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L'objet éclairé AB (par exemple une cellule musculaire) est positionné sur la platine porte-échantillon, solidaire du bâti du microscope. L'objectif est modélisé par une lentille mince convergente (L1) de centre optique O1 et de distance focale f '1 = 4,5 mm. L'oculaire est modélisé par une lentille mince convergente (L2) de centre optique O2 et de distance focale f '2 supérieure à f '1. D = F'1F2 = 180 mm. L'image intermédiaire A1B1 de l'objet AB.
L'image intermédiaire A1B1 joue le rôle d'objet réel pour l'oculaire L2. Le biologiste désire observer la cellule sans fatigue, c'est à dire sans accommoder. Dans ce cas l'image définitive A'B' donnée par le microscope doit se situer à l'infini. L'image intermédiaire A1B1 est alors dans le plan focal objet de la lentille L2. Dans ce cas le grandissement s'écrit : ( triangles HO1F'1 et B1F2F'1 avec F2 et A1 points confondus ) les distance algébriques sont écrites en bleu et en gras. A1B1 / O1H = F'1F2 / F'1O1 ; or O1H =AB et g = A1B1 / AB = F'1F2 / F'1 O1 = D / (-f '1 )= -180 / 4,5 = -40 Sur la monture de l'objectif on peut lire "40", ce qui correspond à la valeur absolue du grandissement latéral de cette lentille.
Pour réaliser un microscope confocal, on supprime l'oculaire L2 et on le rempace par : un capteur CCD situé dans le plan focal de l'oculaire. et un diaphragme de petite taille ( de l'ordre de 50 mm) situé dans le plan du capteur. Diaphragme et capteur CCD sont centrés sur l'axe optique de l'objectif L1.
Le schéma reproduit le faisceau lumineux issu du point objet A et limité par les bords de la lentille ; le capteur recçoit toute la lumière issue de A. image B1 du point B ; faisceau lumineux issu de B passant par les bords de la lentille :
L'image B1 du point B est bien dans le plan du capteur, mais en dehors de l'ouverture du diaphragme ; en conséquence le capteur ne perçoit pas la lumière issue de B. image D1 du point D ; faisceau lumineux issu de D passant par les bords de la lentille :
L'image D1 du point D n'est pas dans le plan du capteur et la lumière issue de D ne passe pas par l'ouverture du diaphragme ; en conséquence le capteur ne perçoit pas la lumière issue de D. Le système (capteur CCD + diaphragme) étant fixe et centré sur l'axe optique, il est nécessaire de déplacer l'objet pour former successivement toutes les images des points situés entre A et B. Pour cela on utilise une platine porte-échantillon motorisée. Cette platine permet un déplacement dans les trois directions x'x, y'y et z'z (voir figure ci-dessous). On construit alors point par point l'image d'un plan de l'échantillon. Pour cette raison, on appelle cette technique "microscopie à balayage". Par opposition à la microscopie classique, elle nécessite donc un temps d'acquisition correspondant au déplacement point par point de l'échantillon.
Il faut donc déplacer l'objet AB de façon à pouvoir détecter l'image du point B : AB doit rester dans le même plan vertical ( z ne change pas) mais le point B doit occuper la position du point A afin que B1 occupe la position A1.
Il faut donc déplacer l'objet de façon à pouvoir détecter l'image du point D : le point D doit occuper la position du point A afin que D1 occupe la position A1. déplacement suivant z'z en se rapprochant de la lentille et déplacement suivant y'y vers le bas. La microscopie confocale permet ainsi d'acquérir une série d'images des plans en profondeur dans un échantillon transparent et par suite, d'obtenir, grâce à un traitement informatique, des informations sur la structure spatiale de l'échantillon
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