in die Ebene, in der das Multilinsenarray angeordnet ist, abgebildet wird, kann die Abtastung im Raum der Ortsfrequenzen variiert werden. Beispielsweise kann die Probe bei einer ersten Vergrößerung mit einem ersten Raster von Ortsfrequenzen und bei einer zweiten Vergrößerung mit einem zweiten Raster von Ortsfrequenzen abgetastet werden, wobei die Vergrößerungen zweckmäßig so gewählt werden, dass das erste Raster und dass zweite Raster (abgesehen eventuell vom Ursprung des Koordinatensystems, der zu einer zentralen Linse des Multilinsenarrays gehört) keine gemeinsamen Punkte aufwei- sen. Die Lücken in der Winkelabtastung können zwar nicht vollständig geschlossen wer- den, jedoch ist eine Vergrößerung der Abtastfrequenz durch Nutzen von verschiedenen Einstellungen der einstellbaren Relay-Optik bei wiederholten Bildaufnahmen möglich. Weil die Bilder nacheinander aufgenommen werden müssen, sinkt dabei die Volumen- bildrate. Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden also nach- einander Bilder mit unterschiedlichen Einstellungen der einstellbaren Relay-Optik, insbe- sondere mit unterschiedlichen Vergrößerungen, aufgenommen und die in den Bildern je- weils enthaltene Bildinformation wird zu einem einzigen dreidimensionalen Bild rekonstru- iert. Auf diese Weise kann die Abtastung im Raum der Ortsfrequenzen gesteigert werden. Ergänzend oder alternativ kann die Abtastung im Raum der Ortsfrequenzen gesteigert werden, indem nacheinander Bilder der Probe aufgenommen werden, wobei bei der Auf- nahme der verschiedenen Bilder das im Detektionsstrahlengang propagierte Lichtfeld je- weils unterschiedlich weit quer, insbesondere senkrecht, zur optischen Achse verschoben ist. Besonders bevorzugt wird das Lichtfeld dabei im Detektionsstrahlengang in zwei zu- einander senkrechten Richtungen jeweils quer, insbesondere senkrecht, zur optischen Achse verschoben. Zu diesem Zweck kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft eine, bevor- zugt ansteuerbare, insbesondere durch die Steuer- und Auswerteeinheit ansteuerbare, Verschiebeeinrichtung vorhanden sein zum Verschieben des in dem Detektionsstrahlengang propagierten Lichtfelds quer zur optischen Achse. Beispielsweise kann in den Detektionsstrahlengang als Verschiebeeinrichtung ein opti- sches Element eingebracht werden, mit dem man das Lichtfeld relativ zur optischen Achse und damit relativ zu dem Multilinsenarray lateral verschieben kann. Damit kann erreicht werden, dass man auch Zwischenwinkel erfassen kann, die durch ein fest ange- ordnetes Multilinsenarray ansonsten nicht erfasst werden könnten. Je mehr Winkel ge- messen werden können, umso besser können bestimmte Artefakte, die durch eine diskret und schlecht abgetastete Winkelkoordinate entstehen, unterdrückt werden. Da hierfür aber wiederum nacheinander mehrere Bilder aufgenommen werden müssen, führt auch dieses zu einer verlängerten Aufnahme- und auch Verrechnungszeit und damit zu einer reduzierten Volumenbildrate. Die Verschiebeeinrichtung kann beispielsweise eine planparallele Platte aufweisen, die drehbar ist um eine Achse, die quer, insbesondere senkrecht, zur optischen Achse liegt, oder drehbar ist um zwei zueinander quer, insbesondere senkrecht, orientierte Achsen, die jeweils quer insbesondere senkrecht, zur optischen Achse liegen. Ergänzend oder alternativ kann die Verschiebeeinrichtung zum Verschieben mindestens einer der Linsen, bevorzugt der im Detektionsstrahlengang am weitesten strahlabwärts angeordneten Linse, der einstellbaren Relay-Optik eingerichtet sein. Die Verschiebeeinrichtung weist zweckmäßig mindestens einen linearen mechanischen Aktor, beispielsweise einen Piezo-Aktor und/oder mindestens einen Dreh-Aktor, auf, der bevorzugt von der Steuer- und Auswerteeinheit angesteuert werden kann. Die zu bewerk- stelligenden Verschiebungen müssen dabei nicht größer sein als der halbe Abstand der Linsen im Multilinsenarray. Anstelle oder ergänzend zur Verschiebung des Lichtfelds quer zur optischen Achse wäre es auch möglich, eine Baugruppe bestehend aus dem Multilinsenarray und dem Detektor quer zur optischen Achse zu verschieben. Beispielsweise könnte die Verschiebeeinrich- tung für das Lichtfeld in einer ersten Koordinatenrichtung wirken und die Baugruppe mit dem Multilinsenarray und dem Detektor könnte in der dazu senkrechten Koordinatenrich- tung, beispielsweise mit einem ansteuerbaren Piezo-Aktor, verschoben werden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, Einstellungen der einstellbaren Relay- Optik, die bei der Aufnahme eines Bilds bestehen, insbesondere die Brennweite, die Ver- größerung und/oder die axiale Lage der zur hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene, beispielsweise in Tabellen (Lookup-Tables) abzuspeichern. Diese Einstellungen können dann als Parameter in die für die Rekonstruktion eines drei- dimensionalen Bilds aus dem aufgenommenen Bild verwendeten Algorithmen einfließen. Grundsätzlich können zu diesem Zweck die jeweiligen Ansteuerdaten der einstellbaren Relay-Optik abgespeichert werden. Es ist aber auch möglich, dass bei der einstellbaren Relay-Optik die jeweils aktuell bestehenden Einstellungen, beispielsweise von der Steuer- und Auswerteeinheit, ausgelesen werden können. Ergänzend oder alternativ kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der Ausleuchtung des Multilin- senarrays, eine bei der Aufnahme eines Bilds einer Probe gültige objektseitige numeri- sche Apertur der einzelnen Linsen des Multilinsenarrays zu bestimmen und abzuspei- chern. Die jeweils gültige objektseitige numerische Apertur ist eindeutig definiert durch den Grad der Ausleuchtung, also die Unterstrahlung, oder den Grad der Überstrahlung des Multilinsenarrays, die numerische Apertur des jeweils verwendeten Mikroskopobjek- tivs, die geometrische Anordnung der Linsen des Multilinsenarrays und die nominalen numerischen Aperturen der Linsen des Multilinsenarrays. Schließlich kann es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch von Vorteil sein, wenn die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von Linsen des Mul- tilinsenarrays, die bei der Aufnahme eines Bilds einer Probe vollständig ausgeleuchtet sind, zu bestimmen und abzuspeichern. Die objektseitigen numerischen Aperturen der Linsen des Multilinsenarrays und die An- zahl der vollständig ausgeleuchteten Linsen fließen wiederum ein in die Algorithmen, die für die Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bilds der Probe aus dem aufgenommenen Bild verwendet werden. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich- tung ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, bei einem Wechsel des Mikro- skopobjektivs die einstellbare Relay-Optik auf Werte für die Brennweite, die Vergrößerung und/oder die axiale Lage der zur hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene einzustellen, die für das jeweils im Strahlengang befindliche Mikro- skopobjektiv geeignet sind. Anstatt die jeweiligen Einstellungen bei der einstellbaren Re- lay-Optik unmittelbar vorzunehmen, kann die Steuer- und Auswerteeinheit einem Benut- zer vorteilhafte Einstellungen zur Auswahl vorschlagen. Die Vergrößerung der einstellbaren Relay-Optik kann beispielsweise standardmäßig so eingestellt werden, dass das Multilinsenarray geringfügig überstrahlt wird und mithin alle Linsen des Multilinsenarrays vollständig ausgeleuchtet werden. Die axiale Lage der zur hinteren Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene kann dann zweckmäßig so eingestellt werden, dass diese in der Ebene des Multilinsenarrays liegt. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Zu- sammenhang mit der Figur erläutert. Figur 1: zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figur 2: ein Multilinsenarray in drei verschiedene Beleuchtungssituationen; Figur 3: ein Ausführungsbeispiel eines Multilinsenarrays mit unterschiedlichen Lin- sen; Figur 4: dass Multilinsenarray aus Figur 3 in einer ersten Beleuchtungssituation; Figur 5: das Multilinsenarray aus Figur 3 in einer zweiten Beleuchtungssituation; Figur 6: das Multilinsenarray aus Figur 3 in einer dritten Beleuchtungssituation; Figur 7: das Multilinsenarray aus Figur 3 in einer vierten Beleuchtungssituation unter Verwendung einer variablen Blendeneinrichtung; und Figur 8: das Multilinsenarray aus Figur 3 in einer fünften Beleuchtungssituation unter Verwendung der variablen Blendeneinrichtung. Als wesentliche Komponenten beinhaltet die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung 100 zur Licht- feldmikroskopie eine Lichtquelle 1 zum Aussenden von Anregungslicht, einen Beleuch- tungsstrahlengang 2 zum Leiten des Anregungslichts auf oder in eine Probe 5, einen zweidimensional ortsauflösenden Detektor 13 zum Nachweisen von von der Probe 5 ab- gestrahltem Licht und einen Detektionsstrahlengang mit einem Mikroskopobjektiv 4a und einem Multilinsenarray 12 zum Abbilden des von der Probe 5 abgestrahlten Lichts auf den Detektor 13. Das Multilinsenarray 12 ist in einer zur hinteren Brennebene 15 des Mikroskopobjek- tivs 4a optisch konjugierten Ebene 11 oder in der Nähe einer solchen Ebene 11 angeord- net. Der Detektor 13 ist in einer Brennebene des Multilinsenarrays 12 angeordnet. Zum Ansteuern der Lichtquelle 1 und des Detektors 13 und zum Auswerten der Messda- ten des Detektors 13 ist eine Steuer- und Auswerteeinheit 14, beispielsweise ein PC, vor- handen. Schließlich ist erfindungsgemäß zum Abbilden der hinteren Brennebene 15 des Mikroskopobjektivs 4a in die Ebene, in der das Multilinsenarray 12 angeordnet ist, oder in die Nähe dieser Ebene eine einstellbare Relay-Optik vorhanden. In dem in Figur 1 ge- zeigten Ausführungsbeispiel ist die einstellbare Relay-Optik gebildet durch eine Tubus- linse 7 des Detektionsstrahlengangs und eine schematisch dargestelltes Optiksystem 10 mit einstellbarer Brennweite, welches im gezeigten Beispiel ebenfalls über die Steuer- und Auswerteeinheit 14 angesteuert werden kann. Das Optiksystem 10 ist eine brennwei- tenveränderliche Optikgruppe. Schließlich ist ein nicht im Einzelnen dargestellter moto- risch angetriebener Objektivrevolver vorhanden mit einer Rotationsachse 3, mit dem ver- schiedene Mikroskopobjektive 4a, 4b im Beleuchtungsstrahlengang 2 und Detektions- strahlengang 8 positioniert werden können. Der Objektivrevolver kann ebenfalls über die Steuer- und Auswerteeinheit 14 angesteuert werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Probe 5 über dasselbe Mikroskopobjektiv 4a beleuchtet, welches auch Teil des Detektionsstrahlengangs 8 ist. Um von der Probe 5 zurückgestrahltes Anregungslicht zu trennen von gegenüber dem Anregungslicht spektral rotverschobenem Fluoreszenzlicht ist im Beispiel der Figur 1 ein dichroitischer Strahltei- ler 6 vorhanden. Die Lichtquelle 1 stellt das zur Beleuchtung der Probe 5 nötige Anregungslicht entlang des Beleuchtungsstrahlengangs 2 zur Verfügung. Dabei kann die Lichtquelle 1 eine Weit- feldbeleuchtung bereitstellen. Es können aber auch Anordnungen bevorzugt sein, bei de- nen Laserlicht entweder fokussiert oder als beispielsweise relativ zur optischen Achse verkipptes Lichtblatt über die Probe 5 gescannt wird. Das von der Probe 5, sei es durch Streuung und/oder Fluoreszenzemission, abgestrahlte Licht wird dann mit dem Mikro- skopobjektiv 4a kollimiert und über den dichroitischen Strahlteiler 6 in den Detektions- strahlengang 8 geleitet. Die Tubuslinse 7 erzeugt ein Bild der Probe 5 in einer Zwischenbildebene 9 in der Nähe eines in Figur 1 nicht dargestellten Kameraflansches des Mikroskops. Das Optiksystem mit einstellbarer Brennweite 10, das beispielsweise ein Zoomsystem sein kann, erzeugt dann eine zur rückseitigen Brennebene 15 des Mikroskopobjektivs 4a optisch konjugierte Ebene 11. Das Multilinsenarray 12 befindet sich in dieser optisch konjugierten Ebene 11 oder jedenfalls in der Nähe dieser Ebene 11. Über die Steuer- und Auswerteeinheit 14 kann ein Wechsel des Mikroskopobjektivs 4a, 4b veranlasst werden und, insbesondere automatisiert, kann eine auf den Wechsel des Mikroskopobjektivs abgestimmte Einstel- lung des brennweitenveränderlichen Optiksystems 10, mithin des Zoomsystems, erfol- gen. Bei Beleuchtung der Probe 5 kann dann ein Bild mit dem Detektor 13 aufgenommen werden und die Bilddaten können mit der Steuer- und Auswerteeinheit 14 aufgenommen und gegebenenfalls weiterverarbeitet werden. Bei einer Beleuchtung der Probe 5 mit ei- nem Lichtblatt kann eine Steuerung des Lichtblattscans synchronisiert mit der Belich- tungszeit des Detektors 13 ebenfalls von der Steuer- und Auswerteeinheit 14 übernom- men werden. Dieses ist grundsätzlich bekannt und wird hier nicht im Einzelnen beschrie- ben. Gegebenenfalls kann die Steuer- und Auswerteeinheit 14 auch die Rekonstruktion der dreidimensionalen Bilder der Probe 5 aus den mit dem Detektor 13 gemessenen Bildern durchführen. Dieses kann aber auch in einer nicht dargestellten und insbesondere an ei- nem anderen Ort befindlichen leistungsfähigen Recheneinheit durchgeführt werden. In der Figur 2 ist bei a), b) und c) jeweils ein hexagonales Raster eines Multilin- senarrays 12 mit 37 hexagonalen Zellen dargestellt. In jeder einzelnen der hexagonalen Zellen befindet sich jeweils eine Linse. Die 37 Linsen können beispielsweise alle identisch sein. Mit dem Bezugszeichen 16 ist jeweils die äußere Begrenzung des über den Detektions- strahlengang beleuchteten Bereichs des Multilinsenarrays 12 dargestellt. Wie ersichtlich, wird der beleuchtete Bereich 16 von a) bis c) immer kleiner. Dieses wird erreicht durch jeweils unterschiedliche Einstellungen der erfindungsgemäß vorhandenen einstellbaren Relay-Optik. Im Einzelnen sind im Teilbild a) alle hexagonalen Zellen komplett ausgeleuchtet. Das Mul- tilinsenarray 12 wird geringfügig überstrahlt, sodass ein Teil des Lichts verlorengeht. Die Lichteffizienz ist also nicht optimal. Teilbild b) zeigt eine Situation, bei der das von dem Mikroskopobjektiv 4a kommende Licht nahezu vollständig auf das Multilinsenarray 12 trifft. Die Lichteffizienz ist hier also nahezu optimal. Im Teilbild c) ist eine Situation dargestellt, bei der das vom Mikroskopobjektiv 4a kom- mende Licht vollständig auf das Multilinsenarray 12 trifft. Auch hier ist deshalb die Licht- effizienz maximal. Allerdings werden einige Linsen 17 am Rand des Multilinsenarrays 12 unvollständig ausgeleuchtet, nämlich nur mit etwa 25 % des Lichts, welches auf die voll- ständig ausgeleuchteten innenliegenden Linsen trifft. Die zu diesen nicht vollständig aus- geleuchteten Linsen 17 zugehörige Punktverwaschungsfunktionen erhält dadurch einen elliptischen Querschnitt. Figur 3 zeigt schematisch ein Beispiel eines Multilinsenarrays 12, bei dem die Linsen nicht alle identisch sind. Konkret ist zunächst eine zentrale Linse 20 vorhanden mit einem ver- gleichsweise großen Durchmesser und einer großen numerischen Apertur. Um die zen- trale Teillinse 20 herum sind auf einem ersten Ring acht identische mittlere Linsen 21 angeordnet, deren Durchmesser etwa halb so groß ist wie derjenige, der zentralen Linse 20. Auf einem äußeren Ring sind sodann jeweils identische äußere Linsen 22 an- geordnet, deren Durchmesser wiederum etwa halb so groß ist wie derjenige der mittleren Linsen 21. Vorteilhaft weisen alle Linsen 20, 21 und 22 dieselbe Brennweite auf. Die nu- merische Apertur der äußeren Linsen 22 ist kleiner als diejenige der mittleren Linsen 21. Die numerische Apertur der mittleren Linsen 21 ist kleiner als diejenige der zentralen Linse 20. Durch unterschiedliche Einstellungen der erfindungsgemäß vorhandenen einstellbaren Relay-Optik, mithin durch Variation des ausgeleuchteten Bereichs des Multilinsenarray 12 können verschieden viele Linsenringe ausgeleuchtet werden, beispielsweise nur die zen- trale Linse 20, die zentrale Linse 20 zusammen mit den mittleren Linsen 21 oder alle Linsen 20, 21 und 22. Damit können eine normale Weitfeldbildgebung und unterschiedli- che Varianten der Fourierlichtfeldbildgebung verwirklicht werden. Beispiele hierfür werden im Zusammenhang mit den Figuren 4 bis 8 erläutert. Bei der in Figur 4 dargestellten Situation wird nur die innenliegende Linse 20 ausgeleuch- tet, d. h. die Pupille des Mikroskopobjektivs 4a wird nur auf die zentrale Linse 20 abgebil- det. Dadurch wird eine normale Weitfeldbildgebung verwirklicht. Im Beispiel der Figur 5 wird die einstellbare Relay-Optik so eingestellt, dass die zentrale Linse 20 und die mittleren Linsen 21 ausgeleuchtet werden. Damit wird eine Fourierlicht- feldbildgebung mit einer gewissen Schärfentiefe und optischen Auflösung verwirklicht. Zu berücksichtigen ist dabei, dass bei dem Teilbild, welches zu der zentralen Linse 20 gehört, wegen deren größerer numerischer Apertur die Schärfentiefe kleiner, die optische Auflö- sung, aber größer ist im Vergleich zu den Teilbildern, die zu den mittleren Linsen 21 ge- hören. Die unterschiedlichen Parameter der zentralen Linse 20 im Vergleich zu denjeni- gen der mittleren Linsen 21 müssen bei der Rekonstruktion der dreidimensionalen Volu- meninformation aus den insgesamt neun Teilbildern berücksichtigt werden. In der Situation der Figur 6 schließlich wird die einstellbare Relay-Optik so eingestellt, dass die zentrale Linse 20, die mittleren Linsen 21 und die äußeren Linsen 22 ausge- leuchtet werden. Auch hier wird eine Fourierlichtfeldbildgebung verwirklicht, mit einer im Vergleich zur Situation der Figur 5 erhöhten Schärfentiefe jedoch verschlechterter opti- scher Auflösung. Grund hierfür ist, dass die auf die einzelnen Linsen 20, 21, 22 jeweils entfallenden Anteile der Gesamtapertur des Mikroskopobjektivs 4a bei der Situation der Figur 6 kleiner sind als bei der Situation der Figur 5. Die detektionsseitigen Aperturen für jede Linse 20, 2122 ist somit geringer als bei der Ausleuchtungssituation der Figur 5. Die Situation der Figur 7 unterscheidet sich von derjenigen der Figur 6 dadurch, dass die Ausleuchtung der zentralen Linse 20 und der mittleren Linsen 21 mithilfe einer (nicht in den Figuren dargestellten) variablen Blendeneinrichtung, beispielsweise einer Flüssigkri- stall-Einrichtung, dergestalt beschränkt wird, dass alle mindestens teilweise ausgeleuch- teten Linsen jeweils dieselbe effektive detektionsseitige numerische Apertur aufweisen. Die ausgeleuchteten Bereiche der inneren Linse 20 und der mittleren Linsen 21 werden also so eingestellt, dass sie genauso groß sind wie bei den äußeren Linsen 22. Auf diese Weise wird eine Fourierlichtfeldbildgebung verwirklicht, bei der alle Teilbilder die gleiche optische Auflösung und die gleiche Schärfentiefe aufweisen. Dieses hat im Hinblick auf die Rekonstruktion der dreidimensionalen Volumeninformation Vorteile. Dieser Vorteil geht allerdings einher mit dem Verlust des abgeblendeten Lichts. Hier sind auch andere Varianten möglich, beispielsweise dergestalt, dass die äußeren Linsen 22 eine kleinere detektionsseitige Apertur aufweisen als die zentrale Linse 21 und/oder die mittleren Lin- sen 21. Letzteres ist in der Figur 8 gezeigt, bei der mithilfe der variablen Blendenvorrichtung nur die Apertur der zentralen Linse 20 dergestalt beschnitten wird, dass die zentrale Linse 20 und die mittleren Linsen 21 dieselbe detektionsseitige Apertur aufweisen. Das bedeutet, dass die zur zentralen Linse 20 und den mittleren Linsen 21 gehörenden Teilbilder die- selbe optische Auflösung und dieselbe Schärfentiefe aufweisen. Im Vergleich dazu ist bei den Teilbildern, die zu den äußeren Linsen 22 gehören, wegen deren im Vergleich zur zentralen Linse 20 und den mittleren Linsen 21 reduzierten detektionsseitigen Apertur, die Schärfentiefe höher, die optische Auflösung aber kleiner.
Bezugszeichenliste 1 Lichtquelle 2 Beleuchtungsstrahlengang 3 Drehachse eines Objektivrevolvers 4a Mikroskopobjektiv 4b Mikroskopobjektiv 5 Probe 6 dichroitischer Strahlteiler 7 Tubuslinse 8 Detektionsstrahlengang 10 Zoomoptik, brennweitenveränderliche Optikgruppe 11 zur hinteren Brennebene 15 des Mikroskopobjektivs 4a, 4b optisch konjugierte Ebene 12 Multilinsenarray 13 Detektor 14 Steuer- und Auswerteeinheit 15 hintere Brennebene des Mikroskopobjektivs 4a, 4b 16 Begrenzung des beleuchteten Bereichs des Multilinsenarrays 12 17 nicht vollständig ausgeleuchtete Linsen 17 des Multilinsenarrays 12 20 zentrale Linse des Multilinsenarrays 12 21 mittlere Linsen des Multilinsenarrays 12 22 äußere Linsen des Multilinsenarrays 12 30 abgeblendeter Bereich der Linse 20 des Multilinsenarrays 12 31 abgeblendeter Bereich der Linse 21 des Multilinsenarrays 12 100 erfindungsgemäße Vorrichtung

Claims

Z 497 P 1. Vorrichtung zur Lichtfeldmikroskopie mit einer Lichtquelle (1) zum Aussenden von Anregungslicht, mit einem Beleuchtungsstrahlengang (2) zum Leiten des Anregungslichts auf oder in eine Probe (5), mit einem zweidimensional ortsauflösenden Detektor (13) zum Nachweis von von der Probe (5) abgestrahltem Licht, mit einem Detektionsstrahlengang (8) mit mindestens einem Mikroskopobjek- tiv (4a, 4b) und mit mindestens einem Multilinsenarray (12) zum Abbilden des von der Probe (5) abgestrahlten Lichts auf den Detektor (13), wobei das Multilinsenarray (12) in einer zur hinteren Brennebene (15) des Mikro- skopobjektivs (4a, 4b) optisch konjugierten Ebene (11) oder in der Nähe einer solchen Ebene (11) angeordnet ist, und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (14) zum Ansteuern des Detektors (13) und zum Auswerten der Messdaten des Detektors (13), dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbilden der hinteren Brennebene (15) des Mikroskopobjektivs (4a, 4b) in die Ebene, in der das Multilinsenarray (12) angeordnet ist, oder in die Nähe dieser Ebene eine einstellbare Relay-Optik (7, 10) vorhanden ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (13) in einer Brennebene mindestens einer Linse des Multilin- senarrays (12) oder in der Nähe der Brennebene mindestens einer Linse des Multilinsenarrays (12) angeordnet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Relay-Optik (7, 10) einstellbar ist hinsichtlich mindestens ei- nes der folgenden Parameter: ● Vergrößerung, mit welcher die hintere Brennebene des Mikroskopobjek- tivs (4a, 4b) in die Ebene, in der das Multilinsenarray (12) angeordnet ist, oder in die Nähe dieser Ebene abgebildet wird; ● axiale Lage der in Richtung des Multilinsenarrays (12) abzubildenden hin- teren Brennebene des Mikroskopobjektivs (4a, 4b). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Relay-Optik (7, 10) mindestens eine, insbesondere kontinu- ierlich, brennweitenveränderliche Optikkomponente, insbesondere eine brennwei- tenveränderliche Optikgruppe (10), aufweist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die brennweitenveränderliche Optikkomponente eine Wechseloptik aufweist oder ist, mit welcher mehrere verschiedene diskrete Werte der Vergrößerung der einstellbaren Relay-Optik (7, 10) einstellbar sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die brennweitenveränderliche Optikgruppe (10) mindestens eine Zoom-Op- tik (10) aufweist oder durch mindestens eine Zoomoptik (10) gebildet ist. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Relay-Optik gebildet ist aus einer Linse oder einer Linsen- gruppe, insbesondere einer Tubuslinse (7), und einer brennweitenveränderlichen Optikgruppe, insbesondere einer Zoomoptik (10). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergrößerung der einstellbaren Relay-Optik (7, 10) dergestalt einstell- bar ist, dass das Multilinsenarray (12) überstrahlt oder unterstrahlt wird. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein variabler Anteil (Mv) der Vergrößerung (MZO) der einstellbaren Relay- Optik (7, 10) variierbar ist in einem Bereich von 1x bis 2x, bevorzugt von 0,5x bis 4x. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Lage der zur rückseitigen Brennebene (15) des Mikroskopobjek- tivs (4a, 4b) optisch konjugierten Ebene (11) mit der einstellbaren Relay-Optik (7, 10) unabhängig von der Vergrößerung der einstellbaren Relay-Optik (7, 10) ein- stellbar ist. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Relay-Optik eine telezentrische Relay-Optik (7, 10) ist. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus dem Detektor (13) und dem Multilinsenarray (12) gebildete Bau- gruppe entlang der optischen Achse des Detektionsstrahlengangs (8) verschieb- bar ist. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsstrahlengang (2) zur Weitfeldbeleuchtung der Probe (5) eingerichtet ist. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsstrahlengang (2) für eine scannende Beleuchtung der Probe (5), insbesondere mit einem relativ zur optischen Achse des Beleuchtungs- strahlengangs (2) geneigten Lichtblatt, eingerichtet ist. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trennen von Anregungslicht und von Detektionslicht mindestens ein, insbesondere dichroitischer, Strahlteiler (6) vorhanden ist. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (14) dazu eingerichtet ist, eine zeitliche und/oder räumlich strukturierte Beleuchtung mit einer Ansteuerung des Detek- tors (13) zu synchronisieren. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere verschiedene auswechselbare Mikroskopobjektive (4a, 4b) vorhan- den sind. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine, insbesondere motorisierte und bevorzugt ansteuerbare, Wechselein- richtung zum Wechseln der Mikroskopobjektive (4a, 4b) vorhanden . 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen des Multilinsenarrays (12) auf einem hexagonalen oder rechtwinkligen Raster angeordnet sind. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebeeinrichtung vorhanden ist zum Verschieben quer zur opti- schen Achse des in dem Detektionsstrahlengang (8) propagierten Lichtfelds. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung eine planparallele Platte aufweist, die drehbar ist um eine Achse, die quer, insbesondere senkrecht, zur optischen Achse liegt, oder drehbar ist um zwei zueinander quer, insbesondere senkrecht, orientierte Ach- sen, die jeweils quer insbesondere senkrecht, zur optischen Achse liegen. 22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung zum Verschieben mindestens einer der Linsen, insbesondere der im Detektionsstrahlengang am weitesten strahlabwärts ange- ordneten Linse, der einstellbaren Relay-Optik (7, 10) eingerichtet ist. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung mindestens einen linearen mechanischen Aktor, beispielsweise einen Piezo-Aktor und/oder mindestens einen Dreh-Aktor, auf- weist. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (14) dazu eingerichtet ist, Einstellungen der einstellbaren Relay-Optik (7, 10), die bei der Aufnahme eines Bilds bestehen, ins- besondere die Vergrößerung und/oder die axiale Lage der zur hinteren Brenn- ebene (15) des Mikroskopobjektivs (4a, 4b) optisch konjugierten Ebene (11), ab- zuspeichern. 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (14) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Ausleuchtung des Multilinsenarrays (12), eine bei der Aufnahme eines Bilds einer Probe (5) gültige objektseitige numerische Apertur der einzelnen Linsen des Multilinsenarrays (12) zu bestimmen und abzuspeichern. 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (14) dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von Linsen des Multilinsenarrays (12), die bei der Aufnahme eines Bilds einer Probe (5) vollständig ausgeleuchtet sind, zu bestimmen und abzuspeichern. 27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (14) dazu eingerichtet ist, bei einem Wech- sel des Mikroskopobjektivs (4a, 4b) die einstellbare Relay-Optik (7, 10) auf Werte für die Vergrößerung und/oder die axiale Lage der zur hinteren Brennebene (15) des Mikroskopobjektivs optisch konjugierten Ebene (11) einzustellen, die für das jeweils im Strahlengang befindliche Mikroskopobjektiv (4a, 4b) geeignet sind. 28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Multilinsenarray (12) unterschiedliche Linsen (20, 21, 22) aufweist. 29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass im Detektionsstrahlengang strahlaufwärts vor dem Multilinsenarray (12) eine variable Blendeneinrichtung vorhanden ist zum Einstellen einer effektiven numeri- schen Apertur von ausgeleuchteten Linsen des Multilinsenarrays (12). 30. Verfahren zur Lichtfeldmikroskopie, bei dem eine Probe (5) mit Anregungslicht bestrahlt wird, von der Probe (5) abgestrahltes Licht über ein Mikroskopobjektiv (4a, 4b) und ein Multilinsenarray (12) auf einen zweidimensional ortsauflösenden Detektor (13) abgebildet wird, wobei das Multilinsenarray (12) in einer zur hinteren Brennebene (15) des Mikroskopobjektivs (4a, 4b) optisch konjugierten Ebene (11) oder in der Nähe ei- ner solchen Ebene (11) angeordnet ist, und bei dem aus einem mit dem Detektor (13) aufgenommenen Bild ein dreidimensio- nales Bild der Probe (5) rekonstruiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Brennebene (15) des Mikroskopobjektivs (4a, 4b) mit einer ein- stellbaren Relay-Optik (7, 10) mit variabler Vergrößerung in die Ebene, in der das Multilinsenarray (12) angeordnet ist, oder in die Nähe dieser Ebene abgebildet wird. 31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine laterale Auflösung, eine axiale Auflösung, eine rekonstruierbare Feld- größe und eine Schärfentiefe eingestellt wird durch Einstellen einer Vergrößerung der einstellbaren Relay-Optik (7, 10). 32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Relay-Optik so eingestellt wird, dass das Multilinsenarray (12) überstrahlt wird. 33. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Relay-Optik (7, 10) so eingestellt wird, dass das Multilin- senarray (12) unterstrahlt wird. 34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander Bilder mit unterschiedlichen Einstellungen der einstellbaren Relay-Optik (7, 10), insbesondere mit unterschiedlichen Vergrößerungen, aufge- nommen werden und dass die in den Bildern jeweils enthaltene Bildinformation zu einem einzigen drei- dimensionalen Bild rekonstruiert wird. 35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steigerung der Abtastung der Probe (5) im Raum der Ortsfrequenzen nacheinander Bilder der Probe (5) aufgenommen werden, wobei bei der Auf- nahme der verschiedenen Bilder das im Detektionsstrahlengang propagierte Lichtfeld jeweils unterschiedlich weit quer, insbesondere senkrecht, zur optischen Achse verschoben ist. 36. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel des Mikroskopobjektivs (4a, 4b) bei der einstellbaren Relay-Optik (7, 10) Werte für die Vergrößerung und/oder die axiale Lage der zur hinteren Brennebene (15) des Mikroskopobjektivs (4a, 4b) optisch konjugierten Ebene (11) einem Benutzer zur Auswahl angeboten und/oder automatisch einge- stellt werden. 37. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass eine effektive numerische Apertur der Linsen des Multilinsenarrays (12) für mindestens eine Linse, insbesondere eine zentrale Linse (20), individuell mit ei- ner variablen Blendeneinrichtung eingestellt wird. 38. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die effektiven numerischen Aperturen der Linsen das Multilinsenarrays (12) mit der variablen Blendeneinrichtung so eingestellt werden, dass mindestens ei- nige der Linsen, insbesondere alle Linsen, die gleiche effektive numerische Apertur aufweisen. 39. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Relay-Optik (7, 10) und/oder die variable Blendeneinrich- tung so eingestellt wird, dass nur eine Linse, insbesondere eine zentrale Linse (20), des Multilinsenarrays (12) ausgeleuchtet wird.
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