Verfahren und Vorrichtungen zur Stereobilddarstellung

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Stereobilddarstellung, insbesondere bei Mikroskopvorrichtungen oder anderen optischen Vorrichtungen.

Vorrichtungen zur Stereobildgebung, auch als Stereoaufnahmesysteme bezeichnet, vermitteln einen dreidimensionalen Eindruck eines betrachteten Objekts. Ein Beispiel hierfür sind

Stereomikroskope, bei welchen ein dreidimensionaler Eindruck einer mikroskopierten Probe vermittelt wird. Dazu wird beispielsweise bei herkömmlichen rein optischen Lösungen jedem Auge eines menschlichen Betrachters ein eigener Strahlengang zur Verfügung gestellt. Jeder der beiden Strahlengänge schneidet einen anderen Teil der Objektivpupille aus, sodass die beiden Strahlengänge Abbildungen des Objekts aus verschiedenen Richtungen

bewerkstelligen.

Verschiedene herkömmliche Ansätze zur rein optischen Stereomikroskopie sind in einem Produktprospekt„Spatial Image Microscopy" der Carl Zeiss Microscopy oder in der EP 0730 181 A2 dargestellt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, Verfahren und Vorrichtungen zur

Stereobilddarstellung bereitzustellen, welche insbesondere digitale Möglichkeiten zur

Stereobilddarstellung nutzen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 16 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 18. Die Unteransprüche definieren weitere

Ausführungsformen.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Stereobilddarstellung bereitgestellt, umfassend:

Aufnehmen einer Vielzahl von Bildern eines Objekts, wobei ein Bildaufnahmeparameter über die Vielzahl von Bildern variiert wird,

Berechnen eines ersten Ergebnisbildes und eines zweiten Ergebnisbildes, wobei für das Berechnen des ersten Ergebnisbildes und des zweiten Ergebnisbildes jeweils mindestens zwei Bilder der Vielzahl von Bildern kombiniert werden, wobei das erste Ergebnisbild und das zweite Ergebnisbild ein Stereobildpaar zur Stereobilddarstellung bilden. Zu bemerken ist, dass die mindestens zwei Bilder für das erste und zweite Ergebnisbild ganz oder teilweise dieselben Bilder sein können. Beispielsweise kann bei manchen Ausführungsformen die Vielzahl von Bildern insgesamt nur zwei Bilder umfassen, die dann sowohl für die Berechnung des ersten Ergebnisbildes als auch für die Berechnung des zweiten Ergebnisbildes verwendet werden.

Durch die Berechnung der zwei Ergebnisbilder auf Basis von Kombination von Bildern kann beispielsweise ein Strahlengang verglichen mit einer rein optischen Lösung vereinfacht gestaltet werden, da beispielsweise mit einer Kameraeinrichtung für alle Bilder der gleiche Bildausschnitt aufgenommen werden kann.

Das Verfahren kann weiter ein Anzeigen des ersten Ergebnisbildes für ein linkes Auge eines Benutzers und des zweiten Ergebnisbildes für ein rechtes Auge des Benutzers umfassen.

Der Bildaufnahmeparameter kann eine Fokusebene umfassen, sodass die Vielzahl von Bildern mit unterschiedlicher Defokussierung aufgenommen wird.

Durch die Veränderung des Fokus können die Ergebnisbilder effizient berechnet werden.

Der Bildaufnahmeparameter kann eine Beleuchtungsrichtung umfassen, sodass die Vielzahl von Bildern mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen aufgenommen werden.

Hierdurch können die Ergebnisbilder mit verschiedenen Parametern berechnet werden.

In diesem Fall kann das Bestimmen des ersten und zweiten Ergebnisbildes umfassen:

Berechnen eines ersten Phasenkontrastbildes, welches in einer ersten Richtung einen erhöhten Phasenkontrast aufweist, und eines zweiten Phasenkontrastbildes, welches in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung einen erhöhten Phasenkontrast aufweist, auf Basis der Vielzahl von Bildern, und

Berechnen des ersten und zweiten Ergebnisbildes auf Basis des ersten und zweiten

Phasenkontrastbildes.

Das Aufnehmen der Vielzahl von Bildern kann ein Aufnehmen einer ersten Vielzahl von Bildern mit Beleuchtungsrichtungen in einem ersten Beleuchtungsnchtungsbereich und ein Aufnehmen einer zweiten Vielzahl von Bildern mit Beleuchtungsrichtungen in einem von dem ersten Beleuchtungsnchtungsbereich verschiedenen zweiten Beleuchtungsnchtungsbereich umfasst, wobei das erste Ergebnisbild auf Basis der ersten Vielzahl von Bildern und das zweite

Ergebnisbild auf Basis der zweiten Vielzahl von Bildern berechnet wird.

Auf diese Weise kann eine Stereoperspektive durch die Beleuchtungsrichtungsbereiche vorgegeben werden, während durch die Aufnahme der ersten und zweiten Vielzahl

verschiedene Bildverbesserungen ermöglicht werden.

Das erste Ergebnisbild und das zweite Ergebnisbild können jeweils als Phasenkontrastbild berechnet werden. So sind neben der„klassischen" Stereobilddarstellung mit Intensitätsbildern auch andere Arten von Bilder möglich.

Ein derartiges Verfahren kann weiter umfassen:

Vorgeben einer Betrachtungsperspektive, wobei das Bestimmen des ersten und zweiten Ergebnisbildes auf Basis der Betrachtungsperspektive erfolgt.

So kann eine Perspektive der Gesamtbetrachtung innerhalb gewisser Grenzen frei gewählt werden.

Das Verfahren kann zudem ein Vorgeben eines Stereowinkels umfassen, wobei das

Bestimmen des ersten und zweiten Ergebnisbildes derart erfolgt, dass sich die Perspektiven des ersten und zweiten Ergebnisbildes um den vorgegebenen Stereowinkel unterscheiden.

So kann z.B. der Stereowinkel an einen Augenabstand eines Betrachters angepasst werden.

Perspektiven des ersten Ergebnisbildes und des zweiten Ergebnisbildes können sich um einen Winkel unterscheiden, welcher zwischen 1 1 ° und 16° liegt.

Ein derartiger Winkel entspricht dem Konvergenzwinkel bei Nahakkumulation und ermöglicht somit einen natürlichen Seheindruck.

Das Verfahren kann weiter ein Durchführen einer digitalen Bildverbesserung mit der Vielzahl von Bildern, dem ersten Ergebnisbild und/oder dem zweiten Ergebnisbild umfassen.

Es können also herkömmliche Verfahren der digitalen Bildverarbeitung einfach integriert werden. Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung bereitgestellt, umfassend:

eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen einer Vielzahl von Bildern eines Objekts, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, einen Bildaufnahmeparameter über die Vielzahl von Bildern zu variieren, und

eine Recheneinrichtung zum Bestimmen eines ersten Ergebnisbildes und eines zweiten Ergebnisbildes auf Basis der Vielzahl von Bildern, wobei für das erste Ergebnisbild und das zweite Ergebnisbild jeweils mindestens zwei Bilder der Vielzahl von Bildern kombiniert werden, sodass das erste Ergebnisbild und das zweite Ergebnisbild ein Stereobildpaar bilden.

Diese Vorrichtung entspricht im Wesentlichen dem Verfahren des ersten Aspekts.

Die Bildaufnahmeeinrichtung kann insbesondere eine Mikroskopeinrichtung umfassen.

Die Vorrichtung kann weiter eine stereoskopische Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des ersten Ergebnisbildes für ein linkes Auge eines Betrachters und des zweiten Ergebnisbildes für ein rechtes Auge eines Betrachters umfassen.

Die Vorrichtung kann zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren eingerichtet sein.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt, umfassend:

Aufnehmen eines ersten Bildes eines Objekts mit einer ersten Beleuchtungsrichtung und eines zweiten Bildes des Objekts mit einer von der ersten Beleuchtungsrichtung verschiedenen zweiten Beleuchtungsrichtung mit mindestens einem Bildsensor, und

Anzeigen des ersten Bildes für ein linkes Auge eines Betrachters und des zweiten Bildes für eine rechtes Auge des Betrachters.

So kann ohne große Berechnungen ein Stereobildpaar bereitgestellt werden.

Dieses Verfahren kann weiter ein Durchführen einer digitalen Bildverbesserung mit dem ersten Bild und dem zweiten Bild vor dem Anzeigen umfassen.

Es können also herkömmliche Verfahren der digitalen Bildbearbeitung einfach integriert werden. Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Vorrichtung bereitgestellt, umfassend: eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines ersten Bildes eines Objekts mit einer ersten Beleuchtungsrichtung und eines zweiten Bildes mit einer zweiten

Beleuchtungsrichtung, und

Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des ersten Bildes für ein linkes Auge des Betrachters und des zweiten Bildes für ein rechtes Auge des Betrachters.

Diese Vorrichtung entspricht dem Verfahren des dritten Aspekts.

Diese Vorrichtung kann weiter eine Recheneinrichtung zur Durchführung einer digitalen Bildverbesserung des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes umfassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Figur 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem

Ausführungsbeispiel.

Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel,

Figur 4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Figur 5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Figur 6 Beispielbilder, die mit Ausführungsbeispielen erzeugbar sind, und

Figur 7 weitere Beispielbilder, wie sie mit Ausführungsbeispielen erzeugbar sind.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen oder Elementen nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Merkmale oder Elemente zur Implementierung von Ausführungsbeispielen notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele alternative Merkmale oder Elemente und/oder weniger Merkmale oder Elemente als die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweisen. Zudem können zusätzliche Merkmale oder Elemente, insbesondere herkömmliche in Bildaufnahmevorrichtungen und Mikroskopvorrichtungen verwendete Merkmale oder Elemente, bereitgestellt werden, auch wenn diese im Folgenden nicht explizit beschrieben oder in den Figuren dargestellt sind.

Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Variationen und Abwandlungen, welche für eines der

Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein.

Bei den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen werden mehrere Bilder eines Objekts aufgenommen. Dabei wird ein Aufnahmeparameter variiert, beispielsweise eine Fokusebene oder eine Beleuchtungsrichtung. Bei einem Aspekt werden dann auf Basis der so aufgenommenen Bilder zwei Ergebnisbilder berechnet, welche dann als Stereobildpaar angezeigt werden. Dieses Konzept wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 -4 näher erläutert, wobei im Falle der Figuren 1 und 2 ein Bildfokus als Bildaufnahmeparameter variiert wird und im Falle der Figuren 3 und 4 eine Beleuchtungsrichtung als

Bildaufnahmeparameter variiert wird. Gemäß einem anderen Aspekt ist der variierte

Beleuchtungsparameter die Beleuchtungsrichtung, und zwei Bilder, die aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen aufgenommen wurden, werden direkt als Stereobildpaar angezeigt. Dieser Aspekt wird unter Bezugnahme auf die Figur 5 näher erläutert. Schließlich werden unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 Beispielbilder erläutert, welche mit Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen erzeugt werden können.

In Figur 1 ist eine Vorrichtung zur stereoskopischen Bilddarstellung gemäß einem

Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Vorrichtung der Figur 1 umfasst eine

Bildaufnahmeeinrichtung 10, um Bilder einer Probe 12 aufzunehmen, die auf einem

Probenträger 13 angeordnet ist. Die Bildaufnahmeeinrichtung 10 kann dazu eine geeignete Optik sowie einen Bildsensor, beispielsweise einen CMOS-Sensor oder einen CCD-Sensor, zur Bildaufnahme umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung 10 als Mikroskop ausgestaltet, und über einen geeigneten Bildsensor kann dann ein Mikroskopbild der Probe 12 (bzw. eines Ausschnitte hiervon) aufgenommen werden. Ein derartiges Mikroskop kann beispielsweise als Lichtmikroskop und/oder als inverses Mikroskop ausgestaltet sein und z.B. zu medizinischen Diagnosezwecken oder zur Materialuntersuchung dienen, ist jedoch nicht hierauf begrenzt.

Wie durch einen Pfeil 1 1 angedeutet kann dabei eine Fokusebene der Optik verändert werden, sodass Bilder mit verschiedenen Fokuseinstellungen, insbesondere unterschiedlicher

Defokussierung, aufgenommen werden können. Dies kann beispielsweise durch eine

Bewegung optischer Komponenten relativ zueinander, oder durch eine Bewegung von Teilen der Bildaufnahmeeinrichtung 10 in Richtung des Pfeils 1 1 (im Folgenden als z-Richtung bezeichnet, also einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche des Trägers 13) relativ zu der Probe 12 erfolgen. Auf diese Weise können sequenziell mehrere Bilder mit unterschiedlichen Fokuseinstellungen aufgenommen werden (auch als Defokusstapel bezeichnet).

Auch andere Möglichkeiten zur Erzeugung unterschiedlicher Defokussierungen zur Aufnahme der Bilder können verwendet werden. Beispielsweise kann der Fokus in z-Richtung mittels eines deformierbaren Spiegels verändert werden. Hier ist eine schnelle Fokusänderung möglich.

Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch mittels eines Strahlteilers zwei oder mehr Strahlgänge mit unterschiedlichen Fokusebenen, insbesondere unterschiedlicher

Defokussierung, erzeugt werden. Diese können dann zu simultanen Bildaufnahmen, beispielsweise durch verschiedene Teile eines Bildsensors oder durch verschiedene

Bildsensoren, verwendet werden. Diese Herangehensweise ist auch als Multifokalmikroskopie bekannt. Auch diffraktive Herangehensweisen können verwendet werden, z.B. die diffraktive Multifokalmikroskopie. Dabei werden mittels eines diffraktiven Elements verschiedene

Defokussierungen auf einem Sensor erzeugt. Diese Herangehensweise ist z.B. in Nature Methods 10, Seiten 60-63 (2013) beschrieben. Hier sind also verschiedene Ansätze möglich, solange eine Vielzahl von Bildern mit unterschiedlichen Fokusebenen, insbesondere

unterschiedlicher Defokussierung, aufgenommen werden kann. Die Bildaufnahme mit der Bildaufnahmeeinrichtung 10 ist insbesondere im Wesentlichen mit jeder Kamera möglich, welche eine ausreichend geringe Tiefenschärfe aufweist, sodass Bilder mit verschiedener Defokussierung aufgenommen werden können.

Die aufgenommenen Bilder werden dann einer Recheneinrichtung 14 zur Verarbeitung zugeführt. Die Recheneinrichtung 14 kann dabei beispielsweise ein herkömmlicher

entsprechend programmierter Computer, eine andere Art digitaler Signalverarbeitung, beispielsweise mittels digitaler Signalprozessoren, oder auch eine mittels oder teilweise mittels spezieller Hardware (beispielsweise mit anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, ASIC) implementierte Logik sein. Allgemein kann jede geeignete Kombination aus Hardware, Firmware und Software verwendet werden, um eine geeignete Bildverarbeitung zu

implementieren.

Die Recheneinrichtung 14 berechnet dann aus den aufgenommenen Bildern, insbesondere durch Kombinieren der Bilder, zwei Ergebnisbilder mit unterschiedlicher Perspektive. Dabei können für die Ergebnisbilder jeweils dieselben Bilder kombiniert werden (mit unterschiedlicher Berechnung), oder es können ganz oder teilweise verschiedene Bilder verwendet werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die beiden Perspektiven der beiden Ergebnisbilder dabei um etwa 1 1 ° bis 16°, was einem Konvergenzwinkel bei Nahakkomodation der Augen bei etwa 25 cm entspricht. Der genaue Wert kann beispielsweise abhängig von einem Augenabstand eines Benutzers der Vorrichtung gewählt werden. Die Berechnung der Ergebnisbilder mit verschiedenen Perspektiven kann beispielsweise wie in Orth, Crozier, Optics Letters 38 Nr. 15, 2666 (2013),„Light Field Moment Imaging" beschrieben erfolgen. Alternative Herangehensweisen sind in Mousnier, Vural, Guillemot, "Partial Light Field Tomographie Reconstruction from a Fixed-Camera Focal Stack", eingereicht bei IEEE Trans, on Image Processing oder in Birklbauer, Bimber, Proceedings of Eurographics (Computer Graphics Forum) 31 (2), 295-303, 2012, "Light-Field Retargeting" beschrieben.

Die so berechneten Bilder werden dann auf einer Anzeigeeinrichtung für ein linkes und ein rechtes Auge eines Betrachters dargestellt. Diese Anzeigeeinrichtung ist in Figur 1 durch eine linke Anzeige 15A und eine rechte Anzeige 15B symbolisiert. Beispielsweise können die Anzeigen 15A, 15B mittels geeigneter Displays, beispielsweise TFT-Displays oder OLED- Displays, realisiert werden, welche durch eine entsprechende Optik betrachtet werden können. Die Anzeigen 15A, 15B können als digitales Okular, als am Kopf getragene Anzeigeeinrichtung (HMD, vom Englischen„Head Mounted Display"), als 3D-Monitor oder als Videobrille/Datenbrille ausgestaltet sein. Es kann auch eine Anzeige auf mehreren Anzeigevorrichtungen erfolgen, sodass die Bilder von mehreren Personen gleichzeitig betrachtet werden können (digitale Co- Observation). Diese Betrachtungseinrichtung kann mit der Bildaufnahmeeinrichtung 10 und gegebenenfalls der Recheneinrichtung 14 in einem Gerät, beispielsweise einem

Mikroskopaufbau, implementiert sein. Die Ergebnisbilder können jedoch auch übertragen werden und entfernt von der Bildaufnahmeeinrichtung 10 betrachtet werden. Die Betrachtung kann dabei in Echtzeit oder auch zeitversetzt erfolgen.

In Figur 2 ist ein entsprechendes Verfahren dargestellt, welches beispielsweise in der

Vorrichtung der Figur 1 durchgeführt werden kann. Details, Abwandlungen und Varianten, welche unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben wurden, sind auch auf das Verfahren der Figur 2 anwendbar. Derartige Details werden zur Vermeidung von Wiederholungen bei der folgenden Beschreibung der Figur 2 nicht nochmals wiederholt.

In einem Schritt 20 des Verfahrens der Figur 2 werden mindestens zwei Bilder mit

unterschiedlichen Fokuseinstellungen, insbesondere unterschiedlicher Defokussierung, aufgenommen. In Schritt 21 werden dann aus diesen Bildern zwei Ergebnisbilder mit unterschiedlichen Perspektiven berechnet, wobei insbesondere zur Berechnung eines der Ergebnisbilder zwei oder mehr Bilder der mindestens zwei Bilder des Schritts 20 miteinander kombiniert, das heißt verrechnet, werden können. In Schritt 22 werden die Ergebnisbilder dann als Stereobildpaar angezeigt, beispielsweise wie für die Figur 1 , Anzeigen 15A und 15B, erläutert.

Die Herangehensweise der Figuren 1 und 2 kann gegenüber klassischen Stereomikroskopen verschiedene Vorteile aufweisen. Zum Beispiel ist kein doppelter Strahlengang nötig, sondern die Bilder mit unterschiedlichem Defokus können mit einem einzigen Strahlengang sequenziell aufgenommen werden. Dies erlaubt eine einfachere Optik.

Zudem kann in einem derartigen Fall die gesamte Objektivpupille eines verwendeten Objektivs zur Abbildung verwendet werden, sodass bei manchen Ausführungsbeispielen eine höhere Auflösung erzielt werden kann als bei klassischen Stereomikroskopen. Zudem kann der Stereoeffekt an- und ausgeschaltet werden. Zum Ausschalten kann beispielsweise einfach ein Bild mit normaler Fokussierung auf beiden Anzeigen 15A, 15B der Figur 1 dargestellt werden. Zudem können dadurch, dass digitale Bilder verwendet werden, die Bilder auch auf andere Weise vor der Anzeige in der Anzeigeeinrichtung aufbereitet werden, beispielsweise durch Verzeichnungskorrektur, Schärfung, Entrauschen oder andere herkömmliche

Bildbearbeitungsmaßnahmen.

Als nächstes wird wie oben erwähnt unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 eine weitere Möglichkeit diskutiert, bei welcher statt des Fokus eine Beleuchtungsrichtung zwischen mehreren Bildaufnahmen variiert wird. Figur 3 zeigt eine entsprechende Vorrichtung, und Figur 4 zeigt ein zugehöriges Verfahren. Die Figur 3 beruht dabei auf der Figur 1 , und einander entsprechende oder ähnliche Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen. Insbesondere wird auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 eine Probe 12 auf einem Träger 13 bereitgestellt, und mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung 10 werden mehrere Bilder der Probe aufgenommen. Zwischen den mehreren Bildern wird im Gegensatz zur Figur 1 bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 nicht die Fokusebene variiert, sondern die Beleuchtungsrichtung. Der Fokus kann dabei immer gleich bleiben, beispielsweise so, dass zumindest interessierende Bereiche der Probe 12 scharf aufgenommen werden.

Die verschiedenen Beleuchtungsrichtungen können dabei durch eine geeignete

Beleuchtungseinrichtung realisiert werden. Beispielsweise können Lichtquellen um die

Bildaufnahmeeinrichtung 10 herum angeordnet sein, welche wahlweise aktivierbar sind, und um somit eine Beleuchtung aus verschiedenen Richtungen zu ermöglichen. Als Beispiel in der Figur 3 sind zwei Lichtquellen 31 A, 31 B gezeigt. Dabei können je nach vorhandenem Platz beliebig viele derartiger Lichtquellen rings um beispielsweise ein Objektiv der

Bildaufnahmeeinrichtung 10 angeordnet sein, beispielsweise in einer Kreisform. Bevorzugt sind insbesondere mehrere Paare von gegenüberliegenden Lichtquellen (die Lichtquellen 31A und 31 B sind ein Beispiel für ein derartiges Paar) bereitgestellt. Derartige Lichtquellen können beispielsweise Leuchtdioden sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch flächige Lichtquellen um die Bildaufnahmeeinrichtung 10 herum bereitgestellt sein, beispielsweise ein flächiges OLED (organische Leuchtdioden)-Display, von dem einzelne Segmente wahlweise ansteuerbar sind, um eine Beleuchtung aus verschiedenen Richtungen zu erzeugen.

Aus der Vielzahl so aufgenommener Bilder wird dann in der Recheneinrichtung 30 ein

Ergebnisbild für das linke Auge und ein Ergebnisbild für das rechte Auge durch Kombination der Einzelbilder erzeugt, und die Ergebnisbilder werden dann auf einer Anzeigeeinrichtung, wiederum durch Anzeigen 15A und 15B wie in Figur 1 symbolisiert, angezeigt. Das Anzeigen kann in Echtzeit oder auch zeitversetzt erfolgen, wie bereits unter Bezugnahme auf die Figur 1 diskutiert. Bei herkömmlichen Stereomikroskopen wird dabei in der Regel ein optisches System realisiert, bei dem zwei getrennt voneinander liegende Okularpupillen Teile der

Abbildungspupille abbilden. Dazu muss die Abbildungspupille so dimensioniert sein, dass beide Okularpupillen gefüllt werden. Hierfür ist häufig ein aufwändiges und teures Optikdesign nötig.

Eine mögliche Herangehensweise zur Berechnung der Ergebnisbilder wird später noch näher erläutert. Davor wird unter Bezugnahme auf Figur 4 ein entsprechendes Verfahren dargestellt. Das Verfahren der Figur 4 kann insbesondere mit der Vorrichtung der Figur 3 realisiert werden, und Details und Abwandlungen, welche für die Figur 3 oder entsprechend für die Figur 1 diskutiert wurden, sind auch auf das Verfahren der Figur 4 anwendbar.

In einem Schritt 40 der Figur 4 wird die Probe aus mindestens zwei verschiedenen Richtungen, insbesondere aus vier verschiedenen Richtungen, beleuchtet. In Schritt 41 wird koordiniert hierzu für jede Beleuchtungsrichtung zumindest ein Bild aufgenommen, um eine Vielzahl von Bildern mit verschiedenen Beleuchtungsrichtungen zu erhalten. In Schritt 42 werden die in Schritt 41 aufgenommenen Bilder dann zu zwei Ergebnisbildern mit unterschiedlicher

Perspektive kombiniert. Dabei können für die Ergebnisbilder jeweils dieselben Bilder kombiniert werden (mit unterschiedlicher Berechnung), oder es können ganz oder teilweise verschiedene Bilder verwendet werden. Die Perspektiven können sich wie bereits unter Bezugnahme auf Figur 1 und 2 erläutert bevorzugt um einen Winkel zwischen 1 1 und 16° unterscheiden, wobei dieser Winkel einstellbar sein kann und beispielsweise in Abhängigkeit von einem

Augenabstand des Benutzers eingestellt werden kann. In Schritt 43 werden die Ergebnisbilder dann als Stereobildpaar angezeigt, entsprechend dem Schritt 22 der Figur 2.

Nunmehr wird ein Beispiel erläutert, wie mittels einer Vielzahl von Bildern, die mit

unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen, insbesondere unter unterschiedlichen

Beleuchtungswinkeln, aufgenommen wurden, zwei Ergebnisbilder, jeweils eines für ein linkes und ein rechtes Auge eines Betrachters, erzeugt werden können.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden hier unter verschiedenen Winkeln beleuchtete Bilder aufgenommen. Insbesondere können zwei Bildpaare mit jeweils gegenüberliegenden (d.h. um 180° versetzten) Beleuchtungsrichtungen aufgenommen werden, wobei die

Beleuchtungsrichtungen der beiden Bildpaare beispielsweise um 90° versetzt sein können. Die beiden um 90° versetzten Beleuchtungsrichtungen werden in der folgenden Erläuterung auch als x-und y-Richtung bezeichnet.

Aus diesen Bildern werden dann für beide Richtungen (Achsen) Phasenkontrastbilder berechnet. Diese Berechnung kann beispielsweise wie in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 1 12 242 oder in Z. Liu, L. Tian, S. Liu, L. Waller, Journal of Biomedical Optics 19(10), 106002 (2014)erläutert erfolgen. Das heißt, eines der beiden digitalen Phasenkontrastbilder weist in x-Richtung einen erhöhten Phasenkontrast auf, und das andere der beiden digitalen Phasenkontrastbilder weist in y-Richtung einen hohen erhöhten Phasenkontrast auf. Mithilfe dieser digitalen Phasenkontrastbilder werden dann folgende Intensitätsbilder bestimmt. (-(tan(-a _x ) - DPC _X ) - (tan(-a _y ) - DPC _y ))

(2)

Die Gleichungen (1 ) und (2) sind jeweils auf einen Bildpunkt eines Ergebnisbildes für ein linkes Auge (Gleichung (1 )) bzw. ein rechtes Auge (Gleichung (2)), bezogen, und entsprechende Berechnungen werden für jeden Bildpunkt der Ergebnisbilder durchgeführt. I _links bezeichnet dabei die Intensität des Ergebnisbildes für das linke Auge, und I _rechts die Intensität für das

Ergebnisbild für das rechte Auge. Bei Farbbildern können die Berechnungen für jeden

Farbkanal separat durchgeführt werden. bezeichnet die Summe der Intensitäten aller aufgenommenen Bilder für den jeweiligen Bildpunkt, σ ist ein empirisch bestimmter Parameter, über den ein Bildeindruck geändert werden kann. DPC _X bezeichnet den Wert des digitalen Phasenkontrastbildes in x- Richtung für den jeweiligen Bildpunkt, und DPC _y den entsprechenden Wert des

Phasenkontrastbildes in y-Richtung. α ist der Stereowinkel zwischen den beiden

Ergebnisbildern, mit Komponenten a _x und a _y . tan bezeichnet die Tangensfunktion. Diese Bilder können dann auf einer geeigneten Anzeigeeinrichtung wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 3 erläutert angezeigt werden. Durch den Amplitudenfaktor ^ ^Messungen ^wer< ^ ^en ..normale"

Intensitätsbilder erzeugt. Bei anderen Ausführungsbeispielen können, indem z.B. stattdessen ein Amplitudenfaktor auf Basis der Phasenkontrastbilder oder anderer Arten von Bildern verwendet wird, andere Arten von Stereobildpaaren, z.B. Phasenkontrast-Stereobildpaare, erzeugt werden.

Bei dieser Berechnung kann zudem eine stereoskopische Perspektivänderung eingeführt werden, das heißt das gesamte Stereobild kann aus einer bestimmten Perspektive (Richtung) betrachtet werden. Wird die Perspektivänderung durch einen Winkel ß mit Komponenten ß _x und ß _y angegeben, ergeben sich dann zur Berechnung anstatt der obigen Gleichungen (1 ) und (2) die folgenden Gleichungen (3) und (4): Mittels der Gleichungen (3) und (4) kann also ein Beobachtungswinkel auch nachträglich nach der Bildaufnahme eingestellt und variiert werden.

Das Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 bietet teilweise ähnliche Vorteile wie das

Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2. Beispielsweise kann der Optikdesignaufwand und somit die Kosten sowie der Bauraum verglichen mit klassischen Stereomikroskopen reduziert werden. Der Beobachtungswinkel (ß in den obigen Gleichungen) sowie auch die Stereobasis (a in den obigen Gleichungen) ist digital einstellbar, sowohl in Echtzeit während der Messung als auch offline nach der Messung.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 sind auch hier herkömmliche Verfahren der digitalen Bildverarbeitung, wie Entrauschung, Zentrierung, Verzeichnungskorrektur, Schärfen und dergleichen anwendbar. Zudem kann das Verfahren mit anderen Techniken, bei welchen eine Vielzahl von Aufnahmen mit verschiedenen Beleuchtungsrichtungen

aufgenommen wird, vorgenommen werden. Beispielsweise kann wie in der DE 10 2014 1 13 256 beschrieben eine Reflexunterdrückung durchgeführt werden, wie in der DE 10 2014 1 13 258 beschrieben eine Bildverbesserung beispielsweise hinsichtlich Kontrast, Kantensteilheit oder Schärfe durchgeführt werden, wie in der DE 10 2013 1 12 648 beschrieben eine

Entzerrung durchgeführt werden oder wie in der DE 10 2015 107 517 beschrieben eine

Schärfentiefe erhöht werden. Eine Echtzeitfähigkeit ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 dabei leichter zu realisieren als bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2, da je nach Implementierung beispielsweise ein Wechsel der Beleuchtungsrichtung durch

entsprechende Ansteuerung von Lichtquellen schneller erfolgen kann als unterschiedliche Fokussierungen.

In Figur 5 ist ein Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Figur 5 kann wiederum mittels der Vorrichtung der Figur 3 durchgeführt werden. Ähnlich dem Schritt 40 des Verfahrens der Figur 4 wird in einem Schritt 50 der Figur 5 die Probe aus zwei verschiedenen Richtungen, insbesondere entgegengesetzten Richtungen (d.h. um 180° verschieden) beleuchtet. In Abstimmung hiermit werden in Schritt 51 für die zwei verschiedenen Richtungen Bilder aufgenommen. In Schritt 52 werden diese zwei Bilder dann als Stereobildpaar angezeigt.

Im Gegensatz zu dem Verfahren der Figur 4 erfolgt bei dem Verfahren der Figur 5 also keine Verrechnung oder Kombination der Bilder miteinander, um die Ergebnisbilder zu erzeugen, sondern die aufgenommenen Bilder werden als stereoskopisches Bildpaar benutzt. Dabei wird ausgenutzt, dass durch die Beleuchtung aus verschiedenen Richtungen die Lichtstrahlen von der Probe auch aus verschiedenen Richtungen auf die Kameraeinrichtung treffen, was unterschiedlichen Betrachtungsperspektiven entspricht. Ein Stereowinkel wird dabei durch die Anordnung der Lichtquellen, welche für das Beleuchten bei 50 verwendet wird, bestimmt. Auch hier kann jedoch eine digitale Nachbearbeitung der aufgenommenen Bilder durch herkömmliche Maßnahmen, wie beispielsweise Entrauschen, Schärfen und dergleichen erfolgen. Das

Verfahren der Figur 5 benötigt dabei weniger Rechenkapazität als das Verfahren der Figur 4. Auf der anderen Seite ist das Verfahren der Figur 5 weniger flexibel als das Verfahren der Figur 4.

Die Herangehensweise der Figur 5, den Stereoperspektivunterschied durch Beleuchtung aus verschiedenen Richtungen zu erzeugen, kann auch mit einem Aufnehmen mehrerer Bilder und kombinieren der mehreren Bilder wie für das Verfahren der Figur 4 beschrieben kombiniert werden. Beispielsweise kann von„links" und„rechts", d.h. für zwei unterschiedliche

Richtungsbereiche jeweils aus verschiedenen Einzelrichtungen beleuchtet werden, und die Bilder von jeder Seite können kombiniert werden, um ein Ergebnisbild für die jeweilige Seite (zum Beispiel für das jeweilige Auge) zu erhalten. In anderen Worten kann beispielsweise ein Richtungsbereich (z.B. linke Seite in Figur 3 und rechte Seite in Figur 3) jeweils mehrere Lichtquellen aufweisen, welche für die Aufnahme von Einzelbildern sukzessive aktiviert werden. So kann durch eine derartige Kombination jeweils ein Phasenkontrastbild erzeugt werden, sodass dann letztendlich ein Phasenkontrast-Stereobild aus zwei Einzelbildern erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ können auch andere Bildmodifikationen durch Kombination der einzelnen Bilder erzeugt werden, wie bereits oben beschrieben (beispielsweise Verbesserung hinsichtlich Kontrast, Kantensteilheit oder Schärfe, Entzerrung oder Erhöhung der

Schärfentiefe).

Zur weiteren Veranschaulichung werden nun unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 noch Beispielbilder diskutiert, wie sie mit den insbesondere unter Bezugnahme auf die Figuren 1 -4 diskutierten Vorrichtungen und Verfahren, bei welchen mehrere Bilder zu Ergebnisbildern verrechnet werden, erzielbar sind. Die Figuren 6 und 7 zeigen dabei jeweils Bilder einer Zellkultur. In Figur 6 bezeichnet 60 ein Ergebnisbild für ein linkes Auge, und 61 ein Ergebnisbild für ein rechtes Auge. Die Bilder unterscheiden sich hinsichtlich der Perspektive, sodass bei Betrachtung mit einer geeigneten Anzeigeeinrichtung ein Stereobildeindruck entsteht. Die Bilder, welche den Ergebnisbildern zu Grunde liegen, wurden dabei bei dem Beispiel der Figur 6 mit einer 40fachen Vergrößerung und einer numerischen Apertur von 0,6

aufgenommen.

In Figur 7 wurde ebenfalls eine Zellkultur aufgenommen, und mit 70 ist ein Ergebnisbild für ein linkes Auge und mit 71 für ein rechtes Auge bezeichnet. Die Vergrößerung der zunächst aufgenommenen Bilder, auf Basis der die Ergebnisbilder der Figur 7 berechnet wurden, war 20mal, und die numerische Apertur betrug 0,8. Wie zu sehen ist, können mit den dargestellten Vorrichtungen und Verfahren in der Tat Bilder mit unterschiedlichen Perspektiven berechnet werden. Diese Bilder dienen lediglich der Veranschaulichung, und je nach gewünschtem Stereowinkel und aufgenommenen Objekt können die Bilder variieren.