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Patent Searching and Data


Title:
MICROSCOPE AND METHOD FOR OPERATING A MICROSCOPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/249400
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a microscope comprising a lens system with a lens unit which can be adjusted along the optical axis of the lens system in order to correct an imaging error, a motor-actuatable adjustment device which is designed to adjust the lens unit along the optical axis, a grid unit which is designed to deflect a light beam used to capture an image, and a processor. The processor is designed to compare the position of an image, which has been captured after a corrective adjustment of the lens unit, with reference data, detect a change in the position of the image on the basis of the corrective adjustment of the lens unit using the comparison, and actuate the grid unit such that the change in the position of the image is at least partly compensated for.

Inventors:
SCHUMANN CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/064797
Publication Date:
December 17, 2020
Filing Date:
May 28, 2020
Export Citation:
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Assignee:
LEICA MICROSYSTEMS (DE)
International Classes:
G02B21/02; G02B7/02; G02B21/00; G02B21/24; G02B21/36; G02B27/00
Foreign References:
JP4245869B22009-04-02
JPH1152252A1999-02-26
DE102011051677B42016-12-01
Other References:
UE YOSHIHIRO ET AL: "A spherical aberration-free microscopy system for live brain imaging", BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 500, no. 2, 18 April 2018 (2018-04-18), pages 236 - 241, XP085386551, ISSN: 0006-291X, DOI: 10.1016/J.BBRC.2018.04.049
ANONYMOUS: "Multiphoton Laser Scanning Microscope", BIO-EQUIP IN CHINA, 15 November 2018 (2018-11-15), XP055720705, Retrieved from the Internet [retrieved on 20200806]
ANONYMOUS: "Adjustment of Objective Correction Collars | MicroscopyU", 3 August 2016 (2016-08-03), XP055720715, Retrieved from the Internet [retrieved on 20200806]
ANONYMOUS: "Digital image correlation and tracking - Wikipedia", 5 February 2019 (2019-02-05), XP055720735, Retrieved from the Internet [retrieved on 20200806]
Attorney, Agent or Firm:
SCHAUMBURG UND PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Mikroskop (100), umfassend: ein Linsensystem (102) mit einer Linseneinheit (102a), die zur Korrektion eines Abbildungsfehlers längs der optischen Achse (O) des Linsensystems (102) verstellbar ist, eine motorisch betätigbare Verstelleinrichtung (104), die ausgebildet ist, die Linseneinheit (102a) längs der optischen Achse (O) zu verstellen, eine Rastereinheit (106), die ausgebildet ist, einen zur Bildaufnahme ge nutzten Lichtstrahl (103) abzulenken, und einen Prozessor (110), wobei der Prozessor (110) ausgebildet ist, die Lage eines Bildes, das nach einer Korrektionsverstellung der Linsen einheit (102a) aufgenommen worden ist, mit Referenzdaten zu verglei chen, anhand des Vergleichs eine Änderung der Lage des Bildes aufgrund der Korrektionsverstellung der Linseneinheit (102a) zu detektieren, und die Rastereinheit (106) derart anzusteuern, dass die Änderung der Lage des Bildes zumindest teilweise kompensiert wird.

2. Mikroskop (100) nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor (110) als Refe renzdaten für den Vergleich die Lage eines Bildes verwendet, das vor der Korrektionsverstellung der Linseneinheit (102a) aufgenommen worden ist.

3. Mikroskop (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen Refe renzwertspeicher (112) zum Speichern von Referenzwerten, die der Pro zessor (110) als Referenzdaten für den Vergleich verwendet.

4. Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner um fassend einen Bildspeicher (114) zum Speichern von Bilddaten, die der Prozessor (110) als Referenzdaten für den Vergleich verwendet.

5. Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verstelleinrichtung (104) ausgebildet ist, nach ihrer Betätigung ein Rückmeldesignal an den Prozessor (110) zu senden.

6. Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Prozessor (110) ausgebildet ist, Kompensationseinstellwerte für die Ansteuerung der Rastereinheit (106) anhand der Änderung der Lage des Bildes zu berechnen.

7. Mikroskop (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Prozes sor (110) ausgebildet ist, Kompensationseinstellwerte für die Ansteue rung der Rastereinheit (106) anhand einer Zuordnungstabelle zu ermit teln, in der jedem Kompensationseinstellwert ein Wert für die Änderung der Lage des Bildes zugeordnet ist.

8. Mikroskop (100) nach Anspruch 6 oder 7 , bei dem die Kompensationsein stellwerte Offset-Werte sind, anhand derer der Prozessor (110) die Ras tereinheit (106) zum Ablenken des zur Bildaufnahme genutzten Licht strahls (103) ansteuert.

9. Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Prozessor (110) ausgebildet ist, eine automatisierte Aufnahme einer Sequenz von Bildern derart durchzuführen, dass vor der Aufnahme eines initialen Bildes der Sequenz und/oder zwischen einem ersten Bild und ei nem darauffolgenden zweiten Bild der Sequenz eine Betätigung der Ver stelleinrichtung (104), dann eine Detektion der Änderung der Lage des initialen Bildes bzw. des zweiten Bildes und anschließend eine Ansteue rung der Rastereinheit (106) zur Kompensation der detektierten Ände rung erfolgt.

10. Mikroskop (100) nach Anspruch 9, bei dem der Prozessor (110) die auto matisierte Aufnahme der Sequenz im Rahmen einer Echtzeit-Aufzeich nung, einer Zeitraffer-Aufzeichnung oder einer Bildstapel-Aufzeichnung durchführt.

11. Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mikroskop als Konfokalmikroskop ausgebildet ist.

12. Mikroskop (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Mikro skop als Multiphotonenmikroskop ausgebildet ist.

13. Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops (100), umfassend ein Linsensystem (102) mit einer Linseneinheit (102a), die zur Korrektion eines Abbildungsfehlers längs der optischen Achse (0) des Linsensystems (102) verstellbar ist, eine motorisch betätigbare Verstelleinrichtung (104), die ausgebildet ist, die Linseneinheit (102a) längs der optischen Achse (O) zu verstellen, und eine Rastereinheit (106), die ausgebildet ist, einen zur Bildaufnahme ge nutzten Lichtstrahl (103) abzulenken, mit folgenden Schritten:

Vergleichen der Lage eines Bildes, das nach einer Korrektionsverstellung der Linseneinheit (102a) aufgenommen worden ist, mit Referenzdaten,

Detektieren einer Änderung der Lage des Bildes aufgrund der Korrekti onsverstellung der Linseneinheit (102a) anhand dieses Vergleichs, und

Ansteuern der Rastereinheit derart, dass die Änderung der Lage des Bil des zumindest teilweise kompensiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Vergleich der Lage des Bildes mit den Referenzdaten anhand eines Bildauswerte-Algorithmus, insbe sondere auf Basis eines Kreuzkorrelations-Algorithmus und/oder eines Phasenkorrelations-Algorithmus durchgeführt wird.

Description:
Mikroskop und Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop, umfassend ein Linsensystem mit einer Lin seneinheit, die zur Korrektion eines Abbildungsfehlers längs der optischen Achse des Linsensystems verstellbar ist, eine motorisch betätigbare Verstelleinrich tung, die ausgebildet ist, die Linseneinheit längs der optischen Achse zu verstel len, sowie eine Rastereinheit, die ausgebildet ist, einen zur Bildaufnahme ge nutzten Lichtstrahl abzulenken. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Mikroskops.

Hintergrund

Es sind Mikroskopobjektive bekannt, die über eine Verstelleinrichtung verfügen, mit der sich eine üblicherweise als verschiebbare Linsengruppe ausgebildete Linseneinheit zur Korrektion von Abbildungsfehlern längs der optischen Achse bewegen lassen. Insbesondere dient eine solche manuell oder motorisch aus führbare Korrektionsverstellung der Beseitigung von sphärischen Aberrationen, die durch Brechungsindexfehlanpassungen verursacht werden.

Aus der DE 10 2011 051 677 B4 ist ein Mikroskopobjektiv bekannt, das ein Lin sensystem mit einer über eine motorisch betätigbare Verstelleinrichtung ver stellbaren Linseneinheit umfasst. Für die Korrektionsverstellung ist die Fassung der Linseneinheit innerhalb einer Führungshülse entlang der optischen Achse verschiebbar gelagert. Dabei kann die Passgenauigkeit nicht beliebig hoch, d.h. der Spalt zwischen der Fassung der Linseneinheit und der Führungshülse nicht beliebig klein sein, da ansonsten eine Verschiebbarkeit nicht mehr gegeben ist.

Aufgrund des Spaltmaßes zwischen der Fassung der Linseneinheit und der Füh rungshülse kann es selbst bei einer motorischen Verschiebung der Linseneinheit entlang der optischen Achse auch zu einem seitlichen Versatz und/oder einer Verkippung der Linseneinheit in der Führungshülse kommen. Dies hat wiederum in nachteiliger Weise eine Lageänderung eines nach der Korrektionsverstellung aufgenommenen Bildes, d.h. einen seitlichen Versatz zur Folge. Dies verschlech tert die Qualität der Bildaufnahme. Ferner macht es einen Vergleich mit ande ren Bildern, die beispielsweise in einer Schichtbildaufnahme generiert werden, oder allgemein mit Referenzdaten schwierig, ungenau oder sogar unmöglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Mikroskop und ein Verfahren zum Be trieb eines Mikroskops zu schaffen, bei denen der zuvor beschriebene Nachteil der Korrektionsverstellung behoben wird.

Kurzdarstellung

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Mikroskop, umfassend ein Linsensystem mit einer Linseneinheit, die zur Korrektion eines Abbildungsfehlers längs der op tischen Achse des Linsensystems verstellbar ist, eine motorisch betätigbare Ver stelleinrichtung, die ausgebildet ist, die Linseneinheit längs der optischen Achse zu verstellen, sowie eine Rastereinheit, die ausgebildet ist, einen zur Bildauf nahme genutzten Lichtstrahl abzulenken. Dabei umfasst das Mikroskop erfin dungsgemäß ferner einen Prozessor, der ausgebildet ist, die Lage eines Bildes, das nach einer Korrektionsverstellung der Linseneinheit aufgenommen worden ist, mit Referenzdaten zu vergleichen, anhand des Vergleichs eine Änderung der Lage des Bildes aufgrund der Korrektionsverstellung zu detektieren und die Ras tereinheit derart anzusteuern, dass die Änderung der Lage des Bildes zumindest teilweise kompensiert wird.

Auf diese Weise wird eine durch die Korrektionsverstellung verursachte Ände rung der Bildlage behoben, so dass Bilder, die nach einer Korrektionsverstellung aufgenommen wurden, bei nachfolgenden Auswertungen und Analysen einfa cher und genauer mit zuvor aufgenommenen Bildern verglichen werden kön nen. Dies ist insbesondere bei der automatisierten Aufnahme einer Sequenz von Bildern, die beispielsweise im Rahmen einer Echtzeit-Aufzeichnung, einer Zeit raffer-Aufzeichnung oder einer Bildstapel-Aufzeichnung durchgeführt wird, von großem Vorteil. Auch bei einer Einstellung der Korrektionsverstellung anhand visueller oder automatisierter Bildbeurteilung kann dies von Vorteil sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung verwendet der Prozessor als Referenzdaten für den Vergleich die Lage eines Bildes, das vor der Korrektionsverstellung der Linseneinheit aufgenommen worden ist. Hierfür umfasst das Mikroskop bei spielsweise einen Bildspeicher zum Speichern von Bilddaten, die der Prozessor als Referenzdaten für den Vergleich verwendet.

Die zum Vergleich der Bildlage herangezogenen Referenzdaten sind jedoch nicht auf die vorgenannten Bilddaten beschränkt. So können die Referenzdaten auch in anderer Weise bereitgestellt werden, sofern sie es dem Prozessor ermögli chen, die durch die Korrektionsverstellung verursachte Änderung der Bildlage zu erfassen. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Mikroskop ferner einen Referenz wertspeicher zum Speichern von Referenzwerten, die der Prozessor als Refe renzdaten für den Vergleich verwendet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn vor der Aufnahme eines initialen Bildes einer Bildaufnahmesequenz eine Korrektionsverstellung erfolgt und daher noch keine Bilddaten von zuvor ohne Korrektionsverstellung aufgenommenen Bildern vorliegen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verstelleinrichtung ausgebildet, nach ihrer Betätigung automatisch ein Rückmeldesignal an den Prozessor zu senden. Durch dieses Rückmeldesignal kann der Prozessor nachfolgend automatisch ge triggert werden, die Lage eines Bildes, das nach der Korrektionsverstellung auf genommen wurde, mit den Referenzdaten zu vergleichen und anhand des Ver gleichs eine Änderung der Lage des Bildes aufgrund der Korrektionsverstellung zu detektieren und die Rastereinheit zur Kompensation der Bildlageänderung für eine nachfolgende Bildaufnahme entsprechend anzusteuern.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Prozessor ausgebildet, Kompensati- ons-einstellwerte für die Ansteuerung der Rastereinheit anhand der Änderung der Lage des Bildes zu berechnen. Die vorgenannten Kompensationseinstell werte können beispielsweise in Form von Parametern bereitgestellt werden, die zur Realisierung einer sogenannten Panning-Funktion genutzt werden. Diese Funktion kommt in Rastermikroskopen zur Anwendung, um durch eine entspre chende Ansteuerung der Rastereinheit das Bildfeld in einer gewünschten Weise zu verschieben.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Prozessor ausgebildet, Kompensations einstellwerte für die Ansteuerung der Rastereinheit anhand einer Zuordnungsta- belle zu ermitteln, in der jedem Kompensationseinstellwert ein Wert für die Än derung der Lage des Bildes zugeordnet ist. Diese Zuordnungstabelle kann in ei nem im Prozessor integrierten Speicher oder in einem Speicher außerhalb des Prozessors hinterlegt sein, wobei der Prozessor auf diesen Speicher Zugriff hat.

Die zuvor genannten Kompensationseinstellwerte sind vorteilhafterweise Off set-Werte, die den Ansteuerwerten, anhand derer der Prozessor die Rasterein heit zum Ablenken des zur Bildaufnahme genutzten Lichtstrahls ansteuert, hin zuaddiert werden. Auch kann die Zuordnungstabelle Informationen über Um kehrspiel und Hysterese einer Kompensationsverstellung beinhalten. Diese Da ten können entweder mit Hilfe des vorliegenden Mikroskopsystems ermittelt werden, oder auch in einem separaten Schritt, wie beispielsweise einer interfe- rometrischen Vermessung des Objektivs.

Das Mikroskop ist beispielsweise als Konfokalmikroskop oder als Multiphoto nenmikroskop ausgebildet. In diesem Fall lässt sich die erfindungsgemäße An steuerung der bei einem solchen Mikroskoptyp ohnehin schon vorhandenen Rastereinheit gewinnbringend nutzen, um die gewünschte Kompensation der durch die Korrektionsverstellung verursachten Bildlageänderung zu erzielen. Es versteht sich aber von selbst, dass die hier vorgeschlagene Lösung auch in ei nem Mikroskop anderen Typs nutzbar ist, sofern eine Rastereinheit vorhanden ist, die sich zur Kompensation der Änderung der Bildlage ansteuern lässt.

Vorzugsweise ist der Prozessor ausgebildet, eine automatisierte Aufnahme einer Sequenz von Bildern derart durchzuführen, dass vor der Aufnahme eines initia len Bildes der Sequenz und/oder zwischen einem ersten Bild und einem darauf folgenden zweiten Bild der Sequenz eine Betätigung der Verstelleinrichtung, dann eine Detektion der Änderung der Lage des initialen Bildes beziehungs weise des zweiten Bildes und anschließend eine Ansteuerung der Rastereinheit zur Kompensation der detektierten Änderung erfolgt. Diese Ausführungsform ermöglicht eine automatisierte Kompensation von Bildlageänderungen inner halb einer sogenannten rollierenden Bildaufnahme, d.h. innerhalb einer Bildse quenz, die mit einem initialen Bild gestartet wird. Innerhalb dieser Bildsequenz wird vorzugsweise jedes Mal, wenn die Linseneinheit zur Korrektion des Abbil dungsfehlers verstellt wird, die Rastereinheit angesteuert, um die mit dieser Verstellung einhergehenden Änderung der Bildlage zu kompensieren. Dabei wird die Lageänderung des Bildes, das nach der jeweiligen Korrektionsverstel lung aufgenommen wird, gegenüber der Lage des Bildes ermittelt, das gegebe nenfalls vor der Korrektionsverstellung erzeugt worden ist. Steht wie im Falle des vorgenannten initialen Bildes der Sequenz kein vor der Korrektionsverstel lung generiertes Bild zur Verfügung, so kann in anderer Weise auf Referenzda ten Bezug genommen werden, beispielsweise in Form eines voreingestellten Re ferenzbildes, das vor Beginn der Aufnahme der Bildsequenz bereitgestellt wor den ist. Ferner ist es möglich, eine Referenz in anderer Weise vorzuhalten, bei spielsweise in Form einer statischen Referenz, die außerhalb des zur eigentli chen Bildaufnahme genutzten Verfahrens ermittelt wird. Eine solche externe Referenz, zu der das Bild, dessen Lageänderung innerhalb der Bildsequenz zu er mitteln ist, eine vorgestimmte Korrelation beibehalten soll, kann z.B. im Wege eines speziellen Kontrastverfahrens bestimmt werden.

Die automatisierte Aufnahme der Bildsequenz erfolgt vorzugsweise im Rahmen einer Echtzeit-Aufzeichnung, einer Zeitraffer-Aufzeichnung oder einer Bildsta- pel-Aufzeichnung. In der Echtzeit-Aufzeichnung kann die rollierende Bildauf nahme insbesondere zur Probensuche und zur Einstellung der Korrektionsver stellung genutzt werden. Demgegenüber kann bei einer Zeitraffer-Aufzeichnung oder einer Bildstapel-Aufzeichnung die Korrektionsverstellung automatisiert im eigentlichen Bildaufnahmeprozess durchgeführt werden. Schließlich kann die rollierende Bildaufnahme selbst zum Zwecke der Automatisierung der Korrekti onsverstellung durchgeführt werden, um die dadurch erzielte Automatisierung später im Bildaufnahmeprozess zu nutzen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Ver fahren zum Betrieb eines Mikroskops, welches die folgenden Komponenten um fasst: ein Linsensystem mit einer Linseneinheit, die zur Korrektion eines Abbil dungsfehlers längs der optischen Achse des Linsensystems verstellbar ist; eine motorisch betätigbare Verstelleinrichtung, die ausgebildet ist, die Linseneinheit längs der optischen Achse zu verstellen; und eine Rastereinheit, die ausgebildet ist, einen zur Bildaufnahme genutzten Lichtstrahl abzulenken. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte: Vergleichen der Lage eines Bildes, das nach einer Korrektionsverstellung der Linseneinheit aufgenommen worden ist, mit Referenzdaten; Detektieren einer Änderung der Lage des Bildes aufgrund der Korrektionsverstellung der Linseneinheit anhand dieses Vergleichs; und Ansteuern der Rastereinheit derart, dass die Änderung der Lage des Bildes zumindest teilweise kompensiert wird.

Der Vergleich der Lage des Bildes mit den Referenzdaten wird vorzugsweise an hand eines Bildauswerte-Algorithmus, insbesondere auf Basis eines Kreuzkorre- lations-Algorithmus und/oder eines Phasenkorrelations-Algorithmus durchge führt. Dabei verwendet der Bildauswerte-Algorithmus in vorteilhafter Weise die Bilddaten des vollständigen Bildes, wodurch der Vergleich der Lage des Bildes bezogen auf Referenzdaten insbesondere fehlertoleranter gegenüber Bewegun gen in lebenden Proben wird. Kurzbeschreibung der Figuren

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher er läutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Mikroskops als Ausführungs beispiel,

Figur 2 die Lage zweier Bilder, von denen das eine vor der Korrektionsver stellung und das andere nach der Korrektionsverstellung aufge nommen wurde, wobei die beiden Bilder einen seitlichen Versatz zueinander haben, und

Figur 3 ein Ablaufdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb des Mikroskops.

Detaillierte Beschreibung

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikroskops 100 als Ausfüh rungsbeispiel. Das dargestellte Mikroskop 100 umfasst ein Linsensystem 102 mit einer Linseneinheit 102a, die zur Korrektion eines Abbildungsfehlers, z.B. zur Korrektion einer sphärischen Aberration, längs der optischen Achse O des Lin sensystems 102 verstellbar ist. Dabei umfasst das Linsensystem 102 neben der verstellbaren Linseneinheit 102a in der dargestellten Ausgestaltung beispiels weise über zwei weitere Linsen 102b, 102c.

Das Mikroskop 100 umfasst ferner eine motorisch betätigbare Verstelleinrich tung 104, die ausgebildet ist, die Linseneinheit 102a längs der optischen Achse 0 zu verstellen. Darüber hinaus weist das Mikroskop 100 eine Rastereinheit 106 auf, die ausgebildet ist, einen zur Bildaufnahme genutzten Lichtstrahl 103 abzu lenken. Dabei ist die Rastereinheit 106 beispielsweise in Form eines oder meh rerer elektrisch verstellbarer Ablenkspiegel ausgeführt.

Für das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel soll angenommen werden, dass das Mikroskop 100 als konfokales Rastermikroskop ausgeführt ist. In die sem Fall dient das Linsensystem 102 des Mikroskops 100 sowohl als Beleuch tungsoptik als auch als Detektionsoptik. Dementsprechend soll eine in Figur 1 allgemein mit 108 bezeichnete Beleuchtungs-/Detektionseinheit sowohl eine Lichtquelle zur Ausgabe von Beleuchtungslicht auf eine Probe als auch einen De tektor z.B. in Form eines konfokalen Pinholes mit Punktdetektor oder ortsaufge löstem Detektor zur Erfassung des aus der beleuchteten Probe stammenden De tektionslichtes umfassen. Damit wirkt die Rastereinheit 106 in dieser hier nur beispielhaft angenommenen Anordnung sowohl auf das auf die Probe ausge sendete Beleuchtungslicht als auch auf das aus der Probe stammende Detekti onslicht. Bezüglich des Detektionslichtes ist durch die Rastereinheit 106 eine so genannte Descanned-Konfiguration realisiert, die imstande ist, das aus der ras ternden Probenbeleuchtung resultierende Detektionslicht im Sinne einer Ge genwirkung zu entscannen. Der in Figur 1 dargestellte und für die Bildaufnahme genutzte Lichtstrahl 103 kann deshalb dem Detektionslicht und/oder dem Be leuchtungslicht zugerechnet werden.

Darüber hinaus umfasst das Mikroskop 100 einen Prozessor 110, der ausgebil det ist, die Lage eines Bildes, das nach einer Korrektionsverstellung der Linsen einheit 102a aufgenommen worden ist, mit Referenzdaten zu vergleichen und anschließend anhand des Vergleichs eine Änderung der Lage des Bildes auf- grund der Korrektionsverstellung der Linseneinheit 102a zu detektieren. Die La geänderung des Bildes wird beispielsweise durch ein nicht vernachlässigbares Spaltmaß verursacht, das zwischen denjenigen Mikroskopkomponenten vorhan den ist, durch welche die Linseneinheit 102a zur Korrektionseinstellung längs der optischen Achse O verschiebbar sind. Beispielsweise weist die Verstellein richtung 104 eine in Figur 1 nicht gezeigte Führungshülse auf, in der eine eben falls nicht gezeigte Fassung der Linseneinheit 102a axial verschiebbar geführt ist. Infolge dieses Spaltmaßes ist es nicht ganz vermeidbar, dass die Linseneinheit 102a in ihrer axialen Verschiebebewegung einen gewissen seitlichen Versatz bzw. eine Verkippung bezüglich ihrer Sollpositionierung relativ zur optischen Achse O erfährt, die im Ergebnis die erfasste Bildlage gegenüber einer Solllage ändert. Die vorgenannten Referenzdaten, mit denen die erfasste Bildlage vergli chen wird, spiegeln diese Solllage wider.

Der Prozessor 110 steuert die Rastereinheit 106 derart, dass die Änderung der Lage des Bildes zumindest teilweise kompensiert wird. Hierzu ist der Prozessor 110 beispielsweise ausgebildet, sogenannte Panning-Parameter als Kompensati onseinstellwerte anhand der erfassten Änderung der Bildlage zu berechnen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem das Mikroskop 100 als konfoka- les Rastermikroskop ausgeführt ist, macht sich dabei der Prozessor 110 den Um stand zu Nutze, dass ein solches Rastermikroskop ohnehin über eine Panning- Funktion zur wahlweisen Einstellung des Bildfeldes verfügt. Dabei ist die Ermitt lung der Kompensationseinstellwerte im Wege einer Berechnung ist nur bei spielhaft zu verstehen. So ist es in einer alternativen Ausgestaltung ebenso mög lich, die Kompensationseinstellwerte für die Ansteuerung der Rastereinheit 106 anhand einer Zuordnungstabelle zu ermitteln, in der jedem Kompensationsein stellwert ein Wert für die Änderung der Lage des Bildes zugeordnet ist. Diese Zuordnungstabelle kann in einem in dem Prozessor 110 integrierten Speicher o- der in einem Speicher außerhalb des Prozessors 110 hinterlegt sein, wobei der Prozessor 110 auf diesen Speicher Zugriff hat.

In einer speziellen Ausgestaltung verwendet der Prozessor 110 als Referenzda ten für den Vergleich die Lage eines Bildes, das vor der Korrektionsverstellung der Linseneinheit 102a aufgenommen worden ist. Hierfür umfasst das Mikro skop 100 einen Bildspeicher 114 zum Speichern von Bilddaten, die der Prozessor 110 als Referenzdaten für den Vergleich verwendet. Der Prozessor 110 ist somit in der Lage, Bilddaten in dem Bildspeicher 114 abzuspeichern und Bilddaten aus dem Bildspeicher 114 auszulesen.

Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskop 100 ferner einen Referenzwert speicher 112 zum Speichern von Referenzwerten umfassen, die der Prozessor 110 als Referenzdaten für den Bildvergleich verwendet. Der Referenzspeicher 112 kann insbesondere dazu genutzt werden, die Referenzwerte in Form einer externen Referenz vorzuhalten, die außerhalb der eigentlichen Bildaufnahme nach einem anderen Verfahren, z.B. nach einem speziellen Kontrastverfahren, ermittelt worden ist. Somit ist der Prozessor 110 imstande, die Lage eines Bil des, das nach einer Korrektionsverstellung aufgenommen worden ist, mit Refe renzwerten und/oder mit Bilddaten von vor der Korrektionsverstellung aufge nommenen Bildern zu vergleichen.

Die zuvor genannten Kompensationseinstellwerte sind vorteilhafterweise Off set-Werte, die zu den Ansteuerwerten, anhand derer der Prozessor 110 die Ras tereinheit 106 zum Ablenken des zur Bildaufnahme genutzten Lichtstrahls 103 ansteuert, addiert werden. Dabei können die Kompensationseinstellwerte auch die Werte eines Verschiebevektors für die Ansteuerung der Rastereinheit 106 darstellen.

Die Verstelleinrichtung 104 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie nach ihrer Betätigung zum Zwecke der axialen Verschiebung der Linseneinheit 108a ein Rückmeldesignal an den Prozessor 110 sendet, anhand dessen der Prozessor 110 feststellen kann, dass eine Korrektionsverstellung durchgeführt worden ist. Die Ausgabe dieses Rückmeldesignals an den Prozessor 110 kann beispielsweise über eine in der Verstelleinrichtung 104 integrierte Motorsteuerung erfolgen.

In der schematischen Darstellung nach Figur 2 ist der durch die Korrektionsver stellung verursachte Bildversatz veranschaulicht. In diesem Beispiel werden zwei Bilder 200, 210 betrachtet, von denen das Bild 200 vor der Korrektionsver stellung und das Bild 210 nach der Korrektionsverstellung der Linseneinheit 102 aufgenommen worden ist. Zur Veranschaulichung der durch die Korrektionsver stellung verursachten Bildlageänderung wird in Figur 2 auf ein kartesisches xy- Koordinatensystem Bezug genommen.

Wie in Figur 2 gezeigt, besteht jedes der Bilder 200, 210 aus einer Vielzahl von Bildsegmenten 205, 215. In dem vorliegenden Beispiel wird angenommen, dass die Vielzahl von Bildsegmenten 205, 215 in einer entsprechenden Vielzahl von Rasterschritten aufgenommen worden sind, die in einem zweidimensionalen Rasterprozess in x- und y-Richtung von der Rastereinheit 106 ausgeführt wer den. In dem Beispiel nach Figur 2 ist die Lager des Bildes 210, das nach der Kor rektionsverstellung aufgenommen worden ist, gegenüber dem vor der Korrekti onsverstellung aufgenommenen Bildes 200 in x-Richtung um einen Betrag Dc und in y-Richtung um einen Betrag Äy versetzt. Im Wege eines Vergleichs der in Figur 2 gezeigten Bilder 210, 205 ermittelt der Prozessor 110 die Beträge des seitlichen Versatzes Dc bzw. Äy und bestimmt daraus die Kompensationseinstellwerte, um die Rastereinheit 106 zur Kompen sation der Bildlageänderung anzusteuern.

Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb des Mikroskops 100 im Rahmen der Durchführung einer automatisierten Bildaufnahmesequenz.

In Schritt 300 wird die automatisierte Bildaufnahmesequenz gestartet. Nachfol gend erfolgt in Schritt 310 die Aufnahme eines initialen Bildes. Anschließend werden die Bilddaten dieses initialen Bildes in Schritt 310A im Bildspeicher 114 als Referenzdaten abgespeichert. In Schritt 320 wird abgefragt, ob die Bildauf nahmesequenz beendet ist oder ob eine weitere Bildaufnahme erfolgen soll. Falls keine weitere Bildaufnahme erfolgen soll, wird die Bildaufnahmesequenz in Schritt 370 beendet. Anderenfalls wird in Schritt 330 überprüft, ob eine Korrek tionsverstellung vorgenommen worden ist oder nicht. Falls eine Korrektionsver stellung vorgenommen worden ist, so erfolgt in Schritt 340 eine weitere Bildauf nahme, wobei die Bilddaten dieses Bildes in Schritt 340A im Bildspeicher 114 für einen nachfolgenden Vergleich gespeichert werden. Anschließend vergleicht der Prozessor 110 in Schritt 350 die Lage des aufgenommenen Bildes mit Referenz daten, detektiert anhand des Vergleiches eine Lageänderung des Bildes und er mittelt anhand der detektierten Lageänderung die Kompensationseinstellwerte für die Ansteuerung der Rastereinheit 106. Für den Lagevergleich werden dem Prozessor 110 die Bilddaten der in den Schritten 310A, 340A abgespeicherten Bilddaten übermittelt, wie in Figur 3 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. In Schritt 360 erfolgt dann eine entsprechende Ansteuerung der Rastereinheit 106 auf Basis der ermittelten Kompensationseinstellwerte für eine nachfolgende Bildaufnahme, wobei die Kompensationseinstellwerte für die Ansteuerung der Rastereinheit 106 als Offsetwerte bereitgestellt werden. Nun erfolgt unter Ver wendung der Kompensationseinstellwerte in Schritt 310 eine weitere Bildauf nahme.

Falls in Schritt 330 festgestellt wird, dass keine Korrektionsverstellung durchge führt worden ist, erfolgt unmittelbar, d.h. ohne Durchführung der Schritte 340 bis 360, eine weitere Bildaufnahme in Schritt 310.

Obwohl einige Aspekte im Rahmen einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden

Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem

Verfahrensschritt oder einer Funktion eines Verfahrensschritts entspricht.

Analog dazu stellen Aspekte, die im Rahmen eines Verfahrensschritts

beschrieben werden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder einer Eigenschaft einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle Verfahrensschritte können durch (oder unter Verwendung) einer Hardwarevorrichtung ausgeführt werden, wie es zum Beispiel ein Prozessor, ein Mikroprozessor, ein programmierbarer Computer oder eine elektronische Schaltung sein kann. In einigen Ausführungsbeispielen können ein oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.

Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können

Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder Software implementiert werden. Die Implementierung kann mit einem nicht-flüchtigen Speichermedium wie einem digitalen Speichermedium, wie beispielsweise einer Diskette, einer DVD, einem Blu-Ray, einer CD, einem ROM, einem PROM und EPROM, einem EEPROM oder einem FLASH-Speicher, durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem so Zusammenwirken (oder

Zusammenwirken können), dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.

Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen einen Datenträger mit elektronisch lesbaren Steuersignalen, die mit einem programmierbaren Computersystem Zusammenwirken können, so dass eines der hierin

beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.

Im Allgemeinen können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert werden, wobei der Programmcode für die Ausführung eines der Verfahren wirksam ist, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. Der

Programmcode kann beispielsweise auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert werden.

Weitere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zur

Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.

Mit anderen Worten, ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Speichermedium (oder ein Datenträger oder ein computerlesbares Medium), das ein darauf gespeichertes Computerprogramm zum Ausfuhren eines der hierin beschriebenen Verfahren umfasst, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind in der Regel greifbar und/oder nicht übergangslos. Eine weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine

Vorrichtung, wie hierin beschrieben, die einen Prozessor und das

Speichermedium umfasst.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist daher ein Datenstrom oder eine Signalfolge, die das Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt. Der Datenstrom oder die Signalfolge kann beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie über eine

Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, übertragen werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst ein Verarbeitungsmittel, zum Beispiel einen Computer oder eine programmierbare Logikvorrichtung, das konfiguriert oder angepasst ist, um eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das

Computerprogramm zum Ausführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, das konfiguriert ist, um (zum Beispiel elektronisch oder optisch) ein Computerprogramm zum Ausführen eines der hierin beschriebenen Verfahren an einen Empfänger zu übertragen. Der Empfänger kann

beispielsweise ein Computer, eine mobile Vorrichtung, eine Speichervorrichtung oder dergleichen sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Dateiserver zum Übertragen des Computerprogramms an den Empfänger umfassen.

In einigen Ausführungsbeispielen kann eine programmierbare logische

Vorrichtung (z.B. eine feldprogrammierbare Gatteranordnung, FPGA) verwendet werden, um einige oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen

Verfahren auszuführen. In einigen Ausführungsbeispielen kann eine

feldprogrammierbare Gatteranordnung mit einem Mikroprozessor

Zusammenarbeiten, um eines der hierin beschriebenen Verfahren

durchzuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise von jedem Hardwaregerät durchgeführt.

Bezugszeichenliste

100 Mikroskop

102 Linsensystem

102a Linseneinheit

102b, 102c Linsen

103 Lichtstrahl

104 Verstelleinrichtung

106 Rastereinheit

108 Beleuchtungs-/Detektionseinheit 110 Prozessor

112 Referenzwertspeicher

114 Bildspeicher

200 Bild vor Korrektionsverstellung 205 Bildsegment

210 Bild nach Korrektionsverstellung 215 Bildsegment

Dc, Äy Bildversatz

F Winkel

300 370 Verfahrensschritte