Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Wenn mit einem solchen Mikroskop eine Bildserie der Probe in verschiedenen Fokusebenen aufgenommen werden soll, um aus diesen Daten z.B. ein 3D-Modell zu erzeugen, wird mittels der Bewegungseinheit jeweils die gewünschte Fokuslage eingestellt, nach Einstellung der Fokuslage eine vorbestimmte Zeitdauer gewartet, damit sich das System beruhigt, und dann die Aufnahme mittels der Aufnahmeeinheit erstellt.

Eine solche Vorgehensweise ist sehr zeitaufwendig, da für jede Aufnahme zuerst der gewünschte Abstand eingestellt und dann gewartet werden muß, bis die Aufnahme getätigt werden kann. Wenn es sich bei der Probe z.B. um ein Präparat mit sich veränderten Zellen oder um sehr lichtempfindliches Material handelt, kann die Bildserie dann häufig nicht schnell genug aufgenommen werden.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine Bildserie der Probe in verschiedenen Fokusebenen schneller aufgenommen werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Mikroskop der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Steuermodul die Bewegungseinheit zum Start einer Fokusfahrt ansteuert, bei der die Bewegungseinheit kontinuierlich den Abstand zwischen dem Probentisch und der Abbildungsoptik ändert, und das Steuermodul jeweils bei Erreichen einer vorbestimmten Fokuslage ein Trigger-Signal erzeugt und an die Aufnahmeeinheit anlegt, die als Reaktion auf das Trigger-Signal die Probe während der Fokusfahrt aufnimmt.

Mit diesem Verfahren können während der Fokusfahrt die notwendigen Aufnahmen durchgeführt werden, so daß ein Abstoppen des Probentisches und/oder der Abbildungsoptik nicht mehr notwendig ist, wobei aufgrund des an die Aufnahmeeinheit angelegten Trigger- Signals die Aufnahmen stets zum richtigen Zeitpunkt gemacht werden. Damit ist sichergestellt, daß stets bei Erreichen von einer der vorbestimmten FokusJagen die Aufnahme gemacht werden kann.

Insbesondere ist zwischen dem Steuermodul und der Aufnahmeeinheit eine solche Verbindung vorgesehen, mit der das Anlegen des Trigger-Signals in vorbestimmbarer Weise erfolgt. Daher ist die Verbindung zwischen dem Steuermodul und der Aufnahmeeinheit zur Übertragung des Trigger-Signals bevorzugt kein Bussystem, bei dem in der Regel aufgrund unvorhersehbarer Latenzzeiten nicht genau vorbestimmt werden kann, wann das Signal tatsächlich an der Aufnahmeeinheit anliegt.

Die Bewegungseinheit kann die Fokusfahrt derart durchführen, daß eine konstante Abstandsänderungsgeschwindigkeit vorliegt. Dies ist sehr einfach zu realisieren.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Abstandsänderungsgeschwindigkeit nicht konstant ist.

Insbesondere kann die Bewegungseinheit so ausgebildet sein, daß nur die Abbildungsoptik oder der Probentisch in Aufnahmerichtung bewegt wird.

Das Steuermodul kann einen Speicher enthalten, in dem die vorbestimmten Fokuslagen als diskrete Positionsangaben abgelegt sind. Insbesondere kann das Steuermodul einen Fokus- Controller enthalten, der direkt mit der Bewegungseinheit kommuniziert und den Speicher für die vorbestimmten Fokuslagen aufweist. Damit ist es möglich, während der Bewegung schnell genug das Trigger-Signal zu erzeugen und an die Aufnahmeeinheit anzulegen.

Insbesondere kann das Steuermodul eine Triggerkarte enthalten, die direkt mit der Aufnahmeeinheit verbunden ist und das Trigger-Signal an die Aufnahmeeinheit anlegt. Damit kann ein stets gleich schnelles Anlegen des Trigger-Signals an die Aufnahmeeinheit sichergestellt werden.

Das Steuermodul kann so ausgebildet sein, daß die Polarität und/oder die Pulsdauer des Trigger-Signals verändert werden kann. Somit kann mittels des Steuermoduls die Polarität und/oder die Pulsdauer des Trigger-Signals eingestellt werden. Damit kann eine Anpassung an unterschiedliche Triggerempfänger der Aufnahmeeinheit leicht durchgeführt werden.

Die Aufgabe wird ferner bei einem Mikroskop der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Steuermodul die Bewegungseinheit zum Start einer Fokusfahrt, bei der die Bewegungseinheit kontinuierlich den Abstand zwischen dem Probentisch und der Abbildungsoptik ändert, und die Aufnahmeeinheit zum Start einer Aufnahmeserie ansteuert, bei der die Aufnahmeeinheit zeitlich nacheinander mehrere Aufnahmen der Probe erzeugt, wobei die Aufnahmeeinheit bei jeder Aufnahme ein Trigger-Signal erzeugt und an das Steuermodul anlegt, das als Reaktion auf das Trigger-Signal die gerade vorliegende Fokuslage ermittelt und abspeichert

Insbesondere kann die Bewegungseinheit die Fokusfahrt derart durchfuhren, daß eine konstante Abstandsanderungsgeschwindigkeit vorliegt Natürlich ist es auch möglich, daß die Abstandsänderungsgeschwindigkeit nicht konstant ist

Das Steuermodul kann einen Fokus-Controller enthalten, der direkt mit der Bewegungseinheit kommuniziert und einen Speicher für die ermittelten Fokuslagen aufweist

Ferner kann das Steuermodul eine Triggerkarte enthalten, die direkt mit der Aufnahmeeinheit verbunden ist und an die die Aufnahmeeinheit das Trigger-Signal anlegt

Unter einer vorbestimmten Fokuslage wird hier insbesondere eine vorbestimmte optische Weglange der Mikroskopabbildung verstanden Bei einer vorbestimmten Fokuslage muß es sich nicht um die beste Fokuslage handeln, sondern um die vom Benutzer des Mikroskops gewünschte Fokuslage

Das Mikroskop kann als Auflicht- oder Durchlichtmikroskop ausgebildet sein Das Mikroskop kann femer als konfokales Mikroskop, als Laser-Scannmg-Mikroskop und/oder als Fluoreszenzmikroskop ausgebildet sein Des weiteren kann das Mikroskop eine Beleuchtungseinheit und/oder eine Eingabeeinheit aufweisen, über die das Mikroskop bedient werden kann

Ferner kann das Mikroskop weitere dem Fachmann bekannte Teile aufweisen, die zum Betrieb des Mikroskops notwendig sind

Des weiteren wird ein Mikroskopierverfahren für ein Mikroskop der eingangs genannten Art zur Verfugung gestellt, bei dem das Steuermodul die Bewegungseinheit zum Start einer Fokusfahrt, bei der die Bewegungseinheit kontinuierlich den Abstand zwischen dem Probentisch und der Abbildungsoptik ändert, ansteuert und das Steuermodul jeweils bei Erreichen einer vorbestimmten Fokuslage ein Trigger-Signal erzeugt und an die Aufnahmeeinheit anlegt, die als Reaktion auf das Trigger-Signal die Probe wahrend der Fokusfahrt aufnimmt Ferner wird ein Mikroskopierverfahren für ein Mikroskop der eingangs genannten Art zur Verfugung gestellt, bei dem das Steuermodul die Bewegungseinheit zum Start einer Fokusfahrt, bei der die Bewegungseinheit kontinuierlich den Abstand zwischen dem Probentisch und der Abbildungsoptik ändert, und die Aufnahmeeinheit zum Start einer Aufnahmeserie ansteuert, bei der die Aufnahmeeinheit zeitlich nacheinander mehrere Aufnahmen der Probe erzeugt, wobei die Aufnahmeeinheit bei jeder Aufnahme ein Trigger-Signal erzeugt und an das Steuermodul anlegt, das als Reaktion auf das Trigger-Signal die gerade vorliegende Fokuslage ermittelt und abspeichert

Die ermittelten und abgespeicherten Fokuslagen können bei dem weiter oben beschriebenen ersten Mikroskopierverfahren verwendet werden, um eine erneute Fokusfahrt zu beginnen und an denselben Fokuslagen erneut Aufnahmen der Probe zu machen

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Mikroskopierverfahren sind in den abhangigen Ansprüchen angegeben

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefugten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert Es zeigen

Fig 1 eine schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops,

Fig 2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsmodus des Mikroskops von Fig 1 , und

Fig 3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Betriebsmodus des Mikroskops von

Fig 1

Bei der in Fig 1 gezeigten Ausfuhrungsform umfaßt das erfindungsgemäße Mikroskop 1 einen Probentisch 2, der eine Probe 3 trägt, eine Aufnahmeeinheit 4, eine Bewegungseinheit 5 sowie ein Steuermodul 6 Die Aufnahmeeinheit 4 enthält eine Abbildungsoptik 7 und eine Kamera 8, die eine mittels der Abbildungsoptik 7 erzeugte vergrößerte Abbildung der Probe 2 aufnehmen kann.

Die Bewegungseinheit 5 ist so ausgebildet, daß sie den Abstand zwischen der Abbildungsoptik 7 und dem Probentisch 2 und somit der Probe 3 ändern kann. Damit können unterschiedliche Fokuslagen bzw. Abbildungslagen eingestellt werden, so daß verschiedene Ebenen innerhalb der Probe 3 aufgenommen werden können.

Die Bewegungseinheit 5 ist bevorzugt so ausgebildet, daß sie nur die Abbildungsoptik 7 oder den Probentisch 2 in Abbildungsrichtung zur Abstandsänderung bewegt.

Das Steuermodul 6 umfaßt, wie der schematischen Darstellung in Fig. 1 zu entnehmen ist, einen Fokus-Controller 9 der, wie durch den Doppelpfeil P1 angedeutet ist, die Bewegungseinheit 5 ansteuert und auch von der Bewegungseinheit 5 ein Signal erhält, das dem gerade vorliegenden Abstand zwischen Probentisch 2 und Abbildungsoptik 7 entspricht.

Ferner enthält das Steuermodul eine Triggerkarte 10, einen Haupt-Controller 11 und einen Rechner 12. Die Triggerkarte 10 kommuniziert mit dem Fokus-Controller 9 (Doppelpfeil P2) und ist mit der Kamera 8 über zwei Leitungen L1 und L2 verbunden. Über die Leitung L1 kann, wie nachfolgend noch detailliert beschrieben wird, ein Trigger-Signal an die Kamera 8 übertragen werden. Über die Leitung L2 kann ein Trigger-Signal von der Kamera 8 zur Triggerkarte 10 übertragen werden.

Der Fokus-Controller 9 ist über eine Bus-Verbindung P3 mit dem Haupt-Controller 11 verbunden, der wiederum mit dem Rechner 12 über die Verbindung P4 bidirektional kommuniziert. Die Verbindung P4 kann beispielsweise eine Bus- Verbindung (z.B. USB- Verbindung) oder eine Verbindung über eine serielle Schnittstelle sein.

Der Rechner 12 ist über eine weitere Bus- Verbindung P5 mit der Kamera 8 verbunden. Die Bus-Verbindung P5 kann beispielsweise als IEEE1394-Schnittstelle ausgebildet sein.

Mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop 1 kann von der Probe 3 eine Bildserie in verschiedenen Fokusebenen wie folgt aufgenommen werden.

Zunächst wird eine Positionsliste der Fokus- bzw. Abbildungsebenen, in denen jeweils eine Aufnahme der Probe 3 gemacht werden soll, in einem Speicher 13 des Fokus-Controllers 9 abgelegt. Die Positionsliste kann beispielsweise mittels dem Rechner 12 erzeugt werden und dann über den Haupt-Controller 1 1 im Fokus-Controller 9 abgespeichert werden (Schritt S1 in Fig. 2).

In dem nachfolgenden Schritt S2 wird mittels dem Rechner 12 über den Haupt- und den Fokus- Controller 11 , 9 die Bewegungseinheit 5 so angesteuert, daß eine Fokusfahrt begonnen wird, bei der der Abstand zwischen der Probe 2 und der Abbildungsoptik 7 kontinuierlich verändert wird. Beispielsweise kann der Abstand verringert werden.

Im Schritt S3 vergleicht der Fokus-Controller 9 laufend die von der Bewegungseinheit 5 gelieferte Ist-Position mit den Positionen der abgespeicherten Positionsliste. Dieser Vergleich wird so lange wiederholt, bis eine Übereinstimmung festgestellt wird.

Wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird, teilt der Fokus-Controller 9 dies der Triggerkarte 10 mit, die ein Trigger-Signal erzeugt und über die Leitung L1 an die Kamera 8 anlegt. Die Kamera 8 nimmt als Reaktion auf das Trigger-Signal die Probe auf und überträgt das erzeugte Bildsignal über die Verbindung P5 zum Rechner 12. Dies alles wird während der kontinuierlichen Abstandsänderung zwischen Probe 3 und Abbildungsoptik 7 durchgeführt. Die Aufnahme wird dabei so schnell erzeugt, daß trotz der Abstandsänderung die gewünschte Fokusebene abgebildet wird (Schritt S4).

Nach Durchführung der Aufnahme wird im Schritt S5 überprüft, ob bereits alle in der Positionsliste angegebenen Positionen erreicht wurden. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der Ablauf mit dem Schritt S3 fortgesetzt.

Wenn bereits alle Positionen erreicht wurden und die Aufnahmen erstellt wurden, wird mit dem Schritt S6 fortgefahren, in dem die Fokusfahrt gestoppt wird. Ferner können die Bilder der so gewonnenen Bildserie weiterverarbeitet werden. So kann aus den Bildern der Bildserie mittels bekannter Softwarealgorithmen beispielsweise ein 3D-Modell erzeugt werden oder die Schärfentiefe der Aufnahme erhöht werden.

Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, daß die Bildserie in äußerst kurzer Zeit aufgenommen werden kann. Damit können beispielsweise auch Proben aufgenommen werden, die sich verändernde Zellen oder sehr lichtempfindliches Material enthalten.

Die Positionsliste kann mittels des Rechners 12 beispielsweise so erzeugt werden, daß alle aufeinander folgenden, diskreten Positionen einzelnen vorgegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, einen Startpunkt und die Anzahl der Positionen bei einem vorgegebenen äquidistanten Abstand einzustellen. Ferner kann eine beliebige Funktion vorgegeben werden, aus der nach bestimmten Regeln die diskreten Fokuspositionen abgeleitet werden können.

Bei dem bisher beschriebenen Ablauf wurde die Aufnahme jeweils als Reaktion auf ein Trigger- Signal durchgeführt, das die Triggerkarte 10 an die Kamera 8 anlegt. Es ist jedoch auch möglich, den Fokus-Controller 9 durch die Kamera 8 zu triggern. Dieser Ablauf wird in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.

Im Schritt S10 wird ähnlich zum Schritt S2 die Fokusfahrt gestartet.

Danach wird im Schritt S11 mittels des Rechners 12 eine fortlaufenden Bildaufnahme gestartet. Bei der fortlaufenden Bildaufnahme wird beispielsweise festgelegt, daß n Bilder mit einem gewissen zeitlichen Abstand aufgenommen werden.

Im Schritt S12 überprüft die Triggerkarte 10, ob von der Kamera 8 über die Leitung L2 ein Trigger-Signal anliegt. Die Kamera 8 erzeugt immer dann ein Trigger-Signal, wenn sie die Probe 3 aufnimmt.

Wenn das Anliegen eines Trigger-Signals festgestellt wird, teilt die Triggerkarte 10 dies dem Fokus-Controller 9 mit, der die gerade vorliegende Fokusposition in seinem Speicher 13 ablegt (Schritt S13).

In dem nachfolgenden Schritt S14 wird überprüft, ob die Bildaufnahme noch läuft. Wenn dies der Fall ist, wird mit dem Schritt S12 fortgefahren. Wenn die Bildaufnahme beendet ist (d.h. wenn alle Bilder aufgenommen wurden) wird im Schritt S15 die Fokusfahrt gestoppt. Ferner wird die im Speicher des Fokus-Controllers 9 abgelegte Positionsliste über den Haupt- Controller 11 zum Rechner 12 übertragen.

Im nachfolgenden Schritt S16 können dann die Bilddaten bzw. die Aufnahmen der Kamera 8 zusammen mit den Positionsdaten verarbeitet werden, um beispielsweise ein 3D-Modell der Probe 3 zu erzeugen.

Alternativ ist es möglich, im Schritt S15 die Fokusfahrt zu stoppen, den ursprünglichen Abstand zwischen Probe 3 und Abbildungsoptik 7 wiederherzustellen und dann mit den immer noch im Fokus-Controller gespeicherten Positionen die Schritte S2 - S6 des Ablaufes von Fig. 2 durchzuführen. Dadurch wird die Fokusstrecke erneut abgefahren und es werden von den gleichen Fokusebenen erneut Aufnahmen erstellt.